Topná tělesa pro topení: typy, princip činnosti, pravidla výběru zařízení

Elektrické TENy po desetiletí nemění svou konstrukci a zůstávají žádané v topném zařízení. Mění se tvar těchto přístrojů, konstrukční materiály, ale princip činnosti a účinnost zůstávají nezměněny. Pro správný výběr se hodí informace o rozdílech a vlastnostech. Souhlasíte?

Dozvíte se, co představují a jak fungují TENy pro vytápění. Podrobně jsme popsali druhy topných těles, uvedli nezpochybnitelné argumenty pro odůvodněný výběr optimálního typu. S ohledem na naše doporučení bez chyb zakoupíte požadovaný přístroj.

Účel topných TENů

Elektrické TENy získaly popularitu díky své univerzálnosti a vysoké účinnosti. Veškerá jimi spotřebovaná elektrická energie se využívá k přímému účelu – k vytápění okolního prostoru.

Hlavními topnými zařízeními, kde se používají TENy, jsou:

1. Přenosné a stacionární olejové elektrické ohřívače.
2. Vodní radiátory vytápění.
3. Otopné žebříky do koupelny.
4. Elektrické krby.
5. Elektrické konvektory.
6. Elektrické kotle.

Uvedené zařízení lze použít jako hlavní nebo doplňkový zdroj vytápění. Stojí levně, snadno se montuje a nevyžaduje speciální dovednosti při provozu.

Připojit TEN k litinovému radiátoru centrálního vytápění lze po odpojení hlavního stoupacího potrubí. Takový přístroj lze použít pro hlavní a doplňkové vytápění.

Vnitřní uspořádání elektrických ohřívačů

Zařízení je vhodné prozkoumat na příkladu trubkového modelu. Elektrický ohřívač představuje keramickou nebo kovovou trubici naplněnou tepelným vodičem s uvnitř umístěnou spirálou. V místě upevnění trubice k přírubě se nacházejí izolační pouzdra, která znemožňují kontakt vodivé spirály s tělem TENu.

U většiny modelů topných těles se používají podobné komponenty, avšak jejich životnost se může lišit v závislosti na kvalitě montáže

Elektrické topné těleso se upevňuje převážně přírubovým spojem, který umožňuje utěsnění vnitřního prostředí topného zařízení od vnějšího prostoru. Nevýhodou této konstrukce je nemožnost výměny spirály při jejím vnitřním přepálení.

Princip činnosti topných těles

Topné těleso pracuje na následujícím principu. Po připojení k síti dochází k ohřevu vnitřní spirály a přenosu energie na tepelný vodič a vnější plášť. Následně se teplo předává okolní kapalině, vzduchu nebo pevnému materiálu.

Při zahřívání topného tělesa ponořeného do oleje nebo vody vznikají kolem trubice konvekční proudy, které míchají teplonosné médium a přispívají k jeho rovnoměrnému ohřevu.

Elektrické kotle jsou známé svou spolehlivostí a snadnou opravitelností. Neobsahují mnoho složitých součástí, a proto jsou jednoduché na provoz a údržbu

U bezkapalinových topných zařízení je teplota ohřevu obvykle omezena, aby nedošlo k poškození okolních součástí a nedošlo k požáru.

Pro urychlení přenosu tepla se v nich často používá ventilátor, který zajišťuje cirkulaci vzduchu jak uvnitř zařízení, tak v okolní místnosti.

Druhy TENů pro topné přístroje

Jednoduchost výroby topných těles není vždy pro uživatele výhodou. Mnoho výrobců vyrábí elektrická topná tělesa se specifickým tvarem a upevněním. V případě poruchy je lze v obchodě jen obtížně koupit. Proto je pro správný výběr nutné prostudovat všechny možné konstrukční varianty.

Trubkové modely pro domácí vytápění

Trubková konstrukce elektrických topných těles je nejrozšířenější u mobilních olejových ohřívačů, přenosných a nástěnných elektrických radiátorů. Přenos tepla v nich může probíhat pomocí: konvekce, infračerveného záření nebo vedení tepla.

Hotová topná tělesa s regulátorem a vlastním napájecím kabelem lze kupovat pouze tehdy, pokud jste si jisti, že délka kabelu bude dostatečná

Tvar a délka trubice v takových zařízeních může být libovolná a je diktována pouze konstrukčními zvláštnostmi. Například topné těleso mikatermického ohřívače představuje spirálu umístěnou za minerální deskou. Při zahřátí deska vyzařuje infračervené teplo.

Nejčastěji se vyskytují tyto jeho vlastnosti:

• průměr – 5–18 mm;
• délka – 200–6000 mm;
• materiál pláště – ocel, nerez, keramika, měď;
• výkon – 0,3–2,5 kW.

Topná tělesa (TEN) s výkonem nad 2,5 kW se v domácích topných zařízeních nepoužívají, protože domovní elektroinstalace by prostě nezvládla větší zátěž.

Žebrovaná varianta elektrických ohřívačů

Žebrovaná zařízení jsou modifikací trubkového TEN. Jejich zvláštností je přítomnost mnoha tenkých ocelových desek umístěných po celé délce zařízení. Tato konstrukce výrazně zvětšuje plochu kontaktu s okolním prostředím, což zajišťuje vysokou rychlost jeho ohřevu.

Žebrované TENy jsou dražší, náročnější na objem pracovního prostoru, ale zajišťují vyšší uživatelské vlastnosti topného zařízení.

Žebrované modely se používají především v ohřívačích pro vzdušné vytápění. Zajišťují rychlé zvýšení teploty v místnosti, zejména při přítomnosti vestavěného ventilátoru.

Blokové konstrukce TENů

Bloková varianta představuje několik trubkových topných těles spojených na základě jediného upevnění.

Zvláštní pozornost při výběru blokových TEN je třeba věnovat jejich výkonu a schopnosti kotle s čerpadlem zajistit odvod tepla.

Tato konstrukce se používá při kombinaci dvou faktorů:

1. Potřeba zvýšeného výkonu zařízení a vysoké rychlosti ohřevu pracovního média.
2. Nemožnost rychlého přenosu tepelné energie ze spirály do okolního prostředí kvůli malé ploše vnějšího pláště.

Ve skutečnosti se u blokového TEN snižuje zatížení každé topné trubky a zvyšuje se rychlost přenosu tepla. Taková zařízení jsou součástí domácích topných kotlů a průmyslových elektrických ohřívacích zařízení.

Výkon blokových modelů může být 5-10 kW, proto je při jejich umístění v bytě nutné do místnosti natáhnout další elektrický kabel.

Přístroje patronového typu

Patronové TENy mají podobu trubky s jedním volným koncem, což je dáno specifikem jejich instalace. Vnější plášť je obvykle vyroben z leštěné oceli, aby byl zajištěn maximální kontakt s okolním materiálem. Tyto trubky se těsně vkládají do odpovídajícího otvoru topného zařízení.

Hlavní nevýhodou patronových TEN je malá plocha teplosměnné plochy, což vyžaduje použití specifických způsobů odvodu tepelné energie.

Upevnění patronových modelů se provádí převážně pomocí přírubového spoje. Používají se obvykle v průmyslu k ohřevu pracovních částí extrudérů.

Existují i jiné konstrukční typy TEN, ale používají se především v průmyslové výrobě a netýkají se probíraného tématu.

Doplňkové funkce elektrických ohřívačů

Výše byly probrány nejjednodušší konstrukce přístrojů, které nemají žádné vestavěné regulační mechanismy.

Blok termoregulace může mít mechanickou nebo elektronickou automatiku. Ta je přesnější, ale náročnější na parametry domácí elektrické sítě.

Ale elektrické ohřívače vody mohou být vybaveny nejjednodušší automatikou, která zařízení poskytuje další funkce.

K těm patří:

1. Termoregulace. Topná tělesa s vestavěným termoregulátorem pro vytápění mají teplotní čidlo, které se aktivuje při zahřátí pracovního média na určitou úroveň. Regulace elektrického ohřívače probíhá z vnější strany příruby.
2. Ochrana proti zamrznutí. Tato funkce je zajištěna zjednodušeným termoregulátorem, který se aktivuje pouze při poklesu teploty na 0-2 °C. Brání zamrznutí vody v topných trubkách při minimální spotřebě elektrické energie.
3. Turboohřev, který zajišťuje rychlý ohřev pracovního média při prvním spuštění zařízení. Je třeba mít na paměti, že elektroinstalace místnosti musí vydržet krátkodobé zvýšení výkonu.

Přístrojů podporujících další funkce není mnoho, protože regulace činnosti topných zařízení jako celku se často provádí pomocí samostatného automatického bloku.

Jak vybrat TEN pro topné zařízení?

Při výběru topného tělesa pro výměnu v ohřívači vody nebo v radiátoru je třeba věnovat pozornost jeho výkonu, konstrukci, délce trubky a dostupným možnostem. Proto je nutné před nákupem zjistit co nejvíce o všech jeho vlastnostech.

Výpočet výkonu přístroje

Velký výkon topného tělesa není vždy pozitivní vlastností.

Při výběru je důležité zohlednit několik faktorů souvisejících s úrovní spotřeby energie:

• maximální výkon tepelného výdeje topného zařízení jako celku;
• kapacita elektroinstalace;
• objem místnosti.

Není možné koupit zařízení s výkonem, který je vyšší než 75 % maximální úrovně tepelného výdeje topného zařízení.

Například existuje radiátor s 10 články, z nichž každý odevzdává vzduchu 150 W tepla, celkem 1,5 kW. Při instalaci elektrického ohřívače o výkonu 2 kW nebude povrch radiátoru schopen rychle odevzdat všechnu vznikající energii. Výsledkem bude, že se topné těleso bude neustále vypínat kvůli přehřátí.

Příčinou rychlé poruchy topného tělesa může být nesprávný výběr výkonu přístroje. V důsledku systematického přehřívání spirály ta časem přepálí.

V bytech s opotřebovaným vedením by trvalé zatížení zásuvky nemělo překročit 1,5-2 kW, jinak by se mohla vznítit a vést k vážným následkům. Před nákupem topného tělesa je proto nutné zkontrolovat stav vedení a v případě potřeby demontovat staré a položit novou elektrickou síť.

Jakmile je vyřešena otázká elektroinstalace a možností zařízení, lze přistoupit k výpčtu požadovaného výkonu pro udržení komfortní teploty v místnosti.

V dobře izolovaných domech a bytech postačí úroveň 40 W/m^{3. Pokud jsou v oknech mezery, musí být výkon vytápění zvýšén na 60-80 W/m3. Konkrétní model lze zakoupit až po zohlednění všech výše popsáných energetických fakotorů.}

Zohlednění vlastností konstrukce

Většina topných těles má plášť z legované oceli, který zajišťuje pevnost a odolnost proti korozii. Měděná zařízení se používají převážně v ohřívačích vody, i když jejejich použití v domácích radiátorech není nijak omezeno.

V litinových a ocelových radiátorech je použití topných těles z barevných kovů nežádoucí. Může to vést k urychlenému opotřebení mateiálů a spojů.

Při výběru je také nutné zohlednit směr závitu zátky, který může být pravý nebo levý. Různé modeley elektrických ohřívačů se liší také průměrem přírub. Mohou mít velikost od 0,5 do 1,25 palce.

Kevvalitnímu topnému tělesu od dobrého výrobce je obvykle přiložen stručný návoč, který popisuje jejeho konstrukční parametry. Jejejich prostudování pomůže zakoupit zařízení, které bude přesně vyhovovat stávajícímu topnému zařízení.

Délka topné trubice

Délka trubice je jednou z hlavních charakteistik, které určují účinnost zařízení.

Větští délka při stejnném výkonu vede k zvětšení povrchu elektrického ohřívače a urychlení přenosu tepla s pracovním médiem. To má pozitivní vliv na životnost topného tělesa a rychlost cirkulace topného média.

Topná tělesa s dlouhou trubicí jsou ideální pro instalaci do domácích registrů, kterými lze pohodlně vytápět velké místnosti a hospodářské budovy.

Je žádoucí, aby trubice procházela po celé délce pracovní oblasti topného zařízení, přičemž by měla být vzdálena 6-10 cm od protější stěny. Toto doporučení umožní rychlé a rovnoměrné zahřívání topného média.

Přítomnost doplňkové funkčnosti

Ne vždy je nutné přeplácet za další funkce topných těles. Pokud se topné zařízení používá jako doplňkové a nemá vlastní vestavěnou automatiku, pak má smysl zakoupit model s termostatem.

Ale pokud mají radiátor nebo elektrický konvektor vlastní teplotní čidla a mechanismy kontroly teploty, doplňkové funkce zůstanou nevyužité.

Elektronika vestavěná do zátky topného tělesa musí mít bezpečnostní mechanismy, aby v případě poruchy regulační desky nedošlo k požáru.

Proto se doporučuje kupovat drahé elektrické ohřívače s vestavěnou automatikou pouze tehdy, když je takové zařízení zjevně nutné. Pokud potřebujete individuálně nastavit teplotní pozadí, je lepší koupit termostat do zásuvky, který lze používat periodicky.

Co se týče výrobců topných těles, jejich výběr není zásadní. Hlavními dodavateli jsou firmy z Ruska, Ukrajiny, Turecka a Itálie. Kvalita jejich výrobků je přibližně stejná, takže nemá smysl připlácet za značku.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Praktický přehled topných těles různých typů:

Video #2. Přehled topného tělesa s termoregulátorem:

Video #3. Vlastnosti blokového topného tělesa používaného v elektrických topných kotlích:

Nákup topného tělesa pro topná zařízení je nelehký úkol. K tomu je třeba přesně znát parametry zařízení, do kterého se elektrický ohřívač instaluje. Proto byste se měli pro konkrétní model rozhodnout až po pečlivé analýze jeho parametrů.

Pište prosím komentáře, pokládejte dotazy, publikujte fotografie k tématu článku v níže uvedeném bloku. Vyprávějte o tom, jak jste vybírali topné těleso pro výměnu v elektrokotli nebo v mobilním ohřívači. Podělte se o to, co bylo pro vás osobně rozhodujícím argumentem při výběru.