Как уже
говорилось, приборы с этим режимом работают с постоянным включением-отключением за счет терморегулятора или термостата. Чтобы показать, как они работают и почему реальная мощность меньше паспортной, взял масляный обогреватель, утюг и холодильник.
Возьмем масляный радиатор SUPRA ORS-11F-2N.
Это самый мощный обогреватель в линейке SUPRA. Здесь два тэна мощностью 1000 и 1500 Вт, и встроенный тепловентилятор 400 Вт. Суммарная паспортная мощность 2900 Вт. Логично предположить, что если включить все тэны и тепловентилятор, он будет потреблять 2900 Вт в течение часа (2,9 кВтч). И многие так думают, и… заблуждаются. Картину маслом «портит» термостат.
Внешне термостат выглядит так
и работает за счет свойств биметаллической пластинки. Само название говорит о том, что пластинка состоит из двух металлов (би-металл), но с разным температурным расширением. Раньше это было соединение меди и стали, сейчас различные композиции сплавов и металлов. Когда ток проходит через пластинку, она нагревается и за счет различного теплового расширения изгибается. Контакты размыкаются, обогреватель отключается. Когда пластинка охлаждается, она возвращается в исходное положение и замыкает контакты, обогреватель включается.
В термостате есть регулировочный стержень, который изменяет угол биметаллической пластины, позволяющий чаще или реже включаться термостату. Когда зазор между биметаллом и размыкающими контактами минимальный, биметаллическая пластина чаще включает обогреватель и, следовательно, больше потребляет. Такой принцип включения-выключения применяется практически во всех обогревателях.
Так сколько же потребляет масляный обогреватель? Для этого подготовил таблицу.
В обогревателе 7 режимов мощности. Исходя из таблицы, мы видим, что чем больше включаем радиатор (два тэна + тепловентилятор), тем меньше потребление обогревателя – 650 Вт в час. И чем меньше нагрузка (например, тэн 1000 Вт), тем больше потребление – 750 Вт в час. Самое максимальное потребление, когда включены одновременно тэн 1500 Вт и тепловентилятор 400 Вт – 950 Вт в час. Это в три раза меньше паспортной мощности – 2900 Вт. А если включить оба тэна и тепловентилятор, то в 4,5 раза меньше паспортной. Чтобы определить среднее потребление масляного обогревателя, я суммировал показания и разделил на количество режимов, и получилось 765 Вт (в нижней графе).
А что будет, если убрать термостат? Тогда мощность потребления значительно увеличивается. Чтобы убедиться в этом использовал масляный обогреватель Delta D181-9.
Терморегулятор в свое время вышел из строя, и пришлось подключить тэны напрямую к переключателю режимов. У радиатора два тэна, общая мощность 2000 Вт. Данных о мощности каждого тэна в паспорте нет, поэтому пришлось определить с помощью расчета. Мощность определил по формуле P=U²/R
Мощность первого тэна 800 Вт, второго 1200 Вт.
В таблице 2 показаны результаты.
Из таблицы видно, что тэны потребляют свою реальную мощность, и заметили, что при включении двух тэнов одновременно мощность не равна 2000 Вт. Объясняется это тем, что при подключении двух тэнов с разным сопротивлением (тэн №1=57 Ом, тэн №2=40 Ом), общее сопротивление складывается несимметрично и падает до 23 Ом, что ведет к увеличению тока. Если бы сопротивление тэнов было 1000 Вт, общее сопротивление складывалось параллельно и было 2000 Вт. Далее, при длительном нагревании общее сопротивление несколько возрастает, ток незначительно падает, напряжение сети может падать и увеличиваться. Счетчик улавливает эти изменения и выдает конечный результат. В таблице показаны результаты первых часов масляного обогревателя.
Стоит отметить, что обогреватель SUPRA с терморегулятором нагревается до 65°С (имеются ввиду рёбра радиатора). Радиатор Delta без терморегулятора нагревается до 90°С. Согласно
ГОСТ Р МЭК 60335-2-30-99 температура внешней поверхности не должна превышать 85°С. В первом случае теплоэффективность Supra сильно снижена, чему способствует материал и конструкция терморегулятора, во втором (Delta без регулятора) немного завышена, зато нагрев комнаты намного эффективнее.
Примерно также работает терморегулятор в электрическом утюге, только биметаллическая пластина изгибается не за счет тока, а за счет нагрева подошвы. Пластина крепится непосредственно на внутренней стороне подошвы утюга, и когда она нагревается до определенной температуры, изгибается и размыкает контакты питания. Утюг отключается.
Когда пластина охлаждается, она выпрямляется, контакты замыкаются, утюг включается и нагревает подошву. Стержневой регулятор регулирует температуру посредством уменьшения зазора между пластиной и электрическими контактами. С уменьшением зазора потребление электроэнергии увеличивается. Обычно в утюгах три положения нагрева. И каждому положению соответствующая температура.
В качестве эксперимента взял утюг c парогенератором Zass А-0,2 мощностью 1200 Вт.
Это турецкий утюг, сделанный по немецкой технологии. В этой таблице даны все показания.
На 3-м максимальном режиме утюг потребляет всего 75 Вт в час. Это в 16 раз меньше как бы положенного. Можно сказать и другими словами – чтобы он потребил 1200 Вт, нужно 16 часов гладить не выключая из розетки. Получается утюг довольно-таки экономный потребитель.
Если обогреватели и утюги нужны для обогрева и нагрева поверхности, и терморегулятор следит за температурным уровнем с помощью биметаллической пластины, то в устройствах создающих холод используется сильфон – металлический баллон с гофрированными стенками. Конструкция такого терморегулятора выглядит несколько иначе, и предназначен для поддержания низкой температуры путем автоматического включения и выключения электродвигателя компрессора. Такие терморегуляторы используются в холодильниках, морозильных ларях, кондиционерах.
Внутренняя конструкция и внешний вид показан на рисунке. Слева в разрезе, справа внешний вид.
Это электромеханический терморегулятор холодильника, и регулирует температуру в камерах в зависимости от температуры на испарителе. Механическое управление приводится в действие простым поворотом ручки термостата. При таком управлении нет возможности установить точную температуру. Тем не менее, механическое управление простое и надежное.
В последние годы все больше набирают темпы холодильники с электронным терморегулятором – с электромеханическим управлением и электронным датчиком температуры. В качестве датчика используется терморезистор (вместо биметалла и сильфона).
Электронное управление обеспечивает регулирование температуры до одного градуса и высвечиванием на табло. Наиболее совершенные системы управления регулируют влажность воздуха, предупреждают об авариях внутри, проводят диагностику неисправностей, имеют интернет и встроенный телевизор.
Холодильники с электронным и электромеханическим управлением выпускают все бренды-производители, в том числе и России. Согласно Яндекс.Маркет объем холодильников с электронным управлением 60%, с электромеханическим 40%.
Энергопотребление зависит от объема внутренних камер холодильника (холодильной и морозильной). Чем больше объем, тем больше потребление. Параметр, определяющий расход электроэнергии – потребление мощности в сутки (кВт/сутки). В импортных холодильниках указывают кВт/год. В среднем этот показатель колеблется от 230 до 430 кВт в год.
Современные холодильники благодаря применению новых энергосберегающих технологий значительно уменьшили энергопотребление. По сравнению с советскими холодильниками они потребляют в 2-3 раза меньше. Для сравнения советский Орск-8 и немецкий Liebherr CTP 2521.
Отсюда видно, что немецкий холодильник имеет несколько больший общий объем, при этом значительно легче и в 2,8 раза экономичнее.
Холодильник в какой-то степени сезонный агрегат, зависящий от времени года. То есть, в зимнее время потребляет меньше, в летнее больше. Объясняется тем, что холодильники рассчитываются под температуру окружающего воздуха +25°С (некоторые импортные модели до +32°С и выше, зависит от климатического класса). При этом средняя температура в холодильной камере должна быть не выше +5°С. Если температура окружающего воздуха выше 25°С, то для поддержания +5°С в холодильной камере, терморегулятор включает компрессор чаще, электропотребление увеличивается. Если внешняя температура ниже +25°С, компрессор включается реже.
К примеру, Орск-8 в зимнее время потребляет 40 кВтч в месяц, в летнее 50-55 кВтч. Объясняется это тем, что зимой цикл работы компрессора 10-15 мин, летом увеличивается до 18 мин. Среднее годовое потребление несколько больше, и если считать расход электроэнергии в сутки, то получится 1,45 кВт. Но благодаря терморегулятору энергопотребление не превышает 50% нагрузки компрессора.
Для упрощения картины перевел киловатты в рубли. Взял условный тариф 3,60 руб/кВтч, выставил максимальные режимы, и вот что получилось.
