Нагревательные элементы: керамические, инфракрасные

Производство тепла из электричества

В школе мы узнаем, что одни материалы хорошо переносят электричество, другие — плохо. Хорошие носители электричества называются проводниками, а плохие носители — изоляторами. Проводники и изоляторы часто лучше описывать, говоря о том, какое сопротивление они оказывают, когда через них протекает электрический ток. Таким образом, проводники имеют низкое сопротивление (через них легко проходит электричество), в то время как изоляторы имеют гораздо более высокое сопротивление (это настоящая борьба за прохождение электричества). В электрической или электронной схеме мы можем использовать устройства, называемые резисторами, для контроля протекания тока; используя циферблат, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. В схеме громкоговорителя, например, это способ уменьшения громкости.

На фото: крупный план скрученной вольфрамовой нити в лампе накаливания, которая излучает свет, выделяя большое количество тепла. Количество света, излучаемого нитью накала, напрямую зависит от ее длины: чем длиннее нить, тем больше света она излучает. Вот почему он скручен: катушка помещает больше длины (и света) в то же пространство.

Резисторы работают путем преобразования электрической энергии в тепловую; другими словами, они нагреваются, когда через них проходит электричество. Но это делают не только резисторы. Даже тонкий кусок проволоки нагреется, если вы пропустите через него достаточное количество электричества. Это основная идея ламп накаливания (старомодных ламп в форме лампочек). Внутри стеклянной колбы находится очень тонкий моток проволоки, называемый нитью накала. Когда через него проходит достаточно электричества, он становится раскаленным добела, очень ярко — так что он действительно излучает свет, выделяя тепло. Около 95 процентов энергии, потребляемой такой лампой, превращается в тепло и полностью расходуется (при использовании энергосберегающей люминесцентной лампы намного более эффективен, потому что большая часть потребляемой лампой электроэнергии преобразуется в свет без потери тепла).

А теперь забудьте о свете — что, если бы нас действительно интересовало тепло? Внезапно мы обнаруживаем, что наша расточительная лампа накаливания на самом деле очень эффективна, потому что она преобразует 95 процентов энергии, которую мы в нее подаем, в тепло. Фантастика! Только вот проблема. Если вы когда-либо приближались к лампе накаливания, вы знаете, что она становится достаточно горячей, чтобы обжечь вас, если вы дотронетесь до нее (не поддавайтесь соблазну попробовать). Но если вы встанете даже на метр или около того, тепло от чего-то вроде 100-ваттной лампы будет слишком слабым, чтобы достичь вас.

Итак, что, если бы мы хотели создать электрический обогреватель по той же схеме, что и электрическую лампу? Нам понадобится что-то вроде увеличенной в масштабе нити накала лампы — может быть, в 20–30 раз мощнее, чтобы мы действительно могли чувствовать тепло. Нам понадобится довольно прочный материал (тот, который не плавится и прослужит долгое время при многократном нагревании и охлаждении), и он нам понадобится, чтобы выделять много тепла при разумной температуре. Здесь мы говорим о сути нагревательного элемента: прочного электрического компонента, предназначенного для отвода тепла, когда через него протекает большой электрический ток.

Преимущества и недостатки использования электроэнергии для целей отопления

Сразу нужно отметить, что использование электрических нагревательных приборов для отопления – не самый дешевый вариант, так как стоимость самого оборудования, а также издержки при эксплуатации слишком высоки. Поэтому его чаще всего рассматривают в качестве альтернативного, на случай перебоев с подачей газа или, если газификации вообще нет. В то же время, отопление дома с помощью электроприборов имеет и некоторые очевидные достоинства:

• Практически повсеместная доступность.
• Очень быстрый и простой монтаж.
• Удобное управление.
• Компактное устройство приборов.
• Полное отсутствие каких-либо продуктов сгорания.

Таким образом, при всех своих недостатках, связанных, главным образом, с экономической составляющей вопроса, электроприборы обладают массой полезных качеств, которыми не могут похвастаться отопительные устройства, основанные на сжигании топлива.

Что такое нагревательный элемент?

Нагревательный элемент — это компонент, состоящий как из электропроводящего, так и из изоляционного материала, предназначенный для нагрева. Давайте разберемся с этим.

Нагревательный элемент — это больше, чем просто сплав перерабатывающий ток в тепло. Он представляет собой набор деталей, в которые входит корпусная основа, изоляционный материал и соединительные элементы. Например, в случае открытого спирального нагревателя нагревательный сплав обычно удерживается или подвешивается с помощью слюдяных или керамических изоляторов. Клеммы обеспечивают надежное соединение спирали с сетью.

Основным ядром электрического нагревателя является резистивный сплав. Он под воздействием тока превращает электрическую энергию в тепловую. Именно в этой части нагревателя возникает электрическая нагрузка. Преобразование тока в тепло, таким образом, называют резистивный или Джоулев нагрев.

Различные типы нагревателей предназначаются для достижения определенных целей. Выбор нагревателя заключается не только исходя из, того какие материалы внесены в его конструкцию. Немаловажное значение имеет дизайн нагревательного элемента. К греющему элементу, будь то лента или спираль, подбирается самый подходящий тип изолятора для обеспечения качественного функционала. Талант в работе инженера-конструктора имеет большое значение, ведь он должен не только подобрать самые подходящие материалы для нагревателя, но и придать ему нужной и максимально правильной формы.

Конструкция и виды электронагревателей

Под каждый вид оборудования и необходимые температурные значения разработан свой тип электронагревателя. Разное исполнение нагревателей позволяет их применять абсолютно во всех сферах деятельности, где необходим электронагрев. Основным условием производства элементов нагрева является высокая термоустойчивость, тепловая отдача и надежность. Оболочки нагревателей изготавливают из сплавов с определенной температурной стойкостью, а сопротивление прибора обеспечивает элемент проводящий ток после подключения устройства к сети.
В промышленности и в быте используют три основных категории нагревателей: открытые, закрытые и герметичные. Каждая из категорий разделяется на разные виды нагревательных устройств, которые предназначаются для нагрева определенных зон оборудования в разной окружающей среде.

Открытые спиральные нагреватели

Элементы нагрева открытого типа представляют собой открытую резистивную спираль, по которой проходит электрическая энергия, перерабатывающаяся в тепло. Контакт с объектом нагрева непосредственный. Конструкция такого устройства очень проста, а функциональность находится на достаточно высоком уровне. Для обеспечения безопасного использования и эффективной выработки тепла открытый нагреватель устанавливают в специально отведенные канавки в оборудовании. Фиксация его происходит с помощью кронштейнов. Отдача тепла может осуществляться конвекционным методом или излучением. Но, все же отнести к электробезопасным устройствам открытый нагреватель нельзя, при его эксплуатации необходимо строго придерживаться технических правил, что и относится к недостаткам нагревателей данного типа. Также они механически не ударопрочные, и при их использовании возможны частые замыкания.

К открытым спиральным нагревателям относят:

• Трубчатые элементы нагрва для печей отжига;

• Нагреватели на основе открытой проволоки и т.т

Негерметичные нагревательные элементы

Это один из подвидов закрытых нагревателей, не выделяющийся герметичными свойствами. Элементом нагрева может выступать лента либо спираль высокого сопротивления. Защиту от контакта с нагреваемым объектом обеспечивает изоляционный материал. Но, такой изолятор не исключает контакт резистивного элемента с воздушной средой. Конструкция нагревателя не сложная и ее не можно отнести к высокопрочной. В качестве изолирующих элементов зачастую используют бусины из керамики.

Иногда для повышения прочности такой нагреватель помещают в металлический кожух, но это уже совсем другой тип закрытых элементов нагрева. Пространство между кожухом и нихромом/фехралью заполняют изоляционным порошком, повышая, таким образом, надежность нагревательного устройства. Стоит отметить, что в такой сборке негерметичный нагреватель будет набирать температуру дольше обычного.

Герметичные нагревательные устройства

Это только закрытые нагреватели, конструкция которых позволяет полностью исключить непосредственный контакт резистивного элемента с объектом нагрева и воздушной средой. Такой нагреватель можно использовать в самых разных агрессивных средах не боясь попадания на его оболочку расплавленных масс, которые перерабатывает оборудование. Выработка тепла может осуществляться одним из следующих способов: конвекцией, излучением и теплопроводностью. В качестве корпуса у таких нагревателей используют тонкостенные трубчатые металлы. Элементом, перерабатывающим электроэнергию в тепло, выступает резистивная проволока, намотанная по спиральному типу. Внутри корпуса пространство заполнено изолирующим порошковым наполнителем. Контакт обеспечивают установленные клеммы.

К герметичным нагревателям относят:

• Литые алюминиевые нагреватели (в исполнении плоских и хомутовых элементов);

Неотъемлемым преимуществом герметичных нагревателей есть высокая электробезопасность, длительные сроки эксплуатации и возможность эффективной работы в различных по составу средах.

Каждый вид нагревателя предназначается для работы в определенной среде. Также каждая категория элементов нагрева способна вырабатывать определенный диапазон температур. Основными правилами выбора электронагревателей есть не только эти критерии, а и индивидуальные требования к монтажу, длительности беспрерывной работы и техническим параметрам нагрева.

Способы установки нагревателей

Фиксация греющих элементов осуществляется при помощи электроизоляционных материалов. Гофрированные, спиральные или прямые элементы нагрева из проволоки обычно классифицируют зависимо от типа их контакта с окружающей средой. Они могут устанавливаться с помощью подпорок, встраиваться в предварительно подготовленное отверстие или монтироваться в каналы открытого типа. Способ фиксации определяет то, как устроен обогреватель и как может передаваться тепло.

Подпорки

В качестве подпорок обычно используются керамические изоляторы. Фиксация происходит в нескольких точках. С одной стороны, мы можем стремиться ограничить количество точек контакта, чтобы снизить сложности в установке, сэкономить материалы и производственные затраты. С другой стороны, мы можем попытаться добавить точки соприкосновения, чтобы поддерживать воздушный поток и минимизировать провисание элемента. Подвесные элементы передают тепло за счет конвекции и излучения. Не проводимостью.

Встроенный

Во встроенном нагревательном элементе провод заключен в изоляционный материал. Поскольку он находится в полном контакте с окружающей средой, элемент может передавать тепло только путем теплопроводности. Примером этого является патронный нагреватель. Спираль нагревательного элемента закреплена внутри корпусной трубки и окружена изоляционным материалом MgO. Тепло передается непосредственно от катушки с проволокой к MgO и к внешней оболочке, которая передает тепло нагреваемому объекту.

Канальный монтаж

Этот тип интеграции находится где-то между подвесным и встроенным типом фиксации. Большая часть нагревательного элемента будет хорошо поддерживаться во многих точках контакта. На самом деле это может быть спираль, лежащая в канале. Она не заделан изоляционным материалом. Проводимость, конвекция и излучение — все это формы передачи тепла от элемента нагрева установленного в каналы.

Типы нагревательных элементов в конвекторах

Нагревательный элемент позволяет отапливать помещение без использования теплоносителя (воды или масла). В отопительных приборах конвекторного типа нагрев воздуха осуществляется при его непосредственном контакте с поверхностями нагревателя. Используемые производителями схемы приборов позволяют получить эффект обогрева даже при невысокой температуре рабочего элемента.

Нагревательные элементы игольчатого типа

Конструкция такого нагревателя состоит из диэлектрической пластины, густо прошитой нихромовой проволокой. Из-за особенностей изготовления игольчатый ТЭН для конвектора называют еще стичем или ститчем. Металлическая нить образует многочисленные петли по обеим сторонам основания. Она покрыта специальным термоустойчивым лаком для изоляции от воздействия кислорода, поэтому служит достаточно долго.

Общая греющая поверхность стич-элемента получается достаточно большой, чтобы успевать нагреть массу воздуха, проходящую через него. Чаще всего производители устанавливают 2 игольчатых элемента.

Среди достоинств игольчатого нагревателя можно отметить:

• почти моментальное достижение рабочего состояния: тонкие нити раскаляются до высокой температуры (более +250°С) за несколько секунд и сразу начинают нагревать проходящий сквозь них воздух;
• стич-элементы считаются наиболее экономичными и недорогими;
• обогревательный прибор работает бесшумно.

Игольчатые элементы используют в бытовых конвекторах Neoclima, в тепловых завесах и тепловентиляторах.

Основной недостаток у элемента такой конструкции состоит в уязвимости для влаги. Конвекторы со стич-нагревателями не рекомендуется устанавливать в помещении с высокой влажностью (ванной, санузле и пр.).

Нагревательные элементы трубчатого типа

Трубчатые нагревательные элементы для конвектора (ТЭНы) более защищены от внешних воздействий, чем предыдущий тип. Нихромовая нить у них заключена в металлическую трубку, наполненную сыпучим диэлектриком. В качестве засыпки чаще всего применяют кварцевый песок. При прохождении электротока через никель-хромовый сплав проволока или спираль нагревается до + 200°С или немного выше, постепенно раскаляя и наполнитель. Процесс разогрева ТЭНа до рабочей температуры занимает больше времени, чем у игольчатого нагревателя.

Чтобы увеличить теплообменную поверхность трубчатого нагревателя, производители выполняют оребрение ТЭНа: закрепляют на трубке с греющей спиралью спиральные или плоские металлические ребра, которые в процессе работы тоже сильно разогреваются. Каждый производитель разрабатывает собственную схему теплообменивающего оребрения, но эффективность нагрева воздуха примерно одинакова у всех подобных конструкций.

Достоинство конвекционного обогревателя с ТЭНами состоит в его полной безопасности и надежности. Трубка с нагревательной нитью внутри закрыта с обоих концов диэлектрическими заглушками, а спираль внутри трубки надежно защищена от попадания влаги и капель воды. Относительно низкая температура нагрева нихромовой нити позволяет трубчатым нагревателям служить в 1,5-2 раза дольше, чем предыдущим.

Установить конвектор с трубчатыми оребренными теплообменниками можно в любом помещении. ТЭНы для конвекторов чаще всего изготавливают в брызгозащищенном варианте. Об этом свидетельствует маркировка IP24 в технической документации к изделию. Но даже брызгозащищенный прибор не рекомендуется ставить ближе 60-100 см к источникам воды (душу, крану или краю ванны). Конвекторы Atlantic или Thermor чаще всего изготовлены с использованием ТЭНов.

Среди недостатков отмечают высокое энергопотребление приборов, оснащенных ТЭНами. У таких конвекторов и цена немного выше, чем у предыдущего типа. У мощных конвекторов есть свойство потрескивать во время работы или остывания из-за неравномерного расширения металла.

Нагревательные элементы монолитного типа

В монолитном нагревательном элементе нихромовая спираль находится в толще цельнолитой теплообменной конструкции из алюминия. Промежуток между нагревателем и металлом заполнен диэлектриком, который одновременно служит и для передачи тепла от элемента к ребристому теплообменнику.

Благодаря монолитности ребристой конструкции все ее части расширяются одинаково. Конвекционные обогревательные приборы с монолитными деталями теплообменника лишены недостатка изделий с ТЭНами: они не трещат при разогреве, работают бесшумно и отличаются долговечностью.

Степень защиты от влаги у большинства таких приборов отвечает стандарту IP24. Монолитные элементы можно использовать во влажных помещения, но они тоже имеют ограничения по установке не ближе 60 см к воде.

Основной недостаток конвектора с нагревателем монолитного типа (например, изделия NOBO) – высокая цена. Средняя стоимость аппарата в 1,5 раза превосходит сумму, которую можно заплатить за конвектор с ТЭНом.

Нагревательные элементы ленточного типа

Ленточные нагреватели (ЭНГЛ, ЭНГЛУ) выглядят, как тонкая лента из стекловолокна. Продольную основу ленты образуют нихромовые нити, оплетенные стекловолоконным тонким шнуром. Для лучшей изоляции изделие пропитано композитным материалом из органосиликата.

Небольшая толщина такой нагревательной системы делает ее удобной для использования в системах снеготаяния и обогрева коммуникаций (водопровода, канализации и пр.). Разогрев поверхности ленты может достигать +400°С, поэтому в бытовых конвекторах ее не применяют. У ленточного нагревателя отсутствует теплообменная часть, а нагрев воздуха или какой-либо поверхности происходит при непосредственном контакте с лентой ЭНГЛУ.

Выпускаемые разновидности ленточных обогревателей имеют заданную длину. Их нельзя укорачивать и разрезать. При выборе такого нагревателя нужно найти изделие, подходящее по длине (от 4,1 до 20 м) и удельной мощности (50-300 Вт/м). Большинство лент ЭНГЛУ не относятся к влагозащищенным, и использовать их во влажной среде нельзя.

Использование электрической энергии для отопления

Наиболее распространенными источниками тепла для обогрева домов являются газ, электричество, уголь или дрова. Несмотря на доступность каждого, использование конкретного из них обусловлено рядом факторов, таких как: экономическая эффективность, место и интенсивность применения, безопасность. Понятно, что самыми востребованными являются первые два вида энергоресурсов.

Сразу следует отметить, что использование электронагревателей для отопления – не самый бюджетный вариант, так как стоимость оборудования, а также расходы при эксплуатации достаточно высоки. Поэтому его часто рассматривают, как альтернативный, когда случаются перебои с подачей газа или вообще нет возможности провести соответствующие коммуникации. Но такой способ обогрева все же имеет ряд неоспоримых достоинств, среди которых можно назвать:

• повсеместная доступность;
• короткие сроки и простота монтажа;
• удобство управления;
• компактность;
• отсутствие продуктов сгорания.

Классификация электронагревательных приборов

Существующие на сегодняшний день отопительные устройства, работающие от электричества можно классифицировать следующим образом.

По способу установки (монтажа) прибора:

• мобильные (масляные радиаторы, конвекторы);
• стационарные (бойлеры, электрические котлы и камины, кондиционеры, инфракрасные нагреватели).

По виду нагреваемого теплоносителя:

• воздушные – обогрев пространства осуществляется за счет прогревания воздуха (конвекторы, электрокамины, радиаторы и т.д.);
• жидкостные – в качестве теплоносителя могут использоваться вода, масло, антифриз (электрокотлы, бойлеры);
• твердотельные (излучательные) – тепло от источника передается какой-нибудь твердой поверхности, которая, в свою очередь, нагревает воздух в помещении (лучистые, инфракрасные нагреватели).

По типу ТЭНа:

• трубчатые стандартные – используются во всех видах отопительных приборов, работающих на электричестве; могут иметь широкий диапазон характеристик по производительности, мощности и др.; изготавливаются из стали или титана;Рисунок 1 – Трубчатые электронагреватели
• трубчатые оребренные – применяются только для нагрева газовых теплоносителей, в т.ч. воздуха (конвекторы, тепловые завесы); выполняются, как правило, из конструкционной или нержавеющей стали;Рисунок 2 – Оребренные ТЭНы
• блочные (блок электронагревателей) – требуется в случае необходимости повышения мощности устройства; теплоносителями могут быть как жидкость, так и любой сыпучий материал;Рисунок 3 – Блок электронагревателей
• с терморегулятором – наиболее распространенный вид бытовых нагревателей для отопления с жидкостным теплоносителем; изготавливается из стали, меди или никеле-хромового сплава.Рисунок 4 – ТЭН с терморегулятором

Рассмотрим вкратце наиболее популярные и востребованные виды электронагревателей.

Конвекторы

Представляют собой, как правило, компактные мобильные устройства, которые могут использоваться и в городских квартирах, и в загородных домах в качестве дополнительного или самостоятельного источника тепла. Конструктивно могут выполняться напольными или навесными.

Следует отметить, что многие модели конвекторов предусматривают оба варианта использования.

Принцип действия основан на том, что холодный воздух, поступая свободно или принудительно (за счет встроенных вентиляторов) в прибор и проходя через нагревательные элементы (ТЭНы), поднимается вверх и выходит через специальную решетку. В отличие от многих других видов электронагревателей не имеет никаких ограничений и особых условий для применения.

Как внешне, так и по принципу действия эти приборы подобны обычным батареям отопления и широко применяются в офисах, квартирах, частных домах. Эти приборы представляют собой металлический кожух, заполненный минеральным маслом, разогрев которого осуществляется с помощью ТЭНа.

Как правило, масляные радиаторы выполняются напольными, но могут различаться конструктивно: они бывают открытыми и закрытыми (в таких приборах ребра секций дополнительно закрываются экранами).

Закрытые радиаторы в отличие от открытых более безопасны и эффективнее (за счет «каминного» эффекта внутри корпуса).

Тип обогревателя

На современном рынке представлено несколько по-разному устроенных обогревателей, которые различаются не только по типу, но также и по своим качествам — некоторые из них лучше подойдут для городской квартиры, другие — для загородного дома, третьи — для обогрева технических помещений. Давайте разберемся, какие бывают обогреватели и чем они различаются.

На полках магазинов можно встретить масляные радиаторы, тепловентиляторы, тепловые пушки, конвекторы, инфракрасные обогреватели, инфракрасные пленочные, инфракрасно-конвективные обогреватели и тепловые завесы. Давайте рассмотрим их, начав с самых простых моделей.

Тепловентиляторы

Тепловентилятор представляет собой сочетание нагревательного элемента (об их типах мы поговорим позже) и вентилятора, обеспечивающего циркуляцию воздуха в помещении. Многие из этих приборов могут работать в качестве обычного вентилятора, а вот греть воздух с выключенным вентилятором не могут — соответственно, бесшумных тепловентиляторов не бывает. Впрочем, всерьез рассчитывать на использование такого устройства в режиме «без обогрева» в качестве обычного вентилятора мы бы не советовали: дуют они, как правило, довольно слабо, и для того, чтобы создать эффект «остужающего ветерка», придется ставить его прямо напротив себя на расстоянии не более метра.

Тепловентилятор Ballu BFH/S-04 — небольшой и компактный

Основная задача тепловентилятора — быстро нагреть воздух в холодном помещении. Действительно, эффект от работы такого обогревателя становится заметен буквально через несколько минут. Ну а в случае, если обогреть нужно строительный объект или большое помещение, то для решения этой задачи подойдет тепловая пушка — по сути, тот же самый тепловой вентилятор, отличающийся повышенной мощностью и возможностью работы длительное время без пауз. «Расплата» за быстрый и мощный обогрев будет заключаться в высоком уровне шума и соответствующем потреблении электроэнергии: многие владельцы загородных домов, особенно достаточно давно построенных, сталкиваются с тем, что обогревать с помощью тепловентиляторов более двух помещений не представляется возможным, поскольку они просто-напросто «выедают» всю подведенную к дому мощность.

Также не стоит забывать о том, что тепловые пушки бывают очень большой мощности — например, 5 кВт, и даже еще больше. Не всякая розетка и не всякая проводка выдержит такое энергопотребление.

Тепловые пушки серии Prorab недвусмысленно намекают на использование в ходе ремонта

Многие дорогие тепловентиляторы имеют встроенный мотор, обеспечивающий вращение прибора в горизонтальной плоскости и, как следствие, улучшенную циркуляцию воздуха и более равномерный нагрев помещения.

Также следует упомянуть так называемые «керамические» тепловентиляторы — у них металлическая спираль не обдувается воздухом напрямую, а служит для нагрева керамического нагревательного элемента, который, в свою очередь, греет воздух. Керамические тепловентиляторы практически лишены основного недостатка обычного тепловентилятора — характерного запаха «жженой пыли», который возникает от сгорания частичек пыли, попадающих прямиком на раскаленную проволоку.

Масляные радиаторы

Масляный радиатор хорошо знаком каждому: именно такой обогреватель можно чаще всего встретить на даче (особенно если она была построена более двадцати лет назад). Масляный радиатор представляет собой герметичный металлический корпус, внутри которого залито специальное минеральное масло. Нагревательный элемент (электрическая спираль) также находится внутри корпуса. Таким образом, спираль нагревает масло, масло — корпус, а уже корпус обогревателя нагревает окружающий воздух.

Масляный радиатор Sencor soh-2107bk — типичный представитель своего класса

Визуально масляный радиатор похож на батарею центрального отопления: он зачастую имеет похожие отсеки-секции. Вентилятора у такого обогревателя, как правило, не предусмотрено.

Как и батарея центрального отопления, масляный радиатор лучше всего подходит для использования в помещениях, где требуется постоянный нагрев воздуха. Он долго разогревается и далеко не сразу переходит к обогреву воздуха. С другой стороны, температура самого радиатора не настолько велика, чтобы сжигать попавшие на него частицы пыли (а следовательно, постороннего запаха в помещении не будет). Масляные обогреватели работают практически бесшумно, долго сохраняют тепло после выключения и считаются экологически чистыми. Из минусов стоит отметить их довольно большой размер и малую мобильность (даже несмотря на наличие специальных ножек-колесиков).

Несложно сообразить, что если взять два равных по мощности обогревателя, то более компактный будет иметь бо́льшую температуру. А следовательно, лучше выбрать более крупную модель (если позволяет свободное место), что уменьшит вероятность случайных ожогов.

Конвекторы

Схожим образом работает и конвекторный обогреватель. Отличие от тепловентилятора тут заключается в отсутствии собственно вентилятора: воздух в конвекторном обогревателе проходит сквозь нагревательный элемент, после чего естественным образом поднимается вверх, освобождая место более холодным слоям воздуха, которые поднимаются от пола. Как следствие, размер нагревательного элемента у такого обогревателя будет существенно больше (по габаритам его можно сравнить с «плоской» батареей центрального отопления).

Конвекторный обогреватель Optima CH-1600Y/W с контролем температуры и возможностью крепления на стену

Обогреватели конвекторного типа подходят для установки на стену и, как правило, выглядят довольно стильно. Правда, нагревают воздух они не так быстро, как тепловые вентиляторы.

Отметим, что конвекторы идеально подходят для объединения в единую сеть, позволяющую централизованно управлять обогревом одного или нескольких помещений.

Инфракрасные обогреватели

Инфракрасные обогреватели устроены принципиально иначе: они нагревают не воздух, а окружающие предметы (в первую очередь — пол или стены) за счет инфракрасного излучения. Воздух в помещении нагревается уже от них. Нагревательным элементом у таких обогревателей служат кварцевые трубки или лампы.

Стеклянный инфракрасный обогреватель Пион Thermo Glass отечественного производителя

Инфракрасные обогреватели работают бесшумно и могут использоваться там, где требуется подогрев не воздуха, а окружающих предметов — например, на открытом воздухе (для обогрева беседок и веранд). Также их нередко используют в ванных комнатах. Идеально они подходят и для работы в помещениях, где нужно сохранить некоторую невысокую температуру, а обогревать весь объем воздуха представляется нецелесообразным. А вот для обогрева помещений, где присутствует множество комнат и/или перегородок они подойдут не слишком хорошо: инфракрасные лучи не смогут обогнуть множественные препятствия.

Следует упомянуть, что поскольку ИК-излучение нагревает предметы, на которые попадает — одним из этих предметов является находящийся в помещении человек. Поэтому «ощущение тепла» от ИК-обогревателя появляется почти сразу после его включения. Однако здесь стоит учитывать несколько моментов:

• ощущение появилось — но температура окружающей среды пока не изменилась;
• тепло только тем частям тела, на которые попадает излучение;
• в зависимости от расстояния до ИК-обогревателя, можно как почувствовать жару, так и не почувствовать вообще ничего.

Стоит выделить такие типы инфракрасных обогревателей, как «инфракрасно-конвективный» и «инфракрасные пленочные». Первые из них совмещают в себе преимущества конвективных и инфракрасных моделей. Обогрев обеспечивается как за счет нагревательного элемента, расположенного внутри обогревателя, так и за счет теплоотдачи лицевой поверхностью обогревателя. По мнению разработчиков, такой «комбинированный» способ обогрева позволяет создать в помещении комфортный микроклимат без лишних затрат электроэнергии.

Настенный пленочный обогреватель НЛО, замаскировавшийся под картину

Что касается инфракрасных пленочных обогревателей, то они представляют собой тонкий нагревательный элемент из пленки и фольги. Такие обогреватели нередко выполняются в виде ковриков или настенных картин (дизайн у таких картин, впрочем, сомнительный). Нашлось им применение и в качестве «теплого пола». Мощность инфракрасных пленочных обогревателей обычно не превышает 400-500 Вт.

Тепловые завесы

Тепловые завесы — отдельная категория приборов, выполняющих в том числе и роль обогревателя. Тепловые завесы устанавливаются в дверных (или оконных) проемах и создают поток теплого воздуха, блокирующий сквозняки. Тепловые завесы обычно используются в помещениях, в которых часто открываются двери (например, в офисах), либо там, где существует опасность сквозняков и нужно создать дополнительную теплую зону.

Электрическая тепловая завеса Daire НТ 508 мощностью до 5 кВт

Справятся они и с обогревом небольших помещений, однако со сложными задачами по обогреву тепловая завеса не справится. Стоит отметить, что мощность тепловой завесы нужно выбирать в соответствии с размерами двери или окна, на который она будет установлена.

КПД и производительность

Для каждого обогревателя производитель указывает комфортную и максимальную площадь помещения, для которого предназначен тот или иной прибор. Благодаря этим параметрам проще всего понять, прибор какой мощности вам потребуется. В большинстве случаев зависимость тут окажется строго линейной: если мощность обогревателя будет в два раза выше, то и тепла за единицу времени он отдаст примерно в два раза больше.

Тип обогревателя в данном случае не имеет значения: если два обогревателя потратили одинаковое количество энергии, то и помещение они нагрели одинаково (но не обязательно за одно и то же время!).

Управление и индикация

Простые обогреватели имеют механическую систему управления, которая выглядит как набор из регулирующих температуру ручек и кнопок включения/выключения. Такие обогреватели могут работать в режиме полной либо частичной нагрузки и самостоятельно отключаться при достижении определенной температуры, однако на большее они, как правило, не способны.

Также следует учесть, что регулировка температуры будет довольно грубая, и, как правило, не в градусах, а в виде вращающейся ручки со значениями «минимум», «максимум» и несколькими промежуточными безымянными градациями. Таким образом, вас ждет довольно долгая процедура подбора оптимального положения этой ручки в соответствии с собственными ощущениями от температуры в помещении.

Механическая система управления обогревателем

Современные модели все чаще оснащаются электронной системой управления, включающей набор механических или сенсорных кнопок и цифровой дисплей. Возможности у таких обогревателей гораздо более широкие: они могут включаться и выключаться по расписанию, поддерживать установленную температуру (в градусах) в помещении, отображать температуру и текущее время на дисплее и многое другое. К таким обогревателем нередко прилагается пульт дистанционного управления.

Электронная система управления с индикацией температуры

Наконец, самые «продвинутые» обогреватели имеют возможность дистанционного управления. Такие устройства имеют встроенный передатчик Wi-Fi или Bluetooth, благодаря чему управлять устройством можно со смартфона — с помощью специального приложения.

Возможности и функции

В зависимости от сложности обогреватель может иметь разный набор возможностей и функций. Самые простые обогреватели (например, многие масляные) нагреваются до определенной температуры, после чего на некоторое время отключаются. Более продвинутые приборы способны контролировать температуру в помещении и включаться и отключаться в зависимости от окружающих условий.

Обогреватели с электронной системой управления могут быть оснащены отложенным стартом и временем окончания работы, включаться и выключаться по расписанию и нередко имеют набор программ для различных сценариев использования.

Обогреватели с дистанционным управлением посредством Bluetooth или Wi-Fi позволяют пользователю контролировать их работу дистанционно. Благодаря такому решению обогреватель можно включить или выключить дистанционно. Например, будет полезно включить обогреватель перед тем, как отправиться на дачу, чтобы приехать в уже прогретый дом.

Уровень шума

Для большинства обогревателей в документации указан максимальный уровень шума. На этот параметр нужно смотреть в случае, если обогреватель будет установлен в спальне, в детской или в рабочем кабинете — в общем, там, где требуется тишина. Наиболее тихие обогреватели — инфракрасные. Следом за ними идут масляные обогреватели, обогреватели конвекторного типа, а затем — тепловентиляторы и тепловые пушки.

Стоит учесть, что иногда шум может издавать температурное реле либо динамик, оповещающий пользователя о смене режима работы (или срабатывающий при нажатии кнопок). Поскольку такие звуки могут оказаться весьма назойливыми, лучше заранее убедиться, что подобные эффекты отсутствуют. Кстати, не помешает проверить и яркость дисплея, чтобы неожиданно не оказалось, что обогреватель, который предполагается установить в спальне, светит слишком ярко.

Почему одни обогреватели экономичнее других, плюсы и минусы

Дело в том, что в различных обогревателях используются различные способы нагрева помещения, одни использую нагревательные тэны, в других используется инфракрасное излучение, масляные теплоносители.

Первостепенным важнейшим фактором, влияющим на экономию, считается правильный подбор обогревателя необходимой мощности под данную площадь помещения. Например, если попытаться обогреть 400м2 тепловентилятором за 900р, можно не только ничего не нагреть, а еще и получить хороший счет за электричество в конце месяца см. таблицу ниже.

Важно! Если вы выбираете обогреватель в качестве не основного источника тепла, например, на период весна-осень. Достаточно выбора на один порядок меньше. Например, 30кв.м-2000Вт. Другая ситуация, если вам недостаточно основного источника отопления, для этого необходимо произвести несложные расчеты и обзавестись подходящим энергосберегающем обогревателем, рассчитанным на меньшую площадь.

Так же не стоит забывать, что не все отопительные системы распространяют тепло равномерно вокруг себя, есть направленные, всесторонние, есть напольные, настенные, потолочные, все они обладают своими плюсами и минусами. Разберем преимущества и недостатки самых популярных из них:

Тепловентиляторы

• плюсы

Мобильность, демократичность, довольно быстрый нагрев помещения

• минусы

Шумность, сушат воздух, поднимают пыль, выжигают кислород, нельзя оставить без присмотра, средний КПД

Масляные

• плюсы

Медленное остывание, бесшумность, наличие термостата, защита от перегрева

• минусы

Медленный нагрев, низкий КПД, нагревание корпуса

Конвекторы

• плюсы

Бесшумность, безопасный нагрев корпуса, термостат, высокий КПД

• минусы

Сушат воздух, выжигают кислород, засоряются пылью

Инфракрасные

• плюсы

Бесшумность, экономичность, не сушат и не выжигают кислород, быстрый нагрев

• минусы

Дороговизна

Микатермические

• плюсы

Высокий КПД, поддержание равномерно микроклимата

• минусы

Повышенная чувствительность к перегрузкам в электросети, цена

В данном списке представлены только основные преимущества и недостатки. Выбирая отопитель необходимо также обращать внимание на марку производителя, гарантийный срок обслуживания, собственные уникальные свойства, класс энергоэффективности, удобство транспортировки, безопасность для людей, чувствительность к перепадам температур, длину шнура, внешний вид.

Нагревательное лабораторное оборудование и приборы

Все лаборатории, будь то простенькие школьные или супероснащенные научно-исследовательские, нуждаются в оборудовании для нагревания, прокаливания, сушки, стерилизации, термостатирования и для многих других операций.

Классификация лабораторных нагревательных приборов

Нагревательное лабораторное оборудование и приборы можно разделить на группы по источнику питания:

— электрические (печи, шкафы, плитки); — газовые (горелки и плитки); — жидкостные (керосиновые и бензиновые горелки, спиртовки).

По назначению:

— электропечи; — электрические и газовые плитки; — колбонагреватели; — бани; — сушильные шкафы; — термостаты; — стерилизаторы; — газовые, керосиновые и бензиновые горелки, спиртовки.

Электрические плитки

Электрические лабораторные плитки — самые простые (за исключением спиртовок) и самые распространенные нагревательные приборы в лабораториях. С их помощью нагревают реакционные сосуды, выпаривают растворы, высушивают или прокаливают образцы. Они находят применение в химических и физических, медицинских и биологических, учебных и исследовательских лабораториях.

В зависимости от потребностей, лабораторные электрические плитки оснащаются платформами разного размера, некоторые модели предусматривают возможность одновременного нагрева большого количества химической лабораторной посуды.

Для того чтобы плитка прослужила долго, ее корпус изготавливается из химически стойкого материала, а элементы контроля выводятся на некотором расстоянии от платформы. Внешняя поверхность нагревающей платформы выполняется из материалов, способных длительное время противостоять пролитым горячим агрессивным химическим веществам. Это может быть керамика и стеклокерамика, фторопласт, дюралюминий.

Колбонагреватели

Для нагревания стеклянных круглодонных колб выпускаются специальные колбонагреватели, в которых нагревание сосуда происходит вдоль искривленной поверхности углубления под сосуд. Некоторые модели рассчитываются на работу с колбами определенного диаметра, другие могут нагревать колбы нескольких типоразмеров. Еще есть многоместные приборы для нескольких емкостей.

Нагревательный элемент, как правило, полностью погружен в керамику. Для удобства эксплуатации, в корпусе прибора часто предусматривается отверстие для установки штатива.

Бани

В лабораторной практике весьма востребованы различные бани: водяные, масляные, песочные. Они позволяет очень аккуратно и медленно нагревать реакционные сосуды, выпарные и кристаллизационные чашки, поддерживать температурный режим в сосуде на определенном уровне в течение длительного времени. Бани выпускаются одноместные и многоместные, с разными видами теплоносителей, от которых зависит максимальная температура нагрева.

Современные нагревательное лабораторное оборудование, как правило, оснащается температурным контроллером, позволяющим нагревать вещества с заданной скоростью и строго до определенной температуры, атакже индикацией температуры и автоматическим отключением при перегреве.

Недорого, с самовывозом из магазина в Мытищах или с доставкой лабораторное оборудование в Москве купить можно в интернет-магазине «ПраймКемикалсГрупп». Опытные менеджеры помогут выбрать необходимое оборудование и быстро оформят заказ.

Классификация электронагревателей по классу защиты

Все современные электрические приборы разделяют на отдельные группы по классам защиты. Выделяют всего пять классов защиты человека при работе с электрическими устройствами:

• нулевой класс – электронагревательные приборы с рабочей изоляцией, никаких дополнительных защитных средств не предусмотрено;
• ноль первый класс – устройства с рабочей изоляцией и подключением нетоковедущих металлических частей к контуру заземления;
• первый класс – наличие дополнительного защитного соединения с токопроводящими элементами электронагревательных устройств, за счет чего при повреждении рабочей изоляции токопроводящие части устройства не оказываются под напряжением;
• второй класс – отсутствует дополнительное защитное соединение, но имеется двойная изоляция, а корпус устройства изготавливается из непроводящих электроток материалов;
• третий класс – электрические устройства с низковольтным питанием, среди современных электронагревательных приборов нет оборудования, которое можно отнести к этому классу безопасности.

Требования пожарной безопасности

Чтобы не допустить возгораний, соблюдайте следующие правила:

• не применяйте приемники электроэнергии в местах и условиях, которые не соответствуют требованиям инструкции от их изготовителей;
• не используйте изделия с неисправностью, которые могут стать причиной пожара;
• не эксплуатируйте провода и кабеля с поврежденной изоляцией или без защиты;
• нельзя применять по назначению сломанные розетки, рубильники и прочие изделия;
• не оборачивайте лампы и светильники бумагой, тканевыми повязками и прочими горючими материалами, запрещено использовать источники света без колпаков, если они предусмотрены их конструкцией;
• запрещено использовать плитки, утюги, чайники и другие электронагревательные приборы, если на них нет тепловой защиты и подставок на основе теплоизоляционных негорючих материалов, которые могут не допустить возгорание;
• не эксплуатируйте самодельные приборы, плавкие некалиброванные вставки и другие нестандартные изделия защиты от короткого замыкания;
• не ставьте и не складируйте горючие и легковоспламеняющиеся вещества и изделия рядом со щитами, двигателями и пусковой аппаратурой;
• если помещение взрывоопасно, то нельзя использовать в нем все виды бытовых приборов.

Однако не всегда знание правил пожарной безопасности может защитить от возгорания. Естественно, нужно применять все электрические приборы в соответствии с существующими требованиями, чтобы не допустить порчи имущества и более серьезных последствий.

Если же возгорание все-таки происходит, то его можно вовремя остановить, позвонив в пожарную службу по номерам 01 или 010. Также присутствует экстренный номер 112, который можно вызывать даже с мобильного телефона, когда на нем нет средств и даже при отсутствии сим-карты.

Однако таких ситуаций лучше не допускать. Для этого при покупке того или иного изделия внимательно изучайте его инструкцию, чтобы не приобрести бракованный товар. Помните, что использование электронагревательных приборов должно не приводить к неприятным последствиям, а приносить пользу.

Как рассчитать оптимальную мощность отопительных приборов

Самый простой метод расчета необходимой мощности основывается на том, что для обогрева квадратного метра требуется потратить 100 Вт тепла. То есть на комнату в 10 м2 нужны обогреватели суммарной мощностью в 1 кВт. Другой подход оценивает требуемую мощность, исходя из объема помещения. В усредненном случае берут 41 Вт на м3.

Такой подход к расчету мощности отопительных приборов усреднен и для многих случаев дает неточный результат, приводящий к лишним затратам. Ведь при таком расчете не учитываются:

• конкретные климатические условия;
• размеры окон, которые вполне могут занимать всю стену;
• использование энергосберегающих технологий, например, утеплителя или тройных стеклопакетов и так далее.

Точный расчет с учетом всех особенностей конкретного здания и его теплопотерь выполняется на основе сводов правил СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха СНиП 41-01-2003» и СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 (с Изменением N 1)». В этом случае учитываются все данные по конкретному объекту и выполняется расчет необходимой мощности для него.

Максимально близкий результат, учитывающий основные характеристики здания, можно получить при расчете тепловой мощности по формуле:

Q = (100 Вт/м2 х S х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7)

• Q — требуемая мощность отопления;
• S — площадь помещения;
• К1 — коэффициент, учитывающий теплопотери через окна. Величина К1 выбирается равной 1 для двойного стеклопакета, 0,85 — для тройного, 1,27 — для одинарного;
• К2 — коэффициент, учитывающий наличие теплоизоляции здания. Он выбирается равным 1 — для кладки в два кирпича; 0,854 — при наличии дополнительной теплоизоляции и 1,27 — при незначительной теплоизоляции;
• К3 — коэффициент, учитывающий размеры окон и их соотношение с площадью помещения в процентах. При соотношении 50% выбирается равным 1,2, для 40% — 1,1, для 30% — 1, для 20% — 0,9, для 10% — 0,8;
• К4 — коэффициент, учитывающий климатические условия. При минимальных температурах — 350С выбирается равным 1,5. При — 250С — 1,3; при -200С — 1,1; при — 150С — 0,9; при — 100С — 0,7;
• К5 — коэффициент, учитывающий количество стен, выходящих на улицу и, соответственно, теплопотери через них. Для четырех стен он берется равным 1,4, для трех — 1,3, для двух — 1,2, для одной — 1,1;
• К6 — коэффициент, учитывающий степень теплоизоляции помещения, находящегося выше расчетного. Он выбирается равным 1, если выше находится крыша или чердак, 0,9 — при наличии выше утепленного, но не отапливаемого помещения и 0,8 — если выше расположена квартира в многоквартирном доме или другие комнаты, то есть отапливаемое помещение;
• К7 — коэффициент, учитывающий высоту помещения. Он выбирается равным 1 для комнат с потолками на высоте 2,5 м, 1,05 — на высоте 3 м, 1,1 — на высоте 3,5 м, 1,15 — на высоте 4 м и 1,2 — для высоты в 4,5 м.

В дальнейшем надо разделить полученное значение на мощность одного выбранного вами отопительного прибора и округлить результат в большую сторону.

Расчет необходимой мощности отопления по такой формуле позволяет учесть большую часть факторов и получить качественный результат. Таким образом вы получите количество отопительных приборов, необходимое для одного помещения.

Обратите внимание, что расчет следует выполнять для каждого помещения отдельно, собственно как и для разных категорий техники. Например энергопотребление кухонной техники уже рассчитывается немного по-другому.