Инфракрасная поверхность энергия: Что такое инфракрасное излучение

Что такое инфракрасное излучение

Что же представляет собой инфракрасное излучение, где мы с ним сталкиваемся?

Солнечную энергию можно рассматривать как электромагнитное излучение, каждый участок которого имеет волну определенной длины. Электромагнитный спектр можно разбить на 4 диапазона: ультрафиолетовый (УФ) диапазон, диапазон видимого света, диапазон ближнего инфракрасного излучения, дальняя инфракрасная область.

УФ диапазон (длина волны 100—380 нм) является той частью спектра, из-за которой происходит выцветание салона автомобиля, а попадая на кожу, способствует ее загару. Не секрет, что чрезмерное действие может привести к проблемам со здоровьем. Около 3% солнечной энергии приходится на УФ диапазон.

 

Видимый свет (380—780 нм) — единственная часть спектра, которую может обнаружить наш глаз. Излучение в этом спектре происходит наиболее интенсивно и составляет 44% солнечной энергии.

 

Ближняя инфракрасная область (длина волн 0,7—200 мкм) представляет собой тепловое излучение.

Она невидима для глаза, но ее можно почувствовать, как тепло. 53% солнечной энергии приходится на эту область.

 

Дальняя инфракрасная область (длина > 200 мкм) не содержится в солнечном спектре. Ее можно почувствовать, как тепло, исходящее от нагретых солнцем предметов.

Все предметы в той или иной степени испускают инфракрасное излучение, чем сильнее нагрет предмет, тем сильнее он излучает в инфракрасном диапазоне. Иначе инфракрасное излучение называют тепловым, оно воспринимается кожей как ощущение тепла, например, когда мы выходим на солнце или находимся у костра. Чем сильнее нагрето тело, тем короче длина волны инфракрасного излучения.

Существует три типа инфракрасных обогревателей, их различают по длине волны и степени нагрева излучающего элемента:

Длинноволновые — температура до 300°С, длина волны от 50 до 200 мкм:

Средневолновые — температура до 600°С, длина волны от 2.5 до 50 мкм;

 Коротковолновые — температура более 800°С, длина волны от 0. 7 до 2.5 мкм.

В отличие от других видов излучений, например, рентгеновского, СВЧ и ультрафиолета, инфракрасное излучение нормальной интенсивности не оказывает негативного влияния на организм.

Глубина проникновения и соответственно прогрева организма инфракрасным излучением зависит от длины волны. Коротковолновое излучение способно проникать в организм на глубину нескольких сантиметров и нагревает внутренние органы, в то время как длинноволновое излучение задерживается влагой, содержащейся в тканях, и повышает температуру покровов тела. Особенно опасно воздействие интенсивного инфракрасного излучения на мозг — оно может вызвать тепловой удар.

В природе наиболее распространено инфракрасное излучение в интервале от 7 до 14 мкм, наиболее интенсивное излучение происходит на частоте около 10 мкм. Организм человека излучает в диапазоне 3-50 мкм, наиболее интенсивное излучение также около 10 мкм (конкретно 9.4 мкм). На этой же частоте происходит и наиболее интенсивное поглощение инфракрасного излучения организмом человека, и излучение этого диапазона проникает в организм глубже всего.

Опасность инфракрасного излучения зависит от его интенсивности. В нормальных условиях она не должна превышать 150 Вт/м². Также ограничивается температура нагретых поверхностей — если излучающий элемент имеет температуру до 100°С, поверхность предметов не должна быть теплее 35°С, если выше 100°С — не больше 45°. При высокой интенсивности излучения возможны ожоги.

В то же время медицинские исследования показывают, что инфракрасное излучение низкой интенсивности полезно для организма, усиливает иммунитет и соответственно уменьшает вероятность заболевания. Более того, оно используется в медицине для лечения множества заболеваний — список их достаточно обширен и постоянно пополняется. В физиотерапевтических кабинетах применяются аппараты, использующие в работе прогревание инфракрасным излучением.

Влияние длинноволнового инфракрасного излучения на организм человека

Стимуляция и улучшение кровообращения. При воздействии длинноволнового инфракрасного излучения на кожный покров происходит раздражение рецепторов кожи и, вследствие реакции гипоталамуса, расслабляются гладкие мышцы кровеносных сосудов, в результате сосуды расширяются.

Улучшение процессов метаболизма. При тепловом воздействии инфракрасного излучения стимулируется активность на клеточном уровне, улучшаются процессы нейрорегуляции и метаболизма.

Повышение иммунитета. Инфракрасное излучение положительно влияет на выработку макрофагоцитов и на процесс фагоцитоза, усиливает иммунитет на клеточном и жидкостном уровне. Кроме того, происходит стимуляция синтеза аминокислот, активных клеток, ускоряется производство питательных веществ и ферментов.

Обеззараживание бактерий и нейтрализация вредных веществ.

Уменьшение болевых ощущений. При прогревании ИК-теплом участков тела с воспалительными процессами снижается болевой сидром.

Результаты, достигаемые под воздействием длинноволновых инфракрасных лучей при инфракрасной терапии:

Нормализация артериального давления за счет регулярной стимуляции кровообращения.

Улучшение памяти

Улучшение мозгового кровообращения.

Способствуют очищению организма: выводятся токсины, разрушаются соли тяжелых металлов и выводятся с организма.

Нормализация гормонального фона, выработка гормонов: мелатонина, эндорфина.

Блокирует распространение вредных микробов и грибков в организме.

Восстанавливают водно-солевой баланс.

Согревают наше тело и поддерживают оптимальную температуру.

Уничтожают и подавляют рост раковых клеток, профилактика онкологических заболеваний.

Оказывают дезодорирующее, противоядное воздействие.

Обладают обезболивающим и противовоспалительным действием.

Положительно воздействуют на иммунную систему.

 

Виды ИК отопления

Делят нагревательные элементы ИК отопления по видам греющих элементов:

стальные

алюминиевые

карбоновые 

Принцип работы пленочного ИК отопления таков. Ток, проходя по дорожкам, преобразуется в тепло, которое и излучается в окружающую среду. С той стороны, которая обращена к потолку или полу, обычно находится экран, отражающий тепло в помещение. Пленки обычно прикрывают декоративным покрытием, которое нагревается от пленки и отдает тепло в обогреваемое помещение.

 

Обогрев: инфракрасный обогрев и инфракрасные теплые полы.

Одним из самых эффективных является напольный инфракрасный обогрев (инфракрасные теплые полы). Его главным узлом является теплоизлучающий элемент — будь то карбоновое покрытие (пленочные теплые полы), карбоновые стержни (стержневые полы ― UNIMAT, RHE, EXCEL), стальные стержни (XBeamer, Eco Ondol), стальные элементы (ПЛЭН, Зебра).

Как известно, инфракрасное излучение не поглощается воздухом, однако хорошо поглощается предметами, находящимися в комнате, от чего происходит их нагрев, а уже они, в свою очередь, нагревают воздух. Причем нагрев происходит только в зоне, в которую попадает излучение ИК обогрева, что очень удобно — теплый пол можно, например, поставить под кроватью и включать на ночь в холод.

При работе инфракрасные теплые полы не создает подушки теплого воздуха под потолком помещения, что сплошь и рядом встречается у других обогревателей — под потолком жарко, у пола мороз. В комнате с высоким потолком инфракрасный теплый пол практически незаменим.

Инфракрасный обогрев абсолютно безопасен, если соблюдать правила обращения с ним. Вред инфракрасного обогрева в том, что он составляет конкуренцию другим категориям обогревателей.

 

Инфракрасный обогрев можно разделить по температуре теплоизлучающей поверхности.

У приборов (инфракрасные теплые полы) с температурой менее 60°С спектр излучения лежит в области около 9.4 мкм. Именно в этом диапазоне человеческое тело излучает наиболее интенсивно, а также он прогревает человеческое тело и часто используется в лечебных медицинских приборах. Помещение обогревается мягким инфракрасным светом, оно не создает потоков воздуха, низкая температура теплоизлучающей поверхности не приводит к выгоранию кислорода и сгоранию частиц пыли, нагреватель не создает неприятных запахов.

Приборы с температурой от 60 до 100 градусов очень эффективны экономически — их коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую составляет почти 100%. Эти приборы рекомендуется располагать повыше, поскольку случайно коснувшись прибора, можно обжечься.

Приборы с температурой от 100 до 300 градусов располагают как правило под потолком, есть также вариант для установки над окнами, в этом случае они хорошо защищают от холода и сквозняка.

Приборы с температурой более 300 градусов применяются для обогрева балконов, веранд, помещений с очень высокими потолками, на открытом воздухе. Например, установка такого обогревателя над крыльцом препятствует образованию льда — падающий на крыльцо снег быстро тает, а вода испаряется.

Для того, чтобы применение инфракрасных обогревателей было максимально комфортным, нужно учесть следующие вещи:

Медицинские показания и индивидуальная переносимость излучения;

Излучаемая длина волны должна быть как можно ближе к излучаемой человеческим телом;

Интенсивность излучения не должна превышать комфортного порога.

Эффективность применения Инфракрасных теплых полов.

Тепловая энергия, излучаемая нагревательным элементом в инфракрасном теплом полу, поглощается такими поверхностями и предметами, как пол, стены, мебель, предметы интерьера и т. д. Таким образом, сначала нагреваются пол, предметы и поверхности, а затем уже они начинают постепенно излучать вторичное тепло по всему помещению – как бы становясь отопительными приборами.

Это способствует правильному прогреву помещения: температура пола 25 ― 27 градусов, в районе 2 метров от пола 19 ― 18 градусов, под потолком 17 ― 18 градусов. А это, в свою очередь, дает возможность уменьшить среднюю температуру помещения на 5 ― 6 градусов  (по сравнению с традиционными системами отопления ― конвекторами и радиаторами). При обогреве теплыми полами средняя температура помещения 21-23 градуса,а при традиционном обогреве конвекторами, радиаторами или при потолочном обогреве средняя температура помещения 27 ― 28 градусов. Разница в 5 -6 градусов дает экономию по расходу энергии от 20 до 30 процентов и чем выше потолки, тем экономичнее теплые полы. Эта зависимость относится к любым видам теплых полов и без разницы какой энергоресурс мы используем. Если газ, то газа мы сжигаем на 20 ― 30 процентов меньше, если дрова или пелеты, то дров и пелет мы сжигаем на 20 ― 30 процентов меньше, ― уголь, отработка, диз.

топливо всё экономится.

        Вывод: Расход любого энергоресурса для отопления помещения зависит: ― от средней температуры внутри помещения; ― температуры и ветра на улице; ― теплопроводности ограждающих конструкций (стены, потолки, кровля, перекрытия, фундамент, фасады, окна, двери и так далее), а при обогреве от теплых полов средняя температура помещения ниже ― вот отсюда и берется экономия.

Соответственно, уменьшаются затраты на обогрев и отопление. При этом, в силу того, что температура предметов всегда будет на 1-3°С выше температуры помещения, находящемуся в помещении человеку будет казаться, будто в помещении гораздо теплее, чем есть на самом деле.

Тепловая энергия теплого пола, без потерь, достигает поверхности напольного покрытия. Как правило, суммарная площадь поверхностей пола в десятки раз больше поверхностей теплоотдачи традиционных отопительных приборов. Поверхности предметов хорошо поглощают ИК – лучи, а это значит, что инфракрасный теплый пол обогреет предметы и людей в любом помещении приблизительно в 3-4 раза быстрее, чем традиционные системы отопления.  ©

Нашли ошибки в этой информации, или можете чем дополнить ― свяжитесь с нами и мы вам подарим коврик для сушки обуви! ©

Инфракрасное тепло

Инфракрасные обогреватели	Отопление электрическое	КАРТА САЙТА
Оглавление   Инфракрасное тепло это тот же вид тепла, который получает человек от солнца, русской печи, батарей центрального отопления и других подобных источников.   Что такое инфракрасное тепло Инфракрасное излучение более известно как тепловое излучение или в простонародий инфракрасное тепло. Большая часть Солнечной энергии поступает на Землю в виде инфракрасного излучения. Солнце находящееся в зените обеспечивает освещённость на уровне моря чуть более 1 кВт. на один квадратный метр. При этом 523 Вт приходится на инфракрасное излучение, 445 Вт. – на видимый свет, 32 Вт.- на ультрафиолетовое излучение. Инфракрасное тепло это электромагнитные волны, излучающиеся в диапазоне меньшем, чем 0,005м, но большем чем 770 нм. Всё пространство вокруг нас заполнено электромагнитными волнами, которые в зависимости от частоты колебаний подразделяются на: рентгеновские лучи, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Такой нескончаемый поток энергии происходит в результате колебаний электрических зарядов атомов и молекул. Излучение видимого света, которое мы воспринимаем глазами, отличается длинной волны от рентгеновского излучения, излучения радио или инфракрасного излучения. Все они имеют одинаковые свойства распространения со скоростью света, то есть около 300000 км/сек. Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны. Это излучение получается в результате преобразования энергии теплового движения частиц в электромагнитную волну и называется тепловым излучением или инфракрасным теплом. Инфракрасное излучение отличается от остальных видов тем, что энергия, посылаемая им на необходимое место, в то же время осуществляет и его нагрев. Все объекты с температурой поверхности большей абсолютного нуля (-273 °С) испускают инфракрасное тепло. Любое нагретое твёрдое тело испускает непрерывный инфракрасный спектр с волнами, имеющими все частоты излучения в широком диапазоне длин волн. Поэтому выделить какую-то определённую частоту из данного спектра и организовать работу с её применением на данном этапе практически не возможно. При этом температура объекта, а также его физические свойства определяют эффективность и длину излучаемой инфракрасной волны. Так при температурах ниже 450 °С излучение исходящее от твёрдого тела полностью расположено в инфракрасной области спектра – такое тело не испускает видимых глазом лучей и кажется тёмным. С повышением температуры нагрева повышается, и доля излучения в видимом спектре тело приобретает сначала тёмно-красный свет затем ярко красный, желтый и наконец, белый. При достижении температуры 1000 °С и выше тело испускает ультрафиолетовое излучение. Закон теплового излучения открытый Планком устанавливает зависимость мощности интенсивности излучения твёрдого тела от длины волны и температуры. График, представляющий данный закон для двух различных длин волн и температур нагрева представлен на рисунке. Из данного графика видно, что поверхность под кривой с определённой температурой нагрева даёт возможность определить интенсивность излучения в зависимости от длинны волны. Отсюда вывод, что площадь интенсивности излучения возрастает с увеличением температуры нагрева тела и уменьшением длинны волны. Диапазон волны инфракрасного излучения делится на три составляющих: коротковолновая (λ = 0,74-2,5 мкм.), средневолновая (λ = 2,5-50 мкм.), длинноволновая (λ = 50-2000 мкм.). Длинноволновая область излучения инфракрасного тепла не оказывает вредного влияния на организм человека, и являются самым благоприятным диапазоном волн передающих тепловую энергию. Чем выше температура излучателя, тем короче (жёстче) длинна испускаемой волны. Исследования учёных доказали, что лучшим диапазоном волн для человека является средневолновый. Причём не вся его часть, а та, которая лежит в интервале 5 – 15 мкм. Тепловое излучение самого человека составляй 9,6 мкм. то есть оно находится как раз в этом интервале. Средний диапазон волн наиболее перспективен и в промышленном производстве, так как большинство оптимальных процессов сушки материалов находятся в интервале длин волн 2,5 – 10 мкм.   Вредно ли инфракрасное тепло “Инфракрасное излучение“ не имеет ничего общего с “Рентгеновским или Ультрафиолетовым излучением”, которые находятся за пределами видимой области спектра и ни как не связаны с восприятием тепла в организме человека. Но так как слово “излучение” относится ко всем выше перечисленным видам, то это вызывает у простого человека синдром опасности получения им вредного излучения вызывающего неизлечимые болезни. Инфракрасное тепло это тоже тепло, которое человек получает от солнца, печки, горячей батарей. Мы воспринимаем тепло, когда поглощаем инфракрасное излучение и чувствуем холод при излучении его в окружающее пространство. При этом наше восприятие тепла не имеет ничего общего с окружающей температурой воздуха. Данный вид тепла является для нас естественным и совершенно безопасным видом излучения кроме того он может оказать существенную пользу в лечении многих заболеваний. Как говорилось выше, в инфракрасном спектре есть область с длинами волн порядка от 5 до 10 мкм. которая способна оказывать на человека общеукрепляющее и оздоравливающе действие. На этой основе строятся инфракрасные сауны, в которых инфракрасная энергия, передаваемая волновым способом, проникает глубоко в ткани организма и эффективно их прогревает. В результате расширяются кровяные сосуды, ускоряется поток крови и других жидкостей, что приводит к снижению давления на сердце, улучшается обмен веществ, повышается процесс доставки питательных веществ и кислорода к клеткам организма. Инфракрасное тепло может оказывать и вредное влияние на организм. Так если спектр излучения сдвинут в более короткую область (с длиной волны 0,78…1,4 мкм., тепловое излучение мартеновской печи) то проникновение лучей в тело человека может достигать порядка до 4 см. Если же такому излучению подвергаться довольно длительное время, то можно получить тепловой удар. Поэтому при выборе инфракрасного обогревателя следует обращать внимание на частотный спектр его излучения. Чем он короче, тем менее полезным он будет для здоровья. В обычных условиях приобретения такого обогревателя грубо его частотные характеристики можно определить по интенсивности свечения нагревательного элемента. Если он испускает видимый свет даже в затемнённом помещений, то такой обогреватель излучает более короткий диапазон волн и его лучше не приобретать. В тоже время абсолютно тёмный нагревательный элемент говорит о том, что данный обогреватель относится к классу длинноволновых, и выбор его более предпочтителен.   Инфракрасное тепло – улучшение экологии в помещениях Системы конвекционного отопления (центрального отопления) создают идеальные условия для образования конденсата. Это происходит, потому что данная система отопления в первую очередь нагревает воздух и практически не нагревает стеновые панели здания. В таких условиях температура воздуха может составлять +21 ° C при влажности воздуха 70%, а стены прогреты до +15 ° C. Так как тёплый воздух проходит над холодной поверхностью (окна, стены, двери) то возникает точка росы (температура выпадения конденсата) и на стенах либо внутри их (в зависимости от разницы температур на поверхности) появляется конденсат. При этом тёплый, влажный воздух и конденсат создают идеальные условия для размножения бактерий, плесени и грибков. Однако это не все неприятности конвекционного отопления. Воздушный поток, который непременно возникает при данной системы топления, является идеальным транспортным механизмом для разноса этих организмов по всему помещению. Инфракрасное тепло, создаваемое инфракрасными обогревателями при отоплении бытовых и производственных помещений имеет то преимущество перед конвекционным, что оно прогревает окружающую среду, экономически, без излишнего подогрева воздуха. В тоже время часть инфракрасного тепла попадает на стены и окна, повышая их температуру и значительно сдвигая точку росы. Таким образом, воздух остаётся сухим, но прохладным и люди чувствуют себя более комфортно. Такая технология применения инфракрасного тепла позволяет значительно улучшить экологию в обогреваемых помещениях на производстве. и предотвратить распространение таких неприятных заболеваний как простуды, кашель, озноб, а также появления на стенах плесени.   Инфракрасное тепло влияние на человека Инфракрасное тепло позволяет человеку комфортно чувствовать себя при довольно низких температурах окружающей его среды. Отдача тепловой энергии телом человека в окружающую среду должна по возможности находится в равновесии с образованием её в процессе обмена веществ в самом организме. Организм человека производит в среднем 100 ккал/ч. тепла. Это число увеличивается при увеличении обмена веществ, например при мышечной работе. Сколько тепла вырабатывает организм, столько же он должен и отдать в окружающую среду. Если он отдаёт больше, чем вырабатывает, то возникает опасность замерзания, если он отдаёт слишком мало, то наступает тепловой удар. С помощью одежды и отопления мы стараемся выровнять разницу между производством тепла организмом и отдачей её. Отдача тепла происходит в первую очередь путём излучения и конвекции. Чем больше скорость воздуха и разница температуры между телом человека и окружающим воздухом, тем больше отдача. Во время езды на мотоцикле вследствие большой скорости воздуха излучаемое тепло отдаётся больше, чем во время прогулки пешком, при которой благодаря мышечной работе вырабатывается больше тепла. Инфракрасное тепло отдаётся в основном путём излучения и определяется изменением температуры окружающих стен и мебели. Мы не находим комфортных условий в квартире с высокой температурой воздуха, когда её стены очень холодные (здание стоящее на открытом месте), потому, что мы отдаём очень много тепла путём излучения. И, наоборот, несмотря на довольно низкую температуру воздуха можно себя чувствовать довольно хорошо при соответственно высокой температуре стен. Задачей отопления является не содержание помещения при определённой температуре, а поддержание теплового равновесия человеческого организма. На самом деле температура, которую ощущает человек (так называемая температура ощущения То) складывается из температуры воздуха Тв и инфракрасного тепла Ит . То приближенно равна (Тв+Ит)/2. Поэтому одно и то же значение То можно получить при разных значениях Тв, даже отрицательных. Например, на склоне снежной горы под ярким солнцем можно с комфортом загорать.   Воздух обладает низкой теплоемкостью, поэтому для нагрева воздуха до нормативной температуры по всему объему помещения требуются большие затраты энергии. Однако, рабочая зона, в которой находятся люди, как правило, располагается на высоте до 2-х метров — все, что выше этой зоны, по существу обогревается впустую. Теплый воздух поднимается вверх, скапливаясь под потолком и увеличивает непроизводительные потери на отопление. Дополнительные потери приходятся на нагретый воздух, удаляемый из производственного помещения системой вентиляции находящейся как правило в его верхней части. Отопление производства инфракрасными обогревателями это не простой процесс, требующий учёта различных нюансов. Поэтому перед установкой системы отопления в обязательном порядке необходимо произвести её расчёт. Что позволит экономно расходовать энергоресурсы и при этом обеспечить комфортную температуру в помещении для человека. Человек чувствует себя довольно хорошо, когда воспринимает на себя инфракрасные лучи, несмотря на холодные стены и низкую внешнюю температуру, куда он отдаёт много тепла. Кожа человека очень хорошо воспринимает инфракрасное тепло.   Данные о восприятии инфракрасного тепла кожей человека   Сила облучения в ккал/мин* см2 Ощущения 0,0015 Ощущение боли 0,0002 Горячо, жжёт, напряжение лица 0,00005 Ощущение тепла 0,000015 После некоторого действия лёгкое ощущение тепла   Инфракрасное излучение это тот же вид тепла, который мы получаем от солнца, русской печки, батареи центрального отопления и т.д. Это излучение, которое подчинятся тем же законам физики, что и видимый свет. Спектральная область, находится между красным видимым светом и коротковолновым излучением. Оно присуще всем нагретым телам при этом длина волны, излучаемая им, зависит от температуры самого тела, чем она выше, тем короче волна и выше интенсивность самого излучения. Так земная поверхность нагретая солнечными лучами сама является источником излучения с интервалом длин волн 7 – 14 мкм. (микрометров) с максимумом 10 мкм. Человек так же излучает и поглощает инфракрасное излучение с пиком 9,6 мкм. Тепло с такой длинной волн глубоко проникает в тело человека, интенсивно прогревая его благоприятно действуя на внутренние органы.   Об этом хорошо знали наши предки и нередко прибегали к лечению теплом определённых заболеваний посредством прогревания тела в парилках. Температура воздуха у потолка парилки достигает порядка +100°С, при этом кожа человека нагревается до +39 – 40°С. Человек начинает интенсивно потеть и дальнейший рост температуры замедляется. Достигнув +41°С градуса, температура кожи опускается. Внутренние органы начинают постепенно прогреваться и достигают температуры +38 – 39°С. В результате чего в организме человека резко возрастают обменные процессы, что соответствует лихорадочному состоянию. При этом значительно повышается сопротивляемость организма действию вирусов и бактерий, улучшается здоровье. Древнегреческий врач Пемендидес писал в своё время “Дайте мне способ вызвать лихорадку, и я излечу любую болезнь”.   Влияние инфракрасного излучения на человека было изучено японским врачом Тадаши Ишикава в 60-х годах прошлого столетия. Он установил что инфракрасный луч может проникать в тело человека на большую глубину вызывая аналогичный эффект получаемый человеком в парилке. Но в этом случае потоотделение кожи начинается уже при температуре +50 – 60°С и внутренние органы прогреваются значительно глубже, чем в парилке. Инфракрасные волны, проникая вглубь тела человека, прогревают все его органы и усиливают кровообращение. Физическая терморегуляция перестраивается на увеличение теплоотдачи, в тоже время химическая терморегуляция приводит к уменьшению теплопродукции. Что ведёт к расширению сосудов кожи, подкожной клетчатки и органов дыхания которые в свою очередь улучшают питание мышц и резко повышают снабжение тканей кислородом. Результатом этих работ стало создание инфракрасных кабин, в котором основным элементом обогрева были длинноволновые инфракрасные обогреватели.   Длительные исследования учёных по влиянию инфракрасного излучения на человека показали, что инфракрасное тепло оказывает положительное воздействие на его здоровье. При этом поглощённое телом излучение согревает человека, преобразуясь в тепло, а излишки тепла отдаются прохладному воздуху, действуя освежающе на него. Но не следует забывать и о том, что длительное пребывание под интенсивным инфракрасным излучением может спровоцировать тепловой удар. Подведя итоги, приходим к заключению: инфракрасное излучение это естественный природный вид излучения на земле; человек постоянно подвергается действию инфракрасных лучей это его нормальное состоянии; кратковременное воздействие в небольших дозах инфракрасного тепла на человека благотворно влияет на его здоровье; длительное пребывание под мощным источником инфракрасного излучения может привести к тепловому удару.       Обогреватели для дома .  – Инфракрасные обогреватели для дома, принципы их применения, достоинства, преимущество перед другими видами обогрева. Обогреватели для дачи .  – Обогреватели для дачи, принципы их применения, преимущество перед масляными конвекционными обогревателями.

Основы инфракрасного измерения | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®

Инфракрасные измерительные приборы обеспечивают большие преимущества, связанные с измерительными задачами, которые не могут быть решены при помощи обычных контактных термометров. Например:

Измерения очень высоких температур, которые не позволяют использовать термопары.

Измерения на поверхностях с низкой теплопроводностью и на объектах с низкой теплоёмкостью.

Измерения на движущихся, недоступных или находящихся под напряжением объектах с высокой
скоростью отклика (

Измерения на объектах, которые не должны подвергаться контактному измерению.

Что такое инфракрасное излучение?

Каждый объект с температурой выше абсолютного нуля выделяет инфракрасное излучение (спектральный диапазон от 0,7 до 1000 мкм), которое соответствует его температуре. Данный диапазон находится ниже красной области спектра и невидим для человеческого глаза. Диапазон между 0,7 и 20 мкм является наиболее
интересным для измерительной техники.
Инфракрасное излучение, выделяемое измеряемым объектом, подчиняется известным оптическим закономерностям, поэтому его можно отклонить путём фокусировки с помощью линзы или отражения от зеркальных поверхностей.

Коэффициент излучения измеряемого объекта показывает, какое количество инфракрасной энергии было поглощено или выпущено. Данное значение может находиться в пределах между 0 и 1,0. Для измерений важен тот факт, что коэффициент излучения зависит от длины волны. С повышением температуры объекта максимум излучения смещается в сторону более коротких волн. Поэтому инфракрасные термометры оснащены фильтрами, которые пропускают только определённую часть спектра. При измерении необходимо учитывать коэффициент излучения различных материалов.

Как работают инфракрасные термометры

Оптическая система инфракрасного термометра поглощает энергию, излучаемую от круглого измеряемого пятна, и фокусирует её на детектор. На линзах используется материал с высоким коэффициентом пропускания. Энергия, поглощённая детектором, усиливается и конвертируется в электрический сигнал. Оптическое разрешение является результатом отношения расстояния к размеру пятна. Измеряемое пятно должно быть всегда меньше измеряемого объекта. Чем выше оптическое разрешение, тем меньшие измеряемые пятна могут измерены на дальних дистанциях.

Что такое метод измерения при помощи прерывистого светового луча?

Использование метода прерывистого светового луча устраняет температурный дрейф и защищает устройство от тепловой удара. Достигаемая таким образом стабильность вместе с обработкой сигнала, оптимизированной по шуму, ведёт к отличному разрешению температуры и позволяет производить измерения с коротким временем
отклика на маленьких объектах.

Инфракрасные пирометры особого типа

Пирометры спектрального отношения определяют температуру объекта по отношению сигналов от двух приёмников, работающих на разных длинах волн. Данный метод обеспечивает точные результаты измерений,даже при ограниченной видимости измеряемого объекта из-за дыма, пара, пыли, грязных окон или линз (уменьшение измеряемого сигнала до 95%). Кроме того, измеряемые объекты, которые меньше, чем измеряемое пятно (напр., измерения на проводах) или низкое или меняющееся излучение на быстро движущихся объектах не влияют на результат измерений.

Линейные сканеры измеряют температуру объекта вдоль линии. Стационарно установленные сканеры оставляют цветную диаграмму теплового потока объекта, проходящего под измерительной головкой (напр., конвейеры, барабанные печи). Сканеры также могут перемещаться вдоль объектов (диаграмма теплового потока стены дома). Измерительная головка инфракрасного сканера AMiR 7880 сканирует до 256 точек под углом 90°. За одну секунду сканируется 20 линий. Одна измеряемая линия может быть разделена на 3 пересекающиеся сектора или сектора, расположенные рядом друг с другом.

Что необходимо учитывать при инфракрасных измерениях

Что делать при наличии пыли, влаги и аэрозоли на измерительной точке?
Если на измерительной точке атмосфера загрязнена пылью, влагой и аэрозолем, загрязнение линз может
повлиять на падающую энергию излучения. Этого можно избежать, используя модуль обдува воздухом, который прочищает линзу.

Что делать в случае высокой температуры окружающей среды?
Если температура окружающей среды превышает температуру, указанную для измерительной головки ИК датчика, необходимо использовать устройство воздушного или водяного охлаждения вместе с модулем обдува
воздухом — во избежание конденсации влаги на линзах. Кроме того необходимо использовать кабели и кабельные трассы, устойчивые к воздействию высоких температур.

Что делать, если источник тепла находится рядом с измеряемым объектом?
Если источники тепла расположены рядом с измеряемым объектом, то они могут передавать или отражать дополнительную энергию. Такое излучение окружающей среды возможно, например, при измерениях на промышленных печах, где температура стенок часто выше температуры измеряемого объекта. Многие инфракрасные приборы позволяют компенсировать температуру окружающей среды.

Что делать при измерениях в вакууме?
В случае вакуумных печей или аналогичных применений необходимо устанавливать измерительную головку снаружи области вакуума и проводить измерения через окно. При выборе измерительного окна коэффициент пропускания окна должен соответствовать спектральной чувствительности датчика. Для высоких температур обычно используется кварцевое стекло или кварц. В случае низких температур в диапазоне 8…14 мкм необходимо использовать специальный материал, пропускающий ИК-излучение, такой как германий, AMTIR, селенид цинка или сапфир. При выборе окна необходимо также учитывать температурные требования, толщину окна и разницу давления, а также возможность очистки окна с обеих сторон. Желательно предусмотреть дополнительную обшивку для окна, чтобы увеличить пропускную способность. Также следует учитывать, что не все материалы для окон пропускают излучение в видимом диапазоне.

Почему коэффициент излучения так важен?
В случае идеальных излучателей отражённая и переданная энергия равна нулю и излучаемая энергия соответствует 100% характеристической температуры. Однако, многие тела испускают меньше излучения при одинаковой температуре (серые излучатели). Отношение реального коэффициента излучения и идеального излучателя называется коэффициентом излучения e. Например, коэффициент излучения зеркала равен 0,1, коэффициент излучения чёрного излучателя равен 1.0. Многие неметаллы, такие как древесина, резина, камень и органические материалы имеют малоотражающие поверхности и, как результат, высокий коэффициент излучения: между 0.8 и 0.95. Однако, металлы, особенно если они имеют полированную поверхность, могут иметь коэффициент излучения e = 0.1. Поэтому ИК термометры имеют функцию настройки коэффициента излучения. Необходимо знать коэффициент излучения максимально близко. Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, то отображаемая температура будет ниже, чем фактическая, при условии, что температура измеряемого объекта выше температуры окружающей среды. Например, если был установлен коэффициент 0,95, хотя реальный коэффициент излучения равен 0.9, то будет отображаться температура ниже фактической..

Как определить коэффициент излучения?
Существует несколько методов определения коэффициента излучения. Во-первых, обратитесь к таблице коэффициентов излучения. Табличные данные отображают средние значения, поскольку на коэффициент излучения влияет множество факторов: температура, угол измерения, геометрия поверхности (ровная, вогнутая, выпуклая), толщина, качество поверхности (полированная, шероховатая, окисленная, обработанная пескоструйным аппаратом), спектральный диапазон измерения и пропускная способность (напр., на тонкой пластиковой плёнке)

Примеры использования инфракрасных термометров

Температурный диапазон	Спектральная чувствительность	Примеры применения
около 0…800°C	8…14 мкм	Все неметаллы, древесина, бумага, ткани, половые настилы, асфальт
	3…5 мкм	половая стяжка, продукты питания, лекарственные препараты, а также в печати.
	7…15 мкм	покрытии, ламинировании, при сушке/отвердевании, пайке волной припоя и пайке оплавлением припоя.
	7…18 мкм	в инженерном оборудовании здания, системах пожарной безопасности, складах и т.д.
около 10…360°C	номинально 7,9 мкм	Производство и обработка полиэфирной плёнки, фторопласта, фторполимеров, акрилатов, нейлона (полиамидов), ацетилцеллюлозы, полиуретана, ПВХ, поликарбонатов.
около 260…1650°C	номинально 5,0/5,2 мкм	Поверхностные измерения на стекле для подогрева, формовки, герметизации, каширования и гиба.
около 200…1200°C	3,9 мкм	Металлообработка, обжиговые, плавильные, доменные, барабанные печи. Измерения на толстом стекле. Незначительное влияние содержания CO2 в атмосфере (газообразные продукты сгорания).
около 30…340°C	номинально 3,43 мкм	Производство и обработка полиэтилена, полипропилена, полистирола и др..
около 400…3000°C	2…2,7 мкм	Обработка чёрных и цветных металлов, индукционные печи, производство стекла, плавильные печи, лабораторные исследования.
около 200…1800°C	1,6 мкм	Термическая обработка стали, гиб, отвердевание, нагрев.
около 500…3000°C	1 мкм	Производство стали, плавка металла, для наивысшей точности, при формовании, литье и обработки металла, а также для обработки стекла, керамики, полупроводников и химикатов.

Краткий словарь важных терминов

Окно прозрачности атмосферы: Участки спектра электромагнитного излучения, которые практические не поглощаются атмосферой, прибл. 3…5 мкм и 8…14 мкм.

Фокусная точка, фокусное расстояние: Расстояние, в пределах которого, при измерениях, достигается максимальное. оптическое разрешение.

Поле в дальней зоне: Измеренное расстояние, которое значительно больше, чем фокусное расстояние устройства (в большинстве случаев более, чем 10 раз).

Поле зрения: Площадь тестируемого объекта, которая определяется инфракрасным термометром; диаметр измеряемого пятна пропорционален дистанции до измеряемого объекта; часто указывается как угловая переменная в фокусной точке. См. также оптическое разрешение.

Неселективный излучатель (серое тело): Излучающее тело, чей коэффициент излучения на всём спектре волн при постоянной температуре находится в постоянном соотношении к чёрному излучателю, и который непроницаем для инфракрасной энергии.

Фоновая температура: С точки зрения измерительного прибора — окружающая температура или температура позади измеряемого объекта.

Измерительное пятно: Диаметр области объекта, которая подлежит температурному измерению; измерительное пятно определяется площадью круга, которая, как правило, позволяет уловить приёмной апертурой измерительного прибора 90% инфракрасной энергии, излучаемой измеряемым объектом.

Оптическое разрешение: Также «показатель визирования»: отношение расстояния между пирометром и объектом измерения к размеру пятна. За расстояние стандартно принимается расстояние до фокусной точки, а за размер пятна — диаметр ИК измеряемого пятна в фокусной точке (стандартно 90% энергии диаметра измеряемого пятна). Оптическое разрешение также можно определить для поля в дальней зоне, используя значения измерительного расстояния и размера измерительного пятна в пределах поля.

Степень отражения: Отношение потока излучения, отражённого телом, к потоку, упавшему на тело; для идеального зеркала данное отношение равно приблизительно 1, для полного излучателя (чёрного тела) отражение равно 0.

Полный излучатель (чёрное тело): Также идеальный излучатель. Тело, которое полностью поглощает падающую на него энергию излучения волны любой длины, и которое ничего не отражает. Вся поверхность чёрного тела имеет одинаковый коэффициент излучения равный 1.

Спектральная чувствительность: Чувствительность инфракрасного термометра к определённому диапазону длин волн.

пленочное ИК в частном доме своими руками, минусы и плюсы, вред для здоровья

Новый вид отопления, обладающий рядом преимуществ перед обычными методами – инфракрасное излучение. Инфракрасные обогреватели приобретают популярность благодаря высокому КПД и практичности в эксплуатации, а также разнообразию видов. Это могут быть стеклянные или керамические панели, кварцевые трубки, или инфракрасная отопительная пленка.

Экономичный обогрев дома становится все более востребованным, учитывая постоянный рост цен. Он особенно эффективен для поддержания нормальной температуры в помещениях больших размеров: торговых павильонов, спортзалов, производственных цехов. Поэтому все чаще выбирают ик отопление. Дополнительный плюс такой системы в частном секторе — это отсутствие необходимости каких-либо согласований.

Принцип работы

В отличие от традиционных отопительных систем, в которых обогреватели вызывают конвекцию воздушных потоков, инфракрасное отопление в большей степени использует энергию излучения. Поэтому нагреву подвергаются поверхности пола и мебели, находящиеся непосредственно под излучателем или перед ним, если панели установлены на стене. При таком способе передачи тепла воздух в помещении практически не нагревается.

Излучатели системы инфракрасного отопления могут иметь очень высокую температуру. Для промышленных отопителей она может достигать 650°С, что, конечно, является минусом этих приборов. Соблюдение комфортных параметров прогрева помещения контролируется специальным автоматическим прибором — терморегулятором. Для корректной работы системы его устанавливают вдали от отопительных приборов и локальных источников тепла, в месте, где отсутствуют прямые солнечные лучи.

Инфракрасные обогреватели могут работать от разных источников энергии. Излучатели для дома, как правило, бывают электрическими. Для обогрева открытых площадок и местного нагрева в больших помещениях могут применяться газовые излучатели и установки на жидком топливе. Инфракрасный потолок в своей конструкции может иметь даже закрепленные на отражателе трубчатые нагреватели с перегретой до 120°С водой. Такие системы, получившие название длинноволновых, долго прогревают помещение, но имеют большой плюс потому что не наносят вред здоровью.

Отопление своими руками

Простота устройства бытовых обогревателей и применение обычных электротехнических комплектующих позволяет смонтировать инфракрасное отопление своими руками. Некоторые виды панелей для потолочного отопления имеют стандартные размеры плит подвесного потолка типа «Армстронг» и их установка заключается только в подключении к электропроводке.

Готовое решение, удобное для самостоятельного монтажа.

Установка настенных или потолочных панелей требует минимального навыка в работе с инструментом. Производители, как правило, комплектуют свои нагреватели всеми установочными изделиями и подробной инструкцией. При монтаже инфракрасного потолка следует только учитывать рекомендации по высоте установки от уровня пола и расстояние до потолочного покрытия.

Особенности

Рабочий принцип, который использует инфракрасное отопление, совершенно отличается от традиционного отопления, где энергия тепла передается через прогретый воздух.

Здесь все наоборот – тепловая энергия преобразуется на поверхностях, попавших под волны инфракрасного излучения, что заметно снижает потери, исключив из обогрева воздух.

Это система прямого нагрева в отличие от конвекционных отопительных систем.

Установка отопителей под потолком

Чтобы выбрать в комнату подходящий для инфракрасного потолка источник тепла, необходимо определиться с его мощностью. От нее зависит напряжение питания и схема включения прибора. Для мощности более 1,5 кВт как правило требуется трехфазная проводка напряжением 380 вольт, а она есть не в каждом доме. Вместо одного излучателя часто имеет смысл установить два или три локальных обогревателя меньшей производительности.

Следует помнить, что изготовитель в документации обычно занижает величину потребления мощности и, напротив, завышает размер обогреваемого помещения. Выражается это в том, что и мощность, и площадь комнаты указывается для режима работы в межсезонье, то есть когда потолочное отопление включается только для поддержания комфортной температуры. Большой минус такой системы в том, что для работы в зимний период потребление электроэнергии будет в несколько раз больше, а обогреваемая площадь как минимум в два раза меньше, чем указано в документации.

Гораздо более равномерное и экономичное потребление электроэнергии имеет пленочное отопление, предназначенное для пола.

Обогреваемый пол

Наилучшим образом положительные свойства инфракрасных источников тепла проявляются, если в частном доме под покрытие пола уложена инфракрасная отопительная пленка. Инфракрасным такое отопление считают потому, что тепло от нагревательного элемента, интегрированного в эластичную пленку, отражается от металлизированной теплоизолирующей подложки и сквозь покрытие пола проникает в комнату.

Пленочное отопление применяется в комнатах с мягким или тонкослойным покрытием, не требующим жесткой связи с основанием. Например, линолеум, ковролин, ламинат, или паркет.

Влияние на человека

Как любое другое излучение, инфракрасные волны могут быть вредны для здоровья. Степень влияния зависит от длины волны. Коротковолновые «светящиеся» обогреватели с длиной волны до 3 мкм обеспечивают быстрый прогрев открытых участков пола и поверхностей предметов, но могут привести к перегреву верхних слоев кожи, ее пересушиванию и даже ожогам. Такие излучатели используются в соляриях.

Наиболее комфортны для человека обогреватели с рабочей длиной волны более 7 мкм. Такие волны глубже проникают в организм, но не имеют обжигающего эффекта и не носят вред здоровью.

Расходы

Такое отопление требует меньшей мощности для обогрева одинакового объема помещений. Согласно средним расчетам, для прогрева небольшой площади требуется киловатт, но система инфракрасного отопления способна прогреть его все за половину заявленной мощности.

Как такое возможно? Основные потери отопления приходятся на воздух, по сути, уходят в трубу. Прогреваясь от соприкосновения, прохождения через поверхность отопительных приборов, воздух начинает движение. При движении он греет помещение, но и через щели, неплотные соединения, стыки, крышу, окна, двери – уходит наружу. Потери в отдельном здании больше, чем в доме на несколько квартир, где есть соседи, поэтому холодной может быть одна, иногда несколько стен, только не совмещенные с соседями.

Эффективность

Существует ряд причин, повышающих эффективность инфракрасных систем.

Первая причина – наличие лучистой энергии, выделяемой инфракрасным отоплением. Человек постоянно теряет тепло. Это выделения, дыхание, теплоизлучение. Больше всего потерь приходится на теплоизлучение через поверхность нашего тела, восполнить тепло можно обратным способом.

Интересный эксперимент провели ученые, когда создали специальные условия для испытуемых людей. Когда первоначально их поместили внутрь помещения с хорошо прогретым воздухом, но стены были специально охлаждены, то люди мерзли. При охлажденном воздухе, но прогретых до высоких температур стенах эффект был обратным – им было тепло, комфортно, некоторые отмечали появление испарины.

Причина такой реакции, ощущений испытуемых крылась в лучистой энергии, падающей на человека, далее преобразованной им в энергию тепла. Поэтому поддержание комфортных условий помещения возможно при меньших показателях температуры воздуха, чем при обычном отоплении конвекционного типа, но комфорт создается не меньший, следовательно, экономится электроэнергия.

Вторая причина — в коэффициенте обмена воздушных потоков, показателе того, сколько воздуха теряется через неплотные стыки и щели, двери, и насколько он пополняется свежим, прохладным. Отсутствие циркуляции, создаваемой конвекционными потоками, позволило получить коэффициент 0,2-0,6, а при ее наличии он превысил 4,5. Это максимальный показатель для помещений с часто открывающимися дверями, например, в магазинчике.

Кроме этого, строительные материалы способны напитываться влагой. При холоде присутствие влаги увеличивает теплопроводность стен, а если они промерзли, то еще больше. Инфракрасное отопление позволяет не допустить этого, начиная прогрев помещения со стен. Они высушиваются, влага из них удаляется, попавший вместо нее воздух улучшает теплоизоляцию. Как результат – расход энергии уменьшается.

Третья причина — в меньших температурных перепадах внутри помещения по высоте. Если инфракрасное излучение позволяет снизить разницу температур до градуса, двух, например, у пола — 19°, под потолком — 20°, то при обычном отоплении это может составить 19° и 23° соответственно.

Дополнительные преимущества

Инфракрасные обогреватели позволяют прогреть помещение быстро, ведь передача при попадании на поверхность энергии мгновенная, поэтому сразу становится комфортнее, не требуется предварительный прогрев рабочего помещения. Это сокращает расходы на отопление путем понижения в нерабочие дни заданной температуры, на ночь.

Тепло от излучения создает ощущение нормальной температуры, в действительности она на несколько градусов ниже, но человеку все равно комфортно. А только один градус температуры позволяет сберечь до 5% энергии.

Отопление инфракрасным излучением не повышает сухость воздуха, кислород не сжигается, шума, пыли практически нет. Дизайн инфракрасных керамических обогревателей — современный.

Еще одно достоинство инфракрасного отопления – простой, быстрый монтаж, не требуется дорогостоящего котельного оборудования, тепловых сетей.

Его отличает простота эксплуатации, управления. Кроме этого, исключены повреждения системы от размораживания, что возможно при использовании водяного отопления.

Отсутствие в обогревателях движущихся частей, фильтров воздуха не влечет за собой постоянного ухода, замены деталей, их смазки, поэтому допускается круглосуточный режим работы. Крепление производится на потолке, стенах. Если необходимо обогреть другое помещение, переехать на новое, то излучатели легко снимаются.

Возможности, которые открывает инфракрасное отопление – большие. Кроме бытовых, производственных помещений, их использование разрешено в сельском хозяйстве на обогрев теплиц, животноводческих ферм, когда воздух не требует специального увлажнения и вентиляции.

Инфракрасное излучение, спектр излучения, лучи: теория, свойства, применение.

Об инфракрасном излучении Из истории изучения инфракрасного излучения Инфракрасное излучение или тепловое излучение не является открытием 20 или 21 века. Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Он обнаружил, что «максимум тепла» лежит за пределами красного цвета видимого излучения. Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения. Очень многие известные ученые приложили свои головы к изучению данного направления. Это такие имена как: немецкий физик Вильгельм Вин (закон Вина), немецкий физик Макс Планк (формула и постоянная Планка), шотландский ученый Джон Лесли (устройство измерения теплового излучения – куб Лесли), немецкий физик Густав Кирхгоф (закон излучения Кирхгофа), австрийский физик и математик Йозеф Стефан и австрийский физик Стефан Людвиг Больцман (закон Стефана-Больцмана). Использование и применение знаний по тепловому излучению в современных отопительных устройствах вышло на передний план лишь в 1950-х годах. В СССР теория лучистого отопления разработана в трудах Г. Л. Поляка, С. Н. Шорина, М. И. Киссина, А. А. Сандера. С 1956 года в СССР было написано или переведено на русский язык множество технических книг по данной. В связи с изменением стоимости энергоресурсов и в борьбе за энергоэффективность и энергосбережение, современные инфракрасные обогреватели получили широкое применение в отоплении бытовых и промышленных зданий. Солнечное излучение – природное инфракрасное излучение Наиболее известным и значительным природным инфракрасным обогревателем является Солнце. По сути, это природный и самый совершенный метод обогрева, известный человечеству. В пределах Солнечной системы Солнце — это самый мощный источник теплового излучения, обусловливающий жизнь на Земле. При температуре поверхности Солнца порядка 6000К максимум излучения приходится на 0,47 мкм (соответствует желтовато-белому). Солнце находится на расстоянии многих миллионов километров от нас, однако, это не мешает ему передавать энергию через все это громадное пространство, практически не расходуя ее (энергию), не нагревая его (пространство). Причина в том, что солнечные инфракрасные лучи, проходят долгий путь в космосе, практически не имеют потерь энергии. Когда же на пути лучей встречается, какая-либо поверхность, их энергия, поглощаясь, превратится в тепло. Нагревается непосредственно Земля, на которую попадают солнечные лучи, и другие предметы, на которые так же попадают солнечные лучи. И уже земля и другие, нагретые Солнцем предметы, в свою очередь, отдают тепло окружающему нас воздуху, тем самым нагревая его. От высоты Солнца над горизонтом самым существенным образом зависит как мощность солнечного излучения у земной поверхности, так и его спектральный состав. Различные составляющие солнечного спектра по-разному проходят через земную атмосферу. У поверхности Земли спектр солнечного излучения имеет более сложную форму, что связано с поглощением в атмосфере. В частности, в нем отсутствует высокочастотная часть ультрафиолетового излучения, губительная для живых организмов. На внешней границе земной атмосферы, поток лучистой энергии Солнца составляет 1370 Вт/м² (солнечная постоянная), а максимум излучения приходится на λ=470 нм (синий цвет). Поток, достигающий земной поверхности, значительно меньше вследствие поглощения в атмосфере. При самых благоприятных условиях (солнце в зените) он не превышает 1120 Вт/м² (в Москве, в момент летнего солнцестояния – 930 Вт/м²), а максимум излучения приходится на λ=555 нм (зелено-желтый), что соответствует наилучшей чувствительности глаз и только четверть от этого излучения приходится на длинноволновую область излучения, включая вторичные излучения. Однако, природа солнечной лучистой энергии весьма отлична от лучистой энергии, отдаваемой инфракрасными обогревателя, используемыми для обогрева помещений. Энергия солнечного излучения состоит из электромагнитных волн, физические и биологические свойства которых существенно отличаются от свойств электромагнитных волн, исходящих от обычных инфракрасных обогревателей, в частности, бактерицидные и лечебные (гелиотерапия) свойства солнечного излучения полностью отсутствуют у источников излучения с низкой температурой. И все же инфракрасные обогреватели дают тот же тепловой эффект, что и Солнце, являясь наиболее комфортными и экономичными из всех возможных источников тепла. Природа возникновения инфракрасных лучей Выдающийся немецкий физик Макс Планк , изучая тепловое излучение (инфракрасное излучение), открыл его атомный характер. Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое телами или веществами и возникающее за счет его внутренней энергии, обусловленное тем, что атомы тела или вещества под действием теплоты движутся быстрее, а в случае твердого материала быстрее колеблются по сравнению с состоянием равновесия. При этом движении атомы сталкиваются, а при их столкновении происходит их ударное возбуждение с последующим излучением электромагнитных волн. Все предметы непрерывно излучают и поглощают электромагнитную энергию. Это излучение является следствием непрерывного движения элементарных заряженных частиц внутри вещества. Один из основных законов классической электромагнитной теории гласит, что движущаяся с ускорением заряженная частица излучает энергию. Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) это распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля, то есть изменяющийся во времени периодический электромагнитный сигнал в пространстве, состоящем из электрических и магнитных полей. Это и есть тепловое излучение. Тепловое излучение содержит электромагнитные поля различных длин волн. Поскольку атомы движутся при любой температуре, все тела при любой температуре, больше чем температура абсолютного нуля (—273°С), излучают тепло. Энергия электромагнитных волн теплового излучения, то есть сила излучения, зависит от температуры тела, его атомной и молекулярной структуры, а также от состояния поверхности тела. Тепловое излучение происходит по всем длинам волн — от самых коротких до предельно длинных, однако принимают во внимание лишь то тепловое излучение, имеющее практическое значение, которое приходится в диапазоне длин волн: λ = 0,38 – 1000 мкм (в видимой и инфракрасной части электромагнитного спектра). Однако не всякий свет имеет особенности теплового излучения (на пример люминесценция), поэтому в качестве основного диапазона теплового излучения можно принять только диапазон инфракрасного спектра (λ = 0,78 – 1000 мкм). Еще можно сделать дополнение: участок с длиной волны λ = 100 – 1000 мкм, с точки зрения отопления — не интересен. Таким образом, тепловое излучение, представляет собой одну из форм электромагнитного излучения, возникающее за счёт внутренней энергии тела и имеющего сплошной спектр, то есть это часть электромагнитного излучения, энергия которого при поглощении вызывает тепловой эффект. Тепловое излучение присуще всем телам. Все тела, имеющие температуру больше чем температура абсолютного нуля (—273°С), даже если они не светятся видимым светом, являются источником инфракрасных лучей и испускают непрерывный инфракрасный спектр. Это означает, что в излучении присутствуют волны со всеми без исключения частотами, и говорить об излучении на какой-либо определенной волне, совершенно бессмысленно. Основные условные области инфракрасного излучения На сегодня не существует единой классификации в разделении инфракрасного излучения на составляющие участки (области). В целевой технической литературе встречается более десятка схем деления области инфракрасного излучения на составляющие участки, и все они различаются между собой. Так как все виды теплового электромагнитного излучения имеют одинаковую природу, поэтому классификация излучения по длинам волн в зависимости от производимого ими эффекта носит лишь условный характер и определяются главным образом различиями в технике обнаружения (тип источника излучения, тип прибора учета, его чувствительность и т.п.) и в методике измерения излучения. Математически, с использованием формул (Планка, Вина, Ламберта и т.п.), так же нельзя определить точные границы областей. Для определения длины волны (максимума излучения) существуют две разные формулы (по температуре и по частоте), дающие различные результаты, с разницей примерно в 1,8 раз (это так называемый закон смещения Вина) и плюс к этому все расчеты делаются для АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА (идеализированного объекта), которых в реальности не существует. Реальные тела, встречающиеся в природе, не подчиняются этим законам и в той или иной степени от них отклоняются. Излучение реальных тел зависит от ряда конкретных характеристик тела (состояния поверхности, микроструктуры, толщины слоя и т. д.). Это так же является причиной указания в разных источниках совершенно разных величин границ областей излучения. Всё это говорит о том, что использовать температуру для описания электромагнитного излучения надо с большой осторожностью и с точностью до порядка. Еще раз подчеркиваю, деление весьма условное!!! Приведем примеры условного деления инфракрасной области (λ = 0,78 – 1000 мкм) на отдельные участки (информация взята только из технической литературы российских и зарубежных ученых). На приведенном рисунке видно насколько разнообразно это деление, поэтому не стоит привязываться ни к одной из них. Просто нужно знать, что спектр инфракрасного излучения можно условно разбить на несколько участков, от 2-х до 5-и. Область, которая находится ближе в видимому спектру обычно называют: ближняя, близкая, коротковолновая и т.п.. Область, которая находится ближе к микроволновым излучениям – дальняя, далекая, длинноволновая и т.п. Если верить Википедии, то обычная схема деления выглядит так: Ближняя область (Near-infrared, NIR), Коротковолновая область (Short-wavelength infrared, SWIR), Средневолновая область (Mid-wavelength infrared, MWIR), Длинноволновая область (Long-wavelength infrared, LWIR), Дальняя область (Far-infrared, FIR). Свойства инфракрасных лучей Инфракрасные лучи – это электромагнитное излучение, имеющее ту же природу, что и видимый свет, поэтому оно так де подчиняется законам оптики. Поэтому, чтобы лучше себе представить процесс теплового излучения, следует проводить аналогию со световым излучением, которое нам всем известно и доступно наблюдению. Однако не надо забывать, что оптические свойства веществ (поглощение, отражение, прозрачность, преломление и т.п.) в инфракрасной области спектра, значительно отличаются от оптических свойств в видимой части спектра. Характерной особенностью инфракрасного излучения является то, что в отличие от других основных видов передачи теплоты здесь нет необходимости в передающем промежуточном веществе. Воздух и тем более вакуум считается прозрачным для инфракрасного излучения, хотя с воздухом это не совсем так. При прохождении инфракрасного излучения через атмосферу (воздух), наблюдается некоторое ослабление теплового излучения. Это обусловлено тем, что сухой и чистый воздух практически прозрачен для тепловых лучей, однако при наличии в нем влаги в виде пара, молекул воды (Н2 О), углекислого газа (СО2), озона (О3) и других твердых или жидких взвешенных частиц, которые отражают и поглощают инфракрасные лучи, он становится не совсем прозрачной средой и в результате этого поток инфракрасного излучения рассеивается по разным направлениям и ослабевает. Обычно рассеяние в инфракрасной области спектра меньше, чем в видимой. Однако, когда потери, вызванные рассеянием в видимой области спектра, велики, и в инфракрасной области они также значительны. Интенсивность рассеянного излучения изменяется обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Оно существенно только в коротковолновой инфракрасной области и быстро уменьшается в более длинноволновой части спектра. Молекулы азота и кислорода в воздухе не поглощают инфракрасное излучение, а ослабляют его лишь в результате рассеяния. Взвешенные частицы пыли так же приводят к рассеиванию инфракрасного излучения, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров частиц и длины волны инфракрасного излучения, чем больше частицы, тем больше рассеивание. Пары воды, углекислый газ, озон и другие примеси, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают инфракрасное излучение. Например, пары воды, очень сильно поглощают инфракрасное излучение во всей инфракрасной области спектра, а углекислый газ поглощает инфракрасное излучение в средней инфракрасной области. Что касается жидкостей, то они могут быть как прозрачными, так и не прозрачными для инфракрасного излучения. Например, слой воды толщиной в несколько сантиметров прозрачен для видимого излучения и непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны более 1 мкм. Твердые вещества (тела), в свою очередь, в большинстве случаев не прозрачны для теплового излучения, но бывают и исключения. Например, пластины кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной области, а кварц, наоборот, прозрачен для светового излучения, но непрозрачен для тепловых лучей с длиной волны более 4 мкм. Именно по этой причине кварцевые стекла не применяются в инфракрасных обогревателях. Обычное стекло, в отличие от кварцевого, частично прозрачно для инфракрасных лучей, оно так же может поглощать значительную часть инфракрасного излучения в определенных интервалах спектра, но за то не пропускает ультрафиолетовое излучение. Каменная соль, так же, прозрачна для теплового излучения. Металлы, в своем большинстве, имеют отражательную способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, которая возрастает с увеличением длины волны инфракрасного излучения. Например, коэффициент отражения алюминия, золота, серебра и меди при длине волны около 10 мкм достигает 98%, что значительно выше, чем для видимого спектра, это свойство широко используется в конструкции инфракрасных обогревателей. Достаточно привести здесь в качестве примера остекленные рамы парников: стекло практически пропускает большую часть солнечного излучения, а с другой стороны, разогретая земля излучает волны большой длины (порядка 10 мкм), в отношении которых стекло ведет себя как непрозрачное тело. Благодаря этому внутри парников длительное время поддерживается температура, значительно более высокая, чем температура наружного воздуха, даже после того, как солнечное излучение прекращается. Инфракрасное излучение в жизни человека Важную роль в жизни человека играет лучистый теплообмен. Человек отдает окружающей среде теплоту, вырабатываемую в ходе физиологического процесса, главным образом путем лучистого теплообмена и конвекции. При лучистом (инфракрасном) отоплении лучистая составляющая теплообмена тела человека сокращается из-за более высокой температуры, возникающей как на поверхности отопительного прибора, так и на поверхности некоторых внутренних ограждающих конструкций, поэтому при обеспечении одного и того же тепло ощущения конвективные теплопотери могут быть больше, т.е. температура воздуха в помещении может быть меньше. Таким образом, лучистый теплообмен играет решающую роль в формировании ощущения теплового комфорта у человека. При нахождении человека в зоне действия инфракрасного обогревателя, ИК лучи проникают в организм человека через кожу, при этом разные слои кожи по-разному отражают и поглощают данные лучи. При инфракрасном длинноволновом излучении проникновение лучей значительно меньше по сравнению с коротковолновым излучением. Поглощающая способность влаги, содержащейся в тканях кожи, очень велика, и кожа поглощает более 90% попадающего на поверхность тела излучения. Нервные рецепторы, ощущающие теплоту, расположены в самом наружном слое кожи. Поглощаемые инфракрасные лучи возбуждают эти рецепторы, что и вызывает у человека ощущение теплоты. Инфракрасные лучи оказывают как местное, так и общее воздействие. Коротковолновое инфракрасное излучение, в отличии от длинноволнового инфракрасного излучения, может вызвать покраснение кожи в месте облучения, которое рефлекторно распространяется на 2-3 см. вокруг облучаемой области. Причина этого в том, что капиллярные сосуды расширяются, кровообращение усиливается. Вскоре на месте облучения может появиться волдырь, который позднее превращается в струп. Так же при попадании коротковолновых инфракрасных лучей на органы зрения может возникнуть катаракта. Перечисленные выше, возможные последствия от воздействия коротковолнового ИК обогревателя, не следует путать с воздействием длинноволнового ИК обогревателя. Как уже было сказано, длинноволновые инфракрасные лучи поглощаются в самой верхней части слоя кожи и вызывает только простое тепловое воздействие. Использование лучистого отопления не должно подвергать человека опасности и создавать дискомфортный микроклимат в помещении. При лучистом отоплении можно обеспечить комфортные условия при более низкой температуре. При применении лучистого отопления воздух в помещении чище, поскольку меньше скорость воздушных потоков, благодаря чему уменьшается загрязнение пылью. Так же при данном отоплении не происходит разложение пыли, так как температура излучающей пластины длинноволнового обогревателя никогда не достигает температуры, необходимой для разложения пыли. Чем холоднее излучатель тепла, тем он безвреднее для организма человека, тем дольше может находиться человек в зоне действия обогревателя. Согласно СниП 2.04.05-91 (далее цитируем) “температуру поверхности высокотемпературных приборов лучистого обогрева не следует принимать выше 250°С”. Длительное нахождение человека вблизи ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО источника тепла (более 300°С) вредно для здоровья человека. Влияние на здоровье человека инфракрасного излучения. Организм человека, как излучает инфракрасные лучи, так и поглощает их. ИК лучи проникают в организм человека через кожу, при этом разные слои кожи по-разному отражают и поглощают данные лучи. Длинноволновое излучение проникает в организм человека значительно меньше по сравнению с коротковолновым излучением. Влага, находящаяся в тканях кожи, поглощает более 90% попадающего на поверхность тела излучения. Нервные рецепторы, ощущающие теплоту, расположены в самом наружном слое кожи. Поглощаемые инфракрасные лучи возбуждают эти рецепторы, что и вызывает у человека ощущение теплоты. Коротковолновое ИК излучение наиболее глубоко проникает в организм, вызывая его максимальный прогрев. В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клеток организма, и из них будет уходить несвязанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, растет уровень иммуноглобулинов, увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходят и другие биохимические реакции. Это касается всех типов клеток организма и крови. Однако длительное воздействие коротковолнового инфракрасного излучения на организм человека – нежелательно. Именно на этом свойстве основан эффект теплового лечения, широко используемого в физиотерапевтических кабинетах наших и зарубежных клиник и замете, длительность процедур – ограничена. Однако данные ограничения не распространяются на длинноволновые инфракрасные обогреватели. Важная характеристика инфракрасного излучения – длина волны (частота) излучения. Современные исследования в области биотехнологий показали, что именно длинноволновое инфракрасное излучение имеет исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. По этой причине его называют также биогенетическими лучами или лучами жизни. Наше тело само излучает длинные инфракрасные волны, но оно само нуждается также и в постоянной подпитке длинноволновым теплом. Если это излучение начинает уменьшаться или нет постоянной подпитки им тела человека, то организм подвергается атакам различных заболеваний, человек быстро стареет на фоне общего ухудшения самочувствия. Дальнее инфракрасное излучение нормализует процесс обмена и устраняет причину болезни, а не только её симптомы. С таким отоплением не будет болеть голова от духоты, вызываемой перегретым воздухом под потолком, как при работе конвективного отопления, – когда постоянно хочется открыть форточку и впустить свежий воздух (при этом выпуская нагретый). При воздействии ИК-излучения интенсивностью 70-100 Вт/м2 в организме повышается активность биохимических процессов, что ведет к улучшению общего состояния человека. Однако существуют нормативы и их стоит придерживаться. Есть нормативы по безопасному отоплению бытовых и промышленных помещений, по длительности лечебных и косметологических процедур, по работе в ГОРЯЧИХ цехах и т.п. Не стоит об этом забывать. При правильном использовании инфракрасных обогревателей – отрицательного воздействия на организм ПОЛНОСТЬЮ ОТСУТСТВУЕТ. ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ИНФРАКРАСНЫЕ ЛУЧИ, СВОЙСТВА ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ, СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ ИНФРАКРАСНЫХ ОБОГРЕВАТЕЛЕЙ Калининград ОБОГРЕВАТЕЛИ СВОЙСТВА ИЗЛУЧЕНИЕ СПЕКТР ОБОГРЕВАТЕЛЕЙ ДЛИНА ВОЛНЫ ДЛИННОВОЛНОВЫЕ СРЕДНЕВОЛНОВЫЕ КОРОТКОВОЛНОВЫЕ СВЕТЛЫЕ ТЕМНЫЕ СЕРЫЕ ВРЕД ЗДОРОВЬЕ ВЛИЯНИЕ НА ЧЕЛОВЕКА Калининград Инфракрасное излучение спктр лучи свойства обогреватели волна длина виды здоровье человек вред польза влияние применение длинноволновые средневолновые коротковолновые светлые темные серые

Инфракрасное отопление дома

Введение

Отопление деревянного дома на ПлЭН

В этой статье мы кратко рассмотрим применение потолочных инфракрасных низкотемпературных (40-45 °С) плёночных электронагревателей (сокращённо ПлЭН) для эффективного отопления частного дома электричеством.

Инфракрасное излучение — это ближайший родственник видимого нами света, но воспринимаемый уже на глазами, а кожей, как ощущение тепла, исходящего от какого либо нагретого сильнее чем мы предмета. Если поставить рядом два предмета, один из которых горячий, а другой холодный, то энергия от горячего через расстояние будет перетекать к холодному до тех пор, пока их температура не сравняется (наступит тепловое равновесие). Это фундаментальный закон природы! И для его реализации на практике не нужны никакие теплотрассы с вечно протекающими трубами и сушащие воздух батареи!

Наиболее известным и значительным инфракрасным обогревателем является наше Солнце. Тепло, излучаемое с его горячей поверхности, жизненно необходимо всему живому на Земле. Солнечные инфракрасные лучи проходят долгий путь в космосе с минимальными потерями энергии. Когда на пути лучей встречается поверхность, их энергия, поглощаясь этой поверхностью, превращается в тепло. В солнечном спектре на инфракрасную радиацию приходится 59% энергии, на видимый свет – 40%, ультрафиолетовое излучение – 1%. Однако указанное распределение может изменяться в значительной степени в зависимости от многих факторов: широты местности, времени года, облачности, времени дня, загрязнения атмосферы и т.д. и т.п.

В отношении биологического воздействия на организм человека инфракрасная радиация обладает в основном тепловыми свойствами. Кванты инфракрасного излучения имеют относительно малую энергию и в отличие от ультрафиолетовых лучей не в состоянии вызвать фотохимические реакции, поэтому пусть вас не пугает словосочетание «инфракрасное излучение (радиация)». Мы живём в мире, состоящим из различных излучений. Просто среди них есть как нейтральные и даже полезные для живых организмов, так и вредные. Длинноволновое инфракрасное излучение, возникающее в любом теле при его нагреве до 40-50° С — это как раз самое естественное и необходимое тепло для всего живого.
В гигиенических целях необходимо различать области инфракрасного излучения: ближнюю (760–2500 нм), среднюю (2500 – 50000 нм) и дальнюю (больше 50000 нм). Это представляет интерес в связи с тем, что инфракрасное излучение с более длинными волнами проникает в ткани человека на некоторую глубину (в среднем 3 см) и вызывает равномерное прогревание их без выраженных субъективных ощущений и кожной эритемы, которые бы сигнализировали об опасности перегревания организма. Данный эффект используется для прогревания тканей в физиотерапии (лампы накаливания соллюкс). Коротковолновая часть задерживается на поверхности кожи, воздействие ее сопровождается повышением температуры кожи, эритемой и ощущением сильного жжения.
Существует прямая и рассеянная солнечная радиация. Прямая солнечная радиация– солнечное излучение, достигающее уровня земной поверхности без каких-либо дополнительных задерживающих его факторов. Рассеянная солнечная радиация– это тепловое излучение облаков, отражающих прямые солнечные лучи. Суммарная солнечная радиация представляет собой сумму прямой и рассеянной радиации.

Инфракрасные плёночные электронагреватели

Плёночный ИК электронагреватель

Инфракрасный плёночный электронагреватель (ПлЭН) имеет рабочую температуру поверхности 40-45 градусов и при этом его поверхность излучает мягкое тепло в длинноволновом инфракрасном спектре. ПлЭН устанавливается между финишным покрытием и черновым потолком с дополнительной теплоизоляцией. Тепло от инфракрасной пленки излучается сверху подобно солнечному теплу и далее равномерно распределяется по помещению, вызывая нагрев пола, стен и мебели, которые имея очень большую суммарную площадь поверхности, контактируют с воздухом в помещении и передают это тепло ему. Такой прогрев стен и пола обладает для них подсушивающим эффектом и препятствует отсыреванию дома, что особенно актуально для деревянных домов. Для отопления деревянного дома так же важно то, что ПлЭН не подлежат пожарной сертификации, так как рабочая температура их поверхности не превышает 45-50° С.

Принцип

Инфракрасные плёночные электронагреватели (ПлЭН) представляют собой плёнку с заламинированными внутри неё нагревательными элементами со специально рассчитанным сопротивлением и коэффициентом температурного расширения. По сути не важно из какого материала они выполнены, так как основной смысл заключается в температуре нагрева поверхности плёнки и наиболее равномерном её распределении, а этого можно достичь разными способами. Каждый ПлЭН имеет выводы для подключения к электросети.Инфракрасные низкотемпературные ПлЭН излучают только тепловую составляющую солнечного света, длинной волны примерно 15 мкм. Это излучение поглощается поверхностью пола, мебелью, создавая комфортный температурный обогрев помещения.

Основы инфракрасного отопления

Самая лучшая система обогрева на улице — та, которой пользуется сама природа, а в помещении ей есть блестящая альтернатива — инфракрасный обогрев. Монтируемые на потолке ПлЭН дают Вам ощущение теплового комфорта тем же самым способом, каким дает его вам Солнце. Обогревательные элементы излучают длинноволновую лучистую тепловую составляющую солнечного спектра. Это тепловые лучи. Они нагревают пол, предметы и машины. Такое тепло находит аккумуляцию в предметах обстановки, в полу, которые в свою очередь отдают в окружающую среду вторичное тепло. Другими словами, чтобы получить комфортную температуру в помещении, воздух в нем нагревать не обязательно.

Физический смысл

Длинные волны инфракрасного излучения являются самым комфортным диапазоном волн, несущих тепловую энергию. Диапазон инфракрасного излучения достаточно велик и ученые его разбили на три поддиапазона — короткий, примыкающий к видимому свету, средний и длинный. Чем горячее предмет, тем более короткие волны он излучает, вплоть до видимого света (яркий пример — раскаленный стальной прут начинает светиться сначала бордовым, затем красным, а если мы ещё будем поднимать его температуру, то жёлтым и затем белым светом).

Равномерное распределение тепла

Длинноволновый обогрев можно сравнить со световыми лучами. Правильно распределив в комнате источники света можно добиться комфортабельного, равномерного освещения. Точно так же распределяются и инфракрасные излучатели.

Проектируя систему инфракрасного обогрева, необходимо исходить из высоты потолков, площади, а так же типа помещения, в котором инфракрасная система обогрева будет применяться.

Польза для здоровья

Исследования ученых показали, что наиболее полезное воздействие (при умеренной мощности) на организм человека оказывает именно длинноволновое инфракрасное излучение, особенно та его часть, которая примыкает к среднему поддиапазону — так называемые «Лучи Жизни» (длина волны 5 — 15 мкм). Именно в этом диапазоне находится излучение низкотемпературных потолочных ПлЭН. Кстати, тепловое излучение тела человека находится в том же диапазоне. На основе этих открытий японские ученые ещё в шестидесятые годы получили патент на излучатели особой конструкции, которые впоследствии были применены в кабинах инфракрасных саун. Совместные исследования, проводимые в течение десятков лет ведущими мировыми клиниками, доказали несомненную пользу процедур в инфракрасных кабинах. ИК-терапия оказалась действенным и весьма эффективным способом не только борьбы с простудными заболеваниями, но и снижения веса, стимулирования деятельности желудка, лечения целлюлита.
Поэтому все разговоры о вредности инфракрасного излучения для здоровья — не более чем фантазии неосведомлённых людей либо умышленная ложь продавцов других отопительных приборов — сиречь конкурентов!

Описание принципа работы

Терморегулятор Cewal RQ30

Система обогрева состоит из двух частей: обогреватель и блок управления. Даже хороший нагреватель не может работать должным образом, если он не управляется правильно.

Комнатный терморегулятор измеряет окружающую температуру с помощью встроенного датчика и управляет блоком нагрева согласно различию между заданной и фактической температурой.

Инфракрасное отопление идеально подходит для всех типов частных домов, особенно деревянных, так как просушивает дом изнутри, выгоняя точку росы ближе к улице и исключает отсыревание дома. Применение ПлЭН в деревянных домах более чем оправдано. Прогревая деревянные стены, пол и потолок, ПлЭН предупреждает отсыревание дома и появление грибка. К тому же ПлЭН совершенно пожаробезопасен и не требует никакого обслуживания, работая полностью автоматически.

Преимущества

В чем преимущества данного метода? Ответ прост. Это комфорт, безопасность и энергосбережение!

1. Элементы инфракрасного обогрева (ПлЭН) монтируются под отделку чистового потолка.
2. Высокий КПД — 95%
3. Пожаробезопасность и экологичность.
4. Экономический эффект — среднесезонное потребление электроэнергии примерно 15 Вт/ч на 1 м² отапливаемой площади.
5. Автоматическая система управления и полное отсутствие эксплуатационных расходов.
6. Простой, быстрый и сравнительно недорогой монтаж без грязи и пыли.
7. Экологичность и комфорт.

Частные дома

Инфракрасные плёночные нагреватели (ПлЭН) прекрасно подходят для отопления как новых домов, так и для старых частных домиков. Выбрав эту систему отопления, Вы сэкономите уже на стадии проектирования: Вам не нужно отдельного помещения под котельную, склада или емкости под топливо, не нужно дышать сгоревшим углем или дизельным топливом, не нужно постоянно чистить дымоходы! В Вашем доме полностью отсутствуют торчащие из стен трубы, радиаторы традиционного отопления, Вы не отравитесь антифризом или тосолом, которыми заправляются эти системы. И самое главное — ИК обогреватели уберут сырость из помещения, нагревая и поддерживая комфортную температуру в каждом отдельно взятом помещении дома.

Офисы и общественные помещения

В офисах приятнее работать, когда не «висит» бумажная пыль, поднимаемая нагретым батареями воздухом. Системы управления делают возможным индивидуальный выбор температуры для каждого помещения офиса.

Школы и детские сады

Для помещений, предназначенных для детей, самая оптимальная система отопления — это система ИК-обогрева, т.к. она удобна и безопасна (пожаробезопасность – обязательной сертификации не подлежит (ССПБ.RU.ОП.064 орган сертификации «ЧЕЛЯБИНСКПОЖТЕСТ» ГУ СЭУ ФПСИПО по Челябинской области от 07.1.2006 г.), не вызывает конвекционных сквозняков, витания в воздухе пыли, создает эффект «теплого пола», а значит защищает детей от охлаждения.

• Стойкость к низким температурам: до -60°С.
• Покрывается не более 75-80% потолка.

Плёночные электронагреватели (ПлЭН) могут закрываться любым декоративным материалом не состоящим из сплошного металла без потерь эффективности отопления.

Инфракрасное излучение | Управление Роспотребнадзора по Республике Мордовия

Инфракрасное излучение (ИК-излучение) часть электромагнитного спектра с длиной волны &lambda = 0,76 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенности биологического действия по длинам волн ИК-излучение делится на области: коротковолновую, с &lambda = 0,7615 мкм, средневолновую, с &lambda = 16-100 мкм, длинноволновую, с &lambda100 мкм.

Инфракрасное излучение также называют тепловым излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Действие теплового излучения на организм имеет ряд особенностей, одной из которых является способность ИК лучей различной длины волны проникать на различную глубину и поглощаться соответствующими тканями, оказывая тепловое действие. Короткие инфракрасные лучи длиной до 1,4 мкм проникают в ткани на глубину нескольких сантиметров, поглощаются кровью и водой в слоях кожи и подкожной клетчатки, а также способны проникать через кости черепа и воздействовать на мозговые оболочки, мозговую ткань. ИК лучи длиной 1,4 – 10 мкм поглощаются верхним 2-х миллиметровым слоем кожи. Особенно сильно поглощаются лучи с длиной волны 6 – 10 мкм, вызывая калящий эффект.

Воздействие инфракрасного излучения на организм проявляется как общими, так и местными реакциями.

Местная реакция сильнее выражена при облучении длинноволновыми инфракрасными лучами, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости коротковолнового инфракрасного излучения больше, чем длинноволнового. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием за счет большей глубины проникновения в ткани тела.

Степень повышения температуры кожи в ответ на инфракрасное облучение находится в зависимости от его интенсивности. Инфракрасное облучение интенсивностью 949 Вт/м2 вызывает ощущение жары, жжения и повышение температуры кожи до 40 – 41 &degC. При интенсивности инфракрасного облучения 1717 Вт/м2 и более температура кожи повышается на 10 – 11&degС и появляется нетерпимое жжение кожи.

Наряду с ростом температуры облучаемой поверхности тела (в зависимости от времени облучения и одежды) наблюдается рефлекторное повышение температуры на удаленных от области облучения участках. Наблюдается также рефлекторное изменение частоты пульса на фоне неизменной температуры тела. При облучении различных участков тела инфракрасным излучением интенсивностью 698 – 1396 Вт/м2 частота пульса увеличивалась на 5 – 7 ударов в 1 мин. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется, в первую очередь, высокой температурой кожи. Болевое ощущение появляется при температуре кожи 40 – 45 &degС (в зависимости от участка).

В основе биологического действия инфракрасного излучения лежат также сдвиги в молекулярной структуре клетки, вызванные поглощением квантов инфракрасного излучения. Поглощаясь, лучи инфракрасного излучения вызывают внутримолекулярные колебания, значительно увеличивающие скорость протекания биохимических реакций. Под влиянием инфракрасного излучения в коже, крови, цереброспинальной жидкости образуются высокоактивные вещества белкового происхождения (типа гистамина, холина, аденозина). Происходит также изменение обмена веществ в виде нерезкого снижения потребления кислорода, повышается содержание азота, уровня натрия и фосфора в крови, снижается поверхностное натяжение крови. Под влиянием инфракрасного излучения снижаются титр антител и фагоцитарная активность лейкоцитов. Сосудистая реакция протекает в зависимости от интенсивности и спектрального состава инфракрасного излучения – коротковолновая вызывает расширение сосудов, длинноволновая – сужение. Артериальное давление изменяется при интенсивности излучения, начиная с 1138 Вт/м2 при температуре воздуха 24 &degС и с 775 Вт/м2 при температуре 50 &degС.

Изменения в организме под воздействием инфракрасного излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади и зоны облучения. Так, наибольший эффект, наблюдается при облучении области шеи, верхней половины туловища.

Инфракрасные лучи, оказывая тепловой эффект на глаза, могут вызвать ряд патологических изменений: конъюнктивиты, помутнение и васкуляризацию роговицы и др. Длительное воздействие (10 – 20 лет) коротковолновой инфракрасной радиации большой интенсивности на глаза может вызвать поражение хрусталика – инфракрасная катаракта у сталеваров, прокатчиков, кузнецов, кочегаров, стеклодувов – катаракта стеклодувов.

Изменения на коже характеризуются эритемой, при интенсивном облучении может быть ожёг, при длительном воздействии на коже может развиться коричнево-красная пигментация.

В производственных условиях работающий человек часто окружен предметами, имеющих температуру выше температуры тела человека. Источником инфракрасного излучения в производственных условиях являются нагретые поверхности слитков, чушек, листов, поковок, разливаемый жидкий металл, открытое пламя печей, сварочное пламя (при электро- и газосварке), нагретые поверхности оборудования и т.п. По характеру излучения производственные источники тепла и лучистой энергии подразделяются на четыре основные группы: источники с температурой до 500&degС – спектр содержит исключительно длинноволновое ИК-излучение источники с температурой от 500&degС до 1200&degС – в спектре содержится ИК-излучение коротких, средних и длинных волн, но появляется также видимое излучение слабой интенсивности, сначала красное, а затем белое источники с температурой от 1200&degС до 2000&degС – спектр содержит как все виды ИК-излучения, так и видимое излучение высокой яркости источники с температурой от 2000&degС до 4000&degС – спектр наряду с инфракрасным и видимым излучением содержит ультрафиолетовое излучение. В таких случаях тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы. Наибольшее воздействие на организм человека оказывает коротковолновое излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Наибольший нагрев кожи вызывают лучи с длиной волны около 3 мкм.

Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения. Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний:

– судорожная болезнь, вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях

– перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме основным признаком является резкое повышение температуры тела

– тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях: выполнение тяжелой физической работы при высокой температуре воздуха в сочетании с высокой влажностью. Тепловые удары возникают в результате проникновения коротковолнового инфракрасного излучения (до 1,5 мкм) через покровы черепа в мягкие ткани головного мозга

– катаракта (помутнение хрусталиков) профессиональное заболевание глаз, возникающее при длительном воздействии инфракрасных лучей с &lambda = 0,78-1,8 мкм.

К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза.

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалов, изделий и др.) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/кв. м. При этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей. Экраны бывают трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и становится источником теплового излучения. К непрозрачным экранам относятся: металлические (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит), асбестовые и др.

В прозрачных экранах излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической оптики, что обеспечивает видимость через экран. Прозрачные экраны выполняются из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а также к прозрачным экранам относятся пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.

Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из армированного металлической сеткой стекла.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло, то отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какие свойства экрана выражены сильнее:

– теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску

– теплопоглощающие экраны выполняют из материалов с высоким термическим сопротивлением, т.е. с малым коэффициентом теплопроводимости. В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату

– в качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используют водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла, металла (змеевики) и др.

В качестве средств индивидуальной защиты применяются фибровые и дюралевые каски, защитные очки, наголовные маски с откидными экранами, спецодежда и спецобувь.

Лечебно-профилактические мероприятия включают предварительные и периодические медицинские осмотры в целях предупреждения и ранней диагностики заболеваний у работающих.

Экспертиза ИК-излучения проводится Аккредитованным испытательным лабораторным центром ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Мордовия, аттестат аккредитации № РОСС. RU.0001.510112 от 03.06.2013г. Для этого в ИЛЦ имеется всё: опытные, высококвалифицированные специалисты, современная аналитическая и измерительная аппаратура, высокое качество исследований и измерений.

Энергетический баланс Земли и атмосферы

Энергетический баланс Земля-атмосфера – это баланс между поступающей энергией от Солнца и исходящей энергией от Земли. Энергия, выделяемая Солнцем, излучается в виде коротковолнового света и ультрафиолетовой энергии. Когда он достигает Земли, часть отражается обратно в космос облаками, часть поглощается атмосферой, а часть поглощается поверхностью Земли.

Обучающий урок: консервы

Однако, поскольку Земля намного холоднее Солнца, ее энергия излучения намного слабее (длинноволновая) инфракрасной энергии.Мы можем косвенно увидеть, как эта энергия излучается в атмосферу в виде тепла, поднимающегося от горячей дороги, создавая мерцание в жаркие солнечные дни.

Энергетический баланс Земля-атмосфера достигается за счет того, что энергия, полученная от Солнца , уравновешивает энергии, потерянной Землей обратно в космос. Таким образом, Земля поддерживает стабильную среднюю температуру и, следовательно, стабильный климат. Если взять за основу 100 единиц солнечной энергии, то энергетический баланс будет следующим:

В верхней части атмосферы – входящая энергия от солнца уравновешивается исходящей энергией от земли.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	Шт.	Источник
+100	Коротковолновое излучение Солнца.	-23	Коротковолновое излучение, отраженное облаками обратно в космос.
		-7	Коротковолновое излучение, отраженное земной поверхностью в космос.
		-49	Длинноволновое излучение атмосферы в космос.
		-9	Длинноволновое излучение облаков в космос.
		-12	Длинноволновое излучение земной поверхности в космос.
+100	Всего входящих	-100	Всего исходящих

Сама атмосфера – Энергия, поступающая в атмосферу, уравновешивается исходящей энергией из атмосферы.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	Шт.	Источник
+19	Поглощенное коротковолновое излучение газами в атмосфере.	-9	Длинноволновое излучение, испускаемое облаками в космос.
+4	Поглощенное коротковолновое излучение облаками.	-49	Длинноволновое излучение, испускаемое в космос газами в атмосфере.
+104	Поглощенное длинноволновое излучение от поверхности земли.	-98	Длинноволновое излучение, излучаемое на поверхность земли газами в атмосфере.
+5	От конвективных течений (поднимающийся воздух нагревает атмосферу).
+24	Конденсация / осаждение водяного пара (тепло выделяется в атмосферу в результате процесса).
+156	Всего входящих	–156	Всего исходящих

На поверхности земли – поглощенная энергия уравновешивается высвобожденной энергией.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	Шт.	Источник
+47	Поглощенное коротковолновое излучение солнца.	-116	Длинноволновое излучение, испускаемое поверхностью.
+98	Поглощенное длинноволновое излучение газов в атмосфере.	-5	Отвод тепла конвекцией (поднимающийся теплый воздух).
		–24	Тепло, необходимое для процессов испарения и сублимации, и поэтому удаляется с поверхности.
+145	Всего входящих	-145	Всего исходящих

Поглощение инфракрасного излучения, пытающегося уйти с Земли обратно в космос, особенно важно для глобального энергетического баланса. Поглощение энергии атмосферой хранит больше энергии у своей поверхности, чем если бы атмосферы не было.

Средняя температура поверхности Луны, у которой нет атмосферы, составляет 0 ° F (-18 ° C).Напротив, средняя температура поверхности Земли составляет 59 ° F (15 ° C). Этот эффект нагрева называется парниковым эффектом.

Потепление теплицы усиливается ночью, когда небо затянуто облаками. Тепловая энергия Земли может улавливаться облаками, что приводит к более высоким температурам по сравнению с ночами с чистым небом. Воздуху не дают охладиться так сильно при пасмурной погоде. Под частично облачным небом часть тепла может уйти, а часть остается в ловушке. Ясное небо позволяет максимально охладиться.

Создание бюджета энергии: Часть II

Прежде чем мы завершим наш энергетический бюджет, основанный на излучении, давайте быстро рассмотрим некоторые основы. Это чистая прибыль или потеря радиации, которая определяет, будет ли температура повышаться или понижаться, на основе этого расчета:

чистый прирост или потеря радиации = нисходящая радиация – восходящая радиация

До сих пор мы рассмотрели наши важные источники нисходящего излучения: нисходящее солнечное и нисходящее инфракрасное (от атмосферных газов и облаков).Итак, мы можем переписать наш простой энергетический бюджет, основанный на излучении, следующим образом:

чистый прирост или потеря радиации = нисходящая солнечная + нисходящая ИК – восходящая радиация

Теперь нам просто нужно разобраться с последней частью головоломки – восходящей радиацией. Как оказалось, основным источником апвеллинга, который нам необходимо учитывать, является восходящее инфракрасное излучение от поверхности Земли. Давайте изучим.

Апвеллинг Инфракрасное излучение

Возможно, вы слышали, как метеоролог сказал что-то вроде «условия сегодня прекрасны для радиационного охлаждения.«Часто, если они пытаются объяснить этот процесс, они говорят что-то вроде:« Когда солнце садится, поверхность Земли начинает испускать ИК-излучение в космос ». Но это не совсем так. Помните закон Планка: все объекты испускать излучение на всех длинах волн всегда . Это означает, что земля всегда испускает инфракрасное излучение , а количество восходящего инфракрасного излучения от земли зависит от ее температуры. Например, холодным зимним утром вы можете ожидайте, что восходящее значение IR будет ниже 300 Вт на квадратный метр, а в жаркий летний день вы можете увидеть значения, превышающие 500 Вт на квадратный метр.Чтобы увидеть пример, рассмотрим кривую «восходящего инфракрасного излучения» на графике ниже, полученном от Университета штата Пенсильвания 11 марта 2012 г. (та же дата, что и графики на предыдущей странице).

График, показывающий нисходящее солнечное излучение (красная линия), нисходящее ИК-излучение (синяя линия) и восходящее ИК-излучение (зеленая линия) в Университете штата Пенсильвания, 11 марта 2012 г.

Кредит: Лаборатория исследования системы Земля

Вспомните, что 11 марта 2012 г. был очень солнечным днем ​​в Пенсильвании, и обратите внимание, что ИК-излучение апвеллинга резко увеличивается в течение дня по мере повышения температуры поверхности, а затем снижается медленнее в ночное время по мере того, как температура поверхности медленно остывает.Таким образом, земля на самом деле имеет тенденцию испускать больше ИК-излучения в дневное время, когда поверхность более горячая (и меньше ночью, когда поверхность более прохладная). Другими словами, всякое представление о том, что земля начинает излучать инфракрасное излучение после захода солнца, является нонсенсом.

Давайте посмотрим, как апвеллинг IR влияет на наш энергетический бюджет. Апвеллинг IR представляет собой излучение, покидающее поверхность Земли, и поэтому его следует вычесть из нашего энергетического бюджета (так же, как расходы вычитаются из дохода в домашнем бюджете).Обозначим термин расхода поверхности: – апвеллинг IR .

Полный бюджет

Если вы объедините три члена баланса поверхностной энергии, мы получим наше окончательное уравнение для чистого прироста или потерь излучения на поверхности Земли:

чистый прирост или потеря радиации = нисходящий солнечный + нисходящий ИК – восходящий IR

Это простое уравнение можно использовать, чтобы получить приблизительное представление о тенденции изменения температуры поверхности.Например, используя приведенный выше график, посмотрите на значения трех компонентов на 1800Z. Энергия нисходящей солнечной энергии составляет около 800 Вт на квадратный метр, инфракрасная энергия нисходящего потока составляет около 270 Вт на квадратный метр, а восходящая инфракрасная энергия составляет около 410 Вт на квадратный метр. Вставьте эти значения в наш расчет, и мы получим:

чистый прирост или потеря излучения = 800 Вт / м ² + 270 Вт / м ² – 410 Вт / м ²

чистый прирост излучения = 660 Вт на квадратный метр

Поскольку это положительное значение, у нас есть чистый прирост радиации, а это означает, что в это время температура будет повышаться (земля нагревается, потому что она в целом набирает энергию).Если бы у нас был отрицательный результат, у нас была бы чистая потеря радиации, и температура поверхности снизилась бы (конечный результат, равный нулю, означает, что не будет чистой прибыли или убытков, а температура останется прежней).

Нужен еще пример? Взгляните на график около 0600Z. В Пенсильвании сейчас ночь, поэтому мощность нисходящей солнечной энергии составляет 0 Вт на квадратный метр. IR нисходящего потока составляет около 240 Вт на квадратный метр, а IR восходящего потока – около 310 Вт на квадратный метр.Используя наше бюджетное уравнение, мы имеем:

чистый прирост или потеря излучения = 0 Вт / м ² + 240 Вт / м ² – 310 Вт / м ²

чистые потери излучения = -70 Вт / м ²

Поскольку результат отрицательный, мы имеем чистую потерю радиации, а это означает, что в это время температура будет снижаться (земля остывает, потому что она теряет энергию в целом).

Чтобы увидеть еще пару примеров, посмотрите это короткое видео (4:47), которое я создал, в котором суммируются энергетические бюджеты и проводятся некоторые расчеты энергетических бюджетов.

Бюджеты поверхностной энергии
Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму этого видео-видео.

Я сравнил энергетические бюджеты с вашим банковским счетом, и мы воспользуемся этой идеей для диагностики тенденций температуры поверхности. В банковском деле, если вы кладете на свой счет больше денег, чем снимаете, баланс вашего счета будет расти. Но если вы снимете больше, чем внесете на счет, баланс вашего счета сократится.

Использование излучения для построения бюджета энергии аналогично.Если объект поглощает больше излучения, чем излучает, его температура повышается. Он будет нагреваться, потому что поступает больше радиации, чем выходит. С другой стороны, если объект поглощает меньше излучения, чем излучает, его температура снизится. Он будет остывать, потому что выходит больше излучения, чем входит и поглощается.

Итак, чтобы выяснить, есть ли у вас чистый выигрыш или потеря радиации, вы берете разницу между входящей радиацией и исходящей радиацией.Для земной поверхности мы используем это уравнение. У нас есть нисходящее солнечное и нисходящее инфракрасное излучение в качестве источников входящего поглощенного излучения и восходящее инфракрасное излучение в качестве исходящего излучаемого излучения. Положительный результат означает чистый выигрыш в радиации и нагревание земной поверхности. Отрицательный результат означает чистую потерю радиации, а земная поверхность остывает.

Давайте посмотрим на пример из Университета штата Пенсильвания 8 мая 2017 года. Чтобы сориентироваться на графике, красная кривая показывает нисходящую солнечную радиацию, которая опускается на землю и поглощается.Синяя кривая показывает нисходящее инфракрасное излучение, то есть излучение, приходящее на Землю от облаков и молекул воздуха в атмосфере. Зеленая кривая показывает восходящее инфракрасное излучение, то есть излучение, исходящее от Земли.

Чтобы понять, что здесь происходит, давайте начнем с солнечной кривой. Он составляет ноль ватт на квадратный метр сразу после 10 часов утра, что в 6:00 утра по местному времени в штате Пенсильвания 8 мая, потому что действует летнее время.Примерно в это же время после восхода солнца количество нисходящих солнечных лучей увеличивается. И кривая в основном гладкая, за исключением нескольких покачиваний, которые говорят нам о том, что небо в основном было чистым.

Затем, после 17Z, солнечная кривая довольно сильно перескакивает, и есть некоторые действительно большие уменьшения из-за облаков, рассеивающих часть поступающей солнечной радиации обратно в космос. Мы также видим несколько небольших восходящих выступов на нисходящей инфракрасной кривой, потому что облака также испускали некоторое дополнительное инфракрасное излучение на землю.

Так что, если мы хотим рассчитать чистую прибыль или потерю радиации в полдень по местному времени? Это 16Z 8 мая в Пенсильвании. И нам просто нужно считать наши значения с графика и вставить их в наше уравнение.

Похоже, что приходящая солнечная энергия будет около 1000 Вт на квадратный метр при 16Z, и нам просто нужно включить это в наше уравнение. Инфракрасное излучение, падающее вниз, составляет около 250 Вт на квадратный метр. Итак, это два наших источника приходящей радиации на поверхность.

Инфракрасный апвеллинг – это наша испускаемая радиация, отмеченная зеленой кривой. И это будет около 400 ватт на квадратный метр. Итак, нам нужно вычесть 400 в нашем уравнении.

Подсчитайте цифры, и мы получим положительный результат в 850 Вт на квадратный метр. В полдень по местному времени земля прогревалась, потому что в то время у нас было чистое усиление радиации. Входило и поглощалось больше радиации, чем испускалось. На самом деле на температуру влияют и другие факторы, но мы пока их проигнорируем и сосредоточимся только на влиянии излучения на температурные тренды.

Если бы мы хотели провести вычисления в ночное время, мы тоже могли бы это сделать. Давайте сделаем один перед рассветом в 9Z. Это 5:00 утра по местному времени в Пенсильвании 8 мая. Обратите внимание на небольшой бугорок в нисходящем инфракрасном свете в это время, предполагающий некоторую облачность. Опять же, нам просто нужно прочитать значения с графика и ввести их в наше уравнение.

Очевидно, что на 9Z нет вклада от солнца, потому что это до восхода солнца. Таким образом, энергия нисходящей солнечной энергии равна нулю ватт на квадратный метр.Инфракрасный нисходящий поток составляет около 300 Вт на квадратный метр, а инфракрасный восходящий поток – около 320 Вт на квадратный метр. Итак, мы берем 300 и вычитаем 320. В результате получаем отрицательные 20 Вт на квадратный метр. Это небольшой отрицательный результат. И земля будет немного остывать, так как мы имеем небольшую чистую потерю радиации. Уходит немного больше радиации, чем входит и поглощается.

Таким образом, облака, действующие в то время как обогреватели помещений, были способны усилить нисходящее инфракрасное излучение почти настолько, чтобы стереть радиационный дефицит и почти остановить ночное понижение температуры в это время.

кредит: Университет штата Пенсильвания

Конечно, радиация – не единственный путь, по которому энергия проходит через систему Земля-атмосфера, и, конечно же, не единственный регулятор температуры. Если бы только прогнозировать температуру было так же просто, как составить простой энергетический бюджет на основе излучения! Тем не менее, прогнозисты должны учитывать местного энергетического бюджета, когда думают о тенденциях температуры, потому что это важная часть головоломки. Вскоре мы начнем расширять наши знания о других типах передачи энергии и влиянии на температуру, но в следующем мы собираемся применить ваши новые знания об энергетических бюджетах к «парниковому эффекту» и глобальному потеплению.Однако, прежде чем двигаться дальше, ознакомьтесь с разделом Quiz Yourself ниже, который позволит вам проверить свое понимание энергетических бюджетов и связанных с этим воздействий на температуру.

Поверхностная энергия – обзор

Сравнительная динамика перемешивания: верхний перемешанный слой

Сравнивая балансы поверхностной энергии и параметры турбулентности, мы можем начать понимать факторы, контролирующие различия в гидродинамике озер. В совокупности поверхностное воздействие и результирующие балансы поверхностной энергии вместе с коэффициентом ослабления света определяют температуру озера.Они способствуют разнице температур на термоклине, которая также определяется температурой воздуха в самое холодное время года, зимой или в сезон дождей в тропических регионах. Разница температур, как правило, наименьшая для тропических озер и наибольшая для озер с умеренным климатом. Температура поверхностных вод в тропических озерах может достигать 30 ° C; они составляют от 20 до 30 ° C в больших озерах с умеренным климатом; около 30 ° C в небольших озерах с умеренным климатом на небольшой высоте и прохладнее по мере увеличения высоты или широты.В арктических озерах на Аляске летом температура поверхностных вод колеблется от 11 до 20 ° C. Эти температуры, в свою очередь, приводят к вариациям различных процессов в балансе поверхностной энергии. Например, температура поверхностных вод определяет величину испарения и уходящей длинноволновой радиации, поскольку и то, и другое выше при более высоких температурах. Для многих озер испарение является самым большим фактором в балансе поверхностной энергии, и, таким образом, величина испарения влияет на определение того, насколько смешанный слой будет углубляться из-за потерь тепла (, таблица 2, ).Например, при воздействии ветра от слабого до умеренного скрытые потоки тепла в озерах тропического и умеренного климата летом в 3–5 раз больше, чем в озерах Арктики. Кроме того, скорость изменения плотности с температурой больше при более высоких температурах, поэтому охлаждение быстрее разрушает стратификацию. Таким образом, учитывая, что явный теплообмен не сильно различается в зависимости от широты после создания стратификации, а чистая длинноволновая радиация редко превышает 150 Вт · м ⁻² , большие потоки скрытого тепла в теплых озерах вносят значительный вклад в перемешивание верхних слоев воды столбец.

Еще одним важным фактором воздействия является ветер. Для озер в Таблица 1 сила ветра в некоторой степени зависит от размера озера. Для всех крупных озер часто встречаются скорости ветра, превышающие 8 м с ^-1 . Однако для небольших защищенных озер ветры редко превышают 5 м с ^-1 . Исключения случаются для Л. Каладо, где скорость ветра обычно меньше 6 м с ^-1 , и для озера Тоолик, где скорость ветра превышает 5 м с ^-1 почти ежедневно и часто превышает 8 м с ^{– 1} .Как следствие, максимальные значения u _{* w} выше для больших озер и для открытых небольших озер, таких как Тоолик, что указывает на большее значение воздействия ветра для создания турбулентности в верхнем перемешанном слое этих озер, чем в меньших. озера.

На основании широтных различий в величине испарения и размера, а также, отчасти связанных с широтой различий в скорости ветра, начинают проявляться закономерности в отношении роли теплопотерь по сравнению с ветровым перемешиванием в установлении глубины смешанного слоя в озерах в разных местах.В целом величина u _{* w} меньше, чем w _* в тропических озерах. Фактически, в заливе Пилкингтон w _* иногда в 6 раз больше, чем u _{* w} . Напротив, в арктических озерах u _{* w} обычно больше, чем w _* . Относительная величина также зависит от размера озер. u _{* w} превышает w _* в больших озерах умеренного пояса; обратное верно для небольших озер.То есть потеря тепла в большей степени способствует возникновению турбулентности и углублению смешанного слоя в тропических озерах и небольших озерах с умеренным климатом, чем в озерах с более низкими температурами поверхностных вод. Поскольку величина испарения зависит от скорости ветра, w _* наименьшее в небольших защищенных озерах умеренного пояса; сочетание низких w _* и низких u _{* w} приводит к малым глубинам смешанного слоя в таких озерах.

Вариации diel в w _* являются основной причиной суточных колебаний глубины смешанного слоя.То есть, поскольку w _* обращается в ноль в солнечные дни, верхний слой воды может термически расслаиваться, даже если на улице ветер. Именно благодаря этому механизму формируются суточные термоклины. При более высоких скоростях испарения в теплых водоемах начало похолодания начинается раньше днем, так что сочетание ветрового перемешивания и потери тепла может привести к более быстрому углублению и более глубоким перемешанным слоям. Например, в результате типичных потерь тепла от явного и скрытого теплообмена и чистого длинноволнового излучения 200–300 Вт м ^–2 в заливе Пилкингтон смешанный слой, вероятно, углубится примерно от 0.От 5 до 6 м с конца дня до раннего утра. Для арктического озера аналогичные потери тепла происходят с холодными фронтами с устойчивыми низкими температурами и умеренными ветрами.

Облачный покров или его отсутствие могут по-разному влиять на динамику смешанного слоя на разных широтах. Облачность снижает чистую коротковолновую и длинноволновую радиацию. В арктических и умеренных регионах снижение солнечной радиации таково, что эффективная потеря тепла падает ниже нуля (потеря тепла из озера), и смешанный слой углубляется даже в течение дня.Напротив, в тропических регионах во время сезона дождей более теплые температуры воздуха, более высокая относительная влажность и большая облачность могут привести к меньшим потерям тепла на поверхности, таким образом смягчая более низкую инсоляцию. Следовательно, расслоение может сохраняться даже в течение дня. Напротив, для защищенных тропических озер безоблачные периоды и значительно увеличенная потеря тепла, особенно в ночное время, из-за длинноволнового излучения может способствовать сезонному углублению смешанного слоя.

Моделирование эвапотранспирации с использованием баланса энергии поверхности земли и теплового инфракрасного дистанционного зондирования

Alberto MC, Quilty JR, Buresh RJ, Wassmann R, Haidar S, Correa TQ Jr, Sandro JM (2014) Фактическое эвапотранспирация и коэффициенты двойного урожая для сухих – посевной рис и гибридная кукуруза, выращенные с дождевальной оросительной системой.Управление водных ресурсов сельского хозяйства 136: 1–12

Google Scholar

Аллен Р.Г., Перейра Л.С., Смит М., Раес Д., Райт Дж.Л. (2005) Метод двойных коэффициентов сельскохозяйственных культур FAO-56 для оценки испарения с почвы и расширений внесения. J Irrig Drain Eng 131: 2–13

Google Scholar

Аллен Р.Г., Тасуми М., Трезза Р. (2007a) Спутниковый энергетический баланс для картирования суммарного испарения с внутренней калибровкой (METRIC) – модель.J Irrig Drain Eng 133: 380–394

Google Scholar

Allen RG, Tasumi M, Morse A, Trezza R, Wright JL, Bastiaanssen W., Kramber W., Lorite I, Robison CW (2007b) Спутниковый энергетический баланс для картирования суммарного испарения с внутренней калибровкой (METRIC) – приложения. J Irrig Drain Eng 133: 395–406

Google Scholar

Андерсон М.К., Норман Дж. М., Диак Г. Р., Кустас В. П., Мечикальски Дж. Р. (1997) Модель с двумя источниками интегрирования по времени для оценки поверхностных потоков с использованием теплового инфракрасного дистанционного зондирования.Remote Sens Environ 60: 195–216

Google Scholar

Bastiaanssen WGM (1995) Регионализация поверхностной плотности потока и индикаторов влажности в сложной местности – подход дистанционного зондирования при ясном небе в средиземноморском климате Диссертация. SC-DLO, Вагенинген, Нидерланды

Bastiaanssen WGM, Menenti M, Feddes RA, Holtslag AAM (1998) Алгоритм баланса поверхностной энергии дистанционного зондирования для суши (SEBAL) 1, формулировка.J Hydrol 212: 198–212

Google Scholar

Бхаттачарья Б.К., Маллик К., Патель Н.К., Парихар Дж.С. (2010) Эвапотранспирация сельскохозяйственных земель в регионах при ясном небе с использованием данных дистанционного зондирования с индийского геостационарного метеорологического спутника. J Hydrol 387: 65–80

Google Scholar

Биггс Т., Петропулос Г., Велпури Н.М., Маршалл М.Х., Гленн Е.П., Наглер П., Мессина А. (2015) Дистанционное зондирование фактического суммарного испарения с пахотных земель.Дистанционное зондирование водных ресурсов, катастрофы и городские исследования. Тейлор и Фрэнсис, Милтон-Парк, стр 59–100

Google Scholar

Blonquist JM Jr, Norman JM, Bugbee B (2009) Автоматическое измерение устьичной проводимости купола на основе инфракрасной температуры. Агр Лесной Метеор 149: 2183–2197

Google Scholar

Carrillo-Rojas G, Silva B, Cordova M, Celleri R, Bendix J (2016) Динамическое картирование эвапотранспирации с использованием модели, основанной на энергетическом балансе, над водосбором Андского Парамо в Южном Эквадоре.Удаленный датчик 8: 160

Google Scholar

Chavez JL, Gowda PH, Howell TA, Copeland KS (2009) Влияние радиометрической калибровки температуры поверхности на спутниковую оценку эвапотранспирации. Int J Remote Sens 30: 2337–2354

Google Scholar

Dash P, Gottsche FM, Olesen FS, Fischer H (2002) Оценка температуры поверхности земли и коэффициента излучения по данным пассивных датчиков: современные тенденции теории и практики.Int J Remote Sens 23: 2563–2594

Google Scholar

Дик Р., Канделер Э. (2005) Ферменты в почвах. В: Дэниел Х (ред.) Энциклопедия почв в окружающей среде. Elsevier Ltd, Оксфорд, стр. 448–455

Google Scholar

Дирмейер П.А. (1995) Проблемы инициализации влажности почвы. B Am Meteorol Soc 1: 2234–2240

Droogers P, Immerzeel WW, Lorite IJ (2010) Оценка фактического орошения с помощью наблюдений за эвапотранспирацией с помощью дистанционного зондирования.Agr Water Manag 97: 1351–1359

Google Scholar

French AN, Hunsaker DJ, Thorp KR (2015) Дистанционное зондирование эвапотранспирации над хлопком с использованием моделей энергетического баланса TSEB и METRIC. Remote Sens Environ 158: 281–294

Google Scholar

Gao Z (2005) Определение теплового потока почвы в тибетской низкотравной прерии. Связанный слой Meteorol 114: 165–178

Google Scholar

Gerosa G, Mereu S, Finco A, Marzuoli R (2012) Моделирование устной проводимости для оценки суммарного испарения естественных и сельскохозяйственных экосистем.В: Ирмак А. (ред.) Эвапотранспирация – дистанционное зондирование и моделирование, InTech, Риека, стр. 403–420.

Google Scholar

Gowda PH, Chavez JL, Howell TA, Marek TH, New LL (2008) Картирование эвапотранспирации на основе баланса поверхностной энергии в Высоких равнинах Техаса. Датчики 8: 5186–5201

PubMed Google Scholar

Хардиски М.А., Клемас В., Смарт М. (1983) Влияние засоленности почвы, формы роста и влажности листьев на спектральную яркость Spartina alterniflora .Photogramm Eng Rem S 49: 77–83

Google Scholar

Харпер А., Бейкер ИТ, Деннинг А.С., Рэндалл Д.А., Дазлич Д., Брэнсон М. (2014) Влияние эвапотранспирации на климат засушливого сезона в лесах Амазонки. J Clim 27: 574–591

Google Scholar

Се К.И., Хуанг К.В., Кили Дж. (2009) Долгосрочная оценка теплового потока почвы по температуре однослойной почвы. Int J Biometeorol 53: 113–123

PubMed Google Scholar

Джексон Р.Д., Регинато Р.Дж., Идсо С.Б. (1977) Температура растительного покрова пшеницы – практический инструмент для оценки потребности в воде.Water Resour Res 13: 651–656

Google Scholar

Jimenez-Munoz JC, Sobrino JA, Skokovic D, Mattar C, Cristobal J (2014) Методы восстановления температуры поверхности земли по данным теплового инфракрасного датчика Landsat-8. IEEE Geosci Remote S 11: 1840–1843

Google Scholar

Хан С.И., Хонг И., Вье Б., Лю В. (2010) Разработка и оценка реального алгоритма оценки суммарного испарения с использованием спутникового дистанционного зондирования и сети метеорологических наблюдений в Оклахоме.Int J Remote Sens 31: 3799–3819

Google Scholar

Кустас В.П., Норман Дж. М. (1996) Использование дистанционного зондирования для мониторинга эвапотранспирации над земной поверхностью. Hydrolog Sci J 41: 495–516

Google Scholar

Li ZL, Tang R, Wan Z, Bi Y, Zhou C, Tang B, Yan G, Zhang X (2009) Обзор текущих методологий оценки региональной эвапотранспирации по данным дистанционного зондирования.Датчики 9: 3801–3853

PubMed Google Scholar

Li Y, Zhao M, Motesharrei S, Mu Q, Kalnay E, Li S (2015) Эффекты местного охлаждения и потепления лесов на основе спутниковых наблюдений. Nat Commun 6: 6603

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ли Г, Чжан Ф., Цзин И, Лю И, Сунь Дж. (2017) Реакция эвапотранспирации на изменения в землепользовании, растительном покрове и климате в Китае в 2001–2013 гг.Sci Total Environ 596: 256–265

PubMed Google Scholar

Лян С. (2001) Узкополосное преобразование альбедо I поверхности земли в широкополосное: алгоритмы. Remote Sens Environ 76: 213–238

Google Scholar

Lo Seen Chong D, Mougin E, Gastellu-Etchegorry JP (1993) Связь глобального индекса растительности с чистой первичной продуктивностью и фактической эвапотранспирацией в Африке.Название Remote Sens 14: 1517–1546

Google Scholar

Long D, Longuevergne L, Scanlon BR (2014) Неопределенность в суммарном испарении по данным моделирования земной поверхности, дистанционного зондирования и спутников GRACE. Water Resour Res 50: 1131–1151

Google Scholar

Мадугунду Р., Аль-Гаади К.А., Тола Э., Хассабалла А.А., Патил В.К. (2017) Эффективность модели METRIC при оценке потоков эвапотранспирации над орошаемым полем в Саудовской Аравии с использованием изображений Landsat-8.Hydrol Earth Syst Sc 21: 6135–6151

Google Scholar

Mcshane RR, Driscoll KP, Sando R (2017) Обзор моделей баланса поверхностной энергии для оценки фактического суммарного испарения с помощью дистанционного зондирования с высоким пространственно-временным разрешением в больших масштабах. Отчет о научных исследованиях 2017–5087 . Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния

Норман Дж. М., Кустас В. П., Хьюмс К. С. (1995) Подход к источникам для оценки потоков энергии почвы и растительности при наблюдениях за направленной радиометрической температурой поверхности.Agr Forest Meteorol 77: 263–293

Google Scholar

Pan S, Tian H, Dangal SR, Yang Q, Yang J, Lu C, Ouyang Z (2015) Реакция глобальной наземной эвапотранспирации на изменение климата и увеличение атмосферного CO ₂ в 21 веке. Земля будущего 3: 15–35

CAS Google Scholar

Петроне Р.М., Уоддингтон Дж. М., Прайс Дж. С. (2001) Эвапотранспирация в масштабе экосистемы и чистый обмен CO ₂ с восстановленного торфяника.Гидравлический процесс 15: 2839–2845

Google Scholar

Пинтер П.Дж., Хатфилд Дж.Л., Шеперс Дж.С., Барнс Е.М., Моран М.С., Дотри К.С., Апчерч Д.Р. (2003) Дистанционное зондирование для управления урожаем. Photogramm Eng Rem S 69: 647–664

Google Scholar

Раджешвари А., Мани Н.Д. (2014) Оценка температуры поверхности земли в районе Диндигул с использованием данных Landsat 8. Int J Res Eng Technol 3: 122–126

Google Scholar

Ren H, Du C, Liu R, Qin Q, Yan G, Li ZL, Meng J (2015) Получение водяного пара в атмосфере с тепловых инфракрасных изображений Landsat 8.J Geophys Res Atmos 120: 1723–1738

CAS Google Scholar

Reyes-Gonzalez A, Kjaersgaard J, Trooien T, Hay C, Ahiablame L (2017) Сравнительный анализ модели METRIC и методов атмометра для оценки фактического суммарного испарения. Int J Agron 2017: 1–16

Google Scholar

Саху А.К., Дирмейер П.А., Хаузер П.Р., Кафатос М. (2008) Исследование процессов на земной поверхности с использованием моделей земной поверхности над экспериментальным водоразделом небольшой реки.Джорджия Дж. Геофиз Рес Атмос 113: D20

Google Scholar

Senay G, Budde M, Verdin J, Melesse A (2007) Совместное дистанционное зондирование и упрощенный подход к балансу поверхностной энергии для оценки фактического суммарного испарения с орошаемых полей. Датчики 7: 979–1000

Google Scholar

Сенай Г.Б., Бомс С., Сингх Р.К., Гауда PH, Велпури Н.М., Алему Х., Вердин Дж. П. (2013) Оперативное картирование эвапотранспирации с использованием наборов данных дистанционного зондирования и погоды: новая параметризация для подхода SSEB.J Am Water Resour AS 49 (3): 577–591

Google Scholar

Винников К.Ю., Есеркепова И.Б. (1991) Влажность почвы: эмпирические данные и результаты моделирования. J Clim 4 (1): 66–79

Google Scholar

Вурлитис Г.Л., де Соуза, штат Нью-Джерси, де Алмейда Лобо Ф., Пинто О.Б. (2015) Вариации эвапотранспирации и климата для полулиственного леса Амазонки в сезонных, годовых циклах и Эль-Ниньо.Int J Biomet 59 (2): 217–230

Google Scholar

Ян И, Су Х, Чжан Р., Тиан Дж, Ли Л. (2015) Улучшенная модель эвапотранспирации с двумя источниками для суши (ETEML): алгоритм и оценка. Remote Sens Environ 168: 54–65

Google Scholar

Zhang K, Kimball JS, Running SW (2016) Обзор фактической оценки суммарного испарения на основе дистанционного зондирования. Wiley Interdiscip Rev Water 3 (6): 834–853

Google Scholar

Последствия неполного закрытия баланса поверхностной энергии для потоков CO2 от инфракрасных газоанализаторов CO2 / h3O с открытым трактом

Аннотация

Мы представляем подход для оценки влияния систематических смещений в измеренных потоках энергии на оценки потока CO, полученные с открытого тракта вихрековариационные системы.В нашем анализе мы представляем уравнения для анализа распространения ошибок с помощью алгоритма Уэбба, Пирмана и Леунинга (WPL) [Quart. Дж. Рой. Meteorol. Soc. 106, 85-100, 1980], который широко используется для учета флуктуаций плотности при измерениях потока CO. Наши результаты показывают, что неполное закрытие энергетического баланса не обязательно ведет к недооценке потоков CO, несмотря на наличие дисбаланса поверхностной энергии; возможно завышение или недооценка потоков CO в зависимости от местных атмосферных условий и ошибок измерения явного тепла, скрытой теплоты и потоков CO.Мы используем потоки вихревой ковариации открытого пути, измеренные над черным еловым лесом во внутренней части Аляски, чтобы исследовать несколько сценариев энергетического дисбаланса и их последствия для потоков CO. © Springer 2006. 2 2 2 2 2 2

Многие научные публикации, созданные UC, находятся в свободном доступе на этом сайте из-за политики открытого доступа UC. Сообщите нам, насколько этот доступ важен для вас.

Основное содержание

Загрузить PDF для просмотраПросмотреть больше

Больше информации Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена ОК

Подготовка документа к печати…

Отмена

Справочник по приборам системы баланса поверхностной энергии (SEBS) (технический отчет)

Повар, ДР. Справочник по приборам системы баланса поверхностной энергии (SEBS) . США: Н. П., 2018. Интернет. DOI: 10,2172 / 1004944.

Повар, ДР. Справочник по приборам системы баланса поверхностной энергии (SEBS) . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1004944

Повар, ДР.Вт. «Справочник по приборам системы баланса поверхностной энергии (SEBS)». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1004944. https://www.osti.gov/servlets/purl/1004944.

@article {osti_1004944,
title = {Справочник по приборам системы баланса поверхностной энергии (SEBS)},
author = {Cook, DR},
abstractNote = {Система баланса поверхностной энергии (SEBS) была установлена ​​вместе с каждой развернутой системой ECOR на Южных Великих равнинах (SGP), Северном склоне Аляски (NSA), в тропиках Западной части Тихого океана (TWP), ARM Mobile Facility 1 (AMF1 ) и ARM Mobile Facility 2 (AMF2).Система баланса поверхностной энергии состоит из солнечных и инфракрасных радиометров апвеллинга и нисходящего потока в одном сетевом радиометре, датчика влажности и измерений почвы. Измерения SEBS позволяют сравнивать потоки явного и скрытого тепла ECOR с энергетическим балансом, определенным с помощью SEBS, и предоставляют информацию о смачивании датчиков для целей качества данных.},
doi = {10.2172 / 1004944},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1004944}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2018},
месяц = ​​{4}
}

Зависимость энергии поверхности древесины от состава поверхности

U.S. Forest Service
Забота о земле и обслуживание людей

Министерство сельского хозяйства США

1. Зависимость энергии поверхности древесины от состава поверхности

   Автор (ы): Фейпенг П. Лю; Тимоти Г. Риалс; Джон Симонсен
   Дата: 1998
   Источник: Langmuir. 14: 536-541.
   Серия публикаций: Научный журнал (JRNL)
   PDF: Загрузить публикацию (335 КБ)
   
   Описание Стенка клетки древесины состоит из целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы и экстрактивных веществ.Таким образом, поверхностная энергия древесного материала должна быть некоторой комбинацией поверхностных энергий этих компонентов. Влияние экстрактивных веществ на химический состав поверхности древесины может быть важным в различных промышленных применениях, таких как нанесение покрытий, варка целлюлозы и композиты на древесной основе. В этом исследовании мука из древесины сосны подвергалась нагреванию, промывке толуолом и экстракции ацетон / вода, дихлорметан и этанол / бензол. Затем свойства и состав поверхности определяли с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) и обратной газовой хроматографии (IGC).Дисперсионный компонент поверхностной свободной энергии, энтальпии, энтропии и кислотно-основных взаимодействий рассчитывали на основе измерений IGC и сравнивали с составом поверхности, выявленным с помощью XPS. Нагревание и промывка толуолом лишь незначительно изменили свойства поверхности. Экстракция древесной муки с помощью ацетон / вода, дихлорметан и этанол / бензол, по-видимому, частично и выборочно удаляет большинство экстрактивных веществ из древесины, что приводит к увеличению дисперсионного компонента поверхностной энергии, повышенной кислотности и повышенной основности.Поверхностная энергия, по-видимому, связана с распределением поверхностных кислородсодержащих функциональных групп.
   Примечания к публикации
   • Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected], чтобы запросить печатную копию этой публикации.
   • (Укажите именно , какую публикацию вы запрашиваете, и свой почтовый адрес.)
   • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и приложить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.