Российский производитель энергосберегающей
отопительной техники

Парокапельные обогреватели: принцип действия

BHeat Air - энергоcберегающие электрические обогреватели, которые позволяют отказаться от установки дорогостоящего газового отопления и избежать расточительства, свойственного обычному электрическому отоплению. «Золотая середина», позволяющая сэкономить при покупке и не переплачивать при использовании.

Ответим на 5 самых важных вопросов:

  1. Что это?
  2. Как устроен?
  3. Как работает?
  4. За счет чего экономия?
  5. Как сопоставить с другими обогревателями?

Для тех, кто любит краткость - ключевые тезисы из 5 пунктов.

Для тех, кто любит наглядность - пример «Две Бани».

Ответы на часто задаваемые вопросы можно найти в разделе Вопрос - Ответ.



Что это?

Парокапельный обогреватель или обогреватель с переменным теплоносителем – современная реинкарнация парового котла в миниатюре, но вместо сложной в поддержании системы из котла, радиаторов, труб подачи пара и возврата конденсата парокапельные обогреватели представляют собой решение типа «все в одном».

То есть пар вырабатывается, подается и конденсируется внутри полностью герметичного корпуса устройства.

Каждое устройство оснащено органами управления и автоматикой, которая отслеживает как внутренние процессы, так и изменения температуры в помещении и управляет работой обогревателя таким образом, чтобы в помещении поддерживалась заданная потребителем температура.


Как устроен?


Конструктивно парокапельный обогреватель состоит из алюминиевого корпуса и пластиковой панели управления.

На панели управления размещена индикация и кнопки управления прибором, внутри панели – плата с микропроцессором и несколькими датчиками температуры.

Плата и датчики выполняют роль электронного термостата и контролируют работу обогревателя согласно предустановленному программному обеспечению.  

Алюминиевый корпус, в свою очередь, состоит из герметичной внутренней камеры, в которой установлен нагревательный элемент и залит небольшой объем теплоносителя (порядка 10% от внутреннего объема камеры, поэтому обогреватель не боится замерзания, поскольку внутри есть свободное пространство для расширения теплоносителя без деформации корпуса и нагревательного элемента), и оребрения, которое нагревается от стенок внутренней камеры.

Холодный воздух, соприкасаясь по большой плоскости с разогретым оребрением с развитой структурой, нагревается и посредством естественной конвекции поднимается вверх и подается в помещение.


Как работает?

Внутри герметичной камеры происходит непрерывный процесс парообразования посредством интенсивного испарения теплоносителя (именно, испарения, а не кипячения, что обеспечивает практически бесшумную работу обогревателя):

Принцип работы парокапельного обогревателя


  1. Нагревательный элемент преобразовывает электрическую энергию в тепловую и нагревает теплоноситель.

  2. Теплоноситель переходит из жидкой фазы в парообразную, равномерно распределяется по внутреннему объему обогревателя.

  3. Благодаря оригинальному техническому решению, нагревательный элемент не только осуществляет процесс парообразования, но и является пароперегревателем, т.е. образованный пар, поднимаясь вверх, омывает нагревательный элемент и получает дополнительное тепло, за счет чего происходит дополнительное повышение температуры пара. 

  4. При соприкосновении с более холодными стенками обогревателя, пар конденсируется в виде капель, моментально передавая тепло стенкам обогревателя, и под воздействием гравитации спускается вниз к нагревательному элементу.

  5. Цикл начинается заново.

 

Отсюда и упрощенное название данного типа обогревателей «пар» и «капли» - парокапельный.

Нагревательный элемент и теплоноситель герметично изолированы внутри камеры. Нагревательный элемент не имеет прямого контакта с воздухом и не перегревает его, испаряя влагу (т.е. не сушит воздух). Теплоноситель не испаряется в процессе работы и его не нужно подливать при эксплуатации.  


За счет чего экономия?

Основной особенностью парокапельных обогревателей является способность быстро отводить тепло с нагревательного элемента при постоянной температуре на большую поверхность алюминиевого корпуса с развитым оребрением и также быстро компенсировать теплопотери помещения.

За счет этого парокапельные обогреватели могут работать при меньшей мощности, чем более мощные аналоги (например, конвекторы и масляные радиаторы) и прогреть помещение до комфортной температуры с меньшим расходом электроэнергии.


Внутри обогревателя теплоноситель преобразовывается в насыщенный пар, чтобы использовать особенности процесса теплообмена посредством конденсации.

Основная особенность данного процесса – тепло подводится и отводится при постоянной температуре. Теплоотдача при конденсации насыщенных паров представляет собой мгновенный перенос теплоты молекулами пара к холодной стенке обогревателя.

Пар конденсируется, и при этом происходит резкое уменьшение его объема, таким образом, возникает собственное поступательное движение пара к стенке.

То есть все тепло, «снятое» с нагревательного элемента, быстро передается на внутренние стенки обогревателя (1 литр пара при конденсации отдает 2 300 кДж тепла. Тот же объем теплоносителя при остывании на 50 С отдает только 100 кДж тепла).


Также следует иметь в виду, что при теплообмене посредством конденсации происходит образование пара в большом объеме (1672 л из 1 л. воды), т.е. тепло передается быстро и по большой площади.

Поскольку пар резко увеличивается в объеме при переходе теплоносителя в парообразное состояние, достаточно небольшого количества теплоносителя в жидкой форме и, как следствие, требуется небольшой расход электроэнергии на его нагрев и запуск процесса парообразования. 


Парокапельные обогреватели хоть и позиционируются как обогреватели конвективного типа, имеющие мощную, развитую поверхность создания конвективных потоков, но они также являются источниками инфракрасного излучения, т.к. имеют две поверхности со сферическими ИК-излучателями (оребрением) с большой зоной воздействия, достаточно высокую температуру на оребрении (до 80-85 С) и покраску "шагрень", дополнительно увеличивающую рабочую поверхность инфракрасного излучения (аналогично "фактурной керамики" у керамических обогревателей).


Ключевые тезисы:


  1. Малый объем теплоносителя (от 0,25 л в зависимости от модели) – малый расход электроэнергии на запуск и поддержание процесса парообразования.

  2. Большой обмен пара (1 672 л из 1л воды) – высокая скорость передачи тепла с нагревательного элемента на корпус обогревателя

  3. Теплоотдача посредством конденсации – мгновенная передача большого количества тепла (2 256 кДж тепла с литра пара) на корпус обогревателя

  4. Развитая структура оребрения и покраска «шагрень» большая площадь теплоотдающей поверхности

  5. Достаточно высокая температура на корпусе – дополнительное инфракрасное тепло.


В итоге: высокая скорость компенсации теплопотерь помещения и малый расход электроэнергии.


Пример «Две Бани»

Для того, чтобы наглядно пояснить, чем примечателен процесс теплоотдачи конденсацией, приведем пример с двумя одинаковыми русскими банями.

В одной бане все делается как положено: топится печь, прогреваются камни, на камни плескается вода, от нагрева вода переходит в парообразное состояние и заволакивает всю парилку, прогревая стены, потолок, воздух. Температура в парилке (вместе с влажностью) быстро поднимается. При достижении нужной температуры в топку начинают подкладывать значительно меньше дров, чтобы только поддерживать необходимую температуру.

В другой бане решено поставить эксперимент. Все делается как обычно, только воду на камни не льют, а ждут, пока камни сами прогреют помещение. Из-за того, что площадь теплопередачи камней к воздуху невелика и сама теплопередача происходит посредством конвекции, а не конденсации, прогрев помещения до нужной температуры занимает больше времени и требует постоянного поддержания высокого накала камней. А, значит, дрова нужно подкладывать в том же количестве, иначе упадет теплоотдача и целевой температуры добиться не получится.

Т.е. во второй бане происходит постоянный повышенный расход ресурса (дров), в то время как в первой расход удается снизить за счет того, что пар, обладая большим объемом и быстрой теплоодачей (через конденсацию), быстро снимает тепло с нагревательного элемента (топки с камнями) и быстро передает его в помещение.

Корпус BHeat Air – это стены, потолок и пол бани.

Нагревательный элемент – топка с камнями.

Вода и пар – вода и пар.

В отличие от бани корпус обогревателя выполнен из алюминия, чтобы быстро передавать полученное тепло наружу (в обогреваемое помещение), а не удерживать его внутри.



Как сопоставить с другими обогревателями? 

Парокапельные обогреватели BHeat Air имеют числовые обозначения, которые позволяют понять с какими моделями электрических конвекторов они сопоставимы по тепловой мощности.

Например, модель BHeat Air 1500 сопоставима по тепловой мощности с электрическими конвекторами мощностью 1500 Вт, т.е. при условии, что помещение площадью 15 кв.м. и стандартной конфигурации (потолки 2,5м, одно окно и т.д.), BHeat Air способен прогреть такое помещение до заданной температуры при 30-50% меньшем расходе электроэнергии, чем обычный электрический конвектор.