Принцип работы конвектора и его устройство

Современные конвекторы относятся к категории отопительных приборов, тепловая энергия в которых передается от теплоносителя или нагревательных элементов любого вида в пространство отапливаемого помещения.

Принцип работы конвектора основан на свойствах естественной конвекции, характеризующейся перемещением теплых воздушных масс наверх и их заменой холодным воздухом.

Виды конвекторов

В зависимости от способа инсталляции все конвекторы могут быть представлены несколькими основными видами, отличающимися конструкцией:

• настенными моделями, характеризующимися надежной фиксацией и необходимостью минимального свободного места для расположения в условиях вертикальной поверхности. В этом случае оптимальным выбором станет монтаж прибора в подоконном пространстве, где прибор характеризуется максимально «мощной» тепловой завесой и гармоничным внешним видом;
• напольными вариантами, имеющими специальные ножки для установки в условиях горизонтальной поверхности. Максимальные преимущества представлены простотой установки и расположением в любом удобном месте, что обусловлено комплектацией ножками и колесиками;
• универсальными моделями, удачно сочетающими в себе все преимущества самых популярных вышеперечисленных моделей;
• встраиваемыми или так называемыми внутрипольными вариантами, которые отличаются высокой эффективностью и относительной простотой самостоятельного монтажа;
• плинтусными модификациями, в которых «интегрированные» отопительные элементы встраиваются в плинтуса, а также под подоконники или в специальные подлестничные ниши.

В зависимости от способа нагревательных характеристик все приборы, обладающие конвекцией, могут быть представлены следующими видами:

• электрические модели, которые вполне заслуженно относятся к категории общедоступных агрегатов, и в то же время не нуждаются в сложной трубной разводке или специальной газовой подводке с соответствующим проектированием и сдачей надзорным службам. Основные преимущества данного варианта представлены вполне демократичной ценой, простотой монтажа и удобством эксплуатации, высоким КПД и компактностью, а также отсутствием специального ТО. Недостатки использования заключаются в естественном понижении КПД в процессе эксплуатации, а также в существенном потреблении электрической энергии;
• газовая серия, относящаяся к самым экономным приборам обогревателей-конвекторов, позволяющим оценить полную независимость от системы электрического снабжения. К основным преимуществам можно отнести высочайшую эффективность обогрева, а также доступную стоимость и не слишком высокие расходы на оплату системы отопления. Основные недостатки такого оборудования представлены несколько громоздким внешним видом, а также трудоемкостью монтажных работ и необходимостью получать разрешительную документацию;
• водяные варианты являются прекрасной альтернативой традиционным отопительным батареям и радиаторам, прекрасно функционирующим в автономной системе не только квартиры, но и загородного домовладения. Составляющие, представленные корпусом, а также тепловым обменником, защитной крышечной решеткой, узлами подключения и воздухоудалительными клапанами, отличаются вполне современным дизайном. Модели относятся к неразборным установкам, выполненным в виде единого блока. Эффективность интенсивности воздушного обогрева напрямую зависит от правильности подключения.

Благодаря вентилятору заметно повышается тепловая отдача обогревательного оборудования, что объясняется очень высокой интенсивностью воздушной подачи к теплообменнику.

Устройство конвектора

Стандартная конструкция конвектора любого типа не характеризуется особой сложностью, и имеет в своей основе пару базовых элементов, являющихся нагревательной составляющей и корпусом. На корпусной части располагается некоторое количество отверстий, сквозь которые происходит запуск холодных воздушных масс.

Принцип работы газового конвектора

Через расположенные в верхней части отверстия осуществляется беспрепятственный выход горячего воздуха. Как правило, на нижней части нагревательного корпуса располагается традиционный нагревательный элемент, способствующий нагреву воздушных масс, проходящих через стенки корпуса. Прогретый до оптимальных показателей воздух естественным способом поднимается вверх, после чего проходит под определенным углом сквозь решетчатые отверстия верхней части корпуса.

Принцип работы

Еще с уроков школьной физики всем хорошо известно, что теплые воздушные массы способны подниматься вверх. В процессе нагревания воздух расширяется, что вызывает естественное уменьшение показателей его плотности. Именно по этой причине холодный воздух вполне закономерно «выдавливается» снизу по направлению вверх.

Таким способом на нашей планете происходит движение различных циклонов и порывов ветра, которые способствуют подъему теплого воздуха вверх. Освободившееся место в нижней части вполне естественным способом занимается холодными воздушными массами.

Устройство электрического конвектора

Аналогичные процессы происходят также внутри любых обогреваемых помещений, даже несмотря на значительно меньшие масштабы таких воздушных перемещений. Явление закономерно носит называние конвекции, на основе которой и созданы практически все самые современные и популярные приборы-конвекторы, предназначенные для максимально быстрого и эффективного обогрева помещений любой площади.

Под воздействием конвекции все нагретые воздушные массы равномерно распределяются внутри помещения, а сам прибор в процессе работы не создает какого-либо шума или вибрации. Для некоторых наиболее современных моделей конвекторов характерно наличие в конструкции дополнительного вентилятора, благодаря чему процесс конвекции становится максимально быстрым.

К основным факторам безопасной эксплуатации обогревателей, функционирующих по принципу конвекции, можно отнести вполне естественный прогрев стенок корпуса, температура нагрева которых не должна превышать стандартных 60 о С, а сбой в системе терморегуляции может стать причиной получения достаточно сильного ожога даже в процессе случайного прикосновения к обогревательному прибору.

Заключение

Достаточно быстрый нагрев воздуха осуществляется посредством нагревательного элемента, после чего прогретые воздушные массы попадают наружу, сквозь верхнюю часть корпуса.

Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение приборам, оснащенным фильтрующей и ионизирующей системой, дополненной самой современной электроникой и узлом контроля работоспособности агрегата.

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.