Das Heizprinzip von Heizdecken

Das Heizprinzip von Heizdecken

1. Thermische Wirkung von elektrischem Strom

Wenn elektrischer Strom durch Metallleiter fließt, erzeugen die Leiter aufgrund des elektrischen Widerstands Wärme, wodurch die Temperatur des Leiters ansteigt. Dieses Phänomen wird als thermischer Effekt des elektrischen Stroms bezeichnet. Die Heizdecke ist ein Heizgerät, das elektrische Heizdrähte verwendet, um durch Elektrizität Wärme zu erzeugen, was eine spezifische Anwendung des thermischen Effekts darstellt.

2. Widerstand von Leitern

Wenn Elektronen entlang eines Leiters fließen, kollidieren und reiben sie ständig an Atomen und erzeugen so eine Art Widerstand. Dieser Widerstand wird elektrischer Widerstand genannt. In verschiedenen Leitern ist der Widerstand, den der elektrische Strom erfährt, nicht völlig gleich. Selbst bei demselben Material hängt der Widerstand gegen elektrischen Strom auch von der Temperatur, der Länge und der Querschnittsfläche des Leiters ab. Bei gleicher Querschnittsfläche ist der Widerstand umso größer, je länger der Leiter ist. Bei gleicher Länge ist der Widerstand umso größer, je kleiner die Querschnittsfläche ist. Dies wird allgemein gesagt: Der elektrische Widerstand ist proportional zur Länge des stromdurchflossenen Leiters und umgekehrt proportional zu seiner Querschnittsfläche. Es wird normalerweise durch die folgende Formel ausgedrückt:

Wo
R - Leiterwiderstand, Einheit: Ohm;
L - Leiterlänge, Einheit: Meter;
ρ - spezifischer Widerstand (siehe Tabelle 1 für den spezifischen Widerstand häufig verwendeter Materialien);
S - Leiterquerschnitt-Querschnittsfläche, Einheit: Quadratmeter.

Tabelle 1

Die für die Heizdrähte von Heizdecken verwendeten Materialien sind im Allgemeinen Drähte aus Nickel-Chrom oder Konstantan, in einer kleinen Anzahl werden auch Drähte aus einer Manganinlegierung verwendet.

3. Elektrische Heizleistung

Unter elektrischer Heizleistung versteht man die vom Widerstand pro Zeiteinheit abgegebene Wärmemenge. Wenn die pro Zeiteinheit freigesetzte Wärmemenge groß ist, spricht man von einer hohen Heizleistung. Bei geringer Heizleistung ist auch die abgegebene Wärmemenge gering. Bei der Heizdecke handelt es sich eigentlich um einen kleinen -Leistungs--Wärmegenerator mit niedriger Temperatur. Die Leistung kann anhand der Oberfläche der Heizdecke bestimmt werden. Da die Heizdecke den Innenwiderstand von Nickel-Chrom-Drähten nutzt, um Wärme zum Erwärmen zu erzeugen, kann ihre Leistungsberechnungsmethode der Methode reiner Widerstandsschaltungen folgen. Normalerweise kann die Leistung einer solchen Schaltung mit den folgenden Formeln berechnet werden:

Wo
P - Leistung der Heizdecke, Einheit: Watt;
U - Versorgungsspannung der Heizdecke, Einheit: Volt;
I - elektrischer Strom, der durch den Leiter der Heizdecke fließt, Einheit: Ampere.

Wenn beispielsweise eine Heizdecke an eine 220-Volt-Stromversorgung angeschlossen ist und der durch sie fließende Strom 0,45 A beträgt, beträgt ihre Leistung 100 Watt.

4. Energieumwandlung

Heizdecken wandeln elektrische Energie in Wärmeenergie um. Das Joulesche Gesetz ist die feste proportionale Beziehung zwischen elektrischer Energie und Wärmeenergie und bietet eine Grundlage für die quantitative Analyse zwischen ihnen. Die Wärme Q, die freigesetzt wird, wenn elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, ist proportional zum Quadrat des Stroms I, dem Widerstand R des Leiters und der Zeit t, während der der Strom fließt. Das heißt:

Wo
0.24 --Koeffizient;
Q - freigesetzte Wärme, Einheit: Kalorie;
t - Zeit, Einheit: Sekunde.

Die Bedeutung dieser Formel besteht darin, dass Strom, der durch einen Leiter mit Widerstand R fließt, innerhalb der Zeit t I²Rt-Wärme erzeugen kann. Beispielsweise kann eine 100-Watt-Heizdecke in einer Stunde 86.400 Kalorien Wärme abgeben, was nach dieser Formel berechnet wird.

Da der Heizdraht die Wärme gleichmäßig erzeugt, muss er nur gleichmäßig innerhalb von Tüchern oder Decken ähnlicher Größe wie das Bett angeordnet werden. Die vom Heizdraht erzeugte Wärme erwärmt das Oberflächengewebe und verleiht der Oberfläche eine bestimmte Temperatur für die menschliche Erwärmung. Das heißt, der Heizdraht wandelt elektrische Energie in Wärmeenergie um, bildet durch Wärmeleitung eine Oberflächentemperatur und es besteht ein Temperaturunterschied zwischen der Oberflächentemperatur und dem Heizdraht. Da die Hauptrichtung der Wärmeübertragung von unten nach oben verläuft, ist es sinnvoll, Heizdecken als Unterbetten oder Matratzenauflagen zu verwenden