Éléments chauffants pour le chauffage : types, principe de fonctionnement, règles de choix des équipements

Les éléments chauffants électriques n'ont pas changé de conception depuis des décennies et restent très demandés dans les équipements de chauffage.La forme de ces appareils et matériaux de construction change, mais le principe de fonctionnement et l'efficacité restent inchangés. Pour une sélection compétente, des informations sur les différences et les caractéristiques seront utiles. Êtes-vous d'accord?

Vous apprendrez ce que sont les éléments chauffants et comment ils fonctionnent. Nous avons décrit en détail les types d'éléments chauffants et fourni des arguments incontestables pour un choix éclairé du type optimal. En tenant compte de nos recommandations, vous achèterez l'appareil requis sans erreur.

Objectif du chauffage des éléments chauffants

Les éléments chauffants électriques ont gagné en popularité en raison de leur polyvalence et de leur rendement élevé. Toute l'électricité qu'ils consomment est utilisée aux fins prévues : chauffer l'espace environnant.

Les principaux appareils de chauffage où des éléments chauffants sont utilisés sont :

1. Radiateurs électriques au fioul portables et fixes.
2. Radiateurs de chauffage à eau.
3. Sèche-serviettes salle de bain.
4. Foyers électriques.
5. Convecteurs électriques.
6. Chaudières électriques.

L'équipement spécifié peut être utilisé comme source de chauffage principale ou supplémentaire.Il est peu coûteux, facile à installer et ne nécessite pas de compétences particulières pour fonctionner.

Vous pouvez connecter l'élément chauffant à un radiateur de chauffage central en fonte après avoir débranché la colonne montante commune. Cet appareil peut être utilisé pour le chauffage principal et supplémentaire

Structure interne des radiateurs électriques

Il est pratique de considérer le dispositif en utilisant l'exemple d'un modèle tubulaire. Un radiateur électrique est un tube en céramique ou en métal rempli d'un conducteur thermique avec une spirale située à l'intérieur. À l'endroit où le tube est fixé à la bride, il y a des douilles isolantes qui empêchent le contact de la spirale conductrice avec le corps de l'élément chauffant.

La plupart des modèles d'éléments chauffants utilisent des composants similaires, mais leur durabilité peut varier en fonction de la qualité de fabrication.

Le radiateur électrique est monté principalement avec un raccord à bride, qui permet d'isoler l'environnement interne de l'appareil de chauffage de l'espace extérieur. L'inconvénient de cette conception est l'impossibilité de remplacer la spirale si elle brûle intérieurement.

Principe de fonctionnement des éléments chauffants

L'élément chauffant fonctionne selon le principe suivant. Lorsqu'elle est connectée au réseau, la spirale interne est chauffée et l'énergie est transférée au conducteur thermique et à la coque extérieure. La chaleur est ensuite transférée au fluide environnant, à l’air ou au matériau solide.

Lors du chauffage d'un élément chauffant immergé dans de l'huile ou de l'eau, des courants de convection se créent autour du tube, qui mélangent le liquide de refroidissement et contribuent à son chauffage uniforme.

Les chaudières électriques sont connues pour leur fiabilité et leur facilité d'entretien. Ils ne comportent pas beaucoup de pièces complexes, ils sont donc faciles à utiliser et à entretenir.

Dans les appareils de chauffage sans liquide, la température de chauffage est généralement limitée afin de ne pas endommager les pièces environnantes ni provoquer d'incendie.

Pour accélérer le transfert de chaleur, ils utilisent souvent un ventilateur qui fait circuler l'air à la fois à l'intérieur de l'appareil et dans la pièce qui l'entoure.

Types d'éléments chauffants pour appareils de chauffage

La simplicité de fabrication des éléments chauffants ne se traduit pas toujours par une commodité pour les utilisateurs. De nombreux fabricants produisent des radiateurs électriques avec une forme et un montage spécifiques. S'ils se cassent, il est assez difficile de les acheter en magasin. Par conséquent, pour faire le bon choix, il est nécessaire d’étudier toutes les options de conception possibles.

Modèles tubulaires pour le chauffage domestique

La conception tubulaire des radiateurs électriques est la plus courante dans les appareils mobiles. réchauffeurs d'huile, portable et mural radiateurs électriques. Le transfert de chaleur peut s'y produire par convection, rayonnement infrarouge ou conductivité thermique.

Des éléments chauffants prêts à l'emploi avec un régulateur et leur propre cordon d'alimentation ne peuvent être achetés que si vous êtes sûr que la longueur du fil sera suffisante

La forme et la longueur du tube dans de tels dispositifs peuvent être quelconques et ne sont dictées que par les caractéristiques de conception. Par exemple, élément chauffant réchauffeur mycatrémique est une bobine située derrière la plaque minérale. Lorsqu'elle est chauffée, la plaque émet de la chaleur infrarouge.

Ses caractéristiques les plus courantes sont :

• diamètre – 5-18 mm;
• longueur – 200-6000 mm;
• matériau de la coque – acier, acier inoxydable, céramique, cuivre ;
• puissance – 0,3-2,5 kW.

Les éléments chauffants d'une puissance supérieure à 2,5 kW ne sont pas utilisés dans les appareils de chauffage domestique, car le câblage de l'appartement ne peut tout simplement pas supporter une charge plus importante.

Version à ailettes des radiateurs électriques

Les appareils à ailettes sont une modification d'un élément chauffant tubulaire. Leur particularité est la présence de nombreuses fines plaques d'acier situées sur toute la longueur de l'appareil. Cette conception augmente considérablement la zone de contact avec l'environnement, garantissant un taux de chauffage élevé.

Les éléments chauffants à ailettes sont plus chers et nécessitent plus d'espace de travail, mais offrent des caractéristiques de consommation plus élevées des équipements de chauffage

Les modèles à ailettes sont principalement utilisés dans les appareils de chauffage pour chauffage de l'air. Ils permettent une augmentation rapide de la température ambiante, notamment avec un ventilateur intégré.

Conceptions de blocs d'éléments chauffants

La version bloc se compose de plusieurs radiateurs tubulaires combinés sur la base d'un seul support.

Lors du choix des éléments chauffants en bloc, une attention particulière doit être portée à leur puissance et à la capacité de la chaudière équipée d'une pompe à assurer l'évacuation de la chaleur.

Cette conception est utilisée par une combinaison de deux facteurs :

1. La nécessité d'une puissance accrue de l'appareil et d'un taux de chauffage élevé de l'environnement de travail.
2. L'impossibilité d'un transfert rapide d'énergie thermique de la spirale vers l'environnement en raison de la petite surface de l'enveloppe extérieure.

En effet, dans un élément chauffant en bloc, la charge sur chaque tube chauffant est réduite et le taux de transfert de chaleur est augmenté. De tels appareils sont inclus dans chaudières de chauffage domestique et installations de chauffage électrique industriel.

La puissance des modèles en bloc peut être comprise entre 5 et 10 kW. Par conséquent, lors de leur placement dans un appartement, il est nécessaire de prolonger un câble électrique supplémentaire dans la pièce.

Appareils de type cartouche

Les éléments chauffants à cartouche ont la forme d'un tube avec une extrémité libre, ce qui est dû à la particularité de leur installation. La coque extérieure est généralement en acier poli pour offrir un contact maximal avec le matériau environnant. Ces tubes sont étroitement insérés dans le trou correspondant du dispositif de chauffage.

Le principal inconvénient des éléments chauffants à cartouche est la petite surface de la surface de transfert de chaleur, qui nécessite l'utilisation de méthodes spécifiques d'évacuation de l'énergie thermique.

La fixation des modèles de cartouches s'effectue principalement à l'aide d'un raccord à bride. Ils sont généralement utilisés dans l’industrie pour chauffer les parties actives des extrudeuses.

Il existe d'autres types structurels d'éléments chauffants, mais ils sont principalement utilisés dans la production industrielle et n'affectent pas le sujet à l'étude.

Fonctions supplémentaires des radiateurs électriques

Ci-dessus, nous avons discuté des conceptions les plus simples d'appareils ne disposant d'aucun mécanisme de réglage intégré.

L'unité de thermorégulation peut avoir une automatisation mécanique ou électronique. Ce dernier est plus précis, mais exigeant sur les paramètres du réseau électrique domestique

Mais chauffe-eau électriques peut être équipé d'un automatisme simple qui fournit à l'appareil des fonctions supplémentaires.

Ceux-ci inclus:

1. Thermorégulation. Les éléments chauffants dotés d'un thermostat de chauffage intégré sont dotés d'un capteur de température qui se déclenche lorsque l'environnement de travail est chauffé à un certain niveau. Le réglage du chauffage électrique se fait depuis l'extérieur de la bride.
2. Antigel. Cette fonction est assurée par un thermostat simplifié, qui fonctionne uniquement lorsque la température descend jusqu'à 0-2°C.Il empêche l'eau de geler dans les tuyaux de chauffage, consommant un minimum d'électricité.
3. Chauffage turbo, qui assure un chauffage forcé de l'environnement de travail lors du démarrage initial de l'équipement. Il ne faut pas oublier que le câblage électrique de la pièce doit résister à une augmentation de puissance à court terme.

Il n'existe pas beaucoup d'appareils prenant en charge des fonctions supplémentaires, car le fonctionnement des appareils de chauffage dans leur ensemble est souvent régulé à l'aide d'une unité d'automatisation distincte.

Comment choisir un élément chauffant pour un équipement de chauffage ?

Choisir Élément chauffant à remplacer dans un chauffe-eau ou dans un radiateur, il faut faire attention à sa puissance, son design, la longueur des tubes et la présence de fonctionnalités supplémentaires. Par conséquent, avant d’acheter, vous devez vous renseigner le plus possible sur toutes ses caractéristiques.

Calcul de la puissance de l'appareil

La puissance élevée d’un élément chauffant n’est pas toujours une qualité positive.

Lors du choix, il est important de prendre en compte plusieurs facteurs liés au niveau de consommation d'énergie :

• puissance maximale de transfert de chaleur de l'appareil de chauffage dans son ensemble ;
• options de câblage électrique ;
• volume de la pièce.

Vous ne pouvez pas acheter un appareil dont la puissance est supérieure à 75 % du niveau de transfert de chaleur maximum de l'équipement de chauffage.

Par exemple, il existe un radiateur à 10 sections, dont chacune dégage 150 W de chaleur dans l'air, soit un total de 1,5 kW. Lors de l'installation d'un radiateur électrique d'une puissance de 2 kW, la surface de la batterie ne pourra pas libérer rapidement toute l'énergie générée. En conséquence, l'élément chauffant s'éteindra constamment en raison d'une surchauffe.

La raison de la panne rapide de l'élément chauffant peut être un choix incorrect de la puissance de l'appareil. En raison d'une surchauffe systémique de la bobine, celle-ci brûle avec le temps.

Dans les appartements avec un câblage usé, la charge constante sur la prise ne doit pas dépasser 1,5 à 2 kW, sinon elle pourrait prendre feu et entraîner des conséquences désastreuses. Par conséquent, avant d'acheter un élément chauffant, vous devez vérifier l'état du câblage et, si nécessaire, démonter l'ancien et poser un nouveau réseau électrique.

Lorsque le problème des équipements électriques et des capacités de l'équipement est résolu, vous pouvez commencer à calculer la puissance requise pour maintenir une température confortable dans la pièce.

Dans les maisons et appartements bien isolés, un niveau de 40 W/m sera suffisant³. Et s'il y a des fissures dans les fenêtres, la puissance de chauffage doit être augmentée à 60-80 W/m³. Vous ne pouvez acheter un modèle spécifique qu'après avoir pris en compte tous les facteurs énergétiques décrits ci-dessus.

Prise en compte des caractéristiques de conception

La plupart des éléments chauffants ont une coque en acier allié, qui offre solidité et résistance à la corrosion. Les appareils en cuivre sont principalement utilisés dans les chauffe-eau, bien qu'il n'y ait aucune restriction quant à leur utilisation dans les radiateurs faits maison.

Dans les radiateurs en fonte et en acier, l'utilisation d'éléments chauffants en métaux non ferreux n'est pas souhaitable. Cela peut entraîner une usure accélérée des matériaux et des connexions.

Aussi, lors du choix, il faut prendre en compte le sens du filetage du bouchon, qui peut être droit ou gauche. Différents modèles de radiateurs électriques diffèrent également par le diamètre de la bride. Leur taille peut varier de 0,5 à 1,25 pouces.

En règle générale, un élément chauffant d'un bon fabricant est accompagné d'un bref manuel d'instructions décrivant ses paramètres de conception. Les étudier vous aidera à acheter un appareil qui s'adaptera exactement à votre équipement de chauffage existant.

Longueur du tube chauffant

La longueur du tube est l’une des principales caractéristiques qui déterminent l’efficacité de l’appareil.

Sa grande longueur à puissance égale entraîne une augmentation de la surface du radiateur électrique et une accélération des échanges thermiques avec l'environnement de travail. Cela a un effet positif sur la durabilité de l'élément chauffant et sur le taux de circulation du liquide de refroidissement.

Les éléments chauffants à long tube sont idéaux pour une installation dans des registres faits maison, pratiques pour chauffer de grandes pièces et des dépendances

Il est souhaitable que le tube s'étende sur toute la longueur de la zone de travail de l'appareil de chauffage, sans atteindre la paroi opposée de 6 à 10 cm. Cette recommandation vous permettra de réchauffer rapidement et uniformément le liquide de refroidissement.

Disponibilité de fonctionnalités supplémentaires

Il n'est pas toujours nécessaire de payer trop cher pour les capacités supplémentaires des éléments chauffants. Si l'appareil de chauffage est utilisé comme appareil auxiliaire et ne dispose pas de son propre automatisme intégré, il est logique d'acheter un modèle avec thermostat.

Mais si un radiateur ou un convecteur électrique possède ses propres capteurs de température et mécanismes de contrôle de la température, les fonctions supplémentaires resteront non réclamées.

L'électronique intégrée à la fiche de l'élément chauffant doit disposer de mécanismes de sécurité afin qu'en cas de panne du tableau de commande, un incendie ne se produise pas.

Par conséquent, il est recommandé d'acheter des radiateurs électriques coûteux avec automatisation intégrée uniquement s'il existe un besoin évident d'un tel équipement. S'il est nécessaire de sélectionner individuellement le fond de température, il est préférable d'acheter thermostat dans la prise, qui peut être utilisé périodiquement.

Quant aux fabricants d’éléments chauffants, leur choix n’a pas d’importance. Les principaux fournisseurs sont des entreprises de Russie, d’Ukraine, de Turquie et d’Italie.La qualité de leurs produits est à peu près la même, il ne sert donc à rien de payer trop cher pour la marque.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Aperçu pratique des éléments chauffants de différents types :

Vidéo n°2. Examen de l'élément chauffant avec thermostat :

Vidéo n°3. Caractéristiques d'un élément chauffant en bloc utilisé dans les chaudières électriques :

Acheter un élément chauffant pour appareils de chauffage n'est pas une tâche facile. Pour ce faire, vous devez connaître clairement les caractéristiques de l'équipement dans lequel le radiateur électrique est intégré. Par conséquent, vous ne devez choisir un modèle spécifique qu'après une analyse approfondie de ses paramètres.

Veuillez écrire des commentaires, poser des questions, publier des photographies liées au sujet de l'article dans le bloc ci-dessous. Racontez-nous comment vous avez sélectionné un élément chauffant à remplacer dans une chaudière électrique ou un radiateur mobile. Partagez quel a été pour vous personnellement l’argument décisif dans votre choix.