گرمایش الکتریکی

سیم‌پیچ‌های مقاومتی با توان 30 kW که جهت گرمایش به کار می‌روند
منظور از گرمایش الکتریکی فرایند تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی است. از کاربردهای رایج این نوع گرمایش می‌توان به بخاری‌های برقی، آشپزی، آب‌گرم‌کن‌ها و فرایندهای صنعتی اشاره کرد. گرم‌کن‌های برقی برای تبدیل انرژی الکتریکی به گرمایی از یک المنت استفاده می‌کنند که یک مقاومت الکتریکی ساده‌است و بر پایه اصول گرمایی ژول (اهمی) کار می‌کند. عبور جریان الکتریکی از داخل مقاومت الکتریکی سبب تولید گرما می‌شود. گرم‌کن‌های برقی مدرن از سیم‌های نیکرومی به عنوان عنصر فعال در گرمایش استفاده می‌کنند.
همچنین پمپ‌های حرارتیای نیز وجود دارند که می‌توانند با استفاده از یک موتور الکتریکی یک چرخه یخچال ایجاد کنند و انرژی را منبع گرمایی (که می‌تواند زمین یا هوای بیرون باشد) به فضایی که نیاز است گرم شود منتقل کنند. برخی از این سامانه‌ها را می‌توان معکوس کرد به‌طوری‌که گرمای فضای درونی را به بیرون منتقل کند تا فضای داخلی خنک شود. پمپ‌های حرارتی می‌توانند با هر واحد انرژی‌ای که دریافت می‌کنند بیش از یک واحد انرژی را به بیرون منتقل کنند.
بخاری برقی
بخاری‌های برقی برای گرمایش فضای داخلی ساختمان‌ها به کار می‌روند. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد.
بخاری‌های برقی تابشی
یک بخاری برقی با سازوکار تابشی
در این بخاری‌ها عنصر گرماساز که معمولا داخل یک محفظه شیشه‌ای است (مشابه لامپ‌های رشته‌ای) به دمای بسیار بالایی می‌رسد و انرژی گرمایی تابشی حاصله به وسیله چند بازتاباننده به بیرون بدنه گرم‌کن هدایت می‌شود. تابش حاصل در محدوده فروسرخ است که می‌تواند تا زمانی که به جسمی برخورد نکرده‌است از فضا عبور کند. چنین گرمایی به جای گرم کردن هوا، مستقیما افراد یا اشیا را گرم می‌کند. این روش برای مکان‌هایی که هوا در جریان است مناسب است. همچنین در گاراژها و زیرزمین‌ها که گرمایش نقطه‌ای مد نظر باشد استفاده از این روش مفید خواهد بود.
این بخاری‌ها بی‌صدا عمل می‌کنند و در صورتی که مواد اطرافشان حفاظت‌های مناسب در مقابل گرمای زیاد را نداشته باشند می‌توانند بسیار خطرساز باشند.
بخاری‌های برقی همرفتی
این بخاری‌ها هوای اطراف عنصر گرم‌کن را با استفاده از همرفت گرم می‌کنند. از آنجایی که هوای گرم چگالی کمتری از هوای سرد دارد به بالا رانش پیدا می‌کند و هوای سرد جای آن را می‌گیرد، هوای گرم منتقل‌شده محیط اطراف را گرم خواهد کرد و رفته‌رفته به دمای محیط می‌رسد و این چرخه ادامه می‌یابد.
این بخاری‌ها بی‌صدا هستند و خطر شعله‌ور شدن در آن‌ها نسبت به بخاری‌های تابشی پایین است. این بخاری‌ها برای محل‌هایی که نیاز است بخاری طولانی‌مدت روشن بماند یا بدون مراقبت به کار خود ادامه دهد مفید هستند.
بخاری‌های برقی وزشی
این بخاری‌ها فرایند همرفت را با استفاده از یک پروانه بادبزن بهبود می‌بخشند و بدین ترتیب سرعت انتقال گرما از عنصر گرماساز به هوای اطراف افزایش می‌یابد. این بخاری‌ها صدای نسبتا زیادی بر اثر گردش فن ایجاد می‌کنند و خطر ایجاد آتشسوزی در آن‌ها نسبت به دو مدل قبلی متوسط است. این‌گونه از بخاری‌ها در جاهایی که نیاز به گرمایش سریع محیط‌های بسته باشد مناسب هستند.
بخاری‌های برقی ذخیره‌ساز
این بخاری‌ها گرما را در ساعت‌هایی که انرژی الکتریکی با قیمت ارزانتری به فروش می‌رسد (مثلا در طول شب) تولید و ذخیره‌سازی می‌کنند و در زمان مورد نیاز رها می‌سازند. برخی از انواع این بخاری‌ها از آجرهای رسی برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌کنند.
گرمایش خانگی از کف
در این سامانه‌ها گرمایش خانه از طریق کف اتاق‌ها انجام می‌شود و دمای کف اتاق با استفاده از دماپا روی میزان مورد نظر تنظیم می‌گردد. گرما از کف اتاق به سایر اشیا و افراد و هوای درون آن خواهد رسید. این روش در مقایسه با دیگر روش‌ها بیشترین ثبات گرمایی را از کف تا سقف اتاق‌ها فراهم می‌کند.
پمپ‌های حرارتی
این پمپ‌ها بر پایه چرخه یخچال کار می‌کنند.
گرمایش آب
گرم‌کن‌های غرقه‌ای
یک گرم‌کن کوچک غرقه‌ای خانگی با توان 500 W
برای گرم‌کردن آب با استفاده از نیروی الکتریکی معمولا از گرم‌کن‌های غرقه‌ای استفاده می‌شود.
گرم‌کن الکترودی
در گرم‌کن‌های الکترودی عنصر مقاوتی خود آب یا مایعی است که الکترود در آن غوطه‌ور است. با توجه به خطرهای بالقوه این روش مقررات ایمنی سختی بر آن حاکم است.
اثرات زیست‌محیطی و بازده
بازدهی سامانه‌های گرم‌کن بستگی به تعریف محدوده آن‌ها دارد. از نظر یک مصرف‌کننده انرژی بازدهی این سیستم ۱۰۰٪ است زیرا همه انرژی خریداری شده را به گرما تبدیل می‌کند؛ اما اگر بازدهی نیروگاهی که انرژی را تولید می‌کند در نظر بگیریم بازدهی کل پایین می‌آید. حتی اگر بازدهی گرم‌کن را ۱۰۰٪ در نظر بگیریم، میزان سوخت مصرفی در نیروگاه بیشتر از میزان سوخت مصرفی‌ای خواهد بود که همان میزان گرما را در محل تولید می‌کند. از این رو اگر مصرف‌کننده بتواند همین میزان سوخت را در محل مصرف بسوزاند به صرفه خواهد بود.
به همین دلیل در سوئد استفاده از انرژی الکتریکی برای گرمایش از سال ۱۹۸۰ میلادی محدود شده‌است و طرح‌هایی برای کنارگذاشتن آن به‌طور کلی نیز وجود دارد. دانمارک استفاده از سامانه‌های بخاری برقی را در ساختمان‌های جدید ممنوع کرده‌است..
در مورد ساختمان‌های تازه می‌توان از روش‌های کاهش مصرف انرژی‌ای بهره جست که نیاز به بخاری‌های برقی را تقریبا از بین می‌برد، مانند استاندارد پسیو هاوس.
در کبک هنوز از انرژی الکتریکی به عنوان منبع اصلی گرمایش استفاده می‌شود. با توجه به داده‌های آماری سال ۲۰۰۳ کانادا ۶۸٪ خانه‌های این استان از انرژی الکتریکی برای گرم‌کردن هوا استفاده می‌کنند. بیش از ۹۰٪ انرژی تولیدی کبک از راه نیروگاه‌های برق‌آبی تولید می‌شود که نسبت به نیروگاه‌های حرارتی گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌کنند.
گرم‌کن‌های برقی همچنان در محل‌هایی که منابع الکتریسیته کم‌هزینه هستند می‌توانند صرفه اقتصادی داشته باشند. در جاهایی که منبع اصلی انرژی الکتریکی منابع برق‌آبی، هسته‌ای، بادی یا دیگر منابع بدون کربن باشند، ممکن است استخراج کامل این منابع مقدور نباشد ولی می‌توان با خیال آسوده از انرژی مازاد تولیدشده در گرم‌کن‌های برقی استفاده کرد.
گرمایش الکتریکی در صنعت
گرمایش الکتریکی به صورت گسترده در صنعت استفاده می‌شود.
شوفاژ
Diathermy
Dielectric heating
Electroslag welding
Electroslag remelting
نگهداری انرژی
اچ‌وی‌ای‌سی (types of heaters)
اچ‌وی‌ای‌سی
Infrared heater
دستگاه مایکروویو
انرژی تجدیدپذیر
بازدهی حرارتی
Thermal immersion circulator
Underfloor heating