Какие бывают виды ТЭНов для отопления. Как работают трубчатые электронагреватели. На что обратить внимание при выборе ТЭНа для системы отопления. Каковы преимущества и недостатки разных типов нагревательных элементов.
Что такое ТЭН и как он работает
ТЭН (трубчатый электронагреватель) — это устройство для нагрева различных сред путем преобразования электрической энергии в тепловую. Основные элементы конструкции ТЭНа:
- Металлическая трубка
- Нагревательная спираль внутри трубки
- Наполнитель (кварцевый песок или оксид магния)
- Контактные стержни для подключения
Принцип работы ТЭНа основан на эффекте Джоуля-Ленца: при прохождении электрического тока через проводник выделяется тепло. Нагревательная спираль ТЭНа изготавливается из материала с высоким удельным сопротивлением (обычно нихрома). При подаче напряжения спираль нагревается и передает тепло через наполнитель к внешней трубке.
Основные виды ТЭНов для отопления
По конструкции и форме ТЭНы для отопительных систем подразделяются на несколько основных типов:
1. Прямые ТЭНы
Имеют форму прямой трубки. Используются в проточных и накопительных водонагревателях, электрокотлах. Преимущества: простота конструкции, низкая стоимость. Недостатки: меньшая площадь теплоотдачи по сравнению с другими видами.
2. U-образные ТЭНы
Изогнуты в форме буквы U. Применяются в бойлерах, электрических котлах, полотенцесушителях. Плюсы: увеличенная площадь теплоотдачи, компактность. Минусы: сложнее в изготовлении, дороже прямых ТЭНов.
3. Блочные ТЭНы
Состоят из нескольких прямых или изогнутых трубок, объединенных в единый блок. Используются в мощных электрокотлах и водонагревателях. Достоинства: высокая мощность, равномерный нагрев. Недостатки: громоздкость, высокая цена.
Как выбрать ТЭН для системы отопления
При выборе ТЭНа для отопительной системы необходимо учитывать следующие факторы:
- Мощность — зависит от объема помещения и теплопотерь. Рассчитывается по формуле: 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 2.5-3 м.
- Напряжение питания — 220В или 380В в зависимости от электросети.
- Длина и диаметр трубки — подбираются под конкретное отопительное оборудование.
- Материал трубки — нержавеющая или углеродистая сталь, медь. Для систем с теплоносителем лучше использовать нержавейку.
- Тип резьбы для подключения — дюймовая или метрическая.
Правильно подобранный по этим параметрам ТЭН обеспечит эффективную и долговечную работу отопительной системы.
Преимущества и недостатки ТЭНов для отопления
Использование ТЭНов в системах отопления имеет ряд достоинств и недостатков:
Преимущества:
- Высокий КПД (до 95-98%)
- Быстрый нагрев
- Простота монтажа и обслуживания
- Возможность точной регулировки температуры
- Экологичность (отсутствие вредных выбросов)
Недостатки:
- Высокое энергопотребление
- Зависимость от электроснабжения
- Риск перегорания при отложении накипи
- Необходимость использования качественной воды в системе
Несмотря на некоторые недостатки, ТЭНы остаются популярным и эффективным решением для отопления благодаря простоте использования и высокому КПД.
Особенности эксплуатации ТЭНов в системах отопления
Для длительной и безопасной работы ТЭНов в отопительных системах следует соблюдать несколько важных правил:
- Использовать очищенную или смягченную воду для снижения образования накипи.
- Регулярно проводить профилактическую очистку ТЭНов от накипи.
- Не допускать работы ТЭНа «всухую» — он должен быть полностью погружен в теплоноситель.
- Контролировать герметичность соединений для предотвращения протечек.
- Периодически проверять состояние электрических контактов.
Соблюдение этих рекомендаций позволит значительно продлить срок службы ТЭНов и обеспечить их эффективную работу в системе отопления.
Сравнение ТЭНов с другими видами отопления
Чтобы оценить эффективность использования ТЭНов, сравним их с другими распространенными видами отопления:
Параметр | ТЭНы | Газовое отопление | Твердотопливные котлы |
---|---|---|---|
КПД | 95-98% | 85-95% | 70-85% |
Стоимость оборудования | Низкая | Высокая | Средняя |
Эксплуатационные расходы | Высокие | Низкие | Средние |
Экологичность | Высокая | Средняя | Низкая |
Автономность | Низкая | Средняя | Высокая |
Как видно из сравнения, ТЭНы имеют высокий КПД и экологичность, но проигрывают другим видам отопления в эксплуатационных расходах и автономности.
Инновации в сфере ТЭНов для отопления
Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, технологии производства ТЭНов постоянно совершенствуются. Современные разработки направлены на повышение эффективности и безопасности нагревательных элементов:
- Использование новых материалов для спирали (например, фехраль) позволяет увеличить срок службы ТЭНов.
- Применение защитных покрытий трубки (тефлон, керамика) снижает образование накипи.
- Внедрение систем защиты от перегрева повышает безопасность эксплуатации.
- Разработка «умных» ТЭНов с возможностью удаленного управления и интеграции в системы «умного дома».
Эти инновации делают использование ТЭНов в системах отопления еще более привлекательным и эффективным решением.
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.
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:
- Закрытые.
- 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.
Основные типы электрических ТЭНов от компании Полимернагрев :: информационная статья компании Полимернагрев
Важнейшим элементом в конструкции любого резистивного нагревателя является нить высокого сопротивления, в качестве которой зачастую используют нихромовый сплав. Трубчатые нагреватели отличаются от аналогов иной конструкции формой корпуса. Нагревательный элемент размещен внутри трубчатой оболочки и протянут по всей ее длине. На выходе шпильки проводится его односторонняя фиксация. Сплав нихрома имеет определенное внутреннее сопротивление и при прохождении через него тока нагревается до очень высоких температур.
Основным условием выбора нагревательного элемента является его высокая устойчивость к протекающему току.
Выбор сопротивления нагревателя главным образом определяется на основании показаний требуемой мощности нагревательного элемента, который можно вычислить по закону Ома:
P = U*I.
где I – сила проходящего тока,
U – напряжение сети,
P – мощность.
Для наглядно примера возьмем устройство, мощность которого должна в рабочих условиях составлять 1 кВт. Подключение проводится к однофазной сети в 220 Вольт. Сила тока определяется следующим образом:
I= P/U=1000Вт/220В=4,55А
Само сопротивление вычисляется по формуле:
R = U / I,
где R – сопротивление ТЭНа в Омах;
U — напряжение;
I — сила тока.
Подставив значения, которые нам известны, переходим к расчёту сопротивление электрического нагревателя. В качестве нагревательной нити применен хром.
R = 220 / 4,55 = 48,4 Ом.
Исходя из этого, мы можем сделать заключение, что чем ниже сопротивление нагревателя, тем больше его мощность увеличивается. Но, как показывает практика, вся мощность будет расходоваться на нагрев самой нити. КПД трубчатых нагревателей близок к 100%. Чем мощнее нагреватель, тем быстрее он набирает температуру. Между резистивным элементом и корпусной основой нагревателя расположен материал изоляции, выдерживающий высокие термические нагрузки.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ТРУБЧАТЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ И СФЕРЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Для различных сфер разработано множество типов и подтипов трубчатых элементов. Каждый из них обладает множеством своих преимуществ и способен справляться с конкретными задачами на высоком уровне.
Температура, вырабатываемая такими нагревателями, не превышает 450 градусов по Цельсию. Воздухонагреватели можно использовать не только в промышленных условиях, но и для отопления бытовых помещений. Нагреватели воздуха входят в конструкцию различных конвекторов, воздушных тепловых завес и сушильных камер. Такие устройства могут быть выполнены с гладкой поверхностью или иметь ребристость. Тепловые приборы с ребрами изготавливаются из высококачественной металлической ленты, которая крепится к трубе в виде спирали. Наличие ребер необходимо для увеличения площади поверхности нагревателя. В таких условиях нагрузка на резистивный элемент почти в три раза ниже, что значительно увеличивает срок службы самого нагревательного элемента.
ТЭН для нагрева воды
Трубчатые нагреватели этого типа часто устанавливаются в стиральных машинах, посудомоечные машины и бойлеры. Указанное оборудование способно нагревать воду до точки кипения. В промышленности, где требуется нагрев большого объема жидкости до высочайших температур, требуется большая мощность нагревательных устройств, поэтому в них часто используются нагревательные элементы. Очень часто возникает необходимость использования термостата в электронагревателях. Его функциональные возможности обеспечивают своевременную активацию и деактивацию трубчатого нагревательного элемента.
Гибкие электрические обогреватели
Гибкие нагревательные элементы в основном используются для нагрева пресс-форм и систем горячеканального литья. Они очень удобны в эксплуатации, особенно когда необходимо сформировать контур системы горячеканального типа.
Нагреватели патронного типа
Патронные элементы нагрева относятся к отдельной категории электронагревателей. Выводы для подключения у них часто расположены на одном конце. Один патронник может производить 350 градусов Цельсия. Основным отличием от других типов нагревателей является компактный корпус, патронные ТЭНы зачастую имеют форму рукава из нержавеющей стали с электрическими выводами.
Патронные нагреватели имеют высокую удельную мощность. Тепловая отдача может осуществляться как контактно, так и конвекцией.
Патронные нагреватели широко используются в промышленности для нагрева масла и для нагрева различных металлических форм. Они устанавливаются в просверленные отверстия. Ими комплектуют греющие высокотемпературные установки в обувной промышленности, литейном производстве, автомобилестроении.
Кварцевые элементы нагрева
Кварцевые электронагреватели также пользуются повышенным спросом. Основой их конструкции является витая проволока с высоким сопротивлением. В оснастку включены трубки из кварцевого стекла, заключенные в металлический корпус. Такая защитная оболочка нужна не только для защиты нагревателя от механических повреждений, но и служит отражателем для инфракрасных лучей. Основным отличительным критерием кварцевых нагревательных устройств является их быстрый доступ к заданному температурному режиму и хорошая способность адаптироваться к циклическому и быстрому действию.
Полный прогрев всего через 30 секунд после подключения к сети. Быстрый нагрев и температурный сброс являются важными параметрами для промышленных циклических процессов. С помощью этой функции вы можете сэкономить значительное количество потребляемой электроэнергии, поскольку затраты на отопление минимальны.
В качестве нагревательного элемента для кварцевых радиаторов «Полимернагрев», как и многие производители в данной сфере использует полые трубки из кварцевого материала, в которые помещен резистивный провод, имеющий высокое сопротивление. Проволока наматывается равномерно по спиральному типу. Мощность готового излучателя напрямую зависит от постоянного шага между витками спирали.
Корпус из нержавеющей стали обладает свойствами отражателя и направляет тепло, излучаемое нагревателем, в правильном направлении. На сайте «Полимернагрев» вы можете найти шесть основных стандартизированных типов кварцевых нагревателей QP, но мы также предлагаем на заказ кварцевые панели. Кварцевые излучатели часто используются как отдельные автономные обогреватели. Кварцевый излучатель с нихромовой проволокой часто используется в промышленных процессах, требующих быстрого реагирования на включение и выключение нагревателя. Основными областями применения кварцевых нагревательных приборов является обработка пластмасс в вакуум-формовке или термоформовании, в ИК-сушильном оборудовании, конвекционных печах, паяльных станциях и т. Д.
Сухие элементы нагрева с керамической изоляцией
Сухой нагреватель с керамической изоляцией относится к нагревательным приборам с открытой спиралью. В конструкцию такого обогревателя входят керамические блоки. Существуют также варианты индивидуального подбора нагревателей универсальной конструкции, которые можно использовать для нагрева воздуха или воды. Мы устанавливаем сухие нагревательные элементы прямо в колбу, что предотвращает прямой контакт нагревателя с нагреваемой средой и защищает его от воздействия окружающей среды.
Керамические сухие ТЭНы сравнительно недавно стали пользоваться высоким спросом. Но сегодня они стали самыми популярными в котлах, водонагревателях и в работе гальванических ванн.
В базовой конфигурации эти нагреватели часто используются для обогрева воздушной среды, а для воздействия высоких температур на жидкости они устанавливаются в специальные колбы. Работа сухих нагревательных элементов в условиях нагрева жидкостей и различных масел облегчает обслуживание в случае поломки нагревателя. Чтобы заменить его, нет необходимости полностью опорожнять контейнер с рабочим раствором; достаточно просто снять нагревательный элемент с колбы и установить на его место новый.
Керамические блоки сухих нагревательных элементов изготовлены из термостойкой керамики. Резистивная проволока из нихромового сплава устанавливается в специально рифленые блоки. Когда электрический нагреватель включен, провод способен пропускать через себя ток и производить температуру до 800 градусов. В дополнение к стандартным версиям могут быть выполнены нагревательные элементы с неравномерно распределенной мощностью по всей длине. Холодные зоны могут даже занимать 10 миллиметров.
Керамические модули соединены между собой и закреплены на одном конце на фланце. Ведущие провода также вытянуты от конца фланца. Выводы могут быть предназначены как для соединения по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник».
По всем вопросам обращайтесь к консультантам «Полимернагрев» мы поможем вам подобрать правильный тип нагревателя и рассчитаем все параметры, которыми он должен обладать для максимально качественного нагрева.
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.
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:
- Переносные и стационарные масляные электрообогреватели.
- Водяные радиаторы отопления.
- Полотенцесушители для ванной.
- Электрокамины.
- Электроконвекторы.
- 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:
- Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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 розньМы 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 |
---|---|
|
|
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 |
---|---|
|
|
►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 |
---|---|
|
|
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.
Что надо знать о тепловентиляторах
Что надо знать о тепловентиляторах
На рынке электрических обогревателей можно выделить несколько типов оборудования, различающихся по принципу действия. Наиболее распространенными являются тепловентиляторы и конвекторы, реже применяются инфракрасные обогреватели. Рассмотрим подробнее тепловентиляторы.
Второе название тепловентиляторов — электрические тепловые пушки, но этот термин чаще применяется к мощным тепловентиляторам (выше 10 кВт), а к маломощным (до 9 кВт) как раз применим термин «Тепловентиляторы». Принцип теплообразования тепла следующий. Трубчатый электронагреватель (ТЭН) под воздействием электричества напряжением от 110 до 380 В выделяет энергию в виде тепла. Это тепло принудительно снимается воздушным потоком и с этим потоком поступает в окружающую среду.
Рис.1 Схема работы электрического тепловентилятора
За счет того, что тепло снимается принудительно, сами ТЭНы не перегреваются, и их срок службы увеличивается. КПД электрических тепловентиляторов достигает практически 100%, то есть потребляемая мощность равна выделяемой тепловой мощности.
При выборе тепловентиляторов, есть несколько технических моментов, на которые мало кто обращает внимания, но они очень важны при последующей эксплуатации, и очень важно на них обратить внимание, чтобы не разочароваться в покупке.
· Соотношение мощности ТЭНа и воздушного потока. Чем мощнее поток, тем он меньше прогревается, и соответственно меньше дельта температур между входящим и выходящим воздухом. Однако это не означает, что помещение хуже прогреется. Если сравнить два тепловентилятора при одинаковых значениях мощности, но разных воздушных потоках, то в итоге со временем оба тепловентилятора нагреют одинаково – количество тепла при равных мощностях будет одинаково. Однако тепловентиляторы «ПРОФТЕПЛО» имеют более мощный воздушный поток, чем у большинства аналогов. А это значит, что они прогрют помещение быстрее за счет более активной циркуляции воздуха! Кроме того, такие обогреватели будут меньше сушить воздух и «выжигать кислород» в силу меньшей дельты температур.
· Качество ТЭНов и материал изготовления трубок. Для изготовления трубок используется жаропрочная сталь нержавеющего или обычного жаропрочного («темного») типа. Применение нержавеющей трубки позволяет нагреть ТЭН до большей температуры, вплоть до «красноватого» сечения. Таким образом, повышается тепловая нагрузка на единицу площади ТЭНа, и при сопоставимой можности, длина ТЭН с нержавеющей трубкой будет меньше, а значит, ТЭН дешевле. Однако такие ТЭНы менее долговечны, поскольку «нержавеющие» трубки в процессе накаливания истончаются и на них появляются микротрещины. Помимо снижения ресурса, это может приводить к риску «взрыва» нержавеющих ТЭНов в результате температурного расширения наполнителя. Кроме того, на раскаленной поверхности «красного» ТЭНа происходит резкое увеличение скорости окисления кислорода в атмосфере, что проявляется в «эффекте выжигания». И чем горячее поверхность ТЭНа, тем этот эффект сильнее выражен. В этом отношении, «темные» ТЭНы, которые устанавливаются внутри электрических обогревателей «ПРОФТЕПЛО» существенно выигрывают у «красных» ТЭНов, которые устанавливаются в более дешевых моделях.
· Наполнитель в ТЭНах. Обычно используются наполнители на основе кварцевого или магниевого наполнителя. Кварцевый наполнитель более дешев. Но в процессе работы он расширяется, и существует точка температуры, когда расширение происходит резко, сопровождаясь фазовым переходом в другое состояние кристаллической решетки наполнителя. Вот в этот момент при условии истонченной трубки ТЭНа может происходить разрыв трубки. Оксид магния не имеет различных температурных фазовых состояний, а коэффициент расширения близок к к-ту расширения самой трубки. Поэтому рисков разрыва практически не бывает. Однако магниевый наполнитель дороже кварцевого.
· Нагревательный элемент в ТЭНах. Наиболее качественными характеристиками в этой области обладают нихромы (сплавы на основе никеля и хрома). Нихромы обладают стабильными температурными характеристиками, то есть слабонагретые и сильнонагретые элементы обладают одинаковым сопротивлением, и, соответственно, одинаковой мощностью. Кроме нихрома, существуют фехралевые нагреватели (фехраль – сплав железа, хрома и алюминия). При использовании фехралевых нагревателей, выделяемая тепловая мощность с повышением температуры падает. Кроме того, фехрали имеют меньший ресурс работы, чем нихромы. Однако фехрали более дешевы, что обуславливает их распространенность в дешевых калориферах.
· Качество и толщина используемой проводки (толщина сечения проводов). Если толщина сечения проводов недостаточна для мощности, то в процессе работы проводка начинает очень сильно греться, и даже плавиться. Но тонкая проводка более дешева.
· Оребрение ТЭНов. Ряд производителей используют для своих электрических обогревателей так называемые «оребренные» ТЭНы, подавая это как усовершенствованную технологию, способствующую более полной передаче тепла в окружающую среду. Реальность же состоит в том, что при принудительном съеме тепла в окружающую среду переходит все выделяемое тепло, и поэтому особого смысла в применении оребренных ТЭНов в тепловентиляторах, а соответственно, в удорожании их – нет. Оребренные ТЭНы проявляют свои преимущества в конвекторах, где на первый план выходит именно площадь тепловыделяющей поверхности ТЭНа, поскольку при диффузной передаче тепла качество теплопередачи определяется именно площадью.
Исходя уже из этих моментов, становится понятным достаточно большой ценовой разброс во всем ассортименте электрических обогревателей, представленных на рынке мобильного теплового оборудования. И очень важно понимать, покупая обогреватель, за что же именно Вы платите. Подводя итоги вышесказанному, отметим, что в тепловентиляторах «ПРОФТЕПЛО» используются самые качественные ТЭНы, изготовленные с применением технологий, обеспечивающих надежное долговечное использование обогревателей «ПРОФТЕПЛО» в любых условиях. Так, ТЭНы, изготовленные из жаропрочной стали с нихромовым нагревательным элементом и заполненные высококачественным оксидом магния, имеют гарантированное время работы до 30 000 часов, а «эффект выжигания кислорода» при их применении снижен почти до нулевого уровня. Хочется отметить нижнее расположение элементов управления в тепловентиляторах «ПРОФТЕПЛО». Это расположение является ноу-хау бренда «ПРОФТЕПЛО», и оно не случайно. При таком расположении исключается температурный перепад и повышенное окисление в контактных группах у выключателей и регуляторов. Такое инженерное решение также увеличивает срок службы тепловентиляторов «ПРОФТЕПЛО» по сравнению с любыми другими моделями электрических обогревателей. Все это, а также многие другие технологические тонкости позволили нам представить рынку практически уникальный по надежности продукт, что подтверждается максимальным гарантийным сроком на тепловентиляторы «ПРОФТЕПЛО». Расширенная гарантия на электрические обогреватели «ПРОФТЕПЛО» составляет 5 лет, фактический же срок службы может составлять более 10 лет.
Когда 100% эффективности недостаточно?
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, нагреватели 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% эффективностью, но электричество, вероятно, было произведено за счет сжигания угля или газа с эффективностью 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!
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 важные 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 конвективный теплоотвод от печи. Вот насколько печи 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 нужно помнить, что это всего лишь часть лобзика для вашей печи ».
Энергоэффективность электрических инфракрасных нагревательных элементов
https: // doi.org / 10.1016 / j.apenergy.2015.10.064Получить права и контентОсновные моменты
- •
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 позиционирует датчик в желаемом месте, а затем получает желаемое измерение лучистого теплового потока.Чтобы проиллюстрировать функциональные возможности измерительной системы 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 отслеживаются 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 текстCopyright © 2015 Elsevier Ltd. Все права защищены.
Рекомендуемые статьи
Ссылки на статьи
Heat Pumps vs.Резистивные нагреватели: что более эффективно?
Выбор идеальной системы отопления для вашего дома имеет важное значение для вашего комфорта и даже может помочь вам сэкономить на расходах на электроэнергию. Тем, кто живет в умеренном климате, не нужно столько тепла, как тем, кто живет в северных регионах. Тепловые насосы стали популярными в этих регионах, особенно в более теплом климате.
Прочтите, чтобы узнать о преимуществах выбора теплового насоса перед резистивным нагревателем.
Что такое резистивный нагреватель?Резистивные нагреватели на 100% эффективны, потому что они преобразуют всю электроэнергию в тепло.Однако электричество обычно производится из угольных, газовых или нефтяных генераторов, которые преобразуют только 30% энергии топлива в электричество. Электрическое тепло обычно дороже, чем тепло, производимое устройствами сжигания, из-за потерь при производстве и передаче электроэнергии.
Централизованная электрическая печь с принудительной подачей воздуха или обогреватели в каждой комнате обеспечивают электрическое сопротивление. Комнатные обогреватели могут включать электрические обогреватели для плинтусов, электрические лучистые обогреватели, электрические настенные обогреватели или электрические обогреватели помещений.
Электропечи — одни из самых дорогих в эксплуатации. Поскольку тепло проходит через централизованную систему воздуховодов, для работы требуется больше энергии. Кроме того, в канальных системах отопления из-за утечки воздуха возникают большие потери энергии.
Кроме того, электрические обогреватели плинтуса — это зональные обогреватели, которые управляются термостатами в каждой комнате. Специалисты по HVAC обычно устанавливают эти обогреватели под окнами, где поднимающийся горячий воздух встречается с холодным воздухом, поступающим из оконного стекла.
Что такое тепловой насос?Это может быть не очевидно, но температуры выше абсолютного нуля имеют тепло.Это означает, что на улице может быть прохладно, но тепло все еще присутствует. Тепловые насосы используют электричество для циркуляции тепла по дому, помогая вам чувствовать себя комфортно в более прохладные месяцы.
Зимой тепловые насосы отводят тепло с улицы в прохладный дом, а летом отводят тепло из дома на улицу. Поскольку тепловые насосы перемещают тепло, а не производят его, они могут охлаждать или обогревать ваше пространство всего за четверть стоимости эксплуатации стандартных нагревательных или охлаждающих приборов.
Поскольку тепловые насосы вырабатывают тепло из наружного воздуха для кондиционирования вашего дома, их энергоэффективность зависит от климата снаружи. Вот почему тепловые насосы более эффективны при преобразовании электроэнергии в тепло в умеренном климате. С другой стороны, эффективность этого оборудования снижается в более холодном климате, так как ему нужно больше работать, чтобы производить такое же количество энергии, которое обычно было бы в более теплом климате.
Типы тепловых насосовБесконтактный мини-раздельный тепловой насос
Мини-сплит-система значительно снижает потребление энергии и сводит к минимуму потери энергии через воздуховоды.Для этого типа теплового насоса не нужны воздуховоды — поэтому его называют бесканальной системой. Среди всех других типов бесканальных систем мини-разветвители проще в использовании и более удобны. В некоторых типах бесканальных систем используется внешний источник тепла, например, обогреватели помещения или водонагреватели, использующие пропан или керосин. Используя мини-сплит, вы можете пользоваться преимуществами бесканальной системы без рисков, связанных с внешними источниками тепла.
Воздушный тепловой насос
Воздушный тепловой насос может эффективно обогревать и охлаждать ваш дом.При правильной установке он может дать вам в три раза больше тепловой энергии, чем потребляемая им электрическая энергия.
Геотермальные тепловые насосы
Геотермальные тепловые насосы, также называемые земными, водными или грунтовыми тепловыми насосами, используют постоянную температуру земли в качестве обменной среды вместо температуры наружного воздуха.
Что более эффективно?Тепловые насосы являются наиболее энергоэффективными в большинстве климатических зон страны.По сравнению с электрическими резистивными нагревателями они могут снизить потребление энергии до 50%. Высокоэффективные тепловые насосы могут снизить уровень влажности в вашем доме лучше, чем обычный кондиционер. Это означает меньшее потребление энергии и лучший комфорт в помещении в теплые месяцы. Тепловые насосы также не требуют особого обслуживания и не имеют выбросов. Вы даже можете получить налоговую скидку за использование оборудования.
Стоимость установки и эксплуатации различных типов тепловых насосов варьируется. Например, геотермальные тепловые насосы имеют более высокие затраты на установку, чем тепловые насосы с воздушным источником.Это связано с тем, что при использовании геотермальных тепловых насосов необходимо копать до источника тепла, и это связано с более сложными системами теплопередачи. Рельеф вашей собственности также может повлиять на стоимость вашего проекта.
Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание теплового насоса зависят от типа системы. Стоимость эксплуатации геотермального теплового насоса ниже, поскольку температура земли и воды относительно постоянна, что позволяет тепловому насосу работать эффективно. Этот тип системы теплового насоса также не подвергается воздействию внешних элементов, что способствует снижению износа.Между тем, к системам источника воздуха легче получить доступ и отремонтировать, но они требуют большего обслуживания, поскольку они подвержены воздействию внешних условий.
Что искать в тепловом насосеЭнергоэффективность
Сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) определяет эффективность охлаждения сплит-систем с источниками воздуха и бесканальных систем. Для новых домов на Северо-Востоке, Среднем Западе, Горных штатах и Тихоокеанском Северо-западе минимум составляет 13 SEER, а для остальной части страны минимум 14 SEER.С другой стороны, эффективность отопления измеряется сезонным коэффициентом производительности отопления (HSPF).
Если вы живете в более теплом климате, вам следует найти тепловой насос с более высоким значением SEER. Американский совет по энергоэффективной экономике (ACEEE) рекомендует покупать тепловой насос с мощностью более 15 SEER и 8,5 HSPF.
Кроме того, эффективность охлаждения геотермальных тепловых насосов оценивается по коэффициенту энергоэффективности (EER), а эффективность нагрева — по коэффициенту производительности (COP).В зависимости от типа системы федеральные минимальные значения EER составляют от 17,1 до 21,1, а минимальные значения COP — от 3,1 до 4,1.
Размер
Еще одна вещь, которую следует учитывать при выборе теплового насоса, — это размер. Негабаритное или крупногабаритное оборудование повлияет на комфорт в помещении и увеличит потребление энергии. Например, если устройство слишком велико для вашего дома, оно будет многократно включаться и выключаться, сокращая срок его службы.
Квалифицированный подрядчик HVAC может помочь вам выбрать идеальную систему отопления и охлаждения для вашего дома.За качественными услугами по ремонту и установке кондиционеров обращайтесь в EZ Air Conditioning and Heating. Позвоните нам по телефону (210) 558-7883 или заполните контактную форму, чтобы узнать больше о наших услугах.
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 процента эффективности. (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 удерживайте 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 и системы рекуперации тепла с тепловым насосом
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 тепловым насосом».
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 поступает 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, кроме 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 показано расчетное годовое стоимость эксплуатации конкретного водонагревателя и сравнение стоимости с другими сопоставимыми моделями.
Институт кондиционирования воздуха, 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:
Какой нагревательный элемент лучше?
Какой нагревательный элемент лучше?
2 ноября 2020 г., Крис Чепмен
Чтобы понять, какие нагревательные элементы и какие из них лучше всего работают в нагревателе, полезно объяснить концепцию резистивного нагрева, на основе которой работает большинство нагревателей.Резистивный нагрев работает за счет пропускания электрического тока через проводящий материал для производства тепла. Этот проводящий материал является нагревательным элементом. Когда ток проходит через него, он встречает сопротивление — отсюда и название — которое выделяет тепло.
Поскольку нагревательный элемент изготовлен из проводящего материала, он хорошо поглощает и сохраняет тепло. Насколько хорошо зависит от материала, и это, по сути, то, на что мы будем обращать внимание, когда мы проведем вас через лучшие из них.
Что мы подразумеваем под «лучшим»?
Когда мы говорим о «лучших» нагревательных элементах, мы в основном имеем в виду то, насколько хорошо они позволяют обогревателю обогревать пространство.Однако есть и другие аспекты, которые следует принимать во внимание, такие как энергоэффективность, стоимость покупки и стоимость эксплуатации. Мы также расскажем об этих аспектах, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.
Лучшие ТЭНы
Керамика
Керамика — популярный материал для панельных обогревателей из-за его высокой эффективности. Керамика — очень эффективный проводник, который позволяет быстро нагреваться, тем самым потребляя меньше энергии. Это также означает, что он может выделять много тепла на небольшой площади, поэтому керамические обогреватели часто могут быть очень маленькими.Это замечательно, если у вас ограниченное пространство или вы просто предпочитаете более аккуратный и гладкий вид.
Поскольку керамика настолько эффективна в хранении тепла, она отключается один раз при желаемой температуре и продолжает обогревать комнату, используя накопленное тепло, без использования электричества в течение нескольких часов, поэтому ее эксплуатация очень рентабельна. Обратите внимание на модели, которые соответствуют требованиям EcoDesign Lot 20, если вы хотите, чтобы ваш обогреватель отвечал самым высоким стандартам энергоэффективности.
`Керамический электрический панельный обогреватель MYLEK с 24/7 таймером 600 Вт
Цена: 137 фунтов стерлингов.94
купить сейчасPTC
PTC или положительный температурный коэффициент — это еще одна форма керамики в форме диска или пластины. Он назван так из-за положительного теплового коэффициента сопротивления, что означает увеличение сопротивления при нагревании.
Подобно керамике, он имеет свойство самоограничения, которое действует как естественный термостат: быстро нагревается, а затем хорошо сохраняет тепло один раз при оптимальной температуре.
Еще одним важным аспектом любого керамического элемента является его устойчивость к многократному нагреву и охлаждению.Это означает, что нагревательный элемент долговечен, поэтому вы сможете использовать его гораздо эффективнее.
Алюминий
Алюминий — это следующая лучшая вещь после керамики. Он не так эффективен, как керамический, но по-прежнему является действительно эффективным проводником и имеет то преимущество, что его дешевле покупать. Вам также не нужно бросать планету под автобус для более дешевой покупки, так как многие алюминиевые обогреватели также соответствуют требованиям EcoDesign Lot 20.
`Алюминиевый радиатор нагревателя панелей с электроприводом MYLEK 1.5 кВт
Превосходный полностью алюминиевый панельный обогреватель, обеспечивающий непревзойденную эффективность обогрева.Цена: 143,99 фунтов стерлингов
купить сейчасПровод
Wire — очень популярный нагревательный элемент, и зачастую его дешевле всего купить. Сплав нихром является наиболее распространенным материалом. Состоящий из 80% никеля и 20% хрома, он обладает высокой стойкостью, его легко формовать, он не окисляется на воздухе или в воде (вы обычно видите его в чайниках) и не слишком сильно расширяется при нагревании.
Проволока сопротивленияможет быть плотно свернута или использована в виде плоских полос. Чем длиннее кусок проволоки, тем больше тепла он выделяет. Не такие энергоэффективные, как керамические или алюминиевые, проволочные нагреватели по-прежнему очень эффективны.
Кварц
Обогреватели, в которых используется кварц, немного отличаются тем, что используют инфракрасный нагрев. Инфракрасное отопление не нагревает воздух, а нагревает предметы в комнате (мебель, стены и даже людей), что увеличивает температуру окружающей среды в помещении.Инфракрасное излучение работает так же, как солнце, используя излучение, что означает, что его можно очень эффективно использовать как снаружи, так и внутри.
Кварц используется для обшивки горячей нити накала, которая обычно изготавливается из нихрома. Энергия проходит через нить накала, а кварц, который обычно имеет красный оттенок, используется для уменьшения количества излучаемого видимого света (в противном случае это было бы вредно для зрения).
Преимущество инфракрасного обогрева заключается в том, что оно происходит мгновенно и очень эффективно, поскольку вы не теряете столько тепла в верхнюю часть комнаты из-за того, что он нагревает предметы, а не воздух (горячий воздух легче, чем холодный, и поэтому повышаться).Инфракрасные обогреватели обычно стоят дороже, но эта стоимость компенсируется их эффективностью.
Комментарии
Оставить комментарий
Ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения
КомментарийВыбор нагревательных элементов
Практически каждая отрасль в какой-то мере использует тепло в процессе производства.Промышленные нагревательные элементы являются одними из важнейших компонентов любой промышленной системы отопления. Правильный выбор промышленного нагревательного элемента может сэкономить деньги, время и повысить эффективность процесса независимо от области применения. Некоторые инженеры упускают из виду важность роли, которую промышленный нагревательный элемент играет в производственном процессе, это руководство, демонстрирующее, как выбрать правильный нагревательный элемент.
Введение в промышленное отопление
Во многих отраслях промышленности, таких как производство и химическая обработка, для производства продуктов требуется, чтобы вещества имели точную температуру.Часто промышленные обогреватели используются из-за их эффективности и надежности. Производители постоянно ищут новые способы оптимизации производственного процесса. Нагрев и температура играют большую роль в улучшении производственных процессов. Еще в начале 18 века неспособность эффективно контролировать тепло создавала узкие места в производственном процессе. Ученые и бизнесмены всегда были внимательны к инновациям, и регулирование температуры было важным фактором оптимизации.
Промышленные нагреватели или технологические нагреватели, как их обычно называют, используются для повышения эффективности широкого спектра процессов в большом диапазоне отраслей, включая очистку воды, медицину, авиакосмическую промышленность, литье под давлением, текстиль, общественное питание и т. Д. упаковка, производство бумаги, автомобилестроение и многие другие отрасли промышленности.
В этой статье дается краткий обзор промышленных обогревателей и того, как они подходят для различных производственных и химических производств, а также как и почему следует выбрать правильный.Эта статья поможет вам лучше понять роль промышленных нагревательных элементов в производстве, ответит на вопросы о промышленных элементах и нагревателях и, наконец, послужит ресурсом для всех, кто хочет узнать о выборе промышленных нагревательных элементов. Чтобы найти промышленный обогреватель, отвечающий вашим потребностям, нужно четко понимать, какую функцию он должен выполнять.
Выбор подходящего нагревательного элемента
Выбор подходящего нагревательного элемента начинается со сбора правильной информации, а затем с правильных вопросов.Эти вопросы должны быть сконцентрированы на том, как нагреть твердое, жидкое или газообразное вещество в вашем производственном процессе, и каковы должны быть характеристики нагревательного элемента для достижения наилучших характеристик нагрева. К этим ключевым вопросам относятся:
Правильные ответы на эти вопросы имеют решающее значение для выбора подходящего нагревательного элемента. Перед покупкой нагревательного элемента или промышленного обогревателя полезно систематизировать ответы.
Преимущества выбора правильного нагревательного элемента
Выбор идеального нагревательного элемента для промышленного нагревателя имеет огромное влияние на качество продукта процесса, в котором он используется, стоимость его создания и, что наиболее важно, безопасность операции.
Установка правильного нагревательного элемента в промышленный нагреватель дает следующие преимущества:
1. Снижение эксплуатационных расходов
Даже если нагревательный элемент, который идеально подходит для вашего промышленного нагревателя, дороже, чем альтернативный элемент, его затраты превышают время будет меньше, что позволит сэкономить деньги в течение всего срока службы нагревателя.
2. Повышение операционной эффективности
Выбор правильного нагревательного элемента повысит производительность производственных процессов.Когда элемент изготовлен из правильного материала и настроен для оптимального отвода тепла от нагреваемой среды, потребление энергии снижается.
3. Повышенная безопасность
Выбор подходящего нагревательного элемента снижает вероятность неисправности, которая может привести к серьезным последствиям для безопасности. Простои производственного процесса — это самая низкая проблема, когда последствия использования неправильного оборудования могут быть столь же серьезными, как взрыв.
4.Более высокая окупаемость инвестиций
Оптимальная операционная эффективность означает, что окупаемость каждого доллара, вложенного в производственный процесс, дает более высокую отдачу. С правильным оборудованием вы увидите более высокую рентабельность, меньшие отходы и более эффективный бизнес.
5. Увеличенный срок эксплуатации
Когда все компоненты промышленной системы отопления идеально совместимы, система работает с оптимальной эффективностью и не разрушается так быстро, как система без идеальных компонентов.Точно так же, когда промышленная система отопления работает с максимальной эффективностью, весь производственный процесс протекает без сбоев, продлевая жизненный цикл всей системы, поскольку каждый цикл в меньшей степени ухудшает работу оборудования.
Один из наиболее важных способов повышения эффективности работы в промышленном отоплении часто упускается из виду, разница между элементами конструкции из сплава. Например, разница между элементом Fecral и элементом Nichrome. Элемент Fecral более эффективен, чем элемент нихрома, при передаче тепла между средами, и эта небольшая разница приводит к значительной экономии средств и увеличению срока службы оборудования.
Даже если выбран соответствующий нагревательный элемент, для эффективного использования оборудования требуется соответствующая панель контроля температуры. Помимо наличия подходящего промышленного нагревательного элемента, использование соответствующей панели управления температурой оказывает наибольшее влияние на эффективность работы.
Дополнительную информацию о повышении эффективности использования энергии можно получить в Министерстве энергетики.
Стоимость выбора неправильного элемента
Стоимость, связанная с использованием неправильного промышленного нагревательного элемента для систем отопления, может быть представлена в виде затрат на рабочую силу, стоимости замены материалов и, что наиболее важно, потенциальных затрат на здоровье и безопасность.
Например, обслуживающий работник, которому было поручено заменить нагревательный элемент в системе масляного отопления, не подозревая, что масляный нагревательный элемент определенных параметров был единственной подходящей запчастью, полагая, что вместо этого он мог бы использовать водонагревательный элемент для приложение для нагрева масла.
К счастью, в этом конкретном примере не было никаких катастрофических последствий, однако обслуживающий персонал на собственном горьком опыте узнал бы, что нагревательный элемент для воды нельзя использовать в маслонагревательном оборудовании, потому что каждая жидкость имеет разную вязкость и, следовательно, требует специального оборудования.
Описанный здесь инцидент потенциально может привести к серьезным расходам и последствиям, так как весь процесс может быть скомпрометирован из-за несовместимости одной части. Нагревательный элемент выходит из строя под воздействием нагрузки при работе в непригодном для него приложении, в результате чего вся жидкость загрязняется. Несчастный случай повлечет за собой большие расходы из-за простоя технологического процесса, стоимости деталей для замены исходного масляного элемента и элемента воды, который также был разрушен, а также затрат на дополнительную рабочую силу, которую необходимо было задействовать.
Этой ситуации можно было бы избежать, если бы использовался соответствующий нагревательный элемент.
Заказ промышленных нагревательных элементов
Начните процесс закупки промышленных нагревательных элементов для приобретения промышленного нагревательного элемента, точно заполнив лист технических требований. Составьте список всех требований как можно точнее.
Нагревательные элементы можно сделать совместимыми практически с любой существующей промышленной инфраструктурой отопления. Точное перечисление спецификаций может предоставить продукт, или он может быть изготовлен по индивидуальному заказу, если он не является стандартным.Заказывайте индивидуальные нагревательные элементы или индивидуальное промышленное отопительное оборудование для нишевых или нестандартных применений.
Ищите универсальный магазин для всех потребностей в промышленном отоплении для любой отрасли. Ищите продукты и услуги не только для промышленных нагревательных элементов, но и для нагревателей и запасных частей по индивидуальному заказу. Работа с одним централизованным поставщиком делает процесс закупок быстрым, легким и понятным.
Помните, что, когда что-то идет не так и прерывает производственный процесс, на счету каждая секунда, поэтому держите приоритетную команду наготове, чтобы справиться с чрезвычайными и критическими ситуациями.
Статья любезно предоставлена
Преимущества выбора правильного нагревательного элемента.