Verwarmingselementen: soorten, werkingsprincipe, regels voor het selecteren van apparatuur

Elektrische TEN's veranderen al decennia lang niet van constructie en blijven gewild in verwarmingsapparatuur. De vorm van deze apparaten en de constructiematerialen veranderen, maar het werkingsprincipe en de efficiëntie blijven onveranderd. Voor een deskundige selectie zijn gegevens over verschillen en kenmerken nuttig. Bent u het eens?

U zult ontdekken wat TEN's voor verwarming zijn en hoe ze werken. Wij hebben de varianten van verwarmingselementen in detail beschreven en onbetwistbare argumenten gegeven voor een gefundeerde keuze van het optimale type. Met onze aanbevelingen zult u zonder fouten het benodigde apparaat aanschaffen.

Doel van verwarmings-TEN's

Elektrische TEN's hebben populariteit verworven vanwege hun veelzijdigheid en hoge rendement. Alle door hen verbruikte elektriciteit wordt rechtstreeks besteed aan het verwarmen van de omgeving.

De belangrijkste verwarmingstoestellen waar TEN's worden gebruikt, zijn:

1. Draagbare en stationaire olie-elektrische verwarmers.
2. Waterradiatoren voor verwarming.
3. Handdoekradiatoren voor de badkamer.
4. Elektrische haarden.
5. Elektrische convectoren.
6. Elektrische ketels.

De genoemde apparatuur kan worden gebruikt als primaire of secundaire verwarmingsbron. Het is niet duur, eenvoudig te monteren en vereist geen speciale vaardigheden tijdens het gebruik.

U kunt de TEN aansluiten op een gietijzeren radiator van de centrale verwarming na het loskoppelen van de algemene stijgbuis. Zo'n apparaat kan worden gebruikt voor primaire en secundaire verwarming.

Interne constructie van elektrische verwarmingselementen

Het is handig om de constructie te bekijken aan de hand van een buisvormig model. Het elektrische verwarmingselement bestaat uit een met warmtegeleider gevulde keramische of metalen buis met een spiraal erin. Op de plaats waar de buis aan de flens is bevestigd, bevinden zich isolerende hulzen die contact tussen de stroomvoerende spiraal en de behuizing van de TEN onmogelijk maken.

In de meeste modellen van verwarmingselementen worden vergelijkbare onderdelen gebruikt, maar hun duurzaamheid kan verschillen afhankelijk van de montagekwaliteit.

Het verwarmingselement wordt voornamelijk bevestigd met een flensverbinding, die de binnenruimte van het verwarmingstoestel kan afdichten van de buitenomgeving. Een nadeel van deze constructie is dat de spiraal niet kan worden vervangen bij doorbranding.

Werkingsprincipe van verwarmingselementen

Het verwarmingselement werkt volgens het volgende principe. Bij aansluiting op het netwerk wordt de interne spiraal verwarmd en wordt energie overgedragen aan de warmtegeleider en de buitenmantel. Vervolgens wordt de warmte overgedragen aan de omringende vloeistof, lucht of vaste stof.

Bij het verwarmen van een in olie of water ondergedompeld verwarmingselement ontstaan er convectiestromen rond de buis, die de warmtedrager mengen en bijdragen aan een gelijkmatige verwarming.

Elektrische ketels staan bekend om hun betrouwbaarheid en onderhoudsgemak. Ze hebben niet veel complexe onderdelen, waardoor ze eenvoudig te gebruiken en te onderhouden zijn.

In vloeistofloze verwarmingsapparaten is de verwarmingstemperatuur meestal beperkt om schade aan omliggende onderdelen en brand te voorkomen.

Om de warmteoverdracht te versnellen wordt vaak een ventilator gebruikt, die de luchtcirculatie zowel in het apparaat als in de omringende ruimte verzorgt.

Soorten TEN's voor verwarmingstoestellen

De eenvoud van de fabricage van verwarmingselementen leidt niet altijd tot gebruikersgemak. Veel fabrikanten produceren elektrische verwarmingselementen met een specifieke vorm en bevestiging. Bij defect is het vrij moeilijk om ze in de winkel te kopen. Daarom is het voor een juiste keuze noodzakelijk alle mogelijke constructievarianten te bestuderen.

Buisvormige modellen voor huishoudelijke verwarming

De buisconstructie van elektrische verwarmingselementen is het meest gebruikelijk in mobiele olieradiators, draagbare en wand elektrische radiatoren. Warmteoverdracht kan plaatsvinden via: convectie, infraroodstraling of warmtegeleiding.

Kant-en-klare verwarmingselementen met regelaar en eigen stroomsnoer kunnen alleen worden gekocht als u er zeker van bent dat de kabellengte voldoende is.

De vorm en lengte van de buis in dergelijke apparaten kan willekeurig zijn en wordt alleen bepaald door constructieve kenmerken. Bijvoorbeeld het verwarmingselement van een micathermische kachel is een spiraal die achter een minerale plaat is geplaatst. Bij verhitting straalt de plaat infraroodwarmte uit.

De meest voorkomende kenmerken zijn:

• diameter – 5-18 mm;
• lengte – 200-6000 mm;
• materiaal omhulsel – staal, roestvrij staal, keramiek, koper;
• vermogen – 0,3-2,5 kW.

Verwarmingselementen met een vermogen van meer dan 2,5 kW worden niet gebruikt in huishoudelijke verwarmingstoestellen, omdat de huisbedrading de grotere belasting eenvoudigweg niet aankan.

Gevinde variant van elektrische verwarmingselementen

Gevinde apparaten zijn een modificatie van het buisvormige verwarmingselement. Hun kenmerk is de aanwezigheid van vele dunne stalen platen die over de gehele lengte van het apparaat zijn geplaatst. Een dergelijke constructie vergroot het contactoppervlak met de omgeving aanzienlijk, waardoor een hoge opwarmingssnelheid wordt gegarandeerd.

Gevinde verwarmingselementen zijn duurder, vereisen meer werkruimte, maar bieden hogere consumenteneigenschappen van de verwarmingsapparatuur.

Gevinde modellen worden voornamelijk gebruikt in verwarmers voor luchtverwarming. Ze zorgen voor een snelle temperatuurstijging in de ruimte, vooral bij aanwezigheid van een ingebouwde ventilator.

Blokconstructies van TEN's

Het bloktype bestaat uit meerdere buisvormige verwarmingselementen die op een enkel bevestigingspunt zijn gecombineerd.

Bij het kiezen van blokverwarmingselementen moet u speciale aandacht besteden aan hun vermogen en het vermogen van de ketel met pomp om warmte af te voeren.

Een dergelijke constructie wordt gebruikt bij een combinatie van twee factoren:

1. Behoefte aan een hoger vermogen van het apparaat en een hoge opwarmingssnelheid van het werkmedium.
2. Onmogelijkheid van snelle overdracht van thermische energie van de spiraal naar de omgeving vanwege het kleine oppervlak van de buitenmantel.

In feite wordt bij een blokverwarmingselement de belasting op elke verwarmingsbuis verminderd en wordt de warmteoverdrachtssnelheid verhoogd. Dergelijke apparaten maken deel uit van huishoudelijke verwarmingsketels en industriële elektrische verwarmingsinstallaties.

Het vermogen van blokmodellen kan 5-10 kW bedragen, dus bij plaatsing in een appartement moet er een extra elektrische kabel naar de ruimte worden getrokken.

Apparaten van het patroontype

Patroonverwarmingselementen hebben de vorm van een buis met één vrij uiteinde, wat te wijten is aan de manier waarop ze worden geïnstalleerd. De buitenmantel is meestal gemaakt van gepolijst staal om een maximaal contact met het omringende materiaal te garanderen. Dergelijke buizen worden stevig in het bijbehorende gat van het verwarmingstoestel gestoken.

Het grootste nadeel van patroonverwarmingselementen is het kleine oppervlak van het warmteafgevende oppervlak, wat het gebruik van specifieke methoden voor warmteafvoer vereist.

De bevestiging van patroonmodellen gebeurt voornamelijk met behulp van een flensverbinding. Ze worden meestal in de industrie gebruikt voor het verwarmen van werkende delen van extruders.

Er zijn ook andere constructietypes van verwarmingselementen, maar deze worden voornamelijk in de industriële productie gebruikt en vallen buiten het bestek van dit onderwerp.

Extra functies van elektrische verwarmingselementen

Hierboven werden de eenvoudigste constructies van apparaten besproken die geen ingebouwde regelaars hebben.

De thermostaatregelaar kan mechanische of elektronische automatiek hebben. Deze laatste is nauwkeuriger, maar stelt eisen aan de parameters van het huishoudelijke elektriciteitsnet.

Maar elektrische boilers kunnen worden uitgerust met eenvoudige automatiek die het apparaat extra functies geeft.

Hiertoe behoren:

1. Thermoregulatie. Verwarmingselementen met ingebouwde thermostaat voor verwarming hebben een temperatuursensor die wordt geactiveerd wanneer het werkmedium tot een bepaald niveau wordt verwarmd. De regeling van het elektrische verwarmingselement vindt plaats aan de buitenzijde van de flens.
2. Antivries. Deze functie wordt geleverd door een vereenvoudigde thermostaat die alleen wordt geactiveerd wanneer de temperatuur daalt tot 0-2°C. Het voorkomt dat het water in de verwarmingsbuizen bevriest en verbruikt minimaal elektriciteit.
3. Turbo-verwarming, die zorgt voor een versnelde verwarming van het werkmedium bij de eerste start van de apparatuur. Houd er rekening mee dat de elektrische bedrading van de ruimte de kortstondige vermogensverhoging moet kunnen weerstaan.

Apparaten die extra functies ondersteunen zijn er niet zo veel, omdat de regeling van verwarmingsapparaten in het algemeen vaak wordt uitgevoerd met behulp van een aparte automatiekmodule.

Hoe kiest u een TEN voor verwarmingsapparatuur?

Bij het kiezen van een verwarmingselement ter vervanging in een boiler of in een radiator, moet u letten op het vermogen, de constructie, de lengte van de buis en de aanwezigheid van extra mogelijkheden. Daarom moet u voor de aankoop zo veel mogelijk te weten komen over alle kenmerken.

Berekening van het vermogen van het apparaat

Een groot vermogen van het verwarmingselement is niet altijd een positieve eigenschap.

Bij het kiezen is het belangrijk rekening te houden met verschillende factoren die verband houden met het energieverbruik:

• het maximale warmteafgiftevermogen van het verwarmingsapparaat in het algemeen;
• de mogelijkheden van de elektrische bedrading;
• het volume van de ruimte.

U mag geen apparaat kopen met een vermogen dat groter is dan 75% van het maximale warmteafgifteniveau van de verwarmingsapparatuur.

Bijvoorbeeld, er is een radiator met 10 secties, elk geeft 150 W warmte aan de lucht, in totaal 1,5 kW. Bij het installeren van een elektrisch verwarmingselement met een vermogen van 2 kW kan het oppervlak van de radiator niet snel alle geproduceerde energie afgeven. Als gevolg daarvan zal het verwarmingselement constant uitschakelen vanwege oververhitting.

De oorzaak van snelle defecten aan het verwarmingselement kan een verkeerde keuze van het vermogen van het apparaat zijn. Als gevolg van systematische oververhitting van de spiraal, brandt deze na verloop van tijd door.

In woningen met versleten bedrading mag de constante belasting op het stopcontact niet hoger zijn dan 1,5-2 kW, anders kan het vlam vatten en tot trieste gevolgen leiden. Daarom moet u vóór de aankoop van het verwarmingselement de staat van de bedrading controleren en indien nodig de oude verwijderen en een nieuw elektriciteitsnet aanleggen.

Wanneer de kwestie van de elektriciteit en de mogelijkheden van de apparatuur is opgelost, kunt u beginnen met het berekenen van het vereiste vermogen om een comfortabele temperatuur in de ruimte te handhaven.

In goed geïsoleerde huizen en appartementen is een niveau van 40 W/m³ voldoende. Maar bij aanwezigheid van kieren in de ramen moet het verwarmingsvermogen worden verhoogd tot 60-80 W/m³. U kunt pas een specifiek model kopen nadat u rekening hebt gehouden met alle bovengenoemde energiefactoren.

Inachtneming van constructiekenmerken

De meeste verwarmingselementen hebben een omhulsel van gelegeerd staal, dat zorgt voor stevigheid en corrosiebestendigheid. Koperen apparaten worden voornamelijk gebruikt in waterverwarmers, hoewel er geen beperkingen zijn voor het gebruik ervan in zelfgemaakte radiatoren.

In gietijzeren en stalen radiatoren is het gebruik van verwarmingselementen van non-ferro metalen niet wenselijk. Dit kan leiden tot versnelde slijtage van materialen en verbindingen.

Ook moet u bij de keuze rekening houden met de richting van de schroefdraad van de dop, die rechts- of linksdraaiend kan zijn. Verschillende modellen elektrische verwarmingselementen verschillen ook in de diameter van de flenzen. Ze kunnen een maat hebben van 0,5 tot 1,25 inch.

Meestal wordt bij een verwarmingselement van een goede fabrikant een korte handleiding geleverd, waarin de constructieparameters worden beschreven. Het bestuderen ervan helpt u een apparaat te kopen dat precies past bij de bestaande verwarmingsapparatuur.

Lengte van de verwarmingsbuis

De lengte van de buis is een van de belangrijkste kenmerken die de efficiëntie van het apparaat bepalen.

Een grotere lengte bij gelijk vermogen leidt tot een groter oppervlak van de elektrische verwarmer en versnelling van de warmte-uitwisseling met het werkmilieu. Dit heeft een positief effect op de duurzaamheid van het verwarmingselement en de snelheid van de circulatie van de warmtedrager.

Verwarmingselementen met een lange buis zijn ideaal voor installatie in zelfgemaakte registers, waarmee grote ruimtes en bijgebouwen gemakkelijk kunnen worden verwarmd.

Het is wenselijk dat de buis over de gehele lengte van de werkzone van het verwarmingsapparaat loopt, zonder de tegenoverliggende wand op 6-10 cm te bereiken. Deze aanbeveling zorgt voor een snelle en gelijkmatige verwarming van de warmtedrager.

Aanwezigheid van extra functionaliteit

Het is niet altijd nodig om te veel te betalen voor extra mogelijkheden van verwarmingselementen. Als het verwarmingsapparaat als hulpapparaat wordt gebruikt en geen eigen ingebouwde automatisering heeft, dan is de aankoop van een model met thermostaat zinvol.

Maar als de radiator of elektrische convector eigen temperatuursensoren en temperatuurregelmechanismen heeft, blijven de extra functies onbenut.

De in de plug van het verwarmingselement ingebouwde elektronica moet beveiligingsmechanismen hebben zodat er bij een defect van de regeleenheid geen brand ontstaat.

Daarom wordt aanbevolen om dure elektrische heaters met ingebouwde automatische regeling alleen aan te schaffen als er duidelijk behoefte is aan dergelijke apparatuur. Bij behoefte aan een individuele aanpassing van de temperatuur kunt u beter een thermostaat voor in het stopcontact kopen, die u periodiek kunt gebruiken.

Wat betreft de fabrikanten van verwarmingselementen, is de keuze niet essentieel. De belangrijkste leveranciers zijn bedrijven uit Rusland, Oekraïne, Turkije en Italië. De kwaliteit van hun producten is ongeveer gelijk, dus het heeft geen zin om te veel te betalen voor een merk.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Praktisch overzicht van verwarmingselementen van verschillende types:

Video #2. Overzicht van een verwarmingselement met thermostaat:

Video #3. Kenmerken van een blokverwarmingselement gebruikt in elektrische verwarmingsketels:

De aanschaf van een verwarmingselement voor verwarmingsapparaten is geen eenvoudige taak. Hiervoor moet u duidelijk de kenmerken weten van de apparatuur waarin de elektrische verwarmer wordt ingebouwd. Daarom moet u pas na een grondige analyse van de parameters een specifiek model kiezen.

Schrijf alstublieft reacties, stel vragen, publiceer foto's over het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok. Vertel hoe u een verwarmingselement heeft gekozen ter vervanging in een elektrische boiler of in een mobiele kachel. Deel wat voor u persoonlijk het doorslaggevende argument was bij de keuze.