Тепловой конвектор

Российский рынок обогревательного оборудования предлагает потребителю десятки видов и сотни разновидностей отопительных приборов бытового, технического и производственного назначения. Высокая востребованность агрегатов для обогрева обусловлена тем, что в зимнее время даже в южных регионах России эксплуатация жилья без искусственного отопления невозможна.

Объёмную нишу на рынке отопительного оборудования занимают конвекционные бытовые обогреватели — надёжные и постоянно совершенствующиеся агрегаты, различающиеся по устройству, но объединённые общей характеристикой — использованием для обогрева помещений конвекции.

Рассмотрим подробнее конвекторное отопление, наиболее распространённые виды конвекторных обогревателей, их плюсы и минусы, в том числе, в ракурсе эффективности применения для отопления жилья.

Явление конвекции

Одним из условий комфортности пребывания в помещении является температурный режим, соответствующий назначению комнаты. Если речь идёт о зимнем периоде, то подразумевается необходимость прогрева воздушной среды в жилье до определённого значения температуры, что достигается с помощью бытовых обогревателей.

Из существующих способов нагрева воздуха в жилых помещениях используются те, которые не оказывают отрицательного воздействия на человека и не создают опасности пожара или взрыва. Например, обогрев жилой комнаты теплом открытого пламени костра по понятным причинам не приемлем, но тот же костёр в камине или печи нагреет стенки топки, которые отдадут тепло воздуху помещения, и такой способ отопления жилья широко распространён.

Для повышения температуры в помещении необходим контакт воздуха с более горячим, чем он, предметом, который передаст ему тепло — теплообмен. Достигается это двумя способами:

• предмет (теплообменник в конструкции обогревательного прибора) нагревается с помощью преобразования энергии теплоносителя в тепло — сжигания топлива или прохождения электрического тока через проводник с высоким сопротивлением;
• предметы и ограждающие конструкции в комнате нагреваются под воздействием излучения инфракрасных отопителей и становятся теплообменниками — источниками тепла.

В обоих случаях инициируются так называемые конвективные потоки, обуславливающие конвекторное отопление. Воздух, контактируя с горячими предметами, нагревается и увеличивается в объёме. Так как нагретый воздух имеет меньшее значение плотности, он устремляется вверх, замещаясь холодным.

При стабильно высокой температуре теплообменника этот процесс происходит непрерывно и называется конвекцией.

Виды конвекторов отопления

Любой обогреватель конвекторного типа имеет длинный перечень характеристик, основных и второстепенных:

• вид энергоносителя, используемого для нагрева теплообменника;
• мощность тепловыделения;
• степень оснащённости автоматикой;
• класс безопасности;
• конструкция исполнения по месту установки;
• мобильность;
• габариты;
• вес;
• класс декоративного оформления.

Согласно этого перечня, конвекторы отопления можно при желании разбить на множество подвидов, но для практического применения в такой разбивке нет необходимости.

Так как выбрать конвекторный обогреватель  среди десятков предлагаемых производителями видов непросто, рассмотрим основные группы этих агрегатов, объединяющие оборудование по основному параметру – виду энергоносителя.

Водяные конвекторные обогреватели

Конвекторы отопления, использующие в качестве теплоносителя воду, популярны благодаря безопасности и простоте их эксплуатации – при работе этих агрегатов не выделяется никаких веществ, а их применение не требует от потребителя специальных знаний и навыков. Самым распространённым примером таких устройств могут служить радиаторы водяного отопления, подключенные к центральной или автономной системе отопления.

Водяные конвекторные обогреватели представляют собой радиатор-теплообменник с водой (антифризом), гладкий или оребрённый — для увеличения площади теплоотдачи. Нагревательного элемента в его конструкции нет – через радиатор, являющийся элементом отопительного контура, циркулирует горячая вода и нагревает его корпус. Контактирующие с корпусом воздушные массы нагреваются и поднимаются вверх, образуя конвекционные потоки.

Такие водяные конвекторы отопления могут быть представлены знакомыми всем чугунными радиаторами или близкими по габаритам, но более совершенными биметаллическими приборами с двойным корпусом.

Важно! Радиаторы из чугуна производятся и высокого класса художественного исполнения, но цена их в десятки раз превышает стоимость стандартных моделей.

Биметаллические водяные конвекторы представляют собой стальной резервуар, помещённый в алюминиевую оболочку.

Более компактными обогревательными приборами конвективного действия являются водяные конвекторы плинтусного исполнения, представляющие собой современные устройства на базе медных труб с оребрением из алюминиевых пластин, смонтированных на несущем основании и оформленных декоративной наружной панелью.

Несмотря на компактность, габариты обогревателей плинтусного исполнения всё же несоизмеримо больше размеров плинтуса, поэтому своим названием они обязаны, скорее, месту установки – вдоль стен на небольшом расстоянии от пола.

Водяные конвекторы также используют и для отопления помещений значительных габаритов — производственных, хозяйственных и подсобных, но это агрегаты гораздо большей мощности, в которых уровень декоративного исполнения отходит на второй план.

Важно! В системе отопления помещений сезонного проживания во избежание размораживания контура в качестве теплоносителя используют антифриз. Применение воды обязывает к опорожнению системы до наступления заморозков.

Электрические конвекционные агрегаты отопления

На втором месте по распространённости применения находятся электрические конвекторные бытовые обогреватели. Популярность их также обоснована – эксплуатация электроконвекторов не сопровождается вредными для человека факторами, не требует заготовки топлива, а также дополнительного оборудования помещения дымоходом и вытяжкой.

По большому счёту, к таким агрегатам относятся и масляные радиаторы, и настенные монолитные панели декоративного исполнения «под камень», и обогреватели-картины, и ещё многие устройства, работающие на электричестве и инициирующие возникновение конвективных потоков в помещении. Эти устройства имеют индивидуальные характеристики, и потому каждое из них нуждается в отдельном рассмотрении.

В данной же статье рассмотрим тот вид электрических приборов, который чаще всего в обиходе называют обогревателем-электроконвектором.

Устройство

Электроконвекторы отопления состоят из металлического корпуса, называемого конвекционной камерой, и установленного в нём нагревательного элемента. ТЭН смонтирован без контакта с корпусом, поэтому в заземлении обогревателя нет необходимости.

В целях безопасности между нагревательным элементом и стенками корпуса присутствует теплозащитная оболочка из термостойкого пластика, снижающая температуру поверхности прибора до безопасных значений. Обогрев помещения осуществляется за счёт естественной конвекции, инициируемой обогревателем – в конструкции прибора в целях обеспечения бесшумности его работы вентилятор отсутствует.

Способы регулировки температуры

Конвекторы оснащаются термостатами (механическими или электронными), включающими/выключающими обогреватель по сигналам датчиков температуры.

Механические термостаты работают в паре с температурным датчиком на корпусе, мониторящим только нагрев устройства, без привязки к температуре воздуха в помещении.

Усовершенствованные модели конвекторов комплектуются электронными термостатами, отслеживающими, кроме нагрева корпуса, и температурный режим в помещении – по сигналам датчиков, установленных в комнате. Такие устройства позволяют поддерживать в помещении заданную вручную потребителем температуру с колебаниями по величине не более 1 градуса. При наличии в комнате нескольких таких конвекторов монтируется общий электронный блок управления, регулирующий температурный режим по сигналам термодатчиков включением/выключением и юстировкой мощности всех отопителей.

В зависимости от класса исполнения, электроконвекторы могут быть оснащены и другими полезными опциями, повышающими удобство управления прибором и характеристики воздушной среды:

• таймер, автоматически включающий и выключающий обогреватель в заданное потребителем время;
• устройство увлажнения воздуха в помещении для нейтрализации работы ТЭНа;
• система дистанционного управления с беспроводным пультом;
• световая индикация работающих приборов.

Достоинства и недостатки электрических конвекторов

Конвекторное отопление электрическими агрегатами широко распространено благодаря преобладанию достоинств этих приборов над негативными характеристиками.

Плюсы:

• простота приведения в готовность и эксплуатации – включение шнура в розетку;
• минимум участия потребителя в процессе обогрева;
• отсутствие необходимости специального обслуживания и выполнения профилактических работ;
• бесшумность в работе;
• долговечность – 10 лет и более;
• доступность ценового диапазона;

Минусы:

• существенность величин энергопотребления всех моделей;
• использование в качестве основного средства обогрева возможно лишь при продуманной установке нескольких отопителей;
• сгорание пыли на открытых нагревательных элементах сопровождается неприятным запахом.

Важно! Толстый слой скопившейся на ТЭНе пыли при включении обогревателя может стать причиной пожара.

Описанные электрические обогреватели конвективного действия, не являются конвекторами в чистом виде. Нагревательный элемент, контактируя с воздухом, инициирует движение конвективных потоков в помещении, но при этом нагревает также и корпус агрегата. Любой горячий предмет является источником инфракрасного излучения, интенсивность которого зависит лишь от температуры излучателя, поэтому электроконвекторы – это в какой-то степени и инфракрасные обогреватели, нагревающие предметы путём воздействия ИК-излучения, но участие этих лучей в процессе обогрева очень незначительно.

Конвективно-инфракрасные обогреватели

Эти усовершенствованные электроконвекторы представляют собой агрегаты, эффективность которых повышена за счёт увеличения доли обогрева, приходящейся на инфракрасное излучение.

Таким образом, конвективно инфракрасный электрообогреватель – это агрегат для комбинированного обогрева помещения, то есть, с возбуждением конвекции и одновременным использованием ИК-излучения.

Основная «изюминка» конвективно-инфракрасных устройств – это наличие в обогревателе двух нагревательных элементов. Это могут быть два одинаковых нагревателя со специальным покрытием, усиливающим интенсивность инфракрасного излучения, или же пара устройств различного принципа действия – ТЭН и излучающая панель.

Достоинства и недостатки конвективно-инфракрасного обогревателя

Плюсы:

• долговечность и функциональность – при выходе из строя одного из нагревателя прибором, хоть и с меньшей эффективностью, можно продолжать пользоваться;
• более высокий, чем у обычных электроконвекторов, КПД
• быстрый прогрев помещений.

Минус:

• относительно высокая стоимость – от 5 тысяч рублей.

Газовые конвекторные обогреватели

Газовый отопитель конвекторного типа – это устройство для обогрева помещений, принцип действия которого основан на прогреве потока воздуха при прохождении им рекуперативного теплообменника, нагреваемого продуктами сгорания газа, сжиженного или природного.

Конвекторное отопление газовым отопителем производится следующим образом — газ подаётся к горелке в камеру сгорания закрытого типа и поджигается от горящего запальника, который, в свою очередь, нужно предварительно разжечь нажатием кнопки пьезоустройства.

Обогреватель оборудован коаксиальным дымоходом – трубой в трубе, по которым навстречу друг другу движутся два потока газов – воздух с улицы к горелке, а продукты сгорания газа наружу.

Конвекторы для обогрева газом производятся двух видов конвективности — естественной и принудительной.

В агрегатах с принудительной конвекцией воздух в теплообменник для нагрева нагнетается вентилятором, с естественной – конвекционные потоки образуются без вмешательства потребителя.

Цена газового конвектора зависит от класса его исполнения. Самые дорогие агрегаты – это устройства класса C1 — с закрытой камерой сгорания и принудительной конвекцией, обогреватели класса B11 (естественной конвективности и подключением к обычному дымоходу) значительно дешевле.

Заключение

Отнесение к конвекторам лишь некоторых видов бытовых обогревателей весьма условно — не существует отопительных приборов, работа которых не влекла бы за собой образования конвективных потоков. Но при выборе средства обогрева следует учитывать размер составляющей в эффективности работы агрегата, приходящейся на конвекцию.

Отопление помещений малого объёма вполне под силу агрегатам с естественной конвективностью, в комнатах значительных габаритов (производственного назначения) не обойтись без нескольких таких устройств или тепловых пушек — устройств с принудительной конвекцией.

Основная суть статьи

1. Чтобы говорить о конвекторах, нужно знать, что такое конвекция, и как это помогает обогреву.
2. Не смотря на то, что принцип работы всех конвекторов основан на образовании конвективных потоков, в обиходе конвекторными обогревателями называют лишь несколько видов отопительных приборов.
3. Водяные конвекторы – надёжные устройства, усовершенствованные за несколько десятков лет эксплуатации до агрегатов отопления высокой эффективности и безопасности.
4. Электрические конвекционные обогреватели – современное оборудование, не привязанное к запасам топлива и не требующее от потребителя специальных знаний.
5. Конвективно-инфракрасные отопители – агрегаты комбинированного обогрева помещений, использующие явление конвекции параллельно с инфракрасным излучением.
6. Газовые конвекторы – отопители, экономичные лишь с точки зрения стоимости энергоносителя. Фактически же потери тепла через коаксиальный дымоход с продуктами сгорания газа значительны.
7. При выборе отопительного оборудования следует учитывать плюсы и минусы  различных видов конвекторных обогревателей. При этом нужно помнить, что конвекторное отопление агрегатами, не оснащёнными принудительным нагнетанием воздуха в теплообменник, уступает в эффективности обогреву устройствами с вентиляторами, а разница в цене этих приборов вполне оправдана.

Источник: ZnatokTepla.ru

Электрический конвектор – это один из наиболее популярных обогревателей, используемых для обогрева бытовых, промышленных и офисных помещений. Не смотря на достаточно широкую популярность обогревателя данного типа, мало кто имеет представление о том, как он работает, и для чего служат те или иные элементы управления конвектора.

Рассмотрим принцип работы конвекционного обогревателя. Принцип работы электрического конвектора основан на естественной циркуляции (конвекции) воздуха. Конвектор, как правило, имеет прямоугольную форму, внутри него расположен электрический нагревательный элемент.

На поверхности конвектора есть отверстия, предназначенные для циркуляции воздуха. Конвектор устроен таким образом, что поступающий из нижних и боковых отверстий воздух нагревается после прохождения через нагревательный элемент и затем выходит через отверстия, расположенные на лицевой панели конвектора.

Например, обогреватель масляного типа обогревает помещение за счет теплового излучения, которое исходит от нагретых радиаторов. В конвекторе иной принцип – нагрев помещения осуществляется за счет направленного потока нагретого воздуха. Благодаря этому, конвектор обогревает помещение значительно быстрее и, что не менее важно – равномерно по всей площади.

Нагревательный элемент современного конвектора низкотемпературный, он изготавливается из специального сплава, благодаря чему он разогревается значительно быстрее обычных нагревательных элементов трубчатого типа. Как правило, через 30-60 с после включения в сеть, конвектор уже начинает отдавать тепло в помещение.

КПД обогревателя данного типа достигает 90% благодаря тому, что практически вся энергия идет на разогрев помещения, в отличие от других типов обогревателей, например, масляного, который начинает отдавать тепло в помещение не сразу, а только после того, как прогреется его теплопроводящая среда – масло, а затем его металлический корпус (радиатор).

Бытует мнение, что обогреватели, в том числе и электрические конвекторы, сжигают кислород. Но так ли это на самом деле? Как и упоминалось выше, в электрическом конвекторе устанавливают низкотемпературные нагревательные элементы, максимальная температура их нагрева, как правило, не превышает 600 60^оС.

При такой температуре кислород не сжигается, что является существенным преимуществом конвектора, по сравнению с другими типами электрических обогревателей, нагревательные элементы которых нагреваются до нескольких сотен градусов. Кроме того, низкая рабочая температура конвектора позволяет его устанавливать практически повсеместно, в том числе и вблизи пожароопасных поверхностей, например, на деревянной стене.

А каким образом конвектор может эффективно обогреть помещение, если рабочая температура его нагревательных элементов значительно ниже, чем в обогревателях другого типа?

Нагревательный элемент конвектора имеет значительно больший размер, по сравнению с нагревательными элементами, которые имеют более высокую рабочую температуру. Благодаря этому, конвектор выделяет достаточное количество тепла и, не смотря на низкую рабочую температуру его нагревательных элементов, способен обогреть значительную площадь. В зависимости от мощности, один конвектор может обогреть помещение площадью до 30 кв. м.

В большинство конвекторов устанавливают термостат, который предназначен для регулировки температуры нагревательного элемента и соответственно температуры воздуха, которая отходит от конвектора. На более дешевых моделях устанавливают механические термостаты, при помощи которых регулировка температуры производится грубо.

Дорогие модели снабжаются электронными термостатами, которые позволяют регулировать температуру с высокой точностью – до десятой доли градуса. Для бытового применения не столь важна точная регулировка температуры. Если в помещении холодно и нужно его быстрее прогреть – термостат выставляют на максимальную температуру. При достижении оптимальной и комфортной температуры термостат может быть установлен на меньшее значение температуры.

Точность регулировки температуры актуальна при необходимости поддержания температуры в тех помещениях, где необходимо соблюдать строгий температурный режим. Благодаря электронному термостату возможна реализация автоматической регулировки температуры в помещении.

Помимо термостата, на электрическом конвекторе предусматривается переключатель для подачи напряжения на нагревательный элемент. В конвекторах мощностью 1500-2500 Вт может быть 2-3 нагревательных элемента и соответственно переключатель на несколько положений. Например, при установке в первое положение включается один нагревательный элемент, во второе положение – два нагревательных элемента, а в третьем положении конвектор работает на полную мощность – то есть включаются все три нагревательных элемента.

На некоторых типах электрических конвекторов устанавливаются независимые выключатели для каждого из нагревательных элементов. Такой вариант включения нагревательных элементов наиболее приемлем, так как в случае перегорания одного нагревательного элемента, можно включить другой, находящийся в исправном состоянии, в то время как при перегорании ТЭНа в конвекторе со ступенчатым переключателем, высока вероятность того, что ни в одном из положений переключателя конвектор работать не будет.

Наличие термостата и переключателей нагревательных элементов позволяет регулировать температуру нагрева воздуха в достаточно широких диапазонах.

Электрические конвекторы могут монтироваться непосредственно на стену или устанавливаться на полу. В случае установки обогревателя данного типа на полу есть опасность его опрокидывания, что может стать причиной возникновения пожара. Поэтому практически во всех конвекторах предусматривается специальное защитное устройство, которое автоматически отключает питание нагревательных элементов в случае случайного или самопроизвольного опрокидывания конвектора.

Принцип данного защитного устройства следующий. Когда конвектор находится в вертикальном положении, контакты замкнуты, и нагревательные элементы конвектора получают питание. В случае опрокидывания конвектора, то есть при отклонении от вертикального положения на заданное значение угла, контакты защитного устройства размыкаются и нагревательные элементы конвектора обестачиваются.

Следует отметить, что конвектор работает в нормальном режиме только в том случае, если происходит беспрепятственная циркуляция воздуха. Поэтому, во избежание выхода конвектора из строя накрывать его запрещено.  

Источник: electrik.info

Принцип работы и устройство электрического конвектора

Любой отопительный прибор использует два способа передачи тепловой энергии — конвекцию и излучение тепла. Не исключение электрические обогреватели.

Электрический конвектор нагревает непосредственно воздух и создает благоприятные условия для естественной конвекции, а тепловое излучение можно рассматривать как сопутствующий фактор.

Чем быстрее прогревается помещение, тем эффективнее работает отопление (при равных значениях мощности). В этом отношении вне конкуренции тепловые вентиляторы, но у них есть существенные недостатки — повышенный уровень шума, перенос пыли и дополнительный расход электроэнергии. Электрический конвектор лишен этих недостатков, а скорость перемещения нагретого воздуха достаточно высока, чтобы быстро прогреть помещение до комфортной температуры. Это достигается благодаря особенностям устройства прибора.

Конвектор состоит из следующих элементов:

• полый корпус, имеющий внизу отверстие для поступления холодного, а вверху выходную решетку для теплого воздуха;
• нагревательный элемент;
• блок управления;
• термостат;
• датчик температуры.

Нагревательный элемент расположен внизу, возле входного отверстия. А полая конструкция корпуса, похожая на воздуховод, создает благоприятные условия для увеличения скорости потока воздуха и быстрого прогрева помещения.

Достоинства и недостатки

Электрические настенные конвекторы просты в установке и обслуживании. Если это дополнительный прибор отопления, то достаточно, чтобы рядом была розетка, рассчитанная максимум на 2,5 кВт (это предельная мощность одного изделия).

Для построения автономной системы отопления на базе нескольких конвекторов необходимо только провести выделенную линию электропитания. Но это проще и дешевле, чем прокладка труб, установка котла и дымохода для отвода продуктов горения.

По своим габаритам и весу — это одни из самых компактных и легких приборов. Для сравнения: конвектор на 1,5 кВт (средних размеров) по тепловой мощности эквивалентен радиатору водяного отопления из 10–12 секций и весит не более 7 кг.

Конструкция большинства моделей предусматривает настенное и напольное размещение. Даже если в комплектацию не входят ножки, их можно приобрести отдельно. Это позволяет оперативно изменять схему обогрева дома — достаточно снять конвектор с кронштейнов, установить на ножки и перенести в конкретное помещение (или зону).

В сравнении с другими электрическими обогревателями можно указать на следующие достоинства:

• не «сжигают» кислород, как модели с открытой спиралью;
• не разносят пыль и не шумят, как тепловые вентиляторы;
• невысокая температура корпуса (до 65 °C);
• щадящий рабочий режим нагревательного элемента (по температуре и времени работы).

Недостаток у конвектора один — это высокая стоимость электроэнергии. Но это присуще всем электрическим обогревателям. Хотя для конвекторов есть возможность экономить до 25% электроэнергии — это позволяют делать современные термостаты и системы управления отоплением.

Виды конвекторов

В качестве нагревательного элемента конвекторы используют ТЭН — трубчатый электронагреватель.

Самые простые и недорогие модели используют U-образный ТЭН. Но сэкономив на стоимости, теряют на эффективности обогрева. Площадь контакта с воздухом у такого нагревателя невысокая, следовательно, снижается и теплообмен.

Следующими идут нагреватели, состоящие из стального сердечника, на который установлена решетка радиатора. Их эффективность намного выше, но и в этом случае есть недостатки. Главный из них — это наличие контакта между двумя составными частями (трубкой и радиатором). Со временем он ухудшается, что приводит к снижению эффективности теплоотдачи, нарушению теплового режима, локальному перегреву и выходу из строя ТЭНа.

Современные модели используют моноблочные X-образные ТЭНы. У них не только большая поверхность теплообмена — монолитность конструкции и оптимальные тепловые режимы служат залогом высокой долговечности.

Многие специалисты считают самыми эффективными комбинированные нагреватели. Это тот же X-образный ТЭН, но уже с керамическим напылением. Пористая поверхность пластин имеет еще большую площадь контакта с воздухом. Плюс часть тепловой энергии «уходит» в длинноволновую область ИК излучения, нагревая окружающие предметы, и «подключая» вторичную конвекцию — тем самым увеличивая площадь теплоотдачи.

Отдельно можно выделить стеклянные конвекторы с прозрачной панелью 9 мм, внутри которой помещен специальный токопроводящий гель (он и служит нагревательным элементом). Самая простая модель мощностью 0,5 кВт стоит больше 1000 евро. Систему отопления на базе таких устройств построить накладно, но как элементы с высокими декоративными свойствами в стиле хай-тек они очень привлекательны.

Термостаты

Работой конвектора управляет термостат. По принципу действия он может быть механическим и электронным.

Механический термостат самый недорогой и простой. Его действие основано на свойствах биметаллической пластины. Настройка и контроль температуры происходит так же, как у обычного утюга. Это объясняет и его недостатки:

• контролируется температура корпуса, а не воздуха («перегрев» на 1 °C приводит к расходу дополнительной электроэнергии);
• щелчок при срабатывании термостата (для спальни это некомфортно);
• ручная регулировка (нет функции программирования и дистанционного управления).

Электронный термостат контролирует температуру воздуха с помощью одного или нескольких датчиков, реагируя в автоматическом режиме при ее изменении на 1 °C.

По размещению электронные термостаты могут быть встроенными и выносными. Один термостат может управлять работой нескольких конвекторов.

Простые модели настраивают вручную. Они могут иметь широкое меню с функцией таймера и возможностью программирования режимов. Самые «умные» экземпляры имеют интеллектуальный интерфейс и управляются дистанционно, в том числе в энергосберегающем режиме.

Варианты использования конвекторов

Автономный режим подходит для небольших помещений или для конвекторов в качестве дополнительного обогревателя.

Групповой режим позволяет устанавливать один электронный термостат (встроенный или выносной) на несколько конвекторов для обогрева больших площадей.

Дистанционное управление возможно для термостатов, подключаемых к GSM модулю.

Существуют модели термостатов с возможностью интегрирования в систему умный дом, подключением их к контроллеру с выходом на роутер.

рмнт.ру

16.11.15

Источник: www.rmnt.ru