Зміст:
- Електричне підключення інфрачервоного обігрівача
- Розрахунок потужності інфрачервоного обігрівача
У плівкових інфрачервоних обігрівачів немає заземлення. І це зрозуміло, як приробити клему до звичайного дроту, по якому і так тече струм. Ніякого корпусу немає і в помині. А ось у термостата час від часу потрапляє клема для заземлення. Але зазвичай там всього три пари проводів: для датчиків, для харчування, для приєднання мережі нагрівальних приладів. У зв’язку з цим підключення інфрачервоного обігрівача в першу чергу провадиться до такого термостату, який здатний витримати всю потужність приладу. А як з’єднати гірлянди – особиста справа кожного. При цьому діє просте правило: при паралельному підключення напруга однакове, а при послідовному загальне – складається з складових. Електрики відразу зрозуміють тонкість. Справа в тому, що потужність одного і того ж набору плівок інфрачервоного обігрівача в цьому випадку вийде різною, що можна використовувати за своїм розсудом. Але давайте про все по порядку.
Електричне підключення інфрачервоного обігрівача
Почнемо з простого закону Ома. Ми звикли, що будь-які обігрівачі дають нам таку потужність, як написано в інструкції, але з плівковими все зовсім по іншому. Кожен з них має опір строго фіксоване. Ми не беремо зараз у розрахунок матричні конструкції, якщо такі є. А струм у ланцюзі якраз залежить від опору. Зокрема, 220 В це діюче значення напруга (еквівалентне постійному струму, який виробляє в провіднику той же тепловий ефект). І коли починається рух носіїв, то і потужність визначається струмом. Наприклад, плівка опором 28 Ом дасть близько 2 кВт, але якщо дві такі з’єднати послідовно, то ефект зменшиться в два рази.
Справа в тому, що потужність знаходиться перемножуванням струму на напругу, і якщо 220 В у нас з мережі береться стабільно, то перший параметр як раз падає при зростанні опору. (Див. також: Недоліки та переваги інфрачервоного обігрівача)
Що ж це виходить? Ми беремо два нагрівача, а отримуємо ефект менший, ніж давав один? Саме так, зате і питома потужність на квадратний метр плівки падає, отже, зменшується небезпека пожежі. Цей тонкий момент потрібно чітко розуміти, ведучи монтаж в приміщенні плівкових інфрачервоних обігрівачів. Включаючи два однакових рулону один за одним, ми зменшуємо спектральну щільність випромінювання в чотири рази: вдвічі за рахунок зниження струму і вдвічі за рахунок збільшення сумарної площі. Аналогічно три листа дадуть зниження параметра вже в 9 разів і т. д. щоразу для обчислення коефіцієнта число рулонів зводиться у квадрат. Ми чекали зовсім не такого ефекту? Тоді потрібно включати всі листи паралельно, подібно до того, як спіралі електрокамінів. У цьому випадку потужність кожного рулону можна перевірити (не вірячи на слово продавцю) простим і слушною методом:
- Виміряйте опір між вхідним і вихідним контактом.
- Поділіть квадрат діючого напруги (в нашому випадку 200 х 200 = 48400) на знайдене значення.
Вийде реальний ефект від включення інфрачервоного плівкового обігрівача в ланцюг. Як це використовувати на практиці? Ні для кого не секрет, що у нас є райони, де напруга підвищений або понижений, а також гаражі, дачі та інші об’єкти, на яких параметри далекі від ідеальних. Берете в руки вольтметр, суєті в розетку щупи. Яке там значення? А ну-ка порахуємо по листам, скільки ватт вийде при установці… Замало? Доведеться докупити рулонів, щоб довелося врівень з розрахунковими показниками. Де взяти необхідну потужність по теорії? Не раз і не два ми розповідали про це, але повторимося. Способів є як мінімум два:
Розрахунок потужності інфрачервоного обігрівача
Будуємо графік, як на картинці. На ньому градусів замінюються на ту температуру, яка була в приміщенні до вимірювань. По вертикалі йдуть тепловтрати, вони лінійно залежать від різниці за вікном і всередині. Є точка, на якій потужність радіаторів центрального опалення урівноважує втрати (це виміряна перед досвідом температура). Після включення обігрівача якийсь час система буде приходити в рівновагу, після чого температура в приміщенні підніметься на кілька градусів. Цих даних достатньо для того, щоб:
Припустимо, за вікном було 0 ?С, температура в кімнаті дорівнювала 20 ?С, після прогріву 2 кВт масляним обігрівачем стало 23 ?С, а ми хочемо, щоб при температурі за вікном -10 ?С у нас в приміщенні було саме 20 ?С. Спершу складаємо пропорцію, де за N беремо номінальну потужність батареї (при температурі поверхні виміряної в ході досвіду, наприклад, 60 ?С) для температури 20 ?С в приміщенні. Така застереження зроблено тому, що енергія, що віддається радіаторів пропорційна різниці температур. Отже, на початку у нас температура батареї 60 ?С, а в приміщенні 20 ?С. Це буде номінал. В кінці, відповідно, 60 ?С і 23 ?С, це буде 37/40 від номіналу. Разом:
(2 + 37/40N) – N = 3 ?C;
Це характеристичне рівняння, яке не можна вирішити, а лише служить для показових цілей. Наводимо його до того виду, який придатний для знаходження потужності батарей. Від робочої точки до перетину з віссю абсцис у нас рівно 20 ?С. І саме тут висота графіка дорівнює повній потужності батарей. Виходить:
N = 20/3 х ((2 + 37/40N) – N) або 1,5 N = 13,(3) кВт.
З цього рівняння будь-який школяр знайде потужність батарей. Виходить щось на зразок 8,9 кВт. Тепер ми знаємо кут нахилу характеристики, а значить, можемо сказати, що при температурі -10 ?С за вікном нам знадобиться інфрачервоний обігрівач потужністю рівно половину від того, що дають батареї (зрозуміло, котел повинен підтримувати температуру 60 ?С). Аналогічно ми можемо отримати результат для будь-яких значень температур кімнати, радіатора і вулиці. А значить, є можливість створення гнучкої системи налаштування обладнання під наші потреби. Зазвичай працює лише термостат, який контролює лише один з перерахованих параметрів, а інструкція по підключенню інфрачервоного обігрівача іншого і не передбачає, але ми можемо зробити все по своєму смаку. Зокрема, при температурі -10 ?С буде працювати лише кілька рулонів, а якщо холод зовсім притисне, то включиться інше. Такий підхід забезпечить більш гладкий вихід на режим, а крім того одну секцію можна і зовсім призначити чергової. (Див. також: Вибір інфрачервоного обігрівача)
Для цього обидві гілки включаємо паралельно один термостат. Ставимо датчик на підлогу, підводимо харчування, удоствоверяемся, що потужності приладу вистачає. Чергову гілку включаємо через ще один термостат, який вимірює температуру за вікном. Налаштовуємо її згідно з нашими розрахунками за графіком, насолоджуємося життям. Гладкі режими більш сприятливі для обладнання, отже, прилади будуть служити довше, а при поступовому прогріві напевно не станеться випадку, коли буде витрачена зайва енергія. Такий метод використовується в холодильниках з інверторним управлінням компресора. Вони не тільки тихі, економні, але і довговічні. Недарма Samsung дає 10 років гарантії на мотор!
Отже, звичайне підключення інфрачервоного обігрівача через терморегулятор не завжди є оптимальним варіантом. Знаючи закони фізики, вміючи користуватися ними, розуміючи, що саме і для чого робиться, можна створювати свої власні збірки з стандартних технічних рішень, які працюють особливим чином. А також пам’ятайте, що підключення інфрачервоного обігрівача до електромережі визначає в деяких випадках потужність, що можна використовувати згідно своїм цілям. Не забувайте, що прилади не мають заземлення, тому необхідно вбудовувати в схему диференціальне пристрій захисту. Підключення термостата до інфрачервоних обігрівачів ніяк не убезпечує нас від наслідків витоку струму.
Для прикладу уявіть собі випадок. Ізоляцію теплої підлоги ванної пробило в двох місцях біля порога, а накапала туди води. Той, хто встане обома ногами відразу в обидві калюжі, отримає удар струмом. Це не станеться, якщо є диференціальне пристрій захисту.