هیتر چیست؟ و چه کاربردی دارد ؟

آشنایی با انواع هیتر

همه چیز درباره ی هیترها

هیتر دستگاهی است برای تولید و انتقال حرارت و گرما. هیترهای برقی انرژی الکتریکی را انرژی گرما تبدیل می کند. در ادامه با انواع هیترها و کارایی آن ها آشنا می شوید.

هیتر چیست ؟

هیتر وسیله است که انرژی گرما و حرارتی را تولید می کند. در اصل هیتر الکتریکی، انرژی الکتریکی را به انرژی گرما و حرارت تبدیل می کند. هیترها انواع مختلفی دارند از جمله؛ هیتر برقی، هیتر گازی، یونیت هیتر و هیتر برقی صنعتی.

گرمایش الکتریکی فرایندی است که در آن انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. کاربردهای متداول شامل گرمایش فضا، آشپزی، گرمایش آب و فرآیندهای صنعتی است. هیتر برقی یا همان بخاری برقی یک وسیله الکتریکی است که یک جریان الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. عنصر گرمایش داخل هر بخاری برقی یک مقاومت الکتریکی است و بر اساس اصل گرمایش ژول عمل می کند: عبور جریان الکتریکی از یک مقاومت، آن انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.

اکثر دستگاههای گرمایش برقی مدرن از سیم نیکروم به عنوان عنصر فعال استفاده می کنند. عنصر گرمایش، که در سمت راست نشان داده شده است، از سیم نیکروم پشتیبانی شده توسط عایق های سرامیکی استفاده می کند.

از طرف دیگر، یک پمپ حرارتی از یک موتور الکتریکی برای هدایت چرخه تبرید استفاده می کند، که انرژی گرمایی را از منبعی مانند زمین یا هوای خارج، می گیرد و سپس این گرما را به فضا، جهت گرم شدن هدایت می کند.

برخی از سیستم ها را می توان معکوس کرد تا فضای داخلی خنک شود و هوای گرم خارج یا داخل زمین تخلیه شود.

گرمایش فضا

از گرمایش فضا برای گرم کردن فضای داخلی ساختمان ها استفاده می شود. بخاری های فضا در مکان هایی که حمل و نقل هوا با آن مشکل است، مانند آزمایشگاه ها مفید است. چندین روش برای گرمایش فضای الکتریکی استفاده می شود.

هیترهای تابشی مادون قرمز 

گرمایش تابشی مادون قرمز الکتریکی، از عناصر گرمایشی استفاده می کند که به دمای بالا می رسند. این عنصر معمولاً در یک پاکت شیشه ای شبیه لامپ و با یک بازتابنده برای هدایت انرژی خروجی از بدنه بخاری بسته بندی می شود.

این عنصر اشعه مادون قرمز منتشر می کند که در هوا یا فضا حرکت می کند تا به سطح جذب کننده برخورد کند، جایی که تا حدی به گرما تبدیل شده و تا حدی منعکس می شود. این گرما به جای گرم کردن هوا، مستقیماً افراد و اشیاء داخل اتاق را گرم می کند. این نوع بخاری به ویژه در مناطقی که هوای گرم نشده از آنها جریان می یابد مفید است. آنها همچنین برای زیرزمین ها و گاراژهایی که گرمایش نقطه ای مورد نظر است ایده آل هستند. به طور کلی، آنها یک انتخاب عالی برای ایجاد گرمایش هستند.

بخاری های تابشی بی صدا کار می کنند و بیشترین خطر احتراق احتراق در اثاثیه مجاور را به دلیل شدت متمرکز خروجی آنها و عدم محافظت در برابر گرمای بیش از حد ایجاد می کنند. در انگلستان ، گاهی اوقات به این وسایل آتش سوزی الکتریکی گفته می شود ، زیرا در ابتدا برای جایگزینی آتش باز استفاده می شد.

محیط فعال بخاری که در این بخش نشان داده شده است، سیم پیچ سیم مقاوم در برابر نیکروم در داخل یک لوله سیلیس ذوب شده است که در انتها به اتمسفر باز می شود ، اگرچه مدل هایی وجود دارند که سیلیس ذوب شده در انتها مهر و موم شده و آلیاژ مقاومت نیکروم نیست.

مدل هیترهای تابشی مادون قرمز

هیتر برقی همرفتی

در بخاری همرفت، عنصر گرمایش هوا را در تماس با آن با هدایت حرارتی گرم می کند. هوای گرم چگالی کمتری نسبت به هوای خنک دارد، بنابراین به دلیل شناوری، بالا می رود و باعث می شود هوای خنک تری وارد شود تا جای آن را بگیرد. این یک جریان همرفت هوای گرم ایجاد می کند که از بخاری بالا می آید، فضای اطراف را گرم می کند، سرد می شود و سپس چرخه را تکرار می کند. این بخاری ها گاهی با روغن یا مایع حرارتی پر می شوند. آنها به طور ایده آل برای گرم کردن یک فضای بسته مناسب هستند. در صورت تماس ناخواسته با وسایل در مقایسه با بخاری های برقی تابشی، آنها بی صدا کار می کنند و خطر احتراق آنها کمتر است.

هیترهای برقی همرفتی

هیترهای فن دار

هیتر فن دار که هیتر همرفت اجباری نیز نامیده می شود، نوعی هیتر همرفتی است که دارای فن برقی برای افزایش سرعت جریان هوا است. آنها با سر و صدای قابل توجهی ناشی از فن کار می کنند. در صورت تماس ناخواسته با اثاثیه، خطر احتراق احتمالی در آن ها وجود دارد. مزیت آنها این است که نسبت به بخاری هایی که از همرفت طبیعی استفاده می کنند جمع و جورتر هستند و همچنین برای سیستم های گرمایش قابل حمل و اتاق های کوچک مقرون به صرفه هستند.

نمونه ای از هیترهای فن دار

هیتر انبار 

سیستم گرمایش انبار از قیمت ارزانتر برق استفاده می کند، که در دوره های کم تقاضا مانند یک شبه فروخته می شود. در انگلستان، این محصول با عنوان Economy 7 نامیده می شود.هیتر انبار گرما را در آجرهای سفالی ذخیره می کند ، سپس در صورت لزوم آن را در طول روز آزاد می کند. هیترهای انبار جدیدتر با تعرفه های مختلف قابل استفاده هستند. در حالی که هنوز می توان آنها را با Economy 7 استفاده کرد، می توان با تعرفه های روزانه استفاده کرد. این به دلیل ویژگی های طراحی مدرن است که در طول تولید اضافه می شود. در کنار طراحی های جدید، استفاده از ترموستات یا حسگر باعث افزایش کارایی هیتر انبار شده است. ترموستات یا سنسور می تواند دمای اتاق را بخواند و بر این اساس خروجی بخاری را تغییر دهد.

همچنین می توان از آب به عنوان یک منبع ذخیره گرما استفاده کرد.

نمونه ای از هیترهای انبار

هیتر غوطه وری گرمایش مایع

یک هیتر غوطه وری دارای یک عنصر حرارتی با مقاومت الکتریکی است که در یک لوله قرار گرفته و مستقیماً در آب (یا مایعات دیگر) قرار داده می شود تا گرم شوند. هیترهای غوطه ور قابل حمل ممکن است دارای ترموستات کنترلی نباشند، زیرا فقط برای مدت کوتاهی و تحت کنترل اپراتور مورد استفاده قرار می گیرند.

برای تامین آب گرم خانگی یا آب گرم صنعتی، می توان از عناصر گرمایش دائمی نصب شده در مخزن آب گرم عایق، استفاده کرد که توسط ترموستات برای تنظیم دما کنترل می شود. واحدهای خانگی ممکن است تنها چند کیلووات امتیاز داشته باشند. آبگرمکن های صنعتی ممکن است به 2000 کیلووات برسند. در جاهایی که نرخ برق بیش از حد مجاز وجود دارد، ممکن است آب گرم ذخیره شود تا در صورت لزوم مورد استفاده قرار گیرد.

دوش برقی و بخاری های بدون مخزن نیز از بخاری غوطه ور (محافظ یا برهنه) استفاده می کنند که با جریان آب روشن می شود. گروهی از بخاری های جداگانه را می توان تغییر داد تا سطوح مختلف گرمایش را ارائه دهد. دوش های برقی و بخاری های بدون تانک معمولاً از 3 تا 10.5 کیلووات استفاده می کنند.

مواد معدنی موجود در منبع آب ممکن است از محلول رسوب کرده و مقیاس سختی روی سطح عنصر گرمایش ایجاد کنند، یا ممکن است به ته مخزن بیفتد و جریان آب را مسدود کند. تعمیر و نگهداری تجهیزات گرمایش آب ممکن است مستلزم حذف دوره ای رسوب و رسوب انباشته باشد. در جایی که منابع آب بسیار معدنی شناخته شده است، می توان با استفاده از عناصر حرارتی با چگالی کم وات، تولید مقیاس را کاهش داد.

هیتر غوطه وری کوچک داخلی، 500 وات

هیترهای گردشی 

هیترهای گردشی یا "مبدل های حرارتی مستقیم الکتریکی" (DEHE) از عناصر گرمایشی استفاده می کنند که مستقیماً در یک محیط "سمت پوسته" قرار داده می شوند تا اثر گرمایش را ایجاد کنند. تمام گرمای تولید شده توسط هیتر گردش الکتریکی به محیط منتقل می شود، بنابراین یک هیتر برقی 100 درصد کارآمد است. مبدل های حرارتی برقی مستقیم یا "هیترهای گردشی" برای گرم کردن مایعات و گازها در فرایندهای صنعتی استفاده می شود.

یک مدل از هیترهای گردشی

هیتر الکترود

در هیتر الکترود، مقاومت سیم پیچ وجود ندارد و مایع خود به عنوان مقاومت عمل می کند. این امر خطرات بالقوه ای دارد، بنابراین مقررات حاکم بر هیتر الکترودها دقیق است.

هیتر الکترود

جنبه های زیست محیطی و کارایی

کارایی هر سیستمی به تعریف مرزهای سیستم بستگی دارد. برای یک مشتری انرژی الکتریکی ، بازده گرمایش فضای الکتریکی 100 است زیرا تمام انرژی خریداری شده به گرما تبدیل می شود. با این حال، اگر نیروگاه تامین کننده برق شامل شود ، بازده کلی به شدت کاهش می یابد. به عنوان مثال، یک نیروگاه سوخت فسیلی فقط 3-5 واحد انرژی الکتریکی به ازای هر 10 واحد انرژی سوخت آزاد شده ارائه می دهد. حتی اگر هیتر برقی 100٪ کارآمد باشد، میزان سوخت مورد نیاز برای تولید گرما بیشتر از سوختن سوخت در کوره یا دیگ است. در حال گرم شدن ساختمان اگر بتوان از سوخت مشابه برای گرمایش فضا توسط مصرف کننده استفاده کرد، در مجموع سوختن سوخت در ساختمان کاربر نهایی کارآمدتر خواهد بود. از طرف دیگر، جایگزینی گرمایش الکتریکی با بخاری های سوزان سوخت های فسیلی، ضروری نیست زیرا این قابلیت را برای گرمایش الکتریکی تجدیدپذیر از بین می برد، این را می توان با تامین برق از یک منبع تجدید پذیر به دست آورد.

تغییرات بین کشورهای تولید کننده برق در نگرانی های مربوط به بهره وری و محیط زیست تأثیر می گذارد. در سال 2015 ، فرانسه تنها 6 درصد از برق خود را از سوخت های فسیلی تولید می کرد، در حالی که استرالیا بیش از 86 درصد از برق خود را از سوخت های فسیلی تأمین می کرد. پاکیزگی و کارایی برق بستگی به منبع دارد.

جنبه های اقتصادی

عملکرد هیترهای مقاومتی الکتریکی برای گرم کردن یک منطقه به مدت طولانی در بسیاری از مناطق پرهزینه است. با این حال، استفاده متناوب یا جزئی از روز به دلیل کنترل منطقه ای برتر می تواند مقرون به صرفه تر از گرمایش کل ساختمان باشد.

به عنوان مثال: اتاق ناهار در محیط اداری دارای ساعات محدودی از کار است. در دوره های کم مصرف، سطح "نظارت" گرما (50 درجه فارنهایت یا 10 درجه سانتی گراد) توسط سیستم گرمایش مرکزی ارائه می شود. حداکثر زمان استفاده بین ساعت 11:00 تا 14:00 تا "سطح راحتی" (70 درجه فارنهایت یا 21 درجه سانتی گراد) گرم می شود. صرفه جویی قابل توجهی می تواند در مصرف کلی انرژی حاصل شود، زیرا تلفات تابش مادون قرمز از طریق تابش حرارتی به همان اندازه بزرگ نیست و دارای گرادیان دمای کمتر بین این فضا و هوای گرم نشده در خارج، و همچنین بین یخچال و اتاق ناهار (در حال حاضر خنک تر) است.

گردآوری : بخش علمی