Как разогреть бетон электричеством


Прогрев бетона в зимнее время: методы и схемы электропрогрева

Строительство бетонных монолитов при минусовых температурах осложняется неравномерным застыванием смеси. Вода быстро превращается в лед, процесс гидратации останавливается, в результате прочность готовой постройки нарушается. Прогрев бетона помогает избежать этих проблем.

Добиться необходимой температуры бетонной смеси можно пятью способами:

  1. электродным;
  2. проводом ПНСВ;
  3. электропрогревом опалубки;
  4. индукционным обогревом;
  5. инфракрасным теплом.

Рассказываем, в каких случаях используется каждый из них.

Электродный прогрев

Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.

Плюсы:

  • Простота монтажа и высокий КПД;
  • Позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.
  • Минусы:

  • требует проведения расчетов и долгой подготовки;
  • высокие энергозатраты (не менее 1000 кВт на 3–5 м3 смеси).
  • Что нужно знать об электродном прогреве

    1. По мере схватывания бетона, его электрическое сопротивление меняется нелинейно. Чтобы избежать потери тепла и влаги, после завершения установки электродов необходимо укрыть поверхность утеплителем. Им может стать фанера с прокладкой из пенопласта, шлаковата, картон, опилки, доски и т. д. Осуществлять работы без утепляющего материала нельзя.

    2. Прогрев с помощью сварочных аппаратов не рекомендуется по ряду причин:


    • при вживлении электродов в бетон ток проходит непосредственно через раствор – отсюда вытекает опасность поражения людей и животных;
    • допустимое напряжение – 36 В, в противном случае опасность удара током становится критичной;
    • сварочный трансформатор не предназначен для таких нагрузок и быстрее изнашивается.

    3. Постоянный ток при прогреве бетона электродами использовать недопустимо: он способствует электролизу. Вода разлагается и не кристаллизируется. Застывание смеси становится невозможным.

    4. Подходят электроды четырёх видов:

    Вид электродовОписаниеСхема подключения
    ПластинчатыеЭто металлические пластины, которые помещаются с разных сторон конструкции между бетоном и опалубкой.
    ПолосовыеПолосы металла 20–50 мм шириной. Подходят для прогрева горизонтальных элементов – например, плит или бетона, который соприкасается с грунтом. Подключаются по очереди к разным фазам с одной стороны конструкции, либо с разных сторон аналогично пластинчатым электродам. >
    Струнные Размеры: 2–3 м в длину и 15 мм в ширину. Часто используются при прогреве колонн. Устанавливаются в центре конструкции. Электрическое поле образуется между опалубкой с токопроводящим листом и струной.
    СтержневыеПодходят для конструкций сложной формы. Вставляются прутья арматуры диаметром до 15 мм, после чего их подключают к различным фазам трансформатора. Обеспечивают сквозной прогрев.

    5. Трансформатор для прогрева бетона в зимнее время должен отличаться высокой мощностью, иметь защищенный корпус, быть удобным для транспортировки и выдерживать длительную работу при минусовых температурах.

    Пример техники: Установка ПЛАЗЕР СПБ-70П


    Отправить заявку

    Прогрев бетона проводом ПНСВ

    Один из самых эффективных и безопасных способов. При прохождении тока через провод ПНСВ выделяется тепло, нагревая смесь. Расход – в среднем 60 м на 1 м3 бетона. Этот провод часто используется как напольный обогреватель в частном секторе.

    Плюсы:

  • несложно предсказать «поведение» и отрегулировать температуру, бетон нагревается постепенно, набор прочности происходит плавно;
  • существенно ускоряет процесс застывания;
  • подходит для повторного использования;
  • устойчив к возгоранию за счёт покрытия изоляцией;
  • отличается прочностью и не перегибается;
  • эффективен при экстремальных температурах;
  • устойчив к воздействию кислотной и щелочной среды.
  • Минусы:

  • требует точных расчетов и подготовительных работ.
  • Что нужно знать о проводе ПНСВ

    1. Укладка кабеля в холодное года должна выполняться таким образом, чтобы он не касался опалубки, земли, а также не выходил за пределы бетона. После того, как опалубка будет залита бетонной смесью, дождитесь, пока она начнет застывать, затем подключите трансформаторную подстанцию и регулируйте температуру.

    2. Секции монтируются на одинаковом расстоянии нагревательных проводов относительно друг друга (примерно 15 см). Смесь прогреется равномерно.

    3. Закрепить провод на арматурном каркасе, вдоль которого он протянут, следует так, чтобы риски повредить его при подаче бетона в траншею отсутствовали.

    4. Температура смеси измеряется в процессе изотермического прогрева каждые два часа. Этот пункт входит в содержание технологической карты на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций.

    5. 70 В – напряжение, которым следует ограничиться при проведении работ. Поэтому при эксплуатации может потребоваться понижающий трансформатор (ПТ).

    Пример техники: Подстанция для прогрева бетона КТПТО-80
    Отправить заявку

    Электропрогрев опалубки (контактный метод)

    Этот способ предполагает изготовление опалубки, в которую заранее будут закладываться нагревательные элементы. Они отдают бетону свое тепло при нагреве и ускоряют твердение. Электропрогрев опалубки происходит снаружи, через контактную поверхность.

    Плюсы: доступность.

    Минусы: трудоемкость изготовления; низкий КПД (при заливке фундамента смесь нагревается лишь частично).

    Индукционный обогрев

    Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.

    Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 м3 бетона.

    Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

    Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).

    Пример техники: Cтанция УЗТТ КТПТО-80


    схема подключения и укладки, технология

    При строительстве монолитных бетонных конструкций в зимнее время применяется несколько технологий для создания необходимых температурных условий. Это может быть установка специальных тепляков, применение тепломатов или специального провода для прогрева бетона. Первый способ наиболее энергоемкий, поэтому экономически невыгоден, второй вариант подразумевает установку тепловых станций, прогревающих только верхние слои, что также вносит ряд ограничений на применение. Последний вариант наиболее востребован, о нем и пойдет речь в данной публикации.

    Зачем нужен прогрев бетона?

    В холодное время года, когда температура окружающего воздуха опускается ниже точки замерзания воды, возникают проблемы с гидратацией бетонного раствора. Проще говоря, смесь частично замерзает, а не полностью затвердевает. После повешения температуры окружающей среды начинается процесс оттаивания, монолитность смеси может быть нарушена, что отрицательно отразится на монолитности конструкции, ее сопротивлению проникновения воды, что приведет к снижению долговечности.

    Последствия заливки раствора на морозе, в этом случае не поможет даже гидрошпонка Аквабарьер или другая гидроизоляция

    Чтобы избежать перечисленных последствий, обязательно необходимо зимой делать электропрогрев бетонной смеси. При этом изотермическом процесс не возникает нарушений в ее структуре, что положительно отражается на прочности возводимой конструкции.

    Виды нагревательных проводов и кабелей

    Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

    Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

    В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

    Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

    Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола.

    Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

    Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

    Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

    Основной недостаток описанных выше термопроводов – необходимость дополнительного оборудования, позволяющего регулировать мощность тепловыделения путем изменения напряжения. Значительно упростить задачу можно применяя двужильные секционные саморегулирующие термокабели, а именно финский ВЕТ или отечественный КДБС. Они не требуют для подогрева дополнительного оборудования и подключаются напрямую к сети 220 вольт. Устройство прогревочного кабеля представлено ниже.

    Основные элементы конструкции кабеля обогревочного

    Обозначение:

    • А – Выходы нагревательных жил.
    • В – Установочный кабель, служащий для подключения КДБС к сети 220в, для этой цели можно использовать любой соединительный провод, например АПВ.
    • С – Муфта, для подключения нагревательной секции.
    • D – Концевая изоляторная муфта.
    • Е – Нагревательная секция фиксированной длины.

    Конструктивно кабель ВЕТ практически не отличается от рассмотренного выше отечественного аналога, что касается основных технических характеристик, то они приведены в сравнительной таблице ниже.

    Таблица сравнительных характеристик кабелей ВЕТ и КДБС

    Что касается маркировки, то отечественные изделия данного типа кодируются в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – характеристика линейной мощности, а YY – длина секции. В качестве примера можно привести маркировку 40КДБС 10, которая указывает мощность 40 Вт на метр, а сама секция десятиметровой длины.

    Технология прогрева с использованием ПНСВ

    Принцип действия довольно простой: при подаче напряжения происходит нагрев провода, который в свою очередь нагревает бетонную смесь. Поскольку для нагрева рекомендуется ограничится напряжением 70 В, потребуется понижающий трансформатор (далее ПТ) соответствующей мощности.

    Трансформаторная подстанция КТПТО 80 для работы с термопроводом

    Перед тем, как осуществлять монтаж, необходимо рассчитать длину прогревочного провода. При этом необходимо принимать во внимание его тип и характеристики, напряжение трансформаторной подстанции, объема бетонной смеси, температуры окружающей среды, а также характер конструкции (предполагается заливка колоны, балки) и т.д. Чтобы не запутаться в расчетах, можно воспользоваться онлайн калькулятором для расчета нагревательного проводника ПНСВ или другого кабеля (ПНБС, ПТПЖ и т.д.).

    Для нагрева бетонной смеси, объемом один кубометр необходимо около 1200-1300 Вт. Если мы будем использовать провод данной марки сечением 1,20 мм, то потребуется прогревочник 30-45 м (для точного расчета длины необходимо знать температурные условия).

    Помимо этого необходимо учитывать силу тока, для нормальной работы погруженного в раствор кабеля допустимо 14,0 – 18,0 Ампер (в зависимости от схемы подключения).

    Электрическая схема подключения ПНСВ А) звездой В) треугольником

    Монтаж ПНСВ

    Приведем краткое руководство стандартной методики:

    1. Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
    2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
    3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
    4. Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
    5. После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.

    Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ.

    Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

    Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.

    Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.

    К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.

    Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

    Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.

    Плюсы и минусы ПНСВ

    Прогревать таким способом бетон довольно выгодно. Это объясняется как низкой стоимостью провода и относительно небольшим расходом электричества. Отдельно необходимо отметить устойчивость проволоки к щелочному и кислотному воздействию, что позволяет использовать данный способ при добавлении в смесь различных присадок.

    Основные недостатки:

    • сложность расчетов при расчете длины провода;
    • необходимость использования ПТ.

    Понижающие станции стоят довольно дорого, а учитывая длительность процесса брать их в аренду не выгодно (такие услуги обходятся в 10% от себестоимости изделия). Использование сварочных аппаратов делает возможным обогрев небольших конструкций, но поскольку она не рассчитана на такой режим работы, выход ее из строя и последующий дорогостоящий ремонт довольно вероятны.

    Монтаж секционного обогревочного кабеля

    Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

    Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

    • В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:
    1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
    2. Утеплить опалубку.
    • Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
    • Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
    • Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
    • Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
    • Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
    • Запрещено пересечение греющих проводников.

    Преимущества и особенности сегментированного кабеля

    К несомненным положительным качествам продукции данного типа следует отнести:

    • Для организации прогрева бетона при помощи не требуется наличие дорогостоящего дополнительного оборудования (ПТ).
    • В отличие от сушки электродами вероятность поражения электричеством минимальна.
    • Легкий монтаж и несложный расчет длины сегмента.

    Особенности:

    ВЕТ кабель стоит существенно дороже, чем провод для прогрева бетона ПНСВ. Отечественный КДБС, например производимый компанией ЭТМ в Красноярске, несколько улучшает положение, но не намного. Именно поэтому данные кабели применяются при возведении небольших бетонных и ЖБТ конструкций.

    В качестве заключения.

    Мы описали только один способ обогрева бетона, на самом деле их значительно больше. Они будут рассмотрены в других публикациях.

    В завершении считаем необходимым ответить на вопрос, неоднократно встречающийся в сети, почему нельзя для прогрева бетона использовать нихромовые провода. Во-первых, это удовольствие было бы очень дорогим, во-вторых, правилами техники безопасности запрещено. Именно поэтому не стоит калькулятор для расчета числа витков нихрома, чтобы сделать обогрев трубы или бетона.

    Прогрев бетона электродами: технология и схема установки


    Бетонирование – один из основных строительных процессов. Замерзание незатвердевшей бетонной смеси ведёт к значительной потере прочности готового строения, так как кристаллы льда вызывают расширение и разрушение структуры. Прогрев бетона электродами даёт возможность проводить строительные работы в зимнее время без ухудшения качества готовой конструкции.

    Электродный метод не требует применения сложного оборудования. Принцип работы основан на свойствах электрического тока – при прохождении через влажную среду выделяется тепло, которое и способствует прогреванию бетонной смеси и её равномерному застыванию.

    Режимы прогрева бетона электродами

    Режим выбирают исходя из массивности и геометрии конструкции, марки бетонной смеси, погодных условий, эксплуатации возводимой конструкции. Электродный прогрев бетона проводят по одной из следующих схем:

    • две стадии: прогрев бетонной смеси и последующая изотермическая выдержка;
    • две стадии: нагрев и остывание с полной теплоизоляцией или сооружением греющей опалубки;
    • три стадии: прогрев, изотермическая выдержка, остывание.

    Схема прогрева бетона

    При прогреве бетона электродами критично важно соблюдать температурные параметры. Процесс начинают с +5 градусов, затем увеличивают температуру со скоростью 8–15 градусов в час. Максимальные допуски зависят от марки бетона и составляют +55… +75 градусов. Для контроля проводятся периодические замеры температуры.

    Температурный лист прогрева бетона

    Время изотермической выдержки определяется на основании лабораторных исследований кубиковой прочности при сжатии. Зависит от типа цемента, температурного режима нагрева и требуемой прочности готового бетона.

    Допустимая скорость остывания 5–10 градусов/час. Точный параметр зависит от объёма конструкции. Повторная теплоизоляция после распалубки требуется, если разница температур окружающего воздуха и бетонных поверхностей более 20 градусов.

    Разновидности электролитов для прогрева бетона

    В зависимости от вида и геометрии конструкции используются различные электроды для прогрева бетона. Для каждого из них разрабатывается своя схема подключения:

    • Струнные.
    • Стержневые.
    • Пластинчатые.
    • Полосовые.

    Схема подключения электродов

    Струнные. Изготавливают из арматуры длиной 2–3 м диаметром 10–15 мм. Используют для колонн и других подобных вертикальных конструкций. Подключают к разным фазам. В качестве одного из электродов может использоваться армирующий элемент.

    Стержневые. Представляют собой куски арматуры толщиной 6–12 мм. Располагаются в растворе рядами с расчётным шагом. Первый и последний электрод в ряду подключают к одной фазе, другие – ко 2-ей и 3-ей. Используются для участка любой сложной геометрии.

    Стержневые электроды для бетона

    Пластинчатые. Подвешиваются на противоположные края опалубки без заглубления в раствор и подключают к разным фазам. Электроды создают электрическое поле, которое и прогревает бетон.

    Расстановка пластинчастых электродов

    Полосовые. Выполняются в виде металлических полосок шириной 20–50 мм. Их располагают на поверхности раствора с одной стороны конструкции и подключают к разным фазам. Используют для плит перекрытий и других элементов в горизонтальной плоскости.

    Способы установки электродов в конструкцию

    Электродный прогрев бетона используется при возведении стен, колонн, диафрагм и других вертикальных элементов. Этот способ не подходит для изготовления плит.

    В залитый раствор вставляют электроды с рассчитанным шагом (60–100 см), в зависимости от геометрии конструкции и погодных условий. Локальные перегревы отрицательно влияют на качество бетона, поэтому размещение электродов должно быть равномерным. Проект расстановки составляется с учётом основных норм:

    Схема установки электродов в железобетонную конструкцию

    • минимальное расстояние между электродами 200–400 мм;
    • расстояние от электродов до стержней каркаса 50–150 мм;
    • расстояние от электрода до технологического шва конструкции – не менее 100 мм;
    • расстояние от крайнего ряда до опалубки – не менее 30 мм.

    Если выдержать эти требования невозможно из-за размера или конструктивных особенностей прогреваемых поверхностей, электроды на опасных участках необходимо изолировать эбонитовой трубкой.

    После заливки бетона нужно укрыть прогреваемый участок рубероидом, плёнкой или другим теплоизоляционным материалом – без дополнительного утепления проведение обогрева не имеет смысла.

    Через понижающий трансформатор, подключенный согласно схеме, на электроды подаётся однофазный или трёхфазный переменный ток. Использовать постоянный ток нельзя, так как он запускает процесс электролиза. В электроцепь обязательно включают приборы контроля – по мере застывания требуется проводить корректировки параметров подаваемого тока.

    Схема обогрева бетона с помощью кабеля

    Правила безопасности при электродном прогреве

    Использование технологии прогрева бетона электродами на стройплощадке требует повышенного внимания к соблюдению правил безопасности:

    Схема подключения электродов

    • Прогрев заливки с армирующей конструкцией проводится при пониженном напряжении (60–127 В).
    • Использование напряжения до 220 В возможно для прогрева локального участка, который не содержит никаких токопроводимых элементов (металлического каркаса, армирования) и не связан с соседними конструкциями.
    • Прогрев напряжением до 380 В допустим в исключительных случаях для безарматурных участков.
    • Электроды должны быть установлены в строго определенных проектом местах. Категорически нельзя допускать их соприкосновения с армирующими элементами – это приведёт к короткому замыканию и выходу из строя оборудования.

    Электродный прогрев бетонной смеси необходимо выполнять в строгом соответствии с технологией. Нарушение временного или температурного режима, схемы расстановки электродов может привести к местным перегревам и недостаточному набору прочности, что впоследствии приведёт к появлению трещин в конструкции и возможному разрушению. При правильно выполненной работе раствор твердеет с равномерной усадкой, что обеспечивает однородную структуру полученного материала и прочность изделия при эксплуатации.

    Видео по теме: Электропрогрев бетона


    схема укладки и подключения, расчет

    Заливка бетона зимой имеет свои сложности. Главной проблемой считается нормальное затвердевание раствора, вода в котором может замерзнуть, и он не наберет технологической прочности. Даже если этого не случится, низкая скорость высыхания состава сделает работы нерентабельными. Прогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

    Электропрогрев бетона в зимнее время – наиболее удобный и дешевый способ достигнуть нужной твердости материала. Он разрешается нормами СП 70.13330.2012, и может применяться при выполнении любых строительных работ. После отвердевания бетона, провод остается внутри конструкции, поэтому применение дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

    Применение

    Прогрев бетона в зимнее время кабелем дает возможность решить две основные проблемы. При температурах ниже нуля вода в растворе превращается в кристаллики льда, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, она прекращается полностью. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образовавшиеся в растворе связи, поэтому после повышения температуры он уже не наберет нужной прочности.

    Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохранением характеристик при температуре порядка 20°C. При падении температуры, особенно ниже нуля, эти процессы замедляются, даже с учетом того, что при гидратации выделяется дополнительное тепло. Чтобы выдержать технические условия, зимой не обойтись без прогрева бетона проводом ПНСВ или другим предназначенным для этого кабелем в таких ситуациях, когда:

    • не обеспечена достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
    • монолит слишком массивен, что затрудняет его равномерный прогрев;
    • низкая температура окружающего воздуха, при которой замерзает вода в растворе.

    Характеристики провода

    Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
    Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:

    • Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
    • Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
    • На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
    • Возможность применения до температур до -25°C;
    • Монтаж при температурах до -15°C.

    Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.

    Технология прогрева и схема укладки

    Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

    Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

    К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.

    Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

    1. Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
    2. Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
    3. Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.

    При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

    Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

    Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

    Расчет длины

    Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

    В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.

    При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.

    Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.

    Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.

    Прогрев бетона в зимнее время

    Низкая температура негативно действует на любой строительный раствор, но работы не прекращаются круглый год. Поэтому от правильного прогрева бетона в зимнее время зависит его прочность и скорость строительства. Известно, что этот материал набирает оптимальные кондиции при температуре 20ºС, чего можно добиться только с применением специальных технологий.

    Как происходит строительство зимой?

    Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

    Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов. Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях.

    Как прогреть бетон?

    Существует немало способов прогрева бетона в холодное зимнее время. Они требуют затрат, которые окупаются за счет сокращения времени работы и соблюдения технологических норм. Рассмотрим наиболее эффективные методики.

    Нагревательным проводом

    Электропрогрев бетона чаще осуществляется специальным греющим проводом. Для этого он закрепляется на арматуре змейкой, по схеме, схожей с теплым полом, зажимами. Затем заливается смесь температурой не менее 5 градусов. Выведенные концы кабелей присоединяются к источнику тока, применяя понижающий трансформатор.

    Для прогрева бетона трансформатором обычно применяется провод ПНСВ разных диаметров со стальной или оцинкованной жилой. В более сложных условиях рекомендуется применять ПТПЖ с двумя жилами, он продолжает электрообогрев даже после повреждения одной из них. Благодаря невысокой стоимости и оптимальным характеристикам популярны провода диаметром 1,2 мм. Кабеля КДБС и ВЕТ могут подключаться и от бытовой сети 220 В, но они стоят дороже, поэтому используются на небольших объектах. Количество провода рассчитывается в зависимости от его характеристик и внешних факторов, но в среднем оно составляет 50-60 м на 1 м³ бетонного раствора.

    После укладки провода в опалубку заливается бетонный раствор, по кабелям пускается электричество, они прогревают массу до 50-60ºС со скоростью не более 10 градусов в час. Далее подогретый монолит плавно остывает со скоростью 5 градусов в час. Важно не пренебрегать временем, чтобы температура менялась равномерно, это гарантирует прочность конструкции. После завершения работ провод остается в монолите. К преимуществам этого метода относят:

    • Невосокая стоимость за счет экономии и электроэнергии, особенно если использовать понижающий трансформатор;
    • При правильном подборе оборудования можно прогревать большие объемы и конструкции;
    • Прокладывать провод можно до температуры -15ºС, а вести прогрев до -25ºС.

    Электродами

    Один из простых способов прогрева бетона – при помощи электродов. Для этого арматура перевязывается проволокой диаметром 8 мм, которая подсоединяется к проводам, выведенным на понижающий трансформатор. Расстояние между электродами, в зависимости от температуры 0,6-1 м.

    Применение электродов для прогрева эффективно, когда они подключаются к колоннам или вертикальным конструкциям, поскольку для них достаточно одного электрода, подключаемого к фазе.

    При схеме подключения с электродами, проводником выступает вода в бетоне. Но после высыхания сопротивление раствора резко увеличивается, что приводит к перерасходу электроэнергии – это является основным недостатком этого метода.

    Инфракрасный прогрев

    Инфракрасный прогрев бетонных конструкций осуществляется специальными излучателями. Они включают в себя ТЭН или другие источники тепла и отражатели. При этом способе подогрева бетона излучатель устанавливается на расстояние около 1,2 м от поверхности залитого раствора, которая покрывается полиэтиленом или другим материалом, препятствующим быстрому испарению воды.

    Прогрев осуществляется в три этапа: разогрев монолита, прогревание всего объема, постепенное остывание. Эта методика достаточно энергозатратная, поэтому применяется для обогрева труднодоступных мест, сложных конструкций или при стыковке бетонных конструкций.

    Метод термоса

    Технология прогрева методом термоса проста и довольно экономична. Смесь на заводе разогревается до температуры от 25 до 45ºС, но не выше, чтобы она не начала схватываться заранее. После заливки опалубку обкладывают термоизоляцией. Теплоты, выделяющейся при гидратации достаточно для того, чтобы процесс затвердевания пошел нормально и бетон набрал нужную прочность. Среди преимуществ этого способа выделяют:

    • Простоту технологии, термоизоляцию можно изготовить своими руками;
    • Невысокая стоимость, в качестве защитного материала от мороза можно использовать опилки, солому и т.д.;
    • Обеспечение технологических характеристик бетона.

    К недостаткам относят невозможность применения метода для заливки больших площадей, он эффективен для компактных конструкций с ограниченными поверхностями.

    Индукционный нагрев

    Индукционный прогрев бетона в зимнее время осуществляется при помощи переменного магнитного поля, образующего переменный электрический ток. Металлические конструкции в бетоне нагреваются, передавая энергию раствору.

    Изолированный провод (индуктор) прокладывается внутри конструкции, после он периодически включается для повышения температуры арматуры. Это обеспечивает равномерный прогрев всего монолита. Главное условие  – арматурный каркас должен быть замкнут.

    Другие методы

    Существуют и другие способы прогрева бетона, среди которых популярны опалубки с ТЭН и применение тепловых пушек. В первом случае раствор заливается в заранее прогретую опалубку, что сократит время отвердевания и предотвратит возможную деформацию конструкции. Непосредственно при заливке опалубка отключается, а свободная часть немедленно накрывается теплоизоляцией. Температура постепенно поднимается до 80ºС, затем опускается до 60ºС и удерживается до достижения 80% прочности.

    Прогрев тепловыми пушками требует возведения вспомогательных теплоизолирующих конструкций над бетоном, куда будет направляться разогретый воздух. Эта методика оправдывает себя там, где нет надежного подключения к электрической сети. В этом случае используется дизельное оборудование, обеспечивающее нормальный прогрев. Нужно учитывать, что использование тепловых пушек стоит дорого. В промышленности используют прогрев бетона паром в специальной двустенной опалубке.

    Сколько греть бетон?

    Для экономии, время прогрева бетона требуется сократить к минимуму. Но в каждом случае время считается отдельно, что связано с определенными факторами. Это температура наружного воздуха, возможность и качество теплоизоляции, мощность обогревателей.

    Обогрев бетона проводом зависит от того, как он проложен внутри конструкции и потребляемой мощности. В общем случае расчет времени зависит от температуры конструкции. В большинстве методик монолит разогревается до 60ºС, но делается это медленно, не более 10 градусов за один час нагрева. Это обеспечивает его равномерность, повышая качество материала. После набора смесью 50% прочности, ее постепенно охлаждают с еще более низкой скоростью в 5ºС за час, с использованием термоизоляции. Таким образом, прогрев может проходить как в течение нескольких часов, так и суток.

    Электропрогрев бетона в зимнее время: способы, технологии, оборудование

    В современных условиях существует множество технологий, благодаря которым удается не прекращать строительный процесс даже зимой. Если температура снижается, требуется поддерживать определенный уровень прогрева бетонной смеси. В этом случае возведение домов, различных объектов не прекращается ни на минуту.

    Главным условием проведения таких работ является поддержание технологического минимума, при котором раствор не будет замерзать. Электропрогрев бетона является фактором, который обеспечивает выполнение технологических норм даже в зимний период. Этот процесс довольно сложен. Но тем не менее его активно применяют повсеместно на различных строительных объектах.

    Электропрогрев

    Электропрогрев бетона является довольно сложным и дорогостоящим процессом. Однако для предотвращения влияния низких температур на застывающую цементную смесь ей требуется обеспечить ряд условий. В зимнее время цемент застывает неравномерно. Чтобы предотвратить такое отклонение от нормы, следует применять технологию электрообогрева. Она способствует постоянному по всей площади процессу застывания смеси.

    Бетон способен застывать равномерно при температуре, которая будет близкой к +20 ºС. Принудительный электропрогрев становится эффективным инструментом в приготовлении строительных растворов.

    Чаще всего в подобных целях применяется технология электроподогрева. Если простого утепления объекта становится недостаточно, такая альтернатива сможет решить проблему с неравномерно застывающим бетоном.

    Строительные компании могут выбрать один из нескольких подходов. Например, электроподогрев может осуществляться при помощи такого проводника, как кабель ПНСВ, или при помощи электродов. Также некоторые компании прибегают к принципу подогрева самой опалубки. В настоящее время могут также в подобных целях применять индукционный подход или инфракрасные лучи.

    Независимо от того, какой способ выберет руководство, обогреваемый объект в обязательном порядке следует утеплить. Иначе равномерного прогрева будет добиться нереально.

    Прогрев электродами

    Самым востребованным методом обогрева бетона является применение электродов. Такой метод стоит относительно недорого, ведь нет потребности приобретать дорогостоящее оборудование и устройства (например, провод типа ПНСВ 1,2; 2; 3 и т. д.). Технология его выполнения также не представляет больших трудностей.

    За основополагающий принцип представленной технологии взяты физические свойства и особенности электрического тока. При прохождении через бетон он выделяет некоторое количество тепловой энергии.

    При использовании этой технологии не стоит подавать напряжение на систему электродов выше 127 В, если внутри изделия находится металлическая конструкция (каркас). Инструкция на электропрогрев бетона в монолитных конструкциях позволяет использовать ток 220 В или 380 В. Однако большее напряжение применять не рекомендуется.

    Процесс нагрева выполняется при помощи переменного тока. Если в данном процессе участвует постоянный ток, он проходит через воду в растворе и образует электролиз. Этот процесс химического разложения воды будет препятствовать выполнению ее функций, которые имеет субстанция в процессе затвердения.

    Виды электролитов

    Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться при помощи одного из основных видов электродов. Они могут быть струнными, стержневыми и выполненными в виде пластины.

    Стержневые электролиты устанавливаются в бетон на небольшом расстоянии друг от друга. Чтобы создать представленный продукт, ученые применяют металлическую арматуру. Ее диаметр может составлять от 8 до 12 мм. Стержни подключаются к различным фазам. Особенно незаменимы представленные устройства при наличии сложных конструкций.

    Электролиты, которые имеют форму пластин, характеризуются довольно простой схемой подключения. Их устройства необходимо располагать на противоположных сторонах опалубки. Эти пластины подключают к разным фазам. Проходящий между ними ток и будет нагревать бетон. Пластины могут быть широкими или узкими.

    Струнные электроды необходимы при изготовлении колонн, столбов и прочих изделий вытянутой формы. После установки оба конца материала подключают к разным фазам. Так происходит нагрев.

    Обогрев кабелем ПНСВ

    Электропрогрев бетона проводом ПНСВ, технологическая карта которого будет рассмотрена немного дальше, считается одной из самых эффективных технологий. В качестве нагревателя в этом случае выступает провод, а не бетонная масса.

    При укладке в бетон представленного провода получается равномерно прогреть бетон, обеспечив его качество при высыхании. Преимуществом такой системы является предсказуемость периода работы. Для качественного прогрева бетона в условиях снижения температуры очень важно, чтобы она повышалась плавно и равномерно по всей площади цементного раствора.

    Аббревиатура ПНВС означает, что проводник имеет стальную жилу, которая упакована в ПВХ-изоляцию. Сечение провода при проведении представленной процедуры выбирается определенным образом (ПНСВ 1,2; 2; 3). Эта характеристика берется во внимание при расчете количества провода на 1 м кубический смеси цемента.

    Технология подогрева бетона проводом относительно простая. Вдоль каркаса арматуры электрокоммуникации допускаются. Крепить провод следует в соответствии с рекомендациями производителя. В этом случае при подаче смеси в траншею, опалубку или смесь проводник не повредят заливка и эксплуатация застывшего вещества.

    Провод при раскладке не должен касаться земли. После заливки он полностью погружается в бетонную среду. На показатель длины провода будут иметь влияние его толщина, минусовые температуры в этом климатическом поясе, сопротивление. Подаваемое напряжение будет составлять 50 В.

    Методика применения кабеля

    Электропрогрев бетона проводом ПНСВ, технологическая карта которого заключается в укладке продукта в емкость непосредственно перед заливкой, считается надежной системой. Провод должен иметь определенную длину (в зависимости от условий его эксплуатации). Из-за хорошей теплопроводимости бетона, нагрев плавно распределяется по всей толщине материала. Благодаря такой особенности удается повысить температуру бетонной смеси до 40 ºС, а иногда и выше.

    Кабель ПНСВ допускается запитывать в сеть, электричество которой поставляют подстанции КТП-63/ОБ или 80/86. Они обладают несколькими степенями напряжения пониженного типа. Одна подстанция представленного типа способна обогреть до 30 м³ материала.

    Чтобы повысить температуру раствора, на 1 м³ необходимо потратить около 60 м провода марки ПНСВ 1,2. При этом температура окружающей среды может составлять до -30 ºС. Способы нагрева могут комбинироваться. Это зависит от массивности конструкции, погодных условий, заданных показателей прочности. Также немаловажным фактором для создания комбинации методов является наличие ресурсов на стройплощадке.

    Если бетон сумеет набрать требуемую прочность, он может противостоять разрушению вследствие низких температур.

    Другие варианты проводного обогрева

    Технология прогрева бетона ПНСВ кабелем эффективна при условии соблюдения всех инструкций и требований производителя. Если провод выйдет за пределы бетона, он с большой долей вероятности перегреется и выйдет из строя. Также провод не должен касаться опалубки или земли.

    Длина представленного провода будет зависеть от условий, в которых применяется провод. Для их работы требуется работа трансформатора. Если, используя провод ПНСВ, применение такой системы не очень удобно, существуют и другие разновидности проводниковых изделий.

    Существуют кабели, для работы которых не потребуется применять запитку к специальным трансформаторам. Это дает возможность немного сэкономить средства на обслуживание представленной системы. Обычный провод имеет широкий ряд применения. Однако провод ПНСВ, который рассматривался выше, обладает более широкими возможностями и областью применения.

    Схема применения тепловой пушки

    Прогрев бетона проводом считается одной из самых новых и эффективных технологий. Однако совсем еще недавно о ней никто не знал. Поэтому применялся довольно затратный, но простой метод. Над поверхностью цемента строилось укрытие. Для этого метода бетонное основание должно было иметь небольшую площадь.

    В построенную палатку привозили тепловые пушки. Они нагнетали требуемую температуру. Такой метод не был лишен определенных недостатков. Он считается одним из самых трудоемких. Рабочим необходимо возвести палатку, а потом контролировать работу оборудования.

    Если сравнивать прогрев бетона проводом и метод применения тепловых агрегатов, то станет ясно, что затрат больше потребует именно старый подход. Чаще всего закупается определенное оборудование автономного типа работы. Они работают на дизельном топливе. Если доступа к обычной стационарной сети на участке нет, этот вариант будет наиболее выигрышным.

    Термоматы

    Прогревочный провод или инфракрасная пленка могут послужить основой для создания специальных термоматов. Они довольно эффективны. Единственное условие – это плоская поверхность бетонного основания. Некоторые разновидности представленных обогревателей могут работать в качестве обмотки на колонны, вытянутые блоки, столбы и т. д.

    В сам же раствор при использовании матовой технологии добавляется пластификатор, позволяющий ускорить процесс высыхания. При этом они же могут препятствовать образованию кристаллизации воды.

    При использовании представленных технологий следует помнить, что существуют специальные документы, регламентирующие электропрогрев бетона в зимнее время. СНиП обращает внимание строительных организаций на необходимость постоянного отслеживания температурных показателей этого вещества.

    Цементная смесь не должна перегреваться свыше +50 ºС. Это так же неприемлемо для технологии его производства, как и большие морозы. При этом скорость остывания и нагрева не должна быть быстрее, чем 10 ºС в час. Чтобы избежать ошибок, расчет электропрогрева бетона выполняется в соответствии с действующими нормами и санитарными требованиями.

    Инфракрасные маты могут заменить кабельные аналоги. Их допускается применять для обертывания фигурных колонн, прочих вытянутых объектов. Этот подход характеризуется небольшими энергозатратами. Бетонные конструкции под воздействием инфракрасных лучей начинают быстро терять влагу. Чтобы этого не происходило, нужно накрывать поверхности обычной полиэтиленовой пленкой.

    Опалубка с подогревом

    Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться сразу же в опалубке. Это один из новых способов, который является очень эффективным. В щиты опалубки устанавливаются нагревательные элементы. В случае выхода из строя одного или нескольких из них, производится демонтаж неисправного оборудования. Его заменяют новым.

    Оснащать инфракрасными обогревателями непосредственно форму, в которой застывает бетон, стало одним из удачных решений, которые принимали управленцы строительных компаний. Эта система способна обеспечить требуемыми условиями бетонное изделие, находящееся в опалубке, даже при температуре -25 ºС.

    Помимо высокой эффективности представленные системы обладают высоким показателем полезного действия. Затрачивается совсем немного времени на подготовку к обогреву. Это крайне важно в условиях сильных морозов. Рентабельность нагревательной опалубки определяется выше, чем у обычных проводных систем. Их можно применять многоразово.

    Однако стоимость представленной разновидности электрообогрева довольно высока. Она считается невыгодной, если нужно обогреть постройку нестандартных габаритов.

    Принцип индукционного и инфракрасного обогрева

    В представленных выше системах термоматов и опалубки с подогревом может использоваться принцип инфракрасного обогрева. Чтобы четче понимать принцип работы этих систем, необходимо вникнуть в вопрос, что собой представляют инфракрасные волны.

    Электропрогрев бетона при помощи представленной технологии берет за основу способность солнечных лучей нагревать непрозрачные, темные предметы. После обогрева поверхности вещества тепло равномерно распределяется по всему его объему. Если бетонную конструкцию в этом случае обмотать прозрачной пленкой, при нагреве она будет пропускать лучи внутрь бетона. При этом тепло будет задерживаться внутри материала.

    Преимуществом инфракрасных систем является отсутствие требований по использованию трансформаторов. Недостатком же эксперты называют невозможность представленного обогрева равномерно распределять тепло по всей конструкции. Поэтому его применяют только для относительно тонких изделий.

    Индукционный подход в современном строительстве применяется довольно редко. Он больше подходит для таких конструкций, как прогоны, балки. На это влияет сложность устройства представленного оборудования.

    Принцип индукционного обогрева основывается на том, что вокруг стального стержня намотан провод. Он имеет слой изоляции. При подключении электрического тока система производит индукционное возмущение. Именно так происходит нагрев бетонной смеси.

    Рассмотрев электропрогрев бетона, а также его основные методы и технологии, можно сделать вывод о целесообразности применения того или иного способа в условиях производства. В зависимости от типа выпускаемых конструкций, условий производства технологи выбирают подходящий вариант. Скрупулезный подход к технологии застывания бетонной смеси позволяет производить высококачественные изделия, стяжку, фундаменты и т. д. Правила работы с цементом в зимний период должен знать каждый строитель.

    Отопление электричеством, преимущества и недостатки электрического отопления

    Является ли электрическое отопление экологически чистым?

    Определение того, является ли электричество эффективным и экологически ответственным средством обогрева дома , также должно включать начальное производство электроэнергии. Эффективность сжигания ископаемого топлива для выработки электроэнергии составляет около 30-60%. Существуют также значительные потери в линиях электропередачи, поэтому общая энергоэффективность электрического тепла значительно варьируется в зависимости от местоположения и местного источника производства электроэнергии.

    Отопление электричеством из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэлектроэнергия, намного чище, чем электричество, произведенное путем сжигания ископаемого топлива, такого как угольные или газовые электростанции. К счастью, доля экологически чистой электроэнергии в США растет с возобновляемыми источниками, что обеспечило новый рекорд в 742 миллиона мегаватт-часов (МВтч) электроэнергии в 2018 году, что почти вдвое превышает 382 миллиона МВтч, произведенных в 2008 году. США в 2018 году.

    Почти 90% прироста возобновляемой электроэнергии в США в период с 2008 по 2018 годы пришлись на ветровую и солнечную генерацию. Выработка ветровой энергии выросла с 55 миллионов МВтч в 2008 году до 275 миллионов МВтч в 2018 году (6,5% от общего производства электроэнергии), уступая только традиционной гидроэлектростанции с 292 миллионами МВтч (6,9% от общего объема производства). Это хорошая новость для сокращения углеродного следа наших энергетических потребностей.

    Для сравнения, в Канаде около 67% электроэнергии производится из возобновляемых источников, а 82% - из источников, не выделяющих парниковые газы. Канада является вторым по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире.

    Особенность электрического отопления в новых или отремонтированных экологически чистых высокоэффективных домах и при поиске отопления домов с нулевым потреблением энергии заключается в том, что по мере увеличения процента выработки электроэнергии из возобновляемых источников ваша система отопления по умолчанию сокращает углеродный след.

    Источники электрического тепла:

    Отопление с помощью электричества - это не только плинтусы или электрическая печь с принудительной подачей воздуха. Эффективность и БТЕ, передаваемые через электрические радиаторы, печи, конвекционные обогреватели или бойлеры для водяных излучающих полов, относятся к категории «электрического тепла» и одинаково эффективны в БТЕ на ватт.По эффективности они также не уступают тепловложению, которое вы получали бы от электрической плиты, фена, тостера или даже электрической грелки вокруг больной шеи.

    То, как какое-либо из этих устройств или приборов отдает тепло, будет иметь некоторое влияние на эффективность, но это больше связано с тем, насколько хорошо оно распределяется. Обогрев всего дома электрическими радиаторами, разбросанными по всему дому, будет лишь немного более эффективным, чем включение духовки и открытие двери, но это только потому, что в этом случае тепло концентрируется в одной области и, следовательно, происходит небольшое увеличение потерь тепла через стены возле источника, или как теплый воздух поднимается вверх и выходит через вытяжку печи.Подобные централизованные источники тепла также оставляют в некоторых частях дома более прохладную температуру, и, поскольку большинство людей склонны поддерживать в доме базовую температуру, более вероятно, что в доме возникнут горячие точки, особенно те, которые плохо изолированы.

    При одинаковом вводе энергии количество тепла, добавляемого к дому через любой источник тепла электрического сопротивления (например, тостер или электрическую плиту), равно теплу, доставляемому обычными системами электрического отопления. Ходить по дому с феном было бы не менее эффективно (если не считать прилагаемых усилий), чем управлять электропечи.Даже работающий компьютер или заряжающий мобильный телефон добавят в ваш дом такое же количество БТЕ на ватт, что и настоящий «обогреватель».

    Тепловой насос, работающий на электричестве, а не на газе, также квалифицируется как электрическое тепло; это единственное исключение из правила равной эффективности, поскольку это не электрическое сопротивление, а электричество, питающее конденсатор и вентилятор. Смотрите наше видео, объясняющее, как работают тепловые насосы, для более подробной информации.

    Типы электронагревателей сопротивления:

    Электропечь с воздушным потоком:

    Хотя это дешевле, чем масляная печь, это не дешевый и эффективный способ обогрева с помощью электричества.Помимо стоимости работы печи и воздуховодов (которые могут быть довольно дорогими), для работы требуется не только выработка тепла, но и энергия, необходимая для распределения этого тепла по всему дому. Потери тепла могут происходить через воздуховоды в помещениях, которые вы не собираетесь отапливать, что еще больше снижает общую эффективность.

    Электропечи также потребуют регулярного обслуживания, замены фильтров и очистки каналов. Эти затраты также следует учитывать. Ожидайте, что продолжительность жизни составит от 15 до 20 лет.

    Для наилучшей работы электропечи важен соответствующий размер, и больший размер не всегда лучше. Печь, слишком большая для данного помещения, завершит цикл нагрева быстрее, тратя больше времени на фазу запуска, чем на рабочий уровень максимальной эффективности. А печи меньшего размера дешевле, так что это беспроигрышная ситуация.

    Электрические обогреватели плинтусов:

    В электрических обогревателях плинтуса есть элементы, которые выделяют тепло, которое затем распределяется в процессе конвекции.Нагретый воздух поднимается через металлические ребра, а холодный воздух всасывается через дно.

    Обогревателями плинтуса можно управлять в зональной системе, с термостатами в каждой комнате. Это может помочь снизить общее потребление, позволяя поддерживать более низкую температуру в редко используемых местах.

    Оптимальное размещение обогревателей плинтусов - под окнами, так как именно там будут наибольшие потери тепла. Также важно, чтобы они были установлены на высоте дюйма над уровнем пола, чтобы воздух мог поступать через дно.

    Электрические конвекционные обогреватели:

    Конвекционный обогреватель похож на обогреватель для плинтуса, но с прикрепленным вентилятором. Итак, опять же, разница не в эффективности, а в доставке. Они могут обогревать комнату быстрее, чем плинтусы, и распределять тепло более равномерно, но, с другой стороны, дополнительное движение воздуха может мешать пыли больше, чем плинтусы, как это сделала бы печь. И, в зависимости от выходной мощности в децибелах конкретного устройства, он, возможно, также добавит элемент шума.

    Выбор между плинтусами и конвекционными обогревателями - это только вопрос стоимости покупки и личных предпочтений, а не вопрос эффективности. Они немного дороже, так как в них есть движущиеся части, но их нельзя продавать по сравнению с конвекционными обогревателями, поскольку существует распространенное заблуждение, что они обеспечивают большую эффективность.

    Электрические теплые полы:

    Нагревательные кабели можно прокладывать как под плиткой, так и под паркетной доской. Это не дешевая система в установке, но это очень удобный способ отвода тепла.Лучистое внутрипольное отопление также может быть достигнуто с помощью систем водяного отопления, которые при нагреве водой от электрического бойлера также предлагают такое же количество БТЕ на ватт, но этот тип системы действительно необходимо устанавливать при строительстве домов.

    Другие страницы, посвященные экологически чистым вариантам отопления , см. Здесь из Руководства по экологическому строительству EcoHome

    .

    Самый дешевый способ обогреть дом электричеством

    Стоимость электроэнергии в США продолжает расти ежегодно, в результате чего отопление и охлаждение становятся все более дорогими. Поэтому неудивительно, что люди хотят знать, как сэкономить деньги и, возможно, конкретнее, какой метод является самым дешевым способом обогреть дом электричеством?

    По данным Министерства энергетики США, на отопление и охлаждение в среднем приходится колоссальные 48% энергопотребления, что делает их самыми большими расходами на электроэнергию.

    Электроэнергия в качестве основного источника энергии для отопления домов остается популярной в США, и, по оценкам, 36% домохозяйств используют ее в качестве основного источника топлива для отопления.

    В этом руководстве мы исследуем, когда электрическое отопление имеет финансовый смысл, и, сравнивая некоторые из самых популярных доступных систем электрического отопления, мы определим, какой именно метод является самым дешевым способом обогрева дома с помощью электричества.

    Сравнение типов отопительных систем

    Независимо от того, какой тип отопительной системы вы используете, определенно стоит знать о ценах на некоторые из самых популярных сегодня источников тепловой энергии в США.

    Системы природного газа

    Природный газ, то есть топливо, используемое в газовых каминных топках, является одной из самых популярных систем отопления для домов в Соединенных Штатах и ​​включает обычные системы отопления, такие как печи на природном газе. В зависимости от вашего местоположения и эффективности вашего устройства вы потенциально можете сократить свои счета за электроэнергию вдвое по сравнению с другими источниками энергии, например те, которые питаются от электричества.

    Не только это, но и тепло, производимое газовыми системами, потенциально может обеспечивать температуру на 25 градусов выше, чем в системах электрического отопления.

    По сравнению с электричеством, газ также получает награду за экологичность, поскольку для производства электроэнергии требуется большее количество энергии. Газ также производит гораздо меньше парниковых газов, чем любое другое ископаемое топливо, включая уголь, нефть и даже древесину.

    В конечном счете, природный газ - это надежное и эффективное топливо, которое является предпочтительным вариантом для государств с более холодным климатом. Основные недостатки природного газа включают тот факт, что это ограниченный источник топлива, который производит загрязняющие вещества в виде парниковых газов.Наконец, установка газопроводов и инфраструктуры - дорогостоящая задача.

    Нагревание пропаном

    Пропан - еще один распространенный вид топлива, который часто используется для обогрева домов. Подобно природному газу, он также является ископаемым топливом и поэтому является ограниченным ресурсом.

    В зависимости от того, какой конкретно пропановый обогреватель используется, пропан как источник энергии может быть эффективным способом обогрева дома. Фактически, пропан производит больше британских тепловых единиц, чем отопление на природном газе.

    Еще одно важное преимущество пропана заключается в том, что он является более экологически чистым по сравнению с другими видами энергии. Например, при сжигании пропана образуется на 24% меньше углекислого газа, чем при сжигании нефти.

    Пропановые баки, используемые в обычных пропановых нагревателях, также идеально подходят для длительного хранения, так как они имеют длительный срок хранения, поэтому многие часто рассматривают пропан как жизнеспособный резервный вариант.

    Как мы обсуждали в нашей публикации «Плюсы и минусы пропанового тепла», недостатком пропана является то, что цены на пропан могут сильно различаться в зависимости от местоположения и в среднем по-прежнему остаются более дорогим вариантом.Кроме того, хранение баллонов с пропаном под высоким давлением считается далеко не идеальным, поскольку они представляют собой потенциальный риск в случае утечки или взрыва.

    Системы подогрева нефти

    Для обогрева используются различные масла, все из которых являются производными сырой нефти. Основным преимуществом систем масляного отопления является то, что они предлагают более высокие БТЕ, чем такие альтернативы, как природный газ.

    Недостатки масляного отопления в том, что производственный процесс наносит вред окружающей среде.Часто нефть добывается в открытом море, что является дурной причиной разливов нефти, которые часто приводят к катастрофическому ущербу для окружающей среды. Как правило, нефть также не является самым дешевым из видов топлива, поскольку в среднем природный газ является более дешевым вариантом для многих.

    Не только масло, как правило, дороже, но и работа системы подогрева масла, такой как масляная печь, требует от вас хранения масла в резервуаре и эффективного управления пополнением запасов. Масляные печи также часто требуют технического обслуживания чаще, чем другие системы, поскольку они имеют тенденцию производить больше отходов, хотя масляные нагреватели обычно требуют меньшего обслуживания.

    Электроэнергия

    В США до 36% домов используют электричество для обогрева домов. В целом электрическое отопление, такое как электрические камины, дороже, чем более популярный природный газ, и для достижения максимальной тепловой мощности требуется больше времени.

    Тем не менее, электрические системы обогрева имеют ряд преимуществ, которые делают их привлекательным выбором для многих. К ним относятся низкие первоначальные затраты на отопительные системы, как правило, из-за доступности и минимальных требований к установке.

    Кроме того, электрическое отопление, как правило, намного проще поддерживать, чем альтернативные варианты, и при этом необходимая установка менее разрушительна, как это часто бывает с газовыми печами, которые требуют установки внешней вентиляции и газовых линий.

    Когда имеет смысл электрическое нагревание?

    Ваш климат является основным решающим фактором при принятии решения о том, является ли электричество лучшим вариантом отопления, и это часто имеет смысл в теплом и мягком климате, где газовые печи с высокими требованиями к техническому обслуживанию могут оказаться неэффективными с точки зрения затрат.Например, электрические тепловые насосы - популярный выбор в более теплых странах, где нет спроса на продолжительное отопление.

    Однако в холодном климате правда заключается в том, что использование электричества для обогрева домов, как правило, дороже, чем другие варианты, такие как природный газ. Для этого есть две основные причины. Во-первых, отопление с использованием природного газа требует меньше времени для достижения максимальной тепловой мощности, а природный газ, как правило, дешевле.

    Хотя, безусловно, стоит отметить, что достижения в области отопительных технологий сделали такие устройства, как электрические тепловые насосы, намного более эффективными и более дешевыми в эксплуатации, чем это было раньше.

    Стоимость электрического отопления

    Как вы, наверное, знаете, стоимость энергии увеличивается ежегодно, и этот год не стал исключением. Официальный веб-сайт штата Массачусетс оценивает ежегодный прирост энергии и сравнивает цены на различные виды топлива, которые могут оказаться полезными.

    Таблица 1: Стоимость отопления домов с использованием равного количества энергии и% увеличения

    Топливо для отопления 2017 2018 Изменение
    Естественное Газ 1,280 $ 1,569 $ 7.2%
    Топочный мазут $ 1 949 $ 2278 10,2%
    Пропан $ 3 331 $ 3 744 6.0%
    Электрический 9002 $ 11,1%

    Хотя это не относится ко всей стране, это действительно регион, где потребители будут нуждаться в значительном количестве тепла в зимние месяцы.Как показано, каждое среднее значение за год выросло по сравнению с предыдущим годом, но электрическое отопление по-прежнему остается одним из самых дорогих для обогрева вашего дома.

    Большинство людей хотят знать, что дешевле: газовое или электрическое тепло? Как видите, в среднем газ значительно дешевле.

    Плюсы и минусы систем электрического отопления

    Существует много различных типов систем отопления, и когда дело доходит до электричества, варианты особенно разнообразны.При этом у любой формы домашнего отопления есть как плюсы, так и минусы. Ниже приведены некоторые из ваших вариантов:

    Электрические обогреватели

    Плюсы: Этот тип обогревателя очень легко получить и не требует профессиональной установки. Они бывают разных размеров, и для их подключения требуется просто розетка.

    Обогреватели - фантастический способ сэкономить деньги при правильном использовании. Они, конечно, не предназначены для отопления всего дома, а предназначены для эффективного зонального отопления.Ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим обогревателям для обогрева больших помещений, если вам нужно что-то с немного большей мощностью.

    Это означает, что они отлично подходят для обогрева комнаты, в которой вы в настоящее время проживаете, и вы можете перемещать их из комнаты в комнату благодаря их небольшому, легкому и портативному дизайну. Это обычно более рентабельно, чем запуск всей системы HVAC.

    Минусы: Поскольку они должны быть подключены к стене, они могут обогревать только ограниченные области дома i.е. те, у кого есть доступ к ближайшей розетке.

    Кроме того, это не тот вариант, который вам следует выбирать, если вы ищете одно устройство для обогрева всего дома. Он также не подходит в качестве основного источника тепла в холодном климате, но, безусловно, подходит в сочетании с другими формами отопления.

    Многие люди предпочитают выключать термостат своей основной системы HVAC и использовать обогреватель в дополнение к комнате, в которой они проводят большую часть своего времени.

    Еще нужно учитывать то, что внешняя поверхность обогревателя может стать очень горячий на ощупь, поэтому он может стать причиной ожога, и его следует хранить вдали от легковоспламеняющихся предметов.

    Электрические тепловые насосы

    Плюсы: Тепловые насосы могут быть чрезвычайно эффективными и использовать охлаждение для передачи тепла из более холодного места в более горячее. По этой причине они, как правило, намного более эффективны, чем печи на природном газе, поскольку вместо выработки тепла путем сжигания они просто переносят тепло из одного места в другое.

    Это качество также означает, что тепловые насосы могут обеспечивать как охлаждение, так и обогрев.Тепловые насосы также обеспечивают бесшумную работу и считаются экологически чистым вариантом, поскольку не вызывают прямого загрязнения воздуха.

    Минусы: Тепловые насосы не подходят для более холодного климата и чаще всего используются в юго-восточных штатах. Это связано с тем, что тепловые насосы теряют свою эффективность при понижении температуры, а это означает, что они больше не могут передавать тепло, поскольку его мало.

    Это означает, что им придется полагаться на вторичный источник тепла, который обычно дорог в эксплуатации и не подходит для более холодного климата.

    В зависимости от вашей собственности установка может оказаться сложной задачей, поэтому зачастую ее должен выполнять профессионал. Однако также доступны бесканальные агрегаты, которые проще установить. Вам потребуется установить как внешний, так и внутренний блок.

    Электропечи

    Плюсы: Электропечи - одна из наиболее распространенных форм электрического обогрева, используемых в США. Обычно они контролируются термостатом на стене и, как и газовые печи, обычно не видны (электрическая печь обычно скрыта в подвале).

    Есть несколько преимуществ электрических печей, например, они намного безопаснее газовых печей, не требуют проверок газовой безопасности или детекторов окиси углерода. Как правило, они не требуют такого большого обслуживания, а первоначальные затраты и установка, как правило, намного дешевле.

    С точки зрения срока службы электрические печи также превосходят газовые печи, часто в два раза дольше, чем газовые системы, которые подвержены гораздо большему износу в результате процесса сгорания.

    Минусы: Электрические печи обычно не подходят для использования в более холодном климате, поскольку электричество дороже природного газа. Электрические печи также менее эффективны, чем их газовые конкуренты, поскольку металлические элементы требуют много времени и энергии для достижения максимальной тепловой мощности. Это означает, что они часто не могут сохранить тепло в доме в более холодном климате.

    Электрический подогрев плинтуса

    Плюсы: Эти устройства относительно дешевы, просты в установке и не занимают много места.Они бывают разных размеров и стилей, предлагая вам большое разнообразие.

    Электрический нагреватель сопротивлением, также называемый электрическим нагревом плинтуса, лучше всего подходит для сухого теплого климата. Часто та же технология используется и в настенных электрических обогревателях.

    Благодаря своей невысокой стоимости они идеально подходят для ситуаций, когда отдельная комната или реконструкция требует немного больше тепла, но установка более дорогой системы не может быть финансово оправдана.

    Минусы: Плинтусные обогреватели остаются одним из самых дорогостоящих методов отопления дома.Их конструкция также очень неэффективна, поскольку многие устройства предназначены для установки под окнами или на внешней стене дома. Эти две ключевые области плохо изолированы и, естественно, требуют больше тепла (и, следовательно, энергии), чтобы стать теплее.

    Как и у всех электронагревателей, здесь есть внешние компоненты, которые могут сильно нагреваться. По этой причине вы должны держать домашних животных и маленьких детей на безопасном расстоянии, чтобы обеспечить их безопасность.

    Какая система электрического отопления самая лучшая?

    Как обсуждалось ранее, в целом электрическое отопление - плохой выбор из-за эффективности большинства систем электрического отопления и высокой стоимости электроэнергии по всей стране.

    Вместе с тем, иногда отопление дома электричеством может иметь финансовый смысл. Например, если вы живете в теплом климате, где потребности в отоплении будут относительно низкими, эффективный электрический тепловой насос, безусловно, будет хорошим вариантом. Они относительно доступны по цене, просты в обслуживании и энергоэффективны.

    Электрический обогреватель, такой как галогенный обогреватель, также может быть подходящим, как и инфракрасные обогреватели и микатермические обогреватели в некоторых случаях, например, для зонального обогрева.Здесь вы отапливаете одну зону вашего дома, а не всю собственность, например комната, которую вы сейчас используете.

    У вас также есть возможность установить термостат на вашей основной системе отопления на низкий уровень и дополнить свое отопление подобными обогревателю. Люди также находят их полезными, если у них где-то в доме есть холодное пятно, которое, казалось бы, недоступно.

    Для штатов, расположенных на севере и северо-востоке, было бы разумно рассмотреть всеобъемлющий вариант, такой как печь на природном газе.Хотя их установка и обслуживание обходятся дороже, вам понадобится что-то надежное, эффективное и экономичное, чтобы обслуживать вас все зимние месяцы.

    Окончательное решение

    В конечном счете, лучшая система отопления для вашего дома в долгосрочной перспективе не всегда является самой дешевой системой, которую нужно купить и установить заранее. Вам нужно будет учитывать важные факторы, включая местный климат, годовое потребление тепла, бюджет и размер вашей собственности.

    Если вы живете в более холодном климате, например на северо-востоке, то нет никаких сомнений в том, что самый дешевый способ обогреть весь дом в зимние месяцы - не электричеством. Лучшим вариантом является печь на природном газе, которая обеспечивает максимальный КПД и самые низкие счета по сравнению с другими видами топлива.

    Однако, если вы живете на юго-востоке или в теплом и сухом климате, не имеет большого финансового смысла тратить время на покупку и установку новой газовой системы, которую вы будете редко использовать.Вместо этого эффективная система с электрическим тепловым насосом обеспечит круглогодичное охлаждение и отопление за небольшую часть стоимости.

    .

    Бетонные полы с подогревом - Теплый пол

    Modern Concrete in East Providence, RI

    Отопление дома с помощью печи с принудительной подачей воздуха - не единственный вариант, когда у вас бетонные полы. Вы можете сэкономить энергию и создать более здоровую и комфортную жилую среду, если сам пол будет распределять тепло от земли вверх через лучистую систему обогрева пола.

    Наука, лежащая в основе лучистого напольного отопления, довольно проста: в бетонную плиту во время заливки устанавливаются трубы, по которым циркулирует горячая вода, или электрические нагревательные элементы, превращая тепловую массу бетона в незаметный радиатор теплого, равномерного тепла.

    Найдите подрядчиков по бетонному полу для установки лучистого отопления.

    Бетонный пол с подогревом дает следующие преимущества:

    • Твои ноги всегда жареные в тепле
    • Температура стабильна и легко регулируется
    • Вы не почувствуете сквозняков и не услышите шума вдуваемого воздуха
    • Пыль или аллергены не попадают в ваш дом через вентиляционные отверстия

    Лучше всего то, что вы обычно будете платить более низкие коммунальные расходы, чем при использовании системы с принудительной подачей воздуха, потому что лучистое отопление бетонного пола потребляет меньше энергии для достижения того же уровня комфорта.

    Что делать, если у вас уже есть бетонный пол? Лучистое отопление по-прежнему возможно. Доступны новые ультратонкие электрические нагревательные маты, которые можно встраивать в тонкозатвердевшие цементные или гипсовые покрытия, что позволяет переоборудовать существующие плиты без значительного увеличения высоты пола. Здесь вы найдете дополнительную информацию о том, что такое лучистое отопление в полу, как оно работает, о преимуществах лучистого тепла и где найти монтажников.

    Информация о лучистом отоплении

    Что такое теплый пол?

    Что такое лучистая энергия? Вот отличное описание, предоставленное Radiant Professionals Alliance: Держите руку над чашкой кофе и ощущайте тепло.Логичный вывод - повышается температура. Возможно, логично, но неверно!

    «Горячий воздух» поднимается, но «тепло» может распространяться во многих направлениях. Вот почему вы можете почувствовать тепло чашки кофе, если приложите к ней руку. Передача лучистой энергии вызвана тем, что теплая поверхность передает тепло более холодной поверхности.

    Подумайте, как солнце (10 000 ° F) нагревает землю (61 ° F). Солнце излучает свою энергию на землю. Лучистая энергия поглощается землей и выделяется в виде тепла.

    Система лучистого теплого пола просто излучает тепло от пола вверх, обеспечивая оптимальный комфорт и многие другие преимущества.

    Преимущества

    .

    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. Это может быть выполнено 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 в комнатах 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 в доме 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.Бойлер, в котором вода нагревается у источника тепла, тоже может выйти из строя. 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.

    .

    Устройства, преобразующие тепло в электричество, на шаг ближе к реальности

    Изображение никель-платинового композитного материала, созданного в Университете штата Огайо, на сканирующем просвечивающем электронном микроскопе. Слева изображение перекрыто картами элементов в материале в искусственных цветах, включая платину (красный), никель (зеленый) и кислород (синий). Предоставлено: изображение Изабель Буна, Центр электронной микроскопии и анализа ОГУ; Левое изображение подготовила Рене Рипли.Предоставлено Государственным университетом Огайо.

    Те же исследователи, которые первыми использовали квантово-механический эффект для преобразования тепла в электричество, выяснили, как заставить свою технику работать в форме, более подходящей для промышленности.

    В Nature Communications инженеры из Университета штата Огайо описывают, как они использовали магнетизм на никеле и платине для усиления выходного напряжения в 10 или более раз - не в тонкой пленке, как они делали раньше, а в более толстый кусок материала, который больше напоминает компоненты будущих электронных устройств.

    Многие электрические и механические устройства, такие как двигатели автомобилей, выделяют тепло как побочный продукт своей нормальной работы. Это называется «отходящее тепло», и его существование требуется в соответствии с фундаментальными законами термодинамики, пояснил соавтор исследования Стивен Буна.

    Но растущая область исследований, называемая твердотельными термоэлектриками, направлена ​​на улавливание этого отработанного тепла внутри специально разработанных материалов для выработки энергии и повышения общей энергоэффективности.

    «Более половины потребляемой нами энергии тратится впустую и попадает в атмосферу в виде тепла», - сказал Буна, научный сотрудник в штате Огайо.«Твердотельные термоэлектрики могут помочь нам восстановить часть этой энергии. Эти устройства не имеют движущихся частей, не изнашиваются, надежны и не требуют обслуживания. К сожалению, на сегодняшний день они также слишком дороги и недостаточно эффективны, чтобы гарантирует широкое использование. Мы работаем над этим ".

    В 2012 году та же исследовательская группа из штата Огайо, возглавляемая Джозефом Хермансом, продемонстрировала, что магнитные поля могут усиливать квантово-механический эффект, называемый спин-эффектом Зеебека, и, в свою очередь, повышать выходное напряжение тонких пленок, сделанных из экзотических наноструктурированных материалов из от нескольких микровольт до нескольких милливольт.

    В этом последнем достижении они увеличили выходную мощность для композита из двух очень распространенных металлов, никеля с добавлением платины, с нескольких нановольт до десятков или сотен нановольт - меньшее напряжение, но в гораздо более простом устройстве, которое не требует нанопроизводства и может быть легко расширена для промышленности.

    Хереманс, профессор машиностроения и аэрокосмической техники и выдающийся ученый в области нанотехнологий из Огайо, сказал, что в некоторой степени использование той же техники для более толстых кусков материала потребовало, чтобы он и его команда переосмыслили уравнения, которые управляют термодинамикой и термоэлектричеством, которые были разработаны до того, как ученые узнали о квантовой механике.И хотя квантовая механика часто касается фотонов - волн и частиц света, - исследования Херманса касаются магнонов - волн и частиц магнетизма.

    «В основном, классическая термодинамика охватывает паровые двигатели, использующие пар в качестве рабочего тела, или реактивные двигатели или автомобильные двигатели, использующие воздух в качестве рабочего тела.В термоэлектриках в качестве рабочего тела используются электроны. И в этой работе мы используем кванты намагниченности или «магноны» в качестве рабочего тела », - сказал Хереманс.

    Исследования в области термодинамики на основе магнонов до сих пор всегда проводились в тонких пленках - возможно, толщиной всего в несколько атомов - и даже самые эффективные пленки производят очень малые напряжения.

    В статье 2012 года его команда описала воздействие магнонов на электроны, чтобы протолкнуть их через термоэлектрические материалы. В текущем документе Nature Communications они показали, что тот же метод можно использовать в объемных частях композитных материалов для дальнейшего улучшения утилизации отработанного тепла.

    Вместо того, чтобы наносить тонкую пленку платины поверх магнитного материала, как они, возможно, делали раньше, исследователи случайным образом распределили очень небольшое количество наночастиц платины по всему магнитному материалу - в данном случае никелю. Полученный композит давал повышенное выходное напряжение из-за спинового эффекта Зеебека. Это означает, что при заданном количестве тепла композитный материал генерировал больше электроэнергии, чем любой материал мог бы сам по себе. Поскольку весь композитный материал является электропроводным, другие электрические компоненты могут потреблять напряжение от него с большей эффективностью по сравнению с пленкой.

    Хотя композит еще не является частью реального устройства, Хереманс уверен, что доказательство принципа, установленное в этом исследовании, вдохновит на дальнейшие исследования, которые могут привести к применению для обычных генераторов отходящего тепла, включая автомобильные и реактивные двигатели. Он добавил, что эта идея носит очень общий характер и может быть применена к различным комбинациям материалов, позволяя использовать совершенно новые подходы, которые не требуют дорогих металлов, таких как платина, или сложных процедур обработки, таких как выращивание тонких пленок.


    Ученые приблизились к новому виду термоэлектрического «теплового двигателя»
    Дополнительная информация: Стивен Р. Буна и др. Наблюдение за вкладом спинового Зеебека в поперечную термоэдс в объемных нанокомпозитах Ni-Pt и MnBi-Au, Nature Communications (2016).DOI: 10.1038 / ncomms13714

    C. M. Jaworski et al. Эффект Зеебека с гигантским вращением в немагнитном материале, Nature (2012). DOI: 10.1038 / nature11221

    Предоставлено Государственный университет Огайо

    Ссылка : Устройства, преобразующие тепло в электричество, на шаг ближе к реальности (2016, 23 декабря) получено 9 ноября 2020 с https: // физ.org / news / 2016-12-devices-electric-close-reality.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    .

    Можно ли производить электроэнергию напрямую из тепла?

    Если у вас много тепла, вы можете делать то же, что и электростанции - вы можете использовать тепло для выработки пара и использовать пар для вращения турбины . Турбина может приводить в действие генератор , вырабатывающий электричество. Эта установка очень распространена, но требует изрядного количества оборудования и места.

    Если вы хотите вырабатывать электричество из тепла простым способом, не имеющим движущихся частей, для этого обычно используются термопары .

    Объявление

    В термопарах

    используется электрический эффект, возникающий на стыках между разными металлами. Например, возьмем два стальных провода и один медный провод. Скрутите вместе один конец медной проволоки и один конец одной из железных проволок. Проделайте то же самое с другим концом медной и другой железной проволоки. Если вы нагреете один из витых переходов (возможно, спичкой) и присоедините два свободных конца к вольтметру, вы сможете измерить напряжение.Точно так же, если вы прикрепите два стальных провода к батарее, одно соединение станет горячим, а другое - холодным.

    Межпланетные спутники, летящие к таким планетам, как Юпитер и Сатурн, настолько далеки от Солнца, что не могут использовать солнечные батареи для выработки электроэнергии. Эти спутники используют РИТЭГов ( радиоизотопных термоэлектрических генераторов ) для выработки энергии. РИТЭГ использует радиоактивный материал (например, плутоний) для выработки тепла, а термопары преобразуют тепло в электричество.РИТЭГи не имеют движущихся частей, поэтому они надежны, а радиоактивный материал выделяет тепло в течение многих лет.

    .

    Смотрите также

    Новости

    Скидки 30% на ремонт квартиры под ключ за 120 дней

    Компания МастерХаус предлагает качественные услуги по отделке, которые выполнены в соответствии с вашими пожеланиями. Даже самые невероятные фантазии можно воплотить жизнь, стоит только захотеть.

    29-01-2019 Хиты:0 Новости

    Подробнее

    Есть вопросы? Или хотите сделать заказ?

    Оставьте свои данные и мы с вами свяжемся в ближайшее время.

    Индекс цитирования