► Схема роботи електричного опалення
► Способи передачі тепла
► Конвекційні обігрівальні прилади
► Характеристики електричних обігрівачів
► Радіаційні або променеві обігрівачі
► Електричні обігрівачі змішаного типу
Електричні джерела тепла з'являються сьогодні в квартирах і власних будинках з кожним днем застосовуються все частіше. Для обігріву квартир вони частіше виступають як допоміжне альтернативне опалення при недостатній ефективності центрального опалення. В приватному будинку така необхідність виникає, якщо відсутні інші види палива, такі як газ, вугілля, рідке паливо.
Чому електричні обігрівачі застосовуються як альтернатива - можна пояснити дуже просто. Вся справа у високій вартості електроенергії. Однак електрообігрівачі (калорифери, конвектори, тепловентилятори, бойлери) мають цілий ряд корисних властивостей та якостей, які підіймають питання про економність даного способу опалення.
Схема роботи електричного опалення
Найбільш економним варіантом обігріву приміщень на сьогодні є водяне опалення. В якості джерела енергії тут виступає газовий котел. Пояснюється це більш низькою вартістю газу і доступністю води у ролі теплоносія. Але з точки зору передачі тепла ККД такого методу досить низький.
Розглянемо основний принцип передачі тепла при електричному опаленні:
► вода нагрівається в резервуарі від електричного ТЕНу;
► теплоносій рухається по трубах (частина тепла втрачається);
► вода віддає тепло в радіатор, нагріваючи його поверхню;
► нагрітий радіатор передає тепло повітрю в приміщенні;
► повітря передає тепло предметам і людям.
Тобто, стандартна схема роботи електричного опалення включає 5 етапів передачі тепла. Економні електрообігрівачі для квартири та будинки розробляються таким чином, щоб скоротити цей ланцюжок і підвищити ККД системи.
Способи передачі тепла
▼ Конвекційний - тепло від джерела в простір передається за допомогою повітря. Холодне повітря потрапляє в пристрій, нагрівається і поширюється по кімнаті, обігріваючи людей.
▼ Радіаційний - передбачає передачу тепла через випромінювання. Інфрачервоні електрообігрівачі, розраховані для побутових умов експлуатації - типовий приклад даної категорії пристроїв. Нагріті керамічні пластини генерують теплове випромінювання, яке обігріває людей. Енергозберігаючі обігрівачі для будинку зазвичай відносяться до цієї категорії пристроїв.
▼ Змішаний тип - комбінує обидва способи. Прикладом може бути біметалічний радіатор, в якому нагрівальна поверхня одночасно є джерелом теплового випромінювання і нагріває повітря конвекційним способом.
Електрообігрівачі для дому реалізують всі способи передачі тепла. Вибір визначається економністю та надійністю рішення для конкретних умов.
Конвекційні обігрівальні прилади
До опалювальних приладів цієї категорії відносяться тепловентилятори і конвектори. Але перші використовувати в якості постійно працюючого джерела тепла заборонено, оскільки такі прилади спалюють кисень.
Конвектори куди більш ефективні та безпечні, оскільки переміщення повітря відбувається природним шляхом, завдяки різниці між густиною теплого і холодного повітря. Нагрівальний елемент такого пристрою, відповідно, не розігрівається до високої температури, і кисень згорає в меншій степені.
Подача нагрітого повітря здійснюється через верхні отвори, тому найкращий спосіб розміщення конвекторів - на підлозі. Настінні електрообігрівачі в будинку встановлюються якомога ближче до підлоги, щоб тепле повітря добре прогрівало і нижню частину приміщення.
Характеристики електричних обігрівачів
▼ Ефективність - ланцюжок передачі тепла виключає одразу два етапи, тепло від нагрівального елемента передається безпосередньо повітрю.
▼ Економність - відсутність двох проміжних етапів передачі тепла зменшує споживання струму, ТЕН розігрівається тільки до +60 градусів.
▼ Низька інертність - повітря починає нагріватися відразу ж після включення приладу.
▼ Пожежна безпека - матеріали корпусу та нагрівального елементу не горять і не підтримують горіння.
▼ При відключенні пристрою передача тепла припиняється.
▼ Незначне спалювання кисню в приміщенні.
Радіаційні або променеві обігрівачі
Інфрачервоні електрообігрівачі - найбільш економічні та ефективні варіанти такого способу обігріву. Батарея водяного опалення, наприклад, також є пристроєм генерації теплового випромінювання, але ККД її значно нижчий, бо сам процес передачі тепла у водяній системі опалення є більш тривалим та довгим.
Інфрачервоні опалювальні пристрої виключають четверту ланку, тобто, вони віддають тепло не повітрю, а безпосередньо предметам і людям в приміщенні, які знаходяться в кімнаті. Принцип роботи інфрачервоних обігрівачів дуже простий. Через нагрівальні елементи (керамічні, трубчасті, карбонові) протікає електричний струм. Під час нагрівання генерується ІЧ-випромінювання. Алюмінієвий рефлектор на задній стінці приладу відбиває промені, спрямовуючи їх в приміщення. ІЧ-випромінювання досягає стін, підлоги, меблів та людей і передає тепло.
В кімнаті, де застосовуються інфрачервоні обігрівачі, повітря може ще залишатися холодним, а люди вже будуть відчувати тепло.
ІЧ-випромінювання поширюються об'ємно, але має кінцевий радіус дії. Залежно від потужності пристрою та його типу (довгохвильовий, короткохвильовий) радіус дії помітно відрізняється. Ця особливість дозволяє з великою точністю обчислити, скільки і яких саме пристроїв опалення буде необхідно для конкретного приміщення. Крім цього, ІЧ пристрої застосовують для локального опалення. Наприклад, встановити таке джерело тепла можна тільки біля дитячого ліжечка, не нагріваючи все приміщення.
Інфрачервоні обігрівачі - енергозберігаючі та найбільш економічні апарати, так як початкові умови (температура в будинку, негерметичні вікна, відсутність теплоізоляції) не здійснюють на роботу таких пристроїв ніякого впливу. В радіусі дії ІЧ-випромінювання тепло передається людині, а не повітрю.
Інфрачервоні пристрої опалення випускаються як настінні, так і стельові. Перші використовуються у випадку, коли потрібно обігрівати невелику зону. Стельова конструкція вигідніша для опалення всього приміщення. Справа в тому, що теплове випромінювання, спрямоване на підлогу, буде її нагрівати, тим самим створюючи вторинну нагрівальну поверхню великої площі.
Інфрачервоні калорифери часто називають керамічними електрообігрівачами для дому, так як в побутових приладах дуже часто застосовуються керамічні елементи. Карбонові, які працюють в короткохвильовому діапазоні, використовуються для промислових об’єктів.
Електричні обігрівачі змішаного типу
З ряду економних електрообігрівачів для дому сюди відносяться масляні радіатори. Пристрої представляють собою металевий корпус, а в якості нагрівального елемента використовується ТЕН, а теплоносія - мінеральне масло. Віддача тепла відбувається на 80 % радіаційним шляхом, і на 20 % за рахунок конвекції повітря.
Ланцюжок передачі тепла довгий. Теплова енергія передається від ТЕНа до повітря через теплоносій (масло), а повітря обігріває приміщення та людей. Проте, застосування масла замість води в ролі теплоносія суттєво підвищує ККД пристрою:
► температура нагріву ТЕНа невелика, оскільки високої швидкості нагріву не потрібно, а температура кипіння масла нижча від температури кипіння води. Масляні обігрівачі в будинку зовсім не спалюють кисень;
► масло прогріває поверхню радіатора більш рівномірно, ніж вода, тому передача тепла відбувається через всю поверхню обігрівача;
► теплоносій довго нагрівається, але й довго віддає тепло. Після виключення масляні радіатори продовжують обігрівати кімнату протягом 1-2 годин.
Вибір електричних приладів для опалення дуже різноманітний. Для житлових і неопалюваних приміщень, для офісів і промислових цехів, для гаражів і стадіонів розробляються різні за характеристиками пристрої, які є ефективними при певних умовах. Тому найкращим електричним обігрівачем для будинку або квартири вважається не найбільш потужний, і навіть не найбільш економний варіант, а саме той, який забезпечує оптимальний обігрів при відповідних умовах експлуатації.
