Бытовые обогреватели. Виды и как выбрать. Работа и применение

В частном доме можно легко решить вопрос отопления, включив свою систему обогрева. В квартире отопление запустить самостоятельно не получится, так как котельную еще не затопили и не начали отапливать дома. Но, когда на улице уже холодно, а отопление еще не дали, тут горожане начинают думать про бытовые обогреватели. Они работают от розетки на 220 вольт, в городе всегда есть электричество.

При наличии электричества электрообогреватели справятся с холодом в помещениях. В торговой сети имеется широкий выбор обогревателей. Чтобы разобраться в выборе электрообогревателя, необходимо рассмотреть характеристики видов приборов, эффективность их обогрева.

Разновидности бытовых электрообогревателей

Торговая сеть приборов отопления располагает многими разновидностями приборов для обогрева. Эти устройства отличаются техническими данными конструкции и методом действия.

Основные виды электрообогревателей:

• Тепловентиляторы (ветродуйки).
• Масляные бытовые обогреватели в виде радиаторов.
• Электроконвекторы.
• Бытовые обогреватели с инфракрасным излучением.
• Кварцевые и керамические панели.

Каждый вид рассмотрим отдельно, определим эффективность обогрева, метод работы.

Особенности, преимущества и недостатки бытовых электрообогревателей

Тепловентиляторы

Это самые простые бытовые обогреватели, состоящего из вентилятора и нагревательного элемента в виде спирали. Спираль нагревается под воздействием электрического тока до высокой температуры. Вентилятор расположен позади спирали, дует воздухом на нее. Воздух, проходя через раскаленную спираль, нагревается и поступает для обогрева помещения.

Какова эффективность такого обогревателя? Если комната небольшого размера плотно закрыта, то ее можно быстро обогреть. Такими устройствами нагревают часть помещения, направляя поток воздуха в необходимое пространство для обогрева.

Недостаток такой конструкции заключается в недолгой работе прибора. Раскаленная спираль может вызывать дискомфорт, так как из-за нее сгорает кислород. Осевшая на спирали пыль сгорает. Спираль не имеет защиты от влажности. Шумность работы обогревателя тоже не доставляет особой радости. В больших помещениях применение тепловентиляторов нецелесообразно, так как большинство приборов имеют малую мощность. В квартирах и офисах они быстро обогреют помещения.

Масляные бытовые обогреватели с радиаторами

Такие масляные радиаторы более совершенны. Они выполнены в виде радиаторов центрального отопления, которые имеются в каждой квартире. В них залито масло вместо воды. Поэтому они так и называются.

Радиаторы подвергаются нагреву через электротэны, установленные внутри устройства. Какова причина заливки масла, а не воды? Масло имеет высокую температуру для кипения. Это важно для электрообогревателей, так как обеспечиваются правила пожарной безопасности. Корпус металлический, с высокой теплоотдачей.

Инновационные масляные обогреватели разных изготовителей имеют отличия: температура нагревания, число секций, мощность. Чем больше мощность, тем больше секций можно расположить на приборе для эффективного отопления. Температура нагрева может достигать до 150 градусов. Это хорошее значение температуры для эффективного и быстрого нагрева воздуха комнат. Как недостатком можно отметить, что можно легко обжечься об радиатор, доступ к ним детям лучше запретить.

Многие варианты масляных радиаторов имеют вспомогательные функции. Может быть установлен вентилятор для разгона воздуха по объему воздуха. Таймером задают время отключения и включения обогревателя. Все конструкции имеют термостаты, которые работают как ограничители температуры, могут сами отключать устройство в нужное время.

Достоинством является долгое остывание устройства. Термостат определяет температуру воздуха рядом с устройством, дает гарантию на определенный параметр, соответствующий действительности.

Электрические конвекторы

Бытовые обогреватели в виде конвекторов работают на основе принципа циркуляции воздуха. Согласно физическим законам теплый воздух легче холодного, поэтому он поднимается вверх. Такая технология применяется для действия электроконвекторов.

Корпус конвектора металлический. В нем установлены ТЭНы, которые нагреваются под действием электрического тока, нагревают воздух, проходящий через них. Далее, нагретый воздух выходит из конвектора через решетку в нагреваемое помещение. Действие этого обогревателя простое. Корпус конвектора также нагревается, что обуславливает вспомогательный эффект обогрева.

Температура нагрева конвекторов не поднимается выше +60 градусов, и обжечься о них нельзя, как в примере с масляными радиаторами. Такая температура нагрева объясняет тот факт, что конвекторами не получится обогреть большое помещение. Можно только поддерживать определенную температуру, конвекторы применяются как вспомогательный источник тепла.

Модификация устройств конвекторов различна: плинтусные, настенные, на ножках и другие конструкции. Вариант для плинтусов небольшого размера по высоте, крепится внизу под витражами и окнами. Длина конвекторов может достигать до 2,5 метров.

Обогреватели с инфракрасным излучением

Инфракрасные обогреватели различается с другими типами бытовых обогревателей совершенно другим принципом действия. Здесь энергия тепла возникает от выделения электромагнитных волн. Такие волны образуются в спектре инфракрасного излучения. При работе обогревателя сначала нагреваются предметы, оказавшиеся под действием инфракрасного излучения, а не воздух. Греются стены, потолок, пол, различная мебель и другие предметы. Причем предметы будут при этом всегда теплее воздуха. От этого и нагревается помещение.

Тип обогревателей в виде конвекторов – самый экономный в плане электроэнергии. Разберемся, почему возникает экономия. Поверхности, нагреваемые конвектором, намного больше площади любого из электрических нагревателей, о которых было рассказано ранее. Получается, что площадь отдачи тепла огромная, она и влияет на скорость обогрева помещения.

Такие инфракрасные бытовые обогреватели чаще всего устанавливают на поверхность потолка. Под воздействие инфракрасного излучения попадают люди. Существуют нормативы, которые ограничивают мощность конвекторов по высоте помещения. Например, конвектор мощностью 0,8 кВт по нормам может устанавливаться на поверхность потолка при условии, что промежуток от обогревателя до головы человека составляет больше 0,7 метра. Если мощность конвектора от 2 до 4 кВт, то это расстояние должно составлять от 1,5 до 2 метров.

При выборе конвектора на основе инфракрасного излучения в магазине необходимо учесть, что это наиболее дорогостоящий прибор. Нужно для себя определить задачи, выполняемые обогревателем.

Кварцевые и керамические панели

Это тип автономного альтернативного отопления в виде настенных плоских панелей, покрытых кварцевым композитом, камнем или керамикой.

Основная схема работы для различных моделей одинакова, хотя конструкции их могут отличаться.

Основу конструкции составляет корпус из металла 1, который имеет покрытие из полимера. С другой стороны корпуса есть отверстия для монтажа кронштейнов. Кронштейны нужны для крепления обогревателя на стене. Подложка 2 обязательна для установки, так как она отражает поток тепла от стены.

Нагревание идет от элемента нагрева резистивного типа 3, тепло от него поступает на наружную облицовку 4, которая изготовлена из керамики. В этом обогревателе объединены многие методы получения тепла.

Критерии выбора отопителя

• Наличие утепления подвала.
• Теплоизоляция частей дома.
• Толщина стен здания.
• Число этажей дома.
• Материал изготовления дверей, окон, их количество.

Если необходимо, чтобы в комнате был теплый пол, то лучше выбрать инфракрасный конвектор. Если под столом холодно, то для этой задачи подойдет тепловентилятор. Для отсечения проникающего холодного воздуха снаружи оптимальным вариантом будет установка возле входной двери или под окнами конвекторов. А если необходимо поддерживать в комнатах постоянно одинаковую температуру, то стоит приобрести масляные бытовые обогреватели на радиаторах.

Практически все виды обогревателей имеют красивый дизайн. Внешне они впишутся в любое помещение и не испортят интерьер. Для выбора размеров, цвета и оформления корпуса имеется огромный выбор, который за вами.

От этих и многих других показателей зависят тепловые потери, которые необходимо учитывать.

Мощность электрообогревателей

Главным критерием выбора устройства обогрева является его мощность. Она взаимосвязана с расходом электричества, которое стоит денег. По закону на обогрев десяти метров квадратных при высоте до потолка 3 метра должно тратиться 1 кВт. Из этого расчета и выбирают прибор обогрева. Если обогреватель будет применяться как дополнительный элемент, то нужно посчитать разницу температур. А если в качестве основного, то все критерии необходимо учитывать при выборе отопителя.

Похожие темы:

Бытовой обогреватель. Виды и типы. Как выбрать. Плюсы и минусы

Бытовой обогреватель — это устройство, которое используется для обогрева помещений. Обогреватели бывают разных типов, но все они применяются в домах, офисах и квартирах преимущественно в виде дополнительного отопления. Больше всего они пользуются спросом в осенний период, когда трубы центрального отопления еще холодные, но в комнатах уже прохладно. Но не каждое обогревательное устройство способно справиться с поставленной задачей, ведь помещение может быть большим, да и температура воздуха бывает довольно низкой. К тому же не каждый агрегат является экономичным.

Поэтому, чтобы выяснить, какое обогревательное устройство подойдет именно Вам и сможет в полной мере решить поставленные задачи, следует узнать его функциональные возможности и технические характеристики. Отправившись в магазин за покупкой, иногда можно даже растеряться, ведь они различаются габаритами, внешним видом, устройством, техническими возможностями и иными параметрами. Некоторые нагреватели к тому же имеют дополнительные функции, которые могут быть невероятно полезными.

Виды

Масляные обогреватели

Подобные устройства внешне напоминают чугунные батареи.

К достоинствам подобных агрегатов можно отнести:

• Температура нагрева в большинстве случаев менее 60 градусов, вследствие чего здесь не будет неприятного запаха гари. Кислород не выжигается.
• Такие агрегаты способны работать несколько суток без остановки, ничего с ним не случится.
• Пожаробезопасность.
• Бесшумная работа агрегата.

К минусам масляных радиаторов можно отнести:

• Медленная отдача тепла.
• Значительные затраты на электрическую энергию.

Тепловентиляторы, а также тепловые пушки

Данные агрегаты имеют простейшую конструкцию. В них используется нагревательный элемент, который нагревает воздух, а также вентилятор, который гоняет нагретые воздушные массы. Благодаря такой конструкции тепловентилятор быстро нагревает помещение, распределяя теплые воздушные массы.

К плюсам подобных агрегатов можно отнести:

• Небольшие габариты и вес.
• Быстрое распределение тепла в помещении.
• Невысокая стоимость.
• Экономичность.

К минусам тепловентиляторов можно отнести:

• Высокая шумность, которая может раздражать домашних питомцев и домочадцев.
• Сжигают кислород, а также загрязняют воздух.

Тепловентиляторы подходят для небольших помещений. Они также могут быть трех видов:

1. Спиральные. Здесь главным элементом является нагревательная спираль.
2. Керамические. Здесь главным элементом выступают керамические пластины. Они являются более безопасными, но и стоят дороже.
3. Трубчатые. Здесь главным элементом является трубка, которая выполнена из нержавеющей стали. Внутри нее располагается графитовый стержень либо проволока. Устройство с подобным элементов обеспечивает постепенный нагрев и высокую безопасность.

Конвекторный бытовой обогреватель

Это одни из наиболее мощных и компактных обогревательных устройств. Их применяют и в жилых и промышленных помещениях. Данные устройства весьма эффективны. Большая часть таких обогревателей имеют таймеры, позволяющие контролировать температуру воздушных масс и временной период работы. Бывают модели, которые имеют повышенную изоляцию, благодаря чему их можно использовать даже в помещениях с высокой влажностью.

К плюсам подобных устройств можно отнести:

• Безопасность
• Простота и удобство в эксплуатации.
• Бесшумность.
• Долговечность.

К минусам конвекторных устройств можно отнести:

• Высокая стоимость.
• Длительное время обогрева помещения.

Инфракрасные обогреватели

Главным элементом подобного агрегата выступает инфракрасный нагреватель, который запаян в кварцевой трубке. Именно он излучает тепловые волны, которые соприкасаются с поверхностью тел, отдают свою энергию. В результате эти тела начинают нагревать воздушные массы, которые окружают их.

К плюсам подобных устройств можно отнести:

• Высокую защищенность.
• Безопасность.
• Небольшие габариты.
• Удобство использования.
• Сравнительно низкое потребление энергии.

К минусам инфракрасных устройств можно отнести:

• Высокая стоимость.
• Низкая мобильность.
• Ограниченность применения.

По исполнению инфракрасные устройства могут быть:

• Напольными.
• Потолочными.
• Настенными.

Разновидностью обогревателя может быть и обычный электрический камин.

Устройство

Масляные нагреватели имеют следующие основные элементы:

• Металлический резервуар, в котором размещается тепловой носитель. В большинстве случаев это минеральное масло.
• Нагревательный элемент, который нагревает масло.
• Корпус агрегата.
• Термостат и панель управления, необходимые для регулирования температуры.

Тепловентилятор имеет следующее конструктивное исполнение:

• Корпус, выполненный из термостойкого и ударопрочного пластика.
• Нагревательный элемент, который может быть выполнен в виде металлической спирали, ТЭНа или керамической пластины.
• Встроенный вентилятор.
• Панель управления.

Основными элементами инфракрасных обогревателей являются:

• Нагревательный элемент-излучатель.
• Рефлектор, который выполнен из алюминия либо отполированной стали.
• Термостойкий металлический корпус.
• Датчик пожароопасности.
• Термостат.

Принцип действия

Бытовой обогреватель имеет принцип действия в зависимости от конструктивного исполнения. Так стандартный тепловентилятор бытового применения работает так:

• Для начала работы необходимо повернуть регулятор на панели управления.
• Включается нагревательный элемент и вентилятор, который перемещает воздушные массы.
• Степень разогрева нагревающего элемента контролируется с помощью отдельного регулятора, который располагается на панели управления.

Принцип работы инфракрасного обогревателя похож на работу солнца. Устройство формирует тепловые лучи, они поглощаются элементами обихода, стенами, потолками. Эти поверхности разогреваются, обогревая помещение. В результате образуется точно такой же эффект, создаваемый солнцем.

Конвекторный бытовой обогреватель функционирует по принципу конвекции. Воздух в зависимости от текущей температуры на разной высоте имеет различную плотность. Благодаря этому холодный воздух заставляет перемещаться более легкие теплые воздушные массы.

В нижней части агрегата располагается теплообменник, к нему направляется воздушный поток через соответствующие прорези в корпусе. Сверху располагаются отверстия, через них выходят нагретые воздушные массы. Они направляются вверх, направляя холодный воздух вниз. Холодный воздух засасывается в конвектор, цикл повторяется вновь.

Применение

Бытовой обогреватель соответствующего типа применяется в соответсвующих помещениях бытового значения. Так тепловентиляторы часто используются для местного обогрева небольших комнат и помещений. Конвекторы используются в качестве простых, эффективных и экономичных электрических приборов, которые применяются в холодный период времени для дополнительного обогрева комнат. Подобные агрегаты часто встречаются в квартирах и домах, в том числе офисах и кабинетах.

Инфракрасные устройства часто применяются в домах, оздоровительных и лечебных учреждениях, в том числе на производстве. Их также с успехом применяют в уличных условиях, к примеру, для обогрева дачных беседок, балконов, веранд летних кафе, сараев и так далее.

Как выбрать бытовой обогреватель

• Обогреватель следует приобретать с умом. Поэтому перед покупкой следует решить, где и как он будет работать. Для домашних условий лучше всего подойдет один тип обогревателей, для большого дома или уличного гаража – совершенно иной.
• Необходимо обратить внимание на мощность обогревателя. От этого будет зависеть, какую площадь и за какое время он сумеет обогреть. Следует учесть, что на квадратный метр для неотапливаемого помещения должно приходиться порядка 0,1 кВт мощности. При покупке устройства для дополнительного обогрева комнаты дома или квартиры площадью 20 квадратных метров вполне хватит мощности до 1 кВт. При наличии внешней стены или двух окон потребуется 0,2 кВт на квадратный метр площади. Имеются специальные программы, которые помогают рассчитать мощность агрегата для конкретного помещения.
• Для быстрого обогрева помещения лучше всего подойдет тепловентилятор. Уместен и масляный обогреватель с вентилятором. Если Вам важна безопасность, то важно приобретать бытовой обогреватель с термостатом. Такой агрегат будет поддерживать необходимую температуру даже при отсутствии в помещении людей. Однако необходимо учитывать, что такой агрегат будет сжигать кислород и шуметь. Если Вы не готовы к этому, то лучше присмотреться к другим устройствам.
• Для обогрева маленького помещения отлично подойдут конвекторные обогреватели. При наличии встроенного термостата можно установить комфортную температуру.
• Для обогрева конкретной поверхности лучше всего обратить свой взор на инфракрасный бытовой обогреватель. Устройство удобно в применении, оно также хорошо подходит для небольших помещений. Однако следует учитывать, что подобные инфракрасные устройства вызывают не совсем привычные ощущения: в квартире изначально будет прохладно, а телу будет тепло, словно оно будет находиться под небольшим солнцем.

Похожие темы:

Электрические нагревательные элементы. Их виды, конструкция.

Электрические нагревательные элементы применяются в бытовой и промышленной технике. Применение различных нагревателей известно всем. Это электрические плиты, жарочные шкафы и духовки, электрокофеварки, электрические чайники и отопительные приборы всевозможных конструкций.

Электрические водонагреватели, чаще именуемые бойлерами, тоже содержат нагревательные элементы. Основой многих нагревательных элементов служит проволока с высоким электрическим сопротивлением. И чаще всего эта проволока изготовлена из нихрома.

Открытая нихромовая спираль

Самым старым нагревательным элементом является, пожалуй, обычная нихромовая спираль. Когда-то давно, в ходу были самодельные электрические плитки, кипятильники для воды и обогреватели типа «козёл». Имея под рукой нихромовый провод, которым можно было «разжиться» на производстве, изготовить спираль требуемой мощности не представляло никаких проблем.

Известно было, какого диаметра провод и какая длина требуется для намотки спирали нужной мощности. Эти магические числа до сих пор можно найти в сети интернет. На рисунке показана таблица, где приведены данные о спиралях различной мощности при напряжении питания 220В.

   Расчет электрической спирали нагревательного элемента

Здесь все просто и понятно. Задавшись требуемой мощностью и диаметром нихромового провода, имеющимся под рукой, остается только отрезать кусок нужной длины и навить его на оправку соответствующего диаметра. При этом в таблице указана длина получившейся спирали. А что делать, если имеется провод с диаметром не указанным в таблице? В этом случае спираль придется просто рассчитать.

Как рассчитать нихромовую спираль

При необходимости рассчитать спираль достаточно просто. В качестве примера приведен расчет спирали из нихромовой проволоки диаметром 0,45 мм (такого диаметра в таблице нет) мощностью 600 Вт на напряжение 220 В. Все расчеты выполняются по закону Ома.

Сначала следует рассчитать ток, потребляемый спиралью.

I = P/U = 600/220 = 2,72 A

Для этого достаточно заданную мощность поделить на напряжение и получить величину тока, проходящего через спираль. Мощность в ваттах, напряжение в вольтах, результат в амперах. Все согласно системе СИ.

По известному теперь току рассчитать требуемое сопротивление спирали достаточно просто: R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом

   Формула для подсчета сопротивления проводника R=ρ*L/S,

где ρ – удельное сопротивление проводника (для нихрома 1.0÷1.2 Ом•мм2/м), L — длина проводника в метрах, S – сечение проводника в квадратных миллиметрах. Для проводника диаметром 0,45 мм сечение составит 0,159 мм2.

Отсюда L = S * R / ρ = 0.159 * 81 / 1.1 = 1170 мм, или 11,7 м.

В общем, получается не столь уж сложный расчет. Да собственно и изготовление спирали не так уж и сложно, что, несомненно, является достоинством обычных нихромовых спиралей. Но это достоинство перекрывается множеством недостатков, присущих открытым спиралям.

Прежде всего, это достаточно высокая температура нагрева – 700…800˚C. Нагретая спираль имеет слабое красное свечение, случайное прикосновение к ней может причинить ожог. Кроме того возможно поражение электрическим током. Раскаленная спираль выжигает кислород воздуха, привлекает к себе пылинки, которые выгорая, дают весьма неприятный аромат.

Но главным недостатком открытых спиралей следует считать их высокую пожароопасность. Поэтому пожарная охрана попросту запрещает применение обогревателей с открытой спиралью. К таким обогревателям, прежде всего, относится, так называемый «козел», конструкцию которого можно посмотреть на видео.

 

Вот такой вот получился дикий «козел»: сделан он нарочито небрежно, просто, даже очень плохо. Пожара с таким обогревателем ждать придется недолго. Более совершенная конструкция подобного отопительного прибора показана на рисунке ниже.

 

   Обогреватель типа ПЭТ 1 кВт, 220 В

Нетрудно видеть, что спираль закрыта металлическим кожухом, именно это предотвращает прикосновение к разогретым токоведущим частям. Пожароопасность такого устройства намного меньше, чем показанного на предыдущем видео.

Когда-то давно в СССР выпускались обогреватели-рефлекторы. В центре никелированного отражателя имелся керамический патрон, в который наподобие лампочки с цоколем E27, вворачивался нагреватель мощностью 500Вт. Пожароопасность такого рефлектора тоже очень высока. Ну, вот как-то не задумывались в те времена, к чему может привести использование таких обогревателей.

   Обогреватель рефлекторного типа

Совершенно очевидно, что различные обогреватели с открытой спиралью можно, вопреки требованиям пожарной инспекции, использовать лишь под неусыпным присмотром: ушел из помещения – выключи обогреватель! Еще лучше просто отказаться от использования обогревателей подобного типа.

Электрические нагревательные элементы с закрытой спиралью

Чтобы избавиться от открытой спирали, были изобретены Трубчатые Электрические Нагреватели – ТЭНы. Конструкция ТЭНа показана на рисунке ниже.

   Конструкция ТЭНа

Нихромовая спираль 1 спрятана внутри тонкостенной металлической трубки 2. Спираль изолирована от трубки наполнителем 3 с высокой теплопроводностью и высоким электрическим сопротивлением. В качестве наполнителя чаще всего применяется периклаз (кристаллическая смесь окиси магния MgO, иногда с примесями других окислов).

После заполнения изолирующим составом трубку опрессовывают, и под большим давлением периклаз превращается в монолит. После такой операции спираль жестко фиксируется, поэтому электрический контакт с корпусом – трубкой исключен полностью. Конструкция получается настолько прочной, что любой ТЭН можно изгибать, если того требует конструкция отопительного прибора. Некоторые ТЭНы имеют весьма причудливую форму.

Спираль соединяется с металлическими выводами 4, которые выходят наружу через изоляторы 5. Подводящие провода присоединяются к резьбовым концам выводов 4 с помощью гаек и шайб 7. Крепление ТЭНов в корпусе устройства осуществляется при помощи гаек и шайб 6, обеспечивающих, при необходимости, герметичность соединения.

При соблюдении условий эксплуатации подобная конструкция достаточно надежна и долговечна. Именно это и привело к весьма широкому применению ТЭНов в устройствах различного назначения и конструкции.

  Трубчатые электрические нагревательные элементы

По условиям эксплуатации трубчатые электрические нагревательные элементы делятся на две большие группы: воздушные и водяные. Но это просто такое название. На самом деле воздушные ТЭНы предназначены для работы в различных газовых средах. Даже обычный атмосферный воздух является смесью нескольких газов: кислорода, азота, углекислого газа, имеются даже примеси аргона, неона, криптона и т.д.

Воздушная среда бывает самой разнообразной. Это может быть спокойный атмосферный воздух или поток воздуха, движущийся со скоростью до нескольких метров в секунду, как в тепловентиляторах или тепловых пушках.

Разогрев оболочки ТЭНа может достигать 450 ˚C и даже более. Поэтому для изготовления внешней трубчатой оболочки применяются различные материалы. Это может быть обычная углеродистая сталь, нержавеющая сталь или жаропрочная, жаростойкая сталь. Все зависит от окружающей среды.

Для улучшения теплоотдачи некоторые ТЭНы снабжаются ребрами на трубках в виде навитой металлической ленты. Такие нагреватели называются оребренными. Применение таких элементов наиболее целесообразно в движущейся воздушной среде, например, в тепловентиляторах и тепловых пушках.

Водяные трубчатые электрические нагревательные элементы также применяются не обязательно в воде, это общее название различных жидкостных сред. Это может быть масло, мазут и даже различные агрессивные жидкости. Жидкостные трубчатые электрические нагревательные элементы применяются в электрических котлах, дистилляторах, электрических опреснителях морской воды и просто в титанах для кипячения питьевой воды.

Теплопроводность и теплоемкость воды намного выше, нежели у воздуха и других газовых сред, что обеспечивает, по сравнению с воздушной средой, лучший, более быстрый, отвод тепла от ТЭНа. Поэтому при одинаковой электрической мощности водяной нагреватель имеет меньшие геометрические размеры.

Как избавиться от накипи и продлить срок жизни ТЭНа

Кроме химических средств для защиты от накипи используются различные устройства. Прежде всего, это магнитные преобразователи воды. В мощном магнитном поле кристаллы «жестких» солей меняют свою структуру, превращаются в хлопья, становятся мельче. Из таких хлопьев накипь образуется менее активно, большая часть хлопьев просто вымывается потоком воды. Этим и достигается защита нагревателей и трубопроводов от накипи. Магнитные фильтры-преобразователи выпускаются многими зарубежными фирмами, такие фирмы существуют и в России. Подобные фильтры выпускаются как врезного, так и накладного типа.

Электронные умягчители воды

В последнее время все более популярными становятся электронные умягчители воды. Внешне все выглядит очень просто. На трубу устанавливается небольшая коробочка, из которой выходят провода-антенны. Провода накручиваются вокруг трубы, при этом даже не надо счищать краску. Установить прибор можно в любом доступном месте, как показано на рисунке ниже.

   Электронный умягчитель воды

Единственное, что потребуется для подключения прибора, это розетка на 220В. Прибор рассчитан на долговременное включение, его не надо периодически отключать, поскольку выключение приведет к тому, что вода снова станет жесткой, опять будет образовываться накипь.

Принцип работы прибора сводится к излучению колебаний в диапазоне ультразвуковых частот, которые могут достигать до 50КГц. Частота колебаний регулируется с помощью пульта управления прибора. Излучения производятся пакетами по нескольку раз в секунду, что достигается использованием встроенного микроконтроллера. Мощность колебаний невелика, поэтому никакой угрозы для здоровья человека подобные приборы не представляют.

Целесообразность установки подобных приборов определить достаточно легко. Все сводится к тому, чтобы определить, насколько жесткая вода течет из водопроводной трубы. Тут даже не надо никаких «заумных» приборов: если после мытья ваша кожа становится сухой, от брызг воды на кафельной плитке появляются белые разводы, в чайнике появляется накипь, стиральная машина стирает медленнее, чем в начале эксплуатации – однозначно из крана течет жесткая вода. Все это может привести к выходу из строя нагревательных элементов, и, следовательно, самих чайников или стиральных машин.

Жесткая вода плохо растворяет различные моющие средства – от обычного мыла до супермодных стиральных порошков. В результате порошков приходится класть больше, но это помогает мало, так как кристаллы солей жесткости задерживаются в тканях, качество стирки оставляет желать лучшего. Все перечисленные признаки жесткости воды красноречиво говорят о том, что необходимо устанавливать умягчители воды.

Подключение и проверка ТЭНов

При подключении ТЭНа должен использоваться провод подходящего сечения. Здесь все зависит от тока, протекающего через ТЭН. Чаще всего известны два параметра. Это мощность самого нагревателя и напряжение питания. Для того, чтобы определить ток, достаточно разделить мощность на напряжение питания.

Простой пример. Пусть имеется ТЭН мощностью 1 КВт (1000 Вт) на напряжение питания 220 В. Для такого нагревателя получается, что ток составит

I = P/U = 1000/220 = 4,545A.

Согласно таблицам, размещенным в ПУЭ, такой ток может обеспечить провод сечением 0,5 мм2 (11 А), но с целью обеспечения механической прочности лучше применить провод сечением не менее 2,5 мм2. Как раз таким проводом чаще всего выполняется подвод электричества к розеткам.

Но перед тем, как производить подключение, следует убедиться в исправности даже нового, только что купленного ТЭНа. Прежде всего, надо измерить его сопротивление и проверить целостность изоляции. Сопротивление ТЭНа достаточно просто рассчитать. Для этого надо напряжение питания возвести в квадрат, и поделить на мощность. Например, для нагревателя мощностью 1000 Вт этот расчет выглядит так:

220*220/1000=48,4 Ом.

Такое сопротивление должен показать мультиметр при подключении его к выводам ТЭНа. Если же спираль оборвана, то, естественно, мультиметр покажет обрыв. Если взять ТЭН иной мощности, то сопротивление, естественно, будет другим.

   Проверка целостности изоляции

Для проверки целостности изоляции следует измерить сопротивление между любым из выводов и металлическим корпусом ТЭНа. Сопротивление наполнителя-изолятора таково, что на любом пределе измерений мультиметр должен показать обрыв. Если окажется, что сопротивление равно нулю, то спираль имеет контакт с металлическим корпусом нагревателя. Такое может случиться даже с новым, только купленным ТЭНом.

Вообще для проверки изоляции применяется специальный прибор мегаомметр, но не всегда и не у всех он есть под рукой. Так что вполне подойдет и проверка обычным мультиметром. Хотя бы такую проверку надо сделать обязательно.

Как уже было сказано, трубчатые электрические нагревательные элементы можно изгибать даже после наполнения изолятором. Существуют нагреватели самой разнообразной формы: в виде прямой трубки, U-образные, свернутые в кольцо, змейку или спираль. Все зависит от устройства нагревательного прибора, в который предполагается установить ТЭН. Например, в проточном водонагревателе стиральной машины применяются ТЭНы свитые в спираль.

Некоторые трубчатые электрические нагревательные элементы имеют элементы защиты. Самая простая защита это термопредохранитель. Уж если он сгорел, то приходится менять весь ТЭН, но до пожара дело не дойдет. Есть и более сложная система защиты, позволяющая использовать ТЭН после ее срабатывания.

Одной из таких защит является защита на основе биметаллической пластины: тепло от перегретого ТЭНа изгибает биметаллическую пластину, которая размыкает контакт и обесточивает нагревательный элемент. После того, как температура снизится до допустимого значения, биметаллическая пластина разгибается, контакт замыкается и ТЭН снова готов к работе.

 

Трубчатые электрические нагревательные элементы с термор

Нагревательные элементы. Их устройство и принцип работы.

В прошлой статье было рассказано в основном о трубчатых нагревательных элементах – ТЭНах и об открытых спиралях. Кроме этого существует еще и другие нагревательные элементы, некоторые из них практически ровесники открытой спирали, а другие появились относительно недавно, благодаря развитию современных технологий. Об этих нагревателях, новых и не очень, и будет рассказано сегодня.

Инфракрасные нагревательные элементы

Применяются в различных устройствах, прежде всего инфракрасных обогревателях для отопления помещений. Попросту говоря, это отопительные приборы, создающие комфорт в доме, квартире, офисе или цехе. Для различных условий применяются самые разнообразные конструкции обогревателей. Инфракрасные нагреватели могут применяться также в различном технологическом оборудовании, где требуется нагрев каких-то предметов.

Ярким примером такого технологического оборудования являются инфракрасные паяльные станции и современные лабораторные нагревательные шкафы и печи. Широко используется ИК нагрев в групповой пайке печатных плат с компонентами SMD.

Описание этого процесса опубликовано в журнале «Технологии в электронной промышленности №3, 2007». Статья называется «Инфракрасный нагрев в технологии пайки поверхностного монтажа», автор статьи В. Ланин. В статье приводятся очень интересные факты, как уже ставшие историей, так и имеющие место быть. Схема установки для инфракрасной пайки показана на рис. ниже.

   Установка групповой пайки с ИК нагревом: 1 — вытяжная вентиляция, 2 — матрица ИК ламп, 3 — плата, 4 — ИК лампа, 5 — отражатель, 6 — устройство охлаждения, 7 — конвейер

ИК излучение, что это, и как оно работает

Инфракрасное излучение является одной из составных частей солнечного спектра. ИК лучи находятся в самой низкочастотной зоне солнечного света. Именно они несут нам на Землю тепло. При этом инфракрасные лучи беспрепятственно проходят сквозь воздух, нисколько не нагревая его. Нагревается земная поверхность, и все, что встречается на пути солнечных лучей. И только потом, от теплых предметов согревается воздух. Вот почему утром воздух прохладен, пока не взойдет Солнце. В точности также работают инфракрасные нагреватели, являющиеся основой промышленных и бытовых обогревателей.

Конечно, спектр рукотворных ИК нагревателей не столь широк, как у солнечного света, и находится в длинноволновой области ИК диапазона с длиной волны λ = 50—2000 мкм. Причем, чем меньше температура нагретого тела, тем больше длина волны. Вообще, диапазон ИК излучения намного шире и делится на три поддиапазона:

• коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм
• средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм
• длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм

Но инфракрасные нагревательные элементы работают только в длинноволновой части ИК спектра. Различные ИК нагревательные элементы являются основой для создания инфракрасных обогревателей. Поскольку тепло от инфракрасных нагревательных элементов передается в основном теплоизлучением, то их часто называют инфракрасными излучателями.

Как устроены ИК обогреватели

В сущности, конструкция ИК обогревателя проста и незатейлива: нагревательный элемент – излучатель помещен в корпус той или иной конструкции, внутри корпуса имеется рефлектор – отражатель, клеммы для подключения излучателя, а снаружи клеммы для внешних проводов. На рисунке показан именно такой простенький вариант обогревателя.

   Конструкция ИК обогревателя: 1 — отражатель (рефлектор), 2 — защитная сетка, 3 — переключатель, 4 — крепежная скоба, 5 — инфракрасная карбоновая лампа, 6 — крышка, 7 — клеммная коробка, 8 — шнур питания, 9 — вилка.

Сразу бросается в глаза, что обогреватель данной конструкции очень похож на прожектор для галогенных ламп, применяемый для подсветки рекламы, фасадов зданий, ступенек крыльца, части двора возле дома. В общем, какого-то сравнительно небольшого участка, так называемое локальное освещение.

Поэтому с помощью ИК обогревателей тоже возможен обогрев не всей площади помещения, а лишь какой-то его части. Экономия электроэнергии заметна невооруженным глазом: зачем греть все помещение, если можно нагреть необходимый угол? Пример точечного обогрева показан на рисунке.

    Точечный ИК обогрев

Если требуется сделать отопление, например на производстве, то понадобятся обогреватели несколько иной конструкции, которые можно установить в потолок, наподобие светильников с дневными лампами. Такой вариант показан на рисунке ниже.

   Обогрев больших помещений

Подобных схем обогрева можно найти немало, ведь ИК обогреватели используются для отопления достаточно больших помещений: мастерских, складов, цехов, а то и вовсе небольших площадок на открытом воздухе. Например, это может быть беседка возле дома или веранда ресторана со столиками.

Нагревательные элементы на карбоновых лампах

Карбоновая лампа, представляет собой вакуумную трубку из кварцевого стекла, внутри которой размещен излучающий элемент, сделанный из углеродного (карбонового) волокна, точнее из нескольких волокон свитых в жгут. Иногда этот излучающий элемент называют карбоновой спиралью, хотя это и не совсем правильно.

Карбоновое волокно появилось сравнительно недавно, но завоевало большую популярность в различных технологиях. Из него делаются не только карбоновые излучатели. С помощью специальных технологий из карбоновых волокон делают углепластики.

Спектр применения углепластиков очень широк, примерно около двадцати направлений: от авиастроения и ракетной техники до струн для музыкальных инструментов. Широко применяются углепластики в автомобилестроении, главным образом, в спортивных автомобилях. Те, кто увлекается любительским и спортивным рыболовством, по достоинству оценили все прелести карбоновых удилищ.

Карбоновое волокно имеет волокнистую структуру, что значительно увеличивает площадь излучения. Эта площадь в десятки и сотни раз превышает площадь спирали из нихрома, вольфрама, керамики, фламентина или других материалов. Такая развитая площадь приводит к тому, что теплоотдача карбонового волокна на 30…40% выше, чем у обычных нагревательных элементов.

Работа карбонового обогревателя

При подаче напряжения карбоновое волокно разогревается мгновенно, сразу начинается выработка лучистого тепла, причем, без вредного излучения в ультрафиолетовой части спектра. Повышенная теплоотдача карбонового волокна приводит к более экономному расходу электроэнергии, нежели у обычных нагревателей из нихромовой спирали.

При одинаковой потребляемой мощности карбоновые нагреватели вырабатывают большее количество тепла. Тепло при этом не уходит под потолок, как в случае отопления, например, масляным радиатором или батареей центрального отопления.

Оптическое излучение карбоновых ламп совсем незначительно. Чуть видимое красное свечение вовсе не влияет на зрение, не ослепляет, но свечение все-таки заметно. На рисунке выше показан работающий бытовой обогреватель на основе карбоновых ламп.

В верхней части обогревателя находятся переключатели, задающие режимы работы. В подставке обогревателя имеется электропривод, создающий повороты обогревателя в разные стороны, наподобие того, как это делают вентиляторы. Этими поворотами достигается увеличение площади обогрева.

Керамические инфракрасные нагреватели (излучатели)

Представляют собой обычный ТЭН, «заточённый» в керамическую оболочку – корпус. Теплом от ТЭНа разогревается керамика, а уже от нее тепловые лучи излучаются во внешнюю среду. Керамическая оболочка имеет площадь в несколько раз превышающую площадь ТЭНа, поэтому тепло отдается более активно.

Внешний вид керамического обогревателя показан на рисунке. Подобные нагревательные элементы часто называют панельными инфракрасными нагревателями. Форма нагревательных панелей самая разнообразная. Нагреватель может быть плоским, вогнутым или, наоборот, выпуклым.

   Внешний вид керамического нагревателя

На передней поверхности можно рассмотреть конфигурацию ТЭНа, на задней поверхности находятся проволочные выводы изолированные керамическими бусами. Рабочая температура керамических нагревателей 700…750 градусов, удельная поверхностная мощность до 64 Квт/м2. Мощность керамических нагревателей может находиться в пределах от нескольких десятков ватт, до нескольких киловатт. Что называется, на все случаи жизни.

Некоторые типы керамических нагревателей имеют открытую, видимую спираль, например типа HSR. Рабочая температура нагревателя 900 °C, нагреватель предназначен для быстрого разогрева. Внешний вид нагревателя HSR показан на рисунке.

   Нагреватель типа HSR

Керамические ИК нагреватели бывают трех типов: объемные (сплошные), полые, а также нагреватели со встроенной термопарой. Объемные элементы достаточно инерционны, долго разогреваются и медленно остывают. В тех случаях, когда нужно периодическое включение/выключение нагревателя, применяются полые нагреватели.

Они менее инерционны, что позволяет применять их в различных технологических процессах, где требуется поддержание точной температуры рабочей среды с помощью периодического включения/выключения излучателя. За счет пониженной массы скорость разогрева пустотелых излучателей на 40% выше, чем у объемных.

В отличие от объемных излучателей большая часть излучения полых излучателей направлена вперед. Излучению назад препятствует полый тепловой барьер с задней стороны, что обеспечивает щадящий температурный режим для элементов корпусных конструкций, а также повышает КПД излучателя. По сравнению с объемными излучателями той же мощности снижение потребления электроэнергии достигает 15%.

При использовании объемного излучателя такое распределение тепла можно получить только с использованием рефлектора. Некоторые типы панельных ИК нагревателей имеют встроенную термопару типа K или J, что позволяет осуществлять точный контроль и регулирование температуры. Очень удобно для применения в технологических процессах.

Технологических процессов, где применяются ИК излучатели достаточно много. Вот только некоторые из них:

• Сушка краски (двухкомпонентные краски, эпоксидные лаки),
• Обработка пластмасс (вулканизация ПВХ, термоформовка пластиков АБС, полиэтилена, полистирола, части автокузова, порошковая покраска)
• Сушка клеящих веществ,
• Обработка продуктов питания (поддержание в нагретом состоянии, гриль, стерилизация и пастеризация),
• Текстильные изделия (шелкография, переводные картинки на футболках, латексирование ковровых покрытий),
• Красота и здоровье (инфракрасные тепловые кабины, сауны)

Инфракрасные керамические лампы Эдисона

Относятся к полым керамическим излучателям, выпускаются с цоколем E27, как у обычной лампы накаливания. Этот цоколь давным-давно был изобретен великим изобретателем Т. Эдисоном. Именно буква «E» в названии цоколя увековечивает имя изобретателя, а 27 это диаметр цоколя в миллиметрах. Конструкция очень удобная: просто ввернули в патрон вместо лампы накаливания, и сразу стало тепло!

Считается, что эти нагревательные элементы, чаще всего, применяются в животноводстве. Даже на китайских сайтах с бесплатной доставкой, из корявого машинного перевода с английского языка, можно понять, что эти обогреватели предназначены для коровников, птичников и свинарников.

   Инфракрасная лампа Эдисона

Почему нельзя такой излучатель повесить если не дома, то хотя бы на рабочем месте? Ведь далеко не секрет, что наши работодатели не особо утруждают себя созданием нормальных условий на рабочих местах: летом не хватает кондиционера, а в осеннюю пору, пока еще не включили отопление, приходится в цехе, мастерской или в конструкторском отделе одеваться в ватную телогрейку.

Для обогревателей Эдисона выпускаются металлические рефлекторы, что позволяет увеличить теплоотдачу в нужном направлении и снизить тепловое воздействие на стены и потолки. Собственно для этих же целей служат и рефлекторы, используемые с другими типами нагревателей.

Естественно, что вкручивать такие «лампочки» надо в высокотемпературный керамический патрон.

Нагревательные элементы для обогрева плоскостей

Нагрев до столь высоких температур нужен далеко не всегда, и в этих случаях приходится применять другие нагреватели, которые передают тепло не излучением, а находясь в непосредственном контакте с нагреваемым предметом. При этом нагревается поверхность определенной площади и формы, как плоская, так и криволинейная. Одним из таких типов нагревателей являются плоские эластичные нагревательные элементы, изготовленные из силикона.

Силикон это кремнийорганический полимер, состоящий из атомов кремния и углерода. В зависимости от молекулярной массы эти полимеры могут быть жидкими (кремнийорганические жидкости), эластичными (кремнийорганические каучуки) или твердыми продуктами (кремнийорганические пластики).

Кремнийорганические полимеры обладают хорошими диэлектрическими характеристиками, отличаются высокой термостойкостью, хорошими водоотталкивающими свойствами, физиологической инертностью, что позволяет использовать их для создания плоских нагревательных элементов. Такая конструкция называется силиконовыми нагревательными матами, и применяется в тех случаях, когда необходим равномерный нагрев какой-либо поверхности.

Силиконовые нагревательные элементы

Представляют собой конструкцию из двух слоев силикона, между которыми размещается нагревательный провод или вытравленная нагревательная пленка, что позволяет получить самые различные параметры нагревателя. Для увеличения механической прочности силикон армируется текстильным стекловолокном.

Эти нагреватели обладают высокой скоростью реагирования (малое время нагрева/остывания), точность поддержания температуры достаточно высока, особенно, если нагреватель оснащен сенсором температуры и термостатом.

Геометрические размеры силиконовых матов н

Виды нагревательных элементов | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Автор DUNDUK На чтение 3 мин. Опубликовано 15.06.2018

В современном мире в нашем с вами быту очень широкое применение получили всевозможные  нагревательные электроприборы. Главной деталью любого такого устройства является электрический нагревательный элемент. Он изготавливается из различных сплавов, которые обладают значительно большим удельным сопротивлением, что и позволяет элементу нагреваться при прохождении через него электрического тока. На сегодняшний день существует несколько видов нагревательных элементов.

Электрические нагревательные элементы делятся на два вида:

• открытые;
• закрытые:
• герметичные;
• негерметичные.

Рассмотрим, что из себя представляют элементы открытого типа. Это спирали, которые либо подвешены на кронштейнах из электроизоляционного материала, либо открыто проложены в канавках в изоляционном материале. Тепло они отдают путем конвекции и излучения. Нагревательные элементы открытого типа имеют ряд преимуществ — это быстрый нагрев, относительно простая конструкция, легкий ремонта и низкая стоимость. Но есть и минусы, главным из которых является недостаточная электробезопасность, а также возможное замыкание витков спирали внешними предметами, как и механическое повреждение спирали.

Нагревательные негерметичные элементы закрытого типа. Они состоят из спирали или ленты, которые помещены в защитную оболочку из электроизоляционного материала, что служит защитой от механических повреждений. Стоит заметить, что данная конструкция не препятствует прохождению воздуха. Иногда роль защиты выполняют чешуйчатые керамические бусы, они надеваются прямо на спираль. Такие элементы просты в устройстве, но их механическая прочность невелика.

Также существуют нагревательные элементы закрытого типа в виде спирали из нихромовой или фехралевой проволоки. Они размещены в металлическом кожухе, который состоит из двух кольцевых чашек, запрессованных одна в другой. Внутренняя часть кожуха заполняется изоляционной массой в виде порошка. Такие элементы нагреваются сравнительно долго, но зато они надежны в эксплуатации.

Герметичные трубчатые нагревательные элементы закрытого типа. В них используются трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), которые работают по принципу передачи тепла излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense

ТЭН — это тонкостенная металлическая трубка, внутри которой находится спираль, изготовленная из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Концы проволочной спирали соединены с контактными стержнями. Между самой  трубкой и контактным стержнем находится специальный изолятор, а между трубкой и спиралью — специальный изоляционный порошок (наполнитель). В контактные стержни вмонтированы клеммы.

Наполнитель обеспечивает не только надёжную электроизоляцию, но и обладает большой теплопроводимостью и используется также для сглаживания перепада температур между внешней трубкой и нагревательной спиралью.

Оболочка ТЭНа изготавливается из нержавеющей жаростойкой стали, углеродистой стали, либо алюминиевых сплавов.

ТЭН имеет ряд бесспорных преимуществ перед другими видами нагревателей. В данной конструкции поверхность электронагревателя не находится под электрическим напряжением, а значит он является электробезопасным (необходимо заземление внешней трубки и правильно подобранные предохранители). ТЭН можно безопасно помещать в любую жидкость. Нагревательная спираль, запрессованная в наполнителе (при достаточной герметизации торцов нагревателя), имеет малый диаметр проволоки и значительный срок службы. Такие электронагреватели могут работать при вибрациях и других ударных нагрузках, благодаря плотности набивки наполнителя.