Elementi riscaldanti per il riscaldamento: tipi, principio di funzionamento, regole per la selezione dell'attrezzatura

Gli elementi riscaldanti elettrici non hanno cambiato il loro design per decenni e rimangono richiesti nelle apparecchiature di riscaldamento.Cambiano la forma di questi dispositivi e i materiali di costruzione, ma il principio di funzionamento e l’efficienza rimangono invariati. Per una selezione competente, saranno utili informazioni sulle differenze e sulle caratteristiche. Sei d'accordo?

Imparerai cosa sono gli elementi riscaldanti per il riscaldamento e come funzionano. Abbiamo descritto in dettaglio i tipi di elementi riscaldanti e fornito argomenti indiscutibili per una scelta informata del tipo ottimale. Tenendo conto dei nostri consigli, acquisterai il dispositivo richiesto senza errori.

Scopo del riscaldamento degli elementi riscaldanti

Gli elementi riscaldanti elettrici hanno guadagnato popolarità grazie alla loro versatilità e all'elevata efficienza. Tutta l'elettricità che consumano viene utilizzata per lo scopo previsto: riscaldare lo spazio circostante.

I principali dispositivi di riscaldamento in cui vengono utilizzati gli elementi riscaldanti sono:

1. Riscaldatori elettrici a olio portatili e fissi.
2. Radiatori per il riscaldamento dell'acqua.
3. Portasciugamani riscaldati da bagno.
4. Camini elettrici.
5. Termoconvettori elettrici.
6. Caldaie elettriche.

L'attrezzatura specificata può essere utilizzata come fonte di riscaldamento principale o aggiuntiva.È economico, facile da installare e non richiede competenze particolari per funzionare.

È possibile collegare l'elemento riscaldante ad un radiatore per riscaldamento centralizzato in ghisa dopo aver scollegato il montante comune. Questo dispositivo può essere utilizzato per il riscaldamento principale e aggiuntivo

Struttura interna dei riscaldatori elettrici

È conveniente considerare il dispositivo usando l'esempio di un modello tubolare. Un riscaldatore elettrico è un tubo di ceramica o metallo riempito con un conduttore termico con una spirale situata all'interno. Nel punto in cui il tubo è fissato alla flangia sono presenti boccole isolanti che rendono impossibile il contatto della spirale conduttiva con il corpo dell'elemento riscaldante.

La maggior parte dei modelli di elementi riscaldanti utilizza componenti simili, ma la loro durata può variare a seconda della qualità costruttiva

Il riscaldatore elettrico è montato principalmente con un collegamento a flangia, che consente di isolare l'ambiente interno del dispositivo di riscaldamento dallo spazio esterno. Lo svantaggio di questo design è l'impossibilità di sostituire la spirale se si brucia internamente.

Principio di funzionamento degli elementi riscaldanti

L'elemento riscaldante funziona secondo il seguente principio. Quando è collegata alla rete, la spirale interna viene riscaldata e l'energia viene trasferita al conduttore termico e al guscio esterno. Il calore viene quindi trasferito al fluido circostante, all'aria o al materiale solido.

Quando si riscalda un elemento riscaldante immerso in olio o acqua, attorno al tubo si creano correnti convettive che mescolano il liquido refrigerante e contribuiscono al suo riscaldamento uniforme.

Le caldaie elettriche sono note per la loro affidabilità e manutenibilità. Non hanno molte parti complesse, quindi sono facili da utilizzare e mantenere.

Nei dispositivi di riscaldamento senza liquidi, la temperatura di riscaldamento è solitamente limitata per non danneggiare le parti circostanti o provocare un incendio.

Per accelerare il trasferimento di calore, spesso utilizzano una ventola, che fa circolare l'aria sia all'interno del dispositivo che nella stanza circostante.

Tipi di elementi riscaldanti per dispositivi di riscaldamento

La semplicità di produzione degli elementi riscaldanti non sempre si traduce in comodità per gli utenti. Molti produttori producono riscaldatori elettrici con forma e montaggio specifici. Se si rompono, è abbastanza difficile acquistarli in un negozio. Pertanto, per fare la scelta giusta, è necessario studiare tutte le possibili opzioni di progettazione.

Modelli tubolari per il riscaldamento domestico

Il design tubolare dei riscaldatori elettrici è il più comune nei mobili riscaldatori ad olio, portatile e da parete radiatori elettrici. Il trasferimento di calore al loro interno può avvenire mediante: convezione, radiazione infrarossa o conduttività termica.

Gli elementi riscaldanti già pronti con regolatore e cavo di alimentazione proprio possono essere acquistati solo se si è sicuri che la lunghezza del cavo sarà sufficiente

La forma e la lunghezza del tubo in tali dispositivi possono essere qualsiasi ed è dettata solo dalle caratteristiche del design. Ad esempio, elemento riscaldante riscaldatore mycatremic è una bobina situata dietro la piastra minerale. Quando riscaldata, la piastra emette calore a infrarossi.

Le sue caratteristiche più comuni sono:

• diametro – 5-18 mm;
• lunghezza – 200-6000 mm;
• materiale del guscio: acciaio, acciaio inossidabile, ceramica, rame;
• potenza – 0,3-2,5 kW.

Gli elementi riscaldanti con una potenza superiore a 2,5 kW non vengono utilizzati nei dispositivi di riscaldamento domestico, poiché il cablaggio dell'appartamento semplicemente non può sopportare un carico maggiore.

Versione alettata delle resistenze elettriche

I dispositivi alettati sono una modifica di un elemento riscaldante tubolare. La loro caratteristica è la presenza di numerose sottili piastre di acciaio disposte lungo l'intera lunghezza del dispositivo. Questo design aumenta notevolmente l'area di contatto con l'ambiente, garantendo un'elevata velocità di riscaldamento.

Gli elementi riscaldanti alettati sono più costosi e richiedono più spazio di lavoro, ma forniscono caratteristiche di consumo più elevate delle apparecchiature di riscaldamento

I modelli alettati vengono utilizzati principalmente nei riscaldatori per riscaldamento dell'aria. Forniscono un rapido aumento della temperatura ambiente, soprattutto con una ventola incorporata.

Disegni a blocchi di elementi riscaldanti

La versione a blocco è composta da più riscaldatori tubolari combinati sulla base di un unico montaggio.

Quando si scelgono gli elementi riscaldanti a blocco, è necessario prestare particolare attenzione alla loro potenza e alla capacità della caldaia con pompa di fornire la rimozione del calore

Questo design è utilizzato da una combinazione di due fattori:

1. La necessità di una maggiore potenza del dispositivo e di un elevato tasso di riscaldamento dell'ambiente di lavoro.
2. L'impossibilità di un rapido trasferimento di energia termica dalla spirale all'ambiente a causa della piccola area del guscio esterno.

Infatti, in un elemento riscaldante a blocco, il carico su ciascun tubo riscaldante viene ridotto e la velocità di trasferimento del calore aumenta. Tali dispositivi sono inclusi in caldaie per il riscaldamento domestico e impianti di riscaldamento elettrico industriale.

La potenza dei modelli a blocco può essere di 5-10 kW, quindi quando li si colloca in un appartamento è necessario estendere un cavo elettrico aggiuntivo nella stanza.

Dispositivi a cartuccia

Gli elementi riscaldanti a cartuccia hanno la forma di un tubo con un'estremità libera, dovuta alla particolarità della loro installazione. Il guscio esterno è solitamente realizzato in acciaio lucido per fornire il massimo contatto con il materiale circostante. Tali tubi sono inseriti saldamente nel foro corrispondente nel dispositivo di riscaldamento.

Lo svantaggio principale degli elementi riscaldanti a cartuccia è la piccola area della superficie di trasferimento del calore, che richiede l'uso di metodi specifici per rimuovere l'energia termica

Il fissaggio dei modelli a cartuccia viene effettuato principalmente utilizzando una connessione a flangia. Solitamente vengono utilizzati nell'industria per riscaldare le parti operative degli estrusori.

Esistono altri tipi strutturali di elementi riscaldanti, ma vengono utilizzati principalmente nella produzione industriale e non influiscono sull'argomento in esame.

Funzioni aggiuntive dei riscaldatori elettrici

Sopra abbiamo discusso i progetti più semplici di dispositivi che non dispongono di meccanismi di regolazione integrati.

Il gruppo di termoregolazione può avere automazione meccanica o elettronica. Quest'ultimo è più preciso, ma richiede parametri della rete elettrica domestica

Ma scaldabagni elettrici può essere dotato di una semplice automazione che fornisce al dispositivo funzioni aggiuntive.

Questi includono:

1. Termoregolazione. Gli elementi riscaldanti con termostato integrato per il riscaldamento dispongono di un sensore di temperatura che si attiva quando l'ambiente di lavoro viene riscaldato ad un certo livello. La resistenza elettrica viene regolata dall'esterno della flangia.
2. Antigelo. Questa funzione è assicurata da un termostato semplificato, che entra in funzione solo quando la temperatura scende sotto 0-2°C.Impedisce il congelamento dell'acqua nei tubi del riscaldamento, consumando un minimo di elettricità.
3. Riscaldamento turbo, che prevede il riscaldamento forzato dell'ambiente di lavoro durante l'avvio iniziale dell'apparecchiatura. Va ricordato che il cablaggio elettrico della stanza deve resistere a un aumento di potenza a breve termine.

Non sono molti i dispositivi che supportano funzioni aggiuntive, perché il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento nel loro insieme viene spesso regolato tramite un'unità di automazione separata.

Come scegliere un elemento riscaldante per le apparecchiature di riscaldamento?

Scegliere Elemento riscaldante per la sostituzione in uno scaldabagno o in un radiatore, è necessario prestare attenzione alla sua potenza, design, lunghezza del tubo e presenza di funzionalità aggiuntive. Pertanto, prima dell'acquisto, è necessario scoprire il più possibile tutte le sue caratteristiche.

Calcolo della potenza del dispositivo

L'elevata potenza di un elemento riscaldante non è sempre una qualità positiva.

Quando si sceglie, è importante considerare diversi fattori legati al livello di consumo energetico:

• potenza massima di trasferimento del calore del dispositivo di riscaldamento nel suo insieme;
• opzioni di cablaggio elettrico;
• volume della stanza.

Non è possibile acquistare un dispositivo con una potenza superiore al 75% del livello massimo di trasferimento di calore delle apparecchiature di riscaldamento.

Ad esempio, esiste un radiatore a 10 sezioni, ciascuna delle quali rilascia all'aria 150 W di calore, per un totale di 1,5 kW. Quando si installa un riscaldatore elettrico con una potenza di 2 kW, la superficie della batteria non sarà in grado di rilasciare rapidamente tutta l'energia generata. Di conseguenza, l'elemento riscaldante si spegnerà costantemente a causa del surriscaldamento.

Il motivo della rapida rottura dell'elemento riscaldante potrebbe essere la scelta errata della potenza del dispositivo. A causa del surriscaldamento sistemico della bobina, questa si brucia nel tempo.

Negli appartamenti con cablaggio usurato, il carico costante sulla presa non deve superare 1,5-2 kW, altrimenti potrebbe prendere fuoco e portare a conseguenze disastrose. Pertanto, prima di acquistare un elemento riscaldante, è necessario verificare lo stato del cablaggio e, se necessario, smontare quello vecchio e posare una nuova rete elettrica.

Una volta risolto il problema con le apparecchiature elettriche e le loro capacità, è possibile iniziare a calcolare la potenza richiesta per mantenere una temperatura confortevole nella stanza.

Nelle case e negli appartamenti ben isolati sarà sufficiente un livello di 40 W/m³. E se ci sono crepe nelle finestre, la potenza riscaldante dovrebbe essere aumentata a 60-80 W/m³. È possibile acquistare un modello specifico solo dopo aver preso in considerazione tutti i fattori energetici sopra descritti.

Considerazione delle caratteristiche del design

La maggior parte degli elementi riscaldanti hanno un guscio in acciaio legato, che fornisce robustezza e resistenza alla corrosione. I dispositivi in ​​rame vengono utilizzati principalmente negli scaldacqua, sebbene non vi siano restrizioni al loro utilizzo nei radiatori fatti in casa.

Nei radiatori in ghisa e acciaio, l'uso di elementi riscaldanti in metalli non ferrosi è indesiderabile. Ciò può portare ad un'usura accelerata dei materiali e dei collegamenti.

Inoltre, nella scelta, è necessario tenere conto del senso della filettatura del tappo, che può essere destra o sinistra. Diversi modelli di riscaldatori elettrici differiscono anche per il diametro della flangia. Possono variare nel formato da 0,5 a 1,25 pollici.

In genere, un elemento riscaldante di un buon produttore viene fornito con un breve manuale di istruzioni che ne descrive i parametri di progettazione. Studiarli ti aiuterà ad acquistare un dispositivo che si adatterà esattamente alle tue apparecchiature di riscaldamento esistenti.

Lunghezza del tubo di riscaldamento

La lunghezza del tubo è una delle caratteristiche principali che determinano l'efficienza del dispositivo.

La sua grande lunghezza a parità di potenza porta ad un aumento della superficie del riscaldatore elettrico e ad un'accelerazione dello scambio termico con l'ambiente di lavoro. Ciò ha un effetto positivo sulla durata dell'elemento riscaldante e sulla velocità di circolazione del liquido di raffreddamento.

Gli elementi riscaldanti con un tubo lungo sono ideali per l'installazione in registri fatti in casa, convenienti per il riscaldamento di ambienti e annessi di grandi dimensioni

È auspicabile che il tubo corra lungo l'intera lunghezza dell'area di lavoro del dispositivo di riscaldamento, senza raggiungere la parete opposta di 6-10 cm, questa raccomandazione consentirà di riscaldare il liquido di raffreddamento in modo rapido e uniforme.

Disponibilità di funzionalità aggiuntive

Non è sempre necessario pagare più del dovuto per le capacità aggiuntive degli elementi riscaldanti. Se il dispositivo di riscaldamento viene utilizzato come dispositivo ausiliario e non dispone di una propria automazione integrata, è logico acquistare un modello con termostato.

Ma se un radiatore o un termoconvettore elettrico dispone di sensori di temperatura e meccanismi di controllo della temperatura propri, le funzioni aggiuntive rimarranno non rivendicate.

L'elettronica integrata nella spina dell'elemento riscaldante deve disporre di meccanismi di sicurezza in modo che, in caso di guasto della scheda di controllo, non si verifichi un incendio.

Pertanto, si consiglia di acquistare costosi riscaldatori elettrici con automazione integrata solo se esiste una chiara necessità di tali apparecchiature. Se è necessario selezionare individualmente la temperatura di fondo, è meglio acquistarla termostato nella presa, che può essere utilizzato periodicamente.

Per quanto riguarda i produttori di elementi riscaldanti, la loro scelta non è importante. I principali fornitori sono aziende provenienti da Russia, Ucraina, Turchia e Italia.La qualità dei loro prodotti è più o meno la stessa, quindi non ha senso pagare più del dovuto per il marchio.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Video n.1. Panoramica pratica degli elementi riscaldanti di vario tipo:

Video n.2. Recensione dell'elemento riscaldante con termostato:

Video n.3. Caratteristiche di un elemento riscaldante a blocco utilizzato nelle caldaie per riscaldamento elettrico:

Acquistare un elemento riscaldante per apparecchi di riscaldamento non è un compito facile. Per fare ciò, è necessario conoscere chiaramente le caratteristiche dell'apparecchiatura in cui è integrata la stufa elettrica. Pertanto, è necessario scegliere un modello specifico solo dopo un'analisi approfondita dei suoi parametri.

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