Принцип работы конвекторного обогревателя

Суровыми зимними морозами, в отопительное «межсезонье» поддерживать комфортную температуру жилых помещений помогают дополнительные отопительные приборы – конвекторы, масляные, инфракрасные обогреватели. Каждая разновидность обогревателей выказывает особенности, касающиеся принципов работы, уровня энергопотребления, специфики использования. Конвекторные обогреватели выходят гораздо экономичнее, других отопительных приборов. Чтобы сделать правильный выбор, стоит внимательнее рассмотреть принцип работы конвекторного обогревателя.

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.

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 бытовых условиях чаще встречаются электрические конвекторные обогреватели. Водяные конвекторы не слишком эффективны, из-за небольших габаритов приборы используют, где нет шанса установить традиционный водяной радиатор для отопления помещений с панорамными окнами. Газовые конвекторы, несмотря на простоту монтажа и экономичность ветки, не получили распространения на рынке.

Достоинства и недостатки конвекторных обогревателей

Речь касается распространенной разновидности конвекторов – электрических обогревателях. Если проанализировать, чем конвектор отличается от обогревателя с масляным заполнением, главным преимуществом назовем быстрое поднятие температуры воздуха помещения. В масляном радиаторе сначала нагревается теплоноситель, корпус прибора, после начинает прогреваться воздух. Нагревательный элемент конвектора греет воздух.

Поскольку кожух конвектора не доходит до высоких температур, приборы гораздо безопаснее в эксплуатации. Риск обжечься о горячий корпус сведен к минимуму. Особенность важна в случаях, когда доме заселен маленькими детьми, домашними животными. Пониженная температура корпуса дает конвектору одно преимущество – при опрокидывании не испортятся, не воспламенятся напольные покрытия. Правда, у большинства моделей бытовых электронагревателей одна ступень защиты предусматривает отключение нагревательного элемента при опрокидывании.

Базовый принцип работы конвекторного обогревателя определяет главный недостаток – неравномерный прогрев воздуха по высоте. Разница температур воздуха у пола, на высоте человеческого роста составляет 4 – 9 градусов Цельсия. Показатель определен расположением части прибора, снабженной зазорами выхода нагретого воздуха. При «классическом» расположении на верхнем торце обогревателя разница температур будет повыше. Зазоры расположены фронтально – теплый воздух распределяется равномернее.

Одна проблема конвекторных обогревателей – пыль, подхватываемая потоками циркулирующего воздуха. Понятно, постоянное вдыхание пыльного воздуха не слишком полезно для здоровья. Опускаясь, пыль оседает на нагревательном элементе, со временем приводит к появлению неприятного запаха при нагреве ТЭНа, снижению эффективности прибора. При выборе конвекторного обогревателя стоит отдать предпочтение современным моделям, отверстия выхода воздуха содержит фронтальная часть.

«Сердце» конвектора – нагревательный элемент

Особенности конструкции нагревательного элемента (ТЭНа) формируют показатели конвекторного обогревателя:

1. долговечность;
2. эффективность;
3. уровень энергопотребления;
4. стоимость.

Если цена прибора невысока, внутри установлен примитивный нагревательный элемент – открытая спираль. Упомянутые модели конвекторов выпускают отечественные, европейские производители. У приборов, снабженных открытой спиралью, низок класс защиты корпуса IP, нельзя применять для обогрева помещений с повышенной влажностью. Рабочая температура открытой спирали высокая (500 градусов), сгорающая пыль станет причиной появления неприятного запаха, выжигания кислорода, очагом возникновения пожара при падении крупных горючих тел на поверхность.

Безопаснее, надежнее в эксплуатации будут конвекторные обогреватели электрические с нагревателями закрытого типа. ТЭНы сформированы стальной трубкой, в которую помещена нить накаливания. Рабочая температура закрытого нагревательного элемента низка – не превышает +100 градусов. Чтобы передача тепла шла эффективнее, стальная трубка снабжается алюминиевым радиатором. Благодаря высокой теплопроводности алюминия, радиатор быстро нагревает циркулирующий воздух.

У стальных ТЭНов с алюминиевым радиатором замечены определенные недостатки. Поскольку коэффициенты теплового расширения материалов различны, плотность контакта между радиатором и поверхностью стальной трубки со временем нарушается. Оборачивается снижением эффективности прибора. Возможен худший вариант – локальный перегрев ТЭНа. Приведет к перегоранию нагревательного элемента, возникновению пожароопасной ситуации.

Самые современные (дорогостоящие) модели электрических конвекторов оснащаются моноблочным нагревателем. Нагревательный элемент, радиатор представляют собой цельнолитую конструкцию. ТЭНы надежны в эксплуатации – срок службы изделия достигает 20 лет. Нагревательная нить цельнолитых ТЭНов помещается в специальную засыпку, которая состоит из мельчайших кристаллов кварца, некоторых других веществ. Для изготовления корпуса применяются сплавы алюминия. Например, конвекторные обогреватели (Франция) марки Noirot оснащаются литым силуминовым ТЭНом.

Наиболее эффективный обогрев при минимальном расходе электроэнергии обеспечат комбинированные модели, например, конвективно-инфракрасный обогреватель. Помимо ТЭНа установлена инфракрасная панель. Отличите от типичного конвектора агрегат по внешнему виду – передняя панель конвективного инфракрасного обогревателя снабжена перфорацией, поток ИК-излучения беспрепятственно освещает помещение.

Управление, ступени безопасности

Простые бытовые конвекторы оснащаются подсистемой регулировки энергопотребления. Переключение может быть двухступенчатым (полная, половинная мощность), трехступенчатым (50, 75, 100% мощности). Модели конвекторных обогревателей в большинстве оснащены ступенью терморегуляции. Возможности и точность регулировки дешевых, дорогих обогревателей различаются коренным образом.

Регулировка температуры осуществляется с помощью электромеханических или электронных термостатов. У электромеханических систем управления точность регулировки температуры не слишком высока – в пределах 1-3 градусов. Отключение прибора при достижении нужной температуры осуществляется посредством биметаллической пластины. Электронная схеме сформирована датчиками, соединенными с блоком управления, позволит регулировать температуру, выдерживая точность несколько десятых градуса.

Конечно, стоимость электронного блока управления, по сравнению с электромеханическим, будет в разы выше. Благодаря высокой точности регулировки температуры, энергопотребление прибора с электронным управлением уменьшается на 4-5%. Очередная схема регулировки позволит сделать потребление электроэнергии оптимальным – таймер. Часы дают человеку поддерживать нужные температурные режимы в зависимости по времени суток.

Подбирая лучший конвекторный обогреватель, уделяйте внимание показателям эффективности и ступени защиты. В паспорте конвекторного обогревателя указывается класс защищенности нагревательного элемента от внешних воздействий, высокой влажности. По международным стандартам класс защиты маркируется буками IP и цифрами. Если в паспорте конвектора указан IF24 и выше, прибор используют во влажных помещениях.

Конвекторы снабжаются ступенями защиты, снижающими уровень пожароопасности. Практически изделия оснащаются защитой от перегрева – если температура ТЭНа превысит допустимую норму, конвектор автоматически отключается. У мобильных нагревателей защита против опрокидывания. Специальный датчик контролирует вертикальность положения прибора. При отклонении от вертикального положения нагревательный элемент отключается.

Сравнивая многообразие видов обогревателей, однозначно определить, что лучше – обогреватель или конвектор, вряд ли удастся. У различных типов обогревательных приборов неодинаковые принципы действия, уровень энергопотребления, эффективность. При выборе обогревателя исходим из конкретных задач и особенностей помещения. Целям временного отопления дачного домика подходят инфракрасные обогреватели, а мобильные электрические конвекторы выгодно работают «в паре» с центральной веткой отопления как дополнительные обогревательные приборы.

Что такое конвекторное отопление – устройство, принцип работы, правила установки

Среди преимуществ конвекторного отопления можно выделить простоту проектировки, а также отсутствие нужды в трубах и дорогостоящих котлах. Основой этого обогрева жилищ является самопроизвольная циркуляция воздуха в помещении.

Конвектор — что это такое

Конвектором называют находящийся в стальном корпусе нагреватель. Воздух, двигаясь по ребрам прибора, постепенно поднимается вверх. В нижнюю часть корпуса, вместо ушедших теплых потоков, поступают холодные массы. Подобная конструкция прибора способствует возникновению циркуляции. Верхняя часть корпуса оснащена решеткой, через которую выходит нагретый воздух (в отдельных моделях имеются жалюзи, позволяющие регулировать восходящие потоки).

Основные разновидности

Для работы конвекционного отопления частного дома могут использоваться различные энергоносители, однако большая часть бытовых устройств этого типа комплектуется электрическими нагревателями. Также встречаются газовые конвекторы, работающих на газу. Большая популярность электрических моделей для обогрева помещения объясняется компактностью их габаритов. В тех случаях, когда конвективное отопление выступает в роли основного (что часто бывает в загородных домах и на дачах), более выгодно использовать газовые модификации, т.к. газ на порядок дешевле.

Исходя из способа монтажа, конвекторы бывают:

• Напольными. Предназначены для напольного размещения. Некоторые модели, для мобильности, снабжены специальными колесиками. В других случаях применяется жесткая установка, без возможности перемещения.
• Настенными. Подвешиваются на стены помещения, для чего в комплект изделий входят соответствующие крепежи.
• Встраиваемыми в пол или плинтус. Такой принцип установки позволяет сэкономить жилищное пространство.

Особенности конструкции

Любой конвектор состоит из трех основных узлов:

1. Корпуса.
2. Нагревательного элемента.
3. Термостата для управления прибором.

Корпус

Чаще всего для изготовления современных конвекторов используется сталь. Дизайн корпуса может быть самым разнообразным, так что с выбором обогревателя под конкретную стилистику помещения проблем обычно не бывает. На корпусе настенных модификаций имеются специальные крепления (кронштейны): они дают возможность время от времени снимать прибор для проведения обслуживающих мероприятий.

В некоторых случаях защитный стальной короб конвектора по бокам оснащается регулировочными жалюзи: меняя их угол, можно корректировать направление движения воздушных потоков. Подобное конструктивное решение позволяет объемно распределять тепло в помещении, что делает его обогрев более равномерным. Во избежание недогрева при выборе конвектора рекомендуется оставлять некоторый запас по мощности (особенно, если он будет установлен в угловой комнате).

Нагревательный элемент

Конвекторы электрического типа комплектуются различными нагревательными элементами. Самое недорогое решение – стальные изделия, встречающиеся в самых дешевых приборах. Высокая температура накала спирали (до +160 градусов) позволяет помещению быстро прогреваться. Однако спирали этого типа имеют низкую степень безопасности: такие явления, как скапливание пыли или случайно попавшая вода могут спровоцировать возгорание устройства. Популярность спиральных конвекторов объясняется, прежде всего, их дешевизной. Отдельные производители дополнительно оснащают корпус приборов специальными вентиляторами, что в комбинации с высокотемпературной спиралью увеличивает интенсивность обогрева.

Более дорогие модели комплектуются безопасными низкотемпературными спиралями, нагревающимися лишь до +100 градусов. Элементы данного типа имеют вид рассеивающих радиаторов из алюминия с вмонтированной стальной трубой. Специальная нагревающая нить находится внутри этой трубки. Благодаря алюминиевому корпусу эффективность обогрева заметно увеличивается. В отдельных моделях вместо одной используется две трубки, что позволяет осуществлять регулировку работы нагревательного блока.

Разная степень расширения, которую демонстрируют алюминий и сталь, провоцирует постепенное уменьшение надежности соединения нагревательной трубки и корпуса. В итоге это может привести к полному разрушению связи между ними. Вследствие этого возникает опасность локального перегревания трубки и поломки нагревательного элемента. Производителями конвекционного оборудования ведется постоянный поиск решения этой проблемы.

Особой уникальности отличаются нагревательные приборы RX-Silence, разработанные и запатентованные фирмой NOIROT (Франция). Инновационность конструкции этих конвекторных котлов заключается в полной герметичности силуминового корпуса, где для уплотнения нихромовой нити нагрева используется порошковая засыпка магнезии. Коэффициент расширения используемых материалов имеет весьма схожие значения, что дает возможность заметно уменьшить расход электроэнергии и увеличить продолжительность эксплуатации конвектора до 15-17 лет.

Блок управления конвекторным отоплением

Наиболее простым вариантом блока управления для конвекционного отопления является термостат, устанавливаемый внутрь корпуса обогревателя. Термостаты делятся на электромеханические и электронные. Электромеханические устройства более дешевые, что сказывается на их точности работы (погрешность иногда достигает 2С0). Также стоит выделить возникающий шум от щелчков биметаллического датчика при включении прибора. Для установки требуемого температурного режима в электромеханических моделях имеется ручка с маркировкой условных значений мощности конвектора.

Электронные термостаты отличаются большей точностью: их погрешность редко превышает значение 0,1 С0. К тому же, конвекторы этого типа полностью бесшумны. Целый ряд моделей дают возможность осуществлять программирование электронного блока управления на включение различных режимов и мощности работы, в зависимости от времени суток и дня недели. При этом электронные термостаты имеют функцию дистанционного управления нагревательным элементом с помощью внешнего контролирующего устройства.

В результате появляется возможность следить за работой значительного количества обогревателей, расположенных в разных частях жилища. Блок конвекторной системы отопления допускает применение встроенных программ режима работы отдельно для каждой комнаты, или для всего дома в комплексе. Первенствует на рынке «интеллектуальных» конвекторов французский производитель NOIROT и немецкая корпорация Siemens. Их продукция предусматривает возможность управления температурой в дистанционном режиме, через телефон. Эта позволяет хорошо прогревать жилище перед своим приходом.

Основные параметры

Разобравшись, что это такое конвекторное отопление, следует вооружиться общей информацией об его технических характеристиках. Мощность электрических конвекторов находится в пределах 0,8 -3 кВт, вес — от 3 до 9 килограмм.

Наличествующие на сегодняшний день в продаже электроконвекторы разделены на три группы:

• Высокие (450-670 мм).
• Средние (до 330 мм).
• Узкие (для плинтусов), высотой 140-200 мм.

Благодаря своим параметрам обогреватели высокого типа способны обеспечивать значительный уровень конвекции. Плинтусные модели комплектуются менее мощными нагревательными элементами. Для поддержания должного уровня эффективности им придается большая длина (до 2,5м).

Газовые конвекторы

Наряду с электрическими конвекторами, выпускаются также приборы на газу, с очень схожим принципом работы. В этом случае в работе устройств вместо спиралей используются газовые горелки. Они имеют вид специальных камер, стенки которых по мере нагрева транслируют тепло на батарею. Нагревание окружающего пространства осуществляется непосредственно радиатором.

Плюсы и минусы конвекторного отопления на газу:

• В работе газовых устройств не используются сложное электронное управление.
• Стоимость газа на порядок дешевле электричества, поэтому на обогрев жилища уходит меньше финансов.
• Сложность их монтажа и повышенные эксплуатационные требования (к примеру, необходимо наличие дымохода) ограничивает сферу применения газовых конвекторов исключительно частным сектором. Читайте также: «Конвекторное отопление дома – преимущества, особенности, какие конвекторы выбрать».

Установка в частном доме

Простота монтажа электрических конвекторов позволяет реализовывать эту процедуру самостоятельно.

Перед тем, как сделать конвекторное отопление своими руками, необходимо заготовить следующие инструменты:

Устанавливается настенный электроконвектор в следующей очередности операций:

1. Сборка прибора, в процессе которой необходимо закрепить на корпусе все кронштейны.
2. Примерка конструкции к поверхности стены: ее необходимо выставить по уровню. Во время этого наносятся метки по месту размещения кронштейнов.
3. Кронштейны необходимо снять с панели и по очереди приложить к нанесенной разметке. Это дает возможность отметить точки для сверления отверстий под крепежи.
4. При помощи перфоратора проделываются отверстия в отмеченных местах.
5. Используя молоток, аккуратно забиваются дюбели в основание.
6. Для прикручивания кронштейнов используется отвертка или шуруповерт.
7. На хорошо закрепленные кронштейны подвешивают панель прибора.
8. Для начала работы конвектора его необходимо подключить к сети.

Используя электрические приборы важно понимать, что такое конвекторное отопление дома заметно увеличит нагрузку на сеть, поэтому следует заранее просчитать, выдержит ли это старая проводка. Для обеспечения безопасности обогрева рекомендуется оснащать устройства данного типа отдельными кабельными линиями.