Elektrické vytápění

Elektrické vytápění

Elektrické vytápění využívá teplo vznikající přeměnou elektrické energie na tepelnou. Mezi základní typy elektrického vytápění patří:

– odporové vytápění,

– obloukový ohřev,

– indukční ohřev,

– dielektrický ohřev,

– infračervený ohřev.

Odporový ohřev

Odporový ohřev využívá přeměny elektrické energie na teplo při průchodu elektrického proudu aktivním rezistorem. Elektrická energie se přeměňuje na teplo (Jouleovo teplo), jehož množství je dáno Jouleovým zákonem.

Joulovo teplo je teplo, které vzniká v elektrickém vodiči při průchodu elektrického proudu. Zahřívání vodiče lze vysvětlit přenosem části kinetické energie částic způsobujících  elektrický proud  (nejčastěji  elektrony) na částice, které se elektrického proudu neúčastní (nejčastěji kladné ionty v pevných polohách). Tím se zvýší tepelný pohyb těchto částic a vodič se zahřeje. Odporový ohřev se dělí na přímý a nepřímý. Při přímém odporovém ohřevu protéká elektrický proud přímo ohřívanou látkou. Souvisí s odporem zahřívaného materiálu.

Při nepřímém odporovém ohřevu se teplo vytváří v topném prvku (nejčastěji v topné spirále) a přenáší se na ohřívaný materiál vedením. Odporový ohřev se používá v tzv. elektrická topná zařízení, např. elektrické pece pro metalurgii, elektrická akumulační kamna, elektrický ohřívač, elektrická kamna, …

Nejstarší muž na světě

Obloukový ohřev

Zahřívání elektrickým obloukem Elektrický oblouk je intenzivně svítící a zřetelně ohraničený elektrický výboj ve vzduchu nebo plynu mezi dvěma elektrodami. Oblouk se vytvoří tak, že se elektrody umístí těsně vedle sebe, případně se dotýkají, a připojí se ke zdroji napětí. Proudící elektrický proud je v místě dotyku zahřívá, až se rozžhaví. Pokud je pak zdržíme, tok elektrického proudu se již nepřeruší, protože v důsledku vysoké teploty došlo k ionizaci vzduchu (plynu) – vzniku plazmatu. To má za následek, že teplo vzniká v samotném oblouku a oblouk již není závislý na teplotě elektrod. Elektrický oblouk dosahuje teplot 3 000 až 6 000 oC. Obloukový ohřev se používá při obloukovém svařování a v metalurgii – elektrické obloukové pece.

Indukční ohřev

Indukční ohřev je založen na principu ohřevu pomocí indukovaných vířivých proudů. Podle použité frekvence se dělí na:

– nízká frekvence 50 Hz;

– střední frekvence 500 – 3 000 Hz;

– vysoká frekvence nad 3000 Hz

Indukční ohřev se používá v metalurgii – elektrické indukční pece, a v poslední době našel uplatnění v domácnostech – elektrické indukční vařiče.

Dielektrický ohřev

Dielektrický ohřev nekovů je vložen do elektrického vysokofrekvenčního pole. V důsledku rychlé repolarizace částic zahřívané látky vznikají ztráty, které se přeměňují na teplo. Jejich velikost závisí na intenzitě elektrického pole, frekvenci, relativní permitivitě zahřívané látky (εr : 2 – 7) a ztrátovém činiteli dielektrika (tgδ : 0,01 – 0,08), Používaná frekvence je 1 – 300 MHz. Dielektrický ohřev se používá např. pro sušení dřeva, obilí, tabáku, papíru, výrobu plastů a svařování plastů atd.

Zvláštním druhem dielektrického ohřevu je mikrovlnný ohřev, který pracuje na frekvencích v řádu GHz (2,375 – 2,450 – 5,800 – 24,150 GHz). Zdrojem vysokofrekvenčního pole jsou speciální elektronky – magnetrony. Ohřev probíhá v dokonale uzavřeném pracovním prostoru (multimódový rezonátor). Mikrovlnný ohřev se používá např. při. pro ohřev a sušení v dřevozpracujícím průmyslu, potravinářství, výrobě plastů, vulkanizaci pryže, v domácnosti – mikrovlnné …

Infračervené vytápění

Infračervený ohřev Zdrojem infračerveného záření jsou infračervené zářiče, které vyzařují záření o vlnové délce 750 – 10 000 nm. Infračervené záření proniká do tkaniny a rychle ji zahřívá. Rozložení zdrojů infračerveného záření podle teploty:

a) vysokoteplotní (svítivé) zdroje s tzv. krátkovlnné infračervené záření, teplota 1200 – 2400 °C, používají se speciální žárovky, keramické zářiče.

b) středně teplotní (svítivé) zdroje se středně infračerveným zářením o teplotě 700 – 1200 °C, používají se křemenné trubice s topnou spirálou.

c) nízkoteplotní (tmavé) zdroje s dlouhovlnným infračerveným zářením, teplota 300 – 700 °C, používají kovové spirály v keramických materiálech.

Infračervené vytápění se používá k sušení, vypalování, vytápění v průmyslu, zemědělství a v domácnostech (vytápění). Obyčejné sklo pohlcuje infračervené záření, proto se pro infračervené zdroje používá křemenné sklo.