ШИМ и греющий кабель - революция в системах отопления или очередной развод

Некоторое время назад в одном из комментариев к статье мне предложили в качестве системы отопления использовать греющий кабель. А в качестве управляющего нагревом устройства использовать ШИМ .

Сама по себе мысль неплохая и имеет право на существование. Но комментатор утверждал, что саморегулируемый кабель - это современные технологии (в отличие от конвекторов или масляных радиаторов ), а в паре с ШИМ - это вообще бомба, и что такая система будет “в разы” экономичнее, чем обычный электрический конвектор в паре с терморегулятором.

Я попытался поспорить и попросил объяснить - за счёт чего будет экономия “в разы”. В ответ, как всегда, получил порцию обвинений в дремучести, тупости, и в том, что такие олухи как я не достойны называться инженерами. Ну и конечно мне было сказано, что об этом и так все знают, кроме таких балбесов, как я.

Как вы поняли, ответа на свой вопрос я так и не услышал. Продолжать спор было бессмысленно. Потому что, как я люблю говорить

Вера сильнее разума!

Если человек во что-то фанатично верит, то никакие доводы его веру не сломают. Поэтому я не буду ломать веру этого читателя, а просто постараюсь сравнить две системы отопления:

  • Греющий кабель, управляемый с помощью ШИМ
  • Электрический конвектор, управляемый терморегулятором

А теперь давайте посмотрим временные диаграммы работы ШИМ и терморегулятора (данные приблизительные, потому что в данном случае точность не имеет значения):

ШИМ и греющий кабель - революция в системах отопления или очередной развод

Ну что, почувствовали разницу? Вот и я не очень. И терморегулятор, и ШИМ, по сути делают одно и тоже - подают напряжение на нагрузку на какое-то время и через определённые промежутки времени. Различие лишь в том, что в случае с ШИМ это обычно секунды или миллисекунды, а в случае с терморегулятором это минуты, десятки минут или даже часы.

Но сути то это не меняет. Почему? Да потому что чтобы получить нужную мощность, надо подать определённое напряжение на нагревательный элемент. И если для обогрева требуется 1 кВт/ч, то этот кВт будет подан на нагрузку, и, соответственно, будет потреблён из электросети. И совершенно неважно, будет это сделано через ШИМ или через терморегулятор.

А на закуску развенчаем миф о греющем кабеле.

Итак, чему равна мощность, от которой зависит температура нагревателя, а, следовательно, и температура в помещении? А вот чему:

P = U * I

То есть мощность зависит исключительно от напряжения и тока. Можно считать, что напряжение в нашем случае всегда одинаковое, а вот ток может изменяться, потому что

I = U / R

То есть если напряжение не изменяется, то ток будет изменяться в зависимости от сопротивления.

И здесь не имеет никакого значения, какой материал является проводником - медь, нихром или полупроводниковая матрица. Закон Ома для участка цепи справедлив для ЛЮБЫХ проводников.

ПРИМЕЧАНИЕ : При питании переменным током может быть индуктивная составляющая, и тогда формулы для расчётов будут другими. Но, поскольку мы говорим исключительно об активной нагрузке, то использовать приведённые выше формулы вполне допустимо.

На первый взгляд может показаться, что саморегулируемый кабель действительно будет более экономичным, потому что его сопротивление меняется в зависимости от температуры окружающей среды. То есть по мере прогрева помещения сопротивление будет увеличиваться, а, значит, будет уменьшаться ток, а это, в свою очередь, означает, что и потребляемая мощность будет уменьшаться. За счёт этого и будет экономия.

Да, будет. Но по сравнению с чем?

Если сравнивать обычный электронагреватель БЕЗ терморегулятора, то да. А если это нагреватель с терморегулятором, то никакой существенной экономии не будет, потому что терморегулятор делает то же самое - отключает нагреватель при достижении заданной температуры.

Да, какая-то небольшая экономия возможна (за счёт более плавного и точного регулирования с помощью ШИМ). Но это будут проценты или даже доли процента, но никак не “в разы”.

И да - экономия при использовании саморегулируемого кабеля достигается за счёт РЕГУЛИРОВАНИЯ, а не за счёт каких-то новых материалов. А регулировать можно по разному. Можно использовать ШИМ, а можно терморегулятор или другие способы.

Так что если Вассерман рекламирует какой-то чудо-обогреватель, который “потребляет как лампочка, а греет как печь”, то это ещё не повод сломя голову бежать в магазин. Какими-бы современными ни были технологии, но если в качестве греющего элемента используется электрический нагреватель, его КПД не может быть более 100%, а если чудеса и случаются, то мы о них пока ничего не знаем, кроме как из сказок…

P.S. Можно, конечно, электроэнергию у соседа тырить. И тогда да - это будет офигенно экономично. Но других способов превысить КПД электронагревателей более 100% я не знаю. И да - про тепловые насосы и обогрев кондиционерами я знаю, но это не тот случай…

P.P.S. Ну а вообще настоящий КПД той или иной системы можно вычислить только экспериментально. Но это довольно сложно и дорого.