Електрическите нагревателни елементи не са променили своя дизайн от десетилетия и остават в търсенето в отоплителното оборудване. Формата на тези устройства, строителни материали се променя, но принципът на действие и ефективност остават непроменени. За компетентен подбор е полезна информация за разликите и характеристиките. Съгласен ли си?
Ще научите какви са те и как нагревателните елементи работят за отопление. Описахме подробно видовете нагревателни елементи, дадохме безспорни аргументи за разумен избор на оптималния тип. Като вземете предвид нашите препоръки, вие ще придобиете необходимото устройство без грешки.
Предназначение на нагревателни нагревателни елементи
Електрическите нагревателни елементи са придобили популярност поради своята гъвкавост и висока ефективност. Цялата електрическа енергия, която консумират, се използва по предназначение - за отопление на околното пространство.
Основните нагревателни устройства, където се използват нагревателни елементи, са:
- Преносими и стационарни електрически нагреватели на масло.
- Радиатори за водно отопление.
- Отопляеми релси за кърпи за баня.
- Електрически камини.
- Електрически конвектори.
- Електрически котли.
Посоченото оборудване може да се използва като основен или допълнителен източник на отопление. Той е евтин, лесен за инсталиране и не изисква специални умения по време на работа.
Можете да свържете нагревателния елемент към чугунен радиатор за централно отопление след изключване на общия щранг. Такова устройство може да се използва за основно и допълнително отопление.
Нагревателни елементи за отопление
В отоплителните системи тръбните електрически нагреватели могат да се използват в котли на твърдо гориво, инфрачервени нагреватели и отоплителни радиатори.
Съвременните котли на твърдо гориво не работят изключително на твърди горива... Един от най-често срещаните видове е котел на твърдо гориво в комплект с нагревателен елемент, който има ограничител на температурата и термостат. Нагревателният елемент поддържа ниска температура на охлаждащата течност, например през нощта, и като стартирате котела, е по-лесно да го вдигнете до комфортно състояние. Също така, поддържайки системата в определен температурен режим, тя не позволява да замръзне, когато твърдото гориво е напълно отслабено.
Използването на нагревателни елементи за отопление на къща има своите положителни и отрицателни страни. Основният недостатък е цената на електричеството, най-скъпият източник на топлина. Освен това, ако спиралата откаже, електрическият нагревател трябва да бъде сменен, той не може да бъде поправен.
Положителните аспекти включват:
- автономна инсталация на отоплителна система, ако няма достъп до газ или твърдо гориво;
- автоматизация на отоплителния процес при инсталиране на нагревателни елементи с термостат;
- екологичност на отоплителната система, тъй като няма вредни продукти от горенето и горивото, които трябва да се съхраняват в околната среда;
- компактност и възможност за избор на модел, подходящ за условията на работа;
- ниски инсталационни разходи и простота.
Вътрешно разположение на електрически нагреватели
Удобно е да разгледате устройството на примера на тръбен модел. Електрическият нагревател е керамична или метална тръба, изпълнена с топлопроводник със спирала, разположена вътре.На мястото, където тръбата е фиксирана към фланеца, има изолационни втулки, които правят невъзможно проводящата спирала да се свърже с тялото на нагревателния елемент.
В повечето модели нагревателни елементи се използват подобни компоненти, но тяхната издръжливост може да се различава в зависимост от качеството на изработката
Електрическият нагревател е закрепен предимно с фланцова връзка, което прави възможно запечатването на вътрешната среда на нагревателя от външното пространство. Недостатъкът на този дизайн е невъзможността за подмяна на намотката, когато тя изгаря вътрешно.
Предимства и недостатъци на използването на котли с нагревателни елементи
Отоплителните котли на твърдо гориво с нагревателни елементи имат редица предимства:
- котелът е икономичен при изгаряне на твърдо гориво;
- преходът към отопление от нагревателни елементи се извършва автоматично и температурата не спада до критичните стойности;
- желаната температура е лесна за програмиране и съответно да не се прегрява стаята, за да се спестят пари;
- котелът има дълъг експлоатационен живот поради постоянното поддържане на оптималната температура без резки промени;
- Нагревателният елемент е лесен за смяна в случай на повреда.
Също така трябва да знаете недостатъците на такива котли:
- устройството не може да бъде инсталирано в обикновена жилищна сграда при липса на отделен комин;
- има нужда от отделна стая;
- за работата на нагревателния елемент е необходима трифазна токова връзка;
- устройството се нуждае от редовна поддръжка.
Както виждаме, недостатъците са доста относителни и не са критични за инсталирането на оборудване в частна къща.
Закупуването и инсталирането на котел или радиатор с нагревателен елемент във вашия дом ще бъде удобна и полезна помощ за оптимално поддържане на комфортна температура във вашия дом.
Принципът на действие на нагревателните елементи
Нагревателният елемент работи съгласно следния принцип. Когато е свързан към мрежата, вътрешната намотка се нагрява и енергията се предава към топлопровода и външната обвивка. Впоследствие топлината се предава към околната течност, въздух или твърд материал.
При нагряване на нагревателен елемент, потопен в масло или вода, около тръбата се създават конвективни потоци, които смесват охлаждащата течност и допринасят за нейното равномерно нагряване.
Електрическите котли са известни със своята надеждност и поддръжка. Те нямат много сложни части, така че са лесни за експлоатация и поддръжка.
При нетечни нагреватели температурата на нагряване обикновено е ограничена, за да не се повредят околните части и да не възникне пожар.
За да ускорят преноса на топлина, те често използват вентилатор, който циркулира въздух както вътре в устройството, така и в околната стая.
Електрически нагреватели блокират
Такъв TEN за отопление на къща се използва в случаите, когато е необходимо да се увеличи мощността на отоплителното устройство. Обикновено тези нагревателни елементи се използват в отоплително оборудване, в което течността действа като топлоносител - вода, масло и т.н.
Отличителна черта на тези елементи е тяхното закрепване към отоплителното устройство. Методът на монтиране е два вида: резбован или фланцов. Най-популярни са фланцовите нагреватели.
Електрическите нагревателни блокове за отопление могат да се използват многократно в различни отоплителни устройства. Ако елементът е изгорял, няма да е трудно да го замените с нов. Такива TENA често се използват за отоплителен котел.
Видове нагревателни елементи за отоплителни устройства
Простотата на направата на нагревателни елементи не винаги се превръща в удобство за потребителите. Много производители произвеждат електрически нагреватели със специфична форма и закрепване. В случай на повреда е доста трудно да ги купите в магазина. Ето защо за правилния избор е необходимо да се проучат всички възможни варианти за дизайн.
Тръбни модели за битово отопление
Тръбният дизайн на електрическите нагреватели е най-често срещаният в мобилните маслени нагреватели, преносими и стенни електрически радиатори. Преносът на топлина в тях може да възникне с помощта на: конвекция, инфрачервено лъчение или топлопроводимост.
Готови нагревателни елементи с регулатор и собствен захранващ кабел могат да бъдат закупени само ако сте сигурни, че дължината на проводника ще бъде достатъчна
Формата и дължината на тръбата в такива устройства могат да бъдат всякакви и се диктуват само от конструктивните характеристики. Например, нагревателният елемент на микрометричен нагревател е намотка, разположена зад минерална плоча. При нагряване плочата излъчва инфрачервена топлина.
Най-често срещаните характеристики са:
- диаметър - 5-18 мм;
- дължина - 200-6000 мм;
- материал на черупката - стомана, неръждаема стомана, керамика, мед;
- мощност - 0,3-2,5 kW.
Нагревателните елементи с мощност над 2,5 kW не се използват в битовите отоплителни уреди, тъй като окабеляването на апартамента просто не може да издържи на по-голямо натоварване.
Оребрена версия на електрически нагреватели
Оребрените устройства са модификация на тръбния нагревателен елемент. Тяхната характеристика е наличието на множество тънки стоманени плочи по цялата дължина на устройството. Този дизайн значително увеличава зоната на контакт с околната среда, осигурявайки висока скорост на нагряване.
Оребрените нагревателни елементи са по-скъпи, изискващи обема на работното пространство, но осигуряват по-високи потребителски характеристики на отоплителното оборудване
Моделите с ребра се използват главно в нагреватели за въздушно отопление. Те осигуряват бързо покачване на стайната температура, особено с вграден вентилатор.
Блокови конструкции на нагревателни елементи
Блоковата версия представлява няколко тръбни нагреватели, комбинирани на базата на един монтаж.
При избора на блокови нагревателни елементи трябва да се обърне специално внимание на тяхната мощност и способността на котел с помпа да осигурява отнемане на топлина
Този дизайн се използва, когато се комбинират два фактора:
- Необходимостта от увеличена мощност на устройството и висока скорост на нагряване на работната среда.
- Невъзможността за бърз трансфер на топлинна енергия от спиралата към околната среда поради малката площ на външната обвивка.
Всъщност в блоков нагревателен елемент натоварването на всяка отоплителна тръба намалява и скоростта на топлопреминаване се увеличава. Такива устройства са част от битови отоплителни котли и индустриални електрически отоплителни инсталации.
Мощността на блоковите модели може да бъде 5-10 kW, следователно, когато са поставени в апартамент, в стаята трябва да се изтегли допълнителен електрически кабел.
Касетни устройства
Патронните нагревателни елементи имат формата на тръба с един свободен край, което се дължи на особеността на тяхната инсталация. Външната обвивка обикновено е изработена от полирана стомана, за да се осигури максимален контакт с околния материал. Такива тръби са плътно вкарани в съответния отвор на нагревателя.
Основният недостатък на нагревателните елементи на патрона е малката площ на повърхността за пренос на топлина, което изисква използването на специфични методи за отстраняване на топлинната енергия
Фиксирането на касетни модели се извършва главно с помощта на фланцова връзка. Обикновено се използват в промишлеността за отопление на работните части на екструдерите.
Има и други структурни видове нагревателни елементи, но те се използват главно в индустриалното производство и не засягат разглежданата тема.
Дизайн на нагревателния елемент
В някои подробности дизайнът на тръбен електрически нагревател е показан на изображението по-долу.
Най-важният елемент от всички нагревателни елементи е нагревателят, те се обслужват най-често от нихромова нишка (1), разположена в средата на тръбата по цялата й дължина, тя е прикрепена към изходния щифт (6).
Конецът има определено вътрешно съпротивление и когато през него протича електрически ток, той се загрява.
Материалът за нагревателя трябва да има висока устойчивост на протичащия през него ток; те също са изработени от сплави, съдържащи нихром или константан.
Съпротивлението на нагревателя се избира в съответствие с необходимата мощност на нагревателния елемент... Основният закон на електротехниката работи тук - законът на Ом и добре познатата формула:
P = U * I, където I - сила на тока, U - мрежово напрежение, P - мощност.
Така например, за да може мощността на нагревателния елемент да бъде 1kW (1000W), в еднофазна 220V мрежа съпротивлението на резбата е както следва:
Първо, ние определяме ТОКА:
I = P / U = 1000W / 220V = 4,55A
Директно съпротивлението се определя по формулата:
R = U / I, където R е съпротивлението на нагревателния елемент в ома U е напрежението във волта I е силата на тока в ампери
Съответно, съпротивлението на нихромовата нишка на електрическия нагревател е R = 220 / 4,55 = 48,4 ома.
Как разбираш колкото по-ниско е съпротивлението на тръбния електрически нагревател, толкова по-голяма е неговата мощност, докато почти цялата тя се изразходва за нагряване на нишката. Ефективността на нагревателните елементи е близо до 100%, т.е. колкото по-мощен е, толкова повече и по-бързо се загрява.
Между нихромовата резба и тръбата е разположен изолатор (2), който може да издържи на високи температури.
За производството на тръбен нагревателен елемент (3) са избрани ниско корозивни метали, именно тези нагревателни елементи са най-често използвани в ежедневието и индустрията.
Стъклените нагревателни елементи се използват в агресивна среда, например в лаборатории, където химическите смеси трябва да се нагряват.
Стъклени тръби в нагревателите могат да бъдат намерени и в битови нагреватели, които използват инфрачервено лъчение. Керамичните тръби рядко се използват в нагревателите.
Диаметърът на тръбите може да бъде различен, но са използвани тръби с диаметър от шест до двадесет и четири милиметра.
Изолаторът трябва да е силно изолиращ, като същевременно е ефективен при пренос на топлина от нагревателя към тръбата.
Захранването на нагревателния елемент се осъществява с помощта на клемите (4), разположени на изолационните вложки (5).
Клемите могат да бъдат разположени както в единия, така и в двата края на нагревателния елемент. Някои видове нагревателни елементи са оборудвани с вграден предпазител. Тези нагреватели се използват в перални и съдомиялни машини.
Допълнителни функции на електрически нагреватели
По-горе бяха разгледани най-простите конструкции на устройства, които нямат вградени механизми за регулиране.
Уредът за терморегулация може да има механична или електронна автоматизация. Последното е по-точно, но взискателно към параметрите на домашната електрическа мрежа.
Но електрическите бойлери могат да бъдат оборудвани с най-простата автоматизация, която осигурява на устройството допълнителни функции.
Те включват:
- Терморегулация... Нагревателните елементи с вграден термостат за отопление имат температурен сензор, който се задейства, когато работната среда се загрява до определено ниво. Електрическият нагревател се регулира от външната страна на фланеца.
- Антифриз... Тази функция се осигурява от опростен термостат, който работи само когато температурата спадне до 0-2 ° C. Той предотвратява замръзването на водата в отоплителните тръби, консумирайки минимум електричество.
- Турбо отопление, който осигурява принудително нагряване на работната среда при първоначално пускане на оборудването. Трябва да се помни, че електрическото окабеляване на помещението трябва да издържа на краткотрайно увеличаване на мощността.
Няма толкова много устройства, които поддържат допълнителни функции, тъй като често регулирането на работата на отоплителните устройства като цяло се извършва с помощта на отделен блок за автоматизация.
Видове електрически нагреватели
Въпреки външната простота на дизайна, на рафтовете можете да намерите разнообразие от вариации на нагревателни елементи за отоплителни радиатори.
Най-вече мощността на нагревателите е доста широка. Моделите с ниска мощност имат мощност около 0,3 kW, а при по-мощните достига 6 kW.
За да се определи правилно оптималната мощност на устройството, е необходимо да се познават стандартите за топлинна техника, които се прилагат в този регион. Поне можете да използвате усреднените данни, използвани в централна Русия, и след това, ако е необходимо, леко коректни.
10 кв. м. от отопляемата площ на помещението, е необходим нагревателен елемент с мощност 1 kW.
Моделите могат да се различават по дизайн на корпуса. Като се има предвид, че отоплителните батерии могат да имат различен дизайн и конфигурация, можете да намерите нагревателни елементи както с дясна, така и с лява резба. Диаметрите на устройствата също могат да бъдат различни. Това е пряко свързано с напречното сечение на щепсела на капачката на радиатора, на негово място е инсталирано устройство. Стандартните размери са 40 мм.
По принцип устройствата, които се монтират в радиатори, изработени от различни материали, не се различават. Устройството им е почти идентично, разликата може да бъде само в диаметър. В продажба има нагревателни елементи с единичен и двоен дизайн. Последният вариант е малко по-удобен за използване. При включване и двата елемента се активират едновременно, поради което охлаждащата течност се загрява възможно най-бързо. След това един от елементите се изключва, благодарение на което се спестяват енергийни ресурси.
Освен това нагревателите за радиатори могат да имат или да нямат термостати, а те също могат да се различават по дължина.
Агрегатите могат да имат различна дължина на прътите, което може значително да повлияе на ефективността на работата. Ако дължината на нагревателните елементи е недостатъчна, тогава оборудването няма да може да осигури достатъчна скорост на циркулация на охлаждащата течност, поради което отоплението на радиатора ще бъде слабо и неравномерно. Оптималните параметри са, когато пръчката на нагревателния елемент е с 60-100 мм по-къса от вътрешната част на радиатора.
Как да изберем нагревателен елемент за отоплително оборудване?
Когато избирате нагревателен елемент за подмяна във бойлер или в радиатор, трябва да обърнете внимание на неговата мощност, дизайн, дължина на тръбата и наличието на допълнителни функции. Ето защо, преди да купите, трябва да разберете колкото е възможно повече за всички негови характеристики.
Изчисляване на мощността на устройството
Голямата мощност на нагревателния елемент не винаги е положително качество.
При избора е важно да се вземат предвид няколко фактора, които са свързани с нивото на консумация на енергия:
- максималната мощност на топлопреминаване на нагревателя като цяло;
- възможности за електрическо окабеляване;
- обема на стаята.
Не можете да закупите устройство с мощност, която е повече от 75% от максималното ниво на топлопреминаване на отоплителното оборудване.
Например, има радиатор с 10 секции, всяка от които отделя 150 вата топлина към въздуха, общо 1,5 kW. Когато в него е инсталиран електрически нагревател с мощност 2 kW, повърхността на батерията няма да може бързо да се откаже от цялата генерирана енергия. В резултат нагревателният елемент постоянно ще се изключва поради прегряване.
Причината за бързото разпадане на нагревателния елемент може да бъде грешен избор на мощността на устройството. В резултат на системно прегряване на намотката тя изгаря с течение на времето
В апартаменти с износени кабели постоянното натоварване на изхода не трябва да надвишава 1,5-2 kW, в противен случай може да се запали и да доведе до тъжни последици. Ето защо, преди да закупите нагревателен елемент, трябва да проверите състоянието на окабеляването и, ако е необходимо, да демонтирате стария и да поставите нова електрическа мрежа.
Когато проблемът с електрическата мрежа и възможностите на оборудването бъде решен, можете да започнете да изчислявате необходимата мощност, за да поддържате комфортна температура в стаята.
В добре изолирани къщи и апартаменти ще бъде достатъчно ниво от 40 W / m3. И ако има пропуски в прозорците, отоплителната мощност трябва да се увеличи до 60-80 W / m3.Можете да закупите конкретен модел само след като вземете предвид всички горепосочени енергийни фактори.
Разглеждане на дизайнерските характеристики
Повечето нагревателни елементи имат обвивка от легирана стомана, която осигурява здравина и устойчивост на корозия. Медните устройства се използват главно във водонагревателите, въпреки че няма ограничения за тяхното използване в самоделни радиатори.
В чугунните и стоманените радиатори използването на нагревателни елементи от цветни метали е нежелателно. Това може да доведе до ускорено износване на материали и връзки.
Също така, при избора е необходимо да се вземе предвид посоката на резбата на щепсела, която може да бъде дясна или лява. Различните модели електрически нагреватели също се различават по диаметъра на фланците. Те могат да варират в размер от 0,5 до 1,25 инча.
Обикновено към нагревателен елемент на добър производител е приложена кратка инструкция, която описва неговите конструктивни параметри. Изучаването им ще ви помогне да закупите устройство, което точно да отговаря на съществуващото ви отоплително оборудване.
Дължина на нагревателната тръба
Дължината на тръбата е една от основните характеристики, които определят ефективността на устройството.
Голямата му дължина с еднаква мощност води до увеличаване на повърхността на електрическия нагревател и ускоряване на топлообмена с работната среда. Това има положителен ефект върху издръжливостта на нагревателния елемент и скоростта на циркулация на охлаждащата течност.
Нагревателните елементи с дълга тръба са идеални за монтаж в самостоятелно направени регистри, които са удобни за отопление на големи помещения и стопански постройки
Препоръчително е тръбата да минава по цялата дължина на работната зона на нагревателя, без да достига до противоположната стена с 6-10 см. Тази препоръка ще ви позволи бързо и равномерно затопляне на охлаждащата течност.
Наличие на допълнителна функционалност
Не винаги е необходимо да плащате допълнително за допълнителни характеристики на нагревателните елементи. Ако нагревателят се използва като спомагателен нагревател и няма собствена вградена автоматизация, тогава закупуването на модел с термостат има смисъл.
Но ако радиаторът или електрическият конвектор имат свои собствени температурни сензори и механизми за контрол на температурата, допълнителни функции ще останат непотърсени.
Електрониката, вградена в щепсела на нагревателния елемент, трябва да има предпазни механизми, така че в случай на повреда на контролната платка да не възникне пожар
Ето защо се препоръчва да се купуват скъпи електрически нагреватели с вградена автоматизация, само ако има явна нужда от такова оборудване. Ако имате нужда от индивидуален подбор на температурния фон, по-добре е да закупите термостат в контакт, който може да се използва периодично.
Що се отнася до производителите на нагревателни елементи, техният избор не е основен. Основните доставчици са фирми от Русия, Украйна, Турция и Италия. Качеството на продуктите им е приблизително същото, така че няма смисъл да се плаща прекалено много за марката.
Монтаж на нагревателни елементи
Преди да инсталирате устройството, е необходимо да направите изчисления на мощността, като вземете предвид вида на батерията и средните термични технически характеристики, които са норма в дадена област.
Извършване на изчисления
Когато определяте индикатора на мощността, можете да използвате средната стойност на данните за топлотехниката в Руската федерация. По този начин, когато инсталирате електрически нагревател от тръбен тип като основно отоплително устройство за 10 квадратни метра, е достатъчна мощност от 1 киловат.
За радиаторни нагревателни елементи, които трябва да бъдат инсталирани, като допълнение към основната отоплителна система се препоръчва да се използва индикатор на мощността три пъти по-нисък.
Номиналната мощност на електрически нагревател може да бъде изчислена по формулата:
Q = 0,0011 * M (T1-T2) / t
В този случай M е масата на енергийния носител, T1 е температурата след нагряване, T2 е температурата преди нагряване и t е времето, необходимо за максимизиране на температурния режим.
Важен фактор са техническите характеристики на самия електрически нагревател, както и топлопредаването на батерията. Всички необходими данни за устройството могат да бъдат прочетени в паспорта към него. Разсейването на топлината на една секция от чугунен радиатор е средно 1,40 вата и 180 вата за алуминий. Следователно мощността на нагревателния елемент за един и същ обем батерии от различни материали ще бъде малко по-различна.
Инсталация
Инсталирането на тръбен електрически нагревател не е трудно. Това изисква:
- развийте капачката на батерията от едната страна;
- монтирайте нагревателния елемент с помощта на фиксатор с резба и гумено уплътнение.
Процесът на свързване на тръбен електрически нагревател има някои характеристики:
- Нагревателната среда, когато се нагрява, увеличава налягането в батерията. В тази връзка е необходимо инсталирането на малък разширителен резервоар. Възможно е също така радиаторът да бъде оборудван с клапан за регулиране на налягането в затворена система.
- Крепежните елементи на нагревателните елементи са доста крехки. Ето защо, когато инсталирате устройството, трябва да се прави внимателно, без допълнителни усилия.
За да увеличите максимално ефективността на електрическия нагревател, най-добре е да го свържете към дъното на батерията. Това се дължи на факта, че охлаждащата течност, охлаждайки се, слиза надолу и когато се нагрява, тя се издига до върха.
