Elementos de aquecimento para aquecimento: tipos, princípio de funcionamento, regras de seleção de equipamentos

Os TENs elétricos não mudam sua construção há décadas e continuam sendo requisitados em equipamentos de aquecimento. A forma desses dispositivos muda, os materiais de construção mudam, mas o princípio de funcionamento e a eficiência permanecem inalterados. Para uma seleção adequada, informações sobre diferenças e características serão úteis. Concorda?

Você aprenderá o que são e como funcionam os TENs para aquecimento. Descrevemos detalhadamente os tipos de elementos de aquecimento, apresentamos argumentos indiscutíveis para uma escolha fundamentada do tipo ideal. Com nossas recomendações, você adquirirá o dispositivo necessário sem erros.

Finalidade dos TENs de aquecimento

Os TENs elétricos ganharam popularidade devido à sua versatilidade e alta eficiência. Toda a energia elétrica que consomem é utilizada para o fim direto – aquecer o espaço ao redor.

Os principais aparelhos de aquecimento onde são usados TENs são:

1. Aquecedores elétricos a óleo portáteis e fixos.
2. Radiadores de aquecimento a água.
3. Secadores de toalhas para banheiro.
4. Lareiras elétricas.
5. Convectores elétricos.
6. Caldeiras elétricas.

O equipamento mencionado pode ser usado como fonte principal ou adicional de aquecimento. É barato, fácil de instalar e não requer habilidades especiais para operação.

Conectar um TEN a um radiador de ferro fundido do aquecimento central pode ser feito após desconectar a coluna comum. Tal dispositivo pode ser usado para aquecimento principal e adicional.

Estrutura interna dos aquecedores elétricos

É conveniente examinar o dispositivo usando o exemplo de um modelo tubular. O aquecedor elétrico consiste em um tubo cerâmico ou metálico preenchido com um condutor térmico, com uma bobina no interior. No ponto de fixação do tubo ao flange, existem buchas isolantes que impedem o contato da bobina condutora com o corpo do TEN.

Na maioria dos modelos de TENs, são utilizados componentes semelhantes, porém sua durabilidade pode variar dependendo da qualidade da montagem.

O aquecedor elétrico é fixado predominantemente por uma conexão flangeada, que permite selar o ambiente interno do dispositivo de aquecimento do espaço externo. A desvantagem dessa construção é a impossibilidade de substituir a espiral em caso de queima interna.

Princípio de funcionamento dos elementos de aquecimento

O TEN funciona segundo o seguinte princípio. Ao ser conectado à rede elétrica, ocorre o aquecimento da espiral interna e a transferência de energia para o condutor térmico e para a carcaça externa. Em seguida, o calor é transferido para o fluido circundante, para o ar ou para o material sólido.

Ao aquecer o TEN imerso em óleo ou água, criam-se correntes de convecção ao redor do tubo, que misturam o fluido térmico e contribuem para seu aquecimento uniforme.

As caldeiras elétricas são conhecidas por sua confiabilidade e facilidade de reparo. Elas não possuem muitas peças complexas, por isso são simples de operar e manter.

Em dispositivos de aquecimento sem fluido, a temperatura de aquecimento geralmente é limitada para não danificar as peças circundantes e não provocar incêndio.

Para acelerar a troca de calor, frequentemente é usado um ventilador, que garante a circulação de ar tanto dentro do aparelho quanto no ambiente ao redor.

Tipos de TENs para aparelhos de aquecimento

A simplicidade de fabricação dos TENs nem sempre resulta em comodidade para os usuários. Muitos fabricantes produzem aquecedores elétricos com formato e fixação específicos. Em caso de avaria, é bastante difícil comprá-los em lojas. Portanto, para uma escolha correta, é necessário estudar todas as variantes construtivas possíveis.

Modelos tubulares para aquecimento doméstico

A construção tubular dos aquecedores elétricos é a mais comum em aquecedores a óleo móveis, radiadores elétricos portáteis e de parede. A transferência de calor pode ocorrer por convecção, radiação infravermelha ou condução térmica.

TENs prontos com regulador e cabo de alimentação próprio só devem ser comprados se houver certeza de que o comprimento do cabo será suficiente.

A forma e o comprimento do tubo nesses dispositivos podem ser quaisquer, ditados apenas pelas características construtivas. Por exemplo, o TEN do aquecedor micatérmico é uma serpentina localizada atrás de uma placa mineral. Ao aquecer, a placa irradia calor infravermelho.

As características mais comuns são:

• diâmetro – 5-18 mm;
• comprimento – 200-6000 mm;
• material da carcaça – aço, aço inoxidável, cerâmica, cobre;
• potência – 0,3-2,5 kW.

Resistências tubulares com potência superior a 2,5 kW não são aplicadas em aparelhos de aquecimento domésticos, porque a fiação do apartamento não suportaria uma carga maior.

Versão aletada dos aquecedores elétricos

Os aparelhos aletados são uma modificação da resistência tubular. Sua característica é a presença de múltiplas finas placas de aço dispostas ao longo de todo o comprimento do dispositivo. Essa construção aumenta drasticamente a área de contato com o ambiente, garantindo alta velocidade de aquecimento.

As resistências tubulares aletadas são mais caras, exigem mais volume de espaço de trabalho, mas proporcionam características de consumo mais elevadas para o equipamento de aquecimento.

Os modelos aletados são usados principalmente em aquecedores para aquecimento de ar. Eles garantem um rápido aumento da temperatura ambiente, especialmente quando há um ventilador embutido.

Construções em bloco dos TENs

A variante em bloco consiste em vários aquecedores tubulares combinados em uma única base de fixação.

Atenção especial deve ser dada à potência das resistências tubulares em bloco e à capacidade da caldeira com bomba de dissipar o calor.

Tal construção é utilizada quando há combinação de dois fatores:

1. Necessidade de potência elevada do aparelho e alta velocidade de aquecimento do meio de trabalho.
2. Impossibilidade de transferência rápida de energia térmica da espiral para o ambiente devido à pequena área da casca externa.

Na prática, em uma resistência tubular em bloco, a carga em cada tubo de aquecimento é reduzida e a velocidade de transferência de calor aumenta. Esses dispositivos fazem parte de caldeiras de aquecimento domésticas e instalações industriais de aquecimento elétrico.

A potência dos modelos em bloco pode ser de 5 a 10 kW, portanto, ao instalá-los em um apartamento, é necessário passar um cabo elétrico adicional no ambiente.

Dispositivos do tipo cartucho

As resistências tubulares tipo cartucho têm a forma de um tubo com uma extremidade livre, devido à peculiaridade de sua instalação. A casca externa é geralmente feita de aço polido para garantir o máximo contato com o material circundante. Esses tubos são inseridos firmemente no orifício correspondente do aparelho de aquecimento.

A principal desvantagem das resistências tubulares tipo cartucho é a pequena área de superfície de transferência de calor, o que exige o uso de métodos específicos de dissipação de energia térmica.

A fixação dos modelos tipo cartucho é feita principalmente por meio de conexão flangeada. Eles são geralmente usados na indústria para aquecer peças de trabalho de extrusoras.

Existem outros tipos estruturais de resistências tubulares, mas eles são usados principalmente na produção industrial e não afetam o tópico em questão.

Funções adicionais dos aquecedores elétricos

Acima foram consideradas as construções mais simples de aparelhos que não possuem nenhum mecanismo de ajuste embutido.

O bloco de termorregulação pode ter automação mecânica ou eletrônica. Esta última é mais precisa, mas é exigente quanto aos parâmetros da rede elétrica doméstica.

Porém, aquecedores elétricos de água podem ser equipados com automação mais simples, que fornece funções adicionais ao dispositivo.

Estas incluem:

1. Termorregulação. Os TENs com termostato embutido para aquecimento possuem um sensor de temperatura que é acionado quando o meio de trabalho é aquecido até um determinado nível. O ajuste do aquecedor elétrico é feito pelo lado externo do flange.
2. Anticongelamento. Esta função é fornecida por um termostato simplificado, que só é acionado quando a temperatura cai para 0-2°C. Ela impede o congelamento da água nos tubos de aquecimento, consumindo um mínimo de eletricidade.
3. Turboaquecimento, que proporciona um aquecimento forçado do meio de trabalho na inicialização do equipamento. É necessário lembrar que a fiação elétrica do ambiente deve suportar um aumento temporário de potência.

Não existem muitos aparelhos que suportam funções adicionais, porque muitas vezes o controle do funcionamento dos dispositivos de aquecimento como um todo é feito por meio de uma unidade de automação separada.

Como escolher um TEN para equipamento de aquecimento?

Ao escolher um TEN para substituição em aquecedor de água ou em um radiador, é necessário prestar atenção à sua potência, construção, comprimento do tubo e disponibilidade de recursos adicionais. Portanto, antes da compra, é necessário saber o máximo possível sobre todas as suas características.

Cálculo da potência do aparelho

A alta potência do TEN nem sempre é uma qualidade positiva.

Ao escolher, é importante considerar vários fatores relacionados ao nível de consumo de energia:

• potência máxima de dissipação de calor do dispositivo de aquecimento como um todo;
• capacidade da fiação elétrica;
• volume do ambiente.

Não se deve comprar um dispositivo com potência superior a 75% do nível máximo de dissipação de calor do equipamento de aquecimento.

Por exemplo, há um radiador com 10 seções, cada uma libera 150 W de calor para o ar, totalizando 1,5 kW. Ao instalar um aquecedor elétrico de 2 kW, a superfície do radiador não conseguirá dissipar rapidamente toda a energia gerada. Como resultado, o TEN será constantemente desligado devido ao superaquecimento.

A causa da quebra rápida do TEN pode ser a escolha incorreta da potência do dispositivo. Como resultado do superaquecimento sistemático da bobina, ela queima com o tempo.

Em apartamentos com fiação desgastada, a carga constante na tomada não deve exceder 1,5-2 kW, caso contrário, ela pode pegar fogo e levar a consequências lamentáveis. Portanto, antes de comprar a resistência, é necessário verificar o estado da fiação e, se necessário, remover a antiga e instalar uma nova rede elétrica.

Quando a questão da elétrica e das capacidades do equipamento estiver resolvida, pode-se prosseguir para o cálculo da potência necessária para manter uma temperatura confortável no ambiente.

Em casas e apartamentos bem isolados, será suficiente um nível de 40 W/m³. E na presença de frestas nas janelas, a potência de aquecimento deve ser aumentada para 60-80 W/m³. Só se deve comprar um modelo específico após considerar todos os fatores energéticos descritos acima.

Consideração das características da construção

A maioria das resistências de aquecimento possui um revestimento de aço ligado, que garante resistência e proteção contra corrosão. Dispositivos de cobre são usados principalmente em aquecedores de água, embora não haja restrições para seu uso em radiadores caseiros.

Em radiadores de ferro fundido e aço, o uso de resistências de metais não ferrosos é indesejável. Isso pode levar à aceleração do desgaste dos materiais e das conexões.

Além disso, ao escolher, é necessário considerar a direção da rosca do tampão, que pode ser direita ou esquerda. Diferentes modelos de aquecedores elétricos também diferem no diâmetro dos flanges. Eles podem ter tamanho de 0,5 a 1,25 polegadas.

Geralmente, uma resistência de um bom fabricante vem acompanhada de uma breve instrução, que descreve seus parâmetros de construção. O estudo deles ajudará a comprar um dispositivo que se encaixe perfeitamente no equipamento de aquecimento existente.

Comprimento do tubo de aquecimento

A extensão do tubo é uma das principais características que determinam a eficiência do funcionamento do dispositivo.

Seu maior comprimento, com a mesma potência, leva ao aumento da área superficial do aquecedor elétrico e à aceleração da troca de calor com o meio de trabalho. Isso afeta positivamente a durabilidade da resistência e a velocidade de circulação do fluido de aquecimento.

Resistências com tubo longo são ideais para instalação em registros caseiros, com os quais é conveniente aquecer grandes ambientes e dependências.

É desejável que o tubo percorra todo o comprimento da zona de trabalho do aparelho de aquecimento, sem atingir a parede oposta em 6-10 cm. Esta recomendação permitirá aquecer o fluido de aquecimento de forma rápida e uniforme.

Presença de funcionalidades adicionais

Não é sempre necessário pagar a mais por recursos adicionais das resistências. Se o aparelho de aquecimento é usado como auxiliar e não possui sua própria automação embutida, então comprar um modelo com termostato faz sentido.

Mas, se o radiador ou o convector elétrico tiverem seus próprios sensores térmicos e mecanismos de controle de temperatura, as funções adicionais permanecerão não utilizadas.

A eletrônica embutida no tampão da resistência deve ter mecanismos de segurança para que, em caso de falha da placa de controle, não ocorra um incêndio.

Portanto, recomenda-se adquirir aquecedores elétricos caros com automação embutida apenas quando houver necessidade clara de tal equipamento. Se precisar de uma seleção individual do fundo de temperatura, é melhor comprar um termostato de tomada, que pode ser usado periodicamente.

Quanto aos fabricantes de resistências, a escolha não é crucial. Os principais fornecedores são empresas da Rússia, Ucrânia, Turquia e Itália. A qualidade de seus produtos é aproximadamente a mesma, portanto não faz sentido pagar a mais pela marca.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Visão prática de resistências de vários tipos:

Vídeo #2. Visão geral de uma resistência com termostato:

Vídeo #3. Características de uma resistência de bloco usada em caldeiras elétricas de aquecimento:

Comprar uma resistência para dispositivos de aquecimento é uma tarefa complicada. Para isso, é necessário conhecer claramente as características do equipamento no qual o aquecedor elétrico será instalado. Portanto, você deve escolher um modelo específico somente após uma análise cuidadosa de seus parâmetros.

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