Использование электрической энергии для отопления

Опубликовано 3 декабря 2014 в 12:35

Наиболее распространенными источниками тепла для обогрева домов являются газ, электричество, уголь или дрова. Несмотря на доступность каждого, использование конкретного из них обусловлено рядом факторов, таких как: экономическая эффективность, место и интенсивность применения, безопасность. Понятно, что самыми востребованными являются первые два вида энергоресурсов.

Сразу следует отметить, что использование электронагревателей для отопления – не самый бюджетный вариант, так как стоимость оборудования, а также расходы при эксплуатации достаточно высоки. Поэтому его часто рассматривают, как альтернативный, когда случаются перебои с подачей газа или вообще нет возможности провести соответствующие коммуникации. Но такой способ обогрева все же имеет ряд неоспоримых достоинств, среди которых можно назвать:

• повсеместная доступность;
• короткие сроки и простота монтажа;
• удобство управления;
• компактность;
• отсутствие продуктов сгорания.

Классификация электронагревательных приборов

Существующие на сегодняшний день отопительные устройства, работающие от электричества можно классифицировать следующим образом.

По способу установки (монтажа) прибора:

• мобильные (масляные радиаторы, конвекторы);
• стационарные (бойлеры, электрические котлы и камины, кондиционеры, инфракрасные нагреватели).

По виду нагреваемого теплоносителя:

• воздушные – обогрев пространства осуществляется за счет прогревания воздуха (конвекторы, электрокамины, радиаторы и т.д.);
• жидкостные – в качестве теплоносителя могут использоваться вода, масло, антифриз (электрокотлы, бойлеры);
• твердотельные (излучательные) – тепло от источника передается какой-нибудь твердой поверхности, которая, в свою очередь, нагревает воздух в помещении (лучистые, инфракрасные нагреватели).

По типу ТЭНа:

• трубчатые стандартные – используются во всех видах отопительных приборов, работающих на электричестве; могут иметь широкий диапазон характеристик по производительности, мощности и др.; изготавливаются из стали или титана;
  

  Рисунок 1 – Трубчатые электронагреватели

• трубчатые оребренные – применяются только для нагрева газовых теплоносителей, в т.ч. воздуха (конвекторы, тепловые завесы); выполняются, как правило, из конструкционной или нержавеющей стали;
  

  Рисунок 2 – Оребренные ТЭНы

• блочные (блок электронагревателей) – требуется в случае необходимости повышения мощности устройства; теплоносителями могут быть как жидкость, так и любой сыпучий материал;
  

  Рисунок 3 – Блок электронагревателей

• с терморегулятором – наиболее распространенный вид бытовых нагревателей для отопления с жидкостным теплоносителем; изготавливается из стали, меди или никеле-хромового сплава.
  

  Рисунок 4 – ТЭН с терморегулятором

Рассмотрим вкратце наиболее популярные и востребованные виды электронагревателей.

Конвекторы

Представляют собой, как правило, компактные мобильные устройства, которые могут использоваться и в городских квартирах, и в загородных домах в качестве дополнительного или самостоятельного источника тепла. Конструктивно могут выполняться напольными или навесными.

Следует отметить, что многие модели конвекторов предусматривают оба варианта использования.

Принцип действия основан на том, что холодный воздух, поступая свободно или принудительно (за счет встроенных вентиляторов) в прибор и проходя через нагревательные элементы (ТЭНы), поднимается вверх и выходит через специальную решетку. В отличие от многих других видов электронагревателей не имеет никаких ограничений и особых условий для применения.

Масляные радиаторы

Как внешне, так и по принципу действия эти приборы подобны обычным батареям отопления и широко применяются в офисах, квартирах, частных домах. Эти приборы представляют собой металлический кожух, заполненный минеральным маслом, разогрев которого осуществляется с помощью ТЭНа.

Как правило, масляные радиаторы выполняются напольными, но могут различаться конструктивно: они бывают открытыми и закрытыми (в таких приборах ребра секций дополнительно закрываются экранами).

 

Закрытые радиаторы в отличие от открытых более безопасны и эффективнее (за счет «каминного» эффекта внутри корпуса).

Кондиционеры

Как известно, обычные кондиционеры предусматривают не только охлаждение помещений, но и их обогрев. Однако использование этого устройства в качестве источника тепла имеет ряд ограничений:

• обогревать получится только то помещение, где установлен прибор;
• в зависимости от модели имеются ограничения по температуре наружного воздуха (например, обычные модели не рекомендуется использовать при – 10 0С, инверторы допускается применять при – 15 0С… – 20 0С, но они имеют более высокую стоимость).

Электрокамины

Этот вид электронагревателей имеет великолепный дизайн, потому может использоваться не только в качестве обогревателя, но и декоративного элемента. Как правило, эти устройства находят применение в элитных квартирах и загородных домах вследствие их высокой стоимости.

Конструктивно современные электрокамины могут изготавливаться напольными (внешне имитируют классические дровяные модели) и настенными (имеют компактные размеры, так как выполняются в виде панелей небольшой толщины).

По принципу действия они схожи с конвекторами.

 

Электрические котлы

Применяются для обогрева на постоянной основе, как правило, частных домов и могут использоваться в отопительных системах с жидкостным теплоносителем.
По виду нагревательного элемента электрокотлы бывают:

• ТЭНовые – могут использоваться с любыми видами жидкости (масло, вода, антифриз); имеют наиболее простую конструкцию; позволяют плавно регулировать мощность; имеют возможность ступенчатого изменения интенсивности нагрева за счет включения одного или нескольких устройств;

• электродные – имеют компактные размеры; применяются только для водяных систем, при этом к теплоносителю предъявляются жесткие требования (он должен строго соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»), что приводит к удорожанию системы за счет установки дополнительного оборудования; принцип получения тепловой энергии основан на возникновении разности потенциалов между электродами благодаря растворенным в воде солям;

• индукционные – наиболее дорогостоящая, но надежная и долговечная разновидность электрических котлов; могут применяться для любого вида теплоносителя; их работа основана на принципе электромагнитной индукции.

Необходимо отметить, что рассмотренная выше разновидность электронагревателей характеризуется самыми высокими энергозатратами, но при этом имеет ряд преимуществ таких как:

• простота монтажа;
• для их установки не требуется отдельного помещения;
• компактны;
• бесшумны;
• не имеют продуктов горения;
• высокий КПД.

Следует помнить, что при использовании для отопления электрических котлов требуется надежное заземление.

Бойлеры

Это устройство может использоваться, как альтернатива электрическому котлу. В отличие от последнего система с применением бойлера имеет более низкую стоимость, а также может работать от обычной электросети.

Прибор представляет собой емкость, в которой расположены ТЭНы, отключающиеся автоматически при достижении теплоносителем требуемой температуры. Для уменьшения теплопотерь в окружающую среду предусмотрено наличие защитного кожуха с теплоизолирующим слоем.

Но имеется ряд недостатков и сложностей, которые нужно учитывать при проектировании подобной отопительной системы:

• правильное определение требуемой мощности устройства (если выбран маломощный прибор, он будет постоянно во включенном состоянии, что повлияет на срок его службы и расход электроэнергии);
• бойлеры большого объема требуют значительной площади в помещении;
• для отопления не рекомендуется использование проточного водонагревателя;
• для ТЭНов требуется периодическая профилактика и уход;
• эффективность работы устройства во многом зависит от параметров отопительной системы (вида и размеров радиаторов, конфигурации и протяженности трубопроводов и т.д.).

Инфракрасные электронагреватели

Это один из современных видов электрических устройств для обогрева помещений. Принцип их действия основан на излучении инфракрасного спектра: тепловая энергия передается от нагревателя тем предметам, на которые он направлен; многократно отражаясь от разных поверхностей, излучения проходят сквозь воздух и нагревают его.

Среди достоинств таких нагревателей следует назвать возможность эффективного обогрева помещений с большой площадью или тех, где использование других видов устройств малоэффективно, а также поддержание оптимального микроклимата (они не пересушивают воздух).

В последние годы на рынке появились приборы, выполняющие не только функцию отопительного устройства, но и декоративного элемента для дома.