Перейти к содержанию

Функции генподрядчика | генеральное проектирование | генподряд | субподряд

Строительство

Строительная компания ООО "Ландорра" (г. Донецк) -
Функции генподрядчика

Випромінювання, промені, властивості, спектр інфрачервоних обігрівачів.

  1. З історії вивчення інфрачервоного випромінювання
  2. Сонячне випромінювання - природне інфрачервоне випромінювання
  3. Природа виникнення інфрачервоних променів
  4. Основні умовні області інфрачервоного випромінювання
  5. Властивості інфрачервоних променів
  6. Інфрачервоне випромінювання в житті людини

Про інфрачервоному випромінюванні

З історії вивчення інфрачервоного випромінювання

Інфрачервоне випромінювання або теплове випромінювання не є відкриттям 20 або 21 століття. Інфрачервоне випромінювання було відкрито в 1800 році англійським астрономом У. Гершелем. Він виявив, що «максимум тепла» лежить за межами червоного кольору видимого випромінювання. Це дослідження поклало початок вивченню інфрачервоного випромінювання. Дуже багато відомих учених доклали свої голови до вивчення даного напрямку. Це такі імена як: німецький фізик Вільгельм Він (закон Вина), німецький фізик Макс Планк (формула і постійна Планка), шотландський вчений Джон Леслі (пристрій вимірювання теплового випромінювання - куб Леслі), німецький фізик Густав Кірхгоф (закон випромінювання Кірхгофа), австрійський фізик і математик Йозеф Стефан і австрійський фізик Стефан Людвіг Больцман (закон Стефана-Больцмана).

Використання і застосування знань по тепловому випромінюванню в сучасних опалювальних пристроях вийшло на передній план лише в 1950-х роках. В СРСР теорія променистого опалення розроблена в працях Г. Л. Поляка, С. Н. Шоріна, М. І. Кіссіна, А. А. Сандера. З 1956 року в СРСР було написано або переведено на російську мову безліч технічних книг з даної тематики ( список літератури ). У зв'язку зі зміною вартості енергоресурсів і в боротьбі за енергоефективність та енергозбереження, сучасні інфрачервоні обігрівачі отримали широке застосування в опаленні побутових і промислових будівель.


Сонячне випромінювання - природне інфрачервоне випромінювання

Найбільш відомим і значним природним інфрачервоним обігрівачем є Сонце. По суті, це природний і найдосконаліший метод обігріву, відомий людству. У межах Сонячної системи Сонце це найпотужніший джерело теплового випромінювання, що обумовлює життя на Землі. При температурі поверхні Сонця близько 6000К максимум випромінювання припадає на 0,47 мкм (відповідає жовтувато-білому). Сонце знаходиться на відстані багатьох мільйонів кілометрів від нас, проте, це не заважає йому передавати енергію через все це величезний простір, практично не витрачаючи її (енергію), не нагріваючи його (простір). Причина в тому, що сонячні інфрачервоні промені, проходять довгий шлях в космосі, практично не мають втрат енергії. Коли ж на шляху променів зустрічається, яка-небудь поверхню, їх енергія, поглинаючись, перетвориться в тепло. Нагрівається безпосередньо Земля, на яку потрапляють сонячні промені, і інші предмети, на які так само потрапляють сонячні промені. І вже земля та інші, нагріті Сонцем предмети, в свою чергу, віддають тепло навколишньому нас повітрі, тим самим нагріваючи його.

Від висоти Сонця над горизонтом найістотнішим чином залежить як потужність сонячного випромінювання в земної поверхні, так і його спектральний склад. Різні складові сонячного спектра по-різному проходять через земну атмосферу. Від висоти Сонця над горизонтом найістотнішим чином залежить як потужність сонячного випромінювання в земної поверхні, так і його спектральний склад У поверхні Землі спектр сонячного випромінювання має більш складну форму, що пов'язано з поглинанням в атмосфері. Зокрема, в ньому відсутня високочастотна частина ультрафіолетового випромінювання, згубна для живих організмів. На зовнішній межі земної атмосфери, потік променевої енергії Сонця становить 1370 Вт / м & sup2; (сонячна постійна), а максимум випромінювання припадає на λ = 470 нм (синій колір). Потік, що досягає земної поверхні, значно менше внаслідок поглинання в атмосфері. За найсприятливіших умов (сонце в зеніті) він не перевищує 1120 Вт / м & sup2; (в Москві, в момент літнього сонцестояння - 930 Вт / м²), а максимум випромінювання припадає на λ = 555 нм (зелено-жовтий), що відповідає найкращій чутливості очей і тільки чверть від цього випромінювання доводиться на довгохвильову область випромінювання, включаючи вторинні випромінювання .

Однак, природа сонячної променевої енергії дуже відрізняється від променевої енергії, що віддається інфрачервоними обігрівача, використовуваними для обігріву приміщень. Енергія сонячного випромінювання складається з електромагнітних хвиль, фізичні та біологічні властивості яких істотно відрізняються від властивостей електромагнітних хвиль, що виходять від звичайних інфрачервоних обігрівачів, зокрема, бактерицидні та лікувальні (геліотерапія) властивості сонячного випромінювання повністю відсутні у джерел випромінювання з низькою температурою. І все ж інфрачервоні обігрівачі дають той же тепловий ефект, що і Сонце, будучи найбільш комфортними і економічними з усіх можливих джерел тепла.


Природа виникнення інфрачервоних променів

Видатний німецький фізик Макс Планк, вивчаючи теплове випромінювання (інфрачервоне випромінювання), відкрив його атомний характер. Теплове випромінювання - це електромагнітне випромінювання, що випускається тілами або речовинами і виникає за рахунок його внутрішньої енергії, обумовлене тим, що атоми тіла або речовини під дією теплоти рухаються швидше, а в разі твердого матеріалу швидше коливаються в порівнянні зі станом рівноваги. При цьому русі атоми стикаються, а при їх зіткненні відбувається їх ударне збудження з подальшим випромінюванням електромагнітних хвиль. Видатний німецький фізик Макс Планк, вивчаючи теплове випромінювання (інфрачервоне випромінювання), відкрив його атомний характер Всі предмети безперервно випромінюють і поглинають електромагнітну енергію. Це випромінювання є наслідком безперервного руху елементарних заряджених частинок усередині речовини. Один з основних законів класичної електромагнітної теорії свідчить, що рухається з прискоренням зарядженачастка випромінює енергію. Електромагнітне випромінювання (електромагнітні хвилі) це розповсюджується в просторі обурення електромагнітного поля, тобто змінюється в часі періодичний електромагнітний сигнал в просторі, що складається з електричних і магнітних полів. Це і є теплове випромінювання. Теплове випромінювання містить електромагнітні поля різних довжин хвиль. Оскільки атоми рухаються при будь-якій температурі, все тіла при будь-якій температурі, більше ніж температура абсолютного нуля (-273 ° С), випромінюють тепло. Енергія електромагнітних хвиль теплового випромінювання, тобто сила випромінювання, залежить від температури тіла, його атомної і молекулярної структури, а також від стану поверхні тіла. Теплове випромінювання відбувається по всіх довжинах хвиль - від найкоротших до гранично довгих, проте беруть до уваги лише те теплове випромінювання, що має практичне значення, яке припадає в діапазоні довжин хвиль: λ = 0,38 - 1000 мкм (у видимій та інфрачервоній частині електромагнітного спектра). Однак не всякий світло має особливості теплового випромінювання (на приклад люмінесценція), тому в якості основного діапазону теплового випромінювання можна прийняти тільки діапазон інфрачервоного спектра (λ = 0,78 - 1000 мкм). Ще можна зробити доповнення: ділянка з довжиною хвилі λ = 100 - 1000 мкм, з точки зору опалення - не цікавий.

Таким чином, теплове випромінювання, являє собою одну з форм електромагнітного випромінювання, що виникає за рахунок внутрішньої енергії тіла і має суцільний спектр, тобто це частина електромагнітного випромінювання, енергія якого при поглинанні викликає парниковий ефект. Теплове випромінювання властиве всім тілам.

Всі тіла, що мають температуру більше ніж температура абсолютного нуля (-273 ° С), навіть якщо вони не світяться видимим світлом, є джерелом інфрачервоних променів і випускають безперервний інфрачервоний спектр. Це означає, що у випромінюванні присутні хвилі з усіма без винятку частотами, і говорити про випромінювання на будь-якої певної хвилі, абсолютно безглуздо.


Основні умовні області інфрачервоного випромінювання

На сьогодні не існує єдиної класифікації в поділі інфрачервоного випромінювання на складові ділянки (області). В цільової технічній літературі зустрічається більше десятка схем розподілу області інфрачервоного випромінювання на складові ділянки, і всі вони розрізняються між собою. Так як всі види теплового електромагнітного випромінювання мають однакову природу, тому класифікація випромінювання по довжинах хвиль в залежності від виробленого ними ефекту носить лише умовний характер і визначаються головним чином відмінностями в техніці виявлення (тип джерела випромінювання, тип приладу обліку, його чутливість і т.п .) і в методиці вимірювання випромінювання. Математично, з використанням формул (Планка, Вина, Ламберта і т.п.), так само не можна визначити точні межі областей. Для визначення довжини хвилі (максимуму випромінювання) існують дві різні формули (по температурі і по частоті), що дають різні результати, з різницею приблизно в 1,8 разів (це так званий закон зміщення Віна) і плюс до цього всі розрахунки робляться для АБСОЛЮТНО ЧОРНОГО ТІЛА (ідеалізованого об'єкта), яких в реальності не існує. Реальні тіла, що зустрічаються в природі, не підкоряються цим законам і в тій чи іншій мірі від них відхиляються. На сьогодні не існує єдиної класифікації в поділі інфрачервоного випромінювання на складові ділянки (області) Випромінювання реальних тіл залежить від ряду конкретних характеристик тіла (стану поверхні, мікроструктури, товщини шару і т. Д.). Це так само є причиною вказівки в різних джерелах абсолютно різних величин кордонів областей випромінювання. Все це говорить про те, що використовувати температуру для опису електромагнітного випромінювання треба з великою обережністю і з точністю до порядку. Ще раз підкреслюю, розподіл дуже умовне !!!

Наведемо приклади умовного поділу інфрачервоної області (λ = 0,78 - 1000 мкм) на окремі ділянки (інформація взята тільки з технічної літератури російських і зарубіжних вчених). На наведеному малюнку видно наскільки різноманітно це поділ, тому не варто прив'язуватися ні до однієї з них. Просто потрібно знати, що спектр інфрачервоного випромінювання можна умовно розбити на кілька ділянок, від 2-х до 5-и. Область, яка знаходиться ближче до видимого спектру зазвичай називають: ближня, близька, короткохвильова і т.п .. Область яка знаходиться ближче до мікрохвильовим випромінюванням - далека, далека, довгохвильова і т.п .. Якщо вірити Вікіпедії, то звичайна схема розподілу виглядає так: Ближня область (Near-infrared, NIR), Короткохвильова область (Short-wavelength infrared, SWIR), Середньохвильова область (Mid-wavelength infrared, MWIR), Довгохвильова область (Long-wavelength infrared, LWIR), Дальня область (Far- infrared, FIR).


Властивості інфрачервоних променів

Інфрачервоні промені - це електромагнітне випромінювання, що має ту ж природу, що і видиме світло, тому воно так де підпорядковується законам оптики. Тому, щоб краще собі уявити процес теплового випромінювання, слід проводити аналогію зі світловим випромінюванням, яке нам всім відомо і є спостереження. Однак не треба забувати, що оптичні властивості речовин (поглинання, відображення, прозорість, заломлення і т.п.) в інфрачервоній області спектра, значно відрізняються від оптичних властивостей у видимій частині спектру. Характерною особливістю інфрачервоного випромінювання є те, що на відміну від інших основних видів передачі теплоти тут немає необхідності в передавальному проміжному речовині. Повітря і тим більше вакуум вважається прозорим для інфрачервоного випромінювання, хоча з повітрям це не зовсім так. При проходженні інфрачервоного випромінювання через атмосферу (повітря), спостерігається деяке ослаблення теплового випромінювання. Це обумовлено тим, що сухий і чисте повітря практично прозорий для теплових променів, однак при наявності в ньому вологи у вигляді пари, молекул води (Н2О), вуглекислого газу (СО2), озону (О3) і інших твердих або рідких зважених часток, які відображають і поглинають інфрачервоні промені, він стає не зовсім прозорою середовищем і в результаті цього потік інфрачервоного випромінювання розсіюється за різними напрямками і слабшає. Зазвичай розсіювання в інфрачервоній області спектра менше, ніж у видимій. Однак коли втрати, викликані розсіюванням у видимій області спектра, великі, і в інфрачервоній області вони також значні. Інтенсивність розсіяного випромінювання змінюється обернено пропорційно четвертого ступеня довжини хвилі. Воно істотно тільки в короткохвильового інфрачервоній області і швидко зменшується в більш довгохвильовій частині спектра.

Молекули азоту і кисню в повітрі не поглинають інфрачервоне випромінювання, а послаблюють його лише в результаті розсіювання. Зважені частинки пилу так само призводять до розсіювання інфрачервоного випромінювання, причому величина розсіяння залежить від співвідношення розмірів часток і довжини хвилі інфрачервоного випромінювання, ніж більшу частку, тим більше розсіювання.

Пари води, вуглекислий газ, озон і інші домішки, наявні в атмосфері, селективно поглинають інфрачервоне випромінювання. Наприклад, пари води, дуже сильно поглинають інфрачервоне випромінювання в усій інфрачервоній області спектра, а вуглекислий газ поглинає інфрачервоне випромінювання в середній інфрачервоній області.

Що стосується рідин, то вони можуть бути як прозорими, так і непрозорими для інфрачервоного випромінювання. Наприклад, шар води завтовшки в декілька сантиметрів прозорий для видимого випромінювання і непрозорий для інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі більше 1 мкм.

Тверді речовини (тіла), в свою чергу, в більшості випадків не прозорі для теплового випромінювання, але бувають і виключення. Наприклад, пластини кремнію, непрозорі у видимій області, прозорі в інфрачервоній області, а кварц, навпаки, прозорий для світлового випромінювання, але непрозорий для теплових променів з довжиною хвилі більше 4 мкм. Саме з цієї причини кварцові скла не застосовуються в інфрачервоних обігрівачів. Звичайне скло, на відміну від кварцового, частково прозоро для інфрачервоних променів, воно так само може поглинати значну частину інфрачервоного випромінювання в певних інтервалах спектра, але за то не пропускає ультрафіолетове випромінювання. Кам'яна сіль, так само, прозора для теплового випромінювання. Метали, в своїй більшості, мають відбивну здатність для інфрачервоного випромінювання значно більше, ніж для видимого світла, яка зростає зі збільшенням довжини хвилі інфрачервоного випромінювання. Наприклад, коефіцієнт відбиття алюмінію, золота, срібла і міді при довжині хвилі близько 10 мкм досягає 98%, що значно вище, ніж для видимого спектру, це властивість широко використовується в конструкції інфрачервоних обігрівачів.

Досить навести тут як приклад засклені рами парників: скло практично пропускає більшу частину сонячного випромінювання, а з іншого боку, розігріта земля випромінює хвилі великої довжини (близько 10 мкм), щодо яких скло поводиться як непрозоре тіло. Завдяки цьому всередині парників тривалий час підтримується температура, значно вища, ніж температура зовнішнього повітря, навіть після того, як сонячне випромінювання припиняється.


Інфрачервоне випромінювання в житті людини

Важливу роль в житті людини відіграє променистий теплообмін Важливу роль в житті людини відіграє променистий теплообмін. Людина віддає навколишньому середовищу теплоту, яку вироблено в ході фізіологічного процесу, головним чином шляхом променистого теплообміну і конвекції. При променистого (інфрачервоному) опаленні промениста складова теплообміну тіла людини скорочується через більш високої температури, виникає як на поверхні опалювального приладу, так і на поверхні деяких внутрішніх огороджувальних конструкцій, тому при забезпеченні одного і того ж тепло відчуття конвективні тепловтрати можуть бути більше, тобто температура повітря в приміщенні може бути менше. Таким чином, променистий теплообмін відіграє вирішальну роль у формуванні відчуття теплового комфорту у людини.

При знаходженні людини в зоні дії інфрачервоного обігрівача, ІК промені проникають в організм людини через шкіру, при цьому різні шари шкіри по-різному відображають і поглинають дані промені.

При інфрачервоному довгохвильовому випромінюванні проникнення променів значно менше в порівнянні з короткохвильовим випромінюванням. Поглинає здатність вологи, що міститься в тканинах шкіри, дуже велика, і шкіра поглинає більше 90% потрапляє на поверхню тіла випромінювання. Нервові рецептори, що відчувають теплоту, розташовані в самому зовнішньому шарі шкіри. Поглинаються інфрачервоні промені збуджують ці рецептори, що і викликає у людини відчуття теплоти.


Інфрачервоні промені надають як місцеве, так і загальний вплив Інфрачервоні промені надають як місцеве, так і загальний вплив. Короткохвильове інфрачервоне випромінювання, на відміну від довгохвильового інфрачервоного випромінювання, може викликати почервоніння шкіри в місці опромінення, яке рефлекторно поширюється на 2-3 см. Навколо опромінюється. Причина цього в тому, що капілярні судини розширюються, посилюється кровообіг. Незабаром на місці опромінення може з'явитися пухир, який пізніше перетворюється в струп. Так само при попаданні короткохвильових інфрачервоних променів на органи зору може виникнути катаракта.

Перераховані вище, можливі наслідки від впливу короткохвильового ІК обігрівача, не слід плутати з впливом довгохвильового ІК обігрівача. Як вже було сказано, довгохвильові інфрачервоні промені поглинаються в самій верхній частині шару шкіри і викликає тільки просте тепловий вплив.

Використання променистого опалення не повинно піддавати людини небезпеки і створювати дискомфортний мікроклімат в приміщенні.

При променистого опаленні можна забезпечити комфортні умови при більш низькій температурі. При застосуванні променистого опалення повітря в приміщенні чистішим, оскільки менше швидкість повітряних потоків, завдяки чому зменшується забруднення пилом. Так само при цьому опаленні не відбувається розкладання пилу, так як температура випромінюючої пластини довгохвильового обігрівача ніколи не досягає температури, необхідної для розкладання пилу.


Чим холодніше випромінювач тепла, тим він нешкідливіше для організму людини, тим довше може перебувати людина в зоні дії обігрівача.


Відповідно СНіП 2.04.05-91 (далі цитуємо)
"температуру поверхні високотемпературних приладів променистого обігріву
не слід приймати вище 250 ° С ".


Тривале знаходження людини поблизу ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО джерела тепла (більше 300 ° С) шкідливо для здоров'я людини.



Вплив на здоров'я людини інфрачервоного випромінювання.
Організм людини, як випромінює інфрачервоні промені, так і поглинає їх. ІК промені проникають в організм людини через шкіру, при цьому різні шари шкіри по-різному відображають і поглинають дані промені. Довгохвильове випромінювання проникає в організм людини значно менше в порівнянні з короткохвильовим випромінюванням. Волога, що знаходиться в тканинах шкіри, поглинає більше 90% потрапляє на поверхню тіла випромінювання. Нервові рецептори, що відчувають теплоту, розташовані в самому зовнішньому шарі шкіри. Поглинаються інфрачервоні промені збуджують ці рецептори, що і викликає у людини відчуття теплоти. Короткохвильове інфрачервоне випромінювання найбільш глибоко проникає в організм, викликаючи його максимальний прогрів. В результаті цього впливу підвищується потенційна енергія клітин організму, і з них буде йти незв'язана вода, підвищується діяльність специфічних клітинних структур, зростає рівень імуноглобулінів, збільшується активність ферментів і естрогенів, відбуваються і інші біохімічні реакції. Це стосується всіх типів клітин організму і крові. Однак тривалий вплив короткохвильового інфрачервоного випромінювання на організм людини - небажано. Саме на цій властивості заснований ефект теплового лікування, широко використовується в фізіотерапевтичних кабінетах наших і зарубіжних клінік і замете, тривалість процедур - обмежена. Однак ці обмеження не поширюються на довгохвильові інфрачервоні обігрівачі. Важлива характеристика інфрачервоного випромінювання - довжина хвилі (частота) випромінювання. Сучасні дослідження в галузі біотехнологій показали, що саме довгохвильове інфрачервоне випромінювання має виключне значення в розвитку всіх форм життя на Землі. З цієї причини його називають також біогенетичними променями або променями життя. Наше тіло саме випромінює довгі інфрачервоні хвилі, але воно саме потребує також і в постійному підживленні довгохвильовим теплом. Якщо це випромінювання починає зменшуватися чи ні постійного підживлення їм тіла людини, то організм піддається атакам різних захворювань, людина швидко старіє на тлі загального погіршення самопочуття. Дальнє інфрачервоне випромінювання нормалізує процес обміну і усуває причину хвороби, а не тільки її симптоми.
З таким опаленням не буде боліти голова від духоти, спричиненої перегрітою повітрям під стелею, як при роботі конвективного опалення, - коли постійно хочеться відкрити кватирку і впустити свіже повітря (при цьому випускаючи нагріте).

При впливі інфрачервоного випромінювання інтенсивністю 70-100 Вт / м2 в організмі підвищується активність біохімічних процесів, що веде до поліпшення загального стану людини. Однак існують нормативи і їх варто дотримуватися. Є нормативи щодо безпечного опалення побутових та промислових приміщень, по тривалості лікувальних і косметологічних процедур, по роботі в гарячих цехах і т.п. Чи не Варто про це забуваті. При правильному використанні інфрачервоних обігрівачів - негативного впливу на організм ПОВНІСТЮ ВІДСУТНІЙ.

Інфрачервоне випромінювання, інфрачервоні промені, властивості інфрачервоних променів, спектр випромінювання інфрачервоних обігрівачів

ІНФРАЧЕРВОНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ, інфрачервоні ПРОМЕНІ, властивості інфрачервоних ПРОМЕНІВ, СПЕКТР ВИПРОМІНЮВАННЯ ІНФРАЧЕРВОНИХ ОБІГРІВАЧІВ Калінінград

Обігрівачі властивості ВИПРОМІНЮВАННЯ СПЕКТР ОБІГРІВАЧІВ ДЛИНА ХВИЛІ ДОВГОХВИЛЬОВІ середньохвильова короткохвильового Світлі ТЕМНІ СІРІ ШКОДУ ЗДОРОВ'Я ВПЛИВ НА ЛЮДИНУ Калінінград
обігрівачі властивості випромінювання спектр обігрівачів довжина хвилі довгохвильові середньохвильові короткохвильові світлі темні сірі шкоду здоров'я вплив на людину

Строительная компания ООО "Ландорра": г. Донецк, ул Собинова, 151, тел. 385-66-14, тел. 385-66-15, e -mail: [email protected]

Главная | Проектирование | Строительство | Электроснабжение | Наши работы | Диспетчеризация | Аренда спецтехники | Контакты | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню