Питаясь электричеством
К бытовым источникам тепла относятся всевозможные устройства, работающие от электричества. Их мобильность обеспечивается скромными размерами, а также (зачастую) наличием колес, позволяющих без усилий перемещать прибор с места на место. Отсутствие неудобств, связанных со сжиганием горючего и необходимостью в теплоносителе — не единственное преимущество электрических обогревателей перед устройствами, работающими на твердом, жидком или газообразном топливе. Такие приборы намного компактнее и дешевле по первичным и эксплуатационным затратам. Монтаж им не требуется, обслуживать их просто, заменять легко.
Еще один весомый плюс электрообогрева – экологичность: у таких устройств вредные выбросы отсутствуют в принципе, к тому же не нужно беспокоиться о хранении топлива (газа, дизельного горючего) и его возможной утечке. При соблюдении норм эксплуатации электроприборы абсолютно безопасны, а относительно низкая температура их поверхности исключает вероятность ожогов. К тому же электрические нагревательные приборы имеют высокий КПД.
Количество потребляемой энергии можно регулировать при помощи «умной» автоматики с учетом индивидуальных потребностей пользователей, режима эксплуатации здания и комбинированных тарифов на электроэнергию (ночью — дешевле). По способу обогрева выделяются три основных вида теплогенераторов:
- конвекционные (радиаторы, конвекторы);
- передающие тепло излучением (инфракрасные системы);
- обогревающие подачей теплого воздуха (тепловентиляторы).
Источник тепла
Нагревательным элементом мобильных обогревательных приборов чаще всего выступает металлический теплоэлектронагреватель (тэн). Эти устройства пришли на смену применявшейся раньше спирали. При таких достоинствах, как высокий КПД и хорошая скорость прогрева, спираль обладала существенным минусом, о котором стоит сказать несколько слов отдельно. В помещении, где работал обогреватель с открытой спиралью, быстро появлялся неприятный запах, становилось тяжело дышать. Причины заключались в снижении влажности воздуха и сгорании пыли на раскаленной спирали, но на бытовом уровне это явление объяснялось тем, что, дескать, прибор сжигает кислород. В любом случае, повышая температуру воздуха в помещении, спиральный обогреватель не способствовал созданию комфортной атмосферы.
Используется также нагревательный цельнолитой элемент из силумина – сплава алюминия и кремния. Он обладает повышенной коррозионной стойкостью и очень маленьким коэффициентом термического расширения, что исключает негативное взаимодействие деталей при нагреве и остывании прибора. За счет мизерности промежуточных потерь КПД устройства достигает максимальных значений. Специальное теплопроводящее покрытие дает возможность вывести нагревательный элемент в рабочий режим всего за минуту с четвертью. Производители дают на него гарантию несколько десятков лет.
Современные системы управления и контроля позволяют запускать самые разные программы работы отопительных приборов, в том числе учитывающие отсутствие людей. То есть автоматика прогреет дом к приезду хозяев, отключит отопление при перегреве и т.д. Кроме интеллектуальных управляющих блоков в электроприборах может использоваться и менее сложное устройство — термостат, встроенный или расположенный отдельно. Очень интересный вариант термостат, вставляемый в розетку как переходник, не требующий монтажа и очень простой в эксплуатации. Как правило, диапазон стабилизируемых температур составляет от 5 до 30 ºС.
На воздушных волнах
Наиболее широкое распространение получили нагревательные устройства конвекторного типа. Конвекция – это перемешивание воздуха, вызванное разной плотностью теплых и холодных потоков (теплые легче). Электроконвектор имеет полый прямоугольный металлический корпус с отверстиями снизу и сверху, способствующими образованию естественной тяги. В нижней части корпуса установлен низкотемпературный нагревательный элемент (тэн) с пластинчатым радиатором.
Холодный воздух поступает в нижние отверстия, обтекает тэн и нагретым выходит из верхних, поднимается под потолок и распределяется по помещению. В итоге этого круговорота и происходит обогрев. Жалюзи в верхней части кожуха позволяют варьировать направление выходящего потока. То есть перенос тепла осуществляется посредством естественной циркуляции воздуха, что в физике называется конвекцией. Отсюда и название прибора. Мобильные конвекторы могут работать не только по принципу естественной конвекции – иногда воздух прогоняется принудительно с помощью вентилятора.
В отличие от некоторых других нагревательных приборов (скажем, электрокаминов) настенные конвекторные модули разогреваются не так сильно: температура тэна обычно не превышает 100 ºС. а максимальная температура фронтальной поверхности панели, как правило, не поднимается выше 60 ºС.
Уровень термической безопасности конвекторов, созданных специально для установки в детских комнатах, выше, чем у взрослых моделей: температура выходящего воздуха составляет 60 С, а поверхности обогревателя не более 55 ºС. Кроме того, мелкоячеистая защитная сетка не даст, например, ребенку просунуть внутрь руку.
Подключается мобильный конвектор к обычной сети переменного тока напряжением 220 В. Устройства оснащаются надежной системой безопасности и отключаются, если появилось препятствие для выхода горячего воздуха. И современных конвекторах управляющая электроника реагирует даже на изменение тяги внутри прибора. Чтобы исключить перегрев устройства, автоматика выключает его при уменьшении тяги ниже критического порога и включает при ее восстановлении. Также обязательно предусматривается защита от скачков напряжения.
Однако все системы отопления, использующие принцип конвекции, имеют существенный недостаток: они прогревают помещение неравномерно, особенно но высоте. Теплый воздух скапливается под потолком, а у пола температура остается относительно низкой.
Со всех сторон закрытый
В семействе электрических мобильных нагревательных устройств конверторного типа есть один прибор, использующий в качестве теплоносители жидкость — правда, не в проточном, как при стандартной схеме отопления, а в стационарном состоянии. Секции такого нагревателя наполнены минеральным маслом большой теплоемкости, в которое погружен тэн.
Принцип работы устройства предельно прост: тэн нагревает масло, оно выделяет тепло через металлический корпус прибора. Вследствие конвекции нагретый воздух распределяется по комнате. Скорость и интенсивность прогрева помещения зависят не только от мощности радиатора, но и от его конструкции. Для повышения эффективности нагревателя его иногда оборудуют вентилятором, обеспечивающим перемешивание воздуха и более быстрое достижение комфортной температуры в помещении.
Некоторые модели оснащаются двумя тэнами: одни погружен в масло, второй расположен внизу корпуса и греет воздух. Теплоотдача начинает ощущаться примерно через полчаса после включения устройства, а если имеется вентилятор, то и быстрее.
К наиболее важным преимуществам масляных обогревателей принято относить мобильность, бесшумность, доступные цены и возможность регулировать температуру корпуса (выставив не слишком высокие параметры нагрева, прибор можно спокойно
оставить в комнате с детьми).
Лучи жизни
Следующая разновидность бытовых обогревателей – инфракрасные. Легкие и компактные, эти устройства экономны и эффективны и при этом не мешают работе вентиляционных систем. Они состоят из прочного металлического корпуса, способного выдерживать высокие температуры, в который помещена герметичная трубка с нагревательным элементом (металлической нитью). Напротив трубки располагается отражатель, не позволяющий теплу рассеиваться. Нагретая до рабочей температуры (260-290 °С) панель из специального материала на основе кремния начинает излучать инфракрасные волны. Безопасность конструкции обеспечивает алюминиевая пластина, закрывающая нагревательный элемент. Радикальное отличие инфракрасных (и сходных с ними по принципу действия карбоновых) приборов заключается в том, что они нагревают не воздух рядом с собой, а расположенные в зоне их действия предметы и поверхности (мебель, стены, пол), которые, в свою очередь, отдают тепло воздуху.
Поскольку тепловое излучение не поглощается воздухом, вся энергия от инфракрасного обогревателя без потерь достигает поверхностей это позволяет выравнять температуру воздуха по высоте и снизить среднюю температуру в помещении.
Появившиеся совсем недавно карбоновые обогреватели относятся к типу инфракрасных. Устройство состоит из корпуса, защитной сетки и вакуумных кварцевых трубок, в которых находится карбоновая нить накаливания (такое расположение защищает ее от окисления и выгорания). При прохождении тока сквозь нить она испускает длинноволновое инфракрасное излучение. Поскольку карболовое волокно имеет более высокую теплопроводность, чем металлические нити, такие обогреватели в 2-2,5 раза эффективнее собратьев. Кроме того, приборы подобного рода предпочтительнее с экологической точки зрения – они не сушат воздух в помещении. Большое преимущество карболовых обогревателей – увеличенный радиус действия: до трех-четырех метров, тогда как у обычных устройств он равен примерно метру. Конструкция карбоновых обогревателей такова, что прибор может вращаться вокруг своей оси на угол от 70 до 180 ºС в зависимости от модели.
От «пушек» до «ковриков»
Нагревательные устройства, которые создают поток горячего воздуха и распределяют его по помещению, называются тепловентиляторами. Их основные преимущества — компактность, мобильность, низкая стоимость и высокая скорость обогрева. Главный недостаток — заметный шум. Бытовые тепловентиляторы бывают со спиральным и керамическим нагревательным элементом. Первые дешевле, но сжигают кислород. Более удобны и безопасны устройства с керамическими пластинами. Их отличает сравнительно невысокая температура рабочего элемента, что повышает срок службы прибора, а регулятор мощности позволяет добиться в помещении нужной степени нагрева.
Устройства мощностью нагрева свыше 2 кВт уже относятся к тепловым пушкам и предназначены для использования в общественных и нежилых помещениях. Отличие от бытовых приборов заключается еще и в том что у пушки воздушный поток более кумулятивный, концентрированный, а работать она может не только на электричестве, но и на газе или дизельном топливе.
Существует небольшая группа бытовых обогревателей пленочного типа, предназначенных для быстрого локального обогрева маленьких помещений или отдельных зон.
Например, тепловое панно представляет собой два слоя гибкой теплостойкой электроизоляционной пленки, между которыми находятся резистивные элементы, преобразующие в тепло электрический ток. Тонкое и легкое (весом всего около 300 г) устройство достигает рабочей температуры (60 °С) за 10 с и не боится сырости.
По такому же пленочному принципу создан еще один гибкий обогреватель — нагревательный мат. Его конструкция и толщина (всего 4.8 мм) позволяют использовать прибор мобильно или стационарно — при устройстве теплого пола без цементной стяжки. Мощность мата составляет 100 или 150 Вт в зависимости от типа. габариты – 1,2 x 0,45
