Дулатбаев А.Е., Маханбетали Ж.Н., Фазылов К.Р.
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ ИНФРАКРАСНЫМ ЛУЧОМ *
Аннотация:
данная научная статья посвящена анализу эффективности отопления жилых домов с использованием инфракрасного луча. С учетом повышенного интереса к энергоэффективным и экологически чистым методам обогрева, в работе проводится комплексный анализ эффективности инфракрасного отопления. Исследование включает в себя анализ энергопотребления, экономическую оценку, комфортные условия для жильцов, а также влияние на здоровье. Методология исследования основана на анализе данных о потреблении энергии, технических характеристиках оборудования, а также анкетировании жильцов. Результаты исследования представляют собой важный вклад в разработку и оптимизацию современных технологий отопления, а также могут быть использованы для принятия обоснованных решений в сфере строительства и обогрева.
Ключевые слова:
отопление, инфракрасный луч, энергоэффективность, экономическая целесообразность
Введение.В условиях постоянно растущего спроса на энергоресурсы и повышенного внимания к экологическим проблемам, эффективные методы отопления приобретают особую значимость. Среди них выделяется инфракрасное отопление, представляющее собой инновационную технологию, обещающую эффективное и экологически чистое обогревание жилых домов. Несмотря на ряд очевидных преимуществ данного метода, его эффективность и экономическая целесообразность требуют более глубокого анализа и исследования.В данном контексте актуальность исследования эффективности отопления жилых домов инфракрасным лучом становится очевидной и неоспоримой. Это исследование не только раскрывает потенциал инфракрасного отопления в снижении энергопотребления и уменьшении негативного воздействия на окружающую среду, но и позволяет понять его влияние на комфорт и здоровье жильцов, а также оценить экономическую целесообразность применения этой технологии.Таким образом, данное исследование является важным шагом в направлении осмысления и оптимизации современных технологий отопления, что имеет существенное значение для научного сообщества и практического применения в сфере строительства и обогрева.Сравнительный анализ традиционных систем отопленияСравнительный обзор различных систем отопления для жилых домов помогает понять их особенности и преимущества. Традиционные методы, такие как газовые или электрические системы, обеспечивают надежный обогрев при относительно невысоких затратах на установку. Однако они имеют недостатки, такие как высокие расходы на энергию и негативное воздействие на окружающую среду.Системы с тепловыми насосами предлагают высокую энергоэффективность за счет использования возобновляемых источников энергии. Однако они требуют значительных инвестиций в начале и зависят от климатических условий.Инфракрасные системы отопления отличаются мгновенным обогреванием объектов и людей с минимальными потерями энергии. Однако их установка может потребовать специальных материалов и высокие начальные затраты.Выбор оптимальной системы отопления зависит от конкретных потребностей и условий, а также от важности критериев, таких как энергоэффективность, экономическая целесообразность и экологическая дружественность.Проблема использования традиционных методовИспользование традиционных методов отопления жилых домов влечет за собой ряд проблем, включая их высокую зависимость от изменений цен на энергоресурсы и негативное воздействие на окружающую среду. Такие системы, как газовые и электрические, обеспечивают надежный обогрев, но при этом часто сопряжены с высокими эксплуатационными расходами и значительными выбросами вредных веществ в атмосферу, включая углекислый газ (CO2).Кроме того, они подвержены колебаниям цен на энергоресурсы, что может создавать нестабильность в финансовом плане для потребителей. Эти проблемы акцентируют необходимость поиска альтернативных и более устойчивых методов отопления, способных снизить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить эффективное и экономически выгодное обогревание жилых помещений.При использовании схем отопления с водяными контурами и радиаторами передача энергии в помещение от теплоносителя происходит двумя путями. Первый путь – прямая тепловая передача от разогретых радиаторов поверхностей к воздуху. Данный принцип является не самым совершенным, поскольку теплообмен ограничивается рабочей площадью прибора. Это пытаются уравновесить высокой температурой системы. Второй путь – конвекция, связанная напрямую с теплообменом. Особая конструкция радиаторов вызывает конвекционные потоки разогретого воздуха, переносящие тепло по всему помещению. Однако нагрев происходит неравномерно, так как преобладают высокие температуры вверху и перемещаются холодные потоки воздуха вдоль пола. В дополнение конвекционные потоки переносят пыль, создают сквозняки, что также доставляет неудобства человеку [1].Современный метод отопленияВ связи с этим был проведен сравнительный анализ исследования в данном направлении. Работа инфракрасных обогревателей состоит из подачи напряжения на нагревательный элемент, где из-за внутренней конструкции тепловая энергия переходит в электромагнитные волны, которые излучаются в инфракрасном диапазоне, а металлический отражатель помогает их распространению по помещению. Если используются тонкие пластины (настенные модели), то тепло охватывает небольшую территорию. Базовым принципом работы инфракрасных приборов отопления является передача энергии с помощью электромагнитных волн, которые лежат в диапазоне между красной границей спектра видимого света (длина волны λ ≈ 0,74 мкм) и областью микроволнового радиоизлучения (λ ≈ от 1000 до 2000 мкм). Данный принцип работы взят у природы. Планета Земля получает большую часть солнечной энергии, которая необходима для всех форм жизни. Для невидимых волн атмосферный воздух не является серьезным препятствием, и они достигают Земли, вызывая нагрев веществ. Тогда нагретые поверхности дают своё тепло воздуху [1]. Подтверждением работы S.V. Ershov, S.Y. Shefer служит работа Н. Н. Болотских,Конструкции инфракрасных водяных термопанелей обычно состоят из металлических корпусов, нагревательных труб и теплоизоляции. Такие термопанели работают следующим образом. При подаче к ним теплоносителя (горячей воды или пара) металлические корпуса нагреваются, после чего они в виде электромагнитных волн начинают излучать тепло. Из-за того, что тепловое излучение не поглощается чистым воздухом большая часть тепловой энергии от термопанелей лучистым путем поступает в рабочую зону отапливаемого помещения, нагревая при этом находящиеся в ней различные предметы и людей. Естественно, что лучевой тепловой поток при этом более интенсивен в точках, находящихся ближе к термопанелям [2].Инфракрасные волны можно разделить на 3 вида: длинные волны (излучаемые с температурой до 300 °С), средние волны (до 600 °С) и короткие волны (более 800 °С). Нагревательные приборы излучают длинные волны. Наиболее комфортным и экологическим являются излучения, не превышающие температуру 50 °С. Инфракрасные обогреватели работают по принципу воздействия солнечных лучей. Волны, излучаемые прибором, нагревают поверхности предметов, а они передают тепло окружающему воздуху. Конструкция инфракрасных обогревателей достаточно проста. Основными элементами являются излучающий (нагревательный элемент) и рефлектор (отражатель тепла). Рефлектор отражает излучения и ограничивает его влияние на остальные части прибора. Рефлектор обычно имеет вид вращающегося параболоида. Выполнение рефлектора производится в виде цилиндра (для излучения в одном направлении). Остальные составляющие закрываются в корпус, который устойчив к температурам. Использование таких обогревателей имеет ряд преимуществ [3, 4]: мобильность, экономичность, безопасность, экологичность. Мобильность.Возможность установить обогреватели на потолке, на стене или даже вмонтировать в пол, не препятствует размещению мебели или рабочего оборудования. А также инфракрасные обогреватели можно использовать для местного подогрева необходимых зон.Пример сравнения.В качестве примера рассчитаем затраты на оборудование, монтаж и эксплуатацию инфракрасной и водяной систем отопления офисного помещения площадью 50 м2. Стоимость оборудования и монтажа приведены в таблице.Стоимость оборудования и монтажа.Рассчитаем затраты на эксплуатацию инфракрасного отопления:расход энергоносителя в час – 6,5 кВт/ч,стоимость энергоносителей – 3,87 руб/кВт/ч,стоимость эксплуатации в час – 6,5 ×3,87 =25,16 руб.,время работы в зимний период – 10 ч в день, 5 дней в неделю,время эксплуатации в месяц – 22 × 10 = 220 ч,затраты на отопление в месяц – 220 ×25,16 руб=5534,1 руб.Рассчитаем затраты на эксплуатацию водяного отопления:расход энергоносителя в час – 5 м3/ч,стоимость энергоносителей – 5,32 руб/м3,стоимость эксплуатации в час – 5 × 5,32 = 26,6 руб., время работы взимний период – 15 ч в день, 7 дней в неделю,время эксплуатации в месяц – 31 × 15 = 465 ч,затраты на отопление в месяц – 465 × 26,6 руб = 12364,4 руб.В итоге стоимость оборудования, монтажа и эксплуатации инфракрасного отопления почти в 2,5 раза дешевле, чем у водяного отопления. Инфракрасная система отопления составляет серьёзную конкуренцию традиционной системе отопления. Она более экономичная, экологическая и безопасная. [5]Вывод.Исследование эффективности отопления жилых домов инфракрасным лучом позволяет сделать несколько ключевых выводов. Во-первых, инфракрасное отопление представляет собой перспективный метод обогрева, обладающий рядом преимуществ, включая быстрое и равномерное распределение тепла, минимальные потери энергии и низкий уровень шума. Во-вторых, анализ эффективности такого метода позволяет выявить его энергоэффективность, экономическую целесообразность и уровень комфорта для жильцов.Важно отметить, что инфракрасное отопление имеет высокие начальные затраты на установку, но при правильной эксплуатации может окупить себя за счет снижения энергопотребления и обеспечения долгосрочной эффективности. Кроме того, данная технология является более экологически чистой по сравнению с традиционными методами отопления, так как не производит выбросов вредных веществ.Таким образом, анализ эффективности отопления жилых домов инфракрасным лучом подтверждает его потенциал как эффективного и экологически безопасного метода обогрева, который заслуживает внимания как со стороны научного сообщества, так и практического применения в сфере строительства и обогрева.
Номер журнала Вестник науки №9 (78) том 1
Ссылка для цитирования:
Дулатбаев А.Е., Маханбетали Ж.Н., Фазылов К.Р. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ ИНФРАКРАСНЫМ ЛУЧОМ // Вестник науки №9 (78) том 1. С. 209 - 216. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/17118 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+