Цель отопления - обеспечение приятного ощущения тепла - субъективном ощущении человека, основанном на комплексном влиянии.
Субъективное ощущения состоит из нескольких эффектов. Такими являются, например, температура воздуха, скорость, одежда и пр. Среди доминирующих эффектов находится также излучение окружающих плоскостей.
Основные пути теплопотерь человека: конвекция, излучение и испарение. Отношение трех способов теплоотдачи в отапливаемом пространстве при нормальных обстоятельствах обычно такое:
- конвекция 30 - 35 %
- излучение 40 - 45%
- испарение 20 - 25%
Видно, что наиболее характерный фактор теплопотерь - излучение. Теплопотери излучением возникают, когда окружение - в первую очередь наружные стены и пол здания - более холодные чем тело человека. Если увеличить среднюю температуру окружения (напр., за счет излучателей высокой температуры), то теплопотери за счет излучения падают и можно добиться ощущения тепла, не увеличивая температуры воздуха. Таким образом эффект отопления достигается тем, что температура воздуха, а значит и теплопотери в пространстве не меняются, в то время как по ощущению пребывающего в этом пространстве человека температура в пространстве пребывания увеличилась.
Если теплоотдача отопительных устройств содержит компоненту излучения, то находящемуся в пространстве человеку кажется, что температура окружения выше, чем если бы это же полезное тепло передавалось конвекционным способом. Температура, которая находящимся в отапливаемом пространстве кажется выше при отоплении с помощью излучения, называется температурой ощущения или исходной температурой или иногда результирующей температурой, а значение температуры, измеренное традиционным образом с помощью термометра называется температурой воздуха. Разность двух значений температур определяет увеличение ощущения тепла за счет излучающего отопления.
Это означает, что ощущение тепла работника при отоплении инфракрасным излучением значительно усиливается при фактически более низких температурах в помещении за счет более физиологичной теплоотдачи. Следует отметить, что чем выше фактическая температура рабочего пространства, тем выше утомляемость работника и ниже работоспособность. Более низкие фактические температуры в помещении, таким образом означают не только экономию топлива на отопление, но и уменьшение утомляемости работников.
Излучение подобно свету распространяется прямолинейно. Таким образом, если от ограничивающих плоскостей конструкции здания (пола стен) видно излучающее тело, очевидно, что определенная часть излучения попадет на эти плоскости. Наиболее полезная часть излучающегося тепла - тепло, поглощенное полом (причина характерного «теплого» пола), стенами и человеком. И уже от них конвективно прогревается воздух помещения. Этот эффект создает наибольшую температуру в зоне нахождения человека, а не верхней зоне помещения.
Распределение тепла в помещении:
а) при конвективном отоплении б) при отоплении излучением
В связи с этим, можно выделить еще одно не маловажное свойство обогрева излучением. Если в зоне излучения лежат какие-либо предметы, то они также нагреваются. К примеру, если в цех привезли металлические профили с вечера, то на утро их температура не будет отличаться от температуры окружающего воздуха.