Elektryczna nagrzewnica powietrza własnymi rękami: plusy i minusy samodzielnego wykonania + poradnik montażu

Zakres zastosowania elektrycznych nagrzewnic powietrza jest dość szeroki. Przemysłowe agregaty wykorzystuje się do ogrzewania hal produkcyjnych, magazynowych, a nawet pomieszczeń mieszkalnych. Natomiast na małych powierzchniach można sobie poradzić z domowej roboty konstrukcją generatora ciepła, który jest w stanie ogrzać garaż lub domek letniskowy.

Jeśli elektryczna nagrzewnica powietrza została wykonana własnymi rękami, to będzie kosztować dosłownie grosze. Jednak przy wykonaniu użytecznej samodzielnej konstrukcji należy przestrzegać zasad. Tylko wtedy urządzenie będzie działać nie gorzej niż fabryczny produkt.

Opowiemy, jak prawidłowo zrobić nagrzewnicę elektryczną. Z proponowanego przez nas artykułu dowiesz się, jakie materiały i podzespoły będą potrzebne do montażu agregatu. Nasze porady pomogą w wykonaniu efektywnego i ekonomicznego urządzenia.

Co należy wiedzieć o nagrzewnicy elektrycznej?

W odróżnieniu od innych rodzajów nagrzewnic powietrza, urządzenie elektryczne może wykonać praktycznie każdy domowy majsterkowicz, znający podstawy elektroniki.

Chociaż sprawność nagrzewnicy elektrycznej jest znacznie niższa od urządzeń diesla lub urządzeń gazowych, nie wydziela ona szkodliwych dla zdrowia produktów spalania i może być instalowana w każdym pomieszczeniu – w domu mieszkalnym, szklarni, pomieszczeniach gospodarczych.

Moc nagrzewnic przemysłowych waha się w granicach od 2 do 45 kW, przy czym liczba elementów grzejnych może dochodzić do 15 szt.

Przyjrzyjmy się, jak działa urządzenie elektryczne.

Budowa i zasada działania generatora ciepła

Każda nagrzewnica elektryczna składa się z trzech podstawowych podzespołów: obudowy, silnika elektrycznego z wentylatorem oraz elementu grzejnego. Szczegółowo rodzaje urządzeń tego typu opisane są w artykule poświęconym klasyfikacji i zasadom działania nagrzewnic powietrza.

Dodatkowo urządzenie można wyposażyć w dowolne „bonusy” z fabrycznych agregatów – przełącznik prędkości, regulator temperatury, termostat pokojowy, czujnik nagrzania obudowy, zabezpieczenie silnika i inne elementy, ale podnoszą one nie tylko komfort i bezpieczeństwo podczas eksploatacji, ale także koszt własny domowej konstrukcji.

Szybkość nagrzewania powietrza w całej objętości pomieszczenia zależy od liczby i mocy elementów grzejnych – im większa jest ich powierzchnia, tym aktywniejsze będzie przekazywanie ciepła.

Nagrzewnica elektryczna działa w następujący sposób:

• po podłączeniu do sieci element grzejny zamienia prąd elektryczny w energię cieplną, dzięki czemu sam się nagrzewa;
• silnik elektryczny napędza łopatki wentylatora;
• wentylator wtłacza powietrze z pomieszczenia do wnętrza obudowy;
• zimny strumień powietrza styka się z powierzchnią elementu grzejnego, nagrzewa się i, wymuszony przez wentylator, jest wyprowadzany z dyszy pistoletu termicznego.

Jeśli urządzenie jest wyposażone w element termoregulacyjny, zatrzyma on pracę grzałki po osiągnięciu zaprogramowanej temperatury. W prostszych urządzeniach kontrolę nagrzewania trzeba będzie prowadzić samodzielnie.

Zalety i wady domowych nagrzewnic

Główną zaletą elektrycznego pistoletu termicznego jest możliwość jego użycia w każdym pomieszczeniu, w którym jest sieć o napięciu przynajmniej 220 V.

Takie urządzenia, nawet w wersji własnoręcznie wykonanej, są mobilne, ważą niewiele i są w stanie ogrzać powierzchnię do 50 m² (teoretycznie można i więcej, ale z urządzeniami o dużej mocy lepiej nie eksperymentować i kupić gotowy agregat, a pistolet od 5 kW już będzie wymagał podłączenia do sieci trójfazowej).

Parametry robocze urządzenia powinny odpowiadać ogrzewanej powierzchni. Średnio na każde 10 m² potrzeba 1 kW, ale wiele zależy od samego pomieszczenia – materiałów budowlanych, jakości przeszklenia i obecności izolacji.

Zalety własnoręcznie wykonanego pistoletu elektrycznego:

• Oszczędność środków – fabryczne urządzenia kosztują niemało, a złożyć urządzenie grzewcze można z minimalną ilością zakupionych części, a nawet całkowicie z materiałów z odzysku, wykorzystując brakujące elementy ze starych urządzeń.
• Bezpieczeństwo – ze wszystkich samodzielnie wykonanych generatorów ciepła, urządzenie elektryczne jest najprostsze w eksploatacji, ponieważ nie wymaga podłączenia do gazu ani tankowania paliwem łatwopalnym. Przy prawidłowym montażu obwodu elektrycznego ryzyko samozapłonu takich pistoletów jest minimalne.
• Szybkie nagrzewanie pomieszczenia – praca pistoletu termicznego jest znacznie efektywniejsza niż innych wariantów samodzielnie wykonanych grzejników elektrycznych, na przykład kominków lub olejowych grzejników.

Do wad można zaliczyć duże zużycie energii elektrycznej (ilość zależy od mocy silnika i elementu grzejnego). Ponadto praca wentylatora jest dość głośna, a im większa rozpiętość łopatek i prędkość obrotowa, tym silniejszy będzie wytwarzany hałas.

I kolejna wada każdego samodzielnie wykonanego urządzenia elektrycznego – prawdopodobieństwo błędu przy montażu lub podłączeniu, które może spowodować zwarcie w sieci, porażenie prądem i samozapłon urządzenia.

Warianty wykonania nagrzewnicy elektrycznej

Najtrudniejszym etapem przy składaniu urządzenia jest opracowanie prawidłowego schematu obwodu elektrycznego do podłączenia urządzenia do sieci. Dlatego proponujemy skorzystać z gotowego przykładu, przyjmując go za podstawę przyszłego pistoletu termicznego. Jak widać na schemacie, przełącznik i termostaty powinny być połączone szeregowo, a obwód powinien zamykać się na elemencie grzejnym i silniku elektrycznym z wentylatorem.

Termostat odpowiada za poziom nagrzewania grzałki i automatyczne rozłączanie obwodu po osiągnięciu żądanej temperatury w pomieszczeniu. Jeśli wykluczymy go z układu, trzeba będzie samodzielnie nadzorować urządzenie, aby uniknąć przegrzania.

Omówimy cechy wykonania dwóch prostych wariantów.

Prosta nagrzewnica z gotowym elementem grzejnym

Do obudowy przyszłej nagrzewnicy można dobrać odcinek metalowej lub azbestocementowej rury o odpowiedniej średnicy. Rozmiar najlepiej dopasować do rozpiętości „skrzydeł” wentylatora, ponieważ musi on zakrywać jeden z końców urządzenia.

W razie potrzeby generator ciepła można wykonać z małego metalowego zbiornika, ocynkowanego wiadra, starego garnka lub zużytej butli gazowej – najważniejsze, aby ścianki „osłony” nie były cienkie.

Moc wentylatora do nagrzewnicy nie ma decydującego znaczenia, ponieważ szybkość nagrzewania powietrza zależy wyłącznie od grzałki, a wirnik tylko rozprowadza ciepły strumień po pomieszczeniu. Dlatego można śmiało wziąć fragment z domowego okapu lub odkurzacza.

Jeśli chodzi o grzałkę, można zdjąć ten element ze zużytej płyty grzejnej lub bojlera albo kupić w sklepie – obecnie nie problem znaleźć nagrzewnicę o dowolnym kształcie. Jeśli kupisz gotową, najlepszym wyborem będzie element żebrowany, specjalnie przeznaczony do szybkiego ogrzewania przepływającego strumienia powietrza.

Moc grzałki powinna być wybita na jej obudowie lub podana w dokumentacji. Jeśli to stare urządzenie, można zmierzyć jego rezystancję multimetrem i określić moc według powyższego wzoru.

Oprócz trzech głównych elementów (obudowy, silnika i grzałki), do pracy potrzebny będzie trójżyłowy kabel, śruby, wyłączniki nadprądowe i wyłączniki różnicowoprądowe (RCD), rozłączające sieć w niebezpiecznej sytuacji.

Etapowy plan pracy:

1. Określenie wymaganej mocy dla przyszłej nagrzewnicy elektrycznej. Punktem wyjścia może być popularny wzór, według którego na 10 m² potrzeba 1 kW (przy wysokości sufitu 2,5–3 m). Jeśli pomieszczenie nie jest ocieplone, znajduje się w piwnicy lub ma dużą powierzchnię przeszkloną – śmiało dodaj do uzyskanych danych kolejne 20–30%. Jeśli jednak wymagana moc przekracza 2,5–3 kW – zastanów się, czy Twoja instalacja wytrzyma takie obciążenie.
2. Wykonanie obudowy. Jeśli jest to blacha metalowa – należy ją wygiąć i ustabilizować kształt za pomocą spawania, opasek lub nitów. W przypadku wiadra, butli lub garnka – odciąć dno i pokrywę. Krótko mówiąc, powinna powstać rama cylindryczna lub prostokątna z dwoma otwartymi otworami na końcach.
3. Sprawdzenie rezystancji grzałki i porównanie jej z obliczeniową. W razie potrzeby można dodać jeszcze 1-2 elementy, łącząc je szeregowo, lub zwiększyć moc, skracając element.
4. Mocowanie silnika elektrycznego z wentylatorem (można użyć standardowych uchwytów). Wirnik powinien jak najszczelniej zakrywać prześwit, ale jednocześnie swobodnie się obracać. Przewody podłącza się do sieci przez bezpiecznik 6A, wyposażone w wyłącznik.
5. Mocowanie grzałki wewnątrz rury (mniej więcej w środku) za pomocą nitów lub płytek z materiałów ogniotrwałych. Odległość powinna być wystarczająco duża od wentylatora, aby nie przegrzać silnika. Przewody wyprowadza się na zewnątrz obudowy i również podłącza do sieci, ale przez bezpiecznik 25A.

Po sprawdzeniu izolacji wszystkich połączeń można wykonać próbne uruchomienie urządzenia. Jeśli wszystko jest prawidłowo złożone, po włożeniu wtyczki do gniazdka na jednym końcu nagrzewnicy zacznie obracać się wentylator, a z drugiego będzie wydobywać się ciepłe powietrze, stopniowo nabierające temperatury.

Urządzenie z grzejnikiem nichromowym

Jeśli jednak w Państwa arsenale domowego majsterkowicza nie znalazł się stary sprzęt AGD, z którego można zdjąć grzałkę, a zakup gotowego grzejnika z jakichś powodów nie wchodzi w grę, można go wykonać samodzielnie z nichromowej spirali.

Poza niskim kosztem własnym, taki element ma ważną przewagę nad fabrycznymi egzemplarzami – możliwość samodzielnego dopasowania odpowiedniego rozmiaru do formatu obudowy i zwiększenia szybkości nagrzewania do bezpiecznego maksimum.

Urządzenia z otwartą spiralą domyślnie uważane są za zagrożenie pożarowe, dlatego samodzielne wykonanie grzałki wymaga dobrych umiejętności pracy z elektryką.

Do samodzielnego wykonania będzie potrzebny zakup drutu nichromowego o odpowiedniej średnicy i parametrze rezystancji. A to zależy od planowanej mocy Państwa urządzenia (dla urządzeń domowych i sieci 220 V zaleca się nie przekraczać 5 kW).

Na przykład, dla nagrzewnicy do 2 kW potrzebny będzie drut o rezystancji 27-30 omów, który należy nawinąć na ceramiczny pręt lub inny żaroodporny materiał (w ostateczności można odłupać płytkę z cegły ogniotrwałej).

Rozmiar spirali można określić doświadczalnie, dobierając liczbę zwojów według stopnia nagrzania drutu, ale znacznie prościej skorzystać z tabeli, gdzie D – średnica pręta, na który zostanie nawinięty drut o długości L.

Inna opcja – wykonać samodzielną grzałkę z krótkiego odcinka rury azbestowo-cementowej, umieszczając wewnątrz zwiniętą spiralę z tego samego drutu nichromowego. Zwoje można ułożyć poziomo i pionowo, aby objąć większą powierzchnię.

Domowej roboty grzałka o mocy 1,6 kW z sześciu fragmentów spirali, które prawie całkowicie wypełniają przekrój rury, co zapewnia szybkie nagrzewanie strumienia powietrza.

Montaż konstrukcji wykonuje się analogicznie do powyższej instrukcji, dlatego nie będziemy powtarzać tych samych punktów, a jedynie omówimy niuanse podłączenia domowej roboty grzałki:

• Aby spirala zachowała prawidłowy kształt, dla każdego zwoju należy wykonać specjalne nacięcia na pręcie. Drut należy nawijać dość ciasno, ale koniecznie w jednej warstwie.
• Końce drutu należy podłączyć do przewodów elektrycznych za pomocą połączeń śrubowych i zaizolować.
• Przewody wyprowadzone na zewnątrz przez wywiercone w obudowie otwory należy podłączyć do sieci przez bezpiecznik 25A.

Istotną wadą takiego domowego produktu, oprócz zużycia energii i innych minusów nagrzewnic elektrycznych, jest nieprzyjemny zapach spalenizny, który powstaje w wyniku spalania kurzu na odsłoniętej spirali.

Wielu zaleca zamontowanie na końcach kratki – taka przeszkoda oczywiście nie poradzi sobie z drobnymi zanieczyszczeniami, za to zabezpieczy przed przypadkowym kontaktem z elementem grzejnym lub pracującym wirnikiem.

Kilka ważnych wskazówek dotyczących montażu i eksploatacji

Zasady bezpiecznej pracy domowej nagrzewnicy praktycznie nie różnią się od zasad użytkowania innych urządzeń elektrycznych: należy unikać przewrócenia urządzenia i przedostania się do jego wnętrza wilgoci, nie dotykać nagrzanej obudowy i nie pozostawiać urządzenia działającego bez nadzoru.

Wśród ważnych cech – przed wyłączeniem należy najpierw zatrzymać pracę grzałki, pozwolić wentylatorowi pracować na luzie przez kilka minut i dopiero wtedy wyciągnąć wtyczkę z sieci elektrycznej.

Domowe nagrzewnice bez termoregulatorów nie są przeznaczone do długotrwałej pracy – mogą spowodować zwarcie w sieci lub zapalić się od rozgrzanej spirali, ponadto urządzenia elektryczne silnie osuszają powietrze, dlatego pomieszczenie zaleca się częściej wietrzyć.

Porady dotyczące montażu domowych urządzeń:

1. Obudowę dla każdego rodzaju nagrzewnicy elektrycznej najlepiej wykonać z metalu o grubości ścianek co najmniej 1 mm lub z azbestocementu. Aczkolwiek można kupić również odpowiedniej wielkości pojemnik z termoplastiku, ale taka „obudowa” może wydzielać nieprzyjemne zapachy podczas nagrzewania, a także będzie wymagać ścisłej kontroli temperatury spirali.
2. Dokuczliwy hałas od pracy wirnika można zmniejszyć, stosując do konstrukcji stosunkowo ciche wentylatory samochodowe.
3. Aby gorąca powierzchnia obudowy nie stała się przyczyną pożaru, można ją zamontować na ramie z prętów zbrojeniowych, podstawce z azbestocementu lub nałożyć powłokę pochłaniającą ciepło.
4. Zasilanie wentylatora i grzałki zawsze odbywa się oddzielnie.
5. Należy sprawdzić jakość izolacji wszystkich przewodów wystających poza obudowę nagrzewnicy.

Uziemienie metalowej obudowy urządzenia pomoże uniknąć przypadkowego porażenia prądem.

I ostatnia rada – jeżeli Pańska wiedza w dziedzinie elektryki jest na poziomie początkującego amatora, to przed podłączeniem samodzielnie wykonanego urządzenia do sieci, proszę skonsultować się z fachowcem, który profesjonalnym okiem oceni sprawność i bezpieczeństwo Pańskiego dzieła.

Z kryteriami wyboru elektrycznego wentylatora grzejnego produkcji fabrycznej zapozna następujący artykuł. Jeśli wątpi Pan w swoje umiejętności lub nie ma Pan czasu na złożenie własnego urządzenia, proszę przeczytać polecany przez nas materiał.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Aby lepiej wyobrazić sobie proces montażu całej konstrukcji, a także możliwe opcje obudowy i elementów grzejnych, proponujemy zapoznać się z zestawem materiałów wideo z gotowymi pracami domowych majsterkowiczów.

Wideo #1. Jak zrobić generator ciepła do ogrzewania garażu z elementów grzejnych od płyty elektrycznej:

Wideo #2. Działo elektryczne z rury azbestowo-cementowej i spirali nichromowej:

Wideo #3. Nagrzewnica na 2 kW ze starej gaśnicy:

Jak Pan widzi, wykonanie własnoręcznie działa elektrycznego rzeczywiście nie jest trudne. Ale jeśli nie jest Pan pewny swoich umiejętności w zakresie części elektrycznej, lepiej poradzić się doświadczonego elektryka lub kupić gotowe urządzenie.

Jeśli ma Pan jakieś zalecenia lub pojawiły się pytania podczas zapoznawania się z materiałem, proszę zostawić wpisy w bloku poniżej. Proszę komentować przedstawiony przez nas materiał, zamieszczać zdjęcia na temat. Być może Pańskie porady będą przydatne dla odwiedzających stronę.