Электрические приборы для отопления

Электроотопление может быть единственным источником обогрева или дополнять другие источники. Его называют прямым или непосредственным, если теплота выделяется одновременно с потреблением электроэнергии, в отличие от аккумуляционного, у которого время потребления электроэнергии составляет лишь часть суток.

Бытовые электроотопительные приборы различают прежде всего по принципу превращения электрической энергии в тепловую. Наиболее распространены приборы, работающие по закону Джоуля—Ленца (нагрев сопротивлением). Действие так называемых тепловых насосов — механических (компрессионных) и термоэлектрических (полупроводниковых) — основано на эффектах Кельвина и Пельтье.

По способу теплоотдачи различают электроотопительные приборы с преимущественной теплоотдачей свободной конвекцией (электроконвекторы), вынужденной конвекцией (электротепловентиляторы) и излучением (электрокамины и прочие ИК-электрообогреватели). Электрорадиаторы и отопительные электропанели используют теплоотдачу свободной конвекцией и излучением примерно в равных долях.

По месту эксплуатации электроотопительные приборы различают местные (локальные), которые потребляют электроэнергию в том же месте, где они отдают теплоту, и централизованные установки — квартирные, домовые, для группы домов, откуда нагретый теплоноситель (вода, воздух) поступает в теплоотдающие аппараты отдельных помещений.

По способу установки (исполнению) различают напольные, настольные, настенные и потолочные электроотопительные приборы, а также универсальные, допускающие различную установку.

Электроотопление имеет ряд преимуществ перед традиционными отопительными системами: удобство эксплуатации, комфорт, постоянная готовность к работе, высокая надежность. Оно избавляет потребителя от хлопот по заготовке и хранению топлива, не загрязняет окружающую среду, резко уменьшает расхода на обслуживание и ремонт отопительного устройства, позволяет осуществить индивидуальное терморегулирование.

Приборы центрального водяного отопления жестко привязаны к трубопроводам и могут использоваться только на своих определенных местах, как и обычные печи. Приборы электроотопления, даже стационарные, могут быть установлены практически в любом месте. Электроотопительные приборы позволяют создавать разные микроклиматические зоны в одном помещении. В то же время электроотопление — самый энергоемкий и дорогой по эксплуатационным затратам вид электрификации быта.

В зависимости от климатических условий и качества тепловой изоляции для обогрева 1 м² площади требуется установленная мощность от 100 до 200 Вт, а годовой расход электроэнергии колеблется от 5000 кВт • ч для небольшой квартиры в многоэтажном доме с усиленной теплоизоляцией до 15 000 кВт • ч в односемейном доме площадью 100…120 м². При столь больших установленных мощностях и расходах электроэнергии электроотопление возможно при усиленных электрических сетях и при умеренных тарифах, существенно меньших, чем обычный тариф.

Рис. 14.5. Устройство электроконвектора

Электроконвекторы служат для нагрева окружающего воздуха путем естественной конвекции. Подобные приборы целесообразно использовать в помещениях с достаточной теплоизоляцией. Электроконвекторы имеют небольшую массу и работают бесшумно и надежно, их можно устанавливать в любом месте помещения.

Устройство электроконвектора показано на рис. 14.5. Соприкасаясь с нагревательным элементом 2, воздух внутри прибора нагревается и поднимается вверх, покидая прибор через выходное отверстие 4 в корпусе 3. Холодный воздух поступает через входное отверстие /. Корпус электроконвектора экранирует излучение нагревательного элемента на окружающие предметы и тем самым увеличивает конвективную составляющую теплоотдачи. Одновременно корпус служит своеобразной дымовой трубой, увеличивая естественную тягу электроконвектора и расход воздуха через него.

Электроконвекторы различают по назначению (стационарные и переносные), исполнению (напольные, настенные, комбинированные), конструкции нагревательного элемента (открытый, закрытый), системе регулирования мощности (нерегулируемые, со ступенчатым или плавным регулированием, с автоматическим терморегулятором).

Электровентилятор — это двухцелевой электроприбор, сочетающий функцию вентилятора с нагревом воздуха принудительной конвекцией. Наличие струи горячего воздуха позволяет использовать прибор не только для общего отопления помещения, как элекгроконвектор, но и для местного обогрева.

Особенно эффективно использование электротепловентиляторов в помещениях с теплоизоляцией без центрального отопления или в переходный период. Благодаря небольшим массе и габаритам прибор легко переносить. Расположенный на полу электротепловентилятор создает благоприятное поле температур воздуха и безопасен в пожарном отношении. В то же время эксплуатация электровентилятора требует внимания: периодически следует смазывать подшипники, быстроходный агрегат чувствителен к балансу и его следует оберегать от ударов.

Электротепловентилятор удобен для обогрева отдельных частей тела, причем в отличие от электрокамина не создает перегрева, так как температура потока воздуха на некотором расстоянии уже невысока.

Принципиальная схема электротепловентилятора приведена на рис. 14.6, а. Вентилятор 4, приводимый электродвигателем 5, всасывает воздух через входное отверстие 6 и направляет к выходному отверстию 1 в корпусе 3. Воздух подогревается нагревателем 2. Наклоняя корпус прибора или жалюзи на выходе воздуха, можно направить поток воздуха в нужном направлении.

Отдельные типы электротепловентиляторов имеют несколько регулируемых ступеней нагрева и частот вращения вентилятора.

Рис. 14.6. Принципиальная (а) и электрическая (б) схемы электротепловентилятора:

S— выключатель; М—двигатель вентилятора; ЕК— нагреватели; С— конденсатор; SB— кнопочный выключатель.

Электрокамины представляют собой инфракрасные электрообогреватели, которые осуществляют обогрев преимущественно лучистой энергией. Электрокамины отличаются от прочих ИК-электрообогревателей высокой температурой нагревателя (650…900 °С) и наличием отражателя, концентрирующего лучистый поток теплоты в направлении обогреваемого объекта. Чистый воздух практически не поглощает инфракрасные излучения, поэтому электрокамины особенно удобны для местного обогрева в помещениях с недостаточной тепловой изоляцией (например, дачного типа), а также в открытых и полуоткрытых помещениях (террасы, беседки, балконы и др.), где греть воздух неэффективно. Высокая температура нагревательного элемента обусловливает преобладание в спектре излуче-

Рис. 14.7. Принципиальная (а) и электрическая (б) схемы электрорадиатора с промежуточным носителем:

КК— электротепловые реле; HL— сигнальная лампа;

R— резистор; ЕК— нагреватель.

ния коротких волн с большой энергией, достаточно глубоко прогревающих ткани тела и вызывающих приятное ощущение общей теплоты. В то же время необходимо учитывать, что обогрев электрокамином является односторонним и не препятствует охлаждению другой стороны тела.

Электрокамины различают по виду нагревательного элемента (открытый, закрытый), форме отражателя (сферический, цилиндрический, параболический, каплевидный, корытообразный), форме светового окна (круглое, прямоугольное), исполнению (напольные, настольные, настенные, универсальные), системе регулирования мощности, а также по дополнительным устройствам (например, имитация пламени, горячих углей или дров и т. п.).

Низкотемпературные бытовые электроотопительные приборы отдают теплоту внешней неогражденной поверхностью, максимальная температура которой во избежание ожога не должна превышать 100—110 °С, а среднюю температуру по условиям возгонки пьши следует выбирать не выше 85—95 °С.

Конструктивно низкотемпературные приборы выпускают с промежуточным теплоносителем (панельные и секционные) и «сухие» электрорадиаторы или отопительные электропанели с распределенным по объему нагревательным элементом.

Электрорадиаторы с промежуточным теплоносителем — это электрический вариант традиционных радиаторов водяного и парового отопления. Их принцип действия основан на естественной циркуляции теплоносителя и показан на рис. 14.7. В герметичном корпусе 1 находится жидкий теплоноситель 2 (обычно минеральное масло), заполняющий весь рабочий объем прибора, за исключением верхней части, которая служит для компенсации температурного расширения жидкости. Вокруг расположенного в нижней части электронагревателя 3 возникает нагретый слой, имеющий меньшую плотность, чем остальная жидкость, и поэтому всплывающий вверх. Восходящий поток жидкости 4 проходит посредине между стенками корпуса прибора, а по стенкам вниз опускается более холодная жидкость 5, отдавшая им свою теплоту. Теплоноситель может также изменять агрегатное состояние и быть двухфазным. Электрорадиаторы всех типов автоматически отключаются термоограничителями или регулятором мощности при температуре поверхности, превышающей ее максимальное эксплуатационное значение, но в пределах 130 °C.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Как устроена электроплита для приготовления пиши?
• 2. Для чего служат жарочные шкафы?
• 3. Опишите устройство бытового электронагревателя воды.
• 4. С какой целью применяют электроконвекторы?
• 5. Как устроен элеюротепловентилятор?