В очень многих бытовых приборах присутствуют детали, которые необходимы для нагрева их и окружающей среды. В зависимости от области использования и материала изготовления, существуют различные нагревательные элементы.
Классификация устройств
Нагревательный элемент – это часть механизма определенного устройства, которая используется для нагрева окружающей среды, конкретного прибора или вещества. Схема простого кипятильника имеет следующий вид:
Инфракрасные обогреватели с преобладанием среднего. В этом типе обогревателя нагревательные лампы используются в естественных процессах плавления или взрыва стекла в секторе производства пластиковых изделий. Конечно, они также используются для обогрева помещений.
Нагревательные элементы могут быть изготовлены из углерода, керамики, вольфрама. Этот тип нагревателя может быстро достичь рабочей температуры. Поэтому такие нагреватели также используются в производстве. Кроме того, эти типы нагревателей используются для нагрева животных в пищевой промышленности.
Фото — схема кипятильника
Существуют такие типы деталей:
- Открытые(Lukey);
- Закрытые (Галант), X-DUOS);
- Герметичные (РТС – PTC, ЭНГЛ-1).
Открытые нагревательные микатермические элементы (СТИЧ) чаще всего выполняются из нихрома. Например, как портативные обогреватели или кипятильники. Нихромовая проволока накручивается сверху металлической рабочей поверхности. Иногда даже использовался ручной нагреватель, его легко можно было сделать своими руками, отрезок проволоки пропускался через деревянные держатели и подключался к питанию.
Инфракрасные обогреватели с преобладанием среднего объема все чаще используются для обогрева общественных и коммерческих помещений, поскольку эти типы нагревателей являются энергоэффективными и безопасными, они могут висятся на потолках, стенах и других неметаллах. Кроме того, срок службы нагревательных элементов намного дольше, чем у кварцевых элементов.
Инфракрасные обогреватели среднего уровня не создают «горячего» теплового ощущения, поэтому они не имеют побочного эффекта, как и накаливающие нагреватели. Они также потребляют гораздо меньше энергии. В дополнение к вышеуказанным свойствам керамические элементы по-прежнему не выделяют никакого света.
Фото — пример использования нихромой нити
Раньше у каждого электрика в своем запасе имелось порядочное количество мотков проволоки самых разных сечений. Благодаря простым расчетам, можно было быстро рассчитать, сколько и какую проволоку нужно накрутить для получения определенной мощности.
Высококачественные инфракрасные обогреватели. Чаще всего эти элементы представляют собой керамические или углеродные волокна. Благодаря своим особенностям такие типы обогревателей используются для постоянного и дополнительного обогрева бытовых, коммерческих и общественных помещений. Эти типы элементов также широко используются в современных инфракрасных саунах.
Также очень важно отметить, что при выборе инфракрасной нагревательной плиты вам необходимо обратить внимание на рабочую температуру панели. Исходя из преимуществ и недостатков, перечисленных выше, мы представляем таблицу, отсортированную по типам нагревателей и областям применения.
Фото — диаметр проволоки и требуемая мощность
Но у открытых нагревателей очень много недостатков :
- Высокая пожароопасность. Если на раскаленную проволоку попадет немного пыли – то может появиться искра и начаться пожар;
- Высокая вероятность короткого замыкания. Некоторые умельцы включают от одной розетки несколько подобных нагревателей, что сильно перегружает сеть;
- Низкий КПД. Такие проволочные обогревательные элементы считаются крайне не экономными.
Несмотря на то, что сделать такой бытовой кипятильник можно за считанные минуты, сейчас они используются крайне редко.
Экологически безопасная среда обитания с самым высоким уровнем комфорта и низким потреблением энергии - все это и многое другое можно сделать с помощью этих систем отопления. Принцип тепловой оболочки. При низких температурах теплового потока тепло равномерно распределяется в помещении. Это полностью отличается от других систем отопления, таких как напольное отопление или обычные радиаторы. Например, традиционные радиаторы быстро нагревают воздух в помещении, образуя «тепловое одеяло» под потолком, а самая низкая температура находится на уровне пола: дискомфорт ощущается на уровне сквозняков на полу.
Фото — нагревательная пленка
На смену подобным средствам отопления пришел трубчатый нагревательный элемент или ТЭН, который сейчас используется для бойлера, стиральной машины, котлов и прочих приборов. ТЭН – это закрытая труба, в которой размещен контакт или термопара. Бывает два типа ТЭНов: «мокрые» и «сухие». Мокрые соприкасаются с жидкостью, поэтому часто страдают от вредного воздействия воды на металл. Сухие же от неё ограждены специальной поверхностью, стеной. У них немного больше время нагрева воды, но за то гораздо продолжительнее срок службы. В среднем, «мокрые» нагреватели заменяются каждый год.
Исследования в Швеции подтвердили, что принцип «тепловой оболочки» экономит до 40 процентов. Потребление энергии. При соединении нагревательных элементов друг с другом получается непрерывная цепь нагревательных элементов вместо плинтусов. При установке этой системы вы можете установить постоянный температурный режим или запрограммировать так, чтобы температура в разных комнатах в разное время дня - понедельника. Это особенно актуально не только для жилых комнат, но и для офисов и коммерческих помещений.
Кабели должны быть установлены до их установки перед установкой нагревательных элементов с точно запланированными зонами. Это улучшает дизайн помещений, так как стены остаются разгруженными дополнительными устройствами. Это позволяет легко адаптировать их к разным длинам стен. Элементы соединены друг с другом, образуя сплошной контур отопления. Соединения покрыты полыми декоративными элементами той же конфигурации.
Эти приборы редко используются для отопления, но зато отлично справляются с функцией обогрева воды. Главной рабочей деталью является также нихромовая спираль, но она защищена трубкой. Соответственно, с ней не может быть никаких контактов. Свободное место в трубе заполняется определенными химическими составами, вследствие чего образуется плотная и закрытая трубка.
Ширина нагревательных элементов составляет 2, 4 см, высота - 13, 6 см, в том числе специальная внутренняя кромка для ковровых покрытий. Специальное приложение для нежилых помещений и бунгало. Также в высокоточных измерениях в лабораториях, компьютерных серверах, стационарных операционных системах, где постоянная температура и минимальная запыленность обеспечивают идеальное функционирование оборудования, гигиенические требования и удобные условия работы.
Только при установке в качестве дополнительного отопления не охватываются углы помещения, нет плесени. Подумайте о «хорошей» стойке багажника. Однако это не всегда позволяет, особенно если крышные окна установлены достаточно высоко и используются в качестве подсветки. Покрытие их снегом и солнечным светом за пределами комнаты увеличивает расход тепла для отопления. Даже при хорошем внутреннем обогреве снег растает только через два-три дня. Кроме того, в процессе строительства, после установки высотного освещения, нагревательные устройства часто мешают желаемой обстановке в номерах.
ТЭН сейчас часто оснащаются терморегулятором.
Герметичные нагреватели – это те же ТЭН, но они полностью закрыты от воздействия окружающей среды, не считая 2 контактов. Используются для нагрева воды, различных поверхностей и т. д. Керамический нагревательный элемент безопасен, быстро нагревается и хорошо держит температуру.
Фото — тэн для плиты
Также классифицировать нагревательные элементы можно по области использования, для духовки, электроплиты, конвектора и паяльника используются разные типы. Для духовой и варочной поверхности применяются гибкие спирали. Они могут покрывать большую площадь, при этом, не нарушая целостности электрической дуги. В духовке, аэрогриле и инкубаторе используются нагревательные элементы одного типа, но с разными параметрами мощности.
Виды нагревательных элементов для плит:
- Чугунные блины;
- High Light;
- Галогенки.
Чугунные нагреватели используются в самых простых плитах и духовках. Они могут располагаться в верхней части шкафа или нижней. Под чугунной плитой находится спираль из хрома, никеля и других проводящих сплавов, иногда, карбидокремниевые нагревательные элементы (КЭН). Благодаря такой конструкции, диск долго нагревается, но при этом медленно остывает.
High Light – это ленточный нагревательный инфракрасный элемент, часто такой карбоновый нагреватель на 12 вольт используется для подогрева инкубатора или небольшой комнаты как электроконвектор (Double-U-Force). Кольцевой ленточный обогреватель можно устанавливать для бытового конвектора, электропечей, духовок, тостеров Wasteland.
Галогеновый и кварцевый нагревательные элементы используются в большинстве современных электрических плит. Они известны высокой скоростью нагрева и остывания, это обеспечивает высокую температуру и безопасность устройства. Высокотемпературные спирали часто сравнивают с газовыми конфорками, потому что они быстро нагреваются и работают строго до выключения.
Фото — нагреватель из нихрома и трубки
Для совершенствования работы нагревательных приборов часто используются дополнительные элементы, например, для муфельной печи это электронагреватели отжига, а для бойлеров – специальные термослоя. Подобные толстопленочные «обертки» помогают сохранить температурный баланс на определенном уровне даже после выключения питания. Создается термос-эффект, без нагрева воздуха.
Видео: нагревательные элементы для паяльного оборудования
Ремонт и замена
Электрические плоские и гибкие нагревательные элементы водонагревателя, термопота или электропечей довольно часто ломаются. Их ремонт должен производить специалист, но некоторые работы можно сделать своими руками. Промышленные нагреватели имеют свойство перегорать из-за высоких нагрузок, в то время как низковольтные карбоновые или углеродные спиральные элементы стиральных машин и бойлеров перегорают из-за накипи.
В большинстве случаев, можно просто заменить деталь на такую же. Например, многие компании, производящие бойлеры (Термекс, Бош), предлагают своим клиентам широкий выбор продукции. Но иногда, скажем, для изготовления термостата, нужно рассчитать сопротивление резисторов и напряжение. Предположим, для работы какого-то абстрактного прибора (пускай это будет обогреватель для растений, ГЭН для зеркала или руля автомобиля), нужно мощность 20 Ватт и напряжение нагревательного элемента 12 Вольт. Выходит, что ток будет находиться в пределах 1,2 (20/12).
Фото — ТЭН от стиральной машины
Отсюда, сопротивление составит 7 Ом (12*1,7). Резисторов потребуется около 40 штук, желательно брать одноваттные. Сумма их сопротивления должна составить 7 Ом, исходя из этого, их нужно соединять комбинированным способом для получения нужного результата.
Такой расчет можно использовать для ремонта паяльной лампы, автомобильных элементов или небольшого обогревателя. Но как быть, если перестал работать ТЭН у стиральной машины или бойлера?
Как производится замена ТЭН в бойлере:
- Для начала Вам нужно выяснить, где расположен нагреватель. Он может находиться с нижней стороны крышки или сбоку, в зависимости от конструкции. Это подробно описывается в инструкции пользователя;
- Вам нужно закрыть воду в бойлер и при возможности, слить её, просто открыв кран (некоторые марки делают водонагреватели защищенными, т. е. с них нельзя слить жидкость). Будьте готовы к такому и заранее установите возле себя емкость для сбора воды;
- После открутите все болты возле крышки, осторожно снимите её;
- Под болтами могут находиться силиконовые прокладки или хомутовые зажимы, будьте внимательны, чтобы их не повредить;
- Если нагревательный элемент находиться на дне, то он снимется вместе с крышкой. Иногда эта деталь встроена в корпус. Вас интересует игольчатый термоэлемент. В старых бойлерах используется патронный, он как бы вставлен в основание устройства.
Если в водонагревателе есть защитная трубка – то достать ТЭН будет легко, но если он «мокрого» типа, то предварительно нужно будет его очистить от грязи и накипи. Теперь просто замените старую деталь на новую и установите все в обратном порядке. Если потерялись силиконовые прокладки, то задуть щели можно при помощи клеевого пистолета.
Ремонт нагревательного элемента стиральной машины более сложен из-за большого количества съемных частей. Закрытая деталь очень близко находится к барабану, поэтому нужно быть осторожными при демонтаже. Вам нужно перевернуть стиралку и открутить два или четыре болта (в зависимости от марки), с внешней стороны. После аккуратно выдвиньте деталь. Очень важно не задеть барабан и воздушный фильтр. Перед Вами самый обычный нагреватель, напоминающий старые кипятильники. Его и нужно заменить. Иногда используется современный дисковый аналог, но его нельзя снимать самому.
Купить нагревательные элементы на замену можно в любом магазине электрических товаров, цена зависит от марки и технических параметров (их расчет лучше производить заранее).
Для обогревания жилища разрабатывается все больше новых устройств и приборов. Керамические обогреватели являются одним из современных видов накопления и отдачи тепловой энергии. Их действие основывается на разогревании элемента, состоящего из керамических пластин. Обогревательные приборы подобного типа с успехом применяют как средства дополнительного отопления в частных домах и квартирах, офисах и производственных помещениях.
Главным принципом является применение в уникальном обогревателе специального керамического материала, который обеспечивает сбор тепла и медленную его передачу даже после выключения устройства.
Керамика служит человеку долгие века. Примером керамических изделий служит глиняная посуда и обожженный кирпич для строительства дома. Во всех случаях применения керамики в быту задействуется принцип аккумуляции тепла. Тела, нагретые до определенной температуры, излучают тепловые инфракрасные лучи с разными длинами волн, нагревающими окружающие предметы. Длина керамического инфракрасного луча находится в промежутке 9,0–10,3 мкм, такой показатель является комфортным для восприятия человеческим организмом.
Если говорить о прошлом керамических изделий, нужно сказать и о перспективах в будущем. Специалисты и разработчики нагревательных элементов различного типа прилагают максимум усилий для улучшения технологии использования материала. Прочная, долговечная и экологически чистая керамика красиво выглядит и резонирует мягкое лучистое тепло , комфортно воспринимаемое телом человека.
Как работает керамический обогреватель для дома
Нагревательный элемент – пластина с керамическими составляющими принудительно обдувается воздухом. Для этого в обогревателях устанавливают вентилятор. Такой обогревательный прибор не выжигает кислород
в помещении, не сушит воздух, а нагревание происходит мягко и постепенно. Керамические элементы в составе прибора долго сохраняют тепло и отдают его окружающей среде.
К керамическим обогревателям относят все дующие приспособления, у которых спираль покрыта специальным слоем из обожженной и закаленной глины. Старые приборы такого типа с повышенной пожарной опасностью претерпели изменения и сегодня представляют собой современные агрегаты, защищенные от падения и перегрева.
Модели керамических обогревателей для дома оснащаются несколькими спиралями, которые позволяют регулировать мощность попеременным включением. Приборы оборудуются специальными воздушными фильтрами, датчиками измерения показателей окружающей среды и приспособлениями для регулирования показателей микроклимата.
Классификация обогревателей керамических
Электрические обогреватели
Являются самыми распространенными в нашей стране и простыми в использовании. Выпускаются разной мощности
в зависимости от потребности в обогреваемой площади. В них, посредством разогретого воздуха, принудительно поставляемого на керамические пластины в одном элементе, происходит аккумулирование тепла, которое потом последовательно распространяется по комнате.
Такой принцип действия электрического прибора с керамикой отходит в прошлое, на сегодняшний день выпускают более экономные и эффективные приборы нагревания, которые также относят к электрическим источникам питания. К ним относят нагревательные керамические панели и инфракрасные обогревательные приборы.
Для удобства потребителя выпускают приборы, предназначенные для отопления различных квадратур помещения. Оборудование с длиной волны от 5 до 95 мкм обогревает небольшое и среднее помещение. Воздух в рабочей области нагревателя достигнет температуры от 150 до 570ºС. Чтобы обогреть большие помещения цехов, складов и торговых площадей нужны обогреватели с длиной волны до 560 мкм и температурой на выходе до 1000ºС.
Газовые обогреватели
Это еще один вариант использования инфракрасного излучения. Только тепловые волны производятся не электрической панелью, а генерируется открытым газовым пламенем, горящим над керамической горелкой. Мощность такого приспособления гораздо выше электрического, он способен нагревать поток горячего воздуха до 900ºС.
Если в таком приборе предусмотрен принудительный обдув вентилятором , то при помощи керамического газового нагревателя отапливаются крупные складские помещения и производственные павильоны. Но для производства такого количества тепла расходуется большое количество газового топлива в виде бутана и пропана. Стоимость газового керамического оборудования в два раза ниже электрического аналога.
Подразделение по размещению в комнате
Настенные типы
По внешнему виду керамический обогреватель настенного типа похож на кондиционер. Крепится он в нижней части стены, так как теплый воздух поднимается в верхние слои комнаты. Для небольших помещений применение такого прибора является наиболее актуальным, та как он быстро нагревает воздушное пространство и, при этом не занимает полезное пространство комнаты.
Напольные
Напольный керамический обогреватель ставится на полу и часто имеет большую мощность в отличие от настенного варианта. Все напольные приборы обязательно снабжены защитной кнопкой, которая срабатывает при опрокидывании устройства и не допускает контакта нагревательного элемента с огнеопасными поверхностями.
Настольные
Такие приборы, как правило, выпускают небольшой мощности, и служат они для дополнительного прогрева проблемной области в помещении. Оснащаются функцией автоматического поворота, что позволяет равномерно нагревать воздух во всех направлениях. Также снабжаются защитным отключением при падении.
Преимущества применения керамических приборов
При выборе нагревательного прибора, устанавливаемого в человеческом жилище, взвешивают все аргументы, чтобы не испортить экологическую чистоту комнатного климата. К достоинствам этого вида приборов относят:
Если говорить о недостатках керамических приборов, то их практически не отмечается. Единственным неприятным фактором может стать высокая стоимость , но за прибор с отсутствием других недостатков имеет смысл ее заплатить.
Газовый керамический прибор
Этот нагреватель имеет высокое полезное действие и экономичен. Несмотря на то что внутри оттого прибора используется природный пропан или бутан, нагревание помещения происходит тепловыми инфракрасными лучами
. Такие приборы преобразовывают энергию пламени в тепловые лучи при помощи керамической горелки, внутри которой и происходит горение газа. Керамический элемент разогревается до 900ºС, затем начинает испускать тепловые лучи, которые греют помещение.
К недостаткам относят:
- все инфракрасные приборы греют более всего ту локальную область, куда они направлены;
- довольно интенсивно выжигают кислород, что требует установки дополнительных датчиков, увлажнителей атмосферы.
Газовые обогреватели с керамическим элементом с успехом применяют для установки на улице для тех людей, которые предпочитают отдохнуть на свежем воздухе в кресле, но не любят дискомфорта от холодного воздуха. Одни виды таких обогревателей похожи на торшер, другие напоминают картину. Общим для них является расположение элемента нагревания так, что он распространяет тепло направленно в одну область.
Если говорить о керамических приборах стационарного типа, то они различаются по габаритным размерам и мощности. Их применяют для отопления маленьких комнат и больших помещений.
Настенные газовые нагреватели применяют для небольших помещений, они компактны и легко справляются с поставленной задачей. Некоторые виды газовых керамических нагревателей выпускают переносного типа, в которых предусмотрены небольшие газовые баллоны. Такие приборы легко нагреют палатку туристам в непогоду.
Чтобы правильно выбрать газовый керамический обогреватель, следуют определенным правилам:
- прибор должен быть оснащен устройством регулирования мощности;
- желательно наличие датчика для измерения показателя влажности воздуха и кислорода в его составе;
- розжиг лучше осуществлять по пьезой;
- в приборе должны присутствовать системы защиты при потухании пламени.
Керамические электронагревательные панели
Приборы сочетают в себе безупречный современный дизайн и новейшие технологии. Модели обогревателей совершили настоящий прорыв в сфере автономного отопления, их относят к эффективным решениям на рынке энергосберегающих технологий.
Ранее в выпускаемых моделях применялся один из способов обогрева, они представлялись мощными приспособлениями, но грели локальную зону . Это не позволяло добиться высокоэффективного прогрева всего помещения. После появления керамических электрических панелей были решены многие недостатки в системах автономного, альтернативного или вспомогательного обогрева жилища и производственных площадей.
В наше время очевидным становится спрос на такие модели в условиях рынка эффективных источников тепла, альтернативных способов подогрева и отопления. Применение в обогреве нескольких принципов распределения тепла, совмещенных в керамических панелях, создает максимально комфортные условия для присутствия человека в такой среде.
Конвекционный принцип
Явление конвекции применяется в большом количестве выпускаемых приборов отопления и служит переносу энергии из одного места в другое при помощи движущегося воздушного потока . Процесс происходит более интенсивно, если разница температур между источником тепла и нагреваемым объектом большая. Конвекция может происходить естественным способом, если в основу положен принцип разного веса холодных и теплых воздушных слоев, которые перемещаются. Для ускорения процесса конвекции в приборах нагревания применяют вентиляторы.
Инфракрасный принцип
К такому положению относят способность переносить тепло инфракрасными лучами, непосредственно нагревающими предметы в определенных зонах. Воздушное пространство нагревается непосредственно от твердых тел
, отдающих тепло. Проходя через воздушное пространство, лучи не нагревают его, а только следуют до конечной точки - твердого тела на пути, которому отдадут тепло. В керамических панелях таким источником приема служит керамическая пластина для аккумулирования тепла.
В керамических панелях электрического действия нагрев помещения осуществляется за счет конвекции и мягкого действия инфракрасных лучей. По воздействию на организм действие тепловых лучей от керамического нагревательного элемента приравнивают к ощущению тепла от русской печи с природным оздоровительным эффектом.
Современные производители ставят прогрессивные технологии на путь служения человечеству, используя природные материалы для создания комфортного проживания и трудовой деятельности.