Типы нагревательных элементов в конвекторах

Нагревательный элемент позволяет отапливать помещение без использования теплоносителя (воды или масла). В отопительных приборах конвекторного типа нагрев воздуха осуществляется при его непосредственном контакте с поверхностями нагревателя. Используемые производителями схемы приборов позволяют получить эффект обогрева даже при невысокой температуре рабочего элемента.

Типы нагревательных элементов

В конвекционном обогревателе используется естественное движение теплого воздуха вверх. Для повышения его температуры и нужен элемент нагрева. Его особенность состоит в большой поверхности, контактирующей с воздухом. Достигается это разными способами, поэтому и нагреватели для конвекторов выпускают в разных вариантах исполнения.

Виды элементов не слишком многочисленны:

• игольчатый;
• трубчатый (ТЭН);
• монолитный;
• ЭНГЛУ, или ленточный.

Все типы нагревателей имеют достоинства и недостатки, поэтому при выборе прибора для обогрева комнат стоит обратить внимание на тип установленного в нем элемента.

Нагревательные элементы игольчатого типа

Конструкция такого нагревателя состоит из диэлектрической пластины, густо прошитой нихромовой проволокой. Из-за особенностей изготовления игольчатый ТЭН для конвектора называют еще стичем или ститчем. Металлическая нить образует многочисленные петли по обеим сторонам основания. Она покрыта специальным термоустойчивым лаком для изоляции от воздействия кислорода, поэтому служит достаточно долго.

Общая греющая поверхность стич-элемента получается достаточно большой, чтобы успевать нагреть массу воздуха, проходящую через него. Чаще всего производители устанавливают 2 игольчатых элемента.

Среди достоинств игольчатого нагревателя можно отметить:

• почти моментальное достижение рабочего состояния: тонкие нити раскаляются до высокой температуры (более +250°С) за несколько секунд и сразу начинают нагревать проходящий сквозь них воздух;
• стич-элементы считаются наиболее экономичными и недорогими;
• обогревательный прибор работает бесшумно.

Игольчатые элементы используют в бытовых конвекторах Neoclima, в тепловых завесах и тепловентиляторах.

Основной недостаток у элемента такой конструкции состоит в уязвимости для влаги. Конвекторы со стич-нагревателями не рекомендуется устанавливать в помещении с высокой влажностью (ванной, санузле и пр.).

Нагревательные элементы трубчатого типа

Трубчатые нагревательные элементы для конвектора (ТЭНы) более защищены от внешних воздействий, чем предыдущий тип. Нихромовая нить у них заключена в металлическую трубку, наполненную сыпучим диэлектриком. В качестве засыпки чаще всего применяют кварцевый песок. При прохождении электротока через никель-хромовый сплав проволока или спираль нагревается до + 200°С или немного выше, постепенно раскаляя и наполнитель. Процесс разогрева ТЭНа до рабочей температуры занимает больше времени, чем у игольчатого нагревателя.

Чтобы увеличить теплообменную поверхность трубчатого нагревателя, производители выполняют оребрение ТЭНа: закрепляют на трубке с греющей спиралью спиральные или плоские металлические ребра, которые в процессе работы тоже сильно разогреваются. Каждый производитель разрабатывает собственную схему теплообменивающего оребрения, но эффективность нагрева воздуха примерно одинакова у всех подобных конструкций.

Достоинство конвекционного обогревателя с ТЭНами состоит в его полной безопасности и надежности. Трубка с нагревательной нитью внутри закрыта с обоих концов диэлектрическими заглушками, а спираль внутри трубки надежно защищена от попадания влаги и капель воды. Относительно низкая температура нагрева нихромовой нити позволяет трубчатым нагревателям служить в 1,5-2 раза дольше, чем предыдущим.

Установить конвектор с трубчатыми оребренными теплообменниками можно в любом помещении. ТЭНы для конвекторов чаще всего изготавливают в брызгозащищенном варианте. Об этом свидетельствует маркировка IP24 в технической документации к изделию. Но даже брызгозащищенный прибор не рекомендуется ставить ближе 60-100 см к источникам воды (душу, крану или краю ванны). Конвекторы Atlantic или Thermor чаще всего изготовлены с использованием ТЭНов.

Среди недостатков отмечают высокое энергопотребление приборов, оснащенных ТЭНами. У таких конвекторов и цена немного выше, чем у предыдущего типа. У мощных конвекторов есть свойство потрескивать во время работы или остывания из-за неравномерного расширения металла.

Нагревательные элементы монолитного типа

В монолитном нагревательном элементе нихромовая спираль находится в толще цельнолитой теплообменной конструкции из алюминия. Промежуток между нагревателем и металлом заполнен диэлектриком, который одновременно служит и для передачи тепла от элемента к ребристому теплообменнику.

Благодаря монолитности ребристой конструкции все ее части расширяются одинаково. Конвекционные обогревательные приборы с монолитными деталями теплообменника лишены недостатка изделий с ТЭНами: они не трещат при разогреве, работают бесшумно и отличаются долговечностью.

Степень защиты от влаги у большинства таких приборов отвечает стандарту IP24. Монолитные элементы можно использовать во влажных помещения, но они тоже имеют ограничения по установке не ближе 60 см к воде.

Основной недостаток конвектора с нагревателем монолитного типа (например, изделия NOBO) – высокая цена. Средняя стоимость аппарата в 1,5 раза превосходит сумму, которую можно заплатить за конвектор с ТЭНом.

Нагревательные элементы ленточного типа

Ленточные нагреватели (ЭНГЛ, ЭНГЛУ) выглядят, как тонкая лента из стекловолокна. Продольную основу ленты образуют нихромовые нити, оплетенные стекловолоконным тонким шнуром. Для лучшей изоляции изделие пропитано композитным материалом из органосиликата.

Небольшая толщина такой нагревательной системы делает ее удобной для использования в системах снеготаяния и обогрева коммуникаций (водопровода, канализации и пр.). Разогрев поверхности ленты может достигать +400°С, поэтому в бытовых конвекторах ее не применяют. У ленточного нагревателя отсутствует теплообменная часть, а нагрев воздуха или какой-либо поверхности происходит при непосредственном контакте с лентой ЭНГЛУ.

Выпускаемые разновидности ленточных обогревателей имеют заданную длину. Их нельзя укорачивать и разрезать. При выборе такого нагревателя нужно найти изделие, подходящее по длине (от 4,1 до 20 м) и удельной мощности (50-300 Вт/м). Большинство лент ЭНГЛУ не относятся к влагозащищенным, и использовать их во влажной среде нельзя.

Критерии выбора

Учитывая особенности каждого типа элементов нагрева, можно выбрать такой, который подходит для заданных целей или помещения, где он будет эксплуатироваться. Если скорость обогрева не играет роли, лучше выбрать долговечные и надежные ТЭНы или монолитные нагреватели. При более высокой цене они смогут работать продолжительное время.

Для продолжительной работы и незначительного, но постоянного нагрева воздуха предпочтение стоит отдать монолитной системе. Развитый теплообменник позволяет экономить электроэнергию даже при долговременной эксплуатации прибора: его можно включить на полную мощность для достижения рабочей температуры или быстрого обогрева и оставить поддерживать нужную температуру на ½ мощности.

Нагревательные элементы в обогревателях

Порой смотришь — конвектор, стоит тысяч под 10, ждешь там последние технологии, применимые астронавтами NASA, видишь супер-изысканный дизайн, такой только на прием к Королеве Англии ставить в Букингемском Дворце, а внутри оказывается нагревательный элемент, выполненный по технологии 50-летней давности, пожароопасность которого вполне себе сопоставима с игрой в спички вблизи бензоколонки.

Беда в том, что даже старые технологии до сих пор используются в современных отопительных приборах. Как избежать неправильно решения и не купить фигню с морально устаревшим нагревательным элементом — читайте здесь. Мы сделали краткий обзор трех разных нагревательных элементов, упорядочив их от худшего к лучшему. Также уместно сказать, что их расположение в этом тексте идет от старого к новому (в плане технологичности).

Слева направо — Monlan, Atlantic, Electrolux Rapid (инверторный конвектор)

Повествование будет идти на примере трех электрических конвекторов:

• Конвектор Monlan
• Конвектор Atlantic
• Инверторный конвектор Electrolux Rapid (с инверторным блоком образца 2020 г)

Ститч-нагревательный элемент.

Ститч-нагревательный элемент — стальная проволока на диэлектрической основе. Технология, которой больше полувека. Нагревательный элемент представляет собой металлическую нить, уложенную зигзагом. Она раскаляется до очень высокой температуры (250-300ºC), проходящий через неё воздух согревается и выходит наружу в теплом виде. Из плюсов – мгновенный выход на рабочую tº, буквально 5-10 секунд. На этом плюсы закончились.

Вот так выглядит ститч нагревательный элемент.

Из минусов – безопасность, низкая эффективность вкупе с несоразмерным энергопотребление, недолговечность, дискомфорт в процессе эксплуатации. Безопасность. Проволока, которая раскаляется до красна. Пожароопасность вполне себе сопоставима с игрой в спички вблизи бензоколонки. Да, эта металлическая нить также быстро остывает, как и разогревается, но иметь дома что-то с температурой работы под 300ºC – такая себе идея. Низкая эффективность обусловлена в первую очередь маленькой площадью нагревательного элемента. Воздух, который проходит по конвекционной камере, не успевает нагреться в достаточной мере, так как площадь соприкосновения его с нагревательным очень мала. Энергопотребление – оно несоразмерно велико теплоотдаче.

Также ститч-нагревательный элемент известен как игольчатый. Теперь вы понимаете, почему он называется именно так)

Площадь нагревательного элемента должна быть большой, тогда и будет нормальный теплосъем. Так что греть он будет долго, неэффективно, при этом забирая электроэнергию согласно своей номинальной мощности. Дискомфорт во время использования – следствие высокой температуры нагревательного элемента. Когда мимо него вместе с воздухом проходит пыль и прочие мелкие частицы (ведь они тоже участвуют в режиме конвекции), то они сгорают, кислород окисляется, выделяется CO2 и появляется ощущение нехватки O2 и начинаем чувствовать посторонние запахи. На самом деле кислорода хватает и его более чем достаточно, просто деструктивно влияет образование CO2, но на этот счет всегда можно поставить приточную вентиляцию и проблема свежего воздуха будет решена навсегда.

Что касается долговечности, то пыль и грязь, которая оседает на нагревательном элементе в выключенном состоянии, сгорает моментально, а эти участки металлической нити просто перегорают, постепенно выводя прибор из строя. Эта самая устаревшая технология, но которая в виду удешевления продукции часто встречается даже в дорогих электрических конвекторах.

Стальной ТЭН в алюминиевой рубашке.

На стальную трубку надета алюминиевая рубашка, которая позволяет забрать тепло со стальной трубки и участвует в процессе теплообмена. Не такая старая технология, как ститч, но ей тоже очень много лет. Каких-то ярко выраженных плюсов здесь нет, но и сказать что этот нагревательный элемент однозначно плохой тоже нельзя. Морально старый? Однозначно. Был адекватен своему времени, но теперь уже просто эта технология устарела.

Стальной ТЭН в алюминиевой рубашке.

По сравнению со ститчем здесь значительно ниже рабочая температура, поэтому нет какого-то ощущения выжигания O2 и посторонних запахов. Основной минус – шум работы. Состоит нагревательный элемент из двух составляющих – стальной трубки и алюминиевой рубашки. Стальная трубка разогревается и передает тепло алюминию. Поскольку у них разная температура расширения, то алюминий будет при нагреве и остывании расширяться и сужаться, издавая металлические звука, которые реально громкие, в ночи они могут разбудить, а во время работы или вечернего отдыха изрядно так смещать ваш фокус внимания с чего-то полезного и хорошего на себя

Монолитный нагревательный элемент.

Монолит – самый продвинутый и дорогой. Выполнен из монолитного состава силумина, который отлит в единой форме. Форма нагревательного элемента X-образная, поэтому их часто называют X-образными нагревательными элементами. Хотя встречается и V-образный нагревательный элемент, но используется такой уже в тех же плинтусный конвекторах (где X-образный нагревательный элемент будет избыточен). За счет того что структура монолитная, в отличие от ТЭНа в алюминиевой рубашке он не вызывает никаких щелчков и хрустов в процессе разогрева и остывания.

Монолитный нагревательный элемент.

Монолитная структура позволяет равномерно разогреть весь элемент до единой температуры и весь нагревательный элемент полностью участвует в процессе теплообмена. Сердечник на фото выше (образующий цилинд по центру) — нагревательный элемент и с него уже тепло расходится по соседним рёбрам.

Правды ради стоит сказать, что и монолитных нагревательных элементов есть много вариантов, но мы демонстрируем вам самый совершенный, который сейчас есть в мире (на момент публикации) нагревательного элемента лучше чем этот, просто не существует. Второй повод для гордости – его придумали наши ученые из Ижевска, окрестив свою разработку «ТурбоЁж», так как он имеет щетинистую фактуру и напоминает ежа. Для большей убедительности его назвали Хэджхог, что тоже переводится как «Ёж».

Вот такой компактный нагревательный элемент на целых 1.5 кВт — всего 50 см (когда в других по меньшей мере 64 см).

У него самая большая площадь, поэтому здесь идет самый большой теплосъем и он быстрее всех прогреет помещение. Скорость выхода на рабочую температуру составляет всего 75 секунд. Его температура работы среди всех нагревательных элементов самая низкая и у качественных монолитных нагревательных элементов не превышает 125ºC при пиковой нагрузке. Они не боятся отрицательных температур и их можно включать даже тогда, когда они замерзли. Срок службы монолитного нагревательного элемента составляет порядка 25 лет, что очень, очень долго.

Подведем итоги:
Хуже всех – ститч. Имеет право на существование только в тепловентилятороах, да и и то лучше покупать тепловетерки с керамическим нагревательным элементом. Конвектор со стальным ТЭНом в алюминиевой рубашке – морально старые, но кто-то почему-то их проивзодит и использует, хотя, лучше их, чем ститч. Монолит – самый передовой нагревательный элемент, но при этом качество монолитного элемента зависит от завода-изготовителя, так как они все отличаются. Если вы сейчас находитесь в поиске хорошего обогревателя, рекомендуем купить инверторный конвектор. Это самые технологичные электрические обогреватели на текущий момент, внутри которых кроме того что установлен монолитный нагревательный элемент, так еще и инверторное управление позволяет экономить на электроэнергии, оптимизируя его в среднем на 30-35%.