Электрические приборы с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую, как и обычные отопи­тельные приборы (см. гл. 4), подразделяют по преобладаю­щему способу теплоотдачи на радиационные, конвективные и радиационно-конвективные. При температуре греющей поверхности ниже 70 °С их относят к низкотемпературным, выше 100 СС — к высокотемпературным.

'*) 1

I) F4

Рис. 14.1. Греющий кабель в перек­рытиях зданий а — замоноличеиный; б — в воздуш­ной прослойке; в — замонолнченный под воздушной прослойкой; 1 — по­крытие пола; 2 — стяжка толщиной 20—30 мм; 3 — замоноличивающий слой толщиной 40—50 мм; 4 — грею­щий кабель; 5 — звуко-теплоизоля - цня; 6 — несущая железобетонная плнта; 7 — воздушная прослойка толщиной 40—50 мм; 8 — лага 50Х Х50 мм; 9 — настнл пола толщиной 20 мм; 10 — замоноличивающий слой толщиной 20 мм; И — воздушная прослойка толщиной 30 мм

Электроотопительные приборы могут быть стационар­ными и переносными (напольными, настольными, настен­ными, потолочными); безынерционными и с аккумуляцией теплоты; нерегулируемыми и со ступенчатым, бесступенча­тым и автоматическим регулированием. В зависимости от конструкции электрические отопительные приборы назы­вают электроконвекторами, электрокалориферами, элект- ротепловентиляторами. Выпускают также электрические печи, подвесные панели, греющие обои, панели с греющим кабелем.

Панели электрического отопления с греющим кабелем

8 3 10 Ц

Делают совмещенными со строительными конструкциями и приставными к ним (см. гл. 11). В панели закладывают греющие провода или кабели диаметром 2—6 мм. Провода обогревательные с полиэтиленовой (ПОСХП) или поливи - иилхлоридной (ПОСХВ) изоляцией выполняют из оцин­кованной стальной проволоки диаметром 1,1 или 1,4 мм. Кабели нагревательные с магнезиальной изоляцией и сталь­ной оболочкой (КНМС) выпускают с токопроводящими жилами из нержавеющей стали (С), никеля (Н) и нихрома (НХ). Применяют также провода и кабели другого типа с никелевой жилой диаметром 1 и 1,2 мм. Электрическое сопротивление изоляции проводов и кабелей изменяется
от 1 ДО 60 ТОм-м *, а термическое сопротивление — от О 6 до 1,2°С-м2/Вт. Минимально допустимые радиусы из­Гиба— 5—7,5 диаметров кабеля. Напряжение, на которое Рассчитана изоляция, 380 В и выше. Монтаж кабелей про­Изводят при температуре не ниже —15 °С.

За рубежом известны греющие кабели, в которых токо - Проводящая жила выполнена из сплавов, обладающих Низким температурным коэффициентом сопротивления, что Значительно упрощает тепловые расчеты. В настоящее время разрабатывают принципиально новую конструкцию кабелей, теплоотдача которых определяется только напря­жением питания. При таких кабелях необходимая плот­Ность теплового потока будет достигаться варьированием шага их раскладки.

Наибольшее распространение получили потолочно-на - польные системы электроотопления, при которых кабель или провод закладывается в междуэтажное перекрытие. При значительных теплопотерях дополнительные нагрева­тельные панели размещают в нижней зоне вертикальных ограждений (высотой до 0,5 м) помещения.

На рис. 14.1 показаны варианты заложения греющих кабелей в междуэтажные перекрытия, предложенные Пром - стройниипроектом.

В общественных зданиях применяют замоноличивание греющего кабеля в конструкцию пола (рис. 14.1, а). Для помещений, где возможно увлажнение пола, над греющим кабелем предусматривают укладку экранирующей сетки, которая предотвращает вынос электрического напряжения на поверхность пола. Термическое сопротивление слоев, расположенных между кабелем и покрытием пола, прини­мают в пределах 0,045—0,2 °С-мг/Вт.

В жилых зданиях, а также в детских учреждениях греющий кабель располагают в воздушной прослойке (рис. 14.1,6) для выравнивания температуры поверхности пола; при этом менее вероятно местное перегревание ка­беля. Для интенсификации конвективного теплообмена в воздушной прослойке в углах помещения оставляют вен­тиляционные отверстия, перекрытые решетками. Недостат­ком конструкции является перерасход кабеля из-за умень­шения его теплоотдачи.

* ТОм-м (тераом-метр) — единица удельного электрического сопротивления, равная 10" Ом-м

В жилых зданиях применяют также замоноличивание кабеля и устройство воздушной прослойки над замоноли - чивающим слоем (рис. 14.1, в). Такая конструкция совме­щает в себе преимущества первых двух: увеличенную теп­лоотдачу и предотвращение местного перегревания кабеля.

Расчетная температура токопроводящих жил кабелей по условиям пожарной безопасности не должна превышать 70 °С, а при применении проводов с поливинилхлоридной изоляцией — 60 °С.

Регулирование теплоотдачи панели электрического отоп­ления выполняют двухпозиционно по отклонению темпе­ратуры воздуха в помещении от заданного значения. В ка­честве датчиков используют терморегуляторы с чувстви­тельным элементом в виде биметаллической пластинки [13],

Все большее распространение находят греющие панели, часто используемые как греющие обои. В них нагреватель­ный элемент замоноличен в теплопроводную и электроизо­ляционную массу. К таким панелям относятся греющая резина (выпускается в Курске), пластины из токопрово - дящей пластмассы (в Ташкенте), нагревательные элементы Слотерм (в Ленинграде). Листы греющей резины состоят Из электродов (медная сетка), заложенных в термопровод­ную резину и покрытых защитным слоем резины толщиной 1,5—2 мм. Элементы Слотерм представляют собой листовой слоистый пластик с внутренним токопроводящим слоем из карболоволокнистой бумаги с заделанным электрическим сопротивлением. Греющие панели применяют для локаль! ного обогревания рабочих мест в холодных производствен! ных помещениях. Температура поверхности панели н! превышает 45 °С.

Для отопления производственных помещений большого объема применяют подвесные электропанели. Тепловую мощность подвесных панелей рассчитывают по балансам теплоты в верхней (над панелью) и нижней (под панелью) частях помещения. При этом считают, что теплопотери верх­ней зоны компенсируются теплоотдачей панели вверх, а теплопотери нижней зоны — теплоотдачей вниз. На рис. 14.2 дана схема конструкции подвесной панели (разработана в Красноярске). При изолированном кабеле плотность теп-

Рис. 14.2. Подвесная панель с электрообогревом изолированным кабелем I _ стальной кожух; 2 — теплоизоляция из пенопласта; 3 — нагреватель

"П"И"Ч"| | ' I" j I г!! : ](::н: п;:>:: П. ; ( И - И - U-I Ы1

ЕУееУУУУУе

625

Рис. 14.3. Лечь электронагревательная ПЭТ (боковой вид) 1 — трубчатые электронагреватели; 2 — стальной кожух; 3 — крышки; 4 — Болт заземления; 5 — перемычки; 6 — токоведущне шпильки; 7 — дно; 8 от« верстне D=20 мм для ввода электропитания

Рис. 14.4, Электрокамин со сферическим от­ражателем

1 — защитная декоративная решетка; 2 °— Нагревательный элемент; {3 — сферический отражатель; 4 — патрон; 5 — шнур элект­ропитания; б — кронштейн; 7 — поворот­ный винт; 8 — подставка

Лового потока в них составляет 465 Вт/м2 (теплоотдача вниз 85%), при неизолированном кабеле — 840 Вт/м2 (теплоот­дача вниз около 88%).

Для отопления отдельных помещений используют Электронагревательные печи ПЭТ (рис. 14.3). В печи под Перфорированным кожухом помещены на фарфоровых ко­
Лодках трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН) мощностью 0,5—1 кВт. Температура поверхности ТЭЦ на 130—150 °С выше температуры окружающего воздуха При монтаже печи как в горизонтальном, так и вертикаль­ном положении (с электропитанием снизу) к болту зазем­ления присоединяют заземляющий провод.

Переносные электроотопительные приборы применяют для дополнительного отопления жилых и общественных! зданий, садовых домиков. В нашей стране ежегодно выпу-; екают около 2 млн. электроприборов 30 типоразмеров.

Распространенным электроотопительным прибором яв­ляется электрокамин, который по исполнению может быть настенным, напольным, универсальным. Нагревательные элементы бывают сосредоточенными или линейными с тем­пературой 750—800 °С.

Выпускают электрокамины чисто функциональные, пред­назначенные только для отопления, и декоративно-функ­циональные, являющиеся, кроме того, частью интерьера. На рис. 14.4 показана конструкция функционального электрокамина со сферическим отражателем. Для изме­нения направления радиационного теплового потока отра­жатель может поворачиваться. В декоративно-функцио­нальном электрокамине (рис. 14.5) имитируется горение дров. Теплый воздух вращает вертушку с прорезями, и на панель и экран падают блики света от красной лампы.

Электрорадиаторы делают напольными (с промежуточ­ным теплоносителем минеральным маслом) мощностью 0,5—1,25 кВт. Они бывают панельными (рис. 14.6) и сек­ционными, когда корпус собирается из отдельных секций, сваренных между собой.

Теплоотдача электрорадиатора излучением составляет 50% общего теплового потока. Максимальная температура поверхности радиатора достигает 110 °С, а средняя — 85— 95 °С. Электрорадиаторы, как правило, имеют термоог­раничитель, отключающий прибор при достижении темпе­ратуры 130 °С на корпусе. Выносной терморегулятор, ко­торым укомплектовано большинство электрорадиаторов, позволяет поддерживать необходимую температуру в обо­греваемом помещении.

В электроконвекторах теплоотдача осуществляется пре­имущественно (90%) естественной конвекцией. Наиболее распространенной является напольная модель (рис. 14.7).

Электроконвектор мощностью 0,75—1,25 кВт представляет собой корпус, внутри которого расположены нагреватель­ные элементы — спираль из сплава высокого сопротив­ления (как правило, нихрома) или трубчатый электрона­греватель. Температура открытой спирали 600—900 °С, трубчатого нагревателя — 450—500 °С. Температура вы­ходящего из конвектора воздуха не превышает температуры окружающего воздуха более чем на 85 °С. Новые конст­рукции конвекторов оснащают терморегуляторами.

Рис. 14.5. Декоративно-функциональный электрокамин А — вид спереди; б — вид сбоку; 1 — деревянный корпус; 2 — металлический корпус; 3 — панель имитации дров; 4 — декоративио-эащитиая решетка, 5 — полупрозрачный экран; 6 — вертушка; 7 — кроиштейи с иглой; 8 — красная лампа; 9 — отражатель; 10 — патрон; 11 — нагревательные элементы

Рис. 14.6. Электрораднатор Панельного типа 1 — герметичный корпус, за­полненный маслом; 2 — ре­гулятор температуры; 3 —. шнур питания; 4 — ТЭН

Электротепловентилятор — отопительный прибор с теп­лоотдачей при вынужденной конвекции, создаваемой встро­
енным вентилятором. Нагревательные элементы в электро - тепловентиляторах такие же, как в электроконвекторах. Приборы имеют ступени регулирования мощности и, как правило, две частоты вращения вентилятора. Для защиты от перегрева в цепь нагревательных элементов включают термоограничитель.

Выпускают также комбинированные электроприборы: электрокамины-конвекторы и электрокамины-радиаторы.

(14.1)

В основе расчетов тепловой мощности Q, Вт, отопитель­ных приборов с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую лежит закон Джоуля — Ленца, при­менительно к переменному току имеющий следующее выражение

Q = = (//ft — U^k^jfj

Где / — сила тока, проходящего по проводнику, А; г — активное сопротивление проводника, Ом; U — напряжение, подаваемое на проводник, В; ft — коэффициент мощности проводника (при ча­стоте тока 50 Гц k изменяется от 0,96 до 0,98 и его приравнивают к единице, но вводят некоторый запас мощности).

Рнс. 14.7. Электроконвектор / — корпус прибора; 2 — Нагревательный элемент из стальных пластин; 3 — вык­лючатели; 4 — шнур

Z

/

В расчетах количества теплоты, выделяемой греющим кабелем, учитывают зависимость активного сопротивления проводника от его температуры. Для металлических (из стали, алюминия, меди) токопроводящих жил греющих кабелей сопротивление Rt, Ом, при температуре до 100 °С
составляет

Г<=Р^(1+ав/пр)> (14.2)

Где Ро — удельное электрическое сопротивление провода или ка­беля, Ом-м, при температуре 0°С; /н — длина греющего элемента, м; а — площадь поперечного сечеиия провода или кабеля, м2;

— температура греющего элемента, С; а0 — температурный коэффициент сопротивления при О °С, 1/°С.

Расчет теплоотдачи панели при шаге раскладки кабелей 0,04—0,15 м выполняют в предположении равномерности температурного поля на поверхности. Прн этом для панели площадью Лпан, м2, с шагом раскладки кабеля s, м, длину греющего кабеля 1К, м, определяют по формуле

1к = Лпа„1э. (14.3)

После подстановки (14.2) и (14.3) в (14.1) получим урав­нение с двумя неизвестными s и tap. Поэтому в расчетах используют уравнение, в котором на основе эксперимен­тальных данных температура на поверхности изоляции кабеля tH связывается с шагом раскладки кабеля s и теп­лоотдачей 1 м2 греющей панели qK.

Теплоотдачу qK, Вт/м2, складывают из теплоотдачи ли­цевой <7ЛИЦ и тыльной <7ТЫП сторон

<7к = 9лиц-Нтыл - 04.4)

При проектировании греющей панели электрического лучистого отопления может быть принят следующий по­рядок расчета.

1. Назначают площадь отопительной панели Лпав, м2, и по заданной тепловой нагрузке определяют требуемую плотность теплового потока #лиц, Вт/ма, панели в сторону расчетного помещения.

2. Вычисляют температуру лицевой поверхности панели ^п. лиц с проверкой допустимости ее как для панели водяного отопления (см. пример 11.1) и коэффициенты лучистого «л. лиц и конвективного а„.лиц теплообмена.

3. Находят требуемую среднюю температуру /ср, °С, на оси заложения греющего провода или кабеля

Tcp = iE. ляц ^?лиц<7лиц (14.5)

И плотность теплового потока qTh[a, Вт/ма, с тыльной сто­роны панели

9тыл = Сер — ^в. тыл)/#ГЫЛ> (14.6)

Где <в. диц, ^в. тыл — температура воздуха С яйцевой и тыльной сто­рон панели, С; Яжт, ЯГил — сопротивления теплопередаче от оси источников к воздуху с лицевой и тыльной сторвн панелн, •С. м«/Вт.

4. По вычисленному значению qTbUl рассчитывают тем­пературу поверхности панели с тыльной стороны /„.тыл и плотность теплового потока панели QK, Вт/мг.

5. Определяют шаг раскладки кабеля S и температуру на поверхности изоляции кабеля TK, используя уравнение (14,1), а также некоторые эмпирические зависимости.

6. Если tK оказалась ниже предельно допустимой, as — больше минимально возможного [(10-H5)DK], то по фор­муле (14.3) находят длину кабеля. В противном случае делают перер асчет.