Инфракрасные нагреватели (излучатели) для ИК саун
(обзорная статья)

Инфракрасные нагревательные элементы являются основой инфракрасной сауны и во многом определяют ее эксплуатационные характеристики. Сейчас на рынке представлены 3 вида инфракрасных нагревателей: металлические (пр-во Китай, Корея), кварцевое стекло (пр-во Германия) и керамические (пр-во Россия, Ю.Корея/Китай).

По конструкции инфракрасный нагреватель  представляет собой металлический корпус (отражатель) в который помещен нагревательный элемент. Нагревательный элемент - трубка, внутри которой расположена спираль из нихрома. Для защиты от прикосновений отражатели с верху закрытый защитной решеткой. Под действием протекающего электрического тока, спираль разогревается до температуры 450-600°С и более. Тепло нагретой спирали разогревает трубку излучателя, которая начинает испускать невидимое инфракрасное излучение. От температуры нагревательного элемента зависит интенсивность и спектр инфракрасного излучения.

Как мы показывали ранее, при воздействии на тело человека инфракрасным излучением в спектре частот 1-3 мкм и интенсивностью не менее 500-800 Вт/м²,  можно получить эффект глубокого проникновения ИК излучения в тело человека. Такие параметры лучше всего обеспечивают нагреватели с температурой поверхности нагревательного элемента  230-300°С.

В то же время, если использовать нагревательные элементы большой интенсивности (нагретые до температур 450-500°С и более), то можно получить отрицательное действие на организм человека. В этом случае кожа не может абсорбировать (поглотить) весь поток энергии и поверхностный слой кожи начинает перегреваться. Кроме того, фотоны света, обладающее большой квантовой энергией, действуют отрицательно на сами клетки кожи, разрушая молекулы внутри клетки.

Не все нагреватели одинаковы - они имеют конструктивные различия, которые сказываются на эксплуатационных характеристиках.

Температура нагревательного элемента

Помимо спектра излучения, температура нагревательного элемента влияет на нагрев воздуха. При температурах более 400°С необходимо предпринимать специальные меры по противопожарной безопасности инфракрасных саун.

Дело в том, что воздух может нагреваться на столько сильно, что возможно  обугливание внутренней обшивки кабины. Обратите внимание на эту фотографию: видно, как излучатели с металлическим нагревательным элементом производят обугливание защитных планок и стен кабины. Так не далеко и до пожара.

Это пример того, как строители инфракрасной кабины не предусмотрели отвод конвективных тепловых потоков. Такие проблемы характерны для металлических и кварцевых нагревателей.

 Относительное отверстие - площадь излучения

В инфракрасных саунах используется прямой способ нагрева человека без промежуточных теплоносителей, т.е. инфракрасное излучение от нагревателя должно непосредственно попадать на тело человека. И чем большую поверхность на теле человека это ИК излучение будет "освещать", тем эффективнее будет происходить процесс нагрева. Если нагреватель мал по габаритам, то нагрев будет происходить в какой-то локальной зоне, а остальная часть тела прогреваться за счет инфракрасного излучения не будет.

Относительное отверстие нагревателя - это чистая площадь выхода инфракрасного излучения, которая равна: площадь излучения - площадь защитной сетки. Для примера рассмотрим нагреватель EOS IRS4 (фото справа). Его размеры 530х185 мм. Площадь излучения составляет 45.4х15= 681 см². Защитная решетка изготовлена из просеченного листа с широкими ламелями. в этом случае, относительное отверстие нагревателей EOS IRS4 составит 407 см², что составляет только 60% от площади излучения нагревателя.

Площадь спины человека среднего роста составляет около 3000 см², нетрудно подсчитать, что два нагревателя EOS IRS4 будут "освещать" только 27% площади спины, что совершенно не достаточно для качественного прогрева. 

Чтобы компенсировать недостаточную площадь излучения, производители часто применяют в таких нагревателях металлические нагревательные элементы с повышенной температурой поверхности. Что, в свою очередь, ведет к перегреву воздуха и т.д.

Для примера, на рисунке слева показано графическое соотношение полощади спины человека и двух нагревателей различных фирм.