Natūralus šildymas

Štai kaip veikia šildymas infraraudonaisiais spinduliais

Jūs slidinėjote. Dabar sėdite terasoje priešais saulę. Džiaugiatės jus supančia šiluma. Tuo pačiu metu – šąla. Tai įmanoma dėka saulės, kuri skleidžia infraraudonuosius spindulius. Kai infraraudonieji spinduliai paliečia paviršių, šilumos pavidalu išskiriama energija. 

Infraraudonasis spinduliavimas yra natūralus ir svarbus šilumos perdavimo būdas. Saulė yra akivaizdus pavyzdys. Saulė termobranduolinės sintezės būdu gamina milžinišką kiekį energijos. Šią energiją ji skleidžia įvairių bangos ilgių spinduliais, tokiais kaip tam tikro ilgio ultravioletiniai spinduliai, matoma šviesa ir infraraudonasis spinduliavimas. Saulės spinduliai Žemės paviršių pasiekia kosmose keliavę maždaug 8 minutes 1.080.000.000 km/h greičiu. Per dieną Žemės paviršius įkaitinamas infraraudonųjų Saulės spindulių. Naktį Žemė vėl atvėsta atiduodama šilumą infraraudonųjų spindulių pavidalu. Tai natūralus procesas, kuris yra nekenksmingas žmonėms. Teoriškai, kiekvienas daiktas, kurio temperatūra viršija absoliutųjį nulį, spinduliuoja šiluminius spindulius. Spinduliavimo intensyvumas didėja, stiprėjant objektą sudarančių atomų virpesiams.

Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo daugiau energijos pernešama spinduliavimo būdu. Infraraudonąjį spinduliavimą sudaro elektromagnetinės bangos, kurių ilgis nuo 0,75 iki 1000 µm. Kai infraraudonieji spinduliai atsimuša į paviršių, paviršiaus atomai spinduliavimo energiją sugeria, neatsižvelgiant į oro temperatūrą.

Šilumos perdavimas

Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį šiluma visada teka iš aukštesnės temperatūros srities į žemesnės temperatūros sritį. Šilumos perdavimas iš vienos vietos į kitą vyksta šiluminio laidumo, konvekcijos arba spinduliavimo būdu. Šio proceso varomoji jėga – temperatūrų skirtumas. Šiluminis laidumas, konvekcija arba spinduliavimas gali būti pritaikomi patalpai apšildyti. Priešingai nei konvekcija, šilumos perdavimas spinduliavimo būdu nereikalauja tarpinės medžiagos. Todėl, kai šildoma infraraudonaisiais spinduliais, šiluma pirmiausia išlaisvinama daiktuose ir tik po to šildomas aplinkos oras. Iš principo infraraudonasis spinduliavimas sujungia du skirtingus šildymo mechanizmus, tai yra šildymą, atsirandantį dėl spinduliavimo, ir šildymą, atsirandantį dėl „izoliuojančio“ aplinkos oro poveikio.

Spindulinis šildymas

Kai šaltoje, tarkime 0 °C temperatūros, patalpoje įjungiamas infraraudonųjų spindulių šildymas, spinduliavimo intensyvumas yra maksimalus, o oro temperatūra minimali. Tuo metu, kai oro temperatūra pamažu kyla, spinduliavimo intensyvumas pamažu krinta. Po kiek laiko oro temperatūra patalpoje pasiekia, pavyzdžiui 18 °C. Tada ir oro temperatūra, ir šildymo intensyvumas lieka pastovūs. Vadinasi, nusistovėjo pusiausvyra, kurioje abiejų šildymo mechanizmų derinys kuria jaukų klimatą. Šis klimatas gali būti palyginamas su maždaug 20 °C temperatūra esant konvenciniam šildymui patalpoje. Privalumas yra tas, kad žmonės pasijunta jaukiai greičiau ir palyginti žemesnėje temperatūroje negu tuo atveju, kai šildomas tik oras.