Типи нагрівальних елементів у конвекторах: який краще?

Зовні електричні конвектори мало чим відрізняються один від одного. Однак вартість моделей із подібною потужністю може відрізнятися у кілька разів. Головна причина полягає у типі нагрівального елемента, встановленого в конкретній моделі.

Які нагрівальні елементи використовуються в електричних конвекторах, і чим вони відрізняються один від одного?

Голчастий (стіч, stitch heating elements) нагрівальний елемент

Голчастий або стіч-нагрівальний елемент – це діелектрична основа з закріпленою на ній зигзагоподібною нагрівальною ниткою на основі ніхрому. Ця технологія була розроблена понад 50 років тому і досі використовується завдяки своїй низькій вартості.

Нагрівальний елемент складається з діелектричної основи, виготовленої з електротехнічного картону або текстоліту. У його перфоровані отвори вставляється тонка ніхромова стрічка або дріт.

Дріт із високим електричним опором укладається в отвори основи зигзагами. В результаті з обох боків конструкції утворюються «стібки» нагрівальної стрічки, які нагадують голки. Через такий спосіб укладання нагрівальної стрічки цей тип нагрівача назвали голчастим.

Цей тип нагрівача може називатися й інакше. З англійської «stitch» перекладається як «стібок», тому такі нагрівальні елементи ще називають стіч-нагрівачами.

Поверхню дроту або стрічки стіч-нагрівача покривають тонким шаром висотемпературного ізоляційного лаку. Це захищає від коротких замикань між сусідніми «голками» і забезпечує необхідну потужність нагрівального елемента.

Голчасті нагрівальні елементи дешеві й миттєво нагріваються до робочої температури. Проте на цьому їхні переваги закінчуються. Далі йдуть лише недоліки, зумовлені архаїчністю конструкції.

  • Сильний нагрів металевої частини нагрівача: зазвичай стрічка нагрівається до 250-300 °С, що призводить до неприємного запаху від згорілої пилюки та шерсті домашніх тварин.
  • Неможливість використання у вологих приміщеннях: потрапляння вологи на спіраль може викликати коротке замикання або удар електричним струмом.
  • Низька тривалість експлуатації: місцеві перегріви можуть призвести до вигоряння елемента.
  • Низький коефіцієнт корисної дії (ККД): енергоспоживання елемента не співмірне з його ефективністю у плані тепловіддачі.
  • Відсутність теплоакумуляції: після відключення електрики нагрівач моментально остигає.

ТЕН (Трубчастий Електричний Нагрівач, Tubular Heating Element)

Конструкція трубчастого електронагрівача (ТЕН) була винайдена понад 165 років тому. Патент на цей винахід належить американцеві Джорджу Сімпсону, який отримав його в 1859 році.

ТЕН представляє собою трубку з вуглецевої або нержавіючої сталі. Усередині неї розміщується токопровідна нитка, виготовлена, як правило, з ніхрому (сплаву нікелю з хромом) або фехралю (сплаву заліза, хрому та алюмінію). Щоб виключити прямий контакт нитки зі стінками трубки, її порожнину заповнюють діелектричним ізолятором із високою теплопровідністю. Зазвичай його виготовляють із периклазу (кристалічної форми оксиду магнію). Після заповнення внутрішнього об'єму трубки ізолятор пресується, утворюючи міцну монолітну конструкцію, яка нагрівається під час проходження електричного струму через спіраль ТЕНа.

Трубчастий нагрівач має більшу поверхню нагрівання порівняно з голчастим, що позитивно позначається на його характеристиках.

Для збільшення площі теплозйому на трубку встановлюють алюмінієві пластини з великою поверхнею. Це просте, але дієве рішення дозволяє підвищити ефективність обігріву: повітря, проходячи через конвектор, контактує з гарячою поверхнею більшої площі.

Додаткові ребра підвищують загальний ККД нагрівального елемента. Конвектори з ТЕН можна використовувати в приміщеннях із підвищеною вологістю, оскільки конструкція елемента герметична. Температура нагрівача рідко перевищує 120-150 °С, що робить його відносно безпечним.

Єдиний суттєвий недолік – це шум під час роботи. Сталь і алюміній розширюються з різною швидкістю при зміні температури, що викликає характерні клацання під час нагрівання й охолодження елемента. Це може стати проблемою в нічний час для людей із чутким сном.

Монолітний нагрівальний елемент

Монолітні нагрівальні елементи є логічним продовженням технології ТЕНів із додатковими ребрами для відведення тепла. Вони позбавлені головного недоліку попередніх моделей — шуму під час роботи.

Конструкція монолітного нагрівача включає той самий ТЕН, але замість стальної трубки він знаходиться в монолітному алюмінієвому корпусі з ребрами. Форма нагрівального елемента може бути різною й залежить від конструкції конвектора та технологічних особливостей виробництва. Найбільш поширеними є:

  • монолітний нагрівальний елемент у формі плоскої панелі;
  • монолітний нагрівач із двома ребрами для відведення тепла (V-подібний нагрівальний елемент);
  • монолітний нагрівач із чотирма ребрами для теплоотведення (Х-подібний нагрівальний елемент).

Велика площа поверхні нагрівача забезпечує високий ККД і енергоефективність. Низька температура нагрівання (рідко перевищує 120 °С) робить пристрої безпечними. На ребрах елемента не накопичується пил, що виключає місцеві перегріви.

Монолітні нагрівальні елементи є найтривалішими за терміном служби. Багато виробників стверджують, що їхні вироби здатні працювати 20-25 років.

Інші типи нагрівальних елементів

На ринку також зустрічаються конвектори з керамічними, мікатермічними, галогеновими, кварцовими, карбоновими та ніхромовими нагрівальними елементами. Проте вони менш поширені через ряд причин:

  • Експлуатаційні недоліки: Багато з цих технологій не забезпечують оптимального балансу між ефективністю та безпекою.
  • Висока вартість: Деякі з них дорожчі у виробництві та експлуатації.
  • Технологічні недоліки: Деяким із цих типів нагрівачів бракує вдосконалення для широкого застосування.

Тип нагрівального елемента визначає ефективність конвектора, його енергоспоживання, довговічність і безпеку. Виробники електричних конвекторів не завжди вказують у характеристиках приладу тип встановленого нагрівача, хоча цей параметр є ключовим.

Щоб точно визначити тип встановленого в приладі нагрівача, достатньо заглянути в його вентиляційні отвори для забору повітря. Вони, як правило, розташовуються у нижній частині корпусу. Проста дія дозволить зробити усвідомлений вибір конвектора, вбереже від можливих неприємностей та несподіваних сюрпризів при його експлуатації.