Elementos de aquecimento para aquecimento: tipos, princípio de funcionamento, regras de seleção de equipamentos

Os elementos de aquecimento elétrico não mudam seu design há décadas e continuam sendo procurados em equipamentos de aquecimento.A forma desses dispositivos e os materiais de construção mudam, mas o princípio de operação e eficiência permanecem inalterados. Para uma seleção competente, serão úteis informações sobre as diferenças e características. Você concorda?

Você aprenderá o que são elementos de aquecimento para aquecimento e como funcionam. Descrevemos detalhadamente os tipos de elementos de aquecimento e fornecemos argumentos indiscutíveis para uma escolha informada do tipo ideal. Levando em consideração nossas recomendações, você adquirirá o dispositivo necessário sem erros.

Objetivo de aquecer elementos de aquecimento

Os elementos de aquecimento elétrico ganharam popularidade devido à sua versatilidade e alta eficiência. Toda a eletricidade que consomem é utilizada para o fim a que se destinam - aquecer o espaço envolvente.

Os principais dispositivos de aquecimento onde são utilizados elementos de aquecimento são:

1. Aquecedores elétricos a óleo portáteis e estacionários.
2. Radiadores para aquecimento de água.
3. Toalheiros aquecidos para casa de banho.
4. Lareiras elétricas.
5. Convetores elétricos.
6. Caldeiras elétricas.

O equipamento especificado pode ser utilizado como fonte de aquecimento principal ou adicional.É barato, fácil de instalar e não requer habilidades especiais para operar.

Você pode conectar o elemento de aquecimento a um radiador de aquecimento central em ferro fundido após desconectar o riser comum. Este dispositivo pode ser usado para aquecimento principal e adicional

Estrutura interna de aquecedores elétricos

É conveniente considerar o dispositivo usando o exemplo de um modelo tubular. Um aquecedor elétrico é um tubo de cerâmica ou metal preenchido com um condutor térmico com uma espiral localizada em seu interior. No local onde o tubo é fixado ao flange existem buchas isolantes que impossibilitam o contato da espiral condutora com o corpo do elemento de aquecimento.

A maioria dos modelos de elementos de aquecimento utilizam componentes semelhantes, mas a sua durabilidade pode variar dependendo da qualidade de construção

O aquecedor elétrico é montado principalmente com uma conexão flangeada, que permite vedar o ambiente interno do dispositivo de aquecimento do espaço externo. A desvantagem deste projeto é a impossibilidade de substituição da espiral caso ela queime internamente.

Princípio de funcionamento dos elementos de aquecimento

O elemento de aquecimento funciona de acordo com o seguinte princípio. Quando conectada à rede, a espiral interna é aquecida e a energia é transferida para o condutor térmico e para o invólucro externo. O calor é então transferido para o fluido, ar ou material sólido circundante.

Ao aquecer um elemento de aquecimento imerso em óleo ou água, são criadas correntes de convecção ao redor do tubo, que misturam o refrigerante e contribuem para seu aquecimento uniforme.

As caldeiras elétricas são conhecidas por sua confiabilidade e facilidade de manutenção. Eles não possuem muitas peças complexas, por isso são fáceis de operar e manter.

Em dispositivos de aquecimento sem líquido, a temperatura de aquecimento é geralmente limitada para não danificar as peças circundantes ou causar incêndio.

Para acelerar a transferência de calor, eles costumam usar um ventilador que faz o ar circular tanto dentro do dispositivo quanto na sala ao seu redor.

Tipos de elementos de aquecimento para dispositivos de aquecimento

A simplicidade de fabricação dos elementos de aquecimento nem sempre se traduz em comodidade para os usuários. Muitos fabricantes produzem aquecedores elétricos com formato e montagem específicos. Se quebrarem, será muito difícil comprá-los em uma loja. Portanto, para fazer a escolha certa, é necessário estudar todas as opções de design possíveis.

Modelos tubulares para aquecimento doméstico

O design tubular dos aquecedores elétricos é o mais comum em dispositivos móveis aquecedores a óleo, portátil e montado na parede radiadores elétricos. A transferência de calor neles pode ocorrer por meio de: convecção, radiação infravermelha ou condutividade térmica.

Elementos de aquecimento prontos com regulador e cabo de alimentação próprio só podem ser adquiridos se você tiver certeza de que o comprimento do fio será suficiente

A forma e o comprimento do tubo em tais dispositivos podem ser quaisquer e são ditados apenas pelas características do projeto. Por exemplo, elemento de aquecimento aquecedor micatrêmico é uma bobina localizada atrás da placa mineral. Quando aquecida, a placa emite calor infravermelho.

Suas características mais comuns são:

• diâmetro – 5-18 mm;
• comprimento – 200-6000 mm;
• material da casca – aço, aço inoxidável, cerâmica, cobre;
• potência – 0,3-2,5 kW.

Elementos de aquecimento com potência superior a 2,5 kW não são usados ​​​​em dispositivos de aquecimento doméstico, porque a fiação do apartamento simplesmente não consegue suportar uma carga maior.

Versão com aletas de aquecedores elétricos

Os dispositivos com aletas são uma modificação de um elemento de aquecimento tubular. Sua característica é a presença de diversas placas finas de aço localizadas ao longo de todo o comprimento do dispositivo. Este design aumenta drasticamente a área de contato com o meio ambiente, garantindo uma alta taxa de aquecimento.

Os elementos de aquecimento com aletas são mais caros e exigem mais espaço de trabalho, mas fornecem características de consumo mais elevadas para equipamentos de aquecimento

Os modelos com aletas são usados ​​principalmente em aquecedores para aquecimento de ar. Eles proporcionam um rápido aumento da temperatura ambiente, especialmente com ventilador embutido.

Projetos de blocos de elementos de aquecimento

A versão em bloco consiste em vários aquecedores tubulares combinados com base em uma única montagem.

Ao escolher os elementos de aquecimento em bloco, atenção especial deve ser dada à sua potência e à capacidade da caldeira com bomba de fornecer remoção de calor

Este design é usado por uma combinação de dois fatores:

1. A necessidade de aumentar a potência do dispositivo e alta taxa de aquecimento do ambiente de trabalho.
2. A impossibilidade de transferência rápida de energia térmica da espiral para o meio ambiente devido à pequena área da casca externa.

Na verdade, num elemento de aquecimento em bloco, a carga em cada tubo de aquecimento é reduzida e a taxa de transferência de calor é aumentada. Tais dispositivos estão incluídos em caldeiras de aquecimento doméstico e instalações de aquecimento elétrico industrial.

A potência dos modelos em bloco pode ser de 5 a 10 kW, portanto, ao colocá-los em um apartamento, é necessário estender um cabo elétrico adicional para o ambiente.

Dispositivos tipo cartucho

Os elementos de aquecimento do cartucho têm a forma de um tubo com uma extremidade livre, o que se deve à peculiaridade da sua instalação. O revestimento externo geralmente é feito de aço polido para proporcionar máximo contato com o material circundante. Esses tubos são inseridos firmemente no orifício correspondente do dispositivo de aquecimento.

A principal desvantagem dos elementos de aquecimento de cartucho é a pequena área da superfície de transferência de calor, que requer o uso de métodos específicos de remoção de energia térmica

A fixação dos modelos de cartucho é realizada principalmente por meio de uma conexão flangeada. Eles geralmente são usados ​​na indústria para aquecer as peças de trabalho de extrusoras.

Existem outros tipos estruturais de elementos de aquecimento, mas são utilizados principalmente na produção industrial e não afetam o tema em questão.

Funções adicionais de aquecedores elétricos

Acima, discutimos os designs mais simples de dispositivos que não possuem mecanismos de ajuste integrados.

A unidade de termorregulação pode ter automação mecânica ou eletrônica. Este último é mais preciso, mas exige muito dos parâmetros da rede elétrica doméstica

Mas aquecedores elétricos de água pode ser equipado com automação simples que fornece funções adicionais ao dispositivo.

Esses incluem:

1. Termorregulação. Os elementos de aquecimento com termostato embutido para aquecimento possuem um sensor de temperatura que é acionado quando o ambiente de trabalho é aquecido a um determinado nível. A resistência elétrica é ajustada pela parte externa do flange.
2. Anticongelante. Esta função é fornecida por um termostato simplificado, que funciona apenas quando a temperatura cai para 0-2°C.Evita que a água congele nas tubulações de aquecimento, consumindo um mínimo de energia elétrica.
3. Aquecimento turbo, que proporciona aquecimento forçado do ambiente de trabalho durante a inicialização do equipamento. Deve ser lembrado que a fiação elétrica da sala deve suportar um aumento de potência de curto prazo.

Não existem muitos dispositivos que suportem funções adicionais, porque o funcionamento dos dispositivos de aquecimento como um todo é frequentemente regulado por meio de uma unidade de automação separada.

Como escolher um elemento de aquecimento para equipamentos de aquecimento?

Escolhendo Elemento de aquecimento para substituição em aquecedor de água ou em um radiador, você precisa prestar atenção à sua potência, design, comprimento do tubo e presença de recursos adicionais. Portanto, antes de comprar, você precisa conhecer o máximo possível sobre todas as suas características.

Cálculo da potência do dispositivo

A alta potência de um elemento de aquecimento nem sempre é uma qualidade positiva.

Na hora de escolher é importante considerar diversos fatores que estão relacionados ao nível de consumo de energia:

• potência máxima de transferência de calor do dispositivo de aquecimento como um todo;
• opções de fiação elétrica;
• volume da sala.

Você não pode comprar um dispositivo com potência superior a 75% do nível máximo de transferência de calor do equipamento de aquecimento.

Por exemplo, existe um radiador com 10 seções, cada uma das quais libera 150 W de calor para o ar, totalizando 1,5 kW. Ao instalar nele um aquecedor elétrico com potência de 2 kW, a superfície da bateria não será capaz de liberar rapidamente toda a energia gerada. Como resultado, o elemento de aquecimento desligará constantemente devido ao superaquecimento.

A razão para a rápida quebra do elemento de aquecimento pode ser a escolha errada da potência do dispositivo. Como resultado do superaquecimento sistêmico da bobina, ela queima com o tempo.

Em apartamentos com fiação desgastada, a carga constante na tomada não deve exceder 1,5-2 kW, caso contrário, poderá pegar fogo e ter consequências terríveis. Portanto, antes de adquirir um elemento de aquecimento, é necessário verificar o estado da fiação e, se necessário, desmontar o antigo e estabelecer uma nova rede elétrica.

Quando o problema com o equipamento elétrico e as capacidades do equipamento for resolvido, você poderá começar a calcular a energia necessária para manter uma temperatura confortável no ambiente.

Em casas e apartamentos bem isolados, um nível de 40 W/m será suficiente³. E se houver rachaduras nas janelas, a potência de aquecimento deve ser aumentada para 60-80 W/m³. Você pode comprar um modelo específico somente depois de levar em consideração todos os fatores energéticos descritos acima.

Consideração dos recursos de design

A maioria dos elementos de aquecimento possui uma carcaça de liga de aço, que proporciona resistência e resistência à corrosão. Os dispositivos de cobre são usados ​​​​principalmente em aquecedores de água, embora não haja restrições quanto ao seu uso em radiadores caseiros.

Em radiadores de ferro fundido e aço, o uso de elementos de aquecimento feitos de metais não ferrosos é indesejável. Isso pode levar ao desgaste acelerado de materiais e conexões.

Além disso, na hora de escolher é necessário levar em consideração o sentido da rosca do plugue, que pode ser direita ou esquerda. Diferentes modelos de aquecedores elétricos também diferem no diâmetro do flange. Eles podem variar em tamanho de 0,5 a 1,25 polegadas.

Normalmente, um elemento de aquecimento de um bom fabricante vem com um breve manual de instruções que descreve seus parâmetros de projeto. Estudá-los o ajudará a comprar um dispositivo que se ajuste exatamente ao seu equipamento de aquecimento existente.

Comprimento do tubo de aquecimento

O comprimento do tubo é uma das principais características que determinam a eficiência do dispositivo.

Seu grande comprimento com igual potência leva ao aumento da área superficial do aquecedor elétrico e à aceleração da troca de calor com o ambiente de trabalho. Isto tem um efeito positivo na durabilidade do elemento de aquecimento e na taxa de circulação do líquido refrigerante.

Os elementos de aquecimento com tubo longo são ideais para instalação em registros caseiros, convenientes para aquecer grandes ambientes e anexos

É desejável que o tubo percorra todo o comprimento da área de trabalho do dispositivo de aquecimento, sem atingir a parede oposta em 6 a 10 cm, esta recomendação permitirá aquecer rápida e uniformemente o refrigerante.

Disponibilidade de funcionalidades adicionais

Nem sempre é necessário pagar a mais pelas capacidades adicionais dos elementos de aquecimento. Se o aquecedor for utilizado como dispositivo auxiliar e não possuir automação própria embutida, faz sentido adquirir um modelo com termostato.

Mas se um radiador ou convector elétrico tiver seus próprios sensores de temperatura e mecanismos de controle de temperatura, funções adicionais permanecerão não reclamadas.

A eletrônica embutida no plugue do elemento de aquecimento deve possuir mecanismos de segurança para que, em caso de quebra do painel de controle, não ocorra incêndio.

Portanto, é recomendável adquirir aquecedores elétricos caros com automação embutida somente se houver uma clara necessidade de tal equipamento. Se for necessário selecionar individualmente a temperatura de fundo, é melhor comprar termostato na tomada, que pode ser usado periodicamente.

Quanto aos fabricantes de elementos de aquecimento, a sua escolha não é importante. Os principais fornecedores são empresas da Rússia, Ucrânia, Turquia e Itália.A qualidade de seus produtos é aproximadamente a mesma, então não adianta pagar a mais pela marca.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo nº 1. Visão geral prática de elementos de aquecimento de vários tipos:

Vídeo nº 2. Revisão do elemento de aquecimento com termostato:

Vídeo nº 3. Características de um elemento de aquecimento em bloco usado em caldeiras de aquecimento elétrico:

Comprar um elemento de aquecimento para aparelhos de aquecimento não é uma tarefa fácil. Para isso, é necessário conhecer claramente as características do equipamento no qual está embutido o aquecedor elétrico. Portanto, é necessário escolher um modelo específico somente após uma análise minuciosa de seus parâmetros.

Por favor, escreva comentários, tire dúvidas, publique fotos relacionadas ao tema do artigo no bloco abaixo. Conte-nos como você selecionou um elemento de aquecimento para substituir em uma caldeira elétrica ou aquecedor móvel. Compartilhe qual foi o argumento decisivo em sua escolha para você pessoalmente.