Od redakcji 1/2018

Szanowni Państwo,Okladka

pierwszy w tym roku zeszyt Elektroinstalatora zdominowała tematyka oświetleniowa i grzewcza. Nie bez powodu, wszakże sezon zimowy ruszył całą parą. Weszliśmy w okres powszechnego niedoboru światła, niskich temperatur oraz zwiększonego zapotrzebowania na energię. Według Głównego Urzędu Statystycznego Polacy 3/4 swoich wydatków na energię przeznaczają na ogrzewanie, resztę na prąd i podgrzanie wody.

Więcej…

Elektryczne grzejniki akumulacyjne

Do ogrzewania pomieszczeń oprócz ogrzewania podłogowego mogą być stosowane ogrzewacze indywidualne bezpośrednie lub akumulacyjne. Ponieważ podstawową cechą ogrzewania akumulacyjnego jest możliwość magazynowania energii cieplnej, ogrzewacze tego typu mogą korzystać z tańszej energii pobieranej w okresach zmniejszonego obciążenia sieci. Rys5

Zasadniczą cechą ogrzewania akumulacyjnego jest zdolność do gromadzenia energii cieplnej i oddawanie jej przez dłuższy czas, przy jednoczesnej możliwości ograniczenia okresów pobierania energii elektrycznej (tzw. okresów ładowania) do godzin pozaszczytowych, gdy jej koszt jest niższy. Ogrzewanie akumulacyjne korzystające z tzw. II taryfy zwykle pobiera tańszą energię w nocy w godzinach 22–6 oraz w dzień od godz. 13 do 15, przy czym dostawcy energii różnicują te okresy m.in. w zależności od pory roku.

 

Najważniejszym elementem ogrzewacza jest blok akumulacyjny wykonany z materiału o odpowiednich właściwościach, do których zaliczamy:

  • dużą pojemność cieplną uwarunkowaną dużą gęstością i ciepłem właściwym materiału (pojemność cieplna musi być stabilna, tzn. nie powinna ulegać zmianom w kolejnych cyklach grzania i oddawania ciepła),
  • dużą właściwą przewodność cieplną,
  • stosunkowo małą rozszerzalność termiczną,
  • dużą stabilność składu chemicznego i struktury substancji w trakcie pracy grzejnika,
  • brak reakcji chemicznych z materiałem obudowy,
  • bezpieczeństwo użytkowania (wykluczone jest stosowanie materiałów łatwopalnych lub wydzielających toksyczne substancje),
  • dostępność i niska cena materiału oraz łatwość stosowania w masowej produkcji grzejników.

Rys3Stosowane w praktyce materiały z oczywistych względów nie są w stanie spełniać wszystkich tych kryteriów jednocześnie. W tablicy 1 zestawiono właściwości cieplne kilku wybranych materiałów. Z porównania danych wynika, że największą zdolność do akumulacji wykazuje żeliwo, zaś na drugim miejscu plasuje się magnezyt. Do zmagazynowania tej samej ilości ciepła potrzeba o ok. 17% większej objętości magnezytu niż żeliwa. Biorąc jednak pod uwagę wartości zestawione w kolumnie 3, należy stwierdzić, że blok akumulacyjny wykonany z żeliwa będzie o ok. 37% cięższy od bloku z magnezytu o tej samej pojemności cieplnej. Z tego względu w obecnie produkowanych grzejnikach akumulacyjnych stosuje się głównie magnezyt.

 

W pracy urządzeń do ogrzewania akumulacyjnego występują dwa cykle. W cyklu ładowania (nagrzewania) energia elektryczna pobierana z instalacji zużywana jest przede wszystkim do nagrzania rdzenia akumulacyjnego. Część jej zamieniona na ciepło oddawana jest także w tym czasie do otoczenia. W cyklu rozładowania ciepło oddawane jest do otoczenia na zasadzie promieniowania i konwekcji. Do zintensyfikowania procesu oddawania ciepła stosowane są grzejniki akumulacyjne z rozładowaniem dynamicznym. Zasadnicze znaczenie dla wymiany ciepła pomiędzy grzejnikiem a jego otoczeniem mają:

  • przenikanie ciepła przez wielowarstwowe ścianki,
  • wymiana ciepła pomiędzy elementami rdzenia a opływającym je powietrzem,
  • wymiana ciepła na drodze konwekcji,
  • przewodzenie ciepła przez ośrodki akumulacyjne,
  • wymiana ciepła przy przepływie powietrza przez kanały grzejnika – zarówno przy przepływie naturalnym, jak i wymuszonym.

Przenikanie ciepła polega na wymianie energii pomiędzy dwoma przestrzeniami wypełnionymi powietrzem i przegrodzonymi ścianką. Zjawisko to obejmuje również przewodzenie ciepła przez przegrodę oraz przejmowanie ciepła z obu jej powierzchni. Dla zintensyfikowania procesu stosuje się przegrody żebrowane.

Wymiana przez konwekcję może odbywać się w trakcie swobodnego obiegu powietrza wywołanego ruchem powstałym w wyniku różnicy gęstości nagrzanych i zimnych jego cząstek. Może także następować w trakcie wymuszonego obiegu powietrza tłoczonego przez wentylator. Podstawową wielkością charakteryzującą to zjawisko jest tzw. współczynnik konwekcji. Zależy on od: naturalnego lub wymuszonego przepływu powietrza, temperatury i kształtu kanałów, przez które przepływa powietrze oraz charakteru przepływu powietrza przez kanały grzejnika.

 
(...)

mgr inż. Janusz Strzyżewski

Pełna wersja artykułu w czasopiśmie Ei 1/2018 oraz na portalu http://wirtualna-czytelnia.sigma-not.pl/wirtualna/start.xhtml

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem