Типы электрических ТЭНов

ТЭН – это нагревательный прибор, общеизвестное название которого – аббревиатура, которая расшифровывается как Трубчатый Электронагреватель т.к.  ТЭНы, чаще всего, изготавливаются в виде трубки из керамики, стекла или металла.

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.

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) представляет собой некую разновидность  индукционной плиты.

Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий по катушке, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить токопроводящий материал, то он будет разогреваться. Основное преимущество ВИН в том, что температура индуктора не превышает 140град.С. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию накипи.  В отличии от вихревого теплогенератора, принцип действия ВИН вписывается в законы физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает ему право на применение в системах отопления и иных системах нагрева жидкостей.
Однако, что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? А вот здесь начинаются чудеса. Обещают экономию до 50% по сравнению с обычными ТЭНами. Тоесть, либо КПД ТЭНа равен 50%, либо КПД ВИНа равен 200%. Попробуем разобраться. Ваш покорный слуга не поленился и позвонил в несколько компаний продающих вихревые индукционные нагреватели. Самый главный вопрос, который был задан — какое преимущество я получу, заплатив достаточно большие деньги за этот прибор? Вот какие ответы я получил:

• У нас очень много продаж и все довольны
• Фантастическая надежность и долговечность
• Экономия до 50% по сравнению с ТЭНами
• Отсутствие шума

Ну, с первым и вторым утверждениями можно поспорить. По поводу шума — ТЭНы тоже не шумят. А, вот, с экономией — это интересно. Оказывается (по утверждению продавцов), образование накипи на ТЭНе снижает его КПД. Соответствено, экономичность ВИНа обусловлена постоянным КПД по сравнению с ТЭНами. Но позвольте, каким образом накипь снижает КПД ТЭНов? Вспомним про закон сохранения энергии. Допустим, подвели мы к ТЭНу 1кВт электрической мощности. Соответственно, мы должны получить 1кВт тепловой энергии. Если тепла получаем меньше, то оставшаяся энергия должна выделяться в каком-то ином виде. Что-0то я не припомню, чтобы ТЭНы в воде светились или выделяли, скажем, электромагнитные волны.

Несомненно, накипь снижает теплоотдачу ТЭНа, но это никак не влияет на его КПД. При снижении теплоотдачи, повышается температура самого ТЭНа, а, следовательно, повышается его электрическое сопротивление. При повышении электрического сопротивления, понижается мощность, потребляемая этим ТЭНом.
На самом деле, изменение температуры и потребляемой мощности настолько незначительны, что рядовой пользователь этого даже не заметит. Закипит чайник через минуту или через минуту и 5 секунд — имеет ли это значение? При этом, количество электроэнергии, необходимой для подогрева чайника с водой, останется неизменным. Однако, продавцы ВИНов пытаются перевернуть ситуацию с ног на голову и говорят о снижении КПД.

Таким образом, ВИН может быть альтернативой ТЭНам, но никакого выигрыша в экономии он не даст. Чудес на не бывает 🙂 А что касается «фантастической надежности», за те деньги, которые стоит ВИН, можно купить несколько электрических котлов и устроить резервирование. Надежность будет в несколько раз выше.

 

Разновидности ТЭНов водонагревателей: что практичнее?

Подогрев воды для бытового использования может выполняться разными способами, например, котлом, бойлером или другим обогревателем. В основе любого способа лежат нагревательные ТЭНы. Под ними подразумевается специальная металлическая трубка, встречающаяся разных форм. Мощность ТЭНа выбирается индивидуально и зависит от объема накопительного бака.

Разновидности

ТЭН для водонагревателя имеет металлическую оболочку, внутри которой запаяна нихромовая спираль и кварцевый песок. В зависимости от моделей водонагревателя, ТЭН изготавливается из:

• меди;
• углеродистой стали;
• нержавеющей стали.

Подразделяются они на две основные классификации:

1. Закрытые.
2. Открытые.

Положительные стороны закрытых ТЭН:

• Защищены от возможного замыкания.
• Просты в обслуживании.
• Экономны при расходе электроэнергии.
• В некоторых моделях устанавливается несколько ТЭНов, что позволяет быстрей нагревать воду.
• Имеют долгий срок эксплуатации.

Минусы закрытых ТЭНов:

• Высокая стоимость.
• Если используется один, то очень долго нагревает воду.
• ТЭН должен всегда находится в воде.

Преимущества открытых:

• Быстро греется жидкость.
• Сравнительно низкая цена.

Минусы открытого изделия:

• Низкий уровень безопасности на предмет замыкания.
• На поверхности быстро образуется налет и накипь, что снижает КПД ТЭНа.
• Расходует больший объем электричества.
• Быстро выходит из строя.

Производители

На отечественном рынке электрические тэны для водонагревателя представлены разными производителями. Каждый из них имеет свои особенности, например:

• Электролюкс.
• Термекс.
• Тимберк.
• Аристон.

Есть множество и других производителей менее известные, соответственно и качество ТЭНа сомнительное. Если вы приобрели водонагреватель с тэном известного и популярного производителя, то в случае его поломки, специалисты нашей компании без особых проблем найдут необходимую деталь для ее замены. Специалисты компании «Атлант Сервис» в этом вопросе предоставляют профессиональные услуги. Они знают, как проверить тэн водонагревателя на предмет неисправности и в случае обнаружения поломки знают, как ее исправить.

Аристон. Это представитель итальянского производителя, имеющий положительную репутацию на рынке благодаря своей надежности и качеству. Они потребляют немного электричества, имеют невысокую цену и быстро греют воду. Они защищены от скопления накипи, поэтому не нуждаются в постоянной чистке, однако без нее все равно не обойтись.

Тимберк. Имеют прекрасную защиту от образования коррозии и скопления накипи. Вода очень быстро нагревается. Особенно такие тэны привлекают внимание благодаря невысокой цене, которая прекрасно гармонирует с качеством.

Термекс. Еще один представитель итальянского производства, отличающийся сравнительно низкими ценами и высоким качеством. Тэны преимущественно изготавливаются из меди или нержавейки.

Электролюкс. Это шведский производитель, гарантирующий продолжительный эксплуатационный срок благодаря устойчивости к накипи. Используемые тэны не загрязняют воду. Они не нуждаются в регулярном обслуживании и способны прогревать большой объем воды.

Особенности эксплуатации и выбора

Наиболее частая поломка ТЭНа – неправильная эксплуатация водонагревателя. Среди наиболее распространенных поломок встречаются:

• Из-за высокого напряжения лопается металл.
• Потеря герметичности.
• Образование коррозии при частом спуске воды.

Чтобы купленное изделие прослужило долго, важно строго соблюдать правила по эксплуатации, предписанные производителем.

При выборе, крайне важно ориентироваться на:

• эксплуатационные условия;
• объем требуемой нагретой воды;
• марку производителя.

Выбирая ТЭН, необходимо приобретать одного и того же производителя, что и бойлер или другой водонагреватель. Если требуется быстрый прогрев воды, то выбирается более мощный прибор. В любом случае продолжительность эксплуатации будет зависеть от соблюдения элементарных эксплуатационных правил. Но как показывает практика, закрытые ТЭНы практичней и долговечней, поэтому выбор стоит отдавать именно таким водонагревателям.

виды, принцип действия, правила выбора

Электрические ТЭНы десятилетиями не меняют свою конструкцию и остаются востребованными в отопительном оборудовании. Меняется форма этих приборов, конструктивные материалы, но остается неизменным принцип действия и эффективность. Для грамотного подбора пригодятся сведения об отличиях и характеристиках. Согласны?

Вы узнаете, что собой представляют и как действуют ТЭНы для отопления. Мы детально описали разновидности нагревательных элементов, привели бесспорные аргументы для обоснованного выбора оптимального типа. С учетом наших рекомендаций вы без ошибок приобретете требующийся прибор.

Содержание статьи:

Предназначение отопительных ТЭНов

Электрические ТЭНы снискали популярность благодаря своей универсальности и высокому КПД. Вся потребляемая ими электроэнергия расходуется по прямому назначению – на обогрев окружающего пространства.

Основными отопительными приборами, где используются ТЭНы являются:

1. Переносные и стационарные масляные электрообогреватели.
2. Водяные радиаторы отопления.
3. Полотенцесушители для ванной.
4. Электрокамины.
5. Электроконвекторы.
6. Электрические котлы.

Указанное оборудование может использоваться в качестве основного или дополнительного источника обогрева. Стоит оно недорого, легко монтируется и не требует специальных навыков при эксплуатации.

Подключить ТЭН к чугунному радиатору центрального отопления можно после отсоединения общего стояка. Такой прибор можно использовать для основного и дополнительного обогрева

Внутреннее устройство электронагревателей

Устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью. В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

В большинстве моделей ТЭНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Принцип работы нагревательных элементов

Работает ТЭН по следующему принципу. При подключении к сети происходит нагрев внутренней спирали и передача энергии термопроводнику и наружной оболочке. В дальнейшем тепло передается окружающей жидкости, воздуху или твердому материалу.

При нагревании ТЭНа, погруженного в масло или воду, вокруг трубки создаются конвекционные потоки, которые перемешивают теплоноситель и способствуют его равномерному нагреву.

Электрические котлы известны своей надежностью и ремонтопригодностью. В них нет множества сложных деталей, поэтому они просты при эксплуатации и обслуживании

В безжидкостных отопительных приборах температура нагрева обычно ограничена, чтобы не повредить окружающие детали и не спровоцировать пожар.

Для ускорения теплообмена в них часто используется вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри прибора, так и в окружающем его помещении.

Виды ТЭНов для отопительных приборов

Простота изготовления ТЭНов не всегда оборачивается удобством для пользователей. Многие производители выпускают электронагреватели со специфической формой и креплением. В случае поломки их довольно сложно купить в магазине. Поэтому для правильного выбора необходимо изучить все возможные конструктивные варианты.

Трубчатые модели для бытового отопления

Трубчатая конструкция электронагревателей является самой распространенной в мобильных , переносных и настенных . Передача тепла в них может происходить с помощью: конвекции, ИК-излучения или теплопроводности.

Готовые ТЭНы с регулятором и собственным шнуром питания можно покупать только при уверенности, что длины провода будет достаточно

Форма и длина трубки в таких устройствах может быть любой и диктуется лишь конструктивными особенностями. К примеру, ТЭН представляет собой змеевик, расположенный за минеральной пластиной. Нагреваясь, пластина излучает инфракрасное тепло.

Наиболее распространены такие его характеристики:

• диаметр – 5-18 мм;
• длина – 200-6000 мм;
• материал оболочки – сталь, нержавейка, керамика, медь;
• мощность – 0,3-2,5 кВт.

ТЭНы мощностью более 2,5 кВт в бытовых отопительных приборах не применяются, потому что квартирная проводка просто не выдержит большей нагрузки.

Оребренный вариант электронагревателей

Оребренные приборы представляют собой модификацию трубчатого ТЭНа. Их особенностью является наличие множества тонких стальных пластин, расположенных вдоль всей длины устройства. Такая конструкция резко увеличивает площадь контакта с окружающей средой, обеспечивая высокую скорость её нагрева.

Оребренные ТЭНы стоят дороже, требовательны к объему рабочего пространства, но обеспечивают более высокие потребительские характеристики отопительного оборудования

Используются оребренные модели преимущественно в обогревателях для . Они обеспечивают быстрое повышение температуры в помещении, особенно при наличии встроенного вентилятора.

Блочные конструкции ТЭНов

Блочный вариант представляет собой несколько совмещенных на базе единого крепления трубчатых нагревателей.

Особенное внимание при выборе блочных ТЭНов необходимо обращать на их мощность и способность котла с насосом обеспечить отвод тепла

Такая конструкция используется при сочетании двух факторов:

1. Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
2. Невозможность быстрой передачи тепловой энергии от спирали к окружающей среде из-за малой площади наружной оболочки.

Фактически в блочном ТЭНе снижается нагрузка на каждую нагревательную трубку и увеличивается скорость теплопередачи. Такие устройства входят в состав и промышленных электронагревательных установок.

Мощность блочных моделей может составлять 5-10 кВт, поэтому при их размещении в квартире требуется протягивать в помещение дополнительный электрокабель.

Приборы патронного типа

Патронные ТЭНы имеют вид трубки с одним свободным концом, что обусловлено особенностью их установки. Наружная оболочка выполнена обычно из полированной стали, чтобы обеспечивать максимальный контакт с окружающим материалом. Такие трубки плотно вставляются в соответствующее отверстие отопительного прибора.

Главным недостатком патронных ТЭНов является малая площадь теплоотдающей поверхности, что требует применения специфических способов отведения тепловой энергии

Фиксация патронных моделей производится преимущественно с помощью фланцевого соединения. Используются они обычно в промышленности для нагрева рабочих частей экструдеров.

Существуют и другие конструкционные виды ТЭНов, но они применяются в основном в промышленном производстве и не затрагивают рассматриваемую тему.

Дополнительные функции электронагревателей

Выше были рассмотрены простейшие конструкции приборов, которые не имеют каких-либо встроенных регулировочных механизмов.

Блок терморегуляции может иметь механическую или электронную автоматику. Последняя более точна, но требовательна к параметрам домашней электросети

Но могут оборудоваться простейшей автоматикой, обеспечивающей устройству дополнительные функции.

К таковым относятся:

1. Терморегуляция. ТЭНы со встроенным терморегулятором для отопления имеют датчик температуры, который срабатывает при нагреве рабочей среды до определенного уровня. Регулировка электронагревателя происходит с наружной стороны фланца.
2. Антизамерзание. Эта функция обеспечивается упрощенным терморегулятором, который срабатывает только при понижении температуры до 0-2°C. Она препятствует замерзанию воды в трубах отопления, потребляя минимум электроэнергии.
3. Турбонагрев, который обеспечивает форсированный нагрев рабочей среды при первоначальном пуске оборудования. Необходимо помнить, что электропроводка помещения должна выдержать кратковременное повышение мощности.

Приборов, поддерживающих дополнительные функции, не так много, потому что зачастую регулирование работы отопительных приборов в целом производится с помощью отдельного блока автоматики.

Как выбрать ТЭН для отопительного оборудования?

Выбирая или в радиаторе, необходимо обращать внимание на его мощность, конструкцию, длину трубки и наличие дополнительных возможностей. Поэтому перед покупкой необходимо узнать как можно больше обо всех его характеристиках.

Расчет мощности прибора

Большая мощность ТЭНа не всегда является положительным качеством.

При выборе важно учитывать несколько факторов, которые связаны с уровнем энергопотребления:

• предельная мощность теплоотдачи отопительного прибора в целом;
• возможности электропроводки;
• объем помещения.

Нельзя покупать устройство с мощностью, которая больше 75% максимального уровня теплоотдачи отопительного оборудования.

Например, имеется радиатор с 10 секциями, каждая из которых отдает воздуху 150 Вт тепла, всего 1,5 кВт. При установке в него электронагревателя с мощностью 2 кВт поверхность батареи не сможет быстро отдать всю образующуюся энергию. В результате ТЭН будет постоянно отключаться из-за перегревания.

Причиной быстрой поломки ТЭНа может быть неправильный выбор мощности прибора. В результате системного перегрева спирали она со временем перегорает

В квартирах с изношенной проводкой постоянная нагрузка на розетку не должна превышать 1,5-2 кВт, иначе она может загореться и привести к печальным последствиям. Поэтому перед покупкой ТЭНа нужно проверить состояние проводки и при необходимости демонтировать старую и .

Когда вопрос с электрикой и возможностями оборудования решен, можно приступать к расчету требуемой мощности для поддержания комфортной температуры в помещении.

В хорошо утепленных домах и квартирах будет достаточно уровня 40 Вт/м³. А при наличии щелей в окнах мощность обогрева должна быть увеличена до 60-80 Вт/м³. Покупать конкретную модель можно только после учета всех вышеописанных энергетических факторов.

Учет особенностей конструкции

Большинство ТЭНов отопления имеет оболочку из легированной стали, которая обеспечивает прочность и стойкость к коррозии. Медные устройства применяются преимущественно в нагревателях воды, хотя ограничений на их использование в самодельных радиаторах нет.

В чугунных и стальных радиаторах использование ТЭНов из цветных металлов нежелательно. Это может привести к ускорению износа материалов и соединений

Также при выборе необходимо учитывать направление резьбы заглушки, которое может быть правым или левым. Разные модели электронагревателей отличаются и диаметром фланцев. Они могут иметь размер от 0,5 до 1,25 дюйма.

Обычно к ТЭНу хорошего производителя прилагается краткая инструкция, в которой описываются его конструкционные параметры. Их изучение поможет купить устройство, которое точно подойдет к имеющемуся отопительному оборудованию.

Длина нагревательной трубки

Протяженность трубки является одной из главных характеристик, которые определяют эффективность работы устройства.

Большая её длина при равной мощности приводит к увеличению площади поверхности электронагревателя и ускорению теплообмена с рабочей средой. Это положительно сказывается на долговечности ТЭНа и скорости циркуляции теплоносителя.

ТЭНы с длинной трубкой идеально подходят для установки в самодельные регистры, которыми удобно обогревать большие помещения и хозяйственные постройки

Желательно, чтобы трубка проходила по всей длине рабочей зоны отопительного прибора, не дотягиваясь до противоположной стенки на 6-10 см. Эта рекомендация позволит быстро и равномерно прогревать теплоноситель.

Наличие дополнительного функционала

Переплачивать за дополнительные возможности ТЭНов не всегда нужно. Если отопительный прибор используется в качестве вспомогательного и не имеет собственной встроенной автоматики, то покупка модели с термостатом имеет смысл.

Но при наличии в радиаторе или электроконвекторе собственных термодатчиков и механизмов контроля температуры дополнительные функции так и останутся невостребованными.

Встроенная в заглушку ТЭНа электроника должна иметь предохранительные механизмы, чтобы в случае поломки регулирующей платы не случился пожар

Поэтому приобретать дорогостоящие электронагреватели со встроенной автоматикой рекомендуется только при явной необходимости в таком оборудовании. При необходимости в индивудальном подборе температурного фона лучше купить , который можно использовать периодически.

Что касается производителей ТЭНов, то их выбор не принципиален. Основными поставщиками являются фирмы из России, Украины, Турции и Италии. Качество их продукции примерно одинаково, поэтому нет смысла переплачивать за бренд.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Практический обзор ТЭНов различных типов:

Видео #2. Обзор ТЭНа с терморегулятором:

Видео #3. Особенности блочного ТЭНа, используемого в отопительных электрокотлах отопления:

Покупка ТЭНа для отопительных приборов является непростой задачей. Для этого требуется четко знать характеристики оборудования, в которое встраивается электрический нагреватель. Поэтому останавливать свой выбор на конкретной модели нужно только после тщательного анализа её параметров.

Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фотоснимки по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как подбирали ТЭН для замены в электрокотле или в мобильном обогревателе. Поделитесь, что лично для вас стало решающим аргументом в выборе.

Преимущества и недостатки электрических котлов разных типов

На что нужно обращать внимание при выборе типа электронагревателя для автономного отопления и горячего водоснабжения?

Каждый, кто сталкивался с множественным выбором, прекрасно знает, как непросто даются решения, особенно если цена их высока. Конечно, задачи, стоящие перед специалистом-энергетиком, может быть, и не такие ответственные, как перед авиадиспетчером, и от выбора типа нагревателя жизни людей непосредственно не зависят, но, осознавая это, принимать решение становится отнюдь не проще. Сегодня мы постараемся помочь разобраться, в чем же заключаются принципиальные отличия между наиболее широко распространенными типами электронагревателей. Причем постараемся сделать это в иллюстрациях. Надеемся, этот материал поможет, во всяком случае, упорядочить те моменты, которые нужно принять во внимание при выборе оборудования.

Нагреватель нагревателю рознь

Мы сознательно сузим охват типов нагревателей, так как редко когда встает задача сравнить, например, газовый и электрический котел. Топливо, по большому счету (а вернее, его доступность и цена), являются определяющими при выборе типа котла. Если рядом проходит нитка газопровода и есть условия для подключения, то редко кто будет рассматривать другие варианты. Если, конечно, вопросы эксплуатации не внесут критические изменения. Котельная «на краю» угольного бассейна тоже едва ли имеет альтернативы. До тех пор, пока вопросы экологической безопасности или автоматизации и обслуживания не внесут коррективы.

Так сложилось, что в нашей стране электронагреватели принято относить к бытовому сегменту. Жители больших городов, да и сельские жители, уже привыкли к бойлеру в ванне или на кухне. Многие выбирают электрический котел в качестве основной или резервной системы для отопления частного дома. Электрическая энергия, в пересчете на тепловую, обычно получается дороже, чем при сжигании газа, дров или угля. Но если говорить об удобстве, то электронагрев оказывается вне конкуренции. Ведь что может быть удобнее включения одной кнопкой и управления при помощи одной ручки? Вот и пробираются электронагреватели в наши дома. Однако на этом они не собираются останавливаться. Более того, у электронагрева в нашей стране (что уж говорить про «не наши» страны!), оказывается, очень богатая история. Промышленные электронагреватели (электрокотлы и электроводонагреватели) относительно большой мощности чрезвычайно распространены. Во многих обстоятельствах у них и вовсе нет альтернатив. Впрочем, не будем отвлекаться. Скажем так: там, где есть условия и целесообразность применения электронагревателей, обычно выбор делается в пользу одного из следующих типов электронагревательного оборудования: электродный, ТЭНовый или индукционный электрический котел.

Хорошо подкованный в теме читатель может спросить: а как же инфракрасные нагреватели?! А мы этот тип пока исключим из рассмотрения, поскольку инфракрасные установки не применяются в системах отопления с жидким теплоносителем и таким образом, к котельному оборудованию не имеют никакого отношения и выступают, если так можно выразиться, в другой весовой категории.

ТЭН. Просто ТЭН. Трубчатый электронагреватель.

Трубчатые электронагреватели исторически являются первыми приборами, приспособленными к преобразованию электрической энергии в тепловую. ТЭН был изобретен в США, о чем свидетельствует патент 1859 года. С тех пор этот вид электронагревательного прибора является самым распространенным, главным образом, по причине относительной простоты конструкции. Надо отметить, что принципиально в конструкции этого устройства практически ничего не поменялось с момента изобретения:

ТЭН состоит из тонкостенной (0,8 — 1,2 мм) металлической трубки (корпуса), внутри которой находится спираль из проволоки большого удельного электрического сопротивления. За счет этого сопротивления спираль и накаляется. Материалом трубки может быть углеродистая сталь, если температура поверхности ТЭНа в рабочем режиме не превышает 450 °С, и нержавеющая сталь при более высоких температурах или при работе ТЭНа в агрессивных средах. На металл может накладываться химическое или электрохимическое покрытие — лужение, никелирование, фторопласт.

Спираль чаще всего делают из хромоникелевого сплава (чаще можно встретить другое его название – «нихром») или феррохромового сплава. Концы спирали соединены с контактным стержнем, наружная часть которого подключается к питающей электросети. Спираль изолируется от корпуса наполнителем, имеющим высокие электроизоляционные свойства и хорошо проводящим теплоту. В качестве наполнителя, чаще всего, применяют периклаз (оксид магния) или кварцевый песок. После заполнения наполнителя трубку ТЭНа опрессовывают. Под большим давлением кристаллы периклаза спаиваются, фиксируя спираль по оси трубки ТЭНа. Опрессованный ТЭН может быть изогнут для придания необходимой формы. Контактные стержни ТЭНа изолируют от трубки изолятором, торцы герметизируют влагозащищенным кремнийорганическим лаком.

Единичная мощность ТЭНового элемента варьируется от десятков ватт до десятков киловатт. Еще больше разброс в размерах, а уж по форме нагревательного элемента разнообразие ТЭНов и вовсе не имеет себе равных – прямые, спиральные, дугообразные и вообще почти любой формы, которая взбредет заказчику или производителю в голову.

Как известно, чем проще система, тем меньше вероятность выхода из строя. Несмотря на свою кажущуюся простоту, в конструкции ТЭНа не так уж мало элементов, которые служат недобрую службу, а именно: раскаляющаяся спираль, температура которой может достигать 1000 °С; засыпка-наполнитель, от равномерности которой напрямую зависит долговечность ТЭНа; наличие герметизирующих слоев и уплотнений, от которых зависит не только работоспособность ТЭНа, но и его пожарная и электрическая безопасность – именно в таких местах возможны так называемые «пробои» и замыкания. Но и без пробоев напряжение все равно практически всегда передается на корпус, несмотря на наполнитель, поэтому электрокотлы на ТЭНах в обязательном порядке требуют тщательного заземления.

Рассмотрим подробнее плюсы и минусы ТЭНов как таковых (без свойств электронагревателей, которые их содержат – нас интересует принцип нагрева как таковой): 

Преимущества

недостатки

Универсальность: могут напрямую нагревать почти любые среды. Компактность и способность «закачивать» относительно большую мощность на единицу площади (высокая удельная поверхностная мощность) Относительная дешевизна. Общедоступность. В том числе – доступность сменных деталей. Простота управления и, как следствие, недорогая автоматизация нагревателя. Простота монтажа при замене. Широчайшая гамма форм, размеров и мощностей. Удовлетворительный срок службы – качественный ТЭН может проработать до 10 тыс. часов. Если требуется небольшая мощность нагрева (в пределах 1-4 кВт) альтернативы ТЭНу по стоимости и удобству почти не существует. КПД близкий к 100% при полноценном съеме тепла с ТЭНа (требуется циркуляционный насос). Однако идеальным съем тепла будет только у нового ТЭНа. Отложение накипи сильно портит картину.

Относительная низкая электробезопасность: необходимо заземлять. В плане безопасности приходится полагаться только на автоматику: высокая температура поверхности ТЭНа может привести к аварии. Возможность «пробоев», т.е. замыкания спирали под напряжением на корпус. Даже если изделие заземлено и обеспечивается электрозащита, «пробой» приводит к быстрому выходу ТЭНа из строя. Из-за высокой удельной поверхностной мощности происходит активное отложение накипи и, как следствие, – снижение теплопередачи, КПД и усиленный износ ТЭНов. Несмотря на простоту монтажа, нужна достаточно высокая квалификация: при замене можно повредить уплотнения, вследствие чего ТЭН почти сразу придет в негодность. Есть и другие нюансы. В мощных промышленных электрокотлах, в которых установлено несколько ТЭНов, все перечисленные проблемы умножаются на количество ТЭНов в установке. Это приводит к росту эксплуатационных расходов: ТЭНы нужно проверять, вышедшие из строя – менять, а котел прочищать. Появляются довольно длительные профилактические и аварийные перерывы в работе систем, что иногда бывает недопустимо. Если требуется большая мощность электронагрева (свыше 100 кВт) недостатки ТЭНов начинают преобладать над преимуществами вследствие роста эксплуатационных и временных издержек.

Электродный котел: детище ВМФ 

Как мы видим, ТЭН – это очень хорошее и важное изобретение человечества. Современному человеку без них уже не прожить. Но инженерную мысль остановить невозможно, поэтому изобретением ТЭНа дело не ограничилось.

Сейчас сложно доподлинно установить, правда это или красивая легенда, но производители электродных котлов утверждают, что изначально разрабатывались они для использования на подводных лодках. В принципе, это правдоподобное утверждение, поскольку многие изобретения человечества шагнули в нашу жизнь из военных КБ. Электродные котлы, на первый взгляд, кажутся вообще идеальными водонагревателями: собственно, вода в них греет, можно сказать, саму себя. Вот как это происходит:

Электродный электрический котел представляет собой стальную трубу с подающим и отводящими патрубками. Внутри этой трубы размещаются электроды. Если нагреватель однофазный (в электрокотлах мощностью от 2 до 6 кВт) то электрод один, если трехфазный (в котлах мощностью от 9 до 50 кВт), то три. В основу работы электродного котла положен принцип ионизации воды под действием электрического тока (поэтому иногда такие котлы еще красиво называют «ионными»). Как известно, если поместить в воду положительно заряженный электрод (анод) и отрицательно заряженный электрод (катод), то ионы начинают метаться от одного к другому, а поскольку находятся эти ионы в среде, оказывающей сопротивление (вода), то происходит разогрев этой среды. При подключении электрода к сети переменного тока, имеющей частоту 50 Гц, электрод меняет свою полярность 50 раз в секунду, т.е. он 25 раз «побудет» катодом и столько же раз – анодом. Если бы такой смены не происходило, электродный котел, помимо тепла, вырабатывал бы еще чистый водород и кислород, поскольку в нем происходила бы реакция электролиза. Впрочем, электролиз все равно может иметь место при определенных условиях, хотя и не в таких масштабах, как при подключении постоянного тока.

Пожалуй, главной особенностью электродного котла является то, что для обеспечения необходимых параметров нагрева теплоноситель должен быть подготовлен – обычная сетевая вода не подойдет. А если система будет, к примеру, заправлена дистиллированной водой, то вообще никакого нагрева не произойдет. Поэтому теплоноситель для электродного котла должен специально подготавливаться при помощи добавления специальных добавок (солей). По своей сути теплоноситель должен быть превращен в электролит. Так что электродный котел может функционировать только в строго замкнутых системах теплоснабжения с возможно минимальными потерями теплоносителя. Помимо этого, требуется обеспечение особых мер электрозащиты, ведь теплоноситель является токопроводящей средой. Несмотря на заверения производителей электродных котлов, что их продукт – самый эффективный электрический котел, с этим можно убедительно спорить, ведь у электродов довольно ограниченный срок службы, а необходимость подготавливать теплоноситель отнюдь не снижает величину эксплуатационных издержек.

Итак, подведем итоги по электродным котлам:

Преимущества

недостатки

Простота конструкции. Высокая скорость нагрева. Компактные размеры. КПД близкий к 100% (в том смысле, что почти вся потребляемая электроэнергия переводится в тепло. Другое дело, что для получения необходимой тепловой мощности нужно следить за соляным составом теплоносителя и состоянием электродов). Нет риска аварий, связанным со снижением уровня теплоносителя ниже нормы. Если теплоноситель уйдет из системы – процесс нагрева просто остановится. Не страшны перепады в электросети. Простота автоматизации и управления.

Требуются особые меры электрозащиты. При пробое изоляции риск поражения электрическим током выше, чем в ТЭНовых котлах. Требуется подготовка теплоносителя и последующий контроль его солевого состава, т.к. электропроводность теплоносителя меняется в процессе эксплуатации, т.е. требуется постоянное и квалифицированное обслуживание. Специальные требования ко всем элементам отопительной системы (т.к. электролит – агрессивная среда). Либо ставить промежуточный теплообменник. Образование накипи на электродах. В отличие от ТЭНов, накипь не наносит вреда электродам, однако резко падает мощность нагрева. Нагрузочные характеристики снижаются уже после 60-80 часов работы котла. Быстрый износ электродов (иногда – до нескольких раз за сезон) и необходимость регулярной замены. При снижении удельного сопротивления теплоносителя возможно выделение водорода и кислорода, которые представляют собой взрывоопасную смесь (гремучий газ). В штатных условиях выделения не критичны, однако сам факт отрицать нельзя. Желательна установка котла в новую, специально подготовленную, отопительную систему. Врезка в существующую – нежелательна.

Индукционный электрокотел: новое или подзабытое старое?

►См. Индукционные нагреватели в нашем каталоге

Считается, что электронагреватель или электрокотел индукционного типа – это совсем свежая разработка, потому что активное распространение на рынке этот вид котлов получил только в конце XX века. А между тем, предпосылки к появлению этого оборудования были заложены практически одновременно с изобретением ТЭНа! Впрочем, с ТЭНом, и даже с принципом нагрева сопротивлением, индукционный нагреватель не имеет ничего общего. Ничего – от слова абсолютно. Гораздо больше общих «генов» у индукционного нагревателя с… трансформатором!

Впервые явление электромагнитной индукции, то есть возникновение электрического тока под воздействием магнитного поля, обнаружил Майкл Фарадей. Однако между обнаружением этого явления и появлением первого трансформатора прошло не одно десятилетие. Сегодня же современная энергосистема не может существовать без трансформаторов в принципе.

Трансформатор – это электромагнитное устройство для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения (без изменения частоты). Такой трансформатор состоит из двух и более катушек проволоки, намотанных на ферромагнитный сердечник. Обмотка, на которую подается напряжение, которое требует преобразования, называется первичной обмоткой, а обмотка, которая преобразует магнитную энергию от первой катушки – вторичной обмоткой. Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях.

Несмотря на то, что трансформаторы в процессе своей работы выделяют тепловую энергию, они не применяются напрямую как нагревательные устройства – все-таки, их прямое назначение в другом. Однако именно это явление, а именно нагрев, возможно, и подтолкнуло пытливые умы инженеров на создание нагревателя трансформатороного типа, КПД которого по тепловой энергии приближается к 100%.

Вообще, сделать индукционный котел можно даже своими руками – ТЭН сделать и то сложнее. Однако если говорить о промышленном индукционном котле с высокой установленной мощностью, тогда, конечно, речи о самоделках быть не может. Да и есть у технологии производства индукционных нагревателей одна особенность, которая ему пока не позволила получить в мире широкое распространение – а именно, при всей простоте конструкции, сложно сделать устройство, которое бы обеспечивало достаточно высокий КПД и коэффициент мощности. Рассмотрим схему:

Для начала разберемся, что же такое «индукционный электронагреватель». Как и трансформатор, индукционный нагреватель состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из трансформаторной стали, вокруг сердечника помещается катушка, которая выполняет роль первичной обмотки, т.е. на нее и подается напряжение. А вот вторичной обмоткой служит не другая катушка, как это было бы в трансформаторе, а полый теплообменник, внутрь которого подается и нагревается теплоноситель. Откуда же берется тепло? Тепло выделяется в теплообменнике под воздействием магнитного поля, которое возникает в первичной обмотке. Таким образом, нагревается сам металл, из которого сделан теплообменник.

Надо особенно подчеркнуть, что индукционный водонагреватель работает НЕ как СВЧ-печь, то есть нагрева непосредственно самого теплоносителя здесь не происходит – частота тока не та. Да это и не нужно – преобразователи частоты – приборы капризные и дорогие, а влияние СВЧ на жизненно важные органы еще до конца не изучено, так что лучше остановится на токах промышленной частоты (50 Гц) этого более чем достаточно, чтобы нагреть металл до разумной температуры и от него передать тепло теплоносителю.

Как любой другой электромагнитный прибор, индукционный нагреватель имеет такую характеристику как коэффициент мощности (обозначается как cosφ). И если говорить о конструкции нагревателя, то это значение является очень важным. Этот коэффициент показывает, какая часть электромагнитного поля участвует в процессе нагрева, а какая – теряется. Так вот, вплоть до конца XX века, не была создана конструкция, которая бы могла продемонстрировать достаточно высокий коэффициент мощности, и вследствие этого, успешно конкурировать с ТЭНовыми или электродными котлами. Однако благодаря научным разработкам группы ученых одного из ведущих технических вузов страны, возглавляемой д.т.н. Анатолием Елшиным, удалось создать конструкцию индукционного нагревателя, обладающего практически такой же энергоэффективностью, как у ТЭНового, однако почти по всем другим параметрам его превосходящий.

Несмотря на кажущуюся сложность конструкции, на самом деле, она довольно проста: в ней фактически отсутствуют какие-то детали и элементы, которые можно было бы назвать «слабым звеном». Здесь только металл, трубы и провода. Единственное, что хоть как-то ограничивает срок службы такого оборудования (если не считать электронику в системе управления) – это изолятор провода в первичной катушке. Предприятия, которые выпускают сейчас индукционные нагреватели в промышленных масштабах, эту задачу решили при помощи технологий, которые применяются на атомных и гидроэлектростанциях – благо технологии сейчас стали общедоступны. Трансформаторы служат десятилетиями, и у индукционного нагревателя – его генетического собрата – есть все шансы установить новые рекорды долговечности.

Преимущества

недостатки

Самый высокий класс электробезопасности, обеспечивающийся конструктивно: греющий контур просто не может замкнуться на питающую обмотку, а магнитным полем «долбануть» не может в принципе. Напряжение прикосновения – всего 2В! Пожарная безопасность, которая также обеспечивается конструктивно. В отличие от ТЭНов, в индукционном нагревателе нет местных перегревов. Теплоноситель нагревается равномерно и теплосъем происходит по очень развитой поверхности, благодаря чему перепад температур теплоносителя с теплообменником не превышает 20-30 °С. Длительные сроки службы. По заявлению производителя – более 100 000 часов (более 30 сезонов). Это правдоподобно, поскольку срок службы ограничен только изоляцией обмоток, а она весьма долговечна. Универсальность: может нагревать практически любой жидкий теплоноситель – воду, антифриз, масла. Химический состав не имеет значения. Естественное омагничивание воды, незначительные температуры нагреваемого металла и легкая вибрация (незаметная человеку) служат отличной защитой от накипи. Отложения практически не образуются. Практически не требует контроля и профилактики, особенно при наличии автоматической системы управления. Работает по принципу «включил и забыл».

Высокая материалоемкость и, как следствие, более высокие затраты покупателя на приобретение. Относительно большие массо-габаритные показатели. Выше перечисленные недостатки делают малопривлекательным производство и приобретение установок мощностью менее 10 кВт. Относительно плохая ремонтопригодность теплообменника (впрочем, ремонт и не потребуется при правильной эксплуатации).

Индукционный электрокотел, таким образом, представляет собой очень серьезную альтернативу ТЭНовым и, тем более, электродным котлам – достаточно визуально оценить соотношение преимуществ и недостатков. Так что можно с уверенностью сказать, что данный тип электронагревателей по праву отвоевывает себе все более емкий сегмент рынка.

Рекомендации по подбору ТЭНов для различных сред

Нагреваемая среда — воздух

---

Для нагрева воздуха используется два типа ТЭНов:

• ТЭНы для «спокойного» воздуха. Маркировка таких ТЭНов по ГОСТ 13268-88 – «S» и «T». Удельная мощность на единицу поверхности соответственно 2,2 ватт/кв. см и 5,0 ватт/кв. см. Максимальная температура на поверхности – 450 и 650 градусов. Съем тепла с поверхности нагревателя происходит за счет конвекции «спокойного» воздуха, контактирующего с нагретой поверхностью.
• ТЭНы для «подвижного» воздуха, еще их называют «обдуваемые», с маркировкой «О» и «К», удельной мощностью 5,5 Вт/кв. см и 6,5 Вт/кв. см. Съем тепла с поверхности нагревателя осуществляется подвижной струей воздуха, создаваемой, например вентилятором и движется эта струя со скоростью не менее 6 м/с (по ГОСТ). Естественно, что «обдуваемый» ТЭН по сравнению со «спокойным», имея одинаковые характеристики (размеры, материал, напряжение и пр.), может иметь значительно большую мощность и генерировать на своей поверхности больше тепла. При этом «обдуваемый» ТЭН не перегревается, т.к. избыток тепла интенсивно отбирается движущимся воздухом.

Когда речь идет об обогреве обычных помещений, в которых температуру воздуха нужно поднять до уровня 20-25 градусов, выбор ТЭНов не представляет затруднений: из таблицы ТЭНов на сайте выбирается ТЭН нужного типоразмера, мощности и напряжения, количество ТЭНов определятся общей необходимой мощностью из расчета (в среднем) 1 кВт на 10-12 кв. м площади помещения при стандартной высоте потолка 3 м и общепринятой утепленности здания. При этом температура ТЭНа повышается незначительно, т.е. это собственная температура ТЭНа плюс 20-30 градусов. Иначе обстоит дело, когда температуру воздуха нужно поднять до 150, 200 и даже 250 градусов. Это происходит в сушилках, печках-пекарнях, окрасочных камерах. В этом случае общая температура ТЭНа будет очень высокая: собственная температура ТЭНа плюс 250 градусов окружающего воздуха. Такая температура может неблагоприятно сказаться на «здоровье» ТЭНа – он может попросту перегреться.

Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в камере для порошковой окраски изделий необходимо создать температуру +200 градусов. Опуская детали расчета, используем для этой цели ТЭН 140 В13/2,5 Т 220 (трубка длиной 140см, диаметром 13мм, мощностью 2,5кВт, из нержавеющей стали). Этот ТЭН имеет удельную мощность около 4,8 Вт/кв. см, а собственную температуру около 600 градусов. В рабочем режиме температура ТЭНа достигает 600+200=800 градусов, что превышает максимально допустимую температуру ТЭНа. А если учесть «разрешенные» скачки напряжения (+10%), разрешенное отклонение по мощности ТЭНа (+5%), то общая температура ТЭНа может быть еще выше. Долговечность такого ТЭНа становится под вопросом.

Возьмем ТЭН 140 В13/2,0 Т 220 (такой же, как и предыдущий, только мощностью ниже -2,0 кВт вместо 2,5 кВт). У этого ТЭНа удельная мощность равна 3,86 Вт/кв. см, собственная температура – примерно 480 градусов, суммарная температура ТЭНа около 680 градусов, что уже не так критично.

Очевидно, первый ТЭН, как более мощный, разогреет камеру быстрее, количество этих ТЭНов, исходя из необходимой общей мощности для разогрева камеры до нужной температуры, потребуется меньше. Но в конечном итоге эти «плюсы» могут перекрыться «минусами»: более мощные, но перегретые ТЭНы будут чаще выходить из строя, а это потребует более частой остановки окрасочной камеры и сборки-разборки ТЭНовых узлов.

ВЫВОД: при подборе воздушных ТЭНов необходимо увязывать такие параметры, как:

• размеры и материал трубки ТЭНа;
• мощность и собственную температуру ТЭНа;
• эксплуатационные условия — температуру воздуха, качество обдува и др.

Нагреваемая среда – вода

---

Обозначение этих ТЭНов по ГОСТ 13268-88:

• «Р» — материал трубки ТЭНа – чёрная сталь;
• «J» — материал трубки ТЭНа – нержавеющая сталь.

Допускаемая удельная мощность (Р уд.доп.) на поверхности ТЭНа – 15 Ватт/кв.см. Этот показатель определяет максимально допустимую мощность ТЭНа. При подборе водяных ТЭНов необходимо соблюдать следующие правила:

• Эксплуатируя ТЭН, необходимо предпринять все меры для того, чтобы предотвратить образование на его поверхности «накипи» — это отложения на трубке ТЭНа различных примесей, присутствующих в жидкости. Примеси присутствуют, например, в грязной или жёсткой воде, они обволакивают трубку ТЭНа в виде плёнки различной толщины. Чем толще такая пленка, тем хуже теплопередача от ТЭНа к жидкости, и в какой-то момент ТЭН может перегреться и выйти из строя. Особенно опасна в этом смысле вода, добываемая из артезианских скважин. Поэтому с самого начала эксплуатации ТЭНов необходимо озаботиться установкой всевозможных фильтров и умягчителей жидкости, а также производить профилактическую чистку ТЭНов и резервуаров.
• Активная часть ТЭНа должна быть полностью погружена в жидкость. Напомним, что активная длина ТЭНа равна полной его длине за минусом длины «зоны непрогрева» ТЭНа (это величина, на которую контактная шпилька с торца входит внутрь ТЭНа). Большинство водяных ТЭНов имеют зоны непрогрева А=40 мм, и В=65 мм, поэтому такие ТЭНы должны быть погружены в жидкость практически полностью. В случае применения ТЭНов с другими зонами непрогрева (С=100 мм; D=125 мм; Е=160 мм; F=250 мм; G=400 мм и т.д.) уровень жидкости должен быть выше зоны непрогрева на 20 – 30 мм.
• Иногда по технологическим причинам нагреваемую жидкость необходимо с некоторой периодичностью сливать из резервуара. В этом случае ТЭНы оголяются и из водной среды переходят в воздушную, т.е. работают в режиме смены сред «вода-воздух» (конечно, при сливе жидкости ТЭНы отключают). В таких случая не рекомендуется применять ТЭНы из черной стали, т.к при нагреве, остывании и смене сред черная сталь начинает интенсивно корродировать (ржаветь) и быстро разрушается. А, например, на нержавеющую сталь такие условия пагубного воздействия не оказывают.
• Для установки ТЭНа в резервуаре и его герметизации (уплотнительная прокладка) на торцах ТЭНа закрепляют щтуцера – втулки с резьбой и фланцем под прокладку. Закрепление штуцера на торце ТЭНа производится разными способами. Один из них – опрессовка штуцера специальными пресс-ножницами. Этот способ создаёт прочное и достаточно герметичное соединение штуцера с трубкой ТЭНа, которое позволяет использовать ТЭН при нагреве жидкости в резервуарах с внутренним давлением не более 0,25 мПа ( 2,5 атм.). Т.е в обычных системах отопления, в обычных нагревательных резервуарах ТЭНы с опрессованными штуцерами используются очень широко.

Если же давление в резервуаре превышает 2,5 атм. (например, в парогенераторах), опрессовка штуцера уже не дает достаточной герметичности, и штуцер необходимо либо припаять, либо приварить к трубке ТЭНа. Об этом нужно помнить при заказе ТЭНа, иначе штуцер будет «пропускать» жидкость по трубке ТЭНа, что в конечном итоге выведет его из строя.

В остальном же выбор ТЭНа не должен вызвать затруднений: по таблице на сайте выбирайте мощность, напряжение, длину и диаметр трубки ТЭНа, её материал и форму, необходимые штуцер и контактную часть.

Накипь на ТЭНах не уменьшает КПД и не увеличивает затрат энергии. Это обман. Разбираем «легенду» вместе | Бармаглот на стройке и дома

Приветствуем вас на нашем канале, где мы рассказываем как обычная городская семья #своими руками строит #загородный дом Мы всё делаем сами и рассказываем об этом. Подписывайтесь на канал и вы убедитесь, что это не только не сложно, но и увлекательно.

Это текст меня вынудили написать комментаторы. Недавно, я публиковал статью о том, что не стоит гоняться за новомодными «торсионными», электродными, индукционными и прочими котлами. Никакого преимущества в #КПД они не дают.

Ну, как вы понять не можете?

Каким бы образом вы не превращали #электричество в #тепло, вы не получите больше, чем забрали из розетки. Как бы не «наворачивали» сложность системы. А если так, то какой смысл в этих усложнениях? КПД обычного ТЭНа — максимально возможный. И увеличить его не получится.

Это очевидно любому, кто не прогуливал в школе уроков физики. Тут даже университетов кончать не нужно.

Но я столкнулся со странным для меня явлением. Очень многие начали мне рассказывать, что у ТЭНов есть крупный недостаток — они покрываются отложениями солей. Накипью. И это, дескать, приводит к потерям, снижению КПД и увеличению затрат электричества.

Думаю, это идёт от навязчивой рекламы средств против накипи. И это — неправда. Накипь не снижает КПД нагревателя и не увеличивает расход электричества. Это враньё.

Замечу, что я не сказал, что накипь не влияет на свойства нагревателя. Влияет и ещё как, но это не приводит к уменьшению КПД, а лишь к уменьшению его ресурса и снижению мощности.

Попробую объяснить.

Простейший ТЭН

Давайте представим себе самый простой ТЭН. Это нихромовая проволока помещённая в металлическую трубку, а свободное пространство заполнено чем-то теплопроводящим. Да, хоть, обычным песком.

Под действием протекающего тока, нихромовая проволока сильно разогревается и нагревает песок. Песок в свою очередь, нагревает наружную трубку, а та передаёт тепло воде. Элементарно, Ватсон.

В момент включения, энергия тратится на нагрев самой спирали, песка и оболочки. Но так как их масса и теплоёмкость не слишком велики, то спустя буквально несколько секунд, процесс «устаканивается». Тепло, которое выделяется на спирали, уравновешивается потерями тепла на нагрев теплоносителя. Он охлаждает ТЭН снаружи. Система приходит в динамическое равновесие.

Всё, что выделилось на спирали выделяется во «внешний мир». Полностью. Иначе, спираль продолжала бы нагреваться до тех пор, пока не достигла температуры плавления и не разрушилась. Получается, что в стационарном режиме КПД будет равен 100%.

Мы же не будем всерьёз рассматривать потери на электромагнитное излучение? Они такие крохотные, что и говорить тут не о чем.

При этом, «сердцевина» ТЭНа всегда разогрета сильнее, чем его поверхность. Потому, что окружающие спираль материалы проводят тепло не идеально.

А теперь давайте представим, что произойдёт, когда на поверхности горячего ТЭНа отложилась накипь. Внезапно.

Накипь на ТЭНе. Фото technodoc24.ru

Теплопроводность поверхности ухудшилась. Теплу стало сложнее «пробиваться» наружу. Это приводит к тому, что охлаждение спирали ухудшается, а температура нашей проволоки повышается. Разница температур «сердцевины» и поверхности возрастает. Что приводит к увеличению потока тепла.

И через какое-то время (секунды!), система вновь приходит в равновесие. И всё тепло, которое выделяется в спирали, вновь передаётся наружу. Полностью. Иначе, как мы знаем, спираль не смогла бы существовать. И КПД опять же равен 100%. Всё, что пришло из розетки, вновь уходит в теплоноситель.

Таким образом, накипь не уменьшает КПД, а лишь приводит к повышению температуры внутри нагревателя. Что уменьшает его ресурс. Но не только это…

Как известно, электрическое сопротивление металлов при повышении температуры увеличивается. А это значит, что при одном и том же напряжении, ток протекающий через сильнее нагретый ТЭН ниже, чем через менее нагретый.

А это определяет мощность. Она падает. Перегретый ТЭН забирает из сети меньше энергии. Его мощность снижается. И потому, чайник будет закипать дольше. Потому, что энергии потребляет меньше. ツ

Вред накипи не в снижении КПД, а в уменьшении ресурса нагревателя и снижении его мощности. А в деньгах вы ничего не проигрываете. Сколько из розетки забрали, столько и передали воде. Ни больше, ни меньше.

Ну, скажите, что это не элементарно, Ватсон? ツ Или всё же остались какие-то вопросы? Давайте обсудим.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на канал и вы сможете насладится «домашней физикой». И не только. Спорьте в комментариях, ругайте и хвалите автора. Не забывайте ставить ЛАЙКи и делится ссылкой в соцсетях. Спасибо, что вы с нами.

Когда 100% эффективность недостаточно хороша?

Вы можете превратить электричество в тепло со 100% КПД! Каждый киловатт-час электроэнергии превращается в один киловатт-час тепла. Звучит неплохо, не правда ли? Правда, однако, заключается в том, что нагрев электрическим сопротивлением (тостеры, обогреватели плинтусов и дополнительное тепло во многих тепловых насосах) является наименее эффективным способом получения тепла. Приведу два примера.

Вы можете превратить электричество в тепло с КПД 100%! Каждый киловатт-час электроэнергии превращается в один киловатт-час тепла.Звучит неплохо, не правда ли? Правда, однако, заключается в том, что нагрев электрическим сопротивлением (тостеры, обогреватели плинтусов и дополнительное тепло во многих тепловых насосах) является наименее эффективным способом получения тепла. Приведу два примера.

Пример №1: В некоторых домах есть так называемая «электрическая печь» для обогрева. Если это источник тепла в вашем доме, вы отапливаете его с помощью гигантского тостера. (На фотографии справа показано, как выглядит этот элемент «тостер».)

Если вы посмотрите на желтую этикетку Energy Guide, вы увидите, что он на 100% эффективен.Но когда эта полоска нагревается, требуется смехотворно высокий электрический ток. Выйдите на улицу и посмотрите на свой электросчетчик, когда он включен, и он, вероятно, будет вращаться достаточно быстро, чтобы распилить дерево.

А теперь угадайте, каков КПД теплового насоса. Он находится в диапазоне от 200 до 300%! Это потому, что тепловой насос просто перемещает тепло из одного места в другое. Зимой он перемещает тепло снаружи внутрь. (Если перенос тепла из холодного места в теплое кажется вам странным, подумайте о своем холодильнике.Он делает то же самое.)

Пример № 2: Газовая печь с КПД 80%. Вы не поверите, но в этом случае 80% лучше, чем 100%. На этот раз ответ относится к энергии на месте по сравнению с источником энергии. То есть электричество, которое вы используете дома, превращается в тепло со 100% -ной эффективностью, но электричество, вероятно, было произведено за счет сжигания угля или газа с КПД около 30%. Да, вы превратили 100% энергии вашего объекта в тепло, но вы получили только 30% первоначальной энергии из топлива, сжигаемого на электростанции.

Итак, если вы сжигаете газ дома, вы получаете тепло с эффективностью 80%. Если вы сожжете этот газ на электростанции, превратите его в электричество, а затем снова превратите в тепло, ваш общий КПД составит 30%. В этом случае даже 110% будет недостаточно!

Энергоэффективность электрических инфракрасных нагревательных элементов

Основные особенности

•

Характеристика эффективности лучистой энергии инфракрасных нагревательных элементов.

•

Выполнен для имеющегося в продаже керамического нагревательного элемента для двух корпусов.

•

Вычисляется общая мощность излучения и чистая эффективность излучения.

•

Эффективность излучения сильно зависит от входной мощности элемента.

•

Эффективность в плоскости зависит от расстояния до нагревателя.

Реферат

Измерительная система была разработана для определения эффективности лучистой энергии инфракрасных нагревательных элементов. Система также позволяет измерять распределение лучистого теплового потока, испускаемого узлами лучистого обогревателя.Чтобы облегчить это, 6-осевая роботизированная рука оснащена датчиком лучистого теплового потока Шмидта – Боелтера. Интерфейс LabVIEW управляет роботом и размещает датчик в желаемом месте, а затем получает желаемое измерение лучистого теплового потока. Чтобы проиллюстрировать функциональность системы измерения и методологии, были выполнены расчеты распределения лучистого теплового потока и эффективности для имеющегося в продаже керамического нагревательного элемента для двух случаев. На первом этапе вокруг всего нагревательного узла прослеживается сферическая поверхность и вычисляется общая мощность излучения и чистая эффективность излучения.Во втором случае вертикальные плоскости 50 см × 50 см трассируются параллельно передней поверхности узла нагревателя на расстояниях от 10 см до 50 см, и вычисляются мощность и КПД в плоскости. Результаты показывают, что эффективность излучения сильно зависит от мощности, подаваемой на элемент, а эффективность в плоскости зависит от расстояния до нагревателя.

Ключевые слова

Инфракрасные обогреватели

Радиационная теплопередача

Распределение лучистого теплового потока

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2015 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Может ли выбор нагревательного элемента повысить энергоэффективность печи? — Kanthal®

«Производители могут многое сделать, чтобы сделать нагревательные элементы более эффективными, но это не всегда приводит к экономии энергии в печи», — говорит Дин МакКейб, менеджер службы технической поддержки Kanthal. «Мы провели множество испытаний как в лаборатории, так и в полевых условиях, чтобы сделать наши элементы более эффективными, и, по нашему опыту, уровень экономии энергии может сильно варьироваться от приложения к приложению.”

Коэффициент теплопередачи и мощности

Ключевым моментом, когда дело доходит до нагревательных элементов, является соотношение между мощностью, рассеиваемой в горячей зоне элемента (участок, который находится внутри печи), и мощностью, рассеиваемой на холодном конце (участок, который проходит через стенки печи). ). В некоторых элементах соотношение может достигать 60: 1. Однако в других случаях он может быть ниже, что приводит к более высокому проценту мощности элемента, рассеиваемой в холодном конце элемента.

«Чтобы сделать нагревательный элемент более энергоэффективным, нужно попробовать изменить соотношение мощности», — говорит МакКейб. «Для оператора печи поиск энергоэффективных элементов является хорошей отправной точкой и может привести к экономии. Но важно помнить, что это не единственное, на что вам следует смотреть ».

Прочие факторы, влияющие на потребление энергии

Другие ключевые аспекты включают качество и стандарты изоляции, используемой в печи.Если он вышел из строя или нуждается в ремонте, то количество выделяемого тепла может привести к увеличению потребления энергии. Окружающая среда печи также является важным фактором. Открытые двери или окна поблизости могут повлиять на конвективную теплопередачу и существенно повлиять на энергопотребление печи.

«Мы видели это в поле», — говорит МакКейб. «Заказчик из автомобильной промышленности, эксплуатирующий очень большую печь для термообработки, заметил большие колебания спроса на энергию.Исследования показали, что это увеличение спроса совпало с открытием и закрытием дверей погрузочных платформ. Это вызвало огромные изменения в воздушном потоке на заводе, увеличив конвективную теплопередачу от печи. Вот насколько печки чувствительны к своему окружению ».

Другая причина, по которой энергоэффективный элемент не обязательно обеспечивает экономию энергии, может заключаться в том, что в некоторых случаях энергия, рассеиваемая в холодном конце элемента, вносит свой вклад в общий энергетический баланс печи.Уменьшая мощность холодного конца, горячая зона должна давать больше, и, следовательно, нет чистой экономии энергии.
«Не вся мощность, рассеиваемая холодным концом, тратится зря», — говорит Дин МакКейб. «Часть этой энергии способствует нагреву печи и поддержанию заданной температуры в печи».

Нет универсального решения

По опыту Kanthal, в ряде печей была достигнута значительная экономия энергии после установки нагревательных элементов Globar ^® SR.В некоторых случаях клиенты сообщают об экономии около 15 процентов. Это достигается за счет разработки холодных концов с меньшим сопротивлением, которые улучшают общий коэффициент мощности элемента. Однако это не обязательно означает, что в каждой печи будет одинаковая экономия. Клиенты, которые обычно больше всего выигрывают от Globar ^® , — это крупномасштабные предприятия с несколькими печами, мощными установками или печами с использованием элементов с длинными холодными концами.

«Очень трудно сказать, что определенный элемент снизит энергию на заданную величину, потому что, по нашему опыту, это будет верно только для определенного набора рабочих условий», — говорит МакКейб.«Мы можем производить энергоэффективные элементы, но если все другие факторы, такие как изоляция и окружающая среда, не будут приняты во внимание, это все равно может оказаться неэффективным. Если вы работаете с печью, вам, безусловно, следует подумать об энергоэффективных элементах, но вы должны помнить, что это всего лишь часть лобзика для вашей печи ».

Запасной электрический водонагреватель

Запасной электрический водонагреватель

Когда придет время заменить электрический водонагреватель, новая высокоэффективная модель может стать выгодным вложением в экономию энергии.Следующий для отопления или охлаждения водяное отопление часто является самым большим расходом энергии в доме.

Большинство бытовых электрических водонагревателей нагревают воду с помощью электрических нагревательных элементов и хранят ее в изолированном резервуаре до тех пор, пока она не понадобится. Они используют энергия как для нагрева воды, так и для поддержания ее в горячем состоянии до тех пор, пока она не будет использована. Электронагревательные элементы погружены в воду внутри бака и нагревают вода со 100% эффективностью. Поскольку нет возможности повысить эффективность электрического нагревательного элемента, усовершенствования электрических водонагревателей сосредоточены на сокращении потерь тепла из-за воды, хранящейся в резервуаре.

Рейтинг эффективности водонагревателя

Стандартный коэффициент полезного действия для водонагревателей называется коэффициентом энергии (EF), который является десятичным эквивалентом процентного коэффициента полезного действия. (0,89 EF = эффективность 89%). Он сравнивает тепловую энергию, подаваемую в воду, с общим потреблением энергии водонагревателем. Новый электрические водонагреватели имеют энергетический коэффициент от 0,86 до 0,95. Чем выше коэффициент энергии, тем дешевле будет нагрев воды.

Рейтинг в первый час

Это количество горячей воды, которое водонагреватель может подать в первый час работы.Это комбинированное измерение количества воды хранится в водонагревателе и насколько быстро водонагреватель может нагреть холодную воду до желаемой температуры. Вы можете использовать этот рейтинг, чтобы выбрать водонагреватель соответствующего размера и для сравнения возможностей подачи горячей воды аналогичных моделей.

Повышение эффективности

Новые электрические водонагреватели имеют более высокий уровень изоляции между баком и внешней оболочкой или рубашкой, чтобы снизить тепловые потери до окружающий воздух и сохраняют больше тепла в воде.Электрические водонагреватели с высоким КПД могут иметь коэффициент изоляции до R-19. Благодаря меньшим потерям тепла нагревательным элементам не нужно работать так часто или так долго, чтобы поддерживать желаемую температуру. Чем меньше часов находятся элементы , тем меньше стоит эксплуатация водонагревателя. В прошлом теплоизоляционные одеяла для водонагревателей были широко рекомендованы — с более новыми водонагревателями. в этой дополнительной изоляции нет необходимости.

Тепло также может быть потеряно, когда горячая вода в баке расширяется и проходит короткий путь назад по входной холодной трубе.Новые электрические водонагреватели включите тепловую ловушку, чтобы предотвратить это, сохраняя тепло в баке.

Водонагреватели с тепловым насосом и системы рекуперации тепла

Электрические нагревательные элементы, преобразующие электричество в тепло, никогда не могут быть эффективнее 100%. Водонагреватели с тепловым насосом используют цикл хладагента (тот же процесс, который используется тепловыми насосами для отопления помещений) для извлечения тепла из окружающего воздуха и передачи его воде в резервуаре. К Улавливая существующее тепло, а не создавая новое, они могут достичь КПД 200% или даже выше.Для получения дополнительной информации см. «Водонагреватели с тепловыми насосами».

Водонагреватель с рекуперацией тепла или рекуперацией тепла подключается к центральному кондиционеру и утилизирует часть тепла, которое будет отводиться наружу. Эти агрегаты были популярны в течение некоторого времени в климате с интенсивным использованием кондиционеров, поскольку они могут обеспечивать дешевую горячую воду всякий раз, когда воздух кондиционер работает. К сожалению, сейчас большинство крупных производителей кондиционеров не одобряют их использование с новыми кондиционерами.

Таймеры водонагревателя

Большинство домашних хозяйств используют горячую воду только в течение относительно коротких периодов времени каждый день. Таймеры водонагревателя ограничивают время работы нагревательных элементов, снижение резервных потерь от цистерны. Поскольку новые водонагреватели лучше изолированы, потери в режиме ожидания снижаются, поэтому экономия от использования таймера минимальны, за исключением случаев, когда они сочетаются с тарифом на электроэнергию «время использования». Некоторые коммунальные предприятия предлагают такие тарифы, где стоимость выше в «пиковые» часы. (время наибольшего спроса) и ниже в часы «непиковой нагрузки».Если таймер настроен так, что нагревательные элементы работают только в непиковые часы, экономия может быть значительной (фактическая экономия будет зависеть от разницы между стандартными и внепиковыми тарифами).

Что искать

Федеральная торговая комиссия требует, чтобы все водонагреватели в жилых помещениях имели этикетку EnergyGuide. На этой этикетке отображается расчетный год стоимость эксплуатации этого конкретного водонагревателя и сравнение стоимости с другими сопоставимыми моделями.

Институт кондиционирования, отопления и охлаждения (AHRI) спонсирует программу сертификации эффективности, которая проверяет оборудование производителей рейтинги эффективности согласно стандартному методу испытаний. AHRI ведет онлайн-каталог, в котором указаны производитель, номер модели и коэффициент энергии. всех протестированных водонагревателей.

Связанные темы:

Анализ эффективности фланцевых нагревателей

Фланцевые погружные нагреватели относятся к широко используемым нагревательным элементам для газов и жидкостей, включая воду, масло, коррозионные растворы и теплоноситель.Эти нагреватели предназначены для использования в емкостях и резервуарах под давлением. Нагреватели просты в установке и обслуживании, благодаря чему они могут эффективно обеспечивать тепло для различных технологических процессов нагрева. Прямой погружной нагрев считается энергоэффективным. Процесс нагрева можно легко контролировать и контролировать. Фланцевые погружные нагреватели состоят из изогнутых трубчатых элементов, которые приварены или впаяны во фланец. Для электрических подключений предусмотрены монтажные коробки. Нагреватели устанавливаются путем прикручивания их к соответствующему фланцу, приваренному к стенке резервуара или патрубку.Широкий выбор значений мощности в киловаттах, материалов оболочки, клеммных коробок и размеров фланцев делает нагреватели идеальными для различных применений технологического нагрева. Вот причины, по которым фланцевые нагреватели считаются одними из самых эффективных технологических нагревателей на рынке.

Универсальный дизайн

Фланцевые нагреватели относятся к наиболее универсальным видам технологических нагревателей. Их можно использовать для нагрева масла, газа, воды и едких химикатов. Вы можете использовать погружные нагреватели с фланцами, если вам нужно нагреть разные типы жидкостей.Нагреватели могут использоваться в нефтепереработке, на промышленных кухнях, в химической промышленности и в других областях. Фланцевые нагреватели бывают разных номиналов напряжения и мощности, а также различных размеров и материалов. Вдобавок ко всему, нагреватели могут быть спроектированы для использования в специальных технологических процессах нагрева в зависимости от вашей среды, ситуации и потребностей в энергии.

Повышенная эффективность нагрева

Когда вы используете нагреватель и погружаете его в жидкость, он передает тепло непосредственно жидкости.Снижены шансы потери тепла, что означает, что все выделяемое тепло используется для нагрева жидкости или газа. Потери тепла могут снизить эффективность обогревателей, поскольку им потребуется потреблять или использовать больше энергии, чтобы восполнить потерянное тепло. Фланцевые погружные нагреватели считаются одними из самых эффективных на рынке устройств для технологического нагрева с КПД почти 100%. Они могут помочь вам снизить затраты на технологическое отопление, включая отопление на жидком топливе и газе.

Возможность регулирования температуры

Системы отопления требуют контроля температуры для предотвращения ненужных потерь тепла.Когда вы контролируете температуру фланцевых нагревателей, это снижает перегрев, который часто связан с повреждением или износом. Отсутствие контроля температуры в процессе нагрева может привести к частым сбоям, влияющим на производительность процесса. Однако, когда есть контроль температуры, это означает меньше времени на обслуживание и время простоя. Это сделает ваш процесс нагрева более эффективным. Установить обогреватели фланцевые несложно. Кроме того, они просты в использовании, поскольку управление ими осуществляется с помощью компьютерных технологий.Трубка, называемая защитной гильзой, предназначена для защиты от проблем с температурой, нагревательных элементов и термопар. Показания температуры передаются на блок управления, который зажигает и отключает нагревательный элемент. Датчик верхнего предела предотвращает перегрев жидкости и предотвращает перегрузку.

Электронагреватели по сравнению с теплообменниками: конкуренты или дополнения

КПД

В зависимости от конструкции теплообменники имеют КПД от 70% до 90%.И мы должны учитывать, что для теплообменников требуется первичный источник тепла, который доставляет горячую рабочую жидкость. Эта рабочая жидкость поставляется из различных источников, часто паровых котлов или нагревателей термального масла, оба из которых работают на ископаемом топливе. Поскольку общая эффективность процесса нагрева зависит от теплообменника и его источника тепла, на этом этапе было бы слишком далеко перечислять все возможные комбинации и связанную с ними эффективность. Эффективная эффективность хорошо известна каждому в бизнесе.

Сказать, что электрические обогреватели на 100% эффективны, может показаться преувеличением, и это часто оспаривается теми, кто менее знаком с электрическим обогревом. Это не просто заявление, но этот КПД соответствует действительности, если рассматривать только сам нагревательный элемент. Эйнштейн и иммерсионный обогреватель передают привет с уроков физики. Энергия не теряется. Вся электрическая энергия превращается в тепло. Конечно, и здесь нужно учитывать всю цепочку, в том числе и производство электроэнергии.Но если можно использовать возобновляемые источники энергии, то это очень интересный предмет (см. «Электроэнергия в тепло»).

Практически универсальное применение электрических нагревателей

Электрические нагреватели можно использовать практически для любого применения, где требуется нагрев стационарных или текущих жидкостей, если он остается в пределах уже упомянутых температур. Для нагрева жидкостей, таких как вода, масла всех видов, кислоты или щелочи, а также газообразных сред, таких как воздух, природный газ, метан или азот, и это лишь некоторые из них, электрические нагреватели могут быть очень хорошими, компактными и обычно также экономичное решение.Перечислить все известные области применения электронагревателей практически невозможно.

Электрический нагрев в качестве основного источника тепла — это чистый процесс, при котором не образуются дымовые газы через открытый огонь. Электронагреватели могут быть установлены непосредственно в технологической линии, где требуется тепло, без необходимости в дополнительных трубопроводах для пара или горячего масла. Для эксплуатации электронагревателя не требуется специализированный персонал, и они почти не требуют обслуживания при нормальной работе. Система управляется контакторами или тиристорами, с помощью которых можно очень быстро и точно регулировать температуру.

Электронагреватели, в зависимости от нагреваемой среды и конечной температуры процесса, могут иметь относительно компактную конструкцию. Если необходимо нагреть воду, на нагревательные элементы можно воздействовать высокой плотностью мощности (Вт / см²). Компания Schniewindt построила фланцевый погружной нагреватель мощностью 10 МВт, установленный в циркуляционном нагревателе с номинальным диаметром DN 800 (32 дюйма) и общей длиной 3.000 мм. Конечно, такая компактная конструкция применима только к водонагревателю. Когда необходимо нагреть жидкости с высокой вязкостью или низкой теплопроводностью или достичь высоких температур, такие компактные решения не всегда возможны.Но даже в этих случаях размеры все равно сопоставимы с размерами обычных теплообменников.

Электронагреватели также могут быть установлены во взрывоопасных зонах, что позволяет использовать их в химической и нефтехимической промышленности, а также на нефтеперерабатывающих заводах и морских платформах. Здесь охватываются зоны 1 и 2, а также температурные классы от T1 до T6.

Но и у электрических обогревателей есть свои ограничения с точки зрения применения. Не то чтобы электрические обогреватели не могли все нагреть.Однако есть некоторые области, в которых любой ответственный производитель систем электрического отопления не посоветует использовать его продукты непосредственно в процессе.

Это означает, что электрические нагреватели не всегда подходят для некоторых конкретных жидкостей, так как они должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить высокий уровень эксплуатационной безопасности для защиты нагреваемой жидкости, в результате чего стоимость этого нагревателя выходя за рамки экономической рациональности.

Какие бывают энергосберегающие электрические обогреватели? | Руководства по дому

Электрические обогреватели могут обогреть все, от небольших частей дома до всего здания.Некоторые работают с меньшим энергопотреблением, чем другие, что, в свою очередь, экономит деньги на счетах за коммунальные услуги, но все электрические обогреватели превращают электрическую мощность устройства в тепло. Эффективность зависит от того, сколько мощности требуется для работы устройства.

Тепловые насосы

Воздушные тепловые насосы являются наиболее энергоэффективными электронагревателями. Эти системы используют примерно на 50 процентов меньше энергии, чем любой другой тип резистивного нагревателя для производства тепла для дома (см. Ссылки 1). Тепловые насосы с принудительной подачей воздуха созданы, чтобы забирать тепло из наружного воздуха для обогрева внутренней части здания.Тепловые насосы обычно лучше всего работают в климате, который не опускается до очень низких температур в течение длительных периодов времени; эти устройства не справляются, когда наружная температура опускается ниже нуля, хотя некоторые новые системы исправляют эту проблему. (См. Ссылки 4)

Электрические панельные обогреватели

Электрические панельные обогреватели устанавливаются на стене рядом с розеткой для обогрева отдельных комнат. Они потребляют меньше электроэнергии, чем другие обогреватели, им для работы требуется всего 160 Вт (см. Ссылки 3).Включив один и понизив основные настройки печи на пару градусов, вы можете поддерживать комфорт для себя и экономить энергию.

Радиационные обогреватели

Когда вы пытаетесь обогреть небольшое, недостаточно изолированное пространство, излучающие обогреватели могут оказаться наименее дорогим вариантом. Эти обогреватели не излучают тепло для обогрева воздуха в комнате, а вместо этого используют нагревательный элемент и отражающую пластину для направления инфракрасного излучения в комнату (см. Ссылки 5). Это безвредное излучение отражается от твердых предметов и нагревает все, с чем соприкасается, вместо того, чтобы нагревать воздух.Когда радиация попадает на вас, ваше тело согревается, хотя окружающий вас воздух прохладный. В этом случае утечки не тратят впустую тепло, создаваемое устройством. Вы сохраняете тепло и можете выключить обогреватель, когда вам будет удобно.

Керамические обогреватели

Керамические обогреватели — это конвекционные обогреватели с керамическим изолированным нагревательным элементом. Эти устройства используют минимальную электрическую мощность для нагрева большего керамического сердечника, который накапливает тепло и передает его алюминиевым пластинам. Затем вентилятор нагнетает тепло от металлических пластин в комнату (см. Ресурсы 1).Керамические обогреватели быстро нагреваются и выделяют значительное количество тепла при относительно небольшом количестве энергии, что делает их более энергоэффективными и менее дорогими в эксплуатации, чем обычные обогреватели с нагревательными элементами (см. Ссылки 6).

Ссылки

Ресурсы

Биография писателя

Тара Дули писала для различных веб-сайтов с 2008 года. Она работала бухгалтером, внешкольным директором и менеджером по розничным продажам в разных местах.Дули имеет степень бакалавра наук в области управления бизнесом и финансами.