Электрические отопительные приборы (ЭОП)

Электрическая система отопления состоит из ЭОПов, управляемых программаторами и регулирующими термостатами. К счастью, современный рынок предлагает большой выбор разнообразных электрообогревательных устройств, способных создать комфортный тепловой режим в помещении. Виды приборов Для отопления домов используют два хорошо известных процесса теплопереноса — теплопроводность и тепловое излучение. В первом случае тепло передается от горячего предмета к холодному благодаря свойствам окружающей среды, а во втором оно излучается в пространство в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Оба процесса широко используются в работе электрических отопительных приборов как в чистом виде, так и в комбинации друг с другом. В одних ЭОПах электроэнергия преобразуется непосредственно в тепло, в других — нагревается промежуточный теплоемкий и инертный теплоноситель. Они могут быть как стационарными, так и переносными, причем оба вида приборов подходят как для общего, так и для локального отопления. Небольшие размеры нагревательных элементов ЭОПов, самые современные материалы и технологии, применяемые при их изготовлении, позволяют инженерам и дизайнерам создавать практичные, внешне привлекательные модели. Электроконвекторы Это самые распространенные и простые устройства, состоящие из ТЭНа, который представляет собой токопроводящий нагреватель в керамическом изоляторе, и защитно-декоративного металлического корпуса. Корпус имеет отверстия внизу — для поступления холодного воздуха и наверху (жалюзи) — через них выходит уже нагретый воздух. Срок службы электроконвекторов — около 25 лет. Стационарные устройства надеваются на специальную раму, крепящуюся к стене или полу, а у переносных моделей несущий корпус устанавливают на ножки или колесики. Стационарные электроконвекторы по высоте разделяют на высокие (40—45 см) и плинтусные (15—20 см). Первые имеют небольшую длину и высокотемпературные ТЭНы, благодаря чему возникает воздушная тяга, увеличивающая теплообмен. У вторых температуры ТЭНов ниже, но за счет значительной длины (до 2,5 м) они нагревают помещение столь же эффективно, правда, если в нем достаточно незакрытых плинтусов. Кроме того, плинтусные электроконвекторы более равномерно обогревают помещения, могут устанавливаться под низкие окна и не создают конвективных потоков воздуха, способствующих перемещению пыли. Переносные электроконвекторы тоже могут быть высокими и низкими. Высокие также создают интенсивную конвекцию и быстро прогревают все помещение, зато низкие можно поставить под стол, под кровать или под вешалку с мокрыми пальто. Стоит упомянуть и о новинке российского рынка — ночных аккумуляторах тепла, которые управляются специальной автоматикой и накапливают тепло в течение ночи, когда нагрузки минимальны, а днем поддерживают температуру в комнате на нужном уровне, передавая нагретый воздух от накопителя тепла, размещенного в прочном изолированном корпусе. Ночные аккумуляторы тепла — отличное решение для районов, где действует двойной тариф или днем перегружены электрические сети, и нагревательные приборы не могут гарантировать бесперебойную работу. Масляные электрорадиаторы Они представляют собой переносные ЭОПы, которые обогревают помещения с помощью промежуточного носителя тепла — минерального масла — и во время работы требуют присутствия человека. Масляные радиаторы обладают высокой тепловой инерцией, то есть выключенный радиатор будет дольше греть воздух в комнате, реже включаться и, следовательно, экономить электроэнергию. Модели масляных радиаторов, выполненные в виде плоской панели, создают заметный "каминный эффект" за счет теплового излучения с нагретой поверхности. Масляные электрорадиаторы эффективно компенсируют локальные недостатки стационарных систем и удобны для создания временных и резервных систем отопления, незаменимы во время резких похолоданий. Несмотря на большой вес (15—20 кг) масляные электрорадиаторы мобильны, их можно легко перемещать по комнате. Как правило, они оснащаются терморегулятором, который контролирует температуру масла. Инфракрасные обогреватели Наиболее современные электрообогревательные приборы, в которых реализуется самый древний вид обогрева — идентичное солнечному теплу инфракрасное излучение. Располагаясь на шкале электромагнитных волн между диапазоном радиоволн и видимым светом, оно хорошо поглощается предметами, но не нагревает воздух. Человек чувствует себя комфортно, находясь в холодном воздухе в окружении теплых предметов, но не наоборот. Люди лечатся длинноволновым ИК-излучением, например в банях и саунах, но страдают от слишком интенсивного коротковолнового ИК-излучения, такого как у полуденного солнца в экваториальной зоне. Инфракрасные обогреватели могут служить как основным, так и дополнительным средством отопления всех видов помещений — складов, больниц, офисов, жилых домов и квартир. Эти источники тепла устанавливают на потолке или на стенах. Электрический ток нагревает источник, тепловое излучение которого с помощью алюминиевого отражателя направляется на зону обогрева. Характер ИК-излучения (его интенсивность и длина волны) в основном зависит от температуры источника тепла — чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность. Поэтому температура излучающей поверхности источника тепла определяет область применения конкретной модели. Для жилых помещений с потолками высотой 2,4—2,7 м используются приборы мощностью 250—600 Вт с температурой источника 100—120°С, дающие мягкое и безопасное длинноволновое излучение. Для помещений с высокими потолками применяются обогреватели большей мощности с температурой источника до 900°С. Такие приборы существенно экономичнее других, которые нагревают в первую очередь воздух. Действительно, так как ИК-излучение нагревает поверхности предметов, от которых затем нагревается воздух, то при использовании потолочных ИК-обогревателей комфортные условия создаются в нижней части помещений и при более низкой температуре, в то время как верхняя часть и потолок могут оставаться холодными. Это дает тем большую экономию, чем выше потолок. Кроме того, в воздухе образуются очень незначительные конвекционные потоки, пыль не поднимается с пола, снижается количество сквозняков, при проветривании меньше теряется тепла. Инфракрасные приборы могут создавать локальные зоны обогрева, экономя энергию, идущую на отопление всего помещения. Тепловые панели На основе механизма излучения работают и различные тепловые панели, которые имеют довольно большую площадь при незначительной толщине и сравнительно невысокую мощность. У них низкая, безопасная в быту температура поверхности (как правило, около 60°С). Равномерное распределение тепла по всей поверхности панели обеспечивает нагревательный элемент, в качестве которого используется металлический кабель, токопроводящее стекло, графитовый или угольный проводник. Панели делают из пластика, камня, стекла. Они могут выглядеть как простые ситцевые коврики, мраморные плиты, зеркала или стеклянно-металлические конструкции в стиле хай-тек. Панели обеспечивают комфортную температуру в определенной части помещения, их можно крепить к потолку или к стене, вешать на крючок или ставить на пол. Тепловентиляторы, тепловые завесы и тепловые пушки Все эти приборы представляют собой комбинацию вентилятора с нагревателем и отличаются друг от друга в основном мощностью названных частей. Нагревательным элементом в тепловентиляторах могут быть металлически спирали, спирали с керамической изоляцией токопроводящая металлокерамика. Открытая спираль нагревается до 400—500°С, в результате чего выжигается не только пыль, но и кислород воздуха. Закрытая спираль и тем более металлокерамика не так сильно нагреваются и меньше сушат воздух. Настенные Тепловентиляторы можно устанавливать стационарно. Они, как и переносные, предназначены для обогрева жилых помещений, гаражей, подвалов и т.п. Мощность тепловентиляторов — не более 1—2 кВт, однако они способны быстро обогревать помещение большого объема и избавляют от необходимости постоянно отапливать редко посещаемые подсобки. Многие модели оснащены воздушными фильтрами и защитной противопожарной автоматикой. Тепловые завесы размещают над входом или сбоку от входа в общественные места (магазины, рестораны и т.д.). Это мощные стационарные устройства. Тепловые пушки отличаются от тепловентиляторов большей мощностью (от 2 до 15 кВт и выше), более прочным корпусом, системами регулирования воздушного потока и его температуры, высокой степенью защиты. Они применяются для быстрого нагрева производственных помещений, строительных площадок, гаражей, теплиц и пр. Кабельные системы отопления Некогда диковинные теплые полы сегодня известны повсеместно. В наших климатических условиях они могут играть только дополнительную, но не основную роль в отоплении, так как существуют медицинские ограничения на температуру пола. Кроме того, кабель не должен создавать электромагнитного излучения, необходимо, чтобы он был безопасным и долговечным (для чего используют низковольтное питание, желательно постоянным током). Кабельные системы отопления — довольно сложные инженерные сооружения. Для них требуются тепло- и гидроизоляция пола, профессиональная укладка и подключение кабеля, аккуратно выполненная стяжка и укладка напольного покрытия. Поэтому при установке кабельной системы отопления очень важен выбор фирмы, которая эту систему смонтирует. С появлением тонких кабельных и пленочных элементов обустраивать теплый пол стало значительно легче — его удобно укладывать непосредственно под напольное покрытие. Тонкие кабельные элементы представляют собой пластиковую сетку, на которую в заводских условиях уложен змейкой и закреплен греющий кабель. Стандартная (около 50 см) ширина сетки позволяет применять их как в ванных комнатах и туалетах, так и в больших по площади помещениях. Поскольку толщина нагревательных элементов составляет всего 3—4 мм, то они легко укладываются на клей для плитки или шпатлевку. Это сможет сделать даже неспециалист. Производимые за рубежом пленочные греющие элементы состоят из полиэфирной пленки (толщиной около 100 мкм), на которую нанесен греющий графитовый проводник. Отечественная промышленность освоила производство гибких ленточных, шнуровых электронагревателей и панелей теплого пола на основе углеродного волокна, запаянного в полиэтилен, а также специального полотна для подогрева линолеума, ковролина и паркета. Нагревательные элементы из углеродного волокна обладают рядом преимуществ по сравнению с кабелем: они могут иметь любые размеры и способны обеспечить обогрев отдельных участков пола, подоконников, зеркал; сопротивление элементов электрическому току меняется в широком диапазоне; для питания элементов используют как постоянный, так и переменный ток; при питании постоянным током низкого напряжения не создаются вредные для человека электромагнитные поля. Как и кабельные, системы подогрева из углеродного волокна в российских условиях являются лишь вспомогательными, но не основными отопительными системами, поскольку санитарные нормы ограничивают температуру поверхности пола 22°С. Кондиционеры Для обогрева помещений можно использовать те модели кондиционеров, которые способны не только охлаждать, но и нагревать воздух. Однако это не только самая дорогая разновидность отопительных приборов, но и возможный источник инфекции. При недостаточно частой смене воздушных фильтров или при объединении кондиционеров с общей системой вентиляции (как это делается в высотных офисных зданиях) в них образуется благоприятная для развития бактерий среда, а воздушный поток разносит бактерии по помещению. Поэтому в холодное время года следует отключать кондиционеры, а для создания комфортных условий использовать увлажнители и очистители воздуха, вентиляционные системы и отопительные приборы. Приборы управления Основное достоинство современных отопительных приборов — автоматика. Программирующие устройства, регулирующие термостаты и аварийные выключатели обеспечивают надежную и безопасную работу отопительной системы длительное время без присутствия человека, поддерживая заданную температуру в помещении и экономя электроэнергию. Аварийные выключатели защитят ЭОП от перегрузок, а дом от пожара. Как правило, они установлены внутри прибора или входят в схему встроенных термостатов. Встроенные и выносные регулирующие термостаты обеспечивают оптимальную для каждой комнаты температуру при минимальном расходе электроэнергии. Электронные и электромеханические регулирующие термостаты поддерживают установленную температуру в диапазоне от +5 до +30°С с точностью соответственно ±0,1°С и ±0,5—1°С. Электронные устройства работают бесшумно, но стоят дороже. Надежность электроники зависит от фирмы-производителя, поэтому не исключено, что при эксплуатации электромеханические термостаты окажутся надежнее. Более высокая точность регулирования температуры экономит до 5% электроэнергии, что компенсирует разницу в цене термостатов. Можно сэкономить, приобретя модели радиаторов или конвекторов без термостата и установив один регулирующий термостат на всю группу обогревателей. Программирующие устройства управляют отопительными системами, снижая и поднимая температуру в помещении по заданной программе. Мощность отопительных приборов При проектировании систем отопления специалисты пользуются точными расчетами необходимой мощности приборов отопления, учитывая тепловые потери здания, среднюю наружную температуру воздуха в самый холодный период времени, требуемую температуру в помещении и многое другое. Можно и самостоятельно рассчитать приблизительную мощность ЭОПа для климатических условий Москвы. При расчете на каждый кубический метр отапливаемого помещения закладывают мощность, потребляемую прибором. Для помещений с различной теплоизоляцией требуется закладывать разную мощность: с хорошей — 20 Вт/м3; со средней — 30 Вт/м3; с недостаточной — 40 Вт/м3; с плохой — 50 Вт/м3. Сначала надо рассчитать общий объем дома, затем оценить требуемую мощность, распределить ее по помещениям, определить количество и вид ЭОПов. Для комнат, имеющих только одну наружную стену, мощность приборов можно снизить, а для угловых помещений с двумя наружными стенами — повысить. Когда подвал не отапливается, следует увеличить расчетную мощность для первого этажа. Возможно, в результате мощность будет больше необходимого значения, однако повысится качество отопительной системы. Кроме того, всегда стоит иметь в резерве запас электрической и тепловой мощности отопительной системы. Температура нагрева отопительных приборов Если выбирают высокотемпературное отопление, то, с одной стороны, удастся сэкономить, так как надо приобретать небольшое количество ЭОПов, но, с другой стороны, к горячим поверхностям невозможно прикоснуться. Заметим, что при высокой температуре разлагается органическая пыль, которая есть в любом помещении. Результат может оказаться таким, как в английской пословице: "Горечь плохого качества ощущается даже тогда, когда сладость низкой цены давно забыта". Если выбрать низкотемпературное отопление, то придется покупать больше ЭОПов, но их поверхности будут лишь слегка теплые (наиболее комфортная для человека температура отопления — 37°С). ЭОПы позволяют создавать гибкие системы отопления: небольшое количество мощных высокотемпературных приборов (конвекторов или инфракрасных излучателей) успешно справляется с пиковыми нагрузками, а стационарный тепловой режим поддерживается низкотемпературными приборами и системами (тепловыми панелями или кабельными системами). Где установить ЭОП? Разнообразие видов и моделей позволяет выбрать оптимальный прибор для каждого помещения в зависимости от его функционального назначения. Радиаторы и конвекторы обычно располагают под окнами комнат, в которых постоянно находятся люди, чтобы создать так называемую тепловую завесу. Холодный воздух, идущий от окна в комнату, блокируется конвективным потоком горячего воздуха перед окном, нагревается и только тогда поступает в помещение. В этом случае регулирующий термостат лучше установить на противоположной окну стене. Другой вариант размещения радиатора — рядом с местом для отдыха или работы, то есть локальный обогрев. Для этой цели лучше использовать радиаторы, которые отдают тепло преимущественно в виде излучения (каминный эффект). Аналогичным образом и с той же целью можно устанавливать тепловые панели, инфракрасные излучатели и тепловентиляторы. Учитывая особенности каждого вида приборов, удастся создать благоприятный микроклимат в конкретном помещении. Так, тепловентилятор очень быстро образует поток теплого воздуха, избавляя от необходимости отапливать всю комнату. Тепловые панели с мягким каминным эффектом сделают уютным постоянное пребывание в выбранной части достаточно теплой комнаты. Инфракрасные излучатели применяют для длительного поддержания какого-либо уголка дома в комфортном состоянии (даже в холодном окружении). Например, если направить ИК-излучение на кровать, то она будет сухой и теплой даже в холодной спальне при открытых окнах. Конвекторы и тепловые панели располагают в прихожей, коридоре, на лестнице. Во влажных помещениях (ванная комната, туалет, кухня) можно комбинировать влагозащищенные конвекторы с теплым полом, а также с пленочным обогревом (например зеркал) или тепловыми панелями. Если возникают проблемы, следует использовать переносные ЭОПы. Счастливое будущее В последнее время все более популярным становится прямое стационарное электрическое отопление. Практически не имея тепловой инерции и работая в автономном режиме, они реализует принцип преобразования электроэнергии в комнатное тепло без использования промежуточных теплоносителей. Такая система отопления включает электроконвекторы, кабельные системы для теплого пола и изл; чающие инфракрасные длинноволновые отопительные приборы, а также регулирующие термостаты и программирующие устройств Наиболее распространены системы прямого стационарного электрического отопления на электроконвекторах, поскольку эта група ЭОПов — самая многочисленная. Инфракрасные ЭОПы интенсивно совершенствуются, поэтому будущее — за ними. Пока же распространение этого удобного и экономичного вида отопления ограничивается, главным образом, нестабильностью централизованных систем энергоснабжения.