При поддержке

Рассказывает Александр Смыков

Я знаю, что не очень похож на ученого. Скорее, на баристу или на того парня, который чуть не сшиб вас на электросамокате. Но я ученый. Хотя когда-то учился на тройки, по три раза сдавал математику.

Так говорил Герцен.

Но правильнее называть то, что вы чувствуете, когда вас обнимают, это теплота. Перейдем к процессу теплопередачи. Как раз, именно получение теплоты вы можете почувствовать в процессе теплопередачи.

А я расскажу простым языком о сложной науке — теплофизике. И нам не обойтись без таких понятий, как теплота, теплопередача и т. д. И о том, почему будущее — за лучистым отоплением. Представим такую ситуацию: вы среди зимы отправились со своим молодым человеком (или девушкой) в лес, чтобы отметить годовщину (кого удивишь сейчас рестораном?). Палатка, лес — вот что круто!

Теплопередачи бывают разных видов. В первую очередь, это теплопроводность. Когда вы обнимаете любимого человека в палатке, то чувствуете его теплоту благодаря теплопроводности, то есть, вы передаете теплоту через прикосновение. А если вы еще и подышите на замерзшие руки любимого, то можно сказать, что вы освоили второй вид теплопередачи — конвекцию, то есть передачу теплоты через газ или жидкость.

Давайте чуть подробнее на ней остановимся. Лучистый теплообмен — это способ передачи теплоты при помощи инфракрасного диапазона электромагнитного излучения. Давайте сразу обратимся к понятиям. Все знают, что у нас есть видимый диапазон излучения, он находится в спектре от красного до фиолетового.

Помните старую считалочку

Это не просто стишок про радугу

Слева от красного цвета находится невидимый инфракрасный диапазон, в котором передается тепловое излучение.

А правее от фиолетового цвета расположился ультрафиолетовый диапазон, который не несет большой пользы (кроме, пожалуй, одного — благодаря ему белые кроссовки светятся в ночном клубе).

Так как между Солнцем и Землей находится вакуум, то Солнцу нагреть нашу Землю теплопроводность помочь не может (да и к лучшему, что мы не в состоянии прикоснуться к Солнцу).

Конвекции тоже нет, потому что между Солнцем и Землей нет воздуха или воды, а есть только вакуум, который преодолим только для инфракрасного излучения.

Воздух, окружающий нас с вами, является также прозрачным для инфракрасного излучения. Все 100 километров атмосферы, отделяющих нас от вакуума космоса, инфракрасное излучение легко проходит и летом на пляже прекрасно нагревает наши тела. Но загораем мы, конечно, благодаря ультрафиолетовому излучению, а не инфракрасному.

У физиков есть такое понятие абсолютно черное тело. Оно представляется такой моделью колбочки, в которой есть отверстие, куда свет попадает как в ловушку, а дальше много-много раз внутри отражается, но назад уже не выходит. То есть абсолютно черное тело — это физическое тело, которое при любой температуре поглощает все падающее на него излучение.

Когда я это узнал, сам был очень удивлен. Однако, в самом деле: в видимом диапазоне снег белый, но в инфракрасном он имеет очень пористую структуру, и вот эти его поры представляют собой маленькие, абсолютно черные тела. За счет этого снег поглощает очень много инфракрасного излучения и очень быстро тает на солнце.

Поговорим о системах отопления. Все знают, что системы отопления нужны для того, чтобы в доме было тепло. Человечество располагает тремя видами систем отопления. И их представляют три «супергероя».

И самый крутой вид отопления — это лучистый. А все потому, что лучистые отопительные приборы работают как лампочка. Поэтому мы можем отопить в помещении только нужные нам зоны. Например, если у нас на кухне стоит инфракрасный излучатель, то, выключая его, там быстро станет холодно.

Первый вид отопления — это конвективное отопление, его представляет Мистер Конвектор. Конвективное отопление за счет нагрева поверхности отопительных приборов нагревает воздух, то есть отопление осуществляется конвекцией.

Конвективно-воздушное отопление представляет Мистер Тепловентилятор. В нем нагревается электрическая спираль, и уже от нее нагревается воздух, движимый вентилятором.

А еще есть Мистер Инфракрасный Излучатель, который представляет лучистое отопление. Лучистое отопление — это отопление за счет электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне, о котором мы только что говорили.

За счет этого излучения нагреваются только окружающие поверхности, например, поверхность пола, стен, спящего кота, бати у телевизора,а уже от этих поверхностей нагревается воздух в помещении, особенно если батя захрапел.

Также, как вы понимаете, инфракрасное излучение напрямую нагревает тело человека. Когда мы с вами выходим из тени на солнышко, особенно летом, мы чувствуем как раз эту теплоту, хотя температура окружающего воздуха не меняется. Лучистое отопление работает по такому же принципу.

При лучистом же отоплении, у нас такой тепловой подушки под потолком не будет, и это позволит нам сэкономить на предприятиях и на складах до 40% тепловой энергии. А это, в свою очередь, значит, что производство «Лады Приоры» или хранение макарон-спиралек будет дешевле!

А вот если мы нагреем воздух, особенно в помещении с высоким потолком, то теплый воздух поднимается, образуя под потолком тепловую подушку. Из-за этого на крыше начинает плавиться снег, стекать по фасаду, и образуются всем известные сосульки.

Итак, первый вид — газовое лучистое отопление. Оно использует принцип сжигания газовоздушной смеси. То есть, получается натуральный огонь, за счет которого мы обогреваем наше помещение. Мы все видели подобные зонтики, с огнем внутри, около кафе.

А второй вид — лучистые электрические обогреватели. Когда вы немного задержались на входе в турникет метро и чувствуете, что у вас печет шею, уши или макушку, поднимите глаза — и вы обнаружите там излучатель этого вида.

Этот отопительный прибор называется «Эра», он конструировался и продавался в Советском Союзе. До сих пор он может жить в деревне у бабушки или в вашей городской квартире на антресолях. Это я к тому, что лучистое отопление — доступный вид отопления, который мы можем встретить в каждом доме.

И, наконец, водяные инфракрасные излучатели! В качестве теплоносителя они так же, как и обычные батареи, используют горячую воду. Я представляю вам излучатель, который хорош за счет большей мощности и малой металлоемкости, то есть на его производство идет меньше материалов. Это излучающий профиль марки Helios 750, изучением и продвижением которых мы занимаемся.

В Нижегородском архитектурно-строительном университете, в лаборатории лучистого отопления мы разрабатываем и изучаем именно эти отопительные приборы.

Для отопления с их помощью не нужны ни газ, ни электричество. Вот, например, у вас есть горячая вода, рядом стоит котельная, ну, или чайник вскипел. При этом у вас нет газа, а электричество слишком дорогое.

Вот тогда мы прибегаем к воде. Газовые инфракрасные излучатели, температура которых может достигать 1 000 градусов, нельзя поставить, условно говоря, на бумажном заводе. А водяные инфракрасные излучатели безопасны, и их можно устанавливать даже в помещении с низким потолком.

Знакомьтесь со звездами российской науки

Операторы
Роман Садовой
Александр Ширков
Андрей Минаев
Вячеслав Волков
Алексей Иванов
Алексей Епифанов

Режиссеры монтажа
Игорь Куприянов
Павел Яковлев

Режиссер и редактор
Александра Лябина

Видео

При поддержке