Нагреватели в конвекторах

Нагреватели в конвекторах

Какие бывают нагреватели у конвекторов? С каким нагревателем конвектор греет лучше? Что такое стич-элемент? Как устроен нагреватель у конвектора? Что такое ТЭН? Как устроен монолитный нагреватель?

Во всех современных конвекторах применяются нагревательные элементы трех типов:

  1. Игольчатые, ленточные или стич-нагреватели
  2. Трубчатые электронагреватели (ТЭН) с алюминиевым оребрением.
  3. Монолитные нагревательные элементы

Конструкция и принцип действия конвектора

Эффективная работа электрообогревателя обеспечивается за счет естественной конвекции (циркуляции) воздуха в помещении. Как указывалось выше, основным элементом прибора является нагревательный элемент для конвектора, помещенный в металлический корпус, который чаще всего имеет прямоугольную форму.

Принцип работы электронагревательного прибора заключается в следующем. Холодный воздух поступает внутрь корпуса через отверстия в нижней его части. Нагреваясь, воздушные массы поднимаются вверх и через отверстия на лицевой поверхности конвектора возвращаются обратно в помещение. Постепенно остывая, воздух опять опускается вниз, и цикл повторяется снова.

Важно! Непрерывная циркуляция холодного и теплого воздуха обеспечивает быстрый и эффективный обогрев помещения, в котором установлен электроконвектор.

На отечественном рынке потенциальный потребитель может встретить конвекторы, оснащенные электронагревательными элементами открытого и закрытого типа.

  1. Приборы с нагревателями открытого типа оборудуются механическим регулятором температуры и отличаются низкой стоимостью, простотой управления и быстрым нагревом корпуса. Однако степень их электрозащищенности не превышает IP21.
  2. Приборы с нагревателями закрытого типа более дорогие, имеют ряд предустановленных рабочих программ и дополнительных опций и оснащаются электронным термостатом. Для них характерно малое энергопотребление и повышенная степень электрозащиты (IP24).

Выбирать тип электроконвектора следует, исходя из характеристик отапливаемого помещения.

Нагревательные элементы игольчатого типа

Игольчатые нагреватели (еще их называют ленточными) представляют собой пластинку, выполненную из диэлектрического материала. На ней крепится нить из хром-никеля, образующая петли на каждой из стороны. Она является токопроводящим нагревательным элементом и покрыта изоляционным лаком.

Характерным признаком игольчатого элемента является высокая температура нагревателя. При этом, данный тип устройств обладает наименьшей инерцией тепла, что означает практически моментальный нагрев и остывание.

Теплопередача в конвекторах с использованием игольчатого элемента происходит по большей части через корпус. Уязвимым местом подобных устройств можно назвать практически не защищенную от влаги нагревательную нить. Покрытая слоем изоляционного лака, она легко портится от попадания воды. Данное обстоятельство делает игольчатые обогреватели совершенно непригодными к использованию в ванных комнатах и помещениях с повышенной влажностью. Привлекательной стороной конвектора с нагревательным элементом игольчатого типа можно назвать цену: стоимость такого оборудования в полтора раза ниже чем у аналогичного устройства.

Нагреватель игольчатого типа

Рекомендации по выбору

В независимости от типа нагревательного элемента устанавливать конвектор нужно там, где воздух может свободно циркулировать. Если заставить радиатор мебелью и зашторить, то КПД заметно снизится. Достаточно придерживаться расстояния в 0,5 м.

Если выбор останавливается на недорогом игольчатом ТЭНе, то важно исключать скопление пыли. А также необходимо следить за относительной влажностью, так как открытая нить накаливания способствует высушиванию воздуха. Трубчатый элемент не всегда достаточно защищен от влаги, чтобы обогревать кухню или сантехническое помещение.

Нагревательные элементы монолитного типа

Нагревательные элементы монолитного типа применяют для конвектора со степенью защиты IР 24. В них установлена нихромовая нить с наполнителем из диэлектрического материала. Вся «начинка» упакована в литой алюминиевый корпус с металлическими ребрами.

Во время нагрева и остывания каждая деталь моноблока увеличивается и сужается в объеме. Данная особенность позволяет избежать трения, а также развития микротрещин. Хороший монолитный конвектор бесшумен, очень надежен и долговечен. Монолитный корпус сводит на минимум промежуточную теплопотерю, а также уменьшает нагрев реберной конструкции.

Нагреватель монолитного типа

Нагревательные элементы ленточного типа

Ленточные нагреватели (ЭНГЛ, ЭНГЛУ) выглядят, как тонкая лента из стекловолокна. Продольную основу ленты образуют нихромовые нити, оплетенные стекловолоконным тонким шнуром. Для лучшей изоляции изделие пропитано композитным материалом из органосиликата.

Небольшая толщина такой нагревательной системы делает ее удобной для использования в системах снеготаяния и обогрева коммуникаций (водопровода, канализации и пр.). Разогрев поверхности ленты может достигать +400°С, поэтому в бытовых конвекторах ее не применяют. У ленточного нагревателя отсутствует теплообменная часть, а нагрев воздуха или какой-либо поверхности происходит при непосредственном контакте с лентой ЭНГЛУ.

Выпускаемые разновидности ленточных обогревателей имеют заданную длину. Их нельзя укорачивать и разрезать. При выборе такого нагревателя нужно найти изделие, подходящее по длине (от 4,1 до 20 м) и удельной мощности (50-300 Вт/м). Большинство лент ЭНГЛУ не относятся к влагозащищенным, и использовать их во влажной среде нельзя.

Нагревательные элементы игольчатого типа

Игольчатые нагреватели (еще их называют ленточными) представляют собой пластинку, выполненную из диэлектрического материала. На ней крепится нить из хром-никеля, образующая петли на каждой из стороны. Она является токопроводящим нагревательным элементом и покрыта изоляционным лаком.

Теплопередача в конвекторах с использованием игольчатого элемента происходит по большей части через корпус. Уязвимым местом подобных устройств можно назвать практически не защищенную от влаги нагревательную нить. Покрытая слоем изоляционного лака, она легко портится от попадания воды. Данное обстоятельство делает игольчатые обогреватели совершенно непригодными к использованию в ванных комнатах и помещениях с повышенной влажностью. Привлекательной стороной конвектора с нагревательным элементом игольчатого типа можно назвать цену: стоимость такого оборудования в полтора раза ниже чем у аналогичного устройства.

Металл

Проволока сопротивления: Металлические нагревательные элементы сопротивления могут быть проволочными или ленточными, прямыми или спиральными. Они используются в обычных нагревательных устройствах, таких как тостеры и фены , печи для промышленного отопления, подогрев полов, обогрев крыш, обогрев дорожек для таяния снега, сушилки и т. Д. Наиболее распространенные классы используемых материалов включают:

  • Нихром : в большинстве проволочных нагревательных элементов сопротивления используется нихромовая проволока 80/20 (80% никель , 20% хром ), лента или полоса. Нихром 80/20 — идеальный материал, поскольку он имеет относительно высокое сопротивление и образует липкий слой оксида хрома при первом нагреве. Материал под этим слоем не окисляется, предотвращая поломку или выгорание проволоки.
  • Канталовая (FeCrAl) проволока
  • Мельхиор (CuNi) сплавы для низких температур нагрева
  • Травленая фольга: элементы из фольги с травлением обычно изготавливаются из тех же сплавов, что и элементы из резистивной проволоки, но производятся с помощью процесса субтрактивного фототравления, который начинается с непрерывного листа металлической фольги и заканчивается сложным рисунком сопротивления. Эти элементы обычно используются в системах прецизионного нагрева, таких как медицинская диагностика и аэрокосмическая промышленность.

Керамика и полупроводник

  • Дисилицид молибдена (MoSi 2 ) интерметаллическое соединение, силицид молибдена, представляет собой тугоплавкую керамику, которая в основном используется в нагревательных элементах. Он имеет умеренную плотность, температуру плавления 2030 ° C (3686 ° F) и является электропроводным. При высоких температурах образует пассивирующий слой диоксида кремния, защищающий его от дальнейшего окисления. Область применения: стекольная промышленность , спекание керамики , печи для термообработки и диффузионные печи дляполупроводников .
  • Карбид кремния , см. Карбид кремния § нагревательные элементы
  • Нитрид кремния , см. Нитрид кремния в автомобильной промышленности . Запальник нового поколения для газовых топок и свечи накаливания дизельного двигателя изготовлены из нитрида кремния. Такой нагревательный элемент или свеча накаливания достигают максимальной температуры 1400 ° C и быстро воспламеняют газ, дизельное топливо или керосин.
  • Керамические элементы PTC : керамические материалы PTC названы по их положительному термическому коэффициенту сопротивления (т. Е. Сопротивление увеличивается при нагревании). Хотя большинство керамических материалов имеет отрицательный коэффициент, эти материалы (часто композиты из титанатабария и титаната свинца ) обладают сильно нелинейным тепловым откликом, так что выше пороговой температуры, зависящей от состава, их сопротивление быстро увеличивается. Такое поведение заставляет материал действовать как собственный термостат , поскольку ток проходит, когда он холодный, и не проходит, когда он горячий. Тонкие пленки из этого материала используются в обогревателях оттаивания заднего стекла автомобилей, а элементы сотовой формы используются в более дорогих фенах , обогревателях и большинстве современных печей на гранулах. Такой нагревательный элемент может достигать температуры 950-1000 ° C и хвалят за быстроту температуры и стабильность.
  • Кварцевые галогенные обогреватели также используются для лучистого отопления и охлаждения .
Читайте также  Кухня глянец фото

Толстопленочные нагреватели

Толстопленочные нагреватели — это тип резистивного нагревателя, который можно печатать на тонкой подложке. Толстопленочные нагреватели обладают различными преимуществами по сравнению с традиционными резистивными элементами в металлической оболочке. Как правило, толстопленочные элементы характеризуются низким форм-фактором, улучшенной однородностью температуры, быстрым тепловым откликом из-за низкой тепловой массы, низким потреблением энергии, высокой плотностью мощности и широким диапазоном совместимости по напряжению. Обычно толстопленочные нагреватели печатают на плоских подложках, а также на трубках с различными рисунками нагревателей. Эти нагреватели могут достигать удельной мощности до 100 Вт / см 2 в зависимости от условий теплопередачи. Шаблоны толстопленочного нагревателя легко настраиваются в зависимости от сопротивления листа напечатанной пасты резистора.

Эти нагреватели могут быть напечатаны на различных подложках, включая металл, керамику, стекло, полимер, с использованием толстопленочных паст, содержащих металл / сплав. Наиболее распространенными подложками, используемыми для печати толстопленочных нагревателей, являются алюминий 6061-T6, нержавеющая сталь и листы мусковита или флогопита . Области применения и рабочие характеристики этих нагревателей широко варьируются в зависимости от выбранных материалов подложки. В первую очередь это связано с тепловыми характеристиками подложки нагревателя.

Есть несколько обычных применений толстопленочных нагревателей. Их можно использовать в сковородках, вафельницах, электрическом обогреве плит, увлажнителях, чайниках, термосварочных устройствах, водонагревателях, отпаривателях для утюгов и тканей, выпрямителях для волос, бойлерах, подогреваемых кроватях для 3D-принтеров, термопечатающих головках, клеевых пистолетах, лабораторное обогревательное оборудование, сушилки для одежды, обогреватели плинтусов, противообледенительные или противотуманные устройства, подогреватели, боковые зеркала автомобиля, оттаивание холодильника, теплообменники и т. д.

Для большинства приложений тепловые характеристики и распределение температуры являются двумя ключевыми проектными параметрами. Чтобы избежать появления горячих точек и поддерживать равномерное распределение температуры по подложке, конструкция схемы может быть оптимизирована путем изменения локальной плотности мощности схемы резистора. Оптимизированная конструкция нагревателя помогает контролировать мощность нагревателя и модулировать локальные температуры на подложке нагревателя. В случаях, когда требуется наличие 2 или более зон нагрева с различной выходной мощностью на относительно небольшой площади, может быть разработан толстопленочный нагреватель для достижения зонального рисунка нагрева на одной подложке.

Толстопленочные нагреватели в основном можно разделить на две подкатегории — отрицательный температурный коэффициент (NTC) или положительный температурный коэффициент (PTC) в зависимости от влияния повышения температуры на сопротивление элемента. Нагреватели типа NTC характеризуются уменьшением сопротивления при повышении температуры нагревателя и, следовательно, имеют более высокую выходную мощность при более высоких температурах для данного входного напряжения. Нагреватели PTC ведут себя противоположным образом с увеличением сопротивления и уменьшением мощности нагревателя при повышенных температурах. Эта характеристика нагревателей PTC также делает их саморегулирующимися, поскольку их выходная мощность достигает насыщения при фиксированной температуре. С другой стороны, нагреватели типа NTC обычно требуют термостата или термопары для управления разгоном нагревателя. Эти нагреватели используются в приложениях, которые требуют быстрого повышения температуры нагревателя до заданного значения, поскольку они обычно действуют быстрее, чем нагреватели типа PTC.

Перед началом работы с любым паяльником стоит механически обработать жало наждачкой. Как облудить жало паяльника:

  • Без особого усердия и энтузиазма немного стачиваем место лужения.
  • Затем включаем нагрев, после чего макаем жало в самую обыкновенную канифоль и расплавляем немного припоя, растирая расплавленный шарик на деревянной поверхности.
  • Зачищенное место должно приобрести цвет расплавленного олова, а капелька — хорошо прилипнуть.

Со временем после постоянной работы медное жало паяльника покрывается окалиной, нагаром и раковинами. Удалять нагар стоит после каждого применения, поскольку он препятствует нормальной теплопередаче. Окалину вместе с раковинками стоит счищать по обнаружению. Стачивается все до устойчивого медного блеска, а затем снова лудится.

Стоит отметить, что хороших паяльников со стальным жалом просто не бывает. Если продавец пытается продать вам инструмент с жалом из этого материала, откажитесь от покупки. С другой стороны, стальной элемент всегда можно заменить медным, обточив медный пруток под нужную вам форму клина или же иглы.