Elementy grzejne do ogrzewania: rodzaje, zasada działania, zasady doboru sprzętu

Elektryczne elementy grzejne nie zmieniły swojej konstrukcji od dziesięcioleci i pozostają poszukiwane w urządzeniach grzewczych.Zmienia się kształt tych urządzeń i materiały konstrukcyjne, ale zasada działania i wydajność pozostają niezmienne. Do kompetentnego wyboru przydatne będą informacje o różnicach i cechach. Czy sie zgadzasz?

Dowiesz się czym są elementy grzejne do ogrzewania i jak działają. Szczegółowo opisaliśmy rodzaje elementów grzejnych i przedstawiliśmy niepodważalne argumenty przemawiające za świadomym wyborem optymalnego typu. Biorąc pod uwagę nasze zalecenia, kupisz wymagane urządzenie bez błędów.

Cel ogrzewania elementów grzejnych

Elektryczne elementy grzejne zyskały popularność ze względu na swoją wszechstronność i wysoką wydajność. Całość zużywanej przez nie energii elektrycznej jest wykorzystywana zgodnie z jej przeznaczeniem – ogrzewaniem otaczającej przestrzeni.

Głównymi urządzeniami grzewczymi, w których stosowane są elementy grzejne, są:

1. Przenośne i stacjonarne nagrzewnice olejowe elektryczne.
2. Grzejniki do podgrzewania wody.
3. Podgrzewane wieszaki na ręczniki w łazience.
4. Kominki elektryczne.
5. Konwektory elektryczne.
6. Kotły elektryczne.

Określone urządzenie może służyć jako główne lub dodatkowe źródło ogrzewania.Jest niedrogi, łatwy w montażu i nie wymaga specjalnych umiejętności w obsłudze.

Element grzejny można podłączyć do żeliwnego grzejnika CO po odłączeniu wspólnego pionu. Urządzenie to może służyć do ogrzewania głównego i dodatkowego

Budowa wewnętrzna grzejników elektrycznych

Wygodnie jest rozważyć urządzenie na przykładzie modelu rurowego. Grzejnik elektryczny to ceramiczna lub metalowa rurka wypełniona przewodnikiem cieplnym ze spiralą umieszczoną wewnątrz. W miejscu mocowania rury do kołnierza znajdują się tulejki izolacyjne, które uniemożliwiają kontakt spirali przewodzącej z korpusem elementu grzejnego.

Większość modeli elementów grzejnych wykorzystuje podobne komponenty, ale ich trwałość może się różnić w zależności od jakości wykonania

Nagrzewnica elektryczna montowana jest przede wszystkim za pomocą połączenia kołnierzowego, co pozwala na odizolowanie środowiska wewnętrznego urządzenia grzewczego od przestrzeni zewnętrznej. Wadą tej konstrukcji jest niemożność wymiany spirali, jeśli wypali się ona wewnętrznie.

Zasada działania elementów grzejnych

Element grzejny działa według następującej zasady. Po podłączeniu do sieci wewnętrzna spirala nagrzewa się, a energia przekazywana jest do przewodnika termicznego i powłoki zewnętrznej. Ciepło jest następnie przekazywane do otaczającego płynu, powietrza lub materiału stałego.

Podczas podgrzewania elementu grzejnego zanurzonego w oleju lub wodzie wokół rury powstają prądy konwekcyjne, które mieszają płyn chłodzący i przyczyniają się do jego równomiernego nagrzania.

Kotły elektryczne znane są ze swojej niezawodności i łatwości konserwacji. Nie mają wielu skomplikowanych części, dzięki czemu są łatwe w obsłudze i konserwacji.

W urządzeniach grzewczych bezcieczowych temperatura ogrzewania jest zwykle ograniczona, aby nie uszkodzić otaczających części lub nie spowodować pożaru.

Aby przyspieszyć wymianę ciepła, często stosuje się wentylator, który powoduje cyrkulację powietrza zarówno wewnątrz urządzenia, jak i w otaczającym go pomieszczeniu.

Rodzaje elementów grzejnych do urządzeń grzewczych

Prostota wykonania elementów grzejnych nie zawsze przekłada się na wygodę użytkowników. Wielu producentów produkuje grzejniki elektryczne o określonym kształcie i sposobie montażu. Jeśli się zepsują, dość trudno je kupić w sklepie. Dlatego, aby dokonać właściwego wyboru, należy przestudiować wszystkie możliwe opcje projektowania.

Modele rurowe do ogrzewania domowego

Rurowa konstrukcja grzejników elektrycznych jest najczęstsza w urządzeniach mobilnych grzejniki olejowe, przenośny i montowany na ścianie grzejniki elektryczne. Przenikanie ciepła w nich może odbywać się poprzez: konwekcję, promieniowanie podczerwone lub przewodność cieplną.

Gotowe elementy grzejne z regulatorem i własnym przewodem zasilającym można kupić tylko wtedy, gdy masz pewność, że długość przewodu będzie wystarczająca

Kształt i długość rury w takich urządzeniach może być dowolna i jest podyktowana jedynie cechami konstrukcyjnymi. Na przykład element grzejny grzejnik mykatremiczny to cewka umieszczona za płytą mineralną. Po podgrzaniu płyta emituje ciepło podczerwone.

Jego najczęstsze cechy to:

• średnica – 5-18 mm;
• długość – 200-6000 mm;
• materiał powłoki – stal, stal nierdzewna, ceramika, miedź;
• moc – 0,3-2,5 kW.

Elementy grzejne o mocy większej niż 2,5 kW nie są stosowane w domowych urządzeniach grzewczych, ponieważ okablowanie mieszkania po prostu nie jest w stanie wytrzymać większego obciążenia.

Ożebrowana wersja grzejników elektrycznych

Urządzenia żebrowane są modyfikacją rurowego elementu grzejnego. Ich cechą jest obecność wielu cienkich stalowych płyt rozmieszczonych na całej długości urządzenia. Taka konstrukcja radykalnie zwiększa powierzchnię kontaktu z otoczeniem, zapewniając wysoką szybkość nagrzewania.

Żebrowane elementy grzejne są droższe i wymagają większej przestrzeni roboczej, ale zapewniają wyższe właściwości konsumenckie sprzętu grzewczego

Modele żebrowane stosowane są głównie w grzejnikach ogrzewanie powietrza. Zapewniają szybki wzrost temperatury w pomieszczeniu, zwłaszcza przy wbudowanym wentylatorze.

Projekty blokowe elementów grzejnych

Wersja blokowa składa się z kilku grzejników rurowych połączonych na zasadzie jednego mocowania.

Przy wyborze elementów grzejnych blokowych należy zwrócić szczególną uwagę na ich moc oraz zdolność kotła z pompą do odprowadzania ciepła

Ten projekt jest używany przez kombinację dwóch czynników:

1. Konieczność zwiększonej mocy urządzenia i dużej szybkości nagrzewania środowiska pracy.
2. Niemożność szybkiego przeniesienia energii cieplnej ze spirali do otoczenia ze względu na małą powierzchnię zewnętrznej powłoki.

W rzeczywistości w blokowym elemencie grzejnym obciążenie każdej rury grzejnej jest zmniejszone, a szybkość wymiany ciepła wzrasta. Takie urządzenia są zawarte w domowe kotły grzewcze oraz przemysłowe elektryczne instalacje grzewcze.

Moc modeli blokowych może wynosić 5-10 kW, dlatego umieszczając je w mieszkaniu, konieczne jest przedłużenie dodatkowego kabla elektrycznego do pomieszczenia.

Urządzenia typu kasetowego

Elementy grzejne kasetowe mają postać rurki z jednym wolnym końcem, co wynika ze specyfiki ich montażu. Zewnętrzna powłoka jest zwykle wykonana z polerowanej stali, aby zapewnić maksymalny kontakt z otaczającym materiałem. Takie rurki są szczelnie włożone w odpowiedni otwór w urządzeniu grzewczym.

Główną wadą wkładowych elementów grzejnych jest mała powierzchnia powierzchni przekazującej ciepło, co wymaga stosowania określonych metod usuwania energii cieplnej

Mocowanie modeli wkładów odbywa się głównie za pomocą połączenia kołnierzowego. Stosowane są najczęściej w przemyśle do podgrzewania części roboczych wytłaczarek.

Istnieją inne typy konstrukcyjne elementów grzejnych, ale są one stosowane głównie w produkcji przemysłowej i nie wpływają na rozpatrywany temat.

Dodatkowe funkcje grzejników elektrycznych

Powyżej omówiliśmy najprostsze konstrukcje urządzeń, które nie mają wbudowanych mechanizmów regulacyjnych.

Jednostka termoregulacyjna może mieć automatykę mechaniczną lub elektroniczną. Ten ostatni jest dokładniejszy, ale wymaga parametrów domowej sieci elektrycznej

Ale elektryczne podgrzewacze wody można wyposażyć w prostą automatykę, która zapewnia urządzeniu dodatkowe funkcje.

Obejmują one:

1. Termoregulacja. Elementy grzejne z wbudowanym termostatem do ogrzewania posiadają czujnik temperatury, który uruchamia się, gdy środowisko pracy zostanie nagrzane do określonego poziomu. Regulacja nagrzewnicy elektrycznej odbywa się od zewnątrz kołnierza.
2. Płyn przeciw zamarzaniu. Funkcję tę zapewnia uproszczony termostat, który działa tylko przy spadku temperatury do 0-2°C.Zapobiega zamarzaniu wody w rurach grzewczych, zużywając minimum prądu.
3. Ogrzewanie turbo, który zapewnia wymuszone ogrzewanie środowiska pracy podczas pierwszego uruchomienia urządzenia. Należy pamiętać, że okablowanie elektryczne pomieszczenia musi wytrzymać krótkotrwały wzrost mocy.

Nie ma wielu urządzeń obsługujących dodatkowe funkcje, ponieważ działanie urządzeń grzewczych jako całości jest często regulowane za pomocą osobnej jednostki automatyki.

Jak wybrać element grzejny do urządzeń grzewczych?

Wybieranie Element grzejny do wymiany w podgrzewaczu wody lub w grzejniku należy zwrócić uwagę na jego moc, konstrukcję, długość rurki i obecność dodatkowych funkcji. Dlatego przed zakupem musisz dowiedzieć się jak najwięcej o wszystkich jego cechach.

Obliczanie mocy urządzenia

Wysoka moc elementu grzejnego nie zawsze jest pozytywną cechą.

Przy wyborze należy wziąć pod uwagę kilka czynników związanych z poziomem zużycia energii:

• maksymalna moc wymiany ciepła całego urządzenia grzewczego;
• opcje okablowania elektrycznego;
• objętość pomieszczenia.

Nie można kupić urządzenia o mocy przekraczającej 75% maksymalnego poziomu przenikania ciepła urządzeń grzewczych.

Na przykład mamy grzejnik składający się z 10 sekcji, z których każda oddaje do powietrza 150 W ciepła, co daje łącznie 1,5 kW. Instalując w nim grzejnik elektryczny o mocy 2 kW, powierzchnia akumulatora nie będzie w stanie szybko uwolnić całej wytworzonej energii. W rezultacie element grzejny będzie się stale wyłączał z powodu przegrzania.

Przyczyną szybkiego uszkodzenia elementu grzejnego może być nieprawidłowy wybór mocy urządzenia. W wyniku systemowego przegrzania cewki z czasem ulega ona przepaleniu.

W mieszkaniach ze zużytym okablowaniem stałe obciążenie gniazdka nie powinno przekraczać 1,5-2 kW, w przeciwnym razie może się zapalić i prowadzić do tragicznych konsekwencji. Dlatego przed zakupem elementu grzejnego należy sprawdzić stan okablowania i, jeśli to konieczne, zdemontować stary i położyć nową sieć elektryczną.

Po rozwiązaniu problemu ze sprzętem elektrycznym i możliwościami sprzętu możesz zacząć obliczać moc wymaganą do utrzymania komfortowej temperatury w pomieszczeniu.

W dobrze ocieplonych domach i mieszkaniach wystarczający będzie poziom 40 W/m³. A jeśli w oknach są pęknięcia, należy zwiększyć moc grzewczą do 60-80 W/m³. Konkretny model można kupić dopiero po uwzględnieniu wszystkich opisanych powyżej współczynników energetycznych.

Uwzględnienie cech konstrukcyjnych

Większość elementów grzejnych ma obudowę ze stali stopowej, która zapewnia wytrzymałość i odporność na korozję. Urządzenia miedziane stosowane są przede wszystkim w podgrzewaczach wody, choć nie ma ograniczeń co do ich stosowania w grzejnikach domowych.

W grzejnikach żeliwnych i stalowych niepożądane jest stosowanie elementów grzejnych wykonanych z metali nieżelaznych. Może to prowadzić do przyspieszonego zużycia materiałów i połączeń.

Przy wyborze należy również wziąć pod uwagę kierunek gwintu wtyczki, który może być prawy lub lewy. Różne modele grzejników elektrycznych różnią się także średnicą kołnierza. Mogą mieć rozmiar od 0,5 do 1,25 cala.

Zazwyczaj do elementu grzejnego dobrego producenta dołączona jest krótka instrukcja obsługi, która opisuje jego parametry konstrukcyjne. Ich przestudiowanie pomoże Ci kupić urządzenie, które będzie dokładnie pasować do Twojego istniejącego sprzętu grzewczego.

Długość rury grzewczej

Długość rury jest jedną z głównych cech decydujących o wydajności urządzenia.

Jego duża długość przy jednakowej mocy powoduje zwiększenie powierzchni nagrzewnicy elektrycznej i przyspieszenie wymiany ciepła ze środowiskiem pracy. Ma to pozytywny wpływ na trwałość elementu grzejnego i szybkość cyrkulacji płynu chłodzącego.

Elementy grzejne z długą rurką idealnie nadają się do montażu w domowych piecach, które są wygodne do ogrzewania dużych pomieszczeń i budynków gospodarczych

Pożądane jest, aby rura przebiegała na całej długości obszaru roboczego urządzenia grzewczego, nie docierając do przeciwległej ściany o 6-10 cm.Zalecenie to pozwoli szybko i równomiernie ogrzać płyn chłodzący.

Dostępność dodatkowej funkcjonalności

Nie zawsze trzeba przepłacać za dodatkowe możliwości elementów grzejnych. Jeśli urządzenie grzewcze służy jako urządzenie pomocnicze i nie ma własnej wbudowanej automatyki, wówczas zakup modelu z termostatem ma sens.

Ale jeśli grzejnik lub konwektor elektryczny ma własne czujniki temperatury i mechanizmy kontroli temperatury, dodatkowe funkcje pozostaną nieodebrane.

Elektronika wbudowana we wtyczkę elementu grzejnego musi posiadać mechanizmy zabezpieczające, aby w przypadku awarii tablicy sterującej nie doszło do pożaru.

Dlatego zaleca się zakup drogich grzejników elektrycznych z wbudowaną automatyką tylko wtedy, gdy istnieje wyraźna potrzeba posiadania takiego sprzętu. Jeśli konieczne jest indywidualne dobranie tła temperatury, lepiej kupić termostat w gnieździe, z którego można korzystać okresowo.

Jeśli chodzi o producentów elementów grzejnych, ich wybór nie jest ważny. Głównymi dostawcami są firmy z Rosji, Ukrainy, Turcji i Włoch.Jakość ich produktów jest w przybliżeniu taka sama, więc nie ma sensu przepłacać za markę.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wideo nr 1. Praktyczny przegląd elementów grzejnych różnych typów:

Wideo nr 2. Recenzja elementu grzejnego z termostatem:

Wideo nr 3. Cechy blokowego elementu grzejnego stosowanego w elektrycznych kotłach grzewczych:

Zakup elementu grzejnego do urządzeń grzewczych nie jest łatwym zadaniem. Aby to zrobić, musisz wyraźnie znać charakterystykę sprzętu, w który wbudowany jest grzejnik elektryczny. Dlatego wybór konkretnego modelu należy podjąć dopiero po dokładnej analizie jego parametrów.

Prosimy o wpisywanie komentarzy, zadawanie pytań, publikowanie zdjęć związanych z tematem artykułu w bloku poniżej. Opowiedz nam o tym, jak wybrałeś element grzejny do wymiany w bojlerze elektrycznym lub grzejniku mobilnym. Podziel się tym, co dla Ciebie osobiście było decydującym argumentem przy wyborze.