Давненько я не писал длинного поста о технологическом образовании. Я его долго готовил, и он не начинался до лета. Но, как говорится, готовь сани к лету! Давайте вместе изучать домашние обогреватели и перестанем слушать маркетинговую чушь и бред копирайтеров. Осторожно, будут графики и формулы! Чтобы привлечь внимание, я сделал несколько бессмысленных действий на картинке:
Для Альянса ленивых основными аргументами являются:
-
Все обогреватели на 100% эффективны, вся электрическая энергия преобразуется в тепло. Поэтому «энергоэффективный обогреватель» — это оксюморон.
-
Если вы используете электричество для отопления, то стоимость зависит только от теплопотерь помещения. В природе нет волшебного обогревателя, который поможет вам сэкономить 10%, 20% или даже 30.
-
Холодный зимний воздух становится сухим при нагревании - это чистая физика. Обогреватели не влияют на этот процесс. Если кто-то говорит вам: "Тепло не сушит воздух", вас обманули, возможно, намеренно.
-
Любой обогреватель будет вызывать боль в голове, если вы не проветрите помещение.
-
Пластиковый корпус обогревателя ужасен. Кроме того, он должен был автоматически отключаться, когда опрокидывался на бок и перегревался.
-
Идеального обогревателя не существует — существует множество различных обогревателей, поскольку нет баланса между размером, ценой и скоростью нагрева.
Для тех, кто предпочитает слушать - видеоверсия:
Такие разные, но такие одинаковые
Все обогреватели на полках магазинов имеют 100% КПД - они преобразуют всю электроэнергию в розетке в тепло в помещении. Часть этого тепла передается конвекцией (нагревая воздух), а остальное - излучением (нагревая окружающие предметы). Когда инженеры изменяют конструкцию, они могут только корректировать пропорции этих частей в соответствии с назначением обогревателя, но общее выделяемое тепло в точности равно теплу, потребляемому из сети. (За исключением тепловых насосов)
Второе различие между обогревателями вытекает из первого: различные нагревательные элементы в обогревателях — это просто баланс между ценой, долговечностью и размером. Некоторым покупателям нужен доступный обогреватель для подсобного помещения на сезон, в то время как другие готовы потратить большие деньги на большой дизайнерский радиатор, который прослужит долгие годы. По сути, важна только мощность обогревателя: если она больше, чем количество потерь тепла из помещения, вы не почувствуете холода.
Очевидно, это звучит слишком просто — мы не будем продавать этот хлам, привезенный из Китая. Поэтому они наняли неэтичных маркетологов и начали обелять различные обогреватели необоснованной рекламой. Так появились «эффект русской печи», «прибор не сушит воздух», «инновационный частотно-регулируемый конвектор», «интеллектуальный энергосберегающий термостат» и прочая нерелевантная пропаганда. Реклама не может сказать «это самый дешевый конвектор, сделанный из минимально допустимой толщины жести, но он будет гореть на 2 кВт» и «масляный обогреватель будет гореть на тех же 2 кВт, но из-за больших габаритов и веса он не будет греть и будет пахнуть горелой пылью»
Важно помнить, что если вы используете электрическое отопление в пиковый сезон, счет вашего поставщика энергии будет основан только на количестве тепла, потерянного из самого помещения, через стены, окна, двери, вентиляцию и т д. Не существует суперинновационного отопительного прибора, который вы могли бы купить и сократить потребление энергии на отопление на 10%, 20% или даже 30% во время вашего постоянного проживания. Это не нарушает закон сохранения энергии.
Но разные типы обогревателей отличаются по мощности — они по-разному выходят на рабочие режимы и создают разный уровень комфорта. Например, в холодном подсобном помещении тепловентилятор нагреет воздух до комфортной температуры, чтобы вы могли переодеться всего за 10 минут, в то время как масляный радиаторный обогреватель нагреется за несколько часов, чтобы достичь той же температуры, и потратит больше энергии — просто потому, что на это нужно больше времени. Конечно, при отоплении подсобного помещения масляный радиаторный обогреватель также будет дольше сохранять его прохладным. В главе об энергосбережении мы рассмотрим, как можно экономить энергию с помощью электрического отопления. Мы также рассмотрим исключение, которое имеет эффективность более 100%.
Почему ВСЕ обогреватели сушат воздух
Влага растворяется в воздухе. С повышением температуры количество воды, которое может быть растворено в воздухе, значительно увеличивается. Количество воды, растворенной в воздухе, можно выразить в граммах воды на кубический метр воздуха, но более удобное понятие — относительная влажность. Абсолютно сухой воздух определяется как 0%, в то время как относительная влажность 100% представляет собой максимальное количество воды в воздухе. Добавить влагу в такой воздух невозможно — она конденсируется, и даже мокрая тряпка не может высохнуть в таком воздухе. Когда люди говорят о влажности воздуха, они почти всегда имеют в виду относительную влажность воздуха, так как она влияет на комфорт. Конечно, абсолютная влажность воздуха (в граммах на кубический метр) не меняется с температурой.
Это хорошо видно на графике, который называется «психрометрическая карта». На графике видно, что если температура наружного воздуха зимой составляет -15°C, а относительная влажность воздуха 80%, то при нагревании до +20°C его относительная влажность составит всего 6,6%. Это сухой воздух — он высушивает слизистые оболочки. Комфортной считается относительная влажность в пределах 30-60%. Влажность выше 70% также вредна — в помещении есть риск появления плесени.
График работает и в обратную сторону — теплый влажный воздух не может удерживать влагу при охлаждении, поэтому происходит конденсация. Так, воздух при температуре +20°C и относительной влажности 50% содержит 9 граммов воды на кубический метр. Если температура на улице опустится до -15°C, при относительной влажности 100% он может удерживать только 2 грамма воды на кубический метр. Оставшиеся 7 граммов воды сконденсируются в виде воды. Поэтому при строительстве домов люди тщательно рассчитывают изоляцию. Если на пути теплого воздуха в помещении (вдыхаемой нами влаги) появится холодная поверхность, начнется конденсация и в этом сыром месте появится плесень.
Надеюсь, теперь понятно, что все обогреватели «сушат» воздух — просто потому, что холодный воздух после нагрева становится относительно сухим. Этот физический эффект невозможно преодолеть.
Обратите внимание: ?Как нагибать в Brawl Stars ? Вторая часть?.
Он не имеет ничего общего с типом обогревателя, какую бы маркетинговую чушь ни впаривали маркетологи. Единственный способ сделать воздух снова комфортно влажным — принудительное увлажнение. (Позже я также напишу об увлажнителях)
Измерить относительную влажность воздуха в помещении можно с помощью электронного прибора — гигрометра (самые дешевые китайские гигрометры часто обманывают) — или старомодным методом гигрометра. Возьмите два термометра: один держите сухим, а кончик другого оберните влажной тканью. Чем суше воздух, тем больше влаги испаряется и тем ниже температура термометра. Наблюдайте разницу в показаниях и найдите влажность по таблице.
Про «сжигание кислорода» и почему болит голова
Распространенное утверждение, что некоторые нагреватели якобы "сжигают" кислород. Я просто хотел спросить - что реагирует с кислородом? Это правда, что если нагреть стальную проволоку до красна, она "сожжет" часть кислорода - железо окислится и превратится в окалину. При этом сама стальная проволока быстро станет тоньше, и такой нагреватель, который "сжигает" кислород, быстро сгорит.
Корень этого заблуждения может быть в том, что некоторые обогреватели действительно могут вызывать головные боли. Это происходит по двум причинам:
1. Отопление и охлаждение помещения не заменяют вентиляцию. Человеку необходимо около 30-60 кубометров воздуха в час. Если выдыхаемый человеком углекислый газ накапливается, это вредит здоровью и работоспособности.
Если концентрация CO2 превысит 1000 PPM (частей на миллион, 1000 PPM = 0,1%), у вас заболит голова. Концентрация CO2 в атмосфере составляет около 300-450 PPM. Так что если вы запретесь, тщательно заклеите все «протекающие» оконные щели скотчем и будете вдыхать CO2, у вас заболит голова, но это не вина обогревателя, а плохая вентиляция.
2. Вторая причина головных болей — это.. пыль, которая на самом деле горит. Если нагреватель в вашем отопительном устройстве очень горячий (например, инфракрасные лампы или открытые нихромовые спирали), пыль может гореть при соприкосновении с нагретой поверхностью, выделяя всевозможные неприятные вещества. Особенно подвержены этой проблеме вентиляторные обогреватели, которые всасывают воздух с пола вместе с летящей пылью и обдувают им горячие нихромовые спирали. Если вы сильно чувствуете этот эффект при включении обогревателя и чувствуете какой-то запах, то единственным решением будет использовать большой теплый обогреватель вместо маленького горячего обогревателя с температурой поверхности не более нескольких сотен градусов — например, масляный обогреватель.
Давайте перейдем от общего к частному, а затем к конкретной конструкции обогревателя. Я нарисовал эту схему, чтобы попытаться ее систематизировать:
Конвекторы
Технически самое простое нагревательное устройство. Внутри корпуса нихромовая (иногда фелеровская) проволока закреплена на термостойком изоляторе в сложенной/спиральной форме. Она нагревается электрическим током и отдает тепло в воздух. Нагретый воздух движется вверх, а холодный поступает снизу, создавая конвекционные потоки, что и дало устройству его название. Чтобы предотвратить застревание пальцев в нагревательной проволоке, вокруг нее размещается защитная оболочка с вентиляционными отверстиями.
Устройство простое, дешевое и тихое. Но есть у него и недостатки:
-
Даже при сворачивании в полосу площадь нагревательной проволоки очень мала. Это значит, что для обеспечения заданной мощности нагрева (количества джоулей тепла, выделяемого в секунду в воздух помещения) температура нихромовой проволоки должна быть очень высокой. Это значит, что пыль будет гореть при соприкосновении с нагревательной поверхностью нихромовой проволоки! При работе, особенно после длительного простоя, неизбежно что-то пахнет.
-
Провода находятся под напряжением, и единственное, что может защитить людей от поражения электрическим током, — это заземленная жестяная оболочка.
-
Из-за корпуса он работает только вертикально. Если надеть перчатки на корпус или перевернуть корпус на бок, конвекционный поток воздуха будет нарушен, что приведет к перегреву устройства — если производитель предусмотрел термозащиту, она сработает.
Это оригинальное оборудование нужно было продавать определенным образом, поэтому на языке рекламодателей, если нихром образовывал рисунок «ёлочкой», такой конвектор назывался X-stich, т е. «игольчатый обогреватель».
Поперечное сечение оборудования следующее:
Чтобы преодолеть эти недостатки, мы попробовали конвекционный водонагреватель с нагревательным элементом. Напомню,
ТЭН представляет собой трубчатый электронагреватель: спираль из нихромовой проволоки помещена в стальную трубку, а промежутки заполнены песком или т.п. Такой нагреватель более совершенен и долговечен — стальная трубка защищает нихром от контакта с воздухом, а песок выполняет функции электроизолятора и теплопроводника, отводя тепло на поверхность защитной трубки. Поверхность ТЭНа не имеет электрического контакта с нагревателем и может быть заземлена.
Чтобы хоть как-то увеличить площадь поверхности нагревателя и тем самым снизить рабочую температуру, на нагревательные элементы устанавливают алюминиевые ребра. Форма этих ребер (Х-образные, круглые, волнистые и т.п.) является изюминкой рекламы как некоего конкурентного преимущества, но за этим скрывается истинная цель подобных экспериментов — попытка снизить расход металла при сохранении приемлемого тепловыделения. У оребренных нагревательных элементов есть недостаток — чем больше различаются нагревательные детали, тем больше различаются шумы, трение и щелчки, возникающие из-за тепловой деформации.
Чтобы отойти от сочетания стали и алюминия, некоторые производители начали выпускать «монолитные» нагревательные элементы — по сути, это прессованный или литой профиль с ребрами, в котором располагается полость для нагревателя. Нагревательный элемент становится частью конструкции — корпус представляет собой не стальную трубку, а алюминиевую стенку с ребрами. Такой элемент практически не издает звуков при нагревании, поскольку не имеет большого количества жестких неподвижных деталей с разными коэффициентами температурного расширения, которые при нагревании создавали бы внутренние напряжения и внешний шум.
Хороший конвектор (и вообще любой обогреватель), помимо выключателя и аварийной тепловой защиты, имеет еще датчик положения — который отключает прибор, если он падает на бок, и термостат, который отключает обогрев при достижении заданной температуры в помещении (но об этом мы поговорим позже).
уф, пикабу не хабр, придется разбить пост на части, иначе он снова будет полным. Не волнуйтесь, все части уже написаны. Вы можете поддержать автора добрым словом или пожертвованием, что ускорит написание других материалов. Особо нетерпеливые могут найти этот пост в блоге RuVDS на хабрахабре, где я его выкладывал неделю назад. Канал Telegram вы также можете найти самостоятельно в своем профиле.
[Мой] Бытовая электротехника Конвекционный обогреватель Научно-образовательный проект Видео YouTube Длинный пост 129Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Про обогреватели. Часть 1.