§ 44. бытовые электронагревательные приборы

ТЭНовые нагреватели воздуха

ТЭНы представляют собой герметичные трубки из термостойкого материала, внутри которых находится питаемая электричеством спираль.

Для чего нужна трубка? Для того чтобы открытая спираль не причинила вреда окружающим предметам, чтобы не сильно жгла находящуюся в воздухе пыль, и наконец — чтобы спираль не так быстро перегорела, ведь кислород воздуха сильно этому способствует.

ТЭНы в обогревателях имеют волнистую форму или форму плоской спирали, иногда с оребрением. Но принцип всегда один и тот же: спираль внутри ТЭНа передает тепло на поверхность ТЭНа, а поверхность ТЭНа путем конвекции нагревает воздух помещения, либо тепло сдувается вентилятором, что опять же способствует прогреву воздуха.

   Тэновый нагреватели воздуха с вентилятором

Все очевидно, казалось бы, — выбирай нагреватель с ТЭНом на подходящую мощность, ставь в помещение и наслаждайся теплом. Можно выбрать тепловентилятор с ТЭНом, тогда теплый воздух, разогретый ТЭНом, станет дуть куда нужно, и цель будет достигнута — помещение опять же наполнится теплом. Однако не все так просто. Площадь поверхности ТЭНа мала, в этом и кроется главный подводный камень.

Обогреватели с открытыми ТЭНами хотя и прогреваются быстро, но распределяют тепло по помещению не равномерно. Если вентилятор отсутствует, то тепло и вовсе устремится вертикально вверх, и через несколько минут все равно появится запах гари, поскольку пыль все же станет попадать на ТЭН. Кроме того и кислород будет выжигаться, и в конце концов в комнате или в офисе станет душно.

Таким образом, маленькая площадь поверхности ТЭНа негативно сказывается на процессе обогрева. Воздух прогревается по объему сильно локально (только вблизи поверхности ТЭНа), при этом, конечно, перегревается, значит выжигается кислород, становится душно, и тепло не приносит ожидаемого комфорта.

   Нагреватель воздуха тэновый, бытовой

Очевидно, для нагревания воды в баке ТЭН идеален, но для прогрева воздуха он подходит плохо. Жидкости внутри объема лучше переносят тепло, а газы (воздух в частности) — намного хуже.

Если речь идет о гараже, о небольшом ангаре или о складе пожаробезопасных материалов, где люди не находятся все время, то и ТЭНовый нагреватель воздуха подойдет. Хорошо если помещение будет оснащено термостатом, тогда можно будет и температуру воздуха поддерживать на необходимом уровне.

Но если речь о помещении, в котором все время работают люди, если есть пожароопасные материалы, или влажность воздуха выше обычной, то ТЭНовый нагреватель не подойдет. Нужно другое решение. Благо, в наши дни есть более подходящие альтернативы.

Шум вентилятора — еще один минус ТЭНового нагревателя. Вентилятор там всегда мощный, ведь необходимо сдуть тепло с поверхности ТЭНа небольшой площади, а для этого требуется значительный напор воздуха. Другое дело, если ТЭН имеет оребрение или продуваемый радиатор хорошей площади, тогда вентилятор будет тише. Так или иначе, в силу наличия шума, такой нагреватель подойдет для шумных помещений, когда одна из целей — экономия при покупке нагревательного прибора. Низкая стоимость ТЭНового нагревателя воздуха — главный плюс приборов данного типа.

Инфракрасные электронагреватели

Это самый современный вид электрических устройств, предназначенных для обогрева помещений. Его работа основана на излучении электромагнитных волн инфракрасного спектра. При этом тепловая энергия передается от прибора тем предметам, которые расположены рядом. Отраженная от них лучистая энергия достаточно эффективно нагревает воздух в помещении. Это, наверное, самый экономичный тип электронагревательных приборов. Кроме того, такие устройства не пересушивают воздух. Некоторые из них имеют очень красивое декоративное оформление.

Несмотря на высокую стоимость электроэнергии, популярность электрических отопительных приборов не снижается. Это связано с их удобством и, во многих случаях, с мобильностью, что недоступно для газового оборудования.

Электронагревательными приборами называют устройства, преобразующие электрический ток в тепловую энергию. Такие приборы получили широкое распространение в наше время, к ним относится не только обогревательное оборудование, но и другие бытовые устройства: электрические чайники, утюги, фены, кухонные плиты и многие другие. Основным элементом любого электронагревательного прибора выступает нагревательный элемент.

Достоинства и недостатки электрических обогревателей

Как мы уже говорили, на отопительном рынке присутствуют самые разные отопительные приборы. Они отличаются принципом действия и эффективностью. В некоторых условиях выгоднее использовать электрические конвекторы, а в других – тепловентиляторы и теплогенераторы, электрические теплые полы, инфракрасные обогреватели и многое другое. Электрообогреватели позволяют получить вожделенное тепло с минимальными трудовыми и временными затратами на установку оборудования.

Электрические обогреватели обладают целым рядом важных преимуществ перед другими отопительными приборами. Вот список этих преимуществ:

Для электрических обогревателей не требуется прокладка каких-либо труб, включил в розетку и все!

• возможность работы в зданиях без газификации – в отличие от газа, электроэнергия есть практически везде (за небольшим исключением), даже в самых удаленных и труднодоступных районах;
• легкость в установке – достаточно расположить электрообогреватели в нужных местах и подключить их к электросети;
• большой КПД – этот показатель достигает 99,9%. То есть практически вся затраченная электроэнергия превращается в тепловую;
• большой диапазон мощности – в продаже представлены электрообогреватели мощностью от 400 Вт до нескольких десятков киловатт;
• повышенная безопасность – те же газовые обогреватели более опасны, чем электрические, так как они нередко являются причиной взрывов и пожаров. В электрообогревателях взрываться нечему, а последствия коротких замыканий предупреждаются эффективной защитой;
• не нужны разрешения на ввод в эксплуатацию – потребители сами решают, что и как подключать к электросети.

Есть и определенные недостатки:

Подключая электрический обогреватель, обязательно убедитесь в наличии заземления в вашей электросети.

• электрические обогреватели могут привести к ударам электрическим током – во избежание этого электрообогреватели рекомендуется заземлять;
• нестабильность подачи электроэнергии в некоторых населенных пунктах – одна из вечных проблем, приводящая к тому, что люди мерзнут;
• высокое потребление электроэнергии – несмотря на эффективность электрического отопительного оборудования, оно по-прежнему остается самым дорогим видом обогрева (из-за высоких и постоянно поднимающихся тарифов);
• многие электрические обогреватели сжигают кислород – сказывается использование раскаленных нагревательных элементов.

С некоторыми недостатками можно смириться, но с дороговизной электрического отопления согласиться очень трудно – при обогреве крупных зданий затраты очень большие.

Что касается заземления, то им пренебрегают многие пользователи – сказывается дороговизна и трудоемкость создания хорошего контура заземления.

Особенности нагрева

Такой способ нагрева приборов имеет ряд видимых преимуществ по сравнению с другими. В частности, с газовым или же с применением твердого либо жидкого топлива. Прежде всего он способен улучшить условия пребывания людей в месте своего применения.

Электронагревательные приборы для обогрева помещений не взрывоопасны, в отличие от газовых, и не оставляют после себя вредные выделения, которые могут представлять потенциальную опасность для здоровья человека.

Помимо этого, данные приспособления имеют такие преимущества по сравнению с аналогами другого происхождения:

• высокая мощность;
• удобство применения;
• высокий КПД (в отдельных случаях достигающий более 95 процентов) и многое другое.

Бытовые электронагревательные приборы оснащены нагревом инфракрасного типа, высокого сопротивления или же высокочастотным.

Изоляционный слой

В качестве внутренней термоизоляции для электронагревателей используются миканит, керамика и в случае патронных ТЭНов — периклаз (сыпкий материал с высокими показателями теплопроводности). Миканитовый изолятор представляет собой материал многослойной композиции, который изготавливается путем чередования смоляных клеящих листов слюды. Клееный миканит подвергается сушке под высоким давлением. На выходе изделие прочное, устойчивое к изгибу, не расслаивается, не крошится и обладает определенной твердостью. Такой изолятор не впитывает влагу из окружающей среды. Часто в качестве прокладочного материала используют миканит, способный выдерживать температуру до 180 градусов Цельсия. Но есть и способы его производства, благодаря которым такой материал может легко переносить температуру до 750 градусов Цельсия, и именно этот материал используется в качестве изолятора для промышленных обогревателей. Термостойкие миканиты изготавливаются из разных составов, например: флогопитовый миканит способен выдерживать нагрузку до 750 градусов, а материал другого состава, например мусковит — до 500 градусов Цельсия.

Керамическая изоляция является одним из самых надежных и качественных видов изоляции, используемых в промышленности. Керамика изготавливается методом высокотемпературного нагрева и отлита из прессованного порошка. Обычно для производства используют смесь традиционного глиняного порошка и другие природные минералы. Независимо от типа керамики, производственные процессы всегда одинаковы.

Преимущества керамической изоляции:

• Хорошая переносимость экстремально высоких температур;
• Высокий уровень прочности;
• Отличные диэлектрические характеристики;
• Длительный срок службы;
• Стабильные физические показатели в экстремальных условиях труда и многое другое.

Керамическая изоляция обычно используется в блоке предохранителей низкого напряжения, в трубках и корпусах предохранителей, в промышленных нагревателях, в патронах и цоколях ламп и т.д.

Правда и ложь о керамических ТЭНах

Что такое керамический нагревательный элемент стиральной машины? Это самый обычный ТЭН, покрытый снаружи тонким слоем синтетической смолы с керамической пылью. Производители стиральных машин с такими элементами утверждают, что такое напыление решает главную проблему подобной техники – накопление известкового налета и перегрев ТЭНа вследствие этого

Кроме того, часто внимание акцентируется на том, что керамический нагреватель быстрее нагревает воду. Доля правды в этом есть, но

На самом деле на гладкой керамической поверхности налет от жесткой воды действительно образуется медленнее, чем на нагревателе без покрытия. Но при этом керамика очень плохо реагирует на кондиционеры для белья, отбеливатели и другую агрессивную бытовую химию. Поэтому при стирке исключительно со стиральным порошком керамический ТЭН действительно может прослужить дольше, чем обычный, а вот при регулярном использовании Калгона и других средства разницы практически не будет.

Кроме того, керамика притягивает к себе мелкие ворсинки от одежды, которые неизбежно просачиваются через любые фильтры. Через некоторое время ТЭН обрастает нитками, которые снижают его теплоотдачу и приводят к перегреву. Решение этой проблемы – специальный мешок для стирки линяющих вещей. В противном случае машинку придется раз в несколько лет разбирать, чтобы почистить нагревательный элемент, а это очень трудоемкий и непростой процесс.

Действительно ли керамический ТЭН нагревает воду в стиральной машине быстрее, чем обычный? Да, за счет того, что на нем и правда почти не скапливается известь, замедляющая теплоотдачу в нагревательных элементах из нержавеющей стали. Но тут следует учитывать, что керамикой покрыта не вся деталь, фланец, через который она подключается к стиральной машине, все же остается оголенным, и на нем скапливается известь.

Из всего вышесказанного следует, что стиральные машины с керамическим ТЭНом могут прослужить больше, но чудес долговечности от них ждать не стоит, особенно, если вы часто пользуетесь во время стирки агрессивной бытовой химией.

Керамические нагреватели воздуха

Керамический нагреватель — сравнительно новое веяние в климатической технике. Принцип обогрева здесь заключается в принудительной конвекции, когда нагревательный элемент большой площади умеренно обдувается воздухом, и нагретый воздух распространяется по помещению.

Нагревательный элемент прибора данного типа отличается от ТЭНа. Здесь несколько керамических элементов объединены в монолитную нагревающую поверхность, что позволяет прибору прогревать воздух не вблизи трубки ТЭНа, а по значительно большей площади контакта.

То есть проигрывая в температуре нагревающей поверхности, получаем выигрыш в объеме, в площади контакта керамики с воздухом. И если ТЭНовые перегревают воздух вблизи нагревательного элемента, то керамические — «недоперегревают» воздух, но в значительно большем объеме.

   Нагреватель воздуха керамический, промышленный

Технологию называют революционной, поскольку недостатков практически нет, разве что более высокая, чем у ТЭНовых, цена приборов. Керамика не сушит воздух, не жжет пыль, не выжигает кислород. Температура нагревателей ниже, чем у ТЭНовых, поэтому такие приборы безопасны, и даже в детской комнате можно их ставить, не опасаясь что ребенок обожжется, или что ему станет душно. К тому же керамические нагревательные приборы бывают настенными, напольными и даже настольными.

Важным фактором в процессе работы керамического нагревателя является излучение инфракрасного тепла. Если напольный, настенный или настольный керамический нагреватель направить на какой-нибудь предмет в помещении, то теплое инфракрасное излучение прогреет его, не говоря уже об эффекте наличия вентилятора. Кстати, настенные модели керамических обогревателей очень похожи внешне на кондиционеры, и эстетически хорошо впишутся практически в любой интерьер.

   Нагреватель воздуха керамический, бытовой

Неоспоримый плюс керамических нагревателей — не возникает духоты. Поскольку воздух внутри прибора не перегревается, то даже слегка повышенная влажность и отсутствие хорошей вентиляции не приведут к духоте при обогреве. Таким образом, керамические обогреватели лучше подойдут для помещений, где присутствуют люди, например для квартир, домов, офисов и т. д. Конечно, стоимость керамических обогревателей выше, чем ТЭНовых, но затраты на покупку обязательно окупятся комфортом.

Гибкие ленточные нагреватели из керамики

Вам необходимо оборудование для нагрева цилиндрических и плоских поверхностей производственного оборудования, то наиболее оптимальным решением будет приобрести гибкие керамические нагреватели. Они изготавливаются из керамических «косточек» и наша компания производит их по индивидуальному заказу, учитывая при этом все пожелания и требования заказчика.
Нагрев в ленточных нагревателях из керамики осуществляется за счет спирали, которая расположена в керамических изоляторах высокой теплопроводности. Также на нагреватель можно установить  дополнительные типы подключения и элементы монтажа.

Трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН)

Герметизированные нагревательные элементы на сегодняшний день наиболее совершенны (см. рис. 92). Нагревательная спираль в них помещается в трубку и изолируется от её стенок кварцевым песком или порошком окиси алюминия. Трубка может быть изготовлена из латуни или нержавеющей стали. Для защиты спирали от воздействия воздуха концы трубки герметизируют электроизоляционными втулками, залитыми стекловидной температуростойкой эмалью.

Рис. 92. Герметизированный нагревательный элемент: а — трубчатый; б — вид трубчатого электронагревательного элемента со стороны цоколя (1 — выводы спирали, 2 — изолятор); в — чугунная конфорка в разрезе (1 — контакты спирали, 2 — спираль, 3 — изоляционный материал, 4 — корпус конфорки)

Нагревательные элементы этого типа долговечны и надёжны в работе. Трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН) нашли широкое применение в различных современных бытовых электронагревательных приборах (см. рис. 93).

Рис. 93. Электрический чайник и электроплитка: 1 — корпус, 2 — ТЭН, 3 — соединительный шнур, 4 — ручка переключателя

В качестве примера рассмотрим устройство электроплитки и утюга.

Основным конструктивным элементом электроплитки является конфорка. Наиболее распространены чугунные и трубчатые конфорки.

Корпус чугунной конфорки достаточно массивен, что придаёт ему стойкость при резких колебаниях температуры и исключает возможность коробления поверхности конфорки (рис. 93). Такие конфорки имеют хороший тепловой контакт с посудой. В чугунных конфорках в пазы на внутренней поверхности укладывают 2-3 проволочных нагревательных элемента. Концы нагревательных элементов соединяют с переключателем, позволяющим включать элементы поочередно, последовательно или параллельно. При этом имеется возможность регулировать мощность конфорки и количество выделяемого ею тепла. Регулирование температуры нагрева возможно и при одном нагревательном элементе, если последовательно с ним включить терморегулятор. Максимальная температура на поверхности конфорки обычно составляет около 500 °С.

Трубчатые конфорки состоят из одного или двух ТЭНов, которым также придают форму спиралей. Для лучшего теплообмена с посудой рабочую поверхность ТЭНа делают плоской. С целью повышения КПД конфорки под ТЭН устанавливают отражатель из нержавеющей стали. Температура на поверхности трубчатой конфорки порядка 650-800 °С. Коэффициент полезного действия у чугунных конфорок 65 %, у трубчатых — 75 %.

Следует отметить, что достаточно высокие коэффициенты полезного действия электроплит с чугунными и трубчатыми конфорками реализуются при приготовлении пищи в высококачественной посуде. Такая посуда должна иметь ровное, плоское дно, по размеру несколько превосходящее диаметр конфорки. Наличие деформаций и изгибов создаёт зазор между дном посуды и поверхностью конфорки, что резко снижает коэффициент полезного действия до 35-50 % и приводит к перерасходу электроэнергии. Этот недостаток можно компенсировать, имея в квартирах с электроплитой другие электронагревательные приборы: для кипячения воды — электрочайник, электросамовар или водонагреватель погружного типа. Для приготовления жареных блюд полезно иметь электросковородку, электрогриль, электрошашлычницу, электротостер и др. Коэффициент полезного действия таких приборов достигает 95-97 %, поэтому их использование даёт значительную экономию электроэнергии по сравнению с кипячением воды на электроплите.