Парокапельные обогреватели: принцип работы

BHeat Air — энергоcберегающие электрические обогреватели, которые позволяют отказаться от установки дорогостоящего газового отопления и избежать расточительства, свойственного обычному электрическому отоплению. «Золотая середина», позволяющая сэкономить при покупке и не переплачивать при использовании.

Для тех, кто любит краткость — ключевые тезисы из 5 пунктов.

Для тех, кто любит наглядность — пример «Две Бани».

Ответы на часто задаваемые вопросы можно найти в разделе Вопрос — Ответ.

Что это?

Парокапельный обогреватель или обогреватель с переменным теплоносителем – современная реинкарнация парового котла в миниатюре, но вместо сложной в поддержании системы из котла, радиаторов, труб подачи пара и возврата конденсата парокапельные обогреватели представляют собой решение типа «все в одном».

То есть пар вырабатывается, подается и конденсируется внутри полностью герметичного корпуса устройства.

Каждое устройство оснащено органами управления и автоматикой, которая отслеживает как внутренние процессы, так и изменения температуры в помещении и управляет работой обогревателя таким образом, чтобы в помещении поддерживалась заданная потребителем температура.

Как устроен?

Конструктивно парокапельный обогреватель состоит из алюминиевого корпуса и пластиковой панели управления.

На панели управления размещена индикация и кнопки управления прибором, внутри панели – плата с микропроцессором и несколькими датчиками температуры.

Плата и датчики выполняют роль электронного термостата и контролируют работу обогревателя согласно предустановленному программному обеспечению.

Алюминиевый корпус, в свою очередь, состоит из герметичной внутренней камеры, в которой установлен нагревательный элемент и залит небольшой объем теплоносителя (порядка 10% от внутреннего объема камеры, поэтому обогреватель не боится замерзания, поскольку внутри есть свободное пространство для расширения теплоносителя без деформации корпуса и нагревательного элемента), и оребрения, которое нагревается от стенок внутренней камеры.

Холодный воздух, соприкасаясь по большой плоскости с разогретым оребрением с развитой структурой, нагревается и посредством естественной конвекции поднимается вверх и подается в помещение.

Как работает?

Внутри герметичной камеры происходит непрерывный процесс парообразования посредством интенсивного испарения теплоносителя (именно, испарения, а не кипячения, что обеспечивает практически бесшумную работу обогревателя):

Нагревательный элемент преобразовывает электрическую энергию в тепловую и нагревает теплоноситель.

Теплоноситель переходит из жидкой фазы в парообразную, равномерно распределяется по внутреннему объему обогревателя.

Благодаря оригинальному техническому решению, нагревательный элемент не только осуществляет процесс парообразования, но и является пароперегревателем, т.е. образованный пар, поднимаясь вверх, омывает нагревательный элемент и получает дополнительное тепло, за счет чего происходит дополнительное повышение температуры пара.

При соприкосновении с более холодными стенками обогревателя, пар конденсируется в виде капель, моментально передавая тепло стенкам обогревателя, и под воздействием гравитации спускается вниз к нагревательному элементу.

Отсюда и упрощенное название данного типа обогревателей «пар» и «капли» — парокапельный.

Нагревательный элемент и теплоноситель герметично изолированы внутри камеры. Нагревательный э лемент не имеет прямого контакта с воздухом и не перегревает его, испаряя влагу (т.е. не сушит воздух). Теплоноситель не испаряется в процессе работы и его не нужно подливать при эксплуатации.

За счет чего экономия?

Основной особенностью парокапельных обогревателей является способность быстро отводить тепло с нагревательного элемента при постоянной температуре на большую поверхность алюминиевого корпуса с развитым оребрением и также быстро компенсировать теплопотери помещения.

За счет этого парокапельные обогреватели могут работать при меньшей мощности, чем более мощные аналоги (например, конвекторы и масляные радиаторы) и прогреть помещение до комфортной температуры с меньшим расходом электроэнергии.

Внутри обогревателя теплоноситель преобразовывается в насыщенный пар, чтобы использовать особенности процесса теплообмена посредством конденсации.

Основная особенность данного процесса – тепло подводится и отводится при постоянной температуре. Теплоотдача при конденсации насыщенных паров представляет собой мгновенный перенос теплоты молекулами пара к холодной стенке обогревателя.

Пар конденсируется, и при этом происходит резкое уменьшение его объема, таким образом, возникает собственное поступательное движение пара к стенке.

То есть все тепло, «снятое» с нагревательного элемента, быстро передается на внутренние стенки обогревателя (1 литр пара при конденсации отдает 2 300 кДж тепла. Тот же объем теплоносителя при остывании на 50 С отдает только 100 кДж тепла).

Также следует иметь в виду, что при теплообмене посредством конденсации происходит образование пара в большом объеме (1672 л из 1 л. воды), т.е. тепло передается быстро и по большой площади.

Поскольку пар резко увеличивается в объеме при переходе теплоносителя в парообразное состояние, достаточно небольшого количества теплоносителя в жидкой форме и, как следствие, требуется небольшой расход электроэнергии на его нагрев и запуск процесса парообразования.

Парокапельные обогреватели хоть и позиционируются как обогреватели конвективного типа, имеющие мощную, развитую поверхность создания конвективных потоков, но они также являются источниками инфракрасного излучения, т.к. имеют две поверхности со сферическими ИК-излучателями (оребрением) с большой зоной воздействия, достаточно высокую температуру на оребрении (до 80-85 С) и покраску «шагрень», дополнительно увеличивающую рабочую поверхность инфракрасного излучения (аналогично «фактурной керамики» у керамических обогревателей).

Малый объем теплоносителя (от 0,25 л в зависимости от модели) – малый расход электроэнергии на запуск и поддержание процесса парообразования.

Большой обмен пара (1 672 л из 1л воды) – высокая скорость передачи тепла с нагревательного элемента на корпус обогревателя

Теплоотдача посредством конденсации – мгновенная передача большого количества тепла (2 256 кДж тепла с литра пара) на корпус обогревателя

Развитая структура оребрения и покраска «шагрень» – большая площадь теплоотдающей поверхности

Достаточно высокая температура на корпусе – дополнительное инфракрасное тепло.

Пример «Две Бани»

Для того, чтобы наглядно пояснить, чем примечателен процесс теплоотдачи конденсацией, приведем пример с двумя одинаковыми русскими банями.

В одной бане все делается как положено: топится печь, прогреваются камни, на камни плескается вода, от нагрева вода переходит в парообразное состояние и заволакивает всю парилку, прогревая стены, потолок, воздух. Температура в парилке (вместе с влажностью) быстро поднимается. При достижении нужной температуры в топку начинают подкладывать значительно меньше дров, чтобы только поддерживать необходимую температуру.

В другой бане решено поставить эксперимент. Все делается как обычно, только воду на камни не льют, а ждут, пока камни сами прогреют помещение. Из-за того, что площадь теплопередачи камней к воздуху невелика и сама теплопередача происходит посредством конвекции, а не конденсации, прогрев помещения до нужной температуры занимает больше времени и требует постоянного поддержания высокого накала камней. А, значит, дрова нужно подкладывать в том же количестве, иначе упадет теплоотдача и целевой температуры добиться не получится.

Т.е. во второй бане происходит постоянный повышенный расход ресурса (дров), в то время как в первой расход удается снизить за счет того, что пар, обладая большим объемом и быстрой теплоодачей (через конденсацию), быстро снимает тепло с нагревательного элемента (топки с камнями) и быстро передает его в помещение.

Корпус BHeat Air – это стены, потолок и пол бани.

Нагревательный элемент – топка с камнями.

Вода и пар – вода и пар.

В отличие от бани корпус обогревателя выполнен из алюминия, чтобы быстро передавать полученное тепло наружу (в обогреваемое помещение), а не удерживать его внутри.

Как сопоставить с другими обогревателями?

Парокапельные обогреватели BHeat Air имеют числовые обозначения, которые позволяют понять с какими моделями электрических конвекторов они сопоставимы по тепловой мощности.

Например, модель BHeat Air 1500 сопоставима по тепловой мощности с электрическими конвекторами мощностью 1500 Вт, т.е. при условии, что помещение площадью 15 кв.м. и стандартной конфигурации (потолки 2,5м, одно окно и т.д.), BHeat Air способен прогреть такое помещение до заданной температуры при 30-50% меньшем расходе электроэнергии, чем обычный электрический конвектор.

Тратить нельзя экономить. Как отопить загородный дом без переплат

На правах рекламы

Как правило, организовывать автономное отопление приходится самостоятельно, поэтому с уверенностью можно сказать, что вопрос рационального выбора отопительной системы волнует большинство домовладельцев.

В последнее время наряду с популяризацией энергоэффективного жилья развивается и рынок отопительного оборудования. Появляются новые интересные разработки, значительно повышающие эффективность традиционных источников энергии и серьезно конкурирующие с популярными типами отопительных систем.

Одним из самых экономичных современных способов отопления является применение парокапельных обогревателей BHeat Air, использующих наиболее доступный вид энергии — электрический ток. Хотя электричество и является самым дорогим источником энергии, но благодаря парокапельному принципу работы, а также интеллектуальной системе управления, этот тип обогревателей является полноценным конкурентом традиционным системам отопления.

Впрочем, не будем голословными, а сравним обогреватели BHeat с наиболее популярными сегодня решениями.

Каждый человек вкладывает в понятие «эффективное отопление частного дома» свое собственное значение, но всегда находятся общие критерии, по которым можно определить наиболее оптимальный вариант «в целом».

На сегодняшний день тенденция такова, что основными требованиями, предъявляемыми к отопительным системам в частных домах, являются:

• Надежность. Система должна представлять собой образец безотказности, долговечности и ремонтопригодности.
• Автономность. Отопление должно иметь такой уровень автоматизации, который позволит свести уровень вмешательства в эксплуатацию к минимуму.
• Высокий уровень КПД, под которым понимается способность оборудования максимально эффективно преобразовывать энергоресурсы в тепловую энергию.
• Простота монтажа. Установка всей системы должна быть простой, сама система должна быть интуитивно понятной и не требующей в процессе ее обслуживания специальных знаний.
• Разумная стоимость. В понятие разумной стоимости входит совокупность расходов на покупку системы, ее монтаж, ежегодное обслуживание и, конечно, расходы на приобретение энергоресурсов для достаточно длительного отрезка времени.

Принято считать, что на сегодняшний день не существует отопительного оборудования, в полном объеме отвечающего предъявляемым требованиям. Однако с уверенностью можно сказать, что самыми популярными системами обогрева жилища, в контексте эффективности, являются газовое и электрическое отопление. Первое — вследствие самой низкой цены на энергоноситель, второе — как самое доступное. При этом традиционно принято считать, что электрическое отопление выбирают в том случае, когда нет возможности подключиться к природному газу. Так ли это на самом деле?

Газовое отопление — достаточно надежный и проверенный временем способ обогрева жилья. Современные газовые отопительные системы обладают высоким уровнем автоматизации и КПД гораздо выше среднего. Однако монтаж системы и ее пуско-наладка должны выполняться только с привлечением специализированных организаций, а предшествующий монтажу процесс сбора согласований и разрешений по сложности сопоставим с запуском шаттла.

Что касается стоимости, то, несмотря на то, что газ является самым дешевым энергоносителем, затраты на проектирование, приобретение и монтаж оборудования очень и очень высоки. Не стоит забывать и о ежегодном обслуживании такой системы отопления, опять же, в специализированной организации. Объективно говоря, из-за очень высоких первоначальных вложений, окупаемость газовой системы отопления составляет не менее 15 лет, и нет гарантии, что в этот период какой-нибудь из элементов не выйдет из строя и не потребует замены и новых вложений.

Кроме того, существенными недостатками газового отопления являются: необходимость выделения отдельного помещения под котельную, а также необходимость проведения работ по прокладке труб от котла к радиаторам и по организации и обслуживанию дымохода.

Современные полноценные электрические системы отопления, реализованные с применением электрокотлов, отвечают всем требованиям эффективности: они надежны, автономны, имеют высокий КПД. Оборудование для электрического отопления гораздо проще в монтаже и по суммарным затратам на его приобретение и установку в 3-4 раза дешевле газового отопительного оборудования. Но есть одна деталь, которая может перечеркнуть все эти преимущества – это стоимость электроэнергии. Для двух одинаковых домов затраты на отопление электричеством примерно в 5 раз выше, чем на отопление природным газом.

Опять же, в случае с электрической отопительной системой никто не отменял необходимость организации помещения котельной и выполнения работ по прокладке труб от котла к радиаторам.

Теперь посмотрим на обогреватели BHeat Air сквозь призму тех же критериев оценки. Для начала необходимо понять, что же представляет собой эта разработка. Парокапельный обогреватель BHeat в первом поколении внешне выглядит, как современный алюминиевый радиатор отопления. По сути, он и является таким радиатором, но с одной большой разницей – ему не нужен котел и, соответственно, подводка из труб, а все что нужно – это розетка 220V, находящаяся поблизости. Во втором поколении парокапельные обогреватели BHeat получили ряд технических и программных доработок, дополнительно повышающих энергоэффективность обогревателей.

В частности, BHeat парокапельные обогреватели обзавелись новым корпусом собственной разработки из чистого алюминия, что позволило оптимизировать конструкцию к парокапельному процессу и увеличить теплоотдачу.

Если не вдаваться в физику процесса, может показаться, что это обычный жидкостный обогреватель, но это не так. Общий принцип работы устройства можно разделить на несколько этапов:

• Резистивный нагревательный элемент преобразовывает электрическую энергию в тепловую и нагревает теплоноситель.
• Теплоноситель по мере нагрева переходит из жидкой фазы в парообразную (избегая кипения, поэтому переход полностью бесшумный)
• В парообразном состоянии теплоноситель равномерно распределяется по внутреннему объему теплообменника и равномерно прогревает его.
• В момент соприкосновении пара с более холодными стенками теплообменника, теплоноситель конденсируется в виде капель (отсюда название «парокапельные» обогреватели), выделяя большое количество тепла, и под воздействием гравитации спускается вниз к нагревательному элементу. Где цикл начинается заново.
• Парокапельный процесс протекает внутри полностью герметичного корпуса – теплоноситель ни в жидком, ни в парообразном состоянии не попадает в помещение. Теплоноситель не нужно подливать в процессе эксплуатации.

Для большей эффективности внутри создается технический вакуум, что обеспечивает протекание парокапельного процесса при более низкой температуре парообразования, а, следовательно, при меньшем расходе электроэнергии для приведения и поддержания теплоносителя в парообразном состоянии.

Отметим, что в зависимости от поколения обогреватель BHeat потребляет в 2-2,5 раза меньше электроэнергии по сравнению с электрическими конвекторами, при том же выделении тепла, а интеллектуальный алгоритм управления позволяет точно поддерживать заданную температуру с минимальным расходом электричества, что дает дополнительную экономию.

Если же сравнивать ежемесячные затраты на электроэнергию с расходами на газовую отопительную систему, то они будут всего в 1,5 раза выше, но не стоит забывать, что сама газовая система отопления стоит как правило в 5-10 раз дороже.

Помимо очевидной экономической составляющей, следует добавить, что парокапельные обогреватели BHeat обладают такими преимуществами, как:

• Надежность. Для них характерен большой срок службы, без потери теплотворной способности, эти обогреватели не потекут и не взорвутся, за счет того, что их корпус герметичен, а объем теплоносителя гораздо меньше объема резервуара (нет угрозы разгерметизации даже при хранении при отрицательной температуре).
• Безопасность. Максимальная температура передней стенки составляет 90 градусов, это гарантирует, что обогреватель не станет причиной возгорания. Внутри нет избыточного давления за счет технического вакуума и отсутствия неконденсируемых газов – нет угрозы взрыва. Нагревательный элемент находится внутри теплообменника и контакт с ним не возможен. Панель управления выполнена из негорючего пластика – дополнительная мера безопасности.
• Удобство. В BHeat заложено микропроцессорное управление и встроенные датчики, которые быстро реагируют на изменение внутренней и внешней температур. Это позволяет обогревателю отслеживать температуру воздуха и самостоятельно отключаться и включаться по принципу климат контроля. При этом существует возможность объединять обогреватели по радиоканалу (радио модуль предустановлен в каждом обогревателе) в группы до 16 устройств с управлением с одного из обогревателей и управлять отоплением в одном или нескольких помещениях централизовано. Кроме того, за счет низкой нагрузки на сеть вместе с обогревателями BHeat возможно использовать бОльшее число других электроприборов, чем с конвекторами.
• Автономность. Помимо работы по принципу климат-контроля, BHeat оснащены еще несколькими автоматическими настройками: в диапазоне 190-230В обогреватель подстраивается под рабочее напряжение в сети и увеличивает или уменьшает мощность нагревательного элемента (в противном случае помещение недогревается или перегревается); если в сети было отключение, обогреватель автоматически включается по последней заданной температуре сразу после возобновления питания в сети.
• Простота. Системе отопления, организованной на базе парокапельных обогревателей, не нужны котел и разводка труб отопления. Каждый прибор легко крепится на стену под окном и подключается в обычную розетку 220В. BHeat не требуют обслуживания, но должны содержаться в чистоте как любой электроприбор. .
• Универсальность. С помощью BHeat Air можно обогревать как отдельные небольшие помещения, так и использовать их как полноценную систему отопления для загородного дома.

Совокупность всех указанных преимуществ позволяет с уверенностью сказать, что парокапельные обогреватели – это реальная конкуренция существующим классическим решениям проблемы обогрева жилья даже в случае наличия рядом с домом газопровода.