Главная » Разное » Какой теплый пол лучше водяной или электрический в квартире

Какой теплый пол лучше водяной или электрический в квартире


что лучше, дешевле и надежнее?

Теплым полом называют многослойную конструкцию, состоящую из тепловой изоляции, водяных или электрических элементов греющего контура, выравнивающей армированной стяжки и верхнего напольного покрытия. Это одна из самых экономных отопительных систем, позволяющая снизить расходы на отопление до 30% и отказаться от установки громоздких радиаторов на стенах, что может оказаться единственным решением при наличии витражных окон и французских балконов.

Отличие водяного теплого пола от электрического

Для сравнения этих двух систем нужно понять основные принципы работы каждой из них. На эту тему следует сказать, что главное отличие заключается в устройстве греющего контура . Остальное в этих конструкциях фактически одинаково.

В водяных теплых полах в качестве греющего контура используется трубопровод, внутри которого циркулирует жидкий нагретый теплоноситель. Его изначальный подогрев происходит в отопительном котле или теплообменнике.

В электросистеме подогрев стяжки и покрытия пола осуществляется от специального кабеля, который нагревается при подаче электрического тока. Он укладывается на поверхность утеплителя и так же заливается цементной стяжкой. Правда, ее толщина вдвое меньше, чем у водяных систем.

Плюсы и минусы водяного пола

К числу главных достоинств систем с жидким теплоносителем специалисты относят:

  • возможность монтажа под любые типы напольных покрытий;
  • более высокая экономичность, чем у любой другой системы;
  • срок эксплуатации, сравнимый с продолжительностью до коммунального ремонта всего дома;
  • отсутствие ограничений для укладки в каких-либо помещениях;
  • отсутствие выделения вредных веществ, электромагнитных излучений и снижения влажности воздуха;
  • возможность отказаться от традиционных отопительных радиаторов;
  • повышенный комфорт (благодаря тому, что тепло поступает снизу).

Недостатки:

  • запрещено использовать в многоэтажных зданиях;
  • выделение помещение и части полезной площади для установки подогрева теплоносителя;
  • толщина конструкции уменьшает высоту помещений на 80-120 мм;
  • необходимость покупки дорогих утеплителей;
  • высокая стоимость материалов и оборудования, включающего котел или теплообменник, насосы, смесительные узлы, циркуляционные насосы, трубы из шитого полиэтилена, запорную арматуру и фитинги;
  • трудоемкий и дорогой монтаж, требующий профессионального выполнения;
  • отсутствие возможности ремонта в случае прорыва трубы;
  • сложная регулировка температуры по отдельным циркуляционным контурам;
  • большой вес конструкции, увеличивающий нагрузку на перекрытия.

Плюсы и минусы электрического теплого пола

На системы с кабельным подогревом следует обратить внимание из-за положительных характеристик:

  • возможности монтажа в квартирах и отдельных помещениях многоэтажных зданий;
  • простой и точной регулировки нагрева пола;
  • небольших затрат на приобретение материалов;
  • возможности укладки любых напольных покрытий, кроме ковролина и ковров;
  • небольшой толщины кабеля и цементной стяжки;
  • высокий уровень комфорта внутри помещений;
  • компактное размещение вспомогательного оборудования;
  • длительный срок эксплуатации.

К отрицательным качествам относят:

  • большой расход электроэнергии;
  • необходимость замены оборудования в электрическом щитке и подводящего кабеля;
  • уменьшение высоты помещения на 6-8 см.

И, все же, рассмотрение сильных и слабых сторон водяного и электрического пола не позволяет определить, какая система обогрева помещений лучше. Поэтому продолжим сравнительный анализ по отдельным технико-эксплуатационным характеристикам.

Сравнение характеристик

Чтобы определить, что лучше, рассмотрим такие показатели как:

  • сложность монтажа;
  • стоимость установки;
  • стоимость эксплуатации;
  • долговечность;
  • экологичность;
  • сложность ремонта.

Сравнивая эти показатели, можно будет понять, что лучше, водяной или электрический теплый пол.

Сложность монтажа. Монтаж обеих систем примерно одинаковый. Необходимо уложить утеплитель, греющий контур и выполнить выравнивающую стяжку. Правда, у кабельной системы она будет тоньше и потребует приготовить меньшее количество раствора.

Главный проигрыш в этом вопросе водяных систем в необходимости установки котла или теплообменника, насосов и распределительной гидрорейки и другого инженерного оборудования. Вывод:кабельную систему смонтировать проще и быстрее.

Стоимость установки. По этому показателю водяная система явно проигрывает:

  • материалы и оборудование стоят значительно дороже;
  • потребуется оплата труда профессиональных монтажников;
  • нужен больший расход цемента и песка.

Однако, определяя расходы, не забывайте, что устройство водяных теплых полов в многоэтажных зданиях запрещено. Поэтому очень часто вопросы затрат просто не могут быть рассмотрены из-за невозможности выполнения монтажа.

Стоимость эксплуатации. Даже самые простые расчеты показывают, что электрический обогрев дома или квартиры обходится в несколько раз дороже работы отопительного котла. Поэтому со временем высокие затраты на монтаж водяной системы будут полностью оправданы и вы получите реальное снижение затрат на отопление, правда оно продлится 20-25 лет, до первой замены котла и циркуляционных насосов.

Долговечность. Срок эксплуатации обеих систем зависит не столько от используемых материалов, сколько от точного соблюдения технологии монтажных работ. И хотя реальных практических данных нет, но производители материалов заявляют, что в обоих случаях конструкция прослужит не менее 50 лет.

Правда, ни отопительные котлы, ни циркуляционные насосы столько не работают. Но здесь рассматривается только время жизни уложенных в пол контуров.

Экологичность. Можно с уверенностью сказать, что по этому показателю водяные и электрические системы одинаковы. Они абсолютно безвредны для людей, а разговоры об электромагнитном излучении кабеля – выдумки. Его мощность слишком мала для такого эффекта.

Сложность ремонта. Здесь лидирует электрический кабель. Место его повреждения легко определить при помощи специального прибора и пол придется вскрывать только на небольшом участке. Найти же место утечки теплоносителя намного сложнее.

Что и в каком случае лучше выбрать

В квартирах многоэтажных домов устройство водяных систем запрещено правилами эксплуатации зданий. Однако, если вы приняли такое решение, то циркуляционный контур лучше всего подключить к полотенцесушителю. Тогда не потребуется установка гидрораспределителя и теплообменника. Но чтобы не нарушать закон выберите электрообогрев.

Для частных малоэтажных домов можно выбрать любой тип системы. Поэтому в секторе частной застройки чаще всего можно увидеть теплый пол на первом этаже и обычные отопительные радиаторы в комнатах второго этажа. Здесь люди считают главным показателем снижение эксплуатационных затрат.

Видео по теме


22 способа экономии энергии и воды в квартире

Экологизация квартиры имеет два больших препятствия. Первое препятствие - это домовладелец. В прошлом у меня были ужасные домовладельцы. Зимой я обходился без тепла, и мой залог исчез из-за сфабрикованных правонарушений. Мой нынешний домовладелец - хороший человек. Он суетливо относится к своей собственности, и я не могу внести существенные изменения в дом без подписанных в трех экземплярах форм. И даже с формами он все равно может просто сказать «нет».Это означает, что я не могу установить окна с двойным остеклением или улучшить изоляцию.

Другое препятствие - преходящий характер квартирной жизни. Житель квартиры не владеет квартирой, поэтому он не захочет делать в квартире модернизацию, которую он не сможет сохранить, когда уедет. Конечно, вы можете попытаться договориться со своим арендодателем, чтобы получить скидку на аренду или вернуть часть вашего депозита раньше, но тогда вы снова столкнетесь с препятствием.

Объявление

Таким образом, советы в этом списке состоят из вещей, которые не модифицируют дом, и из вещей, которые можно перемещать вместе с жильцом квартиры.Единственное исключение - очень недорогие улучшения.

Вот список:

  1. Душевая лейка с низким расходом Снимите старую насадку для душа и замените ее моделью с низким расходом. Когда вы переезжаете, упакуйте насадку для душа с низким потоком и снова наденьте оригинальную.
  2. Вытесните воду из бачка унитаза Найдите пластиковую бутылку. Залить гравием. Поместите его в унитаз. Вы можете оставить это следующему арендатору или взять с собой.
  3. Изолированные шторы / затемняющие шторы / сетчатые жалюзи Покрытие окон теплоизолированными шторами, такими как светонепроницаемые шторы или сотовые жалюзи, значительно сократит ваши счета за отопление. Их можно перемещать вместе с вами.
  4. Изоляционные прокладки из пеноматериала Установка изоляционных прокладок из пенопласта за розетками - дешевый способ уменьшить потери тепла. Вы, вероятно, сможете удалить их, когда будете выходить из квартиры, но они настолько дешевы, что они могут не того стоить.
  5. Ящик для компоста Вы можете построить ящик для компоста внутри. Держите его под раковиной. Берите его с собой в переезд. Это экономит энергию для вывоза мусора и пространство для свалки.
  6. Выращивание еды в помещении Если вы ищете что-нибудь, что можно сделать с этим компостом, почему бы не вырастить немного еды в вашем доме? Это гарантирует, что некоторые из ваших фруктов и овощей выращиваются на супер-местном уровне, что позволяет сэкономить энергию на транспорте. Вы можете переместить свой внутренний сад во время переезда.
  7. Пробки для сквозняков Установите восхитительно подвижные пробки для сквозняков перед сквозняками дверей и окон.Стоят они около десяти баксов, или их можно сделать самому.
  8. Пластиковая изоляция окон / пузырчатая пленка Изолируйте окна, накрыв их пластиком. Вы можете удалить пластик, когда выходите из квартиры. Пузырьковая пленка - еще один отличный способ утеплить окна.
  9. Лампы CFL Они экономят много энергии. Жду того дня, когда их будут называть просто лампочками, а старые грушевидные лампочки уйдут в прошлое. Кроме того, выключайте свет, когда вас нет в комнате.
  10. Затеняйте свой кондиционер Если у вас установлен кондиционер на окне, вы можете сэкономить энергию и деньги, затенив его от солнца. Чем холоднее кондиционер, тем эффективнее он работает.
  11. Обратите внимание на свой холодильник В многоквартирном доме 25% вашего счета за электроэнергию может идти на холодильник. Держите катушки компрессора в чистоте, чтобы ваши счета за электроэнергию оставались низкими. Накройте свою еду. Проверьте герметичность холодильника. Наполните холодильник кувшинами для воды, чтобы он оставался полным и холоднее.
  12. Tinfoil + Radiator = Win Обложив стены за радиаторами фольгой, вы можете увеличить тепло в своей квартире без дополнительных затрат электроэнергии.
  13. Устройства защиты от перенапряжения / шины питания Фантомное питание - это проблема, и иногда бывает трудно не забыть отсоединить каждое отдельное устройство от стены. С сетевыми фильтрами и шинами питания вам нужно отключить только одну вилку. Некоторые линейки питания могут отключить фантомное питание одним щелчком переключателя.
  14. Бутылка с горячей водой / электрическое одеяло Вместо того, чтобы включать термостат, вы можете купить электрическое одеяло или бутылку с горячей водой.Каждая из них потребляет меньше энергии, чем система центрального отопления.
  15. Ремонт Одним из преимуществ найма домовладельца является то, что он все исправит. Не оставляйте слегка протекающий кран без ремонта. На утечки приходится 13% использования воды в доме. Вы можете исправить это самостоятельно или попросить арендодателя сделать это.
  16. Расположите мебель правильно Убедитесь, что ваша мебель не закрывает вентиляционные отверстия или плинтусы.
  17. Штормовые окна в интерьере Штормовые окна можно поставить в интерьере своей квартиры.Это снизит потери тепла до 50%.
  18. Кожух вытяжного вентилятора Закройте вытяжные трубы на кухне и в ванной зимой. Для этих вытяжных вентиляторов можно приобрести съемные крышки.
  19. Крышка кондиционера Если не удается снять установленный на окне кондиционер. Накройте его, чтобы предотвратить потерю тепла. Они съемные, многоразовые и дешевые.
  20. Аэраторы Установите аэраторы на смесители, чтобы сэкономить воду. Убираясь из квартиры, снимайте их.
  21. Дверной проем Ваш домовладелец, возможно, «срезал углы», когда устанавливал вашу дверь. Если сквозняк, вы можете избежать этого сквозняка, поставив щетку на дверь.
  22. Увеличьте влажность зимой Влажность делает вашу квартиру теплее. Поставьте кастрюли с серой водой возле радиатора, чтобы повысить влажность. Зеленые растения также являются хорошими увлажнителями воздуха - еще одна веская причина выращивать пищу в помещении.
.

Основы системы отопления и охлаждения: советы и рекомендации

Как только воздух нагревается или охлаждается у источника тепла / холода, его необходимо распределить по различным комнатам вашего дома. Этого можно добиться с помощью систем с принудительной подачей воздуха, гравитации или излучения, описанных ниже.

Системы нагнетания воздуха

Система принудительной подачи воздуха распределяет тепло, производимое печью, или холод, производимый центральным кондиционером, через вентилятор с электрическим приводом, называемый нагнетателем, который нагнетает воздух через систему металлических каналов в комнаты в вашем доме.По мере того, как теплый воздух из печи втекает в комнаты, более холодный воздух из комнат течет вниз по другому набору каналов, называемому системой возврата холодного воздуха, в печь для обогрева. Эта система регулируется: вы можете увеличивать или уменьшать количество воздуха, проходящего через ваш дом. В центральных системах кондиционирования воздуха используется та же система принудительной подачи воздуха, включая вентилятор, для распределения холодного воздуха по комнатам и возврата более теплого воздуха для охлаждения.

Объявление

Проблемы с системами принудительной подачи воздуха обычно связаны с неисправностью вентилятора.Воздуходувка также может быть шумной и добавляет стоимость электроэнергии к стоимости топочного топлива. Но поскольку в ней используется воздуходувка, система принудительной подачи воздуха представляет собой эффективный способ направлять переносимое по воздуху тепло или холодный воздух по всему дому.

Гравитационные системы

Гравитационные системы основаны на принципе подъема горячего воздуха и опускания холодного воздуха. Следовательно, гравитационные системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха из кондиционера. В гравитационной системе печь располагается рядом с полом или под ним.Нагретый воздух поднимается по воздуховодам и попадает в пол по всему дому. Если печь расположена на первом этаже дома, тепловые регистры обычно располагаются высоко на стенах, потому что регистры всегда должны быть выше печи. Нагретый воздух поднимается к потолку. По мере того, как воздух охлаждается, он опускается, входит в каналы возвратного воздуха и возвращается в печь для повторного нагрева.

Другой основной системой распределения для отопления является лучистая система.Источником тепла обычно является горячая вода, которая нагревается печью и циркулирует по трубам, встроенным в стену, пол или потолок.

Радиант Системс

Излучающие системы работают, обогревая стены, пол или потолок комнат или, чаще, обогревая радиаторы в комнатах. Затем эти предметы нагревают воздух в комнате. В некоторых системах используются электрические нагревательные панели для выработки тепла, которое излучается в комнаты. Как и настенные гравитационные обогреватели, эти панели обычно устанавливают в теплом климате или там, где электричество относительно недорогое.Системы излучающего излучения нельзя использовать для распределения холодного воздуха от кондиционера.

Радиаторы и конвекторы, наиболее распространенные средства распределения лучистого тепла в старых домах, используются с системами водяного отопления. Эти системы могут зависеть от силы тяжести или от циркуляционного насоса для циркуляции нагретой воды от котла к радиаторам или конвекторам. Система, в которой используется насос или циркуляционный насос, называется гидравлической системой.

Современные системы лучистого отопления часто встраиваются в дома, построенные на фундаменте из бетонных плит.Под поверхностью бетонной плиты прокладывается сеть водопроводных труб. Когда бетон нагревается трубами, он нагревает воздух, соприкасающийся с поверхностью пола. Плита не должна сильно нагреваться; в конечном итоге он будет контактировать с воздухом по всему дому и нагревать его.

Системы Radiant, особенно когда они зависят от силы тяжести, подвержены ряду проблем. Трубы, используемые для распределения нагретой воды, могут забиться минеральными отложениями или наклониться под неправильным углом.Также может выйти из строя бойлер, в котором вода нагревается у источника тепла. В новых домах системы горячего водоснабжения устанавливаются редко.

В следующем разделе вы узнаете, как термостат и другие элементы управления используются для поддержания климата в помещении, создаваемого вашими системами отопления и охлаждения.

.

Как работают электрические чайники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 марта 2020 г.

Машины работают на бензине ... а люди бегают за чаем и кофе (по крайней мере, в моем доме)! Если пить кофе или чай ведром, то хоть раз порадуешься хватило смекалки изобрести сверхэффективный способ похолодать воду в горячую, а именно электрический чайник (также известный как электрочайник). Наполните его водой, включите, включите, и через пару минут у вас будет трубопровод горячей воды для пить или готовить.Как именно работает чайник? Почему это нужно так долго варить? И как он узнает, когда выключиться? Рассмотрим подробнее!

Фото: Электрический чайник - удобный способ получения тепловой энергии из электричества. Это водонагреватель, но это также устройство преобразования энергии, которое иллюстрирует один из самых основных законов физики: сохранение энергии (обсуждается ниже).

Что такое электрический чайник?

Чайники - одни из самых простых бытовых приборов.Поднимите крышку, загляните внутрь и вы увидите в самом низу емкости для воды катушку толстый металл называется ТЭНом. Когда вы включаете чайник в электрическую розетку, в нагревательный элемент поступает большой электрический ток. Элементы сопротивление (тенденция любого материала останавливать электричество протекающий через него) превращает электрическую энергию в тепло. В других словами, элемент становится горячим. Поскольку он находится в прямом контакте с холодной водой, тепло передается воде за счет теплопроводности и быстро нагревается. это тоже вверх.

Фото: вверху: нагревательный элемент в основании электрического чайника, показанный на нашем верхнем фото. Внизу: в некоторых чайниках элемент скрыт от глаз под внутренним полом, чтобы он не покрылся известковым налетом. Это более аккуратный дизайн, но он делает чайник намного шумнее.

Сколько времени нужно для кипячения чайника?

Вы можете кипятить воду всеми способами - даже в простой кастрюле на открытом огне или плите - хотя закрытый чайник обычно работает намного быстрее: он предотвращает выход тепла, позволяет давлению расти быстрее (помните, что вода закипает, когда давление насыщенного пара равно атмосферному), и помогает воде закипеть быстрее.Но вы когда-нибудь расстраивались, сколько времени нужно вашему чайнику, чтобы закипеть? Не надо! Удивительно то, что ваш чайник закипает так же быстро, как и он - а вот Зачем.

Если вы продолжаете накачивать тепловую энергию на дно чайника (быстрее, чем тепло уходит через верх и по бокам), рано или поздно вода внутри него закипит. Основной закон физики называется сохранение энергии говорит нам, что если вам нужно вскипятить литр воды, начиная с одной и той же температуры, вам всегда придется добавлять одинаковое количество энергии для этого.Используете ли вы костер или чайник, микроволновую печь или что-нибудь еще с устройством перемешивания, как у Джеймса Прескотта Джоуля (см. вставку ниже), количество энергии, которое вы должны вложить для кипячения воды, точно такое же.

Допустим, вы начали с 1 литра (примерно 1 килограмм, 2,2 фунта) холодной воды. примерно при 10 ° C (50 ° F), и вы хотите поднять его на 90 ° C до точки кипения (100 ° C или 212 ° F). Количество энергии, которое вам нужно: 4,2 × 1000 грамм × 90 градусы = 378000 джоулей или 378 кДж.

Загадочное "4.2 "- постоянная величина, называемая удельной теплоемкостью воды. Каждый материал имеет разную удельную теплоемкость, которая представляет собой просто количество энергии, которую вы должны вложить, чтобы поднять температуру одного грамма материал на один градус по Цельсию. Вам нужно добавить 4,2 джоуля энергии для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C, поэтому Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 Дж / г / ° C.

378 кДж для кипячения литра воды - гораздо больше энергии, чем вы думаете. Энергоэффективная лампа мощностью 10 ватт использует 10 джоулей энергии каждую секунду (потому что 1 ватт означает использование одного джоуля в секунду), так что это займет 37 800 секунд - около 10.5 часов - использовать столько энергии, сколько потребляет наш чайник на одно кипячение!

Работа: Чайники используют много энергии для кипячения воды, но справляются со своей задачей быстро (примерно 2,5 минуты), потому что они работают на большой мощности. При том же количестве энергии вы можете включить микроволновую печь примерно на 8 минут, портативный компьютер на час 20 минут или энергосберегающую лампу примерно на 10,5 часов.

Если вы используете электрический чайник мощностью 2400 Вт, это означает, что он потребляет 2400 Вт. джоулей электрической энергии в секунду, что примерно равно количество энергии в воду в виде тепла каждую секунду.Делить 378000 на 2400, и вы обнаружите, что чайнику требуется около 160 секунд. делать работу, которая звучит примерно правильно - электрический чайник обычно закипает примерно за 2–3 минуты. Старая пословица говорит, что горшок (чайник), за которым наблюдают, никогда не закипает, но это датируется временем когда большинство людей кипятили воду на ужасно неэффективной открытой угольные пожары. Электрический чайник может вскипятить воду всего за пару минут, потому что это может добавить тепла энергия для воды намного быстрее и эффективнее, чем открытый огонь (который позволяет теплу выходить во всех направлениях).

Если мощность вашего чайника была примерно 2400 Вт (Вт), и вы использовали британский источник питания питание 240 вольт (В), это означает, что ток, проходящий через элемент будет 2400/240 или 10 ампер (A). По бытовым меркам это изрядная сила: для сравнения, маленькое зарядное устройство для моего iPod потребляет максимальный ток. 0,67 ампер - чайник потребляет в 15 раз больше! Итак, ответ на электрический чайник работает так быстро, если использовать относительно большой электрический ток. Количество произведенного тепла составляет пропорционально току (ток 10 А будет производить вдвое больше тепла, чем ток 5 А проходя через тот же нагревательный элемент, если напряжение было постоянным), поэтому большие токи производят больше тепла - и нагревают предметы гораздо быстрее, чем более мелкие.

Фото: Скрытый нагревательный элемент типичного современного чайника, вид снизу. Элемент запечатан в светло-серой центральной части, и (если вы присмотритесь) вы можете просто увидеть его два вывода, торчащие в правом нижнем углу. Темно-серый ободок (к которому прикасается мой большой палец) представляет собой резиново-пластиковую прокладку, которая закрывает нагревательный элемент внутри дна чайника и предотвращает просачивание воды. Длинная трубка наверху направляет пар из чайника вниз к термостату, который в нужный момент выключает элемент (как описано ниже).

Как работают водогрейные котлы быстрого приготовления?

Если вы устали ждать и хотите, чтобы чайник закипел быстрее, вы можете сделать только две вещи. Один использовать больше электрического тока - другими словами, купить более мощный чайник; другое использование - использовать меньше воды.

Водогрейные бойлеры / диспенсеры «мгновенного действия» (например, Breville Hot Cup и Morphy Ричардс Мено), который на самом деле может вскипятить всего лишь стакан воды. быстро объедините эти методы. Они используют более мощный нагрев элемент, чем обычный чайник (обычно 3000 Вт или более) и они разработаны таким образом, чтобы элемент мог безопасно работать в контакте с только небольшое количество воды.Если вы варите только (скажем) четверти литра воды, вам нужно только четверть меньше энергии - скажем, 100 000 джоулей. И если вы снабжаете эту энергию элементом мощностью 3000 Вт, посчитайте, и вы обнаружите, что можете сделать это примерно за 30 секунд вместо 2,5 мин. Видите ли вы здесь еще одно большое преимущество? Если ты кипячение всего чайника, чтобы приготовить только один горячий напиток, вы эффективно тратя три четверти потребляемой энергии. Кипячение ровно столько воды, сколько вам нужно, значительно сэкономит вам денег - а также помогает окружающей среде.

Как чайник узнает, когда нужно выключиться?

Иллюстрация: Как выключается электрический чайник. Есть пароотводчик и трубка (желтый, 43 и 44), ведущие вниз от верхней части водяной камеры (серый, 38) к биметаллическому термостату и переключателю (оранжевый и красный, 1 и 2). Когда чайник закипает, по этой трубке вырывается пар, нагревает термостат и заставляет его открыться, отключая нагревательный элемент (зеленый, 39) и предотвращая кипение воды.Иллюстрация из патента США 4 357 520: Электрический контейнер для кипячения воды, имеющий включаемые сухие и чувствительные к потоку термочувствительные блоки управления от Джона К. Тейлора, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Ранние электрические чайники имели встроенную опасность: их было относительно легко включить, уйти и сделать одну или две работы по дому, а потом забыть о них. Если бы ты был повезло, когда вы вернулись через несколько минут, вы нашли свой кухня наполнена облаками пара. Если не повезло, чайник Элемент может перегореть, перегореть или даже вызвать пожар.

К счастью, практически все современные чайники отключаются. автоматически с помощью термостатов (механических, электрических или электронные устройства, реагирующие на изменение температуры). Многие из них по эскизам английского изобретателя Джон С. Тейлор, чей компании Otter Controls и Strix Ltd разработали более чем миллиардов таких термостатов по всему миру.

Как они работают? Самые простые из них механические и используют биметаллический термостат (описанный в нашей основной статье о термостатах), интегрированный в элемент в нижней части чайника.Он состоит из диска два разных металла, тесно связанных друг с другом, один из которых расширяется быстрее, чем другой, по мере повышения температуры. Обычно термостат изогнутый в одном направлении, но когда горячая вода достигает точки кипения, образующийся пар попадает на биметаллический термостат и внезапно щелкнуть и согнуть в противоположном направлении, немного как зонт выворачивается наизнанку на ветру. Когда термостат открывается, он нажимает на рычаг, который срабатывает. цепь, отключает электрический ток и безопасно выключает чайник.Более сложные термостаты для чайников (используются в системах такие как модный кофейный бойлер Marco Über) полностью электронные и позволяют нагревать воду до точной температуры и поддерживать ее на неопределенный срок путем многократного включения тока и выкл.

Фото: Вот как на самом деле выглядит типичный термостат-переключатель Strix. Я использовал точки того же цвета, что и на иллюстрации выше, чтобы показать ключевые детали этого старого разобранного чайника. Паровая трубка (желтая) направляет пар вниз к биметаллическому термостату.Термостат (оранжевый) выключает чайник. Блок переключения (красный) и несколько проводов соединяют термостат, выключатель питания (розовый) и беспроводной разъем (темно-синий) с двумя клеммами нагревательного элемента (зеленый). Термостат и переключатель прикручены к нижней части светло-серого скрытого нагревательного элемента (показан на фото выше на этой странице).

Фото: крупный план биметаллического термостата (показан оранжевой точкой на другом фото).

«Механический эквивалент тепла»

Иллюстрация: эксперимент Джоуля по поиску механического эквивалента тепла.

Электрические чайники могут показаться ужасно обыденными, но их стоит прочитать и написать о том, потому что они блестяще иллюстрируют один из самых фундаментальные физические законы нашей Вселенной: вы можете преобразовывать один вид энергии в другой, но вы не можете создать энергию из воздуха или превратить ее в ничто. Эта чрезвычайно важная идея называется сохранением энергии, и английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) был одним из первых, кто проник в ее суть.

Джоуль разработал блестящий эксперимент.Он прикрепил тяжелый груз (1) к веревке, намотанной на шкив (2), так, чтобы груз падал, веревка поворачивала ось (3) и перемешивала лопаточное колесо внутри емкости, полной воды (4). Он рассудил, что «механическая» энергия, которую он таким образом добавил к воде, превратится в тепловую энергию, слегка нагревая воду. После многократных экспериментов он успешно доказал, что энергия (или, как он это называл, vis viva), теряемая падающим грузом, в точности равна энергии, полученной при нагревании воды.Таким образом, Джоуль подтвердил, что механическая энергия (или работа) и тепловая энергия были взаимозаменяемыми, и результаты были опубликованы в известной статье под названием «Механический эквивалент тепла», которая до сих пор считается одним из наиболее важных подтверждений теория сохранения энергии.

Джоуль считал, что может найти доказательства в поддержку своих идей в реальном мире. Все, что ему нужно было сделать, это найти водопад и измерьте температуру вверху и внизу; падающая вода преобразует потенциал энергии в тепло, создавая разницу температур, которая, как он полагал, подтверждает его теория.По его расчетам, могучий Ниагарский водопад будет на пятую градуса теплее. внизу, чем вверху, хотя измерить это было бы довольно сложно! Пытаясь уладить этот вопрос, Джоуль взял с собой в медовый месяц несколько термометров. в Шамони, Франция, в 1847 году, и попытался измерить водопад там, но не смог сделать это достаточно точно чтобы доказать свою точку зрения.

Узнать больше

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по схожей тематике:

Статьи

  • Пылающее желание эффективности Тома Мерфи.Как я объяснил выше, для нагрева определенного количества воды до той же температуры требуется такое же количество энергии, как бы вы это ни выбрали. Но одни методы более эффективны, чем другие. Как объясняет Том Мерфи в этом замечательном сообщении в блоге, электрические чайники значительно более эффективны, чем чайники с плитой и микроволновые печи.
  • Что более энергоэффективно - кипячение воды с помощью электрического чайника, чайника на газовой плите или микроволновой печи?: The Guardian, Notes & Queries, 2011.Читатели Guardian высказывают различные мнения об эффективности различных методов кипячения воды.
  • Fiddly, Fussy or Just Plain Ugly Kettles Алисы Роустхорн. The New York Times, 9 августа 2009 г. Почему чайники выглядят так плохо спроектированными? Эта писательница интересуется эстетикой, но, может быть, ей было бы лучше подумать о том, как наука и техника ограничивают дизайн машины, которая может быстро и эффективно вскипятить воду?

Патенты

Если вас интересуют настоящие технические подробности, почему бы не взглянуть на некоторые из множества патенты, описывающие принцип работы чайников? Вот четыре, которые я выбрал, но вы найти больше в записях.

  • Предохранитель Мориса Ли Уорнера: модифицированный предохранитель, предотвращающий выкипание электрических перколяторов. Патент США 1794045, 24 февраля 1931 г.
  • Электрический кофейник от Амброуза Олдса. Электрический кофейный перколятор, поддерживающий установленную температуру заварки. Патент США 1998732. 23 апреля 1935 г.
  • Электрический резервуар для кипячения воды с включаемым сухим и чувствительным к потоку термочувствительным блоком управления от Джона К. Тейлора. Патент США 4,357,520, 2 ноября 1982 г.
  • Термочувствительное устройство управления для контейнеров, оснащенных электронагревателями John C.Тейлор и др. Патент США 4,621,186. 4 ноября 1986 г.

Видео

.

Отопление | процесс или система

Отопление , процесс и система повышения температуры замкнутого пространства с основной целью обеспечения комфорта жильцов. Регулируя температуру окружающей среды, отопление также служит для поддержания структурных, механических и электрических систем здания.

В термоэлектрической генерирующей системе источник тепла - обычно работающий на угле, нефти или газе - используется внутри котла для преобразования воды в пар высокого давления.Пар расширяется и вращает лопатки турбины, которая вращает якорь генератора, вырабатывая электроэнергию. Конденсатор преобразует оставшийся пар в воду, а насос возвращает воду в бойлер. Encyclopædia Britannica, Inc.

Историческое развитие

Самым ранним способом обогрева помещений был открытый огонь. Такой источник, наряду с соответствующими методами, такими как камины, чугунные печи и современные обогреватели, работающие на газе или электричестве, известен как прямое отопление, потому что преобразование энергии в тепло происходит на обогреваемом участке.Более распространенная форма отопления в наше время известна как центральное, или косвенное, отопление. Он заключается в преобразовании энергии в тепло в источнике вне, отдельно от обогреваемого объекта или объектов или расположенных внутри них; Получающееся тепло передается на объект через текучую среду, такую ​​как воздух, вода или пар.

За исключением древних греков и римлян, большинство культур полагалось на методы прямого нагрева. Древесина была первым топливом, которое использовалось, хотя в местах, где требовалось только умеренное тепло, таких как Китай, Япония и Средиземноморье, использовался древесный уголь (сделанный из дерева), потому что он производил гораздо меньше дыма.Дымоход, или дымоход, который сначала был простым отверстием в центре крыши, а затем поднимался прямо из камина, появился в Европе в 13 веке и эффективно устранял дым и испарения огня из жилого помещения. Закрытые печи, по-видимому, впервые использовались китайцами около 600 г. до н.э. и в конечном итоге распространились по России в северную Европу, а оттуда в Америку, где Бенджамин Франклин в 1744 году изобрел улучшенную конструкцию, известную как печь Франклина. Печи расходуют гораздо меньше тепла, чем камины, потому что тепло огня поглощается стенками печи, которые нагревают воздух в комнате, а не пропускают вверх по дымоходу в виде горячих дымовых газов.

Центральное отопление, кажется, было изобретено в Древней Греции, но именно римляне стали лучшими инженерами-теплотехниками древнего мира с их системой гипокауста. Во многих римских зданиях полы из мозаичной плитки поддерживались колоннами внизу, которые создавали воздушные пространства или каналы. На участке, расположенном в центре всех отапливаемых комнат, сжигали древесный уголь, хворост и, в Великобритании, уголь, и горячие газы распространялись под полом, нагревая их в процессе. Однако система гипокауста исчезла с упадком Римской империи, и центральное отопление не было восстановлено до 1500 лет спустя.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Центральное отопление снова стало использоваться в начале 19 века, когда промышленная революция вызвала увеличение размеров зданий для промышленности, жилых помещений и сферы услуг. Использование пара в качестве источника энергии предложило новый способ обогрева фабрик и заводов, когда пар передавался по трубам. Котлы, работающие на угле, подавали горячий пар в помещения с помощью стоячих радиаторов.Паровое отопление долгое время преобладало на североамериканском континенте из-за очень холодных зим. Преимущества горячей воды, которая имеет более низкую температуру поверхности и более мягкий общий эффект, чем пар, начали осознаваться примерно в 1830 году. В системах центрального отопления двадцатого века обычно используется теплый воздух или горячая вода для передачи тепла. В большинстве недавно построенных американских домов и офисов теплый воздух вытеснил пар, но в Великобритании и на большей части европейского континента горячая вода заменила пар в качестве предпочтительного метода отопления; канальный теплый воздух там никогда не был популярен.Большинство других стран приняли американские или европейские предпочтения в методах отопления.

Системы центрального отопления и топливо

Важнейшими компонентами системы центрального отопления являются устройства, в которых можно сжигать топливо для получения тепла; среда, транспортируемая в трубах или каналах для передачи тепла в обогреваемые помещения; и излучающее устройство в этих пространствах для выпуска тепла либо конвекцией, либо излучением, либо обоими способами. Принудительное распределение воздуха перемещает нагретый воздух в пространство с помощью системы воздуховодов и вентиляторов, которые создают перепады давления.Лучистое отопление, напротив, включает прямую передачу тепла от излучателя к стенам, потолку или полу замкнутого пространства независимо от температуры воздуха между ними; Излучаемое тепло устанавливает цикл конвекции во всем пространстве, создавая в нем равномерно нагретую температуру.

Температура воздуха и влияние солнечного излучения, относительной влажности и конвекции - все это влияет на конструкцию системы отопления. Не менее важным соображением является объем физической активности, который ожидается в определенных условиях.В рабочей атмосфере, в которой напряженная деятельность является нормой, человеческое тело выделяет больше тепла. В качестве компенсации температура воздуха поддерживается на более низком уровне, что позволяет рассеивать лишнее тепло тела. Верхний предел температуры 24 ° C (75 ° F) подходит для сидячих рабочих и домашних жилых помещений, а нижний предел температуры 13 ° C (55 ° F) подходит для лиц, выполняющих тяжелую ручную работу.

При сгорании топлива углерод и водород вступают в реакцию с атмосферным кислородом с выделением тепла, которое передается из камеры сгорания среде, состоящей из воздуха или воды.Оборудование устроено так, что нагретая среда постоянно удаляется и заменяется охлаждающей системой - , т. Е. путем циркуляции. Если среда является воздухом, оборудование называется топкой, а если среда - водой, бойлером или водонагревателем. Термин «бойлер» более правильно относится к сосуду, в котором производится пар, а «водонагреватель» - к сосуду, в котором вода нагревается и циркулирует ниже ее точки кипения.

Природный газ и мазут являются основными видами топлива, используемыми для производства тепла в котлах и печах.Они не требуют труда, за исключением периодической очистки, и работают с ними с помощью полностью автоматических горелок, которые могут регулироваться термостатом. В отличие от своих предшественников, угля и кокса, после использования не остается остаточной золы для утилизации. Природный газ вообще не требует хранения, а нефть перекачивается в резервуары для хранения, которые могут быть расположены на некотором расстоянии от отопительного оборудования. Рост объемов отопления на природном газе был тесно связан с увеличением доступности газа из сетей подземных трубопроводов, надежностью подземных поставок и чистотой сжигания газа.Этот рост также связан с популярностью систем воздушного отопления, к которым особенно хорошо подходит газовое топливо и на долю которых приходится большая часть природного газа, потребляемого в жилых домах. Газ легче сжигать и контролировать, чем нефть, пользователю не нужен резервуар для хранения и он платит за топливо после того, как он его использовал, а доставка топлива не зависит от капризов моторизованного транспорта. Газовые горелки обычно проще, чем те, которые требуются для жидкого топлива, и имеют мало движущихся частей. Поскольку при сжигании газа выделяются ядовитые выхлопные газы, воздух из обогревателей должен выводиться наружу.В местах, недоступных для трубопроводов природного газа, сжиженный нефтяной газ (пропан или бутан) доставляется в специальных автоцистернах и хранится под давлением в доме до тех пор, пока он не будет готов к использованию так же, как природный газ. Нефтяное и газовое топливо во многом обязано своим удобством автоматической работе их теплоцентралей. Эта автоматизация основана в первую очередь на термостате, устройстве, которое, когда температура в помещении упадет до заданной точки, активирует печь или котел до тех пор, пока потребность в тепле не будет удовлетворена.Автоматические отопительные установки настолько тщательно защищены термостатами, что предвидятся и контролируются почти все мыслимые обстоятельства, которые могут быть опасными.

.

Смотрите также