Тип нагревательного элемента – что это такое, выбор вида нагревательного элемента для конвектора

что это такое, выбор вида нагревательного элемента для конвектора

Устанавливаемый в конвектор нагревательный элемент позволяет обогревать помещение без использования жидкого теплоносителя. Источником питания оборудования является электричество. ТЭНы характеризуются различным строением, материалами, эффективностью и областью применения.

Нагревательный элемент для конвектора — что это такое

Под ТЭНом подразумевается малогабаритное устройство, которое встраивается в нижнюю часть корпуса радиатора. Принцип действия прибора основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Так как расходный ресурс относительно дорогой, такие конвекторы чаще применяются в качестве дополнительного обогрева воздуха.

Все нагревательные элементы условно подразделяются на 2 группы. Устройство открытого типа характеризуется степенью электрозащищенности с маркировкой IP21. Управление осуществляется посредством механического термостата. Прибор закрытого типа оснащен электронным терморегулятором, запрограммированным на конкретные или настраиваемые значения температур. Для конвекторов с подобным оборудованием свойственны экономичное потребление энергии и защищенность на уровне IP24.

Типы электрических нагревателей

Конструктивно нагревательные элементы представлены в разном исполнении. Соответственно от того, какой именно встроен ТЭН, принцип действия и технические характеристики конвектора имеют свои отличительные черты, достоинства, недостатки. Перед выбором того или иного конвекторного радиатора важно заранее ознакомиться с этими аспектами.

Stitch (Стич)

Название нагревательного элемента в переводе с английского языка означает «шить» или «стегать». В России чаще встречается понятие игольчатый ТЭН. Конструктивно прибор представлен диэлектрической пластиной и непрерывной токопроводящей нитью накаливания. Она изготавливается из сплава никеля с хромом, покрывается изоляционным от кислорода термостойким лаком. Проволока образует множество петель по обе стороны плоского основания.

Производители, как правило, устанавливают 2 подобных нагревателя. Электрический конвектор с игольчатыми ТЭНами имеют следующие достоинства:

• нагревание до +250 и более градусов по Цельсию и остывание нити накаливания происходит в течение нескольких секунд;
• работа оборудования сопровождается бесшумностью;
• потребление энергии экономичное.

Из недостатков отмечается прямой контакт с кислородом, что способствует понижению показателя влажности в помещении. При попадании на раскаленную проволоку пыли существует риск образования искрения и возгорания. Тонкая нить накаливания характеризуется хрупкостью, поэтому радиаторы служат недолго.

Важно! Нагревательный элемент типа стич не имеют дополнительной защиты от прямого контакта с водой. Этот факт ограничивает область применения только сухими помещениями.

Трубчатый

Элементы трубчатого типа представлены колбой из высокопрочной стали. Наполнителем емкости является мелкофракционный песок из кварца, керамики или магния. Чтобы смесь не высыпалась прибор оснащен заглушками. Нагревание минерального диэлектрика происходит посредством пропущенной внутри нихромовой нити.

Для увеличения диапазона охватываемого воздуха дополнительно к колбе закрепляются плоские или спиралевидные элементы из алюминия с высоким коэффициентом проводимости тепла. Оребрение каждый производитель разрабатывает по своей технологии. Однако теплоотдача конвекторов с трубчатым нагревателем различного исполнения практически одинакова.

Сравнительно с игольчатым ТЭНом нить накаливания у трубчатого элемента изолирована от пыли, влаги и кислорода. Это позволяет увеличить срок ее эксплуатации примерно в 1,5-2 раза. Использование радиатора во влажных помещениях допускается, так как чаще производители обеспечивают степень защиты с маркировкой IP24.

Важно! Несмотря на защиту от брызг конвекторы относительно источников воды рекомендуется ставить на расстоянии более 0,6-1 м.

Теплоотдача нагревательного элемента с оребрением происходит через несколько минут, которые уходят на передачу энергии минеральному наполнителю (то же самое можно сказать и про остывание). Прилегает алюминиевый рефлектор к основной рабочей части неплотно, поэтому происходит частичная потеря тепла. Из-за этого энергопотребление увеличивается. Металл во время теплового расширения и сужения нередко издает потрескивающий звук, так как процесс протекает неравномерно.

Монолитный

Нагреватель в сплошном исполнении исключает недостатки игольчатого и трубчатого типа. Причиной тому является расположение нити накаливания внутри цельнолитой конструкции силуминовой колбы с Х-образным оребрением. В качестве наполнителя чаще используется кварц.

Все достоинства радиатора обуславливает монолитный тип нагревателя и однородность металлической конструкции. В частности, отсутствует звуковое сопровождение, никель-хромовая проволока изолирована от окружающей среды и долго служит, потери тепла сведены к минимуму, на относительную влажность оборудования влияния не оказывает. Область применения ограничений относительно внутренних помещений практически не имеет. К недостаткам относится сравнительно высокая стоимость.

Какой конвектор выбрать, на что обращать внимание

Определиться с тем, монолитный нагреватель, стич или тэн — что лучше выбрать, позволяет осведомленность относительно устройства, энергопотребления и теплоотдачи электрических элементов, обслуживания. В инструкции к применению конкретного продукта, производитель всегда указывает мощность оборудования, степень влагозащищенности, оснащение теми или иными приборами: регуляторы, датчики, таймеры, выключатели. В качестве дополнения устройство может быть оснащено ионизатором, увлажнителем воздуха, защитой от опрокидывания, блокировкой от детей и пультом дистанционного управления.

Мощность радиатора рассчитывается исходя из применения относительно основного или второстепенного источника тепла. Так, для постоянного использования конвектора в маленькой спальне достаточно 0,5 кВт/ч, для гостиной в 20 кв. метров хватит 1,5 кВт/ч, а для двух помещений понадобится не менее 3 кВт/ч. Для дополнительного обогрева расчеты делятся примерно на 1,7-2.

Рекомендации по выбору

В независимости от типа нагревательного элемента устанавливать конвектор нужно там, где воздух может свободно циркулировать. Если заставить радиатор мебелью и зашторить, то КПД заметно снизится. Достаточно придерживаться расстояния в 0,5 м.

Если выбор останавливается на недорогом игольчатом ТЭНе, то важно исключать скопление пыли. А также необходимо следить за относительной влажностью, так как открытая нить накаливания способствует высушиванию воздуха. Трубчатый элемент не всегда достаточно защищен от влаги, чтобы обогревать кухню или сантехническое помещение.

www.tproekt.com

Нагревательные элементы в конвекторах: монолит, ТЭН в рубашке, ститч

Всем привет!

Порой смотришь — конвектор, стоит тысяч под 10, ждешь там последние технологии, применимые астронавтами NASA, видишь супер-изысканный дизайн,  такой только на прием к Королеве Англии ставить в Букингемском Дворце, а внутри оказывается нагревательный элемент, выполненный по технологии 50-летней давности, пожароопасность которого вполне себе сопоставима с игрой в спички вблизи бензоколонки. 

Беда в том, что даже старые технологии до сих пор используются в современных отопительных приборах. Как избежать неправильно решения и не купить фигню с морально устаревшим нагревательным элементом — читайте здесь.  Мы сделали краткий обзор трех разных нагревательных элементов, упорядочив их от худшего к лучшему.

 

Ститч-нагревательный элемент.

Ститч-нагревательный элемент – стальная проволока на диэлектрической основе, которая имеет очень высокую внешнюю температуру. Во время работы конвекторы скорость движения воздуха не очень высокая, соответственно она не успевает забрать все тепло с этого нагревательного элемента (это тонкая проволока) и медленный поток воздуха не успевает охлаждать ее до нужного уровня, а проволока раскалена практически докрасна. Находится она внутри стального корпуса, что не безопасно ни с точки зрения температурного режима работы, ни с точки зрения долговечности работы. Любая пыль и мелкий мусор, витающие в воздухе, также участвуют в режиме конвекции, и оседая на раскаленную проволоку сгорают, вызывая неприятный запах, а в случае поломок может привести к непредсказуемым последствиям. Пыль и грязь, сгораемые на нагревательном элементе, выводят его из строя и на этом месте он просто перегорает.

Эта самая устаревшая технология, но которая в виду удешевления продукции часто встречается даже в дорогих электрических конвекторах. 

Стальной ТЭН в алюминиевой рубашке

На стальную трубку надета алюминиевая рубашка, которая позволяет забрать тепло со стальной трубки и участвует в процессе теплообмена. Более надежна по сравнению со ститч-нагревателем, менее горячий, характерного запаха выжигания нет, но за счет того что температурный коэффициент расширения у стали и алюминия разный, происходят постоянные термические деформации стали и алюминия – мы слышим характерные щелчки и потрескивания в процессе разогрева нагревательного элемента, а потом в процессе его остывания.

Монолитный нагревательный элемент

Монолит – самый продвинутый и дорогой. Выполнен из монолитного состава силумина, который отлит в единой форме. Форма нагревательного элемента X-образная, поэтому их часто называют X-образными нагревательными элементами. За счет того что структура монолитная, в отличие от ТЭНа в алюминиевой рубашке он не вызывает никаких щелчков и хрустов в процессе разогрева и остывания. Монолитная структура позволяет равномерно разогреть весь элемент до единой температуры и весь нагревательный элемент полностью участвует в процессе теплообмена. Особенности его производства позволяют сделать его большим по площаде, чем любой другой нагревательный элемент, а чем выше площадь нагревателя – тем выше и эффективнее теплосъем нагревателя и этого нагревательного элемента. В итоге – это самый современный нагревательный элемент.

Подведем итоги:
Самый надежный и совершенный — монолитный. Его температуры работы — ниже, чем у любого другого. От него ничего не вспыхнет, есть испытания по пожаробезопасности устройств, в которых установлены такого рода нагревательные элементы (применимо к брендам Ballu, Electrolux, Zanussi)

Выбирая конвектор электрический или любой другой обогреватель — обязательно обращайте внимание на его нагревательный элемент. Монолиты используются по  меньшей мере 10 лет и технология уже прошла проверку временем и всячески зарекомендовала себя. Они потребляют меньшее количество электроэнергии, быстрее выходят на нужную температуру обогрева. 
Если вы ищите себе обогреватель с монолитным нагревательным элементом — смотрите на бренды Ballu, Electrolux. 

air-seller.ru

Электрические нагревательные элементы.Виды и устройство

Всевозможные электроприборы для нагрева широко применяются в быту почти в каждом доме. Главным компонентом подобных устройств являются электрические нагревательные элементы (ТЕН)(Спираль).

Разновидности

Выделяют всего два типа нагревателей:

1. Открытые электрические нагревательные элементы:
К нагревателям открытого типа относятся спирали. Спиральные нагревательные элементы отдают тепло за счёт конвекции и излучения. Они в основном подвешиваются на кронштейне из электрически изоляционного материала. Ещё есть спирали, положенные в изоляционных канавках.
2.  Закрытые электрические нагревательные элементы:
 — герметичные. К герметичным нагревателям относятся трубчатые нагревательные элементы. Электрические нагревательные элементы работают на основе конвекции, излучения и теплопроводности, преобразовывая электроэнергию в тепловую энергию;
 — негерметичные. Это спирали и ленты в защитной оболочке, выполненной из электроизоляционного материала. В качестве защиты могут применяться чешуйчатые бусы из керамики, надевающиеся прямо на спираль.

Особенности нагревательных спиралей

Для изготовления нагревательных спиралей применяют нихром или фехраль. Некоторые фирмы выпускают спирали из еврофехрали. Разные производители выпускают нагревательные элементы в зигзагообразной или круглой форме. Встречаются спирали, оборудованные по концам резьбовыми шпильками (винтами).

Свойства нихромовых спиралей:

• Сохраняют пластичность после остывания.
• Большое удельное сопротивление.
• Не накаляются при нагревании.
• Не потребляют кислород.
• Превосходные механические свойства.
• Сберегают свойства при длительной эксплуатации.

Нихромовые спирали с керамической основой можно неоднократно снимать, при необходимости поправлять и изменять их форму, подгоняя под нужные размеры. Эксплуатируют подобные нагреватели в быту, промышленности и прочих приборах.

Свойства фехралевых спиралей:

• Высочайшая жароустойчивость.
• Значительное удельное сопротивление.
• Стойкость к воздействиям агрессивной среды.
• Отсутствие окалины.
• Механическая устойчивость.
• Прочность на изгиб.
• Большой срок службы.

Применяются эти спирали в электропечах почти во всех отраслях промышленности и в других электроприборах (калориферах, электроплитках). Эти нагревательные элементы имеют меньшую плотность, служат дольше и стоят дешевле от нихромовых спиралей.

Свойства фехралевых и спиралей из прочих многокомпонентных сплавов:

• Высокое удельное сопротивление.
• Однородность структуры.
• Превосходная стойкость к воздействию разной среды (вакууму, воздуху, аргону и т.п.).
• Высокая пластичность.\
• Хороший предел ползучести.
• Большой срок эксплуатации.

Подобные спирали служат дольше, имеют меньшую плотность, большую пластичность и лучшее качество поверхности от нихромовых и фехралевых. Они считаются более надёжными и выносливыми, поэтому используются в приборах, предназначенных для работы при высоких температурах (1200Со).

Преимущества и недостатки спиралей

Преимущества нагревателей открытого типа:

• Простая конструкция.
• Быстрый нагрев.
• Лёгкость в ремонте.
• Невысокая стоимость.

Недостатки:

• Низкая электробезопасность.
• Риск замыканий витков спирали.
• Вероятность появления механических повреждений.

Ещё существуют спирали закрытого типа, они помещены в металлической оболочке, пространство которой заполнено порошком в качестве изоляции. Эти элементы разогреваются намного дольше, но они надёжнее и безопаснее в эксплуатации, самое распространённое применение таких элементов это электрические конфорки, для электрических плит.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Перед тем, как попасть в окружающую среду, тепловая энергия сначала проходит через диэлектрик, а потом через нержавеющие стенки трубки, нагревая воду или воздух.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

• Жидких.
• Твёрдых.
• Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

• Трубка.
• Нагревательный элемент — спираль или нить.
• Наполнитель.
• Изолирующий слой.
• Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

• Оребрённые ТЭНы (ТЭНР). Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.

• ТЭНы патронного типа (ТЭНП). Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред.
• Блок электронагревателей (ТЭНБ). Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.

• ТЭНы с терморегулятором. Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).

• Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП). Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель.
2- Развёрнутая длина 100 мм.
3- Длина контактного стержня А=40 мм,
(А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)).
4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22.
5- Потребительская мощность.
6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P— Вода, оболочка из черной стали.
J — Вода, оболочка из нержавейки.
S— Неподвижный воздух, оболочка из черной стали.
T— Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки.
O— Движущийся воздух, оболочка из черной стали.
K— Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка.
Z— Масло.
L— Литейные формы.
7— Номинальное напряжение равно 220В.
8— Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1).
9— Радиус гибки равен 30 мм.
10— Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Преимущества и недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

• Универсальность и безопасность.
• Надёжность работы.
• Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
• Можно помещать в любую жидкость.
• Могут работать при различных ударных нагрузках.
• Надёжная герметизация спиралей.
• Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

• Высокая металлоемкость.
• ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Похожие темы:

electrosam.ru

Как выбрать электронагреватель для воды: помогаем определиться с критериями

Плановое отключение горячей воды нередко застает нас врасплох. Чего уж говорить о внеплановом отключении — когда внезапно выясняется, что горячей воды нет в самый неподходящий момент (а «подходящих» моментов для таких событий, как мы знаем, не бывает в принципе).

Застраховаться от подобной неприятности можно, установив электрический нагреватель для воды. Также электрические нагреватели нередко используются в случае, если качество горячей воды оставляет желать лучшего (например, не устраивает напор воды или, скажем, у кого-то из домашних появилось раздражение кожи в ответ на состав воды).

Ну и, конечно, без электрических нагревателей не обойтись там, где горячей воды нет в принципе — например, на даче, где источником воды является колодец.

Электрический водонагреватель Bosch Tronic 1000T ES 100

Давайте взглянем на наиболее распространенные типы электрических водонагревателей и определимся, как подобрать наиболее подходящую модель в зависимости от поставленных задач.

Проточные нагреватели и накопительные (бойлеры)

Основное отличие между проточными водонагревателями и накопительными (бойлерами) можно выделить уже из самого названия: проточный нагреватель нагревает воду «в режиме реального времени» — пока она проходит сквозь нагревательную систему. Накопительный — накапливает воду, нагревает ее, после чего отдает потребителю по мере необходимости.

Конструктивно накопительный водонагреватель представляет собой герметичный бак, в который автоматически подается вода из водопровода. Внутри бака находится тэн (нагревательный элемент), который доводит холодную воду до температуры, установленной с помощью панели управления, и поддерживает ее на одном уровне. Когда вода расходуется, на ее место доливается новая из водопровода.

Проточные водонагреватели выглядят куда более компактно: они представляют собой короб, под крышкой которого прячется электронагреватель. В таком нагревателе нет специального бака для хранения воды, вода нагревается непосредственно в процессе прохождения через нагревательный элемент. Такие водонагреватели часто используются в малогабаритных квартирах, где нет места для размещения бойлера, либо там, где установка бойлера нецелесообразна.

Плюсы и минусы каждого типа нагревателей

У каждого из типов водонагревателей есть свои особенности, свои плюсы и минусы. Давайте назовем наиболее важные из них.

Бойлеры

• Плюсы:
  • бойлер не создает повышенной нагрузки на электросеть, поскольку его мощность в среднем существенно ниже, чем мощность проточных водонагревателей
  • накопительный нагреватель способен «раздавать» горячую воду на всю квартиру (т. е. на несколько источников потребления воды — несколько кранов)
  • нагретая вода будет сохранять температуру в течение некоторого времени, и воспользоваться ею можно будет даже в случае, если электричество вдруг отключили
• Минусы:
  • нагрев воды не происходит мгновенно: после расхода значительной части нагретой воды (или полного опустошения бойлера) придется подождать от несколько десятков минут до 1-2 часов, пока поступившая из водопровода вода снова нагреется
  • бойлер занимает немало места и весит тоже немало, поэтому для него не только нужно выделить место, но также потребуется специальный монтаж (надежное крепление и надежная стена)
  • нагревательный элемент бойлера страдает от образования накипи и может потребовать очистки

Проточные нагреватели

• Плюсы:
  • проточный нагреватель окажется более прост в монтаже и установке
  • также он не будет занимать много места: его можно установить буквально в любом помещении
  • нагрев воды окажется быстрым: достаточно открыть кран
  • вода не будет застаиваться (всегда окажется свежей), ее не придется сливать в случае, если нагреватель не предполагается использовать в течение длительного времени
• Минусы:
  • температура «горячей» воды оказывается ограничена мощностью прибора и зависит от температуры воды в водопроводной системе — то есть чем холоднее вода на входе, тем она холоднее и на выходе
  • мощность проточного водонагревателя довольно высока, так что для его подключения в доме потребуется не только выделенная электрическая линия, но и наличие определенного запаса по мощности
  • один прибор способен обслужить только одну точку набора воды, не получится использовать прибор для подачи воды на несколько кранов

Основные характеристики накопительных нагревателей (бойлеров)

Как мы уже упомянули выше, бойлер удобен в случае, если есть необходимость запасти большое количество горячей воды. К тому же, такой нагреватель станет единственным решением в случае, когда установить проточный бойлер не представляется возможным (например, из-за того, что электропроводка не справится с нагрузкой).

Одна из ключевых характеристик бойлеров — это объем. Вторая по важности — мощность, и, как следствие — время, за которое прибор сможет нагреть воду до заданной температуры. Все эти параметры можно узнать в технической документации на прибор, поэтому выбирать бойлер исключительно по внешнему виду — не лучшая идея.

Для одного человека, экономно расходующего воду, будет достаточно бойлера объемом 30 литров. Для двух человек рекомендуется обратить внимание на модели от 50 литров, для трех — от 80 литров и т. д.

Thermex ERS 80 H Silverheat объемом 80 литров

Накопительный бойлер не оказывает большой нагрузки на сеть, потребляет меньше электроэнергии, а главное — не нуждается в специальном подключении, если его мощность составляет менее 3 кВт. Во многих случаях его можно включить в обычную розетку, не затрудняя себя проведением отдельной электрической линии (хотя, конечно, если установка бойлера запланирована на этапе ремонта, лучше предусмотреть возможность безопасного подключения заранее).

Установка бойлера также незамысловата: необходимо обеспечить заземление, в некоторых случаях — редуктор для компенсации повышенного давления в водопроводной магистрали, а также установить предохранительный клапан для защиты водонагревателя от излишнего давления в баке и для слива воды. Отметим, что все эти элементы, скорее всего, придется приобретать отдельно. В случае, если бойлер долго не используется, воду из него рекомендуется слить.

Бойлер устроен так, что холодная вода поступает через трубу внизу, после чего она нагревается в тэне до заданной температуры и «отдается» сверху. Температура воды, поступающей из бака, оказывается стабильной. Нагреватель такого типа самостоятельно выключается при нагревании воды до нужной температуры, и включается снова при ее остывании.

Большую роль играет теплоизоляция прибора — от этого зависит, как скоро потребуется подогревать остывшую воду.

Современные бойлеры могут управляться механическим способом (такое решение наиболее простое) либо электронным — с возможностью «умного» регулирования управления нагревом, автоматического включения и отключения и т. п.

Водонагреватель накопительный Ariston Velis PW 50 литров

Долговечность работы бойлера зависит от ряда конструктивных особенностей. В первую очередь это, конечно, материал, из которого сделана внутренняя емкость нагревателя. Наиболее простые бойлеры сделаны из металла, другие могут иметь защитное эмалированное покрытие. Для защиты применяется и стеклокерамика. «Слабым» местом у многих бойлеров является сварной шов — именно в этом месте нередко случаются протечки. Увы, но сделать прогнозы относительно надежности этого элемента соединения вряд ли возможно: при выборе той или иной модели приходится руководствоваться личным опытом либо отзывами пользователей, которые уже приобрели такой бойлер ранее.

Нагреватель у бойлера состоит из, собственно, тэна и термостата, отвечающего за контроль температуры. Тэн может быть как открытым (и непосредственно контактировать с водой), так и закрытым (защищенным от контакта с водой). Их также иногда называют «мокрым» и «сухим».

Открытый тэн обеспечит высокую скорость нагрева воды, окажется доступным по цене, а также зачастую является универсальным и подойдет для разных моделей бойлеров. Зато на нем образуется накипь, а следовательно — он потребует периодической чистки или замены.

Закрытый тэн обеспечит более долгий срок работы и является более безопасным в том, что касается потенциальной опасности поражения током (например, в случае, если бойлер потек). Такой тэн оказывается помещен в специальную колбу, заполненную кварцевым песком или маслом. Закрытый тэн имеет больший эксплуатационный срок, но и существенно повышает стоимость водонагревателя.

Термостат позволяет бойлеру автоматически включаться и отключаться. На передней панели иногда можно увидеть датчик нагрева воды. Он бывает электронный или механический (в виде стрелки). Таким образом всегда можно узнать, какова температура воды внутри бойлера.

Важным элементом бойлера является магниевый анод — штырь из металла с нанесенным сплавом магния. Этот элемент защищает другие детали бойлера, беря на себя основной «удар» при борьбе с некачественной водой — он нейтрализует воду, забирая в себя соли и преобразует налет в мягкую накипь. В противном случае накипь оседала бы на тэне.

Магниевый анод

При эксплуатации бойлера от 15 месяцев следует извлечь анод и проверить его на износ. После этого срока эксплуатации анод, вероятно, будет достаточно сильно изношен и его следует заменить. Отметим, что, как правило, аноды выпущенные для одной модели бойлера не подойдут для другой модели. «Мокрый» медный тэн — это что-то наподобие кипятильника, он быстро покрывается накипью, понижающей его теплопроводность.

Нагревательный элемент в комплекте с анодом

Наконец, упомянем о существовании компактных безнапорных бойлеров небольшого объема (например, 5 литров). Такие накопительные водонагреватели в большинстве случаев нужны для систем, где вода подается с помощью насосов по мере включения (например, в дачном доме). То есть давление воды внутри бака не превышает внешнего атмосферного давления. Такой бойлер монтируется непосредственно под раковиной и без труда способен обеспечить теплой водой одну точку.

Основные характеристики проточных нагревателей

Как мы уже говорили, проточные электрические нагреватели гораздо компактнее бойлеров, однако их мощность окажется существенно выше. А следовательно — для их установки нужно провести отдельную электрическую линию, а также установить отдельный автомат. Ну а во многих домах и квартирах (там, где нет достаточного запаса по входной мощности) установить подобный нагреватель и вовсе не представляется целесообразным: в худшем случае он будет «выбивать пробки», в лучшем — сможет работать лишь при отсутствии другой нагрузки (т. е. при выключенных чайниках и прочих мощных электроприборах).

Электрический проточный водонагреватель Eldom Betta 6,5 кВт

Принцип эксплуатации проточных водонагревателей сводится к омыванию тэна тонкими струями, которые успевают нагреться до требуемой температуры. Электрические проточные водонагреватели производят горячую воду в неограниченном объеме и доводят её до горячего состояния практически сразу после включения. Реальный опыт эксплуатации показывает, что для обеспечения горячей водой не более двух точек (к примеру, кухня и душ) вариант проточного типа окажется наиболее простым решением (конечно, если нет цели сэкономить на расходе электричества). Однако для нормальной работы необходим достаточный напор — не менее 0,4 атм. Для бытовых нужд на кухне достаточно 3—6 кВт мощности, а для душа и ванн лучше ориентироваться на 8—11 кВт.

В отличии от накопительных нагревателей (бойлеров), которые работают от обычной однофазной электросети в 220 В и 230 В, многие проточные водонагреватели (особенно модели, мощность которых превышает 8 кВт), допускают подключение к сетям 220/380 В. При возможности более благоприятным будет выбор трехфазного напряжения, в котором нагрузка равномерно распределяется на три фазы.

Основные характеристики проточных нагревателей, таким образом, это мощность и объем воды, который прибор способен прогреть за единицу времени. Этот параметр указывается в документации и выглядит как параметр типа «4 литра в минуту». Второй важный параметр — максимальная температура воды, которую может выдать прибор. Этот параметр также указан в инструкции (как правило, он не превышает 60 градусов).

Многие нагреватели при этом оснащены ограничителем потока, не позволяющего подать слишком много воды (чтобы прибор успевал нагревать воду). Но при слабом напоре такой ограничитель может стать причиной несрабатывания датчика потока, активирующего нагрев. А следовательно — при покупке такого устройства будет нелишним проверить, соответствует ли напор воды в водопроводе установленным нормам. Возможно, придется установить дополнительный насос.

Электрический проточный водонагреватель Atlantic Ivory IV202 5,5 кВт

Наконец, упомянем, что проточные нагреватели, как и бойлеры, могут быть оснащены электронной системой управления, существенно повышающей комфорт от эксплуатации устройства и позволяющей гораздо более точно регулировать параметры работы прибора.

Выводы

В целом выбрать электрический нагреватель для дома или дачи довольно легко. Дело в том, что выбор во многом оказывается ограничен такими параметрами, как способ подачи воды (центральное водоснабжение или насос), давление (напор) воды в трубах и возможности электрической сети. Многие приборы автоматически не подойдут по тем или иным параметрам (окажутся слишком мощными либо потребуют проведения трудоемких подготовительных работ).

Не удивительно, что многие останавливают свой выбор на самом простом решении, требующем минимум усилий при подключении — установке обычного накопительного нагревателя-бойлера подходящего объема. Проточные нагреватели пользуются куда меньшей популярностью (во многом из-за повышенной нагрузки на электрическую сеть). Однако в случае, когда установка нагревателя планируется на стадии ремонта, именно они могут оказаться оптимальным решением, поскольку позволяют получить горячую воду сразу же, без предварительного ожидания.

www.ixbt.com

Типы электрических ТЭНов

Конструкция ТЭНа

 

Довольно подробно конструкция трубчатого электронагревателя показана на изображении ниже.

Самый важный элементом всех ТЭНов – это нагреватель, им служит чаще всего нить нихрома (1), расположенная в середине трубки по всей ее длине, она прикреплена к выходной шпильке (6).

Нить имеет определенное внутреннее сопротивление и когда по ней протекает электрический ток, она нагревается.

Материал для нагревателя должен обладать большим сопротивлением протекающему по нему току, их также выполняют из сплавов, включающих в свой состав нихром или константан.

Сопротивление нагревателя подбирается в соответствии с необходимой мощностью ТЭН. Здесь работает главный закон электротехники – закон Ома, и известная формула:

P = U*I, где I – сила тока, U – напряжение сети, P – мощность.  

Так, например, чтобы мощнсть ТЭНа была 1кВт (1000Вт), в однофазной сети 220В, сопротивление нити находится следующим образом:

Сначала определяем ТОК:

I= P/U=1000Вт/220В=4,55А

Непосредственно сопротивление определяем по фомуле:

R = U / I, где R – сопротивление ТЭНа в Омах U — напряжение в вольтах I — сила тока в амперах

Соответственно сопротивление нихромовой нити электронагревателя R=220/4,55=48,4 Ом.

Как вы поняли, чем ниже сопротивление трубчатого электронагревателя, тем выше его мощность, при этом практически вся она расходуется на нагрев нити. КПД ТЭНов близок к 100%, т.е. чем он мощнее, тем больше и быстрее нагревается.

Между нитью нихрома и трубкой расположен изолятор (2), выдерживающий высокие температуры.

Для изготовления трубки ТЭН (3) выбирают низко коррозийные металлы именно такие ТЭН наиболее часто применяются в быту и промышленности.

Стеклянные ТЭН используются в агрессивных средах, например, в лабораториях, где необходимо подогревать химические смеси.

Стеклянные трубки в нагревателях можно встретить и бытовых обогревателях, использующих инфракрасное излучение. Керамические трубки в нагревателях применяются крайне редко.

Диаметр трубок может быть разным, но применение нашли трубки диаметром от шести до двадцати четырех миллиметров.

Изолятор должен обладать высокими изоляционными свойствами и одновременно быть эффективным для передачи тепла от нагревателя к трубке.

Электропитание ТЭН осуществляется с помощью клемм (4) расположенных на изолирующих вставках (5).

Клеммы могут быть расположены как с одного конца, так и с двух концов ТЭН. Некоторые виды ТЭН оснащаются встроенным предохранителем. Такие нагреватели используются в стиральных и посудомоечных машинах.

Основные типы ТЭНов и их назначение

Тэны чаще всего классифицируются по виду и основному применению, различают:

1. ТЭН для обогрева воздуха

Температура таких ТЭНов достигает 450 градусов по Цельсию. Такие трубчатые электронагреватели используются для обогрева воздуха промышленных и бытовых помещений.

Они являются основой конвекторов, воздушных тепловых завес, различных сушильных камер. Подобные электронагреватели изготавливаются с гладкими трубками и с трубками, у которых есть ребра.

Ребра у таких тепло электронагревателей производятся из стальной ленты, крепящейся к трубке по спирали. Применение ребер увеличивает площадь поверхности ТЭН и поэтому нагрузка на нить нагрева ТЭН снижается почти в три раза, что в свою очередь, увеличивает срок службы.

2. ТЭН для воды

Такие тепло электронагреватели используются в бойлерах, стиральных машинах. В таких агрегатах вода может нагреваться до ста градусов по Цельсию.  

Для больших объемов воды, где требуется большая мощность нагрева, применяют блочные ТЭН.

Кстати, довольно подробно мы уже описывали как подключать ТЭНы электрокотла.

Часто в электронагревателях используют терморегулятор. Он отключает электронагреватель от сети питания при нагреве воды до нужной температуры. При остывании воды терморегулятор снова подключает электропитание ТЭН для нагрева.

3. Гибкие ТЭНы

Они находят применение в пресс-формах и горячеканальных системах. Они очень удобны, когда требуется придать форму контура горячеканальных систем. Изготавливаются такие электронагреватели любых размеров.

Разновидностью гибкого электронагревателя, знакомого нам в быту, является саморегулирующийся кабель для системы «теплых полов». Такой кабель используется для отопления помещений.

4. Патронные ТЭНП

К отдельному виду можно отнести патронные ТЭНы, выводы для подключения электропитания у них расположены, чаще всего, с одной стороны. Размер таких нагревателей может достигать 350 сантиметров. Главное их отличие от остальных типов — компактный корпус, чаще всего они представляют собой гильзу их нержавеющей стали с электровыводами.

Данный тип выделяется большой удельной мощностью. Тепло от нагревателя передается как контактным методом, так и путем конвекции.

Эти тепло электронагреватели широко применяются в промышленности для разогрева масел, для нагрева различных металлических форм, смонтировав их в высверленном отверстии. Ими оборудуются агрегаты в обувной отрасли, литейном производстве, автомобильной промышленности.

Если же у вас остались вопросы о классификации трубчатых нагревателей, их строении или основных сферах применения – обязательно оставляйте их в комментариях к статье, так же приветствуются мнения, здоровая критика, либо любая дополнительная информация и личный опыт, буду рад общению.

rozetkaonline.ru

устройство электрических приборов, правила выбора и особенности эксплуатации

Популярность электрических отопительных систем с каждым годом все возрастает. И этому не стоит удивляться, поскольку не во все квартиры проведен газ. Нагревательные установки на жидком топливе не обрели популярность. Еще есть солнечные батареи, которые могут стать решением проблемы создания в жилище благоприятного микроклимата с минимальными затратами, но они до сих пор остаются экзотикой. Многих владельцев квартир не устраивает эффективность работы централизованной системы отопления. Перебои с подачей тепла заставляют их искать вариант, который бы обеспечил постоянную теплую атмосферу в жилище.

Многие выбирают электрические обогреватели для создания комфортного микроклимата в доме. Однако обогревательных приборов, работающих от электрической тяги, на сегодняшний день довольно много, поэтому не так-то просто выбрать лучший вариант. Специалисты рекомендуют приобретать в свою квартиру электрические конвекторы. У этих приборов имеется немало достоинств:

• эффективность обогрева;
• безопасность;
• простота использования.

Что такое процесс конвекции?

Из школьного курса физики все знают о том, что при нагревании воздуха уменьшается его плотность и он устремляется вверх. Холодные слои воздуха благодаря своей тяжести легко вытесняют его. Именно так в атмосфере нашей планеты происходит образование циклонов. Над отдельными участками поверхности нагретые массы воздуха устремляются вверх, а освободившееся место занимают потоки из холодных областей.

В замкнутых пространствах также происходит этот процесс, но в гораздо меньших масштабах. Называется он конвекция. Эффективное управление им призваны осуществлять конвекторы.

Устройство и принцип работы такого нагревателя

Простое устройство — это главная особенность конвекторного оборудования. Фактически же конструкция этих приборов состоит из двух частей — корпуса и нагревательного элемента. В нижней части конструкции электрического конвектора расположены отверстия для втягивания холодного воздуха. В верхней же части присутствуют отверстия для выпуска холодного воздуха.

Одним из элементов конструкции этого прибора является нагревательный элемент, который находится в нижней части прибора. Он выполняет обработку холодного воздуха, поступающего в корпус конвектора. После его нагрева он устремляется вверх. Под небольшим углом относительно вертикали в электрическом конвекторе и располагаются выпускные отверстия. Разогретая воздушная масса движется по параболической траектории. По мере охлаждения она опускается к полу. Затем цикл повторяется снова.

Главным достоинством электрического конвектора является то, что нагретый воздух он распределяет по всему объему помещения равномерно. В процессе работы он не издает никакого шума, что можно считать еще одним его плюсом. Отдельные модели имеют в своем оснащении вентиляторы. Благодаря им обеспечивается более быстрый процесс нагрева помещений. Правда, такие модели электрических конвекторов издают шум при работе.

Востребованность этого оборудования обусловлена тем, что при работе установки температура стенок на его корпусе не превышает 60С. Этим фактом конвекторы отличаются от масляных обогревателей. Последние считаются травмоопасными, поскольку при случайном касании корпуса можно получить ожог.

Внимание на нагревательный элемент (ТЭН)

В современных моделях электрических конвекторов используются нагревательные элементы трех видов:

• игольчатые;
• трубчатые с алюминиевым ребрением;
• монолитные.

Игольчатые своим видом представляют пластину небольшой толщины, которая выполнена из диэлектрического материала. На неё установлена хром-никелевая нагревательная нить. Она образует петли с обеих сторон от себя. И х нагрев и остывание происходит за короткий промежуток времени. В приборах, созданных на базе игольчатого нагревателя, процесс конвекции осуществляется главным образом за счет конструкции его корпуса.

Нить в игольчатом нагревателе имеет лаковое покрытие, но она слабо защищена от влаги. Поэтому электрические конвекторы с этим нагревательным элементом не рекомендуется использовать в помещениях с высоким уровнем влажности. Главным достоинством таких установок является их приемлемая цена. Однако срок их службы непродолжительный. Применяют в конвекторном оборудовании игольчатые нагреватели крайне редко. Но, если в магазине вам попадется такой прибор, то лучше пройти мимо.

Трубчатый нагревательный элемент знаком многим. Он встречается не только в электрических конвекторах, но и в водонагревателях. Собой он представляет стальную трубку, которая имеет покрытие нихромовой нитью. Трубка заполнена засыпкой с изолирующими свойствами, которая вдобавок обладает хорошей теплопроводящей способностью. На трубке закреплены ребра из алюминия. Они обеспечивают эффективную теплопередачу, а помимо этого усиливают конвекцию при работе прибора.

Нагрев ТЭНа происходит быстрее в сравнении игольчатым элементом. Кроме этого, он отличается долговечной работой. Многие модели агрегатов выполняются в брызгозащитном корпусе. Поэтому конвекторы с ТЭНами могут использоваться в помещениях с высокой влажностью. Например, в ванных комнатах. Однако и у этих элементов имеются определенные минусы. Самый серьезный состоит в том, что трубки и ребра имеют различную величину теплового расширения, а это может привести к возникновению звуков, напоминающих потрескивание во время работы электрического конвектора.

Приборы, которые оснащены монолитными элементами нагрева, отличаются бесшумностью работы. Обусловлено это тем, что конвекторы этого типа имеют цельнолитой нагреватель. Составной частью конструкции таких установок являются ребра. При работе этих устройств возникают минимальные потери тепла. Кроме этого, они эффективны при решении задач по обогреву помещений.

Среди видов электрических конвекторов специалисты рекомендуют останавливать свой выбор на оборудовании с ТЭНом или монолитным нагревательным элементом.

Где лучше устанавливать конвектор?

Перед выбором электрического конвектора потребитель должен решить вопрос с местом его расположения в своем жилище. Установку современных моделей этого оборудования можно производить на стене. Для этого используются специальные крепления, которые идут в комплекте с агрегатом. Многие модели можно устанавливать напольно, что делает конвектор мобильным. В случае необходимости его можно передвигать по комнате или переместить в другое помещение. Если вам нужен мобильный электрический конвектор, то в этом случае выбор следует делать из моделей, которые снабжены колесиками.

При покупке прибора обогрева внимание следует обращать и на габариты конвектора. Установки могут различаться по своей высоте, ширине и по-разному смотреться в интерьере помещения. Миниплинтусные модели являются самыми изящными. Параметр высоты у них составляет 15 см.

Какой мощности покупать прибор?

При подборе мощности прибора можно использовать следующую формулу: на каждые 10 кв. м. площади помещения должен приходиться 1 кВт мощности электрического конвектора при условии, что в помещении высота стен не превышает 2,7 м. При большей высоте комнаты на каждые дополнительные 10 см следует добавлять дополнительные 10% мощности.

Кроме этого, во внимание необходимо принимать и другие моменты:

• чтобы при помощи электрических конвекторов обеспечить хороший микроклимат в помещении, необходимо устанавливать в комнату число конвекторов, равное количеству окон в нем;
• если необходим прибор для угловой комнаты, помещения с большой площадью остекления или комнаты, расположенной над холодным подвалом, то в этом случае выбирать стоит хороший конвектор большой мощности.

Учитывая эти моменты, вы сможете выбрать хороший электрический конвектор. Находясь в магазине, можно обратиться за помощью к консультантам, которые облегчат вам задачу выбора прибора обогрева.

Виды и особенности терморегуляторов

В конструкции электрического конвектора присутствует термостат. В современных моделях он может иметь механическое или электронное управление. Более доступны по цене приборы с механическим термостатом. Однако его наличие в конвекторе несет и определенные неудобства.

Среди самых серьезных выделим следующие:

• плохо держит температуру;
• во время работы потребляет электричество в большом количестве;
• при работе приспособления возникают характерные щелчки — не только при включении, но и при выключении. Это может раздражающе воздействовать на владельца.

В сравнении с механическим электронный термостат имеет массу преимуществ:

• не издает шума во время работы;
• заданную температуру выдерживает с минимальным отклонением — оно не превышает одной десятой градуса;
• снижает энергопотребление установки в рамках своих возможностей;
• «климат-контроль» можно осуществлять в дистанционном режиме;
• имеет поддержку нескольких режимов работы.

Хотя приборы обогрева, оснащенные электронным термостатом, имеют более высокую стоимость, но их ценник вполне оправданный.

Частые вопросы об электроконвекторах

Чтобы во время эксплуатации электроконвектора не возникло сложностей, будущему владельцу этого прибора будет полезно получить ответы на часто возникающие вопросы по работе этого устройства.

Какие конвекторы демонстрируют наибольшую эффективность при работе — высокие или низкие?

Эффективность работы прибора определяется не его размерами. Здесь ключевым фактором является мощность. Различные форм-факторы, в которых на рынке предлагаются электрические конвекторы, создаются для того, чтобы обеспечивалась возможность для их удобного встраивания в интерьер помещений.

Несет ли опасность для владельца оставление прибора без присмотра?

Никакой опасности нет, если вы на время покинете жилище с работающим конвектором. Главное, чтобы проводка, проложенная в вашей квартире, смогла выдержать мощность всех подключенных в сеть приборов. Об остальном можно не беспокоиться.

Можно ли в качестве основного источника отопления в помещении использовать электрический конвектор?

В большинстве случаев да. Все во многом зависит от модели оборудования и рекомендаций компании-производителя.

Подходит ли электрический конвектор для обогрева детской?

Да, вполне. У многих производителей этого оборудования имеются модели, которые предназначены специально для использования в детских комнатах. Приборы имеют обтекаемую форму, а корпус отличается высокой прочностью. Отверстия в таких приборах небольшие, поэтому ребенок не сможет туда ничего засунуть.

Какой конвектор приобрести?

Самый лучший конвектор – какой он. В идеале прибор должен:

• иметь корпус монолитного типа;
• быть оснащен электронным термостатом;
• у него должна быть защита от перегрева, замерзания;
• прибор должен быть оснащен датчиком «деактивации» при опрокидывании;
• в комплекте к нему должны идти запчасти для разных вариантов установки.

Заключение

Если вы ищите прибор для обогрева жилища, электрические конвекторы станут хорошим выбором. Это оборудование имеет массу преимуществ. Среди главных выделим следующие:

• нет необходимости в проведении подготовительных работ. Не нужно заказывать проект, получать разрешения. Все, что потребуется – приобрести и подключить;
• доступная цена. Хороший прибор можно приобрести за 150 долларов;
• высокий КПД. Во время работы электрического конвектора вся потребляемая энергия преобразуется в тепловую.

При выборе конвектора не стоит спешить. Хорошо взвесьте плюсы и минусы, прежде чем делать окончательный выбор. В этом случае вы избежите ошибок и сможете купить в дом прибор, который создаст комфортную атмосферу в вашем жилище.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

kotel.guru

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 терморегулятором

При отсутствии горячего водоснабжения приходится пользоваться бойлерами. Конструкция бойлеров достаточно проста. Это металлическая емкость, спрятанная в «шубу» из теплоизолятора, поверх которого находится декоративный металлический корпус. В корпус же врезан термометр, показывающий температуру воды. Конструкция бойлера показана на рисунке.

   Бойлер накопительного типа

Некоторые бойлеры содержат магниевый анод. Его назначение защита от коррозии нагревателя и внутреннего бака бойлера. Магниевый анод является расходным материалом, его приходится периодически менять при обслуживании бойлера. Но в некоторых бойлерах, видимо, дешевой ценовой категории, такая защита не предусмотрена.

В качестве нагревательного элемента в бойлерах применяется ТЭН с терморегулятором, конструкция одного из них показана ниже.

   ТЭН с терморегулятором

В пластмассовой коробке расположен микровыключатель, который срабатывает от жидкостного термодатчика (прямая трубка рядом с ТЭНом). Форма собственно ТЭНа может быть самой разнообразной, на рисунке показана самая простая. Все зависит от мощности и конструкции бойлера. Степень нагрева регулируется за счет положения механического контакта, управляемого белой круглой рукояткой, расположенной внизу коробки. Здесь же находятся клеммы для подвода электрического тока. Крепление нагревателя производится при помощи резьбы.

Мокрые и сухие ТЭНы

Подобный нагреватель находится в непосредственном контакте с водой, поэтому такой ТЭН называют «мокрым». Срок службы «мокрого» ТЭНа находится в пределах 2…5 лет, после чего его приходится менять. В общем-то, срок службы невелик.

Для увеличения срока службы нагревательного элемента и всего бойлера в целом французской компанией Atlantic в 90-х годах прошлого века была разработана конструкция «сухого» ТЭНа. Если сказать проще, то нагреватель был спрятан в металлическую защитную колбу, исключающую прямой контакт с водой: нагревательный элемент греется внутри колбы, которая передает тепло воде.

Естественно, что температура колбы намного ниже, чем собственно ТЭНа, поэтому образование накипи при той же жесткости воды происходит не столь интенсивно, в воду передается большее количество тепла. Срок службы таких нагревателей достигает 10…15 лет. Сказанное справедливо для хороших условий эксплуатации, прежде всего стабильности напряжения питания. Но даже и в хороших условиях «сухие» ТЭНы тоже вырабатывают свой ресурс, и их приходится менять.

Вот здесь обнаруживается еще одно достоинство технологии «сухого» ТЭНа: при замене нагревателя нет никакой необходимости сливать воду из бойлера, для чего следует отключать его от трубопровода. Достаточно просто вывернуть нагреватель и заменить его на новый.

Компания Atlantic, конечно же, запатентовала свое изобретение, после чего стала продавать лицензию другим фирмам. В настоящее время бойлеры с «сухим» нагревательным элементом выпускают и другие фирмы, например, Electrolux и Gorenje. Конструкция бойлера с «сухим» ТЭНом показана на рисунке.

   Бойлер с «сухим» нагревателем

Кстати, на рисунке показан бойлер с керамическим стеатитовым нагревателем. Устройство такого нагревателя смотрите ниже.

   Керамический нагреватель

На керамическом основании закреплена обычная открытая спираль из проволоки с высоким сопротивлением. Температура нагрева спирали достигает 800 градусов и передается в окружающую среду (воздух под защитной оболочкой) конвекцией и теплоизлучением. Естественно, что такой нагреватель применительно к бойлерам может работать только в защитной оболочке, в воздушной среде, прямой контакт с водой попросту исключен.

Спираль может быть намотана в несколько секций, о чем говорит наличие нескольких клемм для подключения. Это позволяет менять мощность нагревателя. Максимальная удельная мощность подобных нагревателей не превышает 9 Вт/см².

Условием нормальной работы такого нагревателя является отсутствие механических нагрузок, изгибов и вибраций. На поверхности не должно быть загрязнений в виде ржавчины и масляных пятен. И, конечно же, чем более стабильным будет напряжение питания, без выбросов и скачков, тем более долговечна работа нагревателя.

Но электротехника не стоит на месте. Технологии развиваются, усовершенствуются, поэтому кроме ТЭНов в настоящее время разработаны и успешно применяются самые разнообразные электрические нагревательные элементы. Это керамические нагревательные элементы, карбоновые нагревательные элементы, инфракрасные нагревательные элементы, но это будет темой для другой статьи.

 

Смотрите также по этой теме:

   Конвектор электрический. Отопление помещения электричеством.

   Экономичное электрическое отопление дома. Самый простой способ.

   Обогреватели для дома. Их типы и особенности применения.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

powercoup.by