Давно уже прошли те времена, когда единственным способом обогрева частного дома была дровяная печь. Современные технологии и материалы позволяют выбирать способ отопления из множества существующих, но специалисты в один голос утверждают, что в будущем именно электрическое отопление частного дома будет в приоритете. Всем известно, что запасы полезных ископаемых далеко не бесконечны и наступит время, когда от газа придется полностью отказаться и перейти на более чистый энергоноситель – электричество.
Электрические отопительные системы имеют массу неоспоримых преимуществ, а зачастую это может быть просто единственный доступный способ обогрева.
Очень важно продумать проект электрического отопления еще на этапе постройки дома, так как в дальнейшем установка оборудования в уже готовое помещение может привести к необходимости переделки, и, как следствие, к дополнительным затратам. Точный тепловой расчет нужно делать с учетом норм СНиП. Несоблюдение этих требований приведет к повышенным расходам на электроэнергию.
Плюсы и минусы обогрева дома электричеством
Электроотопление частного дома обладает следующими преимуществами:
Простота и легкость установки
Для самостоятельного монтажа не потребуются дорогостоящий инструмент и специальные знания. Все оборудование имеет небольшие габариты, монтируется быстро и с минимальными затратами.
Все приборы легко транспортируются и переносятся в разные помещения. Отдельная котельная и дымоход также не потребуются.
Безопасность
Электрические системы не образуют угарных газов, продукты сгорания полностью отсутствуют. Вредные выбросы не выделяются даже при поломке или разборке системы.
Невысокие первоначальные затраты
Отсутствует необходимость подготовки проектной документации с приглашением специальных служб. Никакие разрешительные документы не нужны.
Надежность и бесшумность
Электрическое отопление не нуждается в регулярном сервисном обслуживании с привлечением специалистов. Все установки работают абсолютно бесшумно, так как в системе отсутствуют вентилятор и циркуляционный насос.
Простота эксплуатации
В системе нет элементов, которые могли бы быстро выйти из строя. Нет необходимости постоянно следить за датчиками и уровнем топлива.
Блок управления системой.
Высокий уровень КПД
Позволяет быстро обогреть частный дом даже в самые сильные морозы. Электрическое отопление всегда оборудуется специальной системой, дающей возможность регулировать температуру в каждой отдельной комнате, что позволяет значительно сэкономить финансовые затраты в отопительный сезон.
Минусы работы
Главным недостатком электрического отопления считается большой расход электроэнергии. В некоторых районах цена на энергоносители достаточно высокая, поэтому такой способ может быть просто невыгодным.
Вторым недостатком считается энергозависимость. Если электричество по какой -либо причине будет отключено, обогрев помещения станет невозможен.
Использование генератора.
Решили отапливать дом электричеством? Необходимо учесть состояние и мощность электропроводки. Для большого частного дома может понадобиться трехфазная электросеть. Потребуется точно узнать, какая мощность выделяется на дом и какую часть из выделенной мощности можно отдать на отопление.
Варианты электрического обогрева частного дома
В настоящее время на строительном рынке представлено множество нагревательных приборов, работающих от электричества. Электрическое отопление может работать как напрямую, так и при помощи циркулирующего теплоносителя - антифриза, масла или воды.
Масляные радиаторы
Этот вид обогрева известен очень давно, и до сих пор он сохраняет свою популярность. Это мобильные агрегаты, часто на колесиках, работают напрямую от электрической розетки. КПД у таких приборов равен 100%, так как электрическая энергия переходит в тепловую напрямую, без каких-либо передающих устройств.
С помощью масляного радиатора можно обогреть небольшую комнату, но для целого дома такой способ конечно не пойдет.
Это довольно популярный и эффективный способ отопления, способный поддерживать оптимальный баланс влажности в помещении, не сжигая при этом кислород. Превосходные технические характеристики и широкий диапазон мощностей позволяет использовать электроконвекторы для обогрева как маленькой комнаты, так и большого частного дома.
Основой конвектора выступает тэн - преобразователь электрической энергии в тепловую. Принцип работы основывается на конвекции воздуха. Холодный воздух заходит через прорези в нижней части корпуса нагревательного прибора, внутри устройства воздух нагревается от тэна и выходит через прорези в верхней части корпуса.
Сам нагревательный электроконвектор заключен в металлический кожух, который имеет эстетичный внешний вид и легко вписывается в любой интерьер. Конвектор может быть напольным, но чаще всего выбор делается в пользу настенного устройства. Работать конвектор может как отдельно, так и в системе, под контролем одного регулятора температуры.
Кондиционеры, работающие в режиме обогрева, тоже можно отнести к электрическим нагревательным приборам. Специалисты считают, что именно такое отопление – самое экономичное, так как затраты на электричество вполне покрываются выделяемым теплом. К тому же расходы можно уменьшить за счет регулировки.
Но у такого вида отопления есть много недостатков и самый главный из них - техническая сложность обслуживания. К тому же кондиционеры имеют первоначальную высокую стоимость, а в случае поломки вызов специалиста принесет дополнительные финансовые расходы.
Инфракрасное отопление
Инфракрасное (пленочное) отопление можно назвать инновационным, но уверенно набирающим популярность способом отопления частного дома. Такое отопление – довольно экономичное в процессе использования, но дорогостоящее в плане стоимости оборудования и монтажа.
Принцип действия инфракрасного отопления заключается в следующем: тепло, исходящее от нагревательного элемента, с помощью обогревателя равномерно излучается на поверхности близлежащих предметов, а те, в свою очередь, отдают тепло воздуху.
Инфракрасные обогреватели потребляют мало энергии и позволяют избежать нерационального распределения температуры, так как можно выполнять как зональный, так и точечный обогрев. После выключения оборудования предметы еще долго сохраняют и отдают тепло. Монтаж и демонтаж оборудования очень прост и легко выполняется самостоятельно.
Расположение обогревателей ограничивается только фантазией. Они могут располагаться на полу, за вешалкой, на потолке, но только не на уровне головы человека.
Следует помнить, что ИК-излучатели нагревают твердые предметы.
Система «теплый пол»
Такая система может служить как основным видом отопления, так и дополнительным. Принцип работы системы заключается в том, что тепло от подогреваемого пола равномерно распространяется до потолка. Нагревательные секции состоят из одножильного или двужильного кабеля, укрытого сверху напольным покрытием. Терморегулятор может быть встроенным, накладным или программируемым.
К плюсам такого способа можно отнести долгий срок службы - до 80 лет, а также простоту в обслуживании и экологичность.
Но теплый пол неустойчив к механическим повреждениям, и ремонт такой системы сопровождается демонтажем напольного покрытия, что ведет к дополнительным финансовым затратам. Для того чтобы определить место повреждения кабеля, потребуется специальная аппаратура.
При наличии базовых знаний и навыков систему «теплый дом» вполне можно сделать своими руками.
Инфракрасный теплый пол
Обогрев дома электричеством при помощи инфракрасного теплого пола можно оценить как экономичное и достаточно эффективное, но малораспространенное средство.
Инфракрасный теплый пол не боится перепадов электроэнергии и не выходит из строя даже при частичном повреждении. Устраивать оборудование можно под любое напольное покрытие, кроме паркета.
Инфракрасные лучи способны нагревать исключительно твердые предметы, поэтому, прогревая пол, сам элемент не нагревается. Напольное покрытие отдает свое тепло воздуху, который, посредством конвекции, распространяется по всему помещению.
Имея элементарные навыки работы с электричеством, смонтировать и подключить такой пол своими руками не составит никакого труда.
Отопление электрическим котлом
Отопление электричеством частного дома чаще всего осуществляется при помощи электрического котла, в котором нагревается жидкий теплоноситель. Стоят электрические котлы относительно дешево, монтаж своими руками не представляет никаких трудностей.
Электрические котлы по способу нагрева делятся на три типа:
- тэновые;
- электродные;
- индукционные.
Тэновый электрический котел можно отнести к традиционным, в них жидкость нагревается всем привычным тэном. Тэн нагревается от электричества, отдает свое тепло теплоносителю, который, в свою очередь, по системе трубопроводов разносит его по установленным в комнатах радиаторам.
Элементы системы.
Котел прост в монтаже, снабжен терморегулятором, способным поддерживать заданную температуру. Потребляемую мощность можно регулировать при помощи отключения определенного количества тэнов.
К минусам тэнового котла можно отнести накапливаемую накипь на нагревательном элементе, что может быстро вывести котел из строя, особенно, если вода жесткая. Поэтому иногда придется использовать различные средства против извести.
Электродный котел
Электродный электрический котел вместо тэна снабжен электродом, который воздействует на свободные ионы в воде, в результате чего появляется тепло. Такая конструкция уникальна по своей безопасности, так как совершенно невосприимчива к утечке теплоносителя. При отсутствии воды прибор просто перестает работать.
Такой способ нагрева теплоносителя не провоцирует известковый налет, но электроды имеют свойство постепенно разрушаться, и тогда их надо менять. К тому же, в качестве теплоносителя может быть только вода - незамерзающую жидкость использовать нельзя. Сама вода должна иметь удельное сопротивление определенного значения, измерить которое самостоятельно довольно затруднительно.
«Внутренности» индукционного котла.
Индукционный электрический котел состоит из излучателя и трубопровода, по которому циркулирует теплоноситель. Излучатель вырабатывает электромагнитное поле, которое взаимодействует с металлом. Электричество создает вихревые потоки, которые, в свою очередь, передают энергию теплоносителю. Нагревательный элемент отсутствует.
Индукционный котел прост в монтаже и обслуживании, не содержит быстроизнашивающихся элементов, накипь в нем образуется в минимальных количествах, эффективен для отопления больших помещений. Теплоносителем может выступать масло, вода или антифриз.
Сделать индукционный котел своими руками несложно, а по стоимости это выйдет намного дешевле покупного.
Существенным минусом можно считать довольно большие габариты и высокую цену, по сравнению с тэновыми и электродными котлами. К тому же, в случае механического повреждения целостности контура, котел выйдет из строя из-за опасного повышения температуры. В этом случае прибор должен снабжаться датчиком, отключающим котел при полном отсутствии в нем воды.
Заключение
Были рассмотрены практически все популярные способы отопления загородного дома электричеством. Достоинств у каждого способа много - это и отсутствие необходимости запаса топлива, экологичность, безопасность, бесшумность и простота эксплуатации. Но учитывая, что электричество на данный момент стоит недешево, ждать особого экономического эффекта не приходится. Поэтому стоит особое внимание уделить утеплению частного дома, чтобы свести теплопотери к минимуму.
Перед тем как начать статью стоит отметить, что самой эффективной на сегодняшний момент считается, газовая система отопления. Но если ввиду какой-либо причине нет возможности установить газовый котел (например, отсутствует газовая магистраль на даче), стоит обратить внимание на такой вариант как экономное отопление частного дома электричеством, используя те или иные схемы организации обогрева.
Продажа и установка систем инфракрасного отопления «Зебра» для частных домов, офисов и социальных объектов по ценам от завода производителя на сайте
Как альтернатива, электричество является более безопасным решением, более того на установку данного оборудования не требуются какие-либо дополнительные разрешения. К тому же можно легко сделать электроотопление частного дома своими руками. К минусам можно, пожалуй, отнести высокие счета потребленную электроэнергию.
Почему именно электрическое отопление?
Следует заметить, что электрическое отопление, сделанное самостоятельно либо заводского исполнения – является наиболее надежным, экологически чистым и комфортным способом обогрева жилища. Данное оборудование не требует обслуживания, легко регулируется и поддается автоматизации, поэтому значительно проще и безопаснее обогревать дом электричеством. В конструкцию не входят быстро выходящие из строя элементы. Не нужно постоянно следить уровнем топлива и датчиками.
Более того электрическое отопление частного дома имеют следующие плюсы:
- Легкость и простота монтажа. Для осуществления установки не нужна специальная квалификация и дорогой инструмент. Само по себе оборудование достаточно небольших размеров и для его установки не потребуется много времени сил. Все приборы довольно легко транспортируются. Для данного оборудования не нужны отдельная котельная или дымоход.
- Безопасность. Электрическая система отопления не выделяет продуктов горения и угарных газов. Даже во время разборки или поломки не выделяется каких-либо вредных веществ.
- Низкие первоначальные вложения. Нет нужды делать какие-либо специальные разрешающие документы, готовить проект и приглашать специальные службы которые дадут добро на монтаж.
- Надежность и бесшумность. Для электроотопления не нужны регулярные проверки в специализированных сервисах. Во время работы оборудование не производит какого-либо шума из-за отсутствия в системе таких элементов как вентилятор и циркуляционный насос.
- Высокий уровень КПД. Даже во время сильных морозов достаточно быстро обогревает дом. Электроотопление обязательно оборудуется специальной системой, которая позволяет регулировать температуру в каждой комнате отдельно. Что дает возможность существенно экономить средства во время отопительного сезона.
Существенным недостатком данного оборудования является большое электропотребление. Цены на электроэнергию в некоторых районах довольно высокие, и такой вариант обогрева жилища может быть невыгоден.
Еще одним существенным недостатком является энергозависимость. Обогрев помещения попросту невозможен, в случае если отключено электричество.
К минусам также можно отнести и нестабильное напряжение в электросети, особенно остро эта проблема ощущается в сельской местности. Для ее разрешения рекомендуется приобрести собственный генератор, но это повлечет за собой дополнительные денежные растраты.
Если вы все-таки решились на экономное отопление частного дома без использования газа, то есть на электрообогрев, то вам потребуется учесть общее состояние и мощность электропроводки. Большому частному дому для таких целей потребуется трехфазная сеть. Нужно будет уточнить выделяемую мощность на дом, и сколько из данной мощности можно отдать на отопление.
Виды элетроотопитальных систем и их особенности
Любая электрическая система отопления частного дома может быть построена по двум принципам:
- Прямое. Нагрев каждого помещения осуществляется устройствами, которые питаются непосредственно от сети.
- Непрямое. При таком принципе используется теплоноситель, который нагревает радиаторы, установленные в помещениях.
Существует достаточно большое количество мнений, какое для частного дома электрическое отопление является оптимальным вариантом. Большинство приверженцев непрямого способа обогрева дома как основной довод приводят длительный процесс остывания в системе, что дает достаточные преимущество во время остановки котла. Другие же, сторонники прямого нагрева, говорят о меньших затратах во время приобретения и установке оборудования.
Рассмотрим разнообразные системы электроотопления по порядку увеличения стоимости вложений:
- тепловентиляторы и конвекторы;
- обогрев при помощи инфракрасного излучения;
- электронагреватели плинтусные;
- теплые полы кабельного и пленочного типа;
- стандартная водная система, оборудованная электрическим котлом и радиаторами.
Монтаж настенных электрических конвекторов осуществляется в тех районах, где по обыкновению устанавливаются радиаторы водяного отопления – у холодных стен и под окнами. Тепловентиляторы обычно имеют принудительное нагнетание воздуха и мобильную конструкцию. Их можно располагать в наиболее удобных местах. Данный вид электроотопления является наиболее дешевым, но вместе с тем и менее эффективным.
Отопительная система на основе оборудования инфракрасного излучения более эффективна. Эти приборы, крепящиеся к потолку, нагревают все поверхности, от которых впоследствии нагревается воздух. Достаточно эффективными показали себя плинтусные конвективные обогреватели, которые располагаются по периметру комнаты. Но на подобную конструкцию потребуются дополнительные расходы из-за того что ее нужно будет установить вместо плинтусов.
Большой популярностью пользуется такой проверенный метод электроотопления как теплый пол. Этот метод в своей основе использует нагревательную пленку, электрические кабельные маты либо греющий кабель, которые способны отопить достаточно большое помещение. Сама конструкция стоит достаточно недорого, но установка под стяжку либо покрытие может нанести серьезный удар по вашему бюджету. Такой метод обогрева, является самым экономичным, более того он дарит приятное тепло и создает ощущение комфорта.
Все вышеописанные способы имеют существенный минус, их работа возможно только при наличии электроэнергии. Если повысится стоимость электроэнергии, появится возможность провести в дом природный газ или по каким-либо причинам понадобится поменять энергоноситель, предыдущее оборудование может оказаться бесполезным.
Для предотвращения подобного недоразумения, рекомендуется для обогрева установить электрокотел и стандартную водную систему с радиаторами. Если появится желания сменить энергоноситель, деньги понадобится тратить лишь на новый источник тепла.
В небольшой квартире идеальным вариантом будут кабельные теплые полы, их степень комфорта выше всяких похвал. Более дешевые методы тоже имеют право на существование. Но при более сильных холодах их возможностей может не хватать и в помещениях будет более прохладно.
В большой квартире оптимальным вариантом будет установка радиаторного автономного электрического отопления либо теплые водяные полы.
Лучший вариант выбрать было бы намного сложней, если бы не цена энергоносителя. Но владельцы квартир сталкиваются также с проблемой ограниченного лимита потребления (около 3-5 кВт).
Об этом рекомендуется подумать заранее, как только планируется организация электроотопления квартиры. Нужно внимательно изучить договор о поставке электроэнергии, где указывается данный лимит, в этом договоре также может оговариваться и то, что обогрев жилья с помощью электричества запрещен.
Электроотопление организовать в частном доме несколько проще, нежели в квартире. Лимит потребляемой мощности гораздо выше, есть возможность проверить проводку и при необходимости привести ее в порядок, начиная с линии электропередач. Из списка выше, владельцу коттеджа, наиболее удачным вариантом будет водяная система отопления с электрическим котлом.
Это достаточно легко объяснить: нужно обеспечить использование различных энергоносителей, а не только электроэнергии. Исходя из этого, потребуется подобрать котел, смонтировать его и собрать одно- или двухтрубную систему.
Конструктивные характеристики электрокотлов
Современные котлы работают на трех принципах нагрева теплоносителя:
- ТЭНами;
- электродами;
- на основе магнитной индукции.
Первый вариант является самым распространенным. Теплоноситель из системы поступает внутрь котла, где при помощи трубчатых ТЭНов нагревается и поступает обратно в систему отопления. Этот тип оборудования является безопасным, функциональным, а также облает встроенной автоматикой, которая контролирует температуру воздуха в помещении и теплоносителя.
Электродные котлы работают по совершенно другому принципу. В данном устройстве нагревательный элемент состоит из пары электродов, на которые подается высокое напряжение. Теплоноситель нагревается из-за того что электрический ток движется через него от одного электрода к другому, после чего теплоноситель поступает в отопительную систему.
Важно! В котлах данного типа не происходит процесса электролиза, (из-за чего нет появления накипи) из-за использования переменного напряжения с частотой не меньше 50 Гц.
Интенсивность использования влияет на способность электродов к нагреванию, так как со временем они истончаются и перестают отапливать дом в той мере, как это нужно. В электродных котлах замена электродов это стандартная процедура.
Устройство индукционных котлов более сложное, хотя конструктивно они более привлекательны. Такой тип котла не имеет нагревательных элементов, к которым мы привыкли. Теплообменник, который является частью магнитного контура, при помощи мощного магнитного поля нагревает теплоноситель проходящий через него в систему отопления.
Электроотопление загородного дома, в виде непрямой передачи тепла обладает серьезными преимуществами перед газовым и воздушным отоплением: водогрейные электрокотлы довольно надежны, не требуют наличия дымохода и обладают высоким КПД. К недостаткам данных устройств пожалуй нужно отнести требования стабильного напряжения вы сети, а также наличие хорошей проводки.
Установка водяной отопительной системы с электрическим котлом требует серьезных начальных вложений, особенно если к этому привлекать стороннюю организацию, которая будет заниматься проектом установки, настройки и балансировки системы. Также стоит дополнительно выделить из бюджета деньги на обслуживание данной системы отопления, включающую в себя проверку работы клапанов, периодическую промывку радиаторов и прочее.
Как сэкономить электроэнергию?
Придерживайтесь следующих советов для того чтобы сделать электроотопление в частном доме более экономным:
- пользуйтесь много тарифным учетом электроэнергии, так как ночью тариф гораздо ниже, чем днем;
- используйте неэлектрические источники тепла в бизнес-время;
- в комнатах установите терморегуляторы;
- отдавайте предпочтение напольным отопительным системам;
- традиционный совет: постарайтесь сделать максимальное утепление дома или внешней стены квартиры.
Не нужно пренебрегать средствами автоматики, которые могут помочь уменьшить температуру в неиспользуемых помещениях. Да и вообще не стоит отвергать любые средства, которые помогут вам снизить энергозатраты.
Создайте проект оптимальной системы электроотопления. Например, небольшую однокомнатную квартиру может обогреть электрокотел (с условием, что потери тепла довольно малы). А вот в доме с большим количеством комнат, он уже может не справиться с поставленной задачей в полной мере.
В данной ситуации оптимальным вариантом будет монтаж конвекторной системы с терморегуляторами, которые будут контролировать климат в каждой комнате. Инфракрасные панели оптимальным решением будут для хозпостроек, где нет нужды поддерживать постоянную температуру.
Таким образом, мы провели обзор всех популярных способов электроотопления и сделали вывод, что отопление дома электричеством не только самый экономный способ, но и наиболее безопасный. Каждый способ обладает довольно большим списком преимуществ – экологичность, отсутствие необходимости запаса топлива, бесшумность и простота эксплуатации. Но с учетом стоимости электроэнергии, не рассчитывайте на какой-то экономический эффект. Поэтому рекомендуется максимально утеплить жилище для снижения теплопотерь.
Страница 4 из 7
10.61. Какой объем V W = 3 гВт*ч? Начальная температура воды t 0 = 10° С.
10.62. Какую мощность Р потребляет нагреватель электрического чайника, если объем V = \л воды закипает через время? = 5 мин? Каково сопротивление R нагревателя, если напряжение в сети U = 120 В? Начальная температура воды t 0 = 13,5°С.
10.63. На плитке мощностью Р = 0,5 кВт стоит чайник, в который налит объем V = 1 л воды при t 0 = 16° С. Вода в чайнике закипела через время? = 20 мин после включения плитки. Какое количество теплоты Q потеряно при этом на нагревание самого чайника, на излучение и т.д.?
10.64. Нагреватель электрической кастрюли имеет две одинаковые секции с сопротивлением R = 20 Ом каждая. Через какое время? закипит объем V = 2,2 л воды, если: а) включена одна секция; б) обе секции включены последовательно; в) обе секции включены параллельно? Начальная температура воды t 0 = 16° С, напряжение в сети U = 110 В, к.п.д. нагревателя n = 85% .
10.65. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике закипит через время? 1 = 15 мин, при включении другой - через время? 2 = 30 мин. Через какое время г закипит вода в чайнике, если включить обе секции: а) последовательно; б) параллельно?
10.66. Нагреватель электрического чайника сопротивлением R 1 включен в цепь, как показано на рисунке. Э.д.с. батареи e = 120 В, сопротивление R 2 =10 Ом. Амперметр показывает ток J = 2 А. Через какое время закипит объем V = 0,5 л воды? Начальная температура воды t 0 = 4°С. К.п.д. n = 76% нагревателя.
10.67. Калориметр имеет спираль сопротивлением R 1 , которая включена в цепь, как показано на рисунке. Э.д.с. батареи e = 110 В, к.п.д. спирали n = 80%. В калориметр налита масса т = 500 г керосина. Амперметр показывает ток I = 2 А, вольтметр показывает напряжение U = 10,8 В. Каково сопротивление R 1 спирали? Найти удельную теплоемкость с керосина, если за время? = 5 мин пропускания тока керосин нагрелся на dt = 5° С. Каково сопротивление R 2 ? Сопротивление вольтметра считать бесконечно большим.
10.68. Объем V = 4,5 л воды можно вскипятить, затратив электрическую энергию W = 0,5 кВт-ч. Начальная температура воды t 0 = 23° С. Найти к.п.д. n нагревателя.
10.69. Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включенной в сеть напряжением U = 120 В. Комната теряет в единицу времени количество теплоты Q ? = 87,08 МДж/сут. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной. Найти: а) сопротивление R печи; б) длину l нихромовой проволоки диаметром d = 1 мм, необходимой для обмотки такой печи; в) мощность Р печи.
10.70. Температура водяного термостата объемом V = 1 л поддерживается постоянной при помощи нагревателя мощностью Р = 26 Вт. На нагревание воды тратится 80% этой мощности. На сколько понизится температура воды в термостате за время? = 10 мин, если нагреватель выключить?
10.71. Сколько надо заплатить за пользование электрической энергией в месяц (30 дней), если ежедневно в течение времени? = 6ч горят две 120-вольтовых лампочки, потребляющие ток I = 0,5 А? Кроме того, ежедневно кипятится объем V = 3 л воды. Начальная температура воды 1 0 = 10° С. Стоимость 1кВт-ч энергии принять равной 4 коп. К.п.д. нагревателя i] = 80%.
10.72. Электрический чайник, содержащий объем V = 600 см 3 воды при t 0 = 9° С, забыли выключить. Сопротивление нагревателя чайника R = 16 0м. Через какое время т после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети U = 120 В, к.п.д. нагревателя n = 60%.
10.73. В ртутном диффузионном насосе в единицу времени испаряется масса т ? = 100 г/мин ртути. Каково должно быть сопротивление R нагревателя насоса, если он включается в сеть напряжением U = 127 В? Удельная теплота парообразования ртути q = 296 кДж/кг.
10.74. В цепь, состоящую из медного провода площадью поперечного сечения S 1 = 3 мм 2 , включен свинцовый предохранитель площадью поперечного сечения S 2 = 1 мм 2 . На какое повышение температуры dt 1 медного провода при коротком замыкании цепи рассчитан предохранитель? Считать, что при коротком замыкании вследствие кратковременности процесса все выделившееся тепло идет на нагревание цепи. Начальная температура предохранителя t 0 = 17° С.
10.75. Найти количество теплоты Q ? , выделившееся в единицу времени в единице объема медного провода при плотности тока j = 300 кА/м 2 .
10.76. Найти токи I 1 в отдельных ветвях мостика Уитстона при условии, что через гальванометр идет ток I г = 0. Э.д.с. эле-
мента e = 2 В, сопротивления R 1 = 30 Ом, R 2 = 45 Ом и R 3 = 200 Ом.
10.77. Э.д.с. элементов е 1 = 2,1 В и е 2 = 1,9 В, сопротивления R 1 =45 Ом, R = 10 Ом и R 3 = 10 Ом. Найти токи I, во всех участках цепи.
10.78. Какая разность потенциалов U получается на зажимах двух элементов, включенных параллельно, если их э.д.с. e 1 = 1,4 В и e 2 = 1,2 В и внутреннее сопротивление r 1 = 0,6 Ом и
r 2 = 0,4 Ом?
10.79. Два элемента с одинаковыми э.д.с. e 1 = e 2 = 2 В и внутренними сопротивлениями r 1 = 1 Ом и r 2 = 2 Ом замкнуты на внешнее сопротивление R. Через элемент с э.д.с. e 1 течет ток I 1 = 1 А. Найти сопротивление R и ток I 2 , текущий через элемент с э.д.с. е 2 . Какой ток I течет через сопротивление R ?
10.80. Решить предыдущую задачу, если e 1 = e 2 =4 В, r 1 = r 2 = 0,5 Ом н I 1 =2 А.
Электрических приборов отопления для обеспечения комфортной температуры в доме, создано великое множество. Однако, учитывая, что стоимость электроэнергии недешевая, то относительно экономичное отопление частного дома электричеством, достижимо лишь при условии грамотного проектирования всей системы и правильного выборе оптимального оборудования. Об этом подробнее.
Преимущества электрического оборудования для отопления дома
Как правило, отсутствие копоти и продуктов, выделяемых при сгорании твёрдого топлива – считается основным преимуществом электрообогревателей любого вида. Кроме того, они удобны в применении, имеют независимую систему приёма тока, не занимают слишком много места, бесшумны. К сожалению, в число достоинств не входит экономическая составляющая – электроэнергия дорога. Но оптимизировать её использование можно.
Приборов генерирования и преобразования электрической энергии в тепловую много: тёплые полы, солнечные генераторы, электрические водяные котлы, инфракрасные излучатели. Наиболее эффективным и экономичным в соотношении – цена-качество, признан котёл для отопления частного дома электричеством. Обычно он снабжён блоком управления, достоинства которого в следующем:
- Самостоятельный выбор мощности при заданных параметрах без участия владельца.
- Регулировка температуры при повышающихся значениях.
- Вывод данных о состоянии температуры на выходе и входе.
- Самостоятельное управление подачей воды с помощью встроенного насоса.
Всё дополнительное оборудование имеет цель снизить потребляемое количество электроэнергии, тем самым экономя в итоге денежные затраты. Поэтому целесообразно приобретать котел с множественными функциями.
Эксплуатация электрокотла понятна даже обывателю, а вот устройство, монтаж системы должен происходить под надзором специалиста. Ниже описаны приблизительные расчёты использования электроэнергии от разного вида обогревателей.
Сколько стоит пользование электрокотлом
Животрепещущий вопрос. Правильный выбор модели электрокотла для экономного потребления энергии, зависит от расчёта теплопотерь самого дома.
Учитываются все факторы: материал строительства, толщина стен, утепление, количество оконных проёмов и дверей – через них утечка калорий происходит регулярно и в больших объёмах. Далее:
Конечно, преимущества электрического теплоснабжения дома существенны. К тому же иногда это единственный альтернативный источник, если недоступны иные виды ресурсов. Но стоимость, как всегда – проблематична. Выбирать владельцу.
Тёплый пол – реальна ли экономия
Если задать этот вопрос физику, то он ответит так: одинаковый объём помещения должен отапливаться равными затратами тепла от разных источников. То есть экономии нет. Однако, в случае с тёплыми полами, уменьшение затрат всё-таки возможно, если правильно распределить всю систему. Она имеет следующие преимущества:
- Идеальное распределение тепла. Как известно из законов физики, снизу нагретый воздух поступает вверх и замещается холодным. То есть времени на обогрев всего помещения тратиться значительно меньше в отличие от настенных или потолочных систем.
- Полное использование площади нагрева, а, значит, минимум теплопотерь. Полы являются наиболее холодной частью дома, поэтому при использовании тёплого пола, эта проблема купируется.
- Медленное восхождение тёплых потоков к потолку. Оптимальная температура держится на высоте человеческого роста постоянно.
- Комфортное восприятие с физиологической точки зрения.
Что касается экономии, то она достигает до 30% в жилых помещениях и более 50% в остальных. Комфортная температура воздуха внутри составляет от 21 до 24⁰С.
Регулируя это значение можно добиться уменьшения потребления довольно существенно, если учесть, что снижение температуры даже на 1⁰ способствует экономии на 5%. Сколько стоит отопление частного дома электричеством посредством тёплого пола, можно определить так:
- Мощность системы на 10 м² составит 1,5 кВт.
- Умножив этот показатель на сутки работы, получим 360 кВт.
- Теперь полученное значение умножаем на местный тариф, например, на 2,5 рубля. Получаем 900 рублей.
- Площадь жилого дома, однако, значительно больше 10 м², поэтому если взять среднее значение – от 50 м², то 900*5= 4500 рублей.
Если сравнить с описанным расчётом потребляемой мощности электрокотлом, то выгода значительна.
Солнечные батареи – 100% экономия
Действительно, иметь источники бесплатной энергии для обеспечения теплом и горячей водой весь дом – весьма заманчивая перспектива. Придётся потратиться лишь один раз на покупку дорогого оборудования и хорошего специалиста, который толково и правильно установит всю систему. Преимущества солнечных батарей налицо:
- Полная экология. В атмосферу не выделяется никаких газов, копоти или продуктов распада. Кроме того, шума от преобразования солнечной энергии в электрическую нет.
- Бесплатное генерирование электричества для собственных нужд, горячего водоснабжения и отопления в том числе. При большом количестве элементов, дом способен полностью восполнять нужды, иметь много домашней техники и неограниченное освещение.
- Долговечность и надёжность элементов. Производители уверяют покупателей в немаленьком сроке бесперебойной эксплуатации – до 50 лет.
Однако полностью отказываться от альтернативных источников тепла нельзя, потому что такие элементы хороши только в регионах с не менее 20 солнечными днями в месяце. Немногие районы могут этим похвастаться. Ещё к минусам системы можно отнести следующие особенности:
- Установка солнечных батарей происходит только на южной стороне кровли, которая, в свою очередь, должна иметь площадь не менее 40 м².
- Требуется определённый угол ската – не менее 45⁰ и отсутствие высоких деревьев, иначе создание тени воспрепятствует преобразованию энергии.
- Установка тяжела и дорога. Стропильная система должна иметь достаточно выдержки, чтобы быть безопасной и не допустить обрушения крыши или системы сбора солнечной энергии.
Если все условия соблюдены, то отопление частного дома своими руками электричеством от солнечных батарей – выгодно во всех требуемых качествах для комфортного проживания.
Ошибки при самостоятельном монтаже
Экономия на монтаже электрического котла отопления посредством самостоятельной работы – неуместна. Многие агрегаты имеют сложную схему сборки, а, так как речь идёт о силе электричества, то имеет смысл отдать работу на откуп специалистам. Так можно избежать всех распространённых ошибок:
Домашние умельцы не любят переплачивать. Нередко такая экономия выходит ощутимым разорением – скупой платит дважды.
Мнения об электрическом отоплении
Естественно, до приобретения любой системы, будущий владелец изыскивает возможность узнать о ней, так сказать, из первых рук. Однако, отопление в частном доме электричеством, отзывы получает разные, и ориентироваться на мнение обывателей не слишком правильно – не понимая принципов работы, не заботясь о проведении действий по дополнительному утеплению, с целью сэкономить собственные средства и снизить теплопотери, собственники не получают желаемого и спешат пожаловаться на систему. Чтобы выяснить истину, необходимо обращаться к профессионалам.
Существует много видов отопления. Один из них - отопление при помощи электричества. При этом за основную энергию, преобразуемую в тепло, берется электрическая. Причем преобразование осуществляется несколькими способами. Остановимся на них подробнее.
Существует пять основных видов отопления, базирующихся на использовании электрической энергии. Шестой вид - выработка и использование для своих нужд собственной электроэнергии разными методами - тема для отдельного разговора, поэтому его в этой статье рассматривать не будем.
Основные виды электрического отопления
- Электрические котлы с контуром отопления.
- Обогревающие электрические конвекторы.
- Система электрического теплого пола.
- Тепловентиляторы, электрические тепловые пушки (завесы) и масляные радиаторы (обогреватели).
Скажем сразу, почти все электрические системы отопления считаются дорогими в своей эксплуатации. Обусловлено это ценой электрической энергии. Возможно ли отапливаться электричеством наряду с другими видами топлива и не переплачивать? Ниже попробуем это выяснить, рассмотрев особенности каждого вида электро-отопления.
Принцип работы, плюсы и минусы каждого вида
Электрические котлы работают по принципу нагрева жидкости в присоединенном к ним внешнем контуре отопления.
Они бывают двух типов:
- котлы с установленными нагревателями - ТЭНами;
- электродные котлы.
Все знают обычные ТЭНы. Такие нагреватели устанавливают в корпус электрокотла , где они нагревают проточную воду. Вода нагреваясь, еще сильнее циркулирует в системе. Почти всегда устанавливаются циркуляционные насосы - для лучшего давления и циркуляции воды. Обычно в одном котле производители монтируют 3−4 ТЭНа. В зависимости от режима, они включаются по одному, группами или все вместе. Диапазон мощностей большинства выпускаемых котлов - от 3 до 50 кВт. Существуют модели, работающие от однофазной (220 в) и трехфазной (380 В) сети. К 3х- фазной сети подключают, как правило, более мощные котлы.
Электродный котел отличается тем, что электрический ток проходит с одного электрода на другой прямо через жидкость, которая в результате нагревается. Обычно в качестве жидкости используется не вода, а специальная незамерзающая жидкость или антифриз определенной марки. Из отечественных производителей широкое распространение получили электродные котлы марки Галан . Мощности котлов такого типа - от 5 до 25 кВт.
Достоинства всех электрических котлов следующие:
- малые габаритные размеры;
- простота установки и управления (кнопочные выключатели или электронный блок);
- точное и быстрое регулирование температуры;
- возможность подключения выносных датчиков комнатной температуры;
- бесшумная работа;
- относительно небольшая стоимость котлов;
- экологически безвредные (в результате чего не нужен дымоход);
- высокий КПД.
К недостаткам можно отнести следующее:
- довольно большие счета за электроэнергию в отопительный сезон (стоимость электричества дает о себе знать);
- у тэновых котлов со временем (через несколько лет) нагревательный элемент - ТЭН покрывается отложениями , накипью, и, рано или поздно, выходит из строя;
- также тэновые котлы при отсутствии воды (или малом ее количестве) в контуре выходят из строя - сгорают ТЭНы;
- большинство котлов требуют хорошей проводки , рассчитанной по мощности котла с запасом на другие нужды;
- в результате неправильных расчетов или экономии часто электрические котлы не справляются с нагрузкой - не могут в полной мере обеспечить дом теплом, не говоря про воду для хозяйственных нужд;
- котлы нагревают дом не сразу, а с некоторой (небольшой) задержкой;
- работа всех электрических котлов напрямую зависят от напряжения и мощности электрической сети, а электродные котлы, вдобавок, меняют свою мощность в зависимости от состава и температуры жидкости в системе отопления.
Используют ТЭН в качестве рабочего элемента. Только здесь он установлен не в воде, а заключен в керамический изолятор и красивый безопасный корпус из алюминия или стали.
Другими словами, нагрев идет от теплого корпуса прибора и воздуха внутри него. Нагретый воздух начинает подниматься вверх, уступая место более холодному, начинается циркуляция и нагрев воздуха в помещении.
- напольные;
- настенные - плоские прямоугольники разных размеров;
- могут быть встроенными или внешними;
- внутри всегда вмонтирован термостат (или электронный блок управления), который поддерживает нужную температуру.
Такие приборы можно установить в любом месте. Они довольно быстро прогревают комнаты, конечно, если точно рассчитано их количество и мощность. Практически не требуют управления: термостат поддержит выбранный режим. Современные модели не сушат воздух, их корпус надежно изолирован от ТЭНа, благодаря чему детали корпуса не нагреваются более 60 градусов и прибор может применяться во влажных помещениях.
К минусам относится малая мощность одного конвектора - для обогрева здания их понадобится большое количество. Проводка должна выдерживать суммарную мощность всех конвекторов (обычно мощность одного прибора от 1 до 3 кВт).
Стали популярны совсем недавно. Принцип их заключается в преобразовании электроэнергии в инфракрасные лучи (кварцевым излучателем), которые, в свою очередь нагревают любые предметы, находящиеся только на их пути.
Конструктивно могут выполняться:
- в виде плоских настенных или напольных прямоугольников
- в виде различных устройств на ножках
Мощность обогревателей разных моделей колеблется от 0,25 до 3−4 кВт. Обычно имеется ступенчатый регулятор мощности.
Такие нагреватели могут быстро нагреть воздух в определенной зоне. Это их плюс и минус. Для полноценного обогрева помещения их понадобится довольно много. Для нормального нагрева помещения существуют системы инфракрасных теплых полов или стен. Конечно, они экономичнее других видов электрического отопления, но общие затраты всех обогревателей все равно довольно высокие.
Экономичность инфракрасных обогревателей обусловлена тем, что их можно направить только на нужные участки обогрева. При этом в одном помещении возможно сделать зоны с разным температурным режимом. Кроме того, если человек будет находиться в зоне действия лучей обогревателя, он сам будет немного нагреваться (хотя воздух будет не так нагрет), и будет субъективно чувствовать себя комфортней. Такие приборы экономичней электрических котлов на 20−35%.
Представляет собой тонкие проводники тока, вмонтированные в пол.
Конструктивно выполняется:
- кабель, укладываемый на нужных участках пола (волнами, зигзагами, полосами)
- в виде пленки с нанесенным проводником (по типу печатных плат радиоаппаратуры).
Проводник всегда делается из определенных материалов, для тока представляет большое сопротивление. Поэтому нагревается во время прохождения тока. В результате нагревается и сам пол, отдавая затем тепло воздуху в помещении.
