Главная » Строительство » Электрика » Приручённое тепло: инфракрасный обогреватель своими руками

Устройство и принцип действия инфракрасного обогревателя

Во времена, когда Санкт-Петербург ещё был Ленинградом, о соляриях не слышали, а зарубежные курорты были доступны единицам, я нередко наблюдала любопытную картинку. С первыми лучами весеннего солнца на заснеженном пляже у Петропавловской крепости появлялись любители загара. Ловя солнечные лучи, они выстраивались вдоль гранитных стен в купальниках и зимней обуви, и умудрялись не простудиться.

Это не удивительно: нагретый солнцем гранит отдавал тепло выстроившимся вдоль стен телам. И неплохо, надо сказать, это делал. По такому принципу работает и инфракрасный обогреватель.

Любой предмет или вещество, нагретые до определённой температуры, начинают излучать тепловые волны в инфракрасном диапазоне. Лучи проходят сквозь воздух и попадают на поверхности, где происходит преобразование лучистой энергии в тепловую. А уже они обмениваются теплом с окружающим воздухом.

Инфракрасные обогреватели нагревают не воздух, а предметы и поверхности.

Преимущество такого способа обогрева в том, что лучи не поглощаются воздухом, а только слегка рассеиваются им. Это позволяет не тратить драгоценную энергию на обогрев неиспользуемого пространства, сделать воздействие направленным.

Схема распространения ИК лучей в помещении

Инфракрасные лучи поглощаются поверхностями, которые затем отдают тепло окружающему воздуху

Такая особенность ИК отопительных приборов даёт простор для использования в качестве основного, дополнительного или локального обогрева. Область применения приборов:

  • жилые помещения;
  • рабочие помещения (мастерская, гараж);
  • веранды, беседки;
  • теплицы;
  • просушка предметов и поверхностей;
  • поддержание высокой температуры поверхностей.

В отличие от обогревателей других типов, ИК печки нагревают помещение очень быстро.

Основные элементы приборов — нагреватель он же излучатель, и рефлектор (отражатель). Нагревательный элемент испускает ИК волны, отражатель служит для концентрации излучения и придания ему нужного направления.

Излучатель и отражатель помещают в корпус, обычно из нержавеющей стали. Для защиты от перегрева приборы снабжаются термостатом.

Виды ИК обогревателей

ИК обогревателем можно считать любое нагретое тело, отдающее тепло при помощи излучения в ИК диапазоне, тогда как другие пути передачи сведены к минимуму. По источнику энергии обогреватели бывают:

  • электрические;
  • газовые;
  • жидкотопливные.

Электрические различаются типом ТЭНа (теплоэлектронагревателя), ими служат галогеновые, кварцевые, карбоновые лампы, керамические пластины со встроенным кабелем. Знакомый нам рефлектор — «тарелка» со спиралью, намотанной на керамический цилиндр, тоже относится к ИК обогревателям.

  1. Галогеновая лампа — трубка, наполненная буферным газом (парами галогена). Под воздействием электрического тока газ начинает светиться и излучать ИК волны.
  2. В колбе кварцевых и карбоновых создаётся вакуум и помещается нить из вольфрама или особого углеволокна. При прохождении тока нить нагревается и лампа испускает тепловые лучи.
  3. Газовые в 5—7 раз эффективнее электрических, работают на природном, сжиженном или коксовом газе. Такие приборы используют для отопления гаражей, мастерских, производственных помещений или под открытым небом, на верандах, террасах, в беседках.
  4. К жидкотопливным относятся приборы, работающие на дизельном топливе, горячей воде. Пример первых — тепловые пушки, позволяющие обогреть большие помещения в короткий срок. Ко вторым можно отнести батарею центрального отопления, если поместить между ней и стеной алюминиевую фольгу.

Различают отопительные приборы и по месту установки. Выделяют несколько групп:

  • потолочные;
  • настенные;
  • напольные.

Потолочные экономят полезное пространство в помещении, распространению лучей ничто не мешает. Этим они выгодно отличаются от настенных и напольных, радиус действия которых ограничен из-за мебели и других преград на пути распространения тепловых волн.

Есть также компактные модели. Предназначены для локального обогрева, мощность их невелика. Такие приборы можно взять с собой в путешествие, на рыбалку, пикник, или обогреться в автомобиле.

Ещё одно различие — длина волны излучения, определяющая сферу применения отопительных приборов.

  1. Длинноволновые имеют небольшой радиус действия, используются в помещениях с высотой потолков не выше трёх метров.
  2. Средневолновые подходят для помещений с высотой от трёх до шести метров.
  3. Коротковолновые используются при высоте свыше шести метров и на открытом воздухе, радиус действия у них самый большой.

Простые варианты ИК обогревателей несложно изготовить самостоятельно. Но для начала необходимо рассчитать необходимое количество приборов для отопления помещения.

Расчёты

Количество обогревателей определяется исходя из мощности приборов и площади помещения. В среднем для обогрева 1 м2 площади требуется мощность 100 Вт. Это означает, что для помещения площадью 10 м2 понадобится обогреватель мощностью 1 кВт, а для площади 20 м2 таких приборов потребуется два.

Изготовление ИК обогревателей своими руками

Любая лампа накаливания может послужить ТЭНом для ИК отопительного прибора. Рассмотрим, как изготовить такую печку.

Из ламп накаливания

В качестве источника теплового излучения, КПД ламп накаливания составляет 97 процентов, и только оставшиеся 2—3 процента тратятся на освещение.

Распределение энергии на видимый спектр и ИК излучение

В лампе накаливания только 3 процента энергии идёт на освещение, и 97 на обогрев

При последовательном соединении двух ламп напряжение на них упадёт в два раза, соответственно уменьшится светоотдача. При этом уменьшится количество потребляемой энергии, и она почти полностью будет преобразовываться в тепловую. Чтобы обогреть рабочую зону в 3 кв.м., понадобится изготовить печку мощностью в 300 Вт.

Для этого потребуется 3 пары лампочек по 150 Вт. При последовательном соединении мощность пары составит 100 Вт, это легко измерить мультиметром. Между собой пары соединяются параллельно, что увеличивает мощность прибора в три раза, до 300 Вт.

Схема распределения отражённых лучей от рефлекторов разной формы

Лучи от параболического рефлектора частично отражаются обратно в лампу, в бипараболе этого не происходит

Важна также форма рефлектора. Парабола отражает часть лучей обратно в лампу, бипарабола лишена этого недостатка.

Для работы подготовьте необходимые материалы и инструменты:

  • лампочки накаливания по 150 Вт — 6 шт;
  • патроны — 6 шт;
  • алюминиевый уголок;
  • алюминиевая полоса;
  • угольник;
  • болты;
  • шуруповёрт;
  • заклёпки;
  • алюминиевые банки;
  • ножовка по металлу;
  • мультиметр.

Теперь определитесь с габаритами прибора — они рассчитываются исходя из размеров ламп. Колбы не должны соприкасаться, оставьте между ними зазор в 1 см. Предусмотрите некоторое расстояние между лампами и бортиком корпуса.

Расчёт рамки

Между лампами в корпусе оставьте расстояние в 1 см

После расчётов можно приступать к изготовлению.

  1. Алюминиевый уголок распилите на 2 отрезка по 33 см и 2 по 29 см.
  2. Соберите из заготовок рамку, временно скрепив болтами.
  3. Отрежьте 2 алюминиевые полоски по 29 см.
  4. Прикрепите заклёпками к рамке для придания ей жёсткости.
    Крепление рёбер жёсткости

    Поперёк рамки прикрепите две алюминиевые полоски для жёсткости конструкции

  5. Болты в углах замените на заклёпки.
  6. Отражатель сделайте из алюминиевых банок. Для этого с них нужно срезать крышку и дно.
    Обрезка банок

    У банок обрежьте крышку и дно

  7. Разрежьте получившиеся цилиндры вдоль и согните посередине. Сделайте 4 заготовки.
  8. Соедините заготовки при помощи заклёпок.
    Монтаж рефлектора

    Соедините заготовки для рефлектора заклёпками

  9. Готовый отражатель укрепите в рамке заклёпками сначала посередине, потом по краям.
    Установка рефлектора

    Прикрепите рефлектор к раме сначала по центру, затем по краям

  10. Для крепления патронов отрежьте от алюминиевой полосы 6 заготовок по 9 см.
  11. Разметьте на отрезках места крепления патронов и просверлите отверстия.
  12. Прикрепите полоски к рамке напротив рёбер рефлектора.
    Крепление стоек для патронов

    Прикрепите к рамке алюминиевые полоски для крепления патронов

  13. Прикрутите к ним патроны. Не затягивайте болты, иначе впоследствии от нагрева крепление может треснуть.
  14. Вкрутите лампочки.
    Вкручивание лампочек

    Вкрутите лампочки в готовую конструкцию

  15. К патронам подсоедините провода, они должны быть в двойной изоляции.
    Монтаж проводов

    Подсоедините к патронам провода

  16. Прикрутите к рамке отрезок фанеры и установите на нём выключатель.
  17. Подсоедините к выключателю провода и шнур с вилкой.
  18. Обогреватель готов, можно включать.
    Готовый обогреватель

    Обогреватель можно подключать и пользоваться

Видео: инфракрасный обогреватель из ламп накаливания своими руками

Из старого рефлектора

Другой вариант — печка с открытой спиралью из нихрома. Для него можно использовать вышедший из строя прибор.

Кроме самого рефлектора, для работы вам понадобится:

  • огнеупорный диэлектрик (подойдёт тарелка из глазурованной керамики);
  • стальной стержень;
  • нихромовая нить.

Нихром — сплав никеля и хрома с различными добавками, не плавится и не окисляется при высоких температурах.

Очистите рефлектор от пыли и грязи, проверьте целостность электрического шнура, вилки и клемм соединения со спиралью. После этого можно приступать к работе.

  1. Изготовьте новую спираль. Для этого замерьте длину старой и подберите металлический стержень такой же длины.
  2. Равномерно навейте на стержень нихромовую нить так, чтобы расстояние между витками составляло 2 мм.
  3. Снимите готовую спираль со стержня и уложите на диэлектрик. Следите, чтобы соседние витки не соприкасались.
  4. Подсоедините концы спирали к питанию и проверьте её работоспособность.
  5. Теперь осталось заменить старую спираль рефлектора на новую, намотав её на керамический конус.
    Керамический конус со спиралью

    Замените старую спираль на изготовленную своими руками

  6. Подсоедините концы спирали к клеммам.
  7. Включайте в розетку и грейтесь.

Газовый ИК обогреватель

Следующий вариант подойдёт для обогрева гаража или мастерской, в жилых помещениях его использовать нельзя из-за высокой пожароопасности и образующегося угарного газа.

Преимущество прибора в том, что для него не требуется электричество. Можно использовать даже на открытом воздухе, вдали от цивилизации.

Для работы понадобится:

  • газовый цанговый баллон;
  • патрубок с фланцем;
  • горелка;
  • скобы для крепления на баллоне;
  • отрезок оцинкованной жести;
  • чайное ситечко;
  • металлическая сетка с мелкими ячейками;
  • заклёпки;
  • молоток;
  • плоскогубцы;
  • ножницы по металлу;
  • отвёртка;
  • дрель со свёрлами по металлу;
  • хомуты.

Газовые горелки есть в продаже, но предназначены они для подогрева пищи, а тепла от них немного. Чтобы заставить прибор давать тепло, необходимо изготовить рассеиватель.

  1. Приложите ситечко к листу жести, обведите маркером и дорисуйте 4 прямоугольных выступа.
  2. Вырежьте крепления с припуском по 1—2 мм ножницами по металлу. Таких деталей вам понадобится две.
  3. Установите одно крепление на горелку и закрепите ситечко «ушками».
  4. Во втором просверлите отверстия для улучшения тяги.
  5. Из сетки вырежьте полосу, равную длине окружности ситечка.
  6. Сверните заготовку в трубочку, посадите жестяную крышку с отверстиями на один конец и закрепите ушки заклёпками.
  7. Готовый цилиндр установите на горелку поверх ситечка, ушки также закрепите заклёпками.
    Газовый ИК обогреватель

    Такой миниатюрный обогреватель удобно взять с собой в поездку

Импровизированная печка готова. Несмотря на миниатюрные размеры, она даёт достаточно тепла. Ёмкости пол-литрового баллона хватает на 3—4 часа непрерывной работы.

Видео: газовый инфракрасный обогреватель своими руками

В помещении с газовой печкой обязательно должна быть вентиляционная система для отвода продуктов горения.

Более простой вариант можно изготовить, свернув несколько слоёв сетки в рулон и прикрепив его хомутом непосредственно к горелке. Нагрев такой печки можно регулировать, уменьшая или увеличивая подачу газа.

Вариант газового ИК обогревателя

Газовые ИК обогреватели используются в мастерской, гараже или на открытом воздухе

Видео: изготовление газового ИК обогревателя

Обогреватель на 12 вольт

Описанные варианты хороши, если есть электрическая розетка с напряжением 220 вольт или газовый баллончик. А что делать, если под рукой только источник питания с напряжением 12 вольт? Портативный обогреватель можно изготовить и в этом случае. Основой ему послужит самодельная термоплёнка.

Для его изготовления понадобится:

  • две прямоугольные стеклянные пластины 30х70 мм;
  • алюминиевая фольга;
  • двужильный провод с вилкой;
  • мультиметр;
  • клей или герметик;
  • паяльник;
  • свеча;
  • ватные палочки.
Материалы для изготовления мини-обогревателя

Для изготовления мини-обогревателя понадобятся стеклянные пластины, фольга и клей

Подготовив всё необходимое, приступаем к работе.

  1. Тщательно промойте, обезжирьте и просушите стеклянные пластины.
  2. Зажгите свечу и двигайте над ней стёкла так, чтобы они равномерно покрылись копотью с одной стороны.
  3. Дайте пластинам остыть и повторите процедуру. Чем больше слой копоти, тем меньше будет электрическое сопротивление.
  4. Из фольги вырежьте два прямоугольника с длиной, соответствующей ширине слоя копоти.
  5. Положите полоски на стекло с двух сторон и прижмите вторым стеклом.
  6. При помощи мультиметра замерьте сопротивление, приложив щупы к выступающим краям фольги. Оптимальное значение — 120 Ом, в этом случае мощность прибора будет 1,2 Вт.
  7. Добиваемся нужного значения уменьшая или увеличивая слой копоти.
  8. Достигнув нужных параметров, снимаем сажу по краям стёкол на ширину 5 мм ватной палочкой.
  9. Наносим на очищенные края клей.
  10. Полоски фольги подрезаем на 10 мм и укладываем на стекло.
  11. Накрываем сверху вторым копотью внутрь, и прижимаем.
    Сборка мини-обогревателя

    В качестве кортуса используйте деревянный брусок

  12. Осталось только дождаться, когда клей высохнет и припаять контакты, смонтировать на деревянной подставке и подключить к источнику питания на 12 вольт.

По такому же принципу действует термоплёнка, выпускаемая промышленным способом.

Вместо стекла можно использовать слоистый пластик, тогда сажу заменяют смесью графита с эпоксидным клеем. В обоих случаях мы получаем углеродистый излучатель.

Правила эксплуатации и ухода за самодельными обогревателями

Они просты. Главное здесь — безопасность устройства для окружающих во время работы.

  1. Уход заключается в поддержании приборов в чистоте. Время от времени освобождайте их от пыли.
  2. Не оставляйте работающие обогреватели без присмотра.
  3. Для газовых приборов необходима вентиляция помещения.
  4. Следите за исправностью печки, вовремя производите ремонт.
  5. Для безопасного и экономичного использования электрического обогревателя установите терморегулятор. Он предотвратит перегрев прибора.
  6. Не оставляйте печку включённой надолго. Оптимальное время работы — 4 часа.

Самостоятельное изготовление ИК обогревателя — дело прибыльное. Ведь сэкономил, значит, заработал. Приложив немного усилий и минимум средств, вы получите эффективный и экономичный прибор, который согреет в холодное время года, где бы вы ни находились.

-----------------------