Grzałki do ogrzewania: rodzaje, zasada działania, zasady doboru urządzeń

Elektryczne grzałki przez dziesięciolecia nie zmieniają swojej konstrukcji i pozostają poszukiwane w urządzeniach grzewczych. Zmienia się kształt tych urządzeń, materiały konstrukcyjne, ale pozostaje niezmienna zasada działania i efektywność. Do prawidłowego doboru przydadzą się informacje o różnicach i charakterystykach. Czy Pan/Pani się zgadza?

Dowiedzą się Państwo, czym są i jak działają grzałki do ogrzewania. Szczegółowo opisaliśmy rodzaje elementów grzejnych, przedstawiliśmy niepodważalne argumenty do uzasadnionego wyboru optymalnego typu. Dzięki naszym zaleceniom bez błędów nabędą Państwo potrzebne urządzenie.

Przeznaczenie grzałek grzewczych

Elektryczne grzałki zyskały popularność dzięki swojej wszechstronności i wysokiej sprawności. Cała pobierana przez nie energia elektryczna jest zużywana zgodnie z przeznaczeniem – na ogrzewanie otaczającej przestrzeni.

Głównymi urządzeniami grzewczymi, w których stosuje się grzałki, są:

1. Przenośne i stacjonarne olejowe grzejniki elektryczne.
2. Wodne grzejniki centralnego ogrzewania.
3. Podgrzewacze ręczników do łazienki.
4. Elektryczne kominki.
5. Elektryczne konwektory.
6. Elektryczne kotły.

Wymienione urządzenia mogą być używane jako podstawowe lub dodatkowe źródło ogrzewania. Są niedrogie, łatwo się je montuje i nie wymagają specjalnych umiejętności podczas eksploatacji.

Podłączenie grzałki do żeliwnego grzejnika centralnego ogrzewania jest możliwe po odłączeniu wspólnego pionu. Takie urządzenie można używać do ogrzewania podstawowego i dodatkowego.

Budowa wewnętrzna elektrycznych grzałek

Budowę wygodnie jest rozpatrywać na przykładzie modelu rurowego. Elektryczna grzałka to wypełniona przewodnikiem ciepła ceramiczna lub metalowa rurka z umieszczoną wewnątrz spiralą. W miejscu mocowania rurki do kołnierza znajdują się tuleje izolacyjne, które uniemożliwiają kontakt przewodzącej prąd spirali z obudową grzałki.

W większości modeli grzałek stosuje się podobne komponenty, jednak ich trwałość może się różnić w zależności od jakości montażu.

Grzejnik elektryczny mocowany jest głównie za pomocą połączenia kołnierzowego, które umożliwia uszczelnienie wnętrza urządzenia grzewczego przed środowiskiem zewnętrznym. Wadą takiej konstrukcji jest niemożliwość wymiany spirali w przypadku jej przepalenia się wewnątrz.

Zasada działania elementów grzejnych

Grzałka działa według następującej zasady. Po podłączeniu do sieci następuje nagrzewanie spirali wewnętrznej i przekazywanie energii do przewodnika ciepła oraz zewnętrznej osłony. Następnie ciepło jest przekazywane do otaczającej cieczy, powietrza lub materiału stałego.

Podczas nagrzewania grzałki zanurzonej w oleju lub wodzie, wokół rurki powstają prądy konwekcyjne, które mieszają czynnik grzewczy i przyczyniają się do jego równomiernego nagrzewania.

Kotły elektryczne słyną z niezawodności i łatwości naprawy. Nie mają wielu skomplikowanych części, dlatego są proste w eksploatacji i konserwacji.

W bezcieczowych urządzeniach grzewczych temperatura grzania jest zwykle ograniczona, aby nie uszkodzić otaczających elementów i nie spowodować pożaru.

W celu przyspieszenia wymiany ciepła często stosuje się w nich wentylator, który zapewnia cyrkulację powietrza zarówno wewnątrz urządzenia, jak i w otaczającym je pomieszczeniu.

Rodzaje grzałek do urządzeń grzewczych

Prostota produkcji grzałek nie zawsze przekłada się na wygodę użytkowników. Wielu producentów wypuszcza grzejniki elektryczne o specyficznym kształcie i mocowaniu. W przypadku awarii trudno je kupić w sklepie. Dlatego, aby dokonać właściwego wyboru, należy przeanalizować wszystkie możliwe warianty konstrukcyjne.

Modele rurowe do ogrzewania domowego

Konstrukcja rurowa grzejników elektrycznych jest najczęściej spotykana w mobilnych grzejnikach olejowych, przenośnych i naściennych grzejnikach elektrycznych. Przenoszenie ciepła w nich może odbywać się za pomocą: konwekcji, promieniowania podczerwonego lub przewodzenia ciepła.

Gotowe grzałki z regulatorem i własnym przewodem zasilającym można kupować tylko wtedy, gdy mamy pewność, że długość przewodu będzie wystarczająca.

Kształt i długość rurki w takich urządzeniach może być dowolna i podyktowana jedynie cechami konstrukcyjnymi. Na przykład grzałka grzejnika mikatermicznego ma postać wężownicy umieszczonej za płytą mineralną. Po nagrzaniu płyta emituje ciepło podczerwone.

Najbardziej rozpowszechnione są takie jego parametry:

• średnica – 5-18 mm;
• długość – 200-6000 mm;
• materiał osłony – stal, stal nierdzewna, ceramika, miedź;
• moc – 0,3-2,5 kW.

Grzałki o mocy powyżej 2,5 kW nie są stosowane w domowych urządzeniach grzewczych, ponieważ instalacja elektryczna w mieszkaniu po prostu nie wytrzymałaby większego obciążenia.

Wariant użebrowany elektrycznych grzałek

Urządzenia ożebrowane są modyfikacją grzałki rurowej. Ich cechą charakterystyczną jest obecność wielu cienkich stalowych żeber, rozmieszczonych wzdłuż całej długości urządzenia. Taka konstrukcja znacznie zwiększa powierzchnię kontaktu z otoczeniem, zapewniając wysoką szybkość jego nagrzewania.

Grzałki ożebrowane są droższe, wymagają większej przestrzeni roboczej, ale zapewniają wyższe parametry użytkowe urządzeń grzewczych.

Modele ożebrowane są używane głównie w nagrzewnicach do ogrzewania powietrznego. Zapewniają szybki wzrost temperatury w pomieszczeniu, szczególnie przy wbudowanym wentylatorze.

Konstrukcje blokowe grzałek

Wariant blokowy to kilka połączonych grzałek rurowych na jednym wspólnym mocowaniu.

Przy wyborze blokowych grzałek należy zwrócić szczególną uwagę na ich moc oraz zdolność kotła z pompą do odprowadzania ciepła.

Taka konstrukcja jest stosowana przy połączeniu dwóch czynników:

1. Potrzeba zwiększonej mocy urządzenia i wysokiej szybkości nagrzewania medium roboczego.
2. Niemożliwość szybkiego przekazywania energii cieplnej ze spirali do otoczenia z powodu małej powierzchni zewnętrznej osłony.

W praktyce w blokowej grzałce zmniejsza się obciążenie każdej rurki grzejnej i zwiększa szybkość wymiany ciepła. Urządzenia takie wchodzą w skład domowych kotłów grzewczych oraz przemysłowych elektrycznych instalacji grzewczych.

Moc modeli blokowych może wynosić 5-10 kW, dlatego przy ich instalacji w mieszkaniu konieczne jest przeciągnięcie dodatkowego kabla elektrycznego do pomieszczenia.

Urządzenia typu wkładkowego

Grzałki kasetowe mają postać rurki z jednym wolnym końcem, co wynika ze specyfiki ich montażu. Zewnętrzna osłona wykonana jest zwykle z polerowanej stali, aby zapewnić maksymalny kontakt z otaczającym materiałem. Takie rurki są ciasno wkładane do odpowiedniego otworu w urządzeniu grzewczym.

Główną wadą grzałek kasetowych jest mała powierzchnia oddawania ciepła, co wymaga stosowania specyficznych metod odprowadzania energii cieplnej.

Mocowanie modeli kasetowych odbywa się głównie za pomocą połączenia kołnierzowego. Używane są one zazwyczaj w przemyśle do nagrzewania części roboczych wytłaczarek.

Istnieją również inne konstrukcyjne typy grzałek, ale stosowane są głównie w produkcji przemysłowej i nie dotyczą omawianego tematu.

Dodatkowe funkcje elektrycznych grzałek

Powyżej omówiono najprostsze konstrukcje urządzeń, które nie mają żadnych wbudowanych mechanizmów regulacyjnych.

Blok termoregulacji może mieć automatykę mechaniczną lub elektroniczną. Ta ostatnia jest bardziej dokładna, ale wymagająca co do parametrów domowej sieci elektrycznej.

Ale elektryczne podgrzewacze wody mogą być wyposażone w najprostszą automatykę, zapewniającą urządzeniu dodatkowe funkcje.

Należą do nich:

1. Termoregulacja. Grzałki z wbudowanym termoregulatorem do ogrzewania mają czujnik temperatury, który zadziała po nagrzaniu medium roboczego do określonego poziomu. Regulacja grzejnika elektrycznego odbywa się od zewnętrznej strony kołnierza.
2. Zabezpieczenie przed zamarzaniem. Ta funkcja jest zapewniana przez uproszczony termoregulator, który zadziała tylko przy obniżeniu temperatury do 0-2°C. Zapobiega zamarzaniu wody w rurach grzewczych, zużywając minimum energii elektrycznej.
3. Nagrzew turbo, który zapewnia wymuszony nagrzew medium roboczego przy początkowym uruchomieniu urządzenia. Należy pamiętać, że instalacja elektryczna pomieszczenia musi wytrzymać krótkotrwałe zwiększenie mocy.

Urządzeń obsługujących dodatkowe funkcje nie jest wiele, ponieważ często regulacja pracy urządzeń grzewczych jako całości odbywa się za pomocą oddzielnego bloku automatyki.

Jak wybrać grzałkę do urządzenia grzewczego?

Wybierając grzałkę do wymiany w podgrzewaczu wody lub w grzejniku, należy zwracać uwagę na jej moc, konstrukcję, długość rurki oraz dostępność dodatkowych funkcji. Dlatego przed zakupem należy dowiedzieć się jak najwięcej o wszystkich jej cechach.

Obliczanie mocy urządzenia

Duża moc grzałki nie zawsze jest cechą pozytywną.

Przy wyborze ważne jest uwzględnienie kilku czynników związanych z poziomem zużycia energii:

• maksymalna moc oddawania ciepła urządzenia grzewczego jako całości;
• możliwości instalacji elektrycznej;
• objętość pomieszczenia.

Nie można kupić urządzenia o mocy większej niż 75% maksymalnego poziomu oddawania ciepła przez urządzenie grzewcze.

Na przykład, mamy grzejnik z 10 sekcjami, z których każda oddaje do powietrza 150 W ciepła, łącznie 1,5 kW. Po zamontowaniu w nim grzejnika elektrycznego o mocy 2 kW powierzchnia kaloryfera nie będzie w stanie szybko oddać całej wytworzonej energii. W rezultacie grzałka będzie stale się wyłączać z powodu przegrzania.

Przyczyną szybkiego uszkodzenia grzałki może być niewłaściwy wybór mocy urządzenia. W wyniku systematycznego przegrzewania spirala z czasem ulega przepaleniu.

W mieszkaniach ze zużytą instalacją stałe obciążenie gniazdka nie powinno przekraczać 1,5-2 kW, w przeciwnym razie może się zapalić i doprowadzić do tragicznych konsekwencji. Dlatego przed zakupem grzałki należy sprawdzić stan instalacji i w razie potrzeby zdemontować starą oraz ułożyć nową instalację elektryczną.

Gdy kwestia elektryki i możliwości sprzętu jest rozwiązana, można przystąpić do obliczenia wymaganej mocy do utrzymania komfortowej temperatury w pomieszczeniu.

W dobrze ocieplonych domach i mieszkaniach wystarczy poziom 40 W/m³. Natomiast przy występowaniu szczelin w oknach moc grzania powinna być zwiększona do 60-80 W/m³. Kupno konkretnego modelu można rozważyć dopiero po uwzględnieniu wszystkich powyższych czynników energetycznych.

Uwzględnienie cech konstrukcyjnych

Większość grzałek grzewczych ma płaszcz ze stali stopowej, która zapewnia wytrzymałość i odporność na korozję. Urządzenia miedziane stosowane są głównie w podgrzewaczach wody, choć nie ma ograniczeń w ich użyciu w samodzielnie wykonanych grzejnikach.

W grzejnikach żeliwnych i stalowych nie zaleca się stosowania grzałek z metali nieżelaznych. Może to prowadzić do przyspieszonego zużycia materiałów i połączeń.

Przy wyborze należy również uwzględnić kierunek gwintu zaślepki, który może być prawy lub lewy. Różne modele elektrycznych elementów grzewczych różnią się także średnicą kołnierzy. Mogą one mieć rozmiar od 0,5 do 1,25 cala.

Zazwyczaj do grzałki dobrego producenta dołączona jest krótka instrukcja, w której opisane są jej parametry konstrukcyjne. Ich zapoznanie się pomoże kupić urządzenie, które będzie dokładnie pasować do istniejącego sprzętu grzewczego.

Długość rurki grzewczej

Długość rurki jest jedną z głównych cech decydujących o efektywności pracy urządzenia.

Większa jej długość przy tej samej mocy prowadzi do zwiększenia powierzchni grzejnika elektrycznego i przyspieszenia wymiany ciepła z medium roboczym. Wpływa to korzystnie na trwałość grzałki oraz prędkość cyrkulacji czynnika grzewczego.

Grzałki z długą rurką idealnie nadają się do montażu w samodzielnie wykonanych rejestrach, którymi wygodnie ogrzewa się duże pomieszczenia i budynki gospodarcze.

Wskazane jest, aby rurka przebiegała przez całą długość strefy roboczej urządzenia grzewczego, nie sięgając do przeciwległej ścianki na 6-10 cm. To zalecenie pozwoli szybko i równomiernie ogrzewać czynnik grzewczy.

Obecność dodatkowej funkcjonalności

Nie zawsze warto przepłacać za dodatkowe funkcje grzałek. Jeśli urządzenie grzewcze jest używane jako pomocnicze i nie posiada własnej wbudowanej automatyki, to zakup modelu z termostatem ma sens.

Jednakże, gdy w grzejniku lub konwektorze elektrycznym znajdują się własne czujniki temperatury i mechanizmy kontroli temperatury, dodatkowe funkcje pozostaną niewykorzystane.

Elektronika wbudowana w zaślepkę grzałki powinna posiadać mechanizmy zabezpieczające, aby w przypadku awarii płyty sterującej nie doszło do pożaru

Dlatego zaleca się zakup drogich grzejników elektrycznych z wbudowaną automatyką tylko w przypadku wyraźnej potrzeby takiego wyposażenia. W razie potrzeby indywidualnego doboru tła temperatury lepiej kupić termostat do gniazdka, który można używać okresowo.

Jeśli chodzi o producentów grzałek, ich wybór nie jest kluczowy. Głównymi dostawcami są firmy z Rosji, Ukrainy, Turcji i Włoch. Jakość ich produktów jest mniej więcej taka sama, więc nie ma sensu przepłacać za markę.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Praktyczny przegląd grzałek różnych typów:

Wideo #2. Przegląd grzałki z termostatem:

Wideo #3. Cechy grzałki blokowej stosowanej w elektrycznych kotłach grzewczych:

Zakup grzałki do urządzeń grzewczych jest niełatwym zadaniem. Wymaga to dokładnej znajomości parametrów urządzenia, w które ma być wbudowana grzałka elektryczna. Dlatego wybór konkretnego modelu należy podjąć dopiero po dokładnej analizie jego parametrów.

Proszę pisać komentarze, zadawać pytania, publikować zdjęcia na temat artykułu w poniższym bloku. Proszę opowiedzieć, jak dobierali Państwo grzałkę do wymiany w kotle elektrycznym lub w mobilnym grzejniku. Proszę podzielić się tym, co osobiście było dla Państwa decydującym argumentem przy wyborze.