Gāzes infrasarkanie starotāji rūpnieciskām telpām: uzbūve, darbības princips, paveidi
IR ierīces, kas ģenerē siltuma un gaismas plūsmas, tiek aktīvi izmantotas dažādās ražošanas un privātās saimniecības jomās. Vispieprasītākie ir gāzes infrasarkanie izstarotāji rūpniecības telpām. To darbība balstās uz sakarsēta ķermeņa spēju izstarot telpā saņemto siltumu.
Visu par infrasarkano iekārtu darbības principiem jūs uzzināsiet no mūsu piedāvātā raksta. Mēs pastāstīsim par infrasarkano iekārtu paveidiem un to raksturīgajām atšķirībām. Iepazīstināsim ar tirgus vadošajiem modeļiem.
Raksta saturs:
Infrasarkanā starojuma būtība
Infrasarkanais starojums atšķiras no parastās un tik ierastās redzamās gaismas. Tie ir līdzīgi pēc ātruma, ar kādu tie izplatās un šķērso telpu. Abi paveidi spēj lauzties, atstaroties un savākties „kūlī”.
Atšķirībā no parastā gaismas starojuma, kas ir elektromagnētiskie viļņi, IR plūsmai piemīt gan viļņu, gan kvantu īpašības. Tas nozīmē, ka tā pārraida gan gaismu, gan siltumu.

Gaisma, ko piegādā infrasarkanās ierīces, pārvietojas viļņveidīgi. Elektromagnētiskās gaismas svārstības atrodas spektra segmentā no 760 nm (nanometriem) līdz 540 µm (mikrometriem). Siltums, ko izdala IR izstarotāji, ir kvantu plūsma. To enerģija aizņem intervālu no 0,0125 līdz 1,25 eV (elektronvoltiem).
Siltuma un gaismas plūsmas, ko izstaro infrasarkanās ierīces, ir savstarpēji saistītas. Palielinoties gaismas intensitātei, samazinās kvantu siltuma plūsma. Atkarībā no temperatūras infrasarkano starojumu mūsu acis var uztvert vai neuztvert. Siltuma starojums vizuāli netiek noteikts.
Šī infrasarkanā starojuma specifika tiek izmantota rūpniecībā, lai paātrinātu polimerizācijas un sacietēšanas procesus. Infrasarkanā starojuma termiskā daļa sniedz iespēju noteikt cilvēka vai dzīvnieka klātbūtni un atrašanās vietu vāji apgaismotā un neapgaismotā nakts periodā.

Infrasarkano ierīču, kas izstaro gaismu kopā ar siltumu, nestandarta darbība kļuva par pamatu nakts redzamības ierīču izstrādei. To izmanto defektoskopijā, slēptās signalizācijas līdzekļos un tehniskos pielāgojumos fotografēšanai tumsā.
Abas infrasarkanā starojuma sastāvdaļas gandrīz neizkliedējas apstrādājamajā telpā, tās it kā fokusējas uz objektiem, kas atrodas to ietekmes zonā. Siltums iekļūst apsildāmā priekšmeta ķermenī, iespiešanās dziļums ir atkarīgs no objekta īpašībām, struktūras un materiāla. Dziļums svārstās no desmitdaļas mm līdz vairākiem mm.

Izmantojot rūpniecībā, infrasarkano starotāju viļņa garumu izvēlas, pamatojoties uz priekšmeta vai vielas tehniskajiem parametriem. IS stari brīvi iziet caur gaisa masu, tāpēc sildīšana notiek bez jūtamiem zudumiem. Šis apstāklis pamatoti tiek uzskatīts par būtisku plusu ražošanā.
Bez sildīšanas un apgaismojuma ierīces apstrādātajā zonā infrasarkanie starotāji tiek izmantoti šādu uzdevumu risināšanai:
Infrasarkanā starojuma avotu veidi
Vienkāršākie infrasarkanā starojuma avoti ir mums visiem labi zināmās kvēlspuldzes, kas darbojas ar zemu spriegumu. Šādos apstākļos tās galvenokārt izstaro infrasarkanos starojumus. Gaismas elektromagnētisko viļņu daļa ir neliela, taču to tomēr nosaka optiski.
Šobrīd privātajiem patērētājiem, būvniecības un ražošanas organizācijām ir pieejami daudzi dažādi infrasarkano starotāju veidi.
To pielietojuma jomu nosaka:
- darba temperatūra;
- maksimālais viļņa garums;
- zona, kurā infrasarkanais starojums ir vienmērīgi sadalīts.
Ņemot vērā uzskaitītās īpašības, tiek izvēlēta starojošā ierīce, kas paredzēta konkrētu uzdevumu risināšanai.
Pie visizplatītākajiem infrasarkano starotāju veidiem pieder:
- Spuldzes ar spoguļa atstarotājiem. Pie maksimālā starojuma to viļņa garums ir 1,05 µm.
- Kvarca cauruļveida spuldzes. To viļņa garums pie maksimālā starojuma ir diapazonā no 2 līdz 3 µm.
- Stieņveida nemetāla sildītāji. Konstruktīvi tie ir papildināti ar reflektoriem, maksimālais viļņa garums ir no 6 līdz 8 µm.
- Cauruļveida elektriskie sildītāji. Sadzīvē un ražošanā plaši izplatītas ierīces ar sildelementiem.
- Infrasarkanie degļi. Tie ir aprīkoti ar keramikas vai metāla perforētiem uzgaļiem. Tos izmanto būvniecībā atklātu un slēgtu laukumu apsildīšanai ēku būvniecības laikā, apdares darbos.
Infrasarkano staru avoti ir pielietoti lauksaimniecībā. Ar to palīdzību tiek apsildīti putnu mazuļi un nesen dzimuši mājdzīvnieki. Starotāji tiek uzstādīti siltumnīcās, lai veicinātu kultivēto šķirņu augšanu, kā arī kaltēs un graudu noliktavās žāvēšanai.
Infrasarkano starojumu avoti tiek iedalīti:
- Infrasarkanās spuldzes. Tie ir "gaismas" starotāji un ierīces, kas nodrošina siltuma starojumu.
- Sildītāji. Ierīces, ko izmanto slēgtu telpu un atvērtu teritoriju apsildīšanai. To vidū ir modeļi, kas darbojas ar elektroenerģiju, šķidro vai gāzveida degvielu. Sildelements var būt gan TEN, gan spirāle no augstas pretestības sakausējuma.
Saskaņā ar klasifikāciju pēc viļņa garuma infrasarkanie avoti iedalās divās pamatgrupās: tumšajos un gaišajos. Pirmie darbojas, izstarojot telpā garos viļņus, otrie – īsos.
Tumšie un gaišie IR izstarotāji
Saskaņā ar definīciju «gaišie» avoti spēj izstarot gaismu. To izstarotās plūsmas uztver redze, lai gan par spilgtu apgaismojumu tās tomēr grūti nosaukt un izmantot tieši šim mērķim nemaz nav vērts.
«Tumšās» ierīces nodrošina cilvēkam neredzamu siltuma plūsmu, ko jūt lietotāja āda, bet vizuāli nenosakāmu. Robežvērtība starp «gaišajiem» un «tumšajiem» tiek uzskatīts viļņa garums, kas vienāds ar 3 µm. Apsildāmās virsmas robežtemperatūra ir 700º.

Pazīstamākais «tumšā» sildierīces pārstāvis ir ķieģeļu krievu krāsns, kas daudzus gadsimtus veiksmīgi apsildīja mazstāvu mājas. Starp «gaišajiem», kā mums jau skaidrs, figurē elektriskā kvēlspuldze, ja tā nodrošina ne vairāk kā 12% gaismas. Tās pamatenerģija ir vērsta uz siltuma ražošanu.
Gaišo ierīču uzbūves īpatnības
Konstruktīvi gaišie avoti ir līdzīgi tipiskai kvēlspuldzei. Tomēr ir atšķirības kvēlķermeņos. Gaišajām infrasarkanajām ierīcēm temperatūra nedrīkst pārsniegt robežu 2270-2770 K. Tas ir nepieciešams, lai palielinātu siltuma plūsmu, samazinot gaismas izstarošanu.
Tāpat kā standarta spuldzēm, kvēlķermenis, kas izgatavots no volframa pavediena, tiek ievietots stikla spuldzē. Tikai spuldze ir aprīkota ar atstarotāju, pateicoties kuram visa starojuma enerģija tiek fokusēta uz apsildāmo priekšmetu. Pie tam neliela daļa enerģijas tiek patērēta spuldzes pamatnes sildīšanai.
Gaišo infrasarkano avotu spuldze uzkarst līdz augstām temperatūrām, tāpēc tā arī piedalās siltuma pārneses procesā telpā. Siltumenerģija no uzkarsētās spuldzes netiek fokusēta ar reflektoru un iziet neapstrādātā telpā, tieši tā ir sastāvdaļa, kas samazina ierīces efektivitāti.

Gaismas infrasarkanā avota veiktspēja vidēji nepārsniedz 65%. To palielina, ievietojot volframa sildķermeni kvarca stikla caurulē vai līdzīgā kolbā. Šāds risinājums ļauj palielināt viļņa garumu līdz 3,3 mikrometriem un samazināt temperatūru līdz 600º.
Šo variantu izmanto kvarca IR sildītājos, kuros ap kvarca stieni tiek aptīta hroma-niķeļa stieple, un tas viss kopā atrodas kvarca caurulē.

Darbības būtība ir stieples kvēles dubultā izmantošana. Atbrīvotā siltumenerģija daļēji tiek izmantota tiešai apsildei, daļēji kvarca stieņa temperatūras paaugstināšanai. Līdz sarkanam uzkarsētais stienis arī izstaro siltuma plūsmas.
Pie cauruļveida ierīču priekšrocībām pamatoti tiek minēta visu no kvarca un keramikas izgatavoto komponentu izturība pret atmosfēras negatīvajiem faktoriem. Par trūkumu tiek uzskatīta keramikas detaļu trauslums.
Tumšo sildītāju darbības un konstrukcijas specifika
Tā sauktie «tumšie» IR plūsmu avoti ir ievērojami praktiskāki par «gaismas» kolēģiem. To izstarojošais elements pēc uzbūves atšķiras uz labo pusi. Sildītais vadītājs pats neizstaro siltumenerģiju, to nodrošina apkārtējā metāla apvalks.
Rezultātā ierīces darba temperatūra nepārsniedz 400 – 600º. Lai siltumenerģija netiktu izšķiesta, tumšos izstarotājus aprīko ar reflektoriem, kas novirza plūsmas vajadzīgajā virzienā.
Tumšās grupas garo viļņu izstarotāji nebaidās no triecieniem un līdzīgām mehāniskām ietekmēm, jo trauslais polimēra vai keramikas elements tajos ir aizsargāts ar metāla apvalku un aizsargājošu siltumizolācijas slāni. Šīs grupas izstarotāju efektivitāte sasniedz 90%.
Taču arī tiem nav trūkumu. Tumšās grupas sildītāji ir atkarīgi no ierīces konstrukcijas īpatnībām. Ja attālums starp galveno izstarojošo elementu un ierīces virsmu ir liels, to apskalo un atdzesē garām plūstošais gaiss. Rezultātā efektivitāte samazinās.
Konstrukcijas īpatnību dēļ tumšos modeļus uzstāda telpu ar zemiem griestiem un vietu, kur nepieciešama lineāra siltuma padeve, apsildīšanai. Gaišos modeļus uzstāda tur, kur nepieciešama telpu ar augstiem griestiem un vertikāli izstieptu vietu apsildīšana.
Gāzes degļi kā IR staru avots
Ierīces, kurās notiek bez liesmas gāzes pārstrāde, sauc par gāzes degļiem jeb gāzes infrasarkanajiem izstarotājiem. To izdalītā siltumenerģija ar lielu intensitāti tiek nodota telpā caur iekārtas izstarojošo virsmu.
Tieši gāzes infrasarkanie sildītāji degļu tipa tiek izmantoti rūpnieciskā mērogā būvniecības un montāžas darbu laikā. Dominējošo siltumenerģijas apjomu nodod degļu izstarojošās keramikas sprauslas.
Kā sprauslas tiek izmantotas:
- keramikas plāksnes ar perforāciju, kas ir plakanas vai reljefas;
- keramikas plāksnes ar vienmērīgi sadalītām porām;
- keramikas elementi ar sietveida nihroma ekrānu, sietveida metāla un visdažādākās katalītiskās sprauslas.
Visi uzskaitītie caurumu veidi keramikas vai metāla elementā ir uguns kanāli.

Šāda veida infrasarkano izstarotāju darbībai par degvielu kalpo maģistrālā gāze, kā arī tās sašķidrinātā versija vai mākslīgi radītas gāzes. Krievijā ražo degļus, kas paredzēti sašķidrinātās un maģistrālās gāzes pārstrādei. Ārvalstu iekārtas galvenokārt ir paredzētas sašķidrinātās un mākslīgās versijas pārstrādei.

Ja ekspluatācijas noteikumi netiek pārkāpti, tad gāzes degļa darbības sadegšanas produkti izdalās minimālā daudzumā ar nenozīmīgu slāpekļa oksīdu un oglekļa monoksīda saturu.
Gāzes padevei gāzes infrasarkanie sildītāji (GIS) ir aprīkoti ar sprauslām, caur kurām gāze tiek ievadīta ar lielu ātrumu. Šāda gāzes padeve nodrošina sadegšanai nepieciešamā gaisa injekciju. Tas tiek 'stumts' ar liela ātruma plūsmu caur inžektoru uz sadales kameru.

Gāze ne tikai injicē gaisu, bet arī sajaucas ar to inžektorā, kā rezultātā tiek iegūts pilnīgai sadegšanai piemērots gāzes-gaisa maisījums. Šis maisījums pārvietojas uz keramiskās sprauslas virsmu caur tās porām, perforētiem caurumiem vai spraugām, kur tas pilnībā sadeg plānā slānī, kura biezums nepārsniedz 1,5 mm.
Degļi ar plakanām keramikas uzgalēm
Dominējošais siltumenerģijas apjoms tiek nodots keramikas plāksnēm, kuras tiek uzkarsētas līdz īpaši augstām temperatūrām mazāk nekā minūtes laikā. Keramikas elementa ārējā virsma kļūst par papildu siltuma plūsmas avotu.
Keramiskā sprausla veido no 40 līdz 60% starojuma, ko pārraida rūpnieciskais gāzes IR sildītājs. Lai palielinātu ierīces efektivitāti, virs sprauslas tiek uzstādīts sieta ekrāns. Lai palielinātu siltuma pārneses virsmu, perforētās plāksnes tiek salīmētas, izmantojot ugunsdrošu špakteli.
Svarīgs rādītājs ir uguns kanālu diametrs. No tā atkarīgs, kādu gāzi ierīce var pārstrādāt. No diametra atkarīgs kopējais caurumu skaits keramikas plāksnē. Jo to ir vairāk, jo trauslāks būs siltuma izstarojošais elements un tas būs jutīgāks pret GIS mehāniskiem bojājumiem.
Sildītāji ar ribotu uzgaļu tipu
Papildus plakanajiem keramikas uzgaļiem ar perforāciju tiek izmantoti reljefa elementi. Riepotas virsmas izmantošana šajā gadījumā stimulē siltuma apmaiņas plūsmu starp izstarojošo virsmu un degošu gāzi. Riepotā keramikas flīze labāk uzsilst, kamēr siltuma slodze uz izstarojošo elementu nepalielinās.
Plakanie un riepotie keramikas uzgaļi uzkarst līdz 1473 K. Bet porainie keramikas elementi tikai līdz 1237 K. Porainais variants ir vienkāršāk izgatavojams, tāpēc arī lētāks. Turklāt tā ražošanā tiek izmantoti keramikas rūpniecības atkritumi.

Poraino flīžu biezums sasniedz 30 mm, kas ievērojami palielina uzgaļa izturību pret mehānisko iedarbību. Darbinot degli ar šādu uzgali, gāzes-gaisa maisījums, kas izplūst no sadales kameras, sadeg uz keramikas flīzes ārējās virsmas slānī līdz 2 mm.
Degšanas zona porainajā uzgalī pārvietojas no ārējās virsmas dziļumā līdz 3-5 mm. Tajā pašā laikā sasniegtā temperatūra ir tikai 1123 K.
Poraino uzgaļu trūkums GIG ir pārāk liela hidrauliskā pretestība, kuras dēļ darbā nav iespējams izmantot zemspiediena maģistrālo gāzi.
Iekārtas ar metāla sietiņiem
Tomēr visi uzskaitītie uzgaļu veidi ir izgatavoti no keramikas, tāpēc, neraugoties uz biezumu un visādiem ražotāja trikiem, kas vēlas palielināt izturību, tie tik un tā ir trausli. Trauslums īpaši traucē, ja ierīce pastāvīgi jāpārvieto.
Tāpēc laukumu apsildei būvniecības vai montāžas darbu laikā tika izstrādāts izturīgāks degļa tips, kas aprīkots ar dubultu metāla sietu. Šādā ierīcē gāzes un gaisa maisījums tiek pārstrādāts spraugā starp uzgali un sietiem. Ārējā sieta virsma uzkarst tikai līdz 1023 K.

GIG ar sieta uzgaļiem šie elementi tiek izgatavoti no karstumizturīgiem sakausējumiem ar hromu un niķeli. Uzgaļi tiek veidoti tā, lai augšējā sieta šūnu izmērs ļautu liesmai brīvi iziet cauri, bet apakšējais būtu minimāls, kritisks uguns uzliesmojumam. Šeit par IR siltuma izstarotājiem var būt abi sieti vai viens.
Ja infrasarkanais deglis pārstrādā maģistrālo gāzi vai propāna-butāna sašķidrināto maisījumu no gāzes balona, siltumenerģijas izplatīšanā ir iesaistīts tikai augšējais tīkls. Ja tiek pārstrādāta gāze ar zemu slodzi, siltumu izstaro abi tīkli. Tādā veidā tiek palielināta siltumpārnese.
Tomēr maksimālā GIG lietderības koeficienta vērtība ar tīkliem nepārsniedz 60%, jo sprauslu hidrauliskā pretestība ir divreiz lielāka nekā visu veidu perforētajām keramikas flīzēm. Tiesa, tā ir mazāka nekā porainajām sprauslām.
Ierīces ar palielinātu siltuma jaudu
Diezgan zemā infrasarkano gāzes izstarotāju efektivitāte ar keramikas plāksnēm un tīkliem lika meklēt veidus, kā palielināt siltuma jaudu. Rezultātu izdevās sasniegt, ieviešot jauna veida sprauslu, kas ir keramikas panelis ar vairākām spraugām.
Šķērsgriezumā spraugām ir pēkšņs paplašinājums, to ieejas atveres ir mazākas par izejas atverēm. Šāds risinājums paaugstina degļa darbības efektivitāti, pateicoties sadegšanas produktu recirkulācijai, t.i., to atgriešanai liesmas pamatnē uguns kanāla robežās. Turklāt liesma šādos modeļos ir stabilāka un daudz retāk izdziest atklātā vējā.

Spraugu paneļu dzīvais šķērsgriezums vidēji ir 55 – 60% no to reālā kopējā šķērsgriezuma. Ar tiem aprīkotie degļi darbojas ar vidēja spiediena gāzi. Sprauslas ārējā plakne uzkarst līdz 1723 K.
Izstarotāji ar izturību pret vēja slodzi
Darba stabilitāte pie vēja slodzes ir svarīgs rādītājs, izvēloties gāzes infrasarkano degli, ko izmanto būvniecībā vai ražošanas iekārtu montāžā. Šo īpašību piemīt tālu ne visiem rūpnieciskajiem infrasarkanajiem izstarotājiem, kas pārstrādā gāzi.
Atklātām vietām ir nepieciešamas īpašas ierīces, kas:
- izceļas ar stabilu injekciju, kas nav atkarīga no vēja brāzmām;
- ir aprīkotas ar ierīci, kas novērš no sprauslas izplūstošās strūklas novirzīšanos;
- ir aizsargātas pret aktīvu izstarojošās virsmas dzesēšanu, kas notiek vēja ietekmē.
Gāzes iekārtas tehniskajā pasē, kas spēj sildīt brāzmainā vējā un neizdzist, ir norādīta vēja izturība. Šis raksturlielums sērijveidā ražotajiem infrasarkanajiem degļiem ir aptuveni vienāds gan pie tiešas, t.i., frontālas vēja iedarbības, gan pie sānu pūšanas.
Injekcijas koeficienta samazināšanās izraisa liesmas parādīšanos uz izstarojošās paneļa ārējās virsmas. Tajā pašā laikā temperatūra strauji pazeminās. To samazina auksts gaiss, kas iekļūst degšanas zonā.
Vēja noturība fiziski ir savstarpēji saistīta ar īpatnējo termisko slodzi un gaisa daudzumu, kas degšanas periodā nonāk pie sprauslas. Gaisa plūsmas pārpalikuma un liela ātruma gadījumā infrasarkanā izstarotāja efektivitāte samazinās. Samazināšanos pavada liesmas mēlīšu parādīšanās, izstarojošās virsmas satumšana un vienības darbības pārtraukšana bezliesmas režīmā.
IR sildītāju ražotāju apskats
Gāzes ierīces labvēlīga mikroklimata veidošanai būvlaukumā, darbnīcā, ražošanas cehā un līdzīgos objektos ražo gan vietējie uzņēmumi, gan ārvalstu firmas.
Pēc patērētāju domām, Krievijā ražoto produktu reitingu vada Soljarogazs zīmola gāzes degļi. Šī uzņēmuma piedāvātajā sortimentā ir modeļi, kas paredzēti dažādu platību apsildei. Iekārtas var izmantot siltumnīcās, garāžās un atklātās teritorijās.

Vienīgais trūkums, kas jāņem vērā pircējiem un faktiskajiem galvaspilsētas ražotāja gāzes degļu un plītiņu modeļu īpašniekiem, ir drošības sistēmu sensoru trūkums. Tāpēc tās var izmantot sadzīvē, bet ievērojot piesardzības pasākumus.
Popularitātes ziņā Sledopīts uzņēmuma izstrādājumi neatpaliek. Tomēr pircējiem piedāvātajā tirdzniecības līnijā dominē sadzīvei paredzētā produkcija un tūrisma varianti.
Pavisam pamatotu popularitāti bauda plītiņas, ko izmanto gan apkurei, gan vienkāršu ēdienu pagatavošanai, un mini degļi no baloniņa.
Izcilas atsauksmes no patērētājiem saņēmuši gāzes sildītāji ar Aeroheat logotipu. Šī iekārta piesaista ar uzticamību, ko nodrošina augstas kvalitātes komponentu izmantošana, un pieņemamu cenu. Labi sevi pierādījušas ar gāzi darbināmas plītiņas un degļi no Diksona un Sibirjačkas.
Ārvalstu piegādātāju cienījamo gāzes sildītāju sarakstu vada dienvidkorejiešu firmas Kovea gāzes degļi un plītiņas. Šī zīmola produkcija tiek aktīvi izmantota nelielās darbnīcās, krāsošanas un celtniecības darbu laukumos, pārgājienos un makšķerēšanā.

Cehu iekārtošanai biežāk tiek izmantoti itāliešu uzņēmuma Sistema gāzes sildītāji. Aktīvi pieprasīti ir dienvidkorejiešu Hyundai modeļi, itāliešu gāzes plītiņas Bartolini, kuras var izmantot gan mājās, gan birojā. Ar uzticamību un stabilu darbību izceļas zviedru plītiņas Timberk un ķīniešu iekārtas Ballu.
Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Detalizēti par infrasarkano gāzes degļu darbības principu un priekšrocībām pastāstīs nākamā videoklipa autors:
Infrasarkanās apkures organizācijas detaļas ir parādītas nākamajā videoklipā:
Gāzes griestu tipa sildīšanas ierīces uzstādīšanas posmi ir demonstrēti šeit:
Krievijā ražo dažāda veida infrasarkanos degļus, tostarp ir arī vēja noturīgi modeļi. Uzņēmuma piedāvātais sortiments ļauj izvēlēties ierīci atklātu un slēgtu laukumu apsildei.
Pirms pirkuma ir svarīgi izlemt, kādam mērķim un kādos apstākļos iekārta tiks izmantota, un pēc tam izvēlēties vai nu produktīvāku, vai izturīgu modeli, kas nebaidās no vairākkārtējas pārvietošanas.
