Принцип работы конвектора электрического, правила выбора и эксплуатации

Основные отличия традиционного радиатора от конвектора

Стандартный обогреватель представляет собой аппарат, в конструкцию которого входит элемент нагрева, термостат, регулирующий температуру, а иногда еще и вентилятор. Основная функция такого устройства сводится к нагреву воздуха в помещении, при этом тепло не может распределяться равномерно. Такой недорогой и удобный вариант отопительного прибора станет хорошим элементом для нагрева небольшого по площади помещения.

Чтобы понять, как работает конвектор, нужно отметить, что это оборудование может быть как напольным, так и настенным, а принцип работы конвектора отопления заключается в естественной конвекции воздуха, что и обусловлено названием этого аппарата. Зачастую такие системы оборудованы специальными фиксаторами, с помощью которых установка конвекторов отопления может быть выполнена на полу. Форма конвекторов, как правило, является прямоугольной. Отвечая на вопрос, как устроен конвектор, следует отметить, что одним из ключевых элементов его конструкции выступает нагревательная часть, через которую проходит воздух и, нагреваясь, выходит наружу через верхнюю часть прибора.

Сравнивая масляный радиатор и бытовой конвектор, важно отметить, что тепло из радиатора выходит в виде излучения, а внутри конвектора образуется теплый поток воздуха, что позволяет быстро и, самое главное, эффективно прогреть все помещение (прочитайте: «Что выбрать конвектор или масляный радиатор «)

Принцип работы

В основу работы данного обогревателя взято свойство воздуха при нагреве подниматься вверх.

В конвекторе это свойство реализовано так: холодный воздух, находящийся внизу помещения, заходит через нижнюю решетку в конвектор.

Проходя через ТЭН с диффузором, воздух нагревается и поднимается вверх, где выходит через верхнюю решетку.

Горячий воздух устремляется вверх и вытесняет более прохладный, тот опускается вниз и попадает в конвектор.

Таким образом производится циркуляция воздуха через конвектор, что обеспечивает постоянный подогрев воздуха, и как следствие – температуры в помещении.

Дополнительно теплообмен совершается самим корпусом конвектора. Воздух, поднимаясь вверх внутри корпуса, нагревает его, и тот в дальнейшем отдает тепло внешней среде.

Данная конструкция хороша тем, что даже при максимальном обогреве, стенки корпуса сильно не разогреваются, что обеспечивает безопасность.

Температура, до которой должен разогреваться воздух, проходя через конвекторный обогреватель, задается на блоке управления.

Разновидности нагревателей

Конвекторы делятся на типы в зависимости от вида нагревательного элемента:

• электрические;
• газовые;
• водяные.

В конструкции электрического конвектора источником тепла выступает ТЭН, вмонтированный в середину теплообменника. Он преобразует электрическую энергию в тепловую и передает ее пластинам, а те — проходящему воздуху.

В самых современных электронагревательных приборах традиционный ТЭН отсутствует, спираль из вольфрама или нихрома располагается прямо внутри теплообменника. Обогреватель, работающий от электричества, является самым эффективным, его КПД достигает 99%.

Работой электрического конвектора управляет автоматический термостат, поддерживающий установленную температуру воздуха в помещении. Он прекращает и возобновляет подачу электроэнергии к спирали по сигналам датчика температуры. В напольных моделях аппаратов установлен дополнительный датчик безопасности, фиксирующий положение корпуса. При случайном опрокидывании прибора датчик разорвет электрическую цепь и короткого замыкания, и пожара не произойдет.

В газовых конвекторах воздушный теплообменник подогревается горелкой, питающейся магистральным либо сжиженным газом. В нем также встроен термостат, а еще газовый клапан безопасности, реагирующий на затухание горелки, исчезновение тяги в дымоходе или снижение давления в трубе подачи горючего. Эти аппараты достаточно громоздки и нуждаются в подключении к дымоходу. За счет потерь тепла с уходящими газами КПД такого конвектора не превышает 85%.

Водяные конвекторы — самые простые и надежные агрегаты. Ребристый теплообменник в этом случае — просто труба с насаженными на нее пластинами. По трубе протекает теплоноситель с определенной температурой, подающийся от котельной установки, он и нагревает пластины. О КПД здесь говорить не приходится, поскольку сам агрегат тепло не производит, а в процессе передачи никуда его не теряет. Та часть тепловой энергии, которая не успела передаться воздуху помещения, возвращается вместе с теплоносителем в котел.

Как осуществляется управление конвектором

Что бы понять, как работает конвектор, следует разобраться в способах управления прибором.

В конвекторы встраивают механические или электронные терморегуляторы:

1. В недорогих моделях встроены механические термостаты. Достигая определённого температурного показателя, они размыкают электрическую цепь. После остывания устройства, цепь замыкает вновь и конвектор опять нагревается. Температура воздушного пространства здесь не учитывается, термостат срабатывает путём прогрева биметаллической пластины. Это считается недостатком такого типа управления.
2. Если в конвекторе применяется электронный тип управления, то здесь идёт взаимодействие нескольких датчиков. Они отслеживают степень прогрева самого конвектора и температуры в помещении. Микропроцессор обрабатывает поступившие в него данные и таким образом корректируется работа конвектора. Ещё одно преимущество — на корпусе есть панель, с помощью которой можно выставлять нужную температуру. Иногда к нагревателям прилагаются пульты с дистанционным управлением, это ещё удобнее. Наиболее дорогие модели оснащаются модулями, в которых можно запрограммировать температурный режим в квартире или доме на несколько дней вперёд. Например, когда в рабочее время о=дома никого нет, температуру можно существенно снизить. К приходу хозяев конвектор уже успеет вновь прогреть помещение. В корпусе устройства предусмотрены щели для поступления воздуха.

Типы установки

По типу установки можно выделить мобильные обогреватели, которые можно переносить, настенные и внутрипольные. Подвижный агрегат на колесиках может использоваться в качестве дополнительного отопления. Например, в ванной комнате, где нужно поддерживать воздух сухим, чтобы не завелась плесень, или в детской комнате зимой. Его также можно взять на выходные на дачу – пока печь будет разгораться, конвектор нагреет помещение и создаст уютную атмосферу. Напольный обогреватель можно поставить в любом месте. Единственное ограничение – длина шнура.

Настенные

Настенный конвекторный обогреватель

Настенный конвекторный обогреватель чаще всего подвешивают под окном, чтобы создать заслон из теплого воздуха. Это особенно актуально, если окна панорамные и через них происходит потеря тепла. Принцип тот же, что у обычных водяных батарей, только они излучают тепло, а конвектор приводит воздух в движение.

Модели настенных конвекторов различные. Среди них есть невысокие – до 20 см в высоту, но при этом очень длинные – до 2,5 м. Для панорамных окон, под которыми очень мало места для монтажа отопительных приборов, есть модели, устанавливаемые прямо в пол.

Встраиваемые в пол

Во время планировки и заливки бетонного пола можно установить внутрипольные конвекционные системы. После всех работ будет видна только решетка, через которую засасывается холодный и выходит теплый воздух. Такие модели подходят для больших помещений – их можно монтировать по периметру, а решетки подбирать в тон покрытию пола, чтобы сохранить дизайн. Решетки – главный элемент внутрипольного конвектора, так как вся остальная часть скрыта в полу. Решетки могут быть выполнены из любого материала – дерева, железа, пластика.

Встраиваемые приборы можно установить не везде. Обычно монтаж планируется еще на стадии строительства, так как для такой модели в полу должны быть проложены коммуникации для подачи горячей воды в отопительную систему.

Базовые принципы работы конвектора

Работа конвекторного обогревателя базируется на простом физическом явлении, известном среднестатистическому человеку со школьного курса физики. Теплый воздух демонстрирует свойство подниматься вверх, холодный – опускаться вниз. За счет естественной циркуляции воздуха происходит обогрев объема помещения при использовании конвекторных обогревателей.

• электрические;
• водяные;
• газовые.

В верхней и нижней части кожуха конвектора прорезаны отверстия, через которые холодный воздух попадает внутрь корпуса, горячий – выходит наружу. Кожух не соприкасается с нагревательным элементом, корпус конвектора не разогревается сильно, как корпус масляных или водяных радиаторов.

В чем достоинства и недостатки электрических конвекторов?

Конвекторы имеют массу преимуществ. К основным плюсам можно отнести:

1. быстрый обогрев помещения;
2. доступность. Можно купить конвектор электрический недорого в любом специализированном магазине или заказать в Интернете. Стоимость конвектора значительно ниже, чем котла и радиатора. Как правило, находится в пределах от 100 до 150 долларов;
3. простой монтаж. Установить такой агрегат может каждый;
4. прибор не нуждается в обслуживании;
5. долгий эксплуатационный срок – от 20 до 25 лет;
6. конвектор не сжигает кислород. Что нельзя сказать о других отопительных приборах, которые используют конвективный и лучевой нагрев воздуха;
7. бесшумность работы. Устройство работает беззвучно, поскольку в его конструкции отсутствуют движущиеся части;
8. максимальный КПД составляет 95%;
9. температура в помещении поддерживается на оптимальном уровне.

Поскольку конвекторы работают от электроэнергии, то для их бесперебойной работы потребуется приобрести источник бесперебойного питания на случай перебоев с электричеством. Любые запчасти для конвекторов купить можно в магазине или найти в сети Интернет.

Как рассчитать мощность электрического котла

Перед тем, как покупать котел, необходимо сделать расчет требуемой мощности. Мощность котла должна учитывать лимиты на электроэнергию. Из-за ограничения электроэнергии, поставляемой местными электросетями, при превышении потребления срабатывает автомат, и система обогрева дома может оказаться обесточенной. Таким образом, при выборе мощности котла следует ориентироваться на расчеты, и не допускать превышения.

Ограничением может стать площадь сечения питающего электрического кабеля. При выборе однофазного или трехфазного котла необходимо проверить соответствие мощности оборудования сечению установленного кабеля. Кроме того, на рынке предлагаются котлы постоянной и переменной (модулируемой) мощности. Первые более предпочтительны, поскольку они не могут допустить превышения потребления электроэнергии.

Приблизительный расчет мощности учитывает площадь всех обогреваемых помещений в доме и делается по формуле: М = П x Куд. / 10м2

где М – мощность электрического котла (кВт);

П – площадь отапливаемых помещений;

Куд. – удельная мощность котла, зависящая от региона:

• для холодного климата Куд. 1,2 – 2,0
• для умеренного 1,0 — 1,3
• для южных районов 0,7 – 0,9

Как рассчитать мощность электрокотла по площади дома

Простейший метод выбора оборудования по площади дома основан на определении нормативных потерь тепла с метра отапливаемой площади. Но нормам для небольших строений до 200 кв.м потери тепла с 1 м2 площади составляют 0,1 кВт. При площади дома в 100 м2 расчетная сумма потерь составит 0,1 х 100 = 10 кВт. Прибавляя к полученным тепловым потерям 20% (поправка на аномальные холода), получим 12 кВт.

Таким образом, для дома 100 м2 понадобится электрический котел мощностью 12 кВт. Соответственно, для дома площадью 150 м2 необходимая мощность котла составит: 0,1 х 150 х 1,2 = 18 кВт. Для дома площадью 200 м2: 0,1 х 200 х 1,2 = 24 кВт

Как рассчитать мощность электрокотла по объему помещения

Расчет мощности элетрокотла для отопления дома по кубатуре основан на норме 4 – 8 Вт/ч электроэнергии на единицу объема. Результат окончательного расчета зависит от тепловых потерь всего дома и удельной величины этих потерь за сезон. Дополнительный коэффициент в расчетах зависит от потерь тепла через стены дома, окна, трубопроводы, проложенные в холодных помещениях и т.д. Продолжительность отопительного сезона в расчетах составляет 7 месяцев.

Что такое принцип конвекции

Электрические конвекторы работают по принципу конвекции, несмотря на такое название, объяснение ему простое — еще со школьных времен, изучая физику явлений природы, ваше внимание обращалось на тот фактор, что теплый воздух всегда поднимается вверх. Когда происходит нагревание воздушной массы, ее плотность уменьшается за счет расширения, а холодный воздух, имеющий большую плотность, ее вытесняет вверх

Такой принцип движения воздушных масс происходит каждый день вокруг нас, из-за этого образуются ветра и циклоны, когда в одном регионе солнышко прогрело воздух, а его стремится вытеснить более холодный воздух с другого региона

Такой принцип движения воздушных масс происходит каждый день вокруг нас, из-за этого образуются ветра и циклоны, когда в одном регионе солнышко прогрело воздух, а его стремится вытеснить более холодный воздух с другого региона.

Такой же процесс движения воздуха происходит в каждой квартире, но масштаб его значительно меньше, и это явление называется конвекцией. Приборы отопления — конвекторы — предназначены для эффективного управления в замкнутом пространстве движением воздуха, являясь по конструкции обогревательным устройством. Они передают тепло, созданное электрически ТЭНом при помощи воздушного потока.

Принцип работы конвектора

Холодный воздух по законам физики тяжелее, поэтому он находится внизу.

Принцип конвекции – забрать холодные воздушные массы снизу, нагреть их внутри агрегата и переместить в верхнюю часть, откуда теплый воздух выдувается вверх.

Так происходит обогрев помещения. Поток движется непрерывно, поэтому уже через 3 – 4 минуты в комнате становится тепло. Далее воздушные массы снова охлаждаются и опускаются вниз, где опять попадают в нижние отверстия конвектора.

Как видно из рисунка, принцип работы электрического конвектора и его конструкция довольно простые.

Он состоит из:

• корпуса, выполненного из металла;
• ТЭНа (нагревательного элемента);
• различных датчиков (температурный, положения конвектора, датчик перегрева);
• панели управления;
• терморегулятора;
• решеток.

Корпус обычно выполняется из легкосплавного металла. Он выполняет защитную функцию, делается легким специально, чтобы уменьшить вес изделия. В него вставляются две решетки. Одна из них располагается снизу. Через это отверстие холодный воздух засасывается конвектором. Вторая находится спереди нагревателя в верхней его части. Через нее выходит уже нагретый воздух.

Воздух может попадать в электронагреватель как естественным путем (конвекция, когда при нагревании воздух поднимается вверх), так и принудительным. Часто в приборы устанавливают вентиляторы для увеличения подачи воздуха, тем самым увеличивают КПД конвектора. Такой принцип работы конвекторных обогревателей снижает нагрузку на теплообменник, что повышает надежность и долговечность устройства.

Термодатчик устанавливается в нижнюю часть нагревателя. Обычно он делает замер температуры каждые 45 секунд, после чего сигнал с результатом отправляется в блок управления, где электронный термостат включает или выключает прибор (в зависимости от показаний датчика).

Виды нагревательных элементов

Сердцем конвектора выступает ТЭН. В электрических моделях обычно используются три вида нагревательных элементов:

• монолитный;
• трубчатый с оребрением из алюминия;
• игольчатый.

Модели с монолитным ТЭНом рекомендовано ставить в спальне, так как они не издают ни каких звуков и не помешают отдыху.

Особенностью нагревателя с монолитным ТЭНом является его бесшумность. Корпус в этом случае делается цельным (литым). Теплопотери данного прибора минимальны, поэтому он имеет высокий показатель эффективности.

В случае с трубчатым ТЭНом в качестве нагревательного элемента выступает стальная трубка, в которой натянута нихромовая нитка, а внутреннее пространство заполнено засыпкой-изолятором (теплопроводящей). На трубке закрепляются ребра, выполненные из алюминия, что обеспечивает прибору высокую теплопередачу и увеличивает степень конвекции. Нагреватели такого типа имеют большой срок службы, могут устанавливаться в ванной, но иногда издают треск.

Игольчатые ТЭНы состоят из диэлектрической тонкой пластины, на которую установлена покрытая изолирующим лаком нагревательная хром-никелевая нить. Конвекторы с таким нагревательным элементом практически мгновенно нагреваются и остывают, но их не стоит применять в помещениях с высоким уровнем влажности. Главным преимуществом приборов с игольчатым ТЭНом можно выделить доступную цену, но долговечными их не назовешь.

Электрическая схема конвектора

Как видно из рисунка, схема у электронагревателей такого типа довольно простая.

Прибор достаточно включить в сеть 220 В с помощью шнура, затем нажать на клавишу выключателя (она полностью отключает устройство от электрической сети, поэтому вилку можно не вынимать, а пользоваться кнопкой). Панель управления обычно представляет собой регулятор температуры. Также в цепь включены датчик безопасности, размыкающий цепь при перегреве, и терморегулятор, который выключает или включает конвектор в зависимости от температуры окружающей среды.

Преимущества

Возможность регулировки температуры. В отличии от централизованного отопления, где невозможно изменить температуру в квартире, с электрическими конвекторами такая возможность есть. Они оснащаются биметаллическим или электрическим термостатом, который самостоятельно поддерживает заданную температуру (автоматически включая и выключая прибор).
Большинство производителей оснащают свои электроконвекторы автоматикой, которая защищает прибор от чрезмерного нагрева. При достижении определенной температуры (у каждой модели различная) прибор автоматически выключается.
Передвижные модели оснащаются датчиком, который отключает прибор в случае его опрокидывания.
Невысокая цена. Стоимость NEOCLIMA Comforte L2.0 мощностью 2 кВт, рассчитанного на 20 м² составляет около 3 000 руб.
Не сушит воздух, не сжигает кислород.
На корпус конвектора нанесено теплоизоляционное покрытие, благодаря которому он не разогревается до высоких температур

Это особенно важно, если в доме присутствуют маленькие дети.

Примечание! Не все производители делают теплоизоляцию корпуса. Если приобретается такая модель, ее необходимо установить вдали от горючих материалов. К тому же, если в доме есть маленькие дети, следует постоянно следить за тем, чтобы они не дотрагивались до работающего прибора.

• Легкость монтажа. Современные электроконвекторы для отопления частного дома устанавливаются на любую поверхность. Все что потребуется для монтажа: просверлить два отверстия в стене, забить дюбеля и повесить прибор на саморезы.
• Сегодня на рынке существуют электрические конвекторы, которые разработаны специально для работы в условиях повышенной влажности. Такие модели можно устанавливать в душевой, не беспокоясь, что произойдет короткое замыкание.

Конвектор Nobo на стене в тамбуре.

Классификация конвекторов

Как и любой другой отопительный прибор, типы конвекторов отопления классифицируются с учетом различных их характеристик. В частности, есть несколько основных классификаций данного прибора:

• по типу монтажа конверторы бывают – напольные конверторы отопления, настенные (горизонтальные и вертикальные конвекторы отопления, потолочные конвекторы отопления), встраиваемые;
• по принципу нагрева – водяные, газовые, электрические (и отдельно инфракрасные конвекторы отопления);
• по принципу циркуляции восходу – с естественной и принудительной циркуляцией.

Рассмотрим более детально каждый из типов.

Особые нормы эксплуатации конвекторов

В процессе использования этого отопительного оборудования важно обеспечить, ему нормальную работу, а добиться этого можно не только с помощью правильной установки системы, но и при соблюдении нижеописанных правил его эксплуатации:

• верхнюю и нижнюю решетку конвектора необходимо чистить от пыли не реже двух раз в год, причем делать это можно как щеткой, так и обычным пылесосом. Конструкция прибора позволяет без труда добраться до важных функциональных частей и обеспечить им должный уход;
• протирать корпус аппарата может либо сухой, либо смоченной в воде тряпкой, при этом совершенно не стоит использовать какие бы то ни было специальные моющие вещества.

Как осуществляется управление конвектором

Что бы понять, как работает конвектор, следует разобраться в способах управления прибором.

В конвекторы встраивают механические или электронные терморегуляторы:

1. В недорогих моделях встроены механические термостаты. Достигая определённого температурного показателя, они размыкают электрическую цепь. После остывания устройства, цепь замыкает вновь и конвектор опять нагревается. Температура воздушного пространства здесь не учитывается, термостат срабатывает путём прогрева биметаллической пластины. Это считается недостатком такого типа управления.
2. Если в конвекторе применяется электронный тип управления, то здесь идёт взаимодействие нескольких датчиков. Они отслеживают степень прогрева самого конвектора и температуры в помещении. Микропроцессор обрабатывает поступившие в него данные и таким образом корректируется работа конвектора. Ещё одно преимущество — на корпусе есть панель, с помощью которой можно выставлять нужную температуру. Иногда к нагревателям прилагаются пульты с дистанционным управлением, это ещё удобнее. Наиболее дорогие модели оснащаются модулями, в которых можно запрограммировать температурный режим в квартире или доме на несколько дней вперёд. Например, когда в рабочее время о=дома никого нет, температуру можно существенно снизить. К приходу хозяев конвектор уже успеет вновь прогреть помещение. В корпусе устройства предусмотрены щели для поступления воздуха.

2 Основные виды конвекторов

Существует множество модификаций конвекторных обогревателей. Они представляют собой плоские панели с большой боковой поверхностью и малой толщиной. Различные варианты окраски корпуса (оттенки серого и белого цвета, дизайнерские находки вариаций угольно-чёрного) способствуют тому, что прибор вписывается в любой интерьер.

Конвекторы могут отличаться по дизайну, габаритам, конфигурации, способам монтажа, но главным является тип источника тепла. Все приборы относятся к трём основным группам:

1. 1. Водяные. Подключаются к магистралям отопления, куда горячая вода поставляется с ТЭЦ или котельной. Внутри конвектора находится медная труба с пластинами из меди, латуни или алюминия, и чем больше расстояние между рёбрами — тем выше теплоотдача. Труба упакована в защитный кожух, закрытый специальной решёткой. Для регулировки температуры водяной конвектор имеет клапан и термостат, для удаления воздуха — клапан. Выпускаются в настенном, напольном и внутрипольном встраиваемом варианте. Существует исполнение в виде тёплого плинтуса или дополнительное усиление конвекции вентилятором.
2. 2. Газовые. В качестве источника энергии используется природный или сжиженный газ. Под съёмным кожухом находятся: горелка, камера сгорания, теплообменник. Для установки потребуется коаксиальный дымоход, выводимый наружу через заднюю панель конвектора. Он производит забор свежего воздуха, поддерживающего горение, и удаление отработанных газов. Отсутствует необходимость подачи воды, что удобно в местах временного пребывания.
3. 3. Электрические. Наиболее распространённый вариант отличается простотой установки и обслуживания. Конвекторы имеют электрический нагревательный элемент, а их КПД достигает 95%. Практически вся полученная энергия сразу поступает в помещение.