Войти
Нагревательные змеевики сопротивления 30 кВт 
В этом лучистом обогревателе используется Вольфрамовые галогенные лампы.Электрический нагрев - это процесс, в котором электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию. Общие области применения включают обогрев помещений, приготовление пищи, нагрев воды и промышленные процессы. Электронагреватель - это электрическое устройство, преобразующее электрический ток в тепло. нагревательный элемент внутри каждого электрического нагревателя представляет собой электрический резистор и работает по принципу джоулева нагрева : электрический ток проходит через резистор преобразует эту электрическую энергию в тепловую. В большинстве современных электронагревателей в качестве активного элемента используется нихромовая проволока ; В нагревательном элементе, изображенном справа, используется нихромовая проволока, поддерживаемая керамическими изоляторами.
В качестве альтернативы тепловой насос использует электродвигатель для управления холодильным циклом, который отбирает тепловую энергию из такого источника, как земля. или наружный воздух и направляет это тепло в обогреваемое пространство. Некоторые системы можно перевернуть, чтобы внутреннее пространство охлаждалось, а теплый воздух выпускался наружу или в землю.
Отопление помещений используется для обогрева внутренних помещений зданий. Обогреватели полезны в местах, где обработка воздуха затруднена, например, в лабораториях. Используются несколько методов электрического обогрева помещений.
В электрическом радиационном космическом обогревателе В электрическом инфракрасном лучистом обогревателе используются нагревательные элементы, которые нагреваются до высокой температуры. Элемент обычно упаковывается внутри стеклянной оболочки, напоминающей лампочку, и с отражателем для направления выходящей энергии от корпуса нагревателя. Элемент излучает инфракрасное излучение, которое проходит через воздух или пространство, пока не попадает на поглощающую поверхность, где частично преобразуется в тепло и частично отражается. Это тепло напрямую согревает людей и предметы в комнате, а не воздух. Этот тип обогревателя особенно полезен в помещениях, через которые проходит ненагретый воздух. Они также идеально подходят для подвалов и гаражей, где желательно точечное отопление. В целом, они являются отличным выбором для отопления в зависимости от конкретной задачи.
Лучистые обогреватели работают бесшумно и представляют наибольшую потенциальную опасность воспламенения ближайшей мебели из-за целенаправленной мощности их мощности и отсутствия защиты от перегрева. В Соединенном Королевстве эти приборы иногда называют электрическими каминами, потому что они изначально использовались для замены открытого огня.
Активная среда нагревателя, изображенного в этом разделе, представляет собой катушку из нихромового резистивного провода внутри трубки из плавленого кварца , открытую для атмосферы на концах, хотя существуют модели, в которых плавленый кварц запаян на концах, и сплав сопротивления не является нихромом.
В конвекционных нагревателях нагревательный элемент нагревает воздух, контактирующий с ним, за счет теплопроводности. Горячий воздух менее плотный, чем холодный воздух, поэтому он поднимается вверх за счет плавучести, позволяя более холодному воздуху проходить, чтобы занять его место. Это устанавливает поток конвекции горячего воздуха, который поднимается от нагревателя, нагревает окружающее пространство, охлаждает и затем повторяет цикл. Эти нагреватели иногда заполнены маслом или теплоносителем. Они идеально подходят для обогрева замкнутого пространства. Они работают бесшумно и имеют меньший риск возгорания в случае непреднамеренного контакта с мебелью по сравнению с лучистыми электрическими обогревателями.
Тепловентилятор, также называемый нагревателем с принудительной конвекцией, представляет собой разновидность конвекционного нагревателя, который включает в себя электрический вентилятор для ускорения воздушного потока. Они работают со значительным шумом, вызываемым вентилятором. Они имеют умеренный риск возгорания при непреднамеренном контакте с мебелью. Их преимущество в том, что они более компактны, чем обогреватели, использующие естественную конвекцию, а также экономичны для портативных систем отопления и отопления небольших помещений.
Система накопительного отопления использует преимущества более дешевых цен на электроэнергию, продаваемую в периоды низкого спроса, например, в ночное время. В Соединенном Королевстве это называется Economy 7. Накопительный нагреватель накапливает тепло в глиняных кирпичах, а затем отдает его в течение дня, когда это необходимо. Новые водонагреватели можно использовать по разным тарифам. Хотя их можно использовать в экономичном режиме 7, их можно использовать и с дневными тарифами. Это связано с современными конструктивными особенностями, которые добавляются в процессе производства. Наряду с новыми конструкциями использование термостата или датчика повысило эффективность накопительного нагревателя. Термостат или датчик могут считывать температуру в помещении и соответственно изменять мощность нагревателя.
Воду также можно использовать в качестве теплоносителя.
В системе электрического теплого пола в пол встроены нагревательные кабели. Ток протекает через проводящий нагревательный материал, питаемый либо непосредственно от сетевого напряжения (120 или 240 вольт), либо при низком напряжении от трансформатора. Нагретые кабели нагревают пол за счет прямой теплопроводности и отключаются, когда температура достигает значения, установленного термостатом пола . Более теплая поверхность пола излучает тепло на более холодные окружающие поверхности (потолок, стены, мебель), которые поглощают тепло и отражают все непоглощенное тепло к другим, еще более прохладным поверхностям. Цикл излучения, поглощения и отражения начинается медленно и медленно замедляется по мере приближения к заданной температуре и прекращается после достижения полного равновесия. Напольный термостат, комнатный термостат или комбинация регулируют включение / выключение пола. В процессе лучистого обогрева тонкий слой воздуха, соприкасающийся с нагретыми поверхностями, также поглощает некоторое количество тепла, что создает небольшую конвекцию (циркуляцию воздуха). Вопреки мнению, люди не нагреваются этим нагретым циркулирующим воздухом или конвекцией (конвекция имеет охлаждающий эффект), а нагреваются прямым излучением источника и отражением его окружения. Комфорт достигается при более низкой температуре воздуха за счет исключения циркулирующего воздуха. Лучистое отопление обеспечивает высочайший уровень комфорта, поскольку собственная энергия человека (± 70 Вт для взрослого) (которая должна излучаться в отопительный сезон) находится в равновесии с окружающей средой. По сравнению с системой конвекционного отопления, основанной на научных исследованиях, температура воздуха может быть снижена до 3 градусов. Один из вариантов - использование трубок, заполненных циркулирующей горячей водой, в качестве источника тепла для обогрева пола. Принцип нагрева остался прежним. Как старые электрические системы, так и системы водяного теплого пола, встроенные в конструкцию пола, работают медленно и не могут реагировать на внешние погодные изменения или внутренние требования / требования к образу жизни. В последнем варианте специализированные системы электрического отопления и одеяла размещаются непосредственно под декором пола и поверх дополнительной изоляции, размещаемой поверх строительных полов. Строительные полы остаются холодными. Принципиальное изменение расположения источника тепла позволяет ему в течение нескольких минут реагировать на изменение погоды и требования внутреннего спроса, такие как стиль жизни: приходить / уходить, работать, отдыхать, спать, присутствовать / готовить больше людей и т. Д.
В больших офисных башнях система освещения интегрирована вместе с системой отопления и вентиляции. Отработанное тепло от люминесцентных ламп улавливается возвратным воздухом системы отопления; в больших зданиях значительная часть годовой тепловой энергии обеспечивается системой освещения. Однако это отходящее тепло становится помехой при использовании кондиционера. Таких затрат можно избежать, интегрировав энергоэффективную систему освещения, которая также создает источник электрического тепла.
Для работы теплового насоса используется компрессор с электрическим приводом. цикл охлаждения, который извлекает тепловую энергию из наружного воздуха, грунта или грунтовых вод и перемещает это тепло в обогреваемое пространство. Жидкость, содержащаяся в испарителе теплового насоса, кипит при низком давлении, поглощая тепловую энергию из наружного воздуха или земли. Затем пар сжимается компрессором и подается по трубопроводу в змеевик конденсатора внутри здания, где его нужно обогреть. Тепло от горячего плотного газа поглощается воздухом в здании (а иногда также используется для горячего водоснабжения), заставляя горячую рабочую жидкость снова конденсироваться в жидкость. Оттуда жидкость под высоким давлением возвращается в секцию испарителя, где она расширяется через отверстие в секцию испарителя, завершая цикл. В летние месяцы цикл можно изменить на противоположный, чтобы отвести тепло из кондиционированного помещения в наружный воздух.
Тепловые насосы могут получать низкопотенциальное тепло от наружного воздуха в мягком климате. В районах со средней зимней температурой значительно ниже нуля геотермальные тепловые насосы более эффективны, чем воздушные тепловые насосы, поскольку они могут извлекать остаточное солнечное тепло, хранящееся в земле, при более высоких температурах, чем доступен из холодного воздуха. Согласно US EPA, геотермальные тепловые насосы могут снизить потребление энергии до 44% по сравнению с воздушными тепловыми насосами и до 72% по сравнению с электрическим нагревом сопротивлением. Высокая закупочная цена теплового насоса по сравнению с резистивными нагревателями может быть компенсирована, если также требуется кондиционирование воздуха.
Малый бытовой погружной нагреватель, 500 Вт Погружной нагреватель имеет электрический резистивный нагревательный элемент, заключенный в трубку и непосредственно помещенный в воду (или другая жидкость) для нагрева. Переносные погружные нагреватели могут не иметь регулирующего термостата, поскольку они предназначены для кратковременного использования и под контролем оператора.
Для горячего водоснабжения или промышленного горячего водоснабжения могут использоваться стационарно установленные нагревательные элементы в изолированном баке для горячей воды, контролируемые термостатом для регулирования температура. Бытовые единицы могут быть оценены всего в несколько киловатт. Промышленные водонагреватели могут достигать 2000 киловатт. Там, где доступны внепиковые тарифы на электроэнергию, горячая вода может храниться для использования в случае необходимости.
Электрический душ и нагреватели без резервуара также используют погружной нагреватель (экранированный или голый), который включается вместе с потоком воды. Группа отдельных обогревателей может быть переключена на разные уровни нагрева. Электрические души и безбаквальные обогреватели обычно потребляют от 3 до 10,5 киловатт.
Минералы, присутствующие в водопроводе, могут выпадать в осадок из раствора и образовывать твердую накипь на поверхности нагревательного элемента или могут упасть на дно резервуара и закупорить поток воды. Обслуживание водонагревательного оборудования может потребовать периодического удаления накипи и отложений. Там, где водоснабжение, как известно, является высокоминерализованным, объем производства может быть уменьшен за счет использования нагревательных элементов с низкой плотностью мощности.
Циркуляционные нагреватели или «электрические теплообменники прямого действия» (DEHE) используйте нагревательные элементы, вставленные непосредственно в среду со стороны корпуса, чтобы обеспечить эффект нагрева. Все тепло, вырабатываемое электрическим циркуляционным нагревателем, передается среде, таким образом, электрический нагреватель имеет 100-процентный КПД. Прямые электрические теплообменники или «циркуляционные нагреватели» используются для нагрева жидкостей и газов в промышленных процессах.
В электродном нагревателе отсутствует сопротивление проволочной намотки и сама жидкость действует как сопротивление. Это потенциально опасно, поэтому правила, регулирующие нагреватели электродов, строги.
Эффективность любой системы зависит от определения границ системы. Для потребителя электроэнергии эффективность электрического отопления помещений составляет 100%, поскольку вся покупная энергия преобразуется в тепло. Однако, если включить электростанцию , поставляющую электричество, общий КПД резко упадет. Например, электростанция, работающая на ископаемом топливе, может поставлять только 3 единицы электроэнергии на каждые 10 единиц высвобожденной энергии топлива. Несмотря на то, что электрический нагреватель имеет 100% эффективность, количество топлива, необходимое для производства тепла, больше, чем если бы топливо сжигалось в печи или котле в отапливаемом здании. Если бы одно и то же топливо можно было использовать для отопления помещений потребителем, было бы более эффективно сжигать топливо в здании конечного пользователя. С другой стороны, замена электрического отопления обогревателями, работающими на ископаемом топливе, не является необходимым благом, так как лишает возможности использовать возобновляемое электрическое отопление, этого можно достичь, получая электричество из возобновляемых источников.
Различия между странами, производящими электроэнергию, влияют на озабоченность по поводу эффективности и окружающей среды. В 2015 году Франция вырабатывала только 6% своей электроэнергии из ископаемых видов топлива, в то время как Австралия производила более 86% электроэнергии из ископаемых видов топлива. Чистота и эффективность электричества зависят от источника.
В Швеции использование прямого электрического отопления было ограничено с 1980-х годов по этой причине, и есть планы полностью отказаться от него - см. Поэтапный отказ от нефти в Швеции - в то время как Дания запретила установку прямого электрического отопления помещений в новостройках по аналогичным причинам. В случае новых зданий можно использовать методы строительства с низким энергопотреблением, которые могут практически устранить потребность в отоплении, например, построенные в соответствии со стандартом Passivhaus.
В Квебеке, однако электрическое отопление по-прежнему остается наиболее популярной формой отопления дома. Согласно исследованию Статистического управления Канады 2003 года, 68% домашних хозяйств в провинции используют электричество для отопления помещений. Более 90% всей электроэнергии, потребляемой в Квебеке, вырабатывается плотинами гидроэлектростанций, которые имеют низкие выбросы парниковых газов по сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе. Низкие и стабильные тарифы взимаются Hydro-Québec, провинциальным коммунальным предприятием.
Чтобы обеспечить более эффективное тепло, электрический тепловой насос может повышать температуру в помещении. за счет извлечения энергии из земли, наружного воздуха или потоков отходов, таких как отработанный воздух. Это может снизить потребление электроэнергии до 35% от потребляемой резистивным нагревом. Если основным источником электроэнергии является гидроэлектростанция, атомная энергия или ветер, передача электроэнергии через сеть может быть удобной, поскольку этот ресурс может быть слишком удален для приложений прямого нагрева (за заметным исключением солнечной тепловой энергии ).
Электрификация тепла помещений и нагрева воды все чаще предлагается как способ обезуглероживания существующей энергетической системы, особенно с помощью тепловых насосов. В случае крупномасштабной электрификации необходимо учитывать воздействие на электросеть из-за потенциального увеличения пикового спроса на электроэнергию и воздействия экстремальных погодных явлений.
Работа резистивных нагревателей для обогрева территории в течение длительных периодов времени является дорогостоящей во многих регионах. Однако периодическое или неполное дневное использование может быть более эффективным с точки зрения затрат, чем отопление всего здания из-за превосходного зонального контроля.
Например: столовая в офисе имеет ограниченное время работы. В периоды низкой нагрузки система центрального отопления обеспечивает «контрольный» уровень тепла (50 ° F или 10 ° C). Пиковое время использования с 11:00 до 14:00 подогревается до «комфортного уровня» (70 ° F или 21 ° C). Существенная экономия может быть достигнута в общем энергопотреблении, поскольку потери инфракрасного излучения из-за теплового излучения не так велики при меньшем температурном градиенте как между этим пространством и ненагретым наружным воздухом, так и между холодильником и ( теперь круче) столовая.
С экономической точки зрения электрическое тепло можно сравнить с другими источниками отопления дома, умножив местные затраты на киловатт-час электроэнергии на количество киловатт, которое использует обогреватель. Например: нагреватель мощностью 1500 Вт при цене 12 центов за киловатт-час 1,5 × 12 = 18 центов в час. При сравнении со сжиганием топлива может быть полезно преобразовать киловатт-часы в БТЕ : 1,5 кВт · ч × 3412,142 = 5118 БТЕ.
Электрическое отопление широко используется в промышленности.
Преимущества методов электрического нагрева перед другими формами включают точный контроль температуры и распределения тепловой энергии, а не сжигание используется для выработки тепла и способности достигать температур, которые трудно достичь с помощью химического горения. Электрический нагрев может быть точно применен в точной точке, необходимой в процессе, с высокой концентрацией энергии на единицу площади или объема. Электрические нагревательные устройства могут быть изготовлены любого необходимого размера и могут быть размещены в любом месте завода. Процессы электрического обогрева обычно чистые, тихие и не выделяют много побочного тепла в окружающую среду. Электронагревательное оборудование имеет высокую скорость отклика, что делает его массовым оборудованием с быстрым циклом работы.
Ограничения и недостатки электрического обогрева в промышленности включают более высокую стоимость электроэнергии по сравнению с прямым использованием топлива, а также капитальные затраты как на само электронагревательное устройство, так и на инфраструктуру, необходимую для доставки большого количества электроэнергии. энергия до точки использования. Это может быть в некоторой степени компенсировано увеличением эффективности на предприятии (на месте) за счет использования меньшего количества энергии для достижения того же результата.
Проектирование промышленной системы отопления начинается с оценки необходимой температуры, количества необходимого тепла и возможных режимов передачи тепловой энергии. Помимо теплопроводности, конвекции и излучения, методы электрического нагрева могут использовать электрические и магнитные поля для нагрева материала.
Способы электрического нагрева включают резистивный нагрев, электродуговый нагрев, индукционный нагрев и диэлектрический нагрев. В некоторых процессах (например, дуговая сварка ) электрический ток подается непосредственно на заготовку. В других процессах тепло выделяется внутри детали за счет индукции или диэлектрических потерь. Кроме того, тепло может производиться и передаваться на работу за счет теплопроводности, конвекции или излучения.
Промышленные процессы нагрева в широком смысле можно разделить на низкотемпературные (примерно до 400 ° C или 752 ° F), среднетемпературные (от 400 до 1150 ° C или от 752 до 2102 ° F) и высокотемпературные. температура (выше 1150 ° C или 2102 ° F). Низкотемпературные процессы включают выпечку и сушку, отверждение отделки, пайку, формование и формование пластмасс. Среднетемпературные процессы включают плавление пластмасс и некоторых неметаллов для литья или изменения формы, а также отжиг, снятие напряжений и термическую обработку металлов. Высокотемпературные процессы включают выплавку стали, пайку, сварку, литье металлов, резку, плавку и подготовку некоторых химикатов.
Энергетический портал 