Содержание статьи:
В этой статье будем рассматривать и выбирать обогреватели исключительно для вариантов размещения в квартирах и офисах, а гаражи, цеха, склады и т. п. здания и сооружения — отдельный разговор, их площадь, теплоизоляция и количество необходимого тепла кардинально отличны от жилых и офисных помещений.
Надеюсь, совсем немного теории и описания принципов работы обогревателей позволят понять как именно каждый из типов обогревателей передает тепло и определить для себя оптимальный вариант. Правильный выбор обогревателя
Определение мощности
Давайте определим мощность. Не так все сложно.
Она напрямую зависит от температуры, которую мы хотим получить в помещении, того количества тепла, которое будет уходить с теплопотерями на улицу и объема помещения. Помним 2-й закон термодинамики — невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более теплому, исходя из этого принимаем — мы всегда будем отдавать тепло улице, если там холоднее, поэтому учитываем разницу температур и теплоотдачу тех материалов, которые разделяют наше помещение от улицы.
Чем ниже температура»за бортом», тем больше разница (t), тем больше мощность должна быть у обогревателя. Проще говоря, это задача про бассейн, в который из одних труб (система централизованного отопления и наш будущий обогреватель) вода вливается, а из других (теплопотери через стены, окна, двери) вода выливается.
И нам нужно определить то количество поступающей воды, чтобы поддерживать желательный нам уровень.
А еще для точных расчетов нужно помимо разницы температур внутри и снаружи помещения учитывать коэффициент теплоизоляции того материала, из которого сделаны стены, пол, потолок, окна, количество и площадь окон, расположение и количество наружных стен. Высота потолков — она тоже имеет значение, чем они выше, тем больше мощность обогревателя должна быть.
А сколько тепла дает нам централизованная система отопления? Очень много переменных получается.
Будем исходить из того, что примем комфортную температуру помещения 20-25°С и отнесем и квартиру, и офисное помещение к категории жилых помещений, тогда не нужно искать справочники по коэффициентам теплоизоляции материалов.
Известно, что для обогрева одного кв. метра площади жилого неотапливаемого помещения с высотой потолка 2, 5м нужно не менее 100 Вт.
А у нас худо-бедно работает система отопления, поэтому эти цифры принимаем за достаточный максимум, таким образом считаем, что электрический обогреватель мощностью 1 кВт может обогреть 10 м2 жилой площади.
Всё!!! мы в теплом помещении — зимой используем обогреватель рассчитанной мощности как дополнительный источник тепла, а в периоды когда система отопления еще или уже не работает, его мощности точно будет достаточно — в это время за бортом плюсовые температуры.
Да, вот еще что:
Поскольку мы говорим только об электрических обогревателях, а не о котлах, не о сплит-системах, не о когенерационных установках и т. п., примем, что тепловая мощность обогревателя равняется его потребляемой электрической мощности, из этого следует, что любой тип электрообогревателей равной мощности в случае долгосрочного использования одинаково обогреет помещения равной площади и теплоизоляции.
Разница в КПД на 2-5% совершенно несущественна, она сглаживается нашими теплопотерями через стены, окна, двери, так что лучше законопатить щели. Все ведь они тратят энергию на разогрев своих нагревающих элементов, разве что тепловентиляторы тратят несколько ватт не на нагрев, а на двигатель, вращающий лопасти вентилятора.
Теперь о способах передачи тепла различными типами обогревателей.
Каждый обогревательный прибор хорош, но по-своему, а нужно выбрать именно тот, который более всего будет соответствовать тем целям и задачам, которые Вы перед ним поставите. Кому-то нужно работать в тепле, кто-то хочет тепло дома вечером и ночью, у кого-то он должен работать постоянно.
Есть три вида переноса тепловой энергии:
теплопроводность — тепло передается от одного предмета другому через соприкасающиеся поверхности,
конвекция — тепло передается потоками, струями вещества, выступающего теплоносителем (в нашем случае воздухом)
излучение — тепло передается электромагнитными волнами с длиной волны, занимающей область между видимым и микроволновым спектрами.
В большей или меньшей степени все виды передачи тепла задействованы в обогревателях.
Давайте выбирать:
Масляный радиатор.
Способ передачи тепла конвекцией. Конструкция: герметичный корпус, состоящий из 5-15 секций, заполнен маслом, которое нагревается ТЭНом.
ТЭН нагревает масло, масло через корпус радиатора передает тепло воздуху помещения.
Чем больше секций, тем интенсивнее обогреватель отдает тепло, если сравнить два радиатора одинаковой мощности, но с разным количеством секций, то аппарат с меньшим количеством секций нагреется сильнее, но количество тепла, переданного помещению за единицу времени, будет тем же.
Количество секций влияет на продолжительность рабочего цикла и количество циркулирующего воздуха. Дело в том, что нагретый воздух медленно поднимается вверх, скорость его подъема не обеспечивает хорошую циркуляцию, таким образом подушка теплого воздуха скапливается под потолком.
Нагрев помещения происходит медленно, да и сам теплоноситель (масло в корпусе) прогревается 10-20 минут. Можно считать их самыми громоздкими из всех типов обогревателей, не только в смысле габариты/вес, но и в скорости нагрева и реагирования.
Существуют модели с кожухами с отверстиями, улучшающими конвекцию (циркуляцию воздуха в помещении и перемешивание холодного и теплого воздуха), а также со встроенным вентилятором, служащим тем же целям, но мощность вентиляторов недостаточна для обеспечения полноценной циркуляции.
Есть и безусловные преимущества — наиболее пожаробезопасные из обогревателей (мы говорим об эксплуатации исправных обогревателей), не сжигают кислород и частицы пыли, температура поверхности недостаточна для получения ожогов.
Оснащены защитой от перегрева и опрокидывания, а также клапанами безопасности, срабатывающими при перегреве масла до степени, когда повышается давление в корпусе радиатора.
Обогреватель для постоянного (круглосуточного) поддержания температуры в помещении.
Тепловентилятор.
Способ передачи тепла конвекцией. Конструкция: ТЭН нагревает воздух в корпусе обогревателя, там же расположенный вентилятор подает его в помещение.
Скорость потока воздуха влияет на его температуру, но не влияет на количество тепла, поступающего в помещение. Могут оснащаться механизмом поворота для более равномерного распределения теплого воздуха в помещении.
Есть вентилятор — есть шум и вибрация, открыто расположенный нагревательный элемент сжигает кислород и попадающие на него частички пыли. Несомненное преимущество — быстрое распределение теплого воздуха по помещению, хорошая его циркуляция, небольшие вес и габаритные размеры.
Комплектуются автоматикой защиты от перегрева, отключения при попадании посторонних предметов, отключения при опрокидывании, термостатом и регулятором температуры потока воздуха.
Наиболее оптимальное применение — кратковременное (до нескольких часов) или локальное (в случае, если тепловая мощность не позволяет обогреть все помещение) использование в жилом или рабочем помещении.
Конвектор.
Способ передачи тепла конвекцией. Конструкция: воздух, находящийся в корпусе обогревателя нагревается и поднимается по корпусу вверх, выходит из него через направляющие створки решетки корпуса.
Разница плотностей исходящего горячего воздуха и входящего холодного создает тягу внутри корпуса как в трубе и достаточную скорость выходящего воздуха для создания его циркуляции в помещении, створки решетки рассекают поток и придают его движению разнонаправленность.
Корпус работает как защитное ограждение и аэродинамическая труба, поэтому поток горячего воздуха получаем через 60 сек. после включения. Легок, бесшумен, стенки корпуса не нагреваются, есть возможность настенного крепления.
Чем ниже расположен конвектор, тем эффективнее он работает, в случае размещения под окнами поток теплого воздуха работает как тепловая завеса.
Как правило, комплектуются»низкотемпературными» ТЭНами, температура их нагрева недостаточна для сжигания кислорода и частиц пыли. Функция защиты от перегрева и попатания внутрь сторонних предметов, оборудуются термостатом и регулятором температуры исходящего воздуха.
Есть модели внутрипольных конвекторов, допускающие установку в помещениях с повышенной влажностью.
Лучший тип обогревателей для постоянного поддержания температуры в квартирах и офисах как в качестве дополнительного источника тепла, так и в качестве постоянного в коттеджных и дачных домах.
Инфракрасный обогреватель.
Способ передачи тепла излучением. Конструкция:
- Кварцевые — в кварцевой трубке в вакууме располагается вольфрамовая нить, которая, раскаляясь, служит источником инфракрасного излучения;
- Галогенные — в кварцевой трубке в инертном газе располагается вольфрамовая нить;
- Карбоновые — в кварцевой трубке в вакууме располагаются углеродные волокна, служащие источником излучения;
- Микатермические — несколько слоев неметаллических пластин, покрытых слюдой, создают излучающую поверхность.
Излучающие элементы хрупки, имеют высокую температуру поверхности, поэтому защищены решетками.
Инфракрасные волны, излучающиеся нагревательным элементом, не поглощаются (не нагревают) воздухом, но поглощаются твердыми телами (люди, предметы, мебель, стены), которые преобразуют его в тепло и передают его в помещение.
Неоспоримый плюс — тепло направляется и концентрируется там, где оно необходимо, обогреватели с влагозащищенными корпусами можно использовать в помещениях с повышенной влажностью, не сушат воздух, быстро нагревают поверхности, на которые направлены.
Нагревательные элементы (трубки) хрупки и легко бьются, галогеновые дают яркий свет. Основной недостаток — воздействие излучения на тело человека — ваше тело, попав в инфракрасные лучи, начинает нагреваться, принцип такой же, будто вы попали под солнечные лучи — сначала тепло, а в случае долговременного нахождения под ними — дискомфорт, тепловой удар.
Лучшее применение — направленное, целевое отопление в общественных местах, где необходимо создать зону локального тепла, а люди находятся в движении или сменяют друг друга — общепит, залы ожидания и т. п. Также удобен при сушке окрашеных поверхностей — скорость высыхания выше, затрачиваемая энергия меньше, чем при традиционных способах сушки.
И, в завершение, о детях и животных.
Обогреватели напольной установки, такие как масляные обогреватели, тепловентиляторы, инфракрасные обогреватели на ногах, могут быть опрокинуты детьми или домашними животными, а насколько мелки те дети и животные?
Обогреватели отключатся, а виновники не пострадают? А вдруг ожог, а вдруг удар током? а много еще вдруг.
В этом случае оптимальный вариант — обогреватели настенного крепления. Да, нынешние модели имеют функцию защиты от падения и попадания в них посторонних предметов, но я очень испугался когда ребенок 2-х лет линейку (хорошо, что пластмассовую) просунул под решетку тепловентилятора.
Спираль полыхнула и сгорела. Ребенку вреда не причинилось. Купили конвектор, повесили на стену, подальше от детского любопытства.
Правильный выбор обогревателя!