ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ НА РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
В некоторых печах используется отопление с помощью резистивных элементов. Вместо топки, где происходит горение, устанавливаются высокомощные резистивные элементы. Электрические печи обычно работают от сети переменного тока напряжением 234 В. При той же величине сопротивления нагревательных элементов такая печь обеспечивает мощность в четыре раза большую, чем печь, рассчитанная на напряжение 117В переменного тока. Вспомним формулы для напряжения и сопротивления:
Л*= EVR,
РБТЕ/Ч = 3MEVR.
Из этих формул мы можем видеть, что если напряжение (Е) увеличивается вдвое, то мощность (РНт или РБТЕ ч) растет в 22, т. е. в 4 раза. Это, конечно, справедливо, если нагревательные резистивные элементы могут выдерживать удвоенный ток и генерировать в четыре раза большую мощность.
Мощность электрической печи с нагревательным элементом достигает нескольких киловатт, а две или более печи, соединенные вместе,
обеспечат теплом весь дом или здание. Можно использовать комбинацию такой печи и системы с принудительной воздушной тягой.
Рисунок 2.1 (из предыдущей главы) может служить упрощенной функциональной схемой нагревательной системы на резистивных элементах с применением системы воздушного отопления. А сама печь изображена на рис. 3.3 и, по сути дела, представляет собой увеличенный электрический обогреватель помещений.
К системе воздуховодов
t
ПРЕИМУЩЕСТВА СИСТЕМ ОБОГРЕВА НА РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
• Отсутствуют отработанные газы или сопутствующие отходы как в доме, так и вне его.
• Нет риска отравления угарным газом СО в случае неисправности системы.
• Нет опасности взрыва, поскольку не используются горючие газы.
• В приборах для местного обогрева индивидуальные термостаты могут быть установлены в каждой комнате, так, чтобы температура в них подстраивалась в соответствии с использованием помещения.
• При применении излучающих приборов для местного обогрева пыль не циркулирует по дому.
• Предохранители или автоматы защиты сети могут обеспечить дешевый автоматический механизм отключения в случае короткого замыкания, если электрическая система правильно заземлена.
_ НЕДОСТАТКИ СИСТЕМ ОБОГРЕВА НА РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
• С учетом всех факторов генерирование мощности путем пропускания тока через резистивный элемент — это неэффективный способ обогрева комнаты или здания. В отопительном приборе все электричество преобразуется в теплоту, но электрогенераторы, от которых поступает электрический ток, менее эффективны, чем типичные печи на газе или солярке.
• Если рассматривать процесс использования электричества в целом, то с учетом всех стадий процесса электрические системы отопления загрязняют окружающую среду больше, чем системы на газе или солярке, имеющие ту же мощность.
• Если пропадает напряжение в сети, то электрические системы на резистивных элементах не будут работать, а устанавливать электрогенератор в доме непрактично, так как потребление тока будет слишком большим.
• Электрические приборы для местного обогрева создают опасность пожара, если они плохо сделаны или неправильно используются.
• Может произойти электрическое замыкание, если электрический прибор для обогрева помещения неправильно заземлен.
• Использование систем отопления на резистивных элементах в качестве основных в местностях с суровыми зимами будет неэкономным до тех пор, пока стоимость электроэнергии не снизится.
Задача 3.3
Предположим, что обогревательный прибор работает от сети переменного тока с номинальным напряжением 117 В, как обычно в американских домах. Если сопротивление нагревательного элемента составляет 18,25 Ом, когда он подсоединен к источнику электрического тока и полностью разогрет, сколько он выделит тепловой мощности в Вт? Сколько он выделит тепловой мощности в Британских тепловых единицах в час? Округлите ответы до ближайших целых чисел.
Решение 3.3
Для того чтобы определить тепловую мощность в Вт, используем формулу для мощности в ваттах, выраженной через напряжение переменного тока и сопротивление:
РВт= EVR = 117[9]/18,25 = 750 Вт.
Для того чтобы определить тепловую мощность в Британских тепловых единицах в час, умножим тепловую мощность в ваттах на коэффициент 3,41:
РБТЕ/ч = [10]’41 х 750 = 2558 БТЕ/ч.