Тепловые завесы на керамических нагревателях

24 ноября 2014

Тепловые завесы на керамических нагревателях

Сегодня в продаже в Красноярске есть тепловые завесы, которые работают на керамических нагревательных элементах. Керамические нагреватели принципиально отличаются от традиционных ТЭНовых электрических нагревателей, применяемых в большинстве моделей тепловых завес. В чем заключаются основные отличия керамического нагревателя и что это дает при работе тепловых завес - в этой статье.

Преимущества работы нагревателей на P.T.C. термисторах по сравнению с традиционными ТЭНами

P.T.C. термисторы — это полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом, электрическое сопротивление которых, и, следовательно, их мощность зависит от температуры их поверхности.

То есть, чем выше температура P.T.C. термистора, тем меньше его потребляемая мощность. Данная обратная связь не допускает нагрева элементов свыше точки их переключения (как правило, 250°С) (см. График.1), что позволяет:

  • во-первых, обеспечить полную пожарную безопасность;
  • во-вторых, препятствует возникновению каких–либо окислительных процессов (сжигание кислорода, образование углекислого газа, выделение специфических запахов горения частиц пыли), которые нередко присутствуют на поверхности высокотемпературных ТЭНов.

Процесс регулирования температуры происходит лишь на поверхности P.T.C. термистора и стремится к точке переключения термистора (в данном случае 250°С). Температура же воздуха в канале после нагревателя не отслеживается самим нагревателем и зависит от многих факторов (входная температура воздуха, скорость воздушного потока, мощность термистора). Тем не менее, процесса саморегулирования температуры P.T.C. термистора вполне достаточно для создания систем воздушного отопления, где степень нагрева регулируется термостатом воздуха помещения.

Итак, электрическое сопротивление P.T.C. термистора зависит от температуры его поверхности, а максимальный ток достигается только при низких входных температурах и высоких скоростях воздушного потока (см. График 2).

Это свойство P.T.C. термисторов в некоторой степени облегчает работу силовых узлов систем регулирования и разгружает электрическую сеть по пиковой потребляемой мощности, если в данный момент вентиляционное устройство не работает в предельных эксплуатационных режимах.

Этот процесс наглядно иллюстрирует сравнительный график потребляемой электрической мощности (см. График 3) при различных температурах проходящего через нагреватели воздуха. Для проведения измерений использовались:

  • электрокалорифер на ТЭНах мощностью 3 кВт;
  • P.T.C. нагреватель с пусковым током 14 А (3 кВт);
  • одноканальный электронный термостат с заданной температурой в канале 20°С.

Как видно из графика, потребляемый ток электрокалорифера на ТЭНах одинаков при любой температуре нагреваемого воздуха и равен своему максимальному значению, либо нулю. Для того чтобы снизить пиковую потребляемую мощность и сократить интервалы между включением — выключением используют многоступенчатые системы регулирования, которые постепенно подключают все большее число ТЭНов в калорифере (до 8 ступеней) по мере снижения температуры проходящего через них воздуха.

Стоимость подобных устройств высока и не может конкурировать со стоимостью систем автоматики для P.T.C. термисторов, в которых используется не более трех ступеней.

Другим и, возможно, самым главным преимуществом P.T.C. нагревателей перед ТЭНами является срок непрерывной работы этих нагревателей, который составляет не менее 20000 часов без изменений электронных характеристик (точка переключения, сопротивление).

Если незначительный уход точки переключения от расчетного не играет большой роли в конкретной климатической системе, то ресурс работы может быть увеличен до 30000 — 40000 часов. При этом количество включений и выключений никак не влияет на срок службы P.T.C. термистора.

В ТЭНах же необратимые изменения (образование нагара на поверхности нихромовой спирали, а вследствие этого — неравномерный нагрев поверхности) могут возникнуть уже после 2000–3000 часов непрерывной работы, а регулирование выходной температуры воздуха посредством постоянного включения–отключения (термостаты, пропорционально-интегральные (PI) регуляторы) намного сокращает это время.

Таким образом, тепловые завесы на керамических нагревательных элементах оказываются намного экономичнее в работе и позволяют экономить существенную часть электроэнергии (по некоторым данным экономия может достигать 30-40%). Кроме того, срок службы такой тепловой завесы вдвое (!) превышает срок традиционной тепловой завесы на электрических ТЭНах.

Все это делает тепловые завесы с керамическими нагревателями гораздо более выгодными при эксплуатации, особенно в климатических зонах с суровым климатом.