Resistenze elettriche per riscaldamento: tipi, principio di funzionamento, regole per la scelta delle apparecchiature

I TEN elettrici non cambiano la loro struttura da decenni e rimangono richiesti nelle apparecchiature di riscaldamento. Cambia la forma di questi dispositivi, i materiali costruttivi, ma il principio di funzionamento e l'efficienza rimangono invariati. Per una corretta selezione, saranno utili informazioni sulle differenze e le caratteristiche. È d'accordo?

Lei scoprirà cosa sono e come funzionano i TEN per riscaldamento. Abbiamo descritto in dettaglio le varietà degli elementi riscaldanti, fornito argomenti inconfutabili per una scelta motivata del tipo ottimale. Seguendo i nostri consigli, acquisterà senza errori il dispositivo necessario.

Scopo dei TEN per riscaldamento

I TEN elettrici hanno guadagnato popolarità grazie alla loro versatilità e all'alto rendimento. Tutta l'energia elettrica da essi consumata viene utilizzata direttamente per riscaldare lo spazio circostante.

I principali dispositivi di riscaldamento in cui vengono utilizzati i TEN sono:

1. Riscaldatori elettrici a olio portatili e fissi.
2. Radiatori ad acqua per riscaldamento.
3. Scaldasalviette per bagno.
4. Caminetti elettrici.
5. Convetteri elettrici.
6. Caldaie elettriche.

L'attrezzatura indicata può essere utilizzata come fonte di riscaldamento principale o aggiuntiva. Costa poco, è facile da montare e non richiede competenze speciali per l'uso.

Collegare il TEN a un radiatore in ghisa del riscaldamento centralizzato è possibile dopo aver scollegato la colonna montante comune. Tale dispositivo può essere utilizzato per il riscaldamento principale e aggiuntivo.

Struttura interna dei riscaldatori elettrici

È conveniente esaminare il dispositivo prendendo come esempio un modello tubolare. Il riscaldatore elettrico consiste in un tubo ceramico o metallico riempito con un conduttore termico, con una spirale all'interno. Nel punto di fissaggio del tubo alla flangia si trovano boccole isolanti che rendono impossibile il contatto della spirale conduttrice con il corpo del TEN.

Nella maggior parte dei modelli di resistenze elettriche vengono utilizzati componenti simili, tuttavia la loro durata può variare in base alla qualità dell'assemblaggio.

L'elemento riscaldante viene fissato principalmente con un raccordo a flangia, che consente di sigillare l'ambiente interno dell'apparecchio di riscaldamento dallo spazio esterno. Lo svantaggio di questa costruzione è l'impossibilità di sostituire la spirale in caso di bruciatura interna.

Principio di funzionamento degli elementi riscaldanti

La resistenza elettrica funziona secondo il seguente principio. Quando è collegata alla rete, si verifica il riscaldamento della spirale interna e il trasferimento di energia al conduttore termico e al rivestimento esterno. Successivamente, il calore viene trasmesso al liquido, all'aria o al materiale solido circostante.

Quando la resistenza elettrica è immersa in olio o acqua, si creano flussi convettivi attorno al tubo, che mescolano il fluido termovettore e ne favoriscono un riscaldamento uniforme.

Le caldaie elettriche sono note per la loro affidabilità e manutenibilità. Non contengono molti componenti complessi, quindi sono semplici da utilizzare e da manutenere.

Negli apparecchi di riscaldamento senza liquido, la temperatura di riscaldamento è solitamente limitata per non danneggiare i componenti circostanti e non provocare un incendio.

Per accelerare lo scambio termico, viene spesso utilizzato un ventilatore che garantisce la circolazione dell'aria sia all'interno dell'apparecchio che nella stanza circostante.

Tipi di TEN per apparecchi di riscaldamento

La semplicità di produzione delle resistenze elettriche non si traduce sempre in comodità per gli utenti. Molti produttori realizzano elementi riscaldanti con forme e fissaggi specifici. In caso di guasto, è piuttosto difficile acquistarli in negozio. Pertanto, per una scelta corretta, è necessario studiare tutte le possibili varianti costruttive.

Modelli tubolari per riscaldamento domestico

La struttura tubolare dei riscaldatori elettrici è la più comune nei radiatori a olio mobili, nei radiatori elettrici portatili e da parete. La trasmissione del calore può avvenire tramite: convezione, radiazione infrarossa o conduzione termica.

Le resistenze elettriche già pronte con regolatore e cavo di alimentazione proprio possono essere acquistate solo se si è certi che la lunghezza del cavo sia sufficiente.

La forma e la lunghezza del tubo in tali dispositivi possono essere qualsiasi e sono determinate solo dalle caratteristiche costruttive. Ad esempio, la resistenza elettrica di un riscaldatore micatermico è una serpentina situata dietro una piastra minerale. Riscaldandosi, la piastra emette calore infrarosso.

Le sue caratteristiche più comuni sono:

• diametro – 5-18 mm;
• lunghezza – 200-6000 mm;
• materiale del rivestimento – acciaio, acciaio inossidabile, ceramica, rame;
• potenza – 0,3-2,5 kW.

Le resistenze con potenza superiore a 2,5 kW non vengono utilizzate negli apparecchi di riscaldamento domestici, perché l'impianto elettrico dell'appartamento semplicemente non reggerebbe un carico maggiore.

Versione alettata dei riscaldatori elettrici

Gli apparecchi alettati rappresentano una modifica della resistenza tubolare. La loro caratteristica è la presenza di numerose sottili lamine d'acciaio disposte lungo l'intera lunghezza del dispositivo. Tale struttura aumenta notevolmente la superficie di contatto con l'ambiente, garantendo un'elevata velocità di riscaldamento.

Le resistenze alettate costano di più, richiedono un maggiore volume di spazio di lavoro, ma offrono caratteristiche prestazionali superiori per le apparecchiature di riscaldamento.

I modelli alettati sono utilizzati principalmente nei riscaldatori per riscaldamento ad aria. Essi garantiscono un rapido aumento della temperatura nell'ambiente, specialmente in presenza di un ventilatore integrato.

Costruzioni a blocco dei TEN

La variante a blocchi consiste in più riscaldatori tubolari combinati su un unico supporto.

Particolare attenzione nella scelta delle resistenze a blocchi va posta alla loro potenza e alla capacità della caldaia con pompa di garantire la dissipazione del calore.

Tale struttura viene utilizzata quando si combinano due fattori:

1. Necessità di una maggiore potenza dell'apparecchio e di un'elevata velocità di riscaldamento del mezzo di lavoro.
2. Impossibilità di trasferire rapidamente l'energia termica dalla spirale all'ambiente a causa della ridotta superficie dell'involucro esterno.

In realtà, in una resistenza elettrica a blocchi, il carico su ciascun tubo riscaldante diminuisce e la velocità di trasferimento del calore aumenta. Tali dispositivi fanno parte di caldaie per riscaldamento domestico e apparecchiature elettriche di riscaldamento industriali.

La potenza dei modelli a blocchi può essere di 5-10 kW, quindi, quando vengono installati in un appartamento, è necessario tirare un cavo elettrico aggiuntivo nella stanza.

Dispositivi a cartuccia

Le resistenze a cartuccia hanno l'aspetto di un tubo con un'estremità libera, a causa della particolarità della loro installazione. L'involucro esterno è solitamente realizzato in acciaio lucidato per garantire il massimo contatto con il materiale circostante. Questi tubi vengono inseriti saldamente nel foro corrispondente dell'apparecchio di riscaldamento.

Il principale svantaggio delle resistenze a cartuccia è la ridotta superficie di dispersione del calore, che richiede l'uso di metodi specifici per smaltire l'energia termica.

Il fissaggio dei modelli a cartuccia avviene prevalentemente tramite giunzione a flangia. Vengono generalmente utilizzati nell'industria per riscaldare le parti operanti degli estrusori.

Esistono anche altri tipi costruttivi di resistenze, ma vengono utilizzati principalmente nella produzione industriale e non riguardano l'argomento in questione.

Funzioni aggiuntive dei riscaldatori elettrici

Sopra sono state esaminate le costruzioni più semplici di apparecchi che non hanno alcun meccanismo di regolazione integrato.

Il blocco di termoregolazione può avere automazione meccanica o elettronica. Quest'ultima è più precisa, ma esigente riguardo ai parametri della rete elettrica domestica.

Ma gli scaldacqua elettrici possono essere dotati di automazione semplice, che fornisce funzioni aggiuntive al dispositivo.

Tra queste rientrano:

1. Termoregolazione. Le resistenze con termostato integrato per il riscaldamento hanno un sensore di temperatura che si attiva quando il mezzo di lavoro raggiunge un determinato livello di calore. La regolazione del riscaldatore elettrico avviene dalla parte esterna della flangia.
2. Antigelo. Questa funzione è garantita da un termostato semplificato che si attiva solo quando la temperatura scende a 0-2°C. Impedisce il congelamento dell'acqua nei tubi del riscaldamento, consumando il minimo di energia elettrica.
3. Turbo riscaldamento, che assicura un riscaldamento forzato del mezzo di lavoro all'avvio iniziale dell'apparecchiatura. È necessario ricordare che l'impianto elettrico del locale deve sopportare un aumento momentaneo di potenza.

Non sono molti gli apparecchi che supportano funzioni aggiuntive, perché spesso la regolazione del funzionamento degli apparecchi di riscaldamento viene effettuata tramite un'unità di automazione separata.

Come scegliere un TEN per l'attrezzatura di riscaldamento?

Quando si sceglie una resistenza elettrica per la sostituzione in uno scaldacqua o in un radiatore, è necessario prestare attenzione alla sua potenza, struttura, lunghezza del tubo e presenza di funzionalità aggiuntive. Pertanto, prima dell'acquisto, è necessario informarsi il più possibile su tutte le sue caratteristiche.

Calcolo della potenza del dispositivo

Una potenza elevata della resistenza non è sempre una qualità positiva.

Nella scelta è importante considerare diversi fattori legati al livello di consumo energetico:

• la potenza massima di dissipazione termica dell'apparecchio di riscaldamento nel suo complesso;
• le capacità dell'impianto elettrico;
• il volume dell'ambiente.

Non si può acquistare un dispositivo con potenza superiore al 75% della potenza massima di dissipazione termica dell'apparecchio di riscaldamento.

Ad esempio, si ha un radiatore con 10 elementi, ciascuno dei quali cede all'aria 150 W di calore, per un totale di 1,5 kW. Installando al suo interno un riscaldatore elettrico con potenza di 2 kW, la superficie del termosifone non sarà in grado di disperdere rapidamente tutta l'energia generata. Di conseguenza, la resistenza si spegnerà continuamente a causa del surriscaldamento.

La causa di un rapido guasto della resistenza può essere una scelta errata della potenza dell'apparecchio. A causa del surriscaldamento sistematico della spirale, essa col tempo si brucia.

Negli appartamenti con impianto elettrico usurato, il carico costante sulla presa non deve superare 1,5-2 kW, altrimenti potrebbe prendere fuoco e portare a tristi conseguenze. Pertanto, prima di acquistare una resistenza elettrica, è necessario verificare lo stato dell'impianto e, se necessario, smantellare quello vecchio e installare una nuova rete elettrica.

Una volta risolto il problema dell'impianto elettrico e delle capacità dell'apparecchiatura, si può procedere al calcolo della potenza necessaria per mantenere una temperatura confortevole nell'ambiente.

In case e appartamenti ben isolati, è sufficiente un livello di 40 W/m³. In presenza di fessure nelle finestre, la potenza di riscaldamento deve essere aumentata a 60-80 W/m³. È possibile acquistare un modello specifico solo dopo aver considerato tutti i fattori energetici sopra descritti.

Considerazione delle caratteristiche costruttive

La maggior parte delle resistenze elettriche per riscaldamento ha un involucro in acciaio legato, che garantisce robustezza e resistenza alla corrosione. I dispositivi in rame vengono utilizzati principalmente negli scaldacqua, sebbene non ci siano restrizioni sul loro utilizzo in radiatori fatti in casa.

Nei radiatori in ghisa e acciaio, l'uso di resistenze elettriche in metalli non ferrosi è sconsigliato. Ciò potrebbe accelerare l'usura dei materiali e dei giunti.

Inoltre, nella scelta è necessario considerare la direzione della filettatura del tappo, che può essere destra o sinistra. Diversi modelli di riscaldatori elettrici differiscono anche per il diametro delle flange. Possono avere dimensioni da 0,5 a 1,25 pollici.

Di solito, una resistenza elettrica di un buon produttore è accompagnata da brevi istruzioni che descrivono i suoi parametri costruttivi. Lo studio di queste informazioni aiuterà ad acquistare un dispositivo che si adatti perfettamente all'apparecchiatura di riscaldamento esistente.

Lunghezza del tubo riscaldante

La lunghezza del tubo è una delle caratteristiche principali che determinano l'efficienza del dispositivo.

Una sua maggiore lunghezza a parità di potenza comporta un aumento della superficie del riscaldatore elettrico e un'accelerazione dello scambio termico con il mezzo di lavoro. Ciò influisce positivamente sulla durata della resistenza elettrica e sulla velocità di circolazione del refrigerante.

Le resistenze elettriche con tubo lungo sono ideali per l'installazione in registri fatti in casa, con cui è comodo riscaldare grandi ambienti e locali di servizio.

È preferibile che il tubo percorra l'intera lunghezza della zona di lavoro del dispositivo di riscaldamento, senza raggiungere la parete opposta di 6-10 cm. Questa raccomandazione permetterà di riscaldare rapidamente e uniformemente il refrigerante.

Presenza di funzionalità aggiuntive

Non è sempre necessario pagare di più per le funzionalità aggiuntive delle resistenze elettriche. Se il dispositivo di riscaldamento viene utilizzato come ausiliario e non dispone di una propria automazione integrata, allora l'acquisto di un modello con termostato ha senso.

Tuttavia, se il radiatore o il termoconvettore elettrico dispone di propri sensori termici e meccanismi di controllo della temperatura, le funzioni aggiuntive rimarranno inutilizzate.

L'elettronica integrata nel tappo della resistenza deve disporre di meccanismi di sicurezza per evitare incendi in caso di guasto della scheda di regolazione.

Pertanto, si consiglia di acquistare costosi riscaldatori elettrici con automazione integrata solo in caso di evidente necessità di tali apparecchiature. Se è necessario selezionare individualmente la temperatura ambiente, è meglio acquistare un termostato da presa, che può essere utilizzato periodicamente.

Per quanto riguarda i produttori di resistenze, la scelta non è cruciale. I principali fornitori sono aziende di Russia, Ucraina, Turchia e Italia. La qualità dei loro prodotti è più o meno la stessa, quindi non ha senso pagare un extra per il marchio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Panoramica pratica delle resistenze di vari tipi:

Video #2. Panoramica di una resistenza con termoregolatore:

Video #3. Caratteristiche della resistenza a blocchi utilizzata nelle caldaie elettriche per riscaldamento:

L'acquisto di una resistenza per apparecchi di riscaldamento è un compito complesso. Richiede una conoscenza precisa delle caratteristiche dell'apparecchiatura in cui viene installato il riscaldatore elettrico. Pertanto, è necessario scegliere un modello specifico solo dopo un'attenta analisi dei suoi parametri.

Scrivete commenti, fate domande, pubblicate foto sull'argomento dell'articolo nel blocco sottostante. Raccontate come avete scelto la resistenza per la sostituzione in una caldaia elettrica o in un riscaldatore mobile. Condividete cosa è stato per voi personalmente l'argomento decisivo nella scelta.