Водяные конвекторы отопления: устройство, принцип работы, разновидности

Главная / Отопление

Назад

Опубликовано: 08.03.2021

Время на чтение: 3 мин

0

383

Чтобы качественно прогреть помещения, используется достаточно много разных типов дополнительного оборудования. Хочу рассмотреть принцип работы конвектора и его устройство, ведь этот агрегат очень популярен среди потребителей, он способен не только нагревать воздух, но и создать его циркуляцию в комнате.

В статье затрону важные элементы конструкции, подробно опишу нагревательный элемент и функциональность термостата. Не менее интересно будет тщательно изучить расчеты, которые необходимо произвести еще задолго до покупки определенной модели. Существует два варианта определения мощности для достижения максимальной продуктивности, в учет берут площадь постройки или ее объем.

• 1 Устройство конвектора 1.1 Нагревательный элемент
• 1.2 Термостат

Принцип работы

Само слово «конвектор» служит указанием на то, что в основе принципа его работы лежит такое физическое явление как конвекция. Холодный воздух, будучи более плотным, находится в нижних слоях – вблизи пола помещения. Пройдя сквозь конвектор, воздух согревается, плотность его уменьшается, в результате чего он поднимается вверх.

Конвекция может быть не только естественной, но и принудительной. Увеличить конвекционный поток воздуха и тем самым повысить КПД отопительного прибора поможет встроенный вентилятор.

Немного общей информации об устройстве

В Европе уже довольно давно многие пользуются электроотоплением. В нашей же стране ввиду высоких цен на электроэнергию это проблематично. Тем не менее, как-то греться нужно, а потому покупка конвектора – одно из оптимальных решений. Принцип работы устройства достаточно прост. Суть заключается в естественной конвекции воздуха, проходящего через нагревательный элемент. Такого вида отопительное оборудование имеет небольшую форму, что позволяет размещать его там, где удобно. Сегодня есть как напольные, так и настенные варианты. Форма в большинстве случаев прямоугольная, хотя также встречаются квадратная и т. п. Так что такое конвекторы, спросите вы? Это устройство, имеющее в своем корпусе множество отверстий. В боковые и нижние поступает холодный воздух, потом он нагревается и выходит через отверстия на лицевой стороне.

Устройство водяного конвектора отопления

Основным рабочим элементом конвектора является теплообменник. Именно с его помощью осуществляется передача тепла от теплоносителя, функцию которого выполняет горячая вода, циркулирующая в системе отопления, окружающему воздуху. Теплообменник представляет собой трубу, на которую насажено множество металлических пластин (ламелей), увеличивающих площадь теплообмена. В зависимости от требуемой мощности конвектор может быть укомплектован как одним, так и двумя теплообменниками.

Расстояние между ламелями теплообменника задается не произвольно, а четко рассчитывается. Казалось бы, чем больше пластин насажено на трубу, тем лучше теплообмен. Однако слишком большая их плотность приведет к тому, что циркуляция воздуха через прибор будет затруднена. Нужно добиться «золотой середины» – чтобы ламели не препятствовали движению воздуха, но при этом обеспечивали максимально эффективную теплопередачу.

1. Корпус конветора. 2. Теплообменник. 3. Декоративная решетка. 4. Тангенциальный вентилятор. 5. Большая декоративная крышка.

6. Малая декоративная крышка. 7. Декоративная окантовка. 8. Крепежная ножка. 9. Юстировочные винты. 10. Крепежный болт.

11. Шаровый кран. 12. Запорно-регулировочный клапан. 13. Гибкая подводка. 14. Прокладки.

Существует и альтернативный с конструкционной точки зрения тип теплообменника, в котором вместо ламелей используется проволока. Проволочные конвекторы несколько эффективнее, но при этом значительно дороже, а потому и менее распространены, чем пластинчатые, поэтому подробнее говорить о них мы не будем.

Многие технические характеристики конвектора определяются материалом, из которого изготовлен его теплообменник. Это может быть сталь, медь либо комбинация меди и алюминия. Использование для изготовления теплообменника цветных металлов, благодаря их высокой теплопроводности, ведет к повышению эффективности прибора в сравнении с аналогом из чермета. К слову, алюминиевые ламели очень тонкие, и при неосторожном обращении они легко заминаются, что ухудшает аэродинамику.

Различаться теплообменники могут не только материалом изготовления, но и формой металлических ребер. Наряду с гладкими ламелями применяют и рифленые: волнообразные, П-образные, меандровые и т.д. Рифленые ламели обладают явным преимуществом: рельеф увеличивает площадь пластины, а значит, и теплоотдачу.

Эффективность теплопереноса от теплоносителя к ламелям в значительной степени зависит от плотности прилегания пластин к трубе: даже небольшой зазор может стать причиной больших теплопотерь. Если теплообменник изготовлен из стали, для соединения ламелей с трубой обычно используют сварку, если из меди – пайку.

В случае же биметаллических теплообменников, в которых алюминиевые пластины контактируют с медными трубами, ни сварка, ни пайка не применимы. Однако и здесь можно добиться плотного прилегания элементов. В данном случае либо используют ламели со специальными манжетами, либо применяют метод дорнования – насаживают пластины на трубу, а затем эту трубу расширяют с помощью дорна.

Некоторые конвекторы оснащаются вентилятором, затягивающим воздух внутрь теплообменника и, тем самым, ускоряющим воздухообмен, а значит, и процесс обогрева помещения. Вентилятор может быть тангенциальным или аксиальным. У первого крыльчатка тянется вдоль всей длины теплообменника.

Пропеллер аксиального вентилятора располагается в торцевой части теплообменника и направляет воздух вдоль него.

Достоинство отопительного прибора с принудительной конвекцией очевидно – повышенная эффективность. Но есть у него и явные недостатки: во-первых, необходимость подключения к электросети, что не всегда может быть легко осуществимо, и, во-вторых, шум, который издает вентилятор во время работы.

Теплообменник, а также вентилятор (если таковой предусмотрен конструкцией), точки подключения к системе отопления, регулятор подачи теплоносителя, клапан спуска воздуха скрыты за стенками корпуса из нержавеющей стали. Верхний торец корпуса закрыт решеткой, которая не препятствует движению воздушных потоков, но при этом не дает посторонним предметам попасть внутрь. В некоторых конвекторах имеется воздушная заслонка, позволяющая управлять интенсивностью потока воздуха.

Как выбрать конвектор на газе

Следует обратить внимание на технические характеристики обогревателей. Оптимальным вариантом является выбор конвектора с чугунным теплообменником закрытого типа и программируемым блоком управления

При выборе оборудования потребуется учесть следующее:

• Расчет мощности. При нагреве помещения используется конвекция воздуха. Следовательно, обогреватели эффективны только в ограниченном пространстве. Для каждой комнаты потребуется установить отдельный конвектор. Расчет мощности осуществляется по формуле 100 Вт на 1 м².
• Тип жилья. Для квартиры подойдут нагреватели с закрытой камерой сгорания и выводом продуктов сгорания через коаксиальный дымоход. В своем доме можно поставить любой тип оборудования. Но при монтаже обогревателя с закрытой камерой, необходимо позаботиться о постоянном и интенсивном притоке свежего воздуха.
• Тип топлива. Газовый отопительный конвектор на сжиженном газе запрещается устанавливать в квартире многоэтажного дома, по причине высокой взрывоопасности баллонов.

Все конвекторы изначально изготавливаются с возможностью подключения к магистральному газопроводу. Если планируется в дальнейшем подключить газовый конвектор к баллону, необходимо приобрести специальный редуктор (в некоторых модификациях идет в комплекте).

Настенные и напольные водяные конвекторы отопления

По способу монтажа все конвекторы отопления делятся на настенные, напольные и внутрипольные. Первые два типа очень похожи между собой, поэтому рассматривать мы их будем вместе.

Главное различие настенных и напольных конвекторов, очень схожих по внешнему исполнению, – их габариты. Настенные, как правило, достаточно высокие, напольные – низкие и компактные. Последние благодаря их скромным размерам меньше бросаются в глаза, их легко скрыть за мебелью.

Существуют даже плинтусные модели с высотой менее 200 мм, которые могут служить заменой плинтусу и обогревать помещение по всему периметру.

Все настенные и напольные конвекторы подразделяются на модели с кожухом и модели без него. Кожух выполняет отнюдь не декоративную роль, как этого можно было бы ожидать: он способствует созданию дополнительной тяги для улучшения циркуляции воздуха. Часто высота кожуха значительно превышает габариты теплообменника. Такое несоответствие вовсе не является браком завода-изготовителя, делается это намеренно: чем выше кожух, тем сильнее тяга. Что же касается конвекторов без кожуха, то у них тоже имеется корпус, но он лишь маскирует теплообменник и защищает его от механических повреждений.

Следует заметить, что поверхность функционального кожуха или же декоративного корпуса не нагревается слишком сильно. Это выгодно отличает конвекторы от радиаторов – обжечься, случайно коснувшись поверхности корпуса, в данном случае нельзя.

Чаще всего корпуса конвекторов изготавливают из стали, вне зависимости от материала теплообменника. Дело в том, что сталь легко окрашивается, и это дает покупателю возможность подобрать отопительный прибор, который идеально впишется в интерьер помещения. Впрочем, сталь – хоть и наиболее распространенный, но не единственный вариант. При желании можно найти и что-нибудь более экзотическое, например, конвектор в деревянном корпусе.

Водяные конвекторы отопления, встраиваемые в пол

Существует еще одна разновидность конвекторов отопления, сильно отличающаяся от рассмотренных выше и потому стоящая особняком. Необычны они местом своей установки – в нише, расположенной ниже уровня пола. С большой долей вероятности встретить подобные отопительные приборы можно в помещениях торгового или офисного назначения с большими панорамными окнами, на фоне которых обычные радиаторы или конвекторы будут смотреться не совсем уместно.

В коттеджах и квартирах такие конвекторы тоже устанавливают, но обычно лишь в тех случаях, когда нижний край окна расположен не выше 150-300 мм от уровня пола. Допускается встраивание отопительных конвекторов в подоконник.

Высота корпуса встраиваемых в пол конвекторов может варьироваться от 50 до 130 мм, а длина достигать 3 м. Но об истинных габаритах отопительного прибора пользователь, если он сам не занимался проектированием и установкой, может только догадываться, ведь видна ему будет лишь декоративная решетка на уровне пола, через которую вверх поднимается нагретый воздух.

Чаще такие решетки изготавливаются из стали, алюминия или пластика, но иногда можно встретить чугунные, мраморные или, например, деревянные. Из какого бы материала ни была сделана решетка, она должны быть достаточно прочной, чтобы вы, проходя мимо, не боялись на нее наступить.

В случае больших французских окон внутрипольные конвекторы – незаменимый вариант отопительного оборудования. С одной стороны, и мы об этом уже упоминали, они, будучи расположенными ниже уровня пола, не мешают обзору. С другой стороны, именно такие конвекторы наиболее эффективно обогревают помещение с окнами «в пол». Холодный воздух из окна попадает через решетку в конвектор, а оттуда тем же путем выходит уже теплым.

Для установки внутрипольного конвектора требуется заранее подготовить в полу нишу глубиной от 100 до 300 мм. Впрочем, осуществить монтаж можно и на стадии выполнения стяжки пола. Следует иметь в виду, что далеко не каждый конвектор вы можете использовать для внутрипольного монтажа.

Лимитирующим фактором в данном случае будет служить высота корпуса прибора. Мощные модели высотой в несколько десятков сантиметров не предназначены для установки в помещениях, расположенных на верхних этажах здания. Разумеется, планировать установку внутрипольных конвекторов следует заранее – еще на стадии строительства здания. Исключение составляют маломощные невысокие модели, которые допускают монтаж в стяжку.

Внутрипольные конвекторы водяного отопления, в отличие от настенных или напольных, часто имеют в своей конструкции вентилятор для принудительной подачи воздуха к теплообменнику, а также систему дренажа для сбора и отведения конденсата из корпуса прибора.

Возможность контроля температуры

Иногда, особенно весною, когда ночью еще по-прежнему холодно, а днем уже начинает заметно пригревать солнце, периодически возникает желание снизить жар, идущий от отопительного прибора. Водяные конвекторы отопления легко поддаются регулировке мощности. При перекрывании подачи теплоносителя в конвектор он довольно быстро остынет, что обусловлено малым, по сравнению с радиатором, объемом воды внутри него.

Все, что вам нужно для поддержания температуры в помещении на заданном уровне, это комплектация конвектора терморегулирующей арматурой с механическим или электронным управлением.

Устанавливаемый термостатический клапан должен обладать высокой пропускной способностью, чтобы не создавалось значительного гидравлического сопротивления на входе. Некоторые производители конвекторов изначально оснащают свою продукцию термостатической арматурой. Если приобретенный вами прибор не укомплектован терморегулирующим клапаном, вы можете самостоятельно купить и установить его.

Регулировать температуру воздуха в помещении можно и вручную. В некоторых моделях конвекторов имеется заслонка, которую пользователь при желании может повернуть и перекрыть тем самым путь нагретому воздуху.

Инверторный обогреватель

Принцип действия

Инвертор, которым оснащен данный вид устройств, преобразует переменный ток в постоянный, изменяя при этом напряжение и частоту. Этот физический процесс называют инвертированием. Инвертор выглядит как генератор с периодическим напряжением. По форме он схож с дискретным сигналом. Инвертирование оказывает сильнейшее влияние на мощность аппарата, а также все электроприборы с ним становятся менее шумными и более экономичными.

Достоинства и недостатки

Данный вид приборов имеет достаточно преимуществ:

• Экономичен. Когда инверторная система аппарата достигает нужного температурного уровня, механизм прибора не отключается, а продолжает работу на низких оборотах. Это приводит к поддерживанию благоприятного климата в комнате. Обогреватель не нуждается в затратах электроэнергии на функции включения и выключения. Во время использования инвертора такое понятие, как «большой ток» для пуска отсутствует. При запуске аппарата ток не больше номинального, что положительно сказывается на сроке эксплуатации всего устройства. Прибору нет надобности постоянно находиться в режиме включения и выключения. Ведь данные циклы значительно сокращают срок службы прибора. По сравнению с обычными приборами экономия электроэнергии составляет около 40%.
• Практичен и производителен. Данный прибор способен греть даже при очень низком температурном режиме, при этом полезное действие выражается высоким коэффициентом. Обогреватель в процессе работы показывает соотношение выделенного тепла к затраченной энергии, обозначается как EER. Данный показатель у аппарата приравнивается к четырем. К примеру, при расходе 250 Вт, вы получаете более 1 кВт тепла. Это является неплохим показателем.
• Обогреватель при эксплуатации имеет высокие характеристики безопасности и экологичности.
• Работа осуществляется с низким уровнем шума, это связано со снижением скорости вращения при неполной нагрузке. Вне сомнения, данный показатель позитивно влияет на жизнь потребителя.

Большое количество достоинств у прибора не лишает его недостатков, но он всего один. Это немалая стоимость обогревателя по сравнению с другими аналогичными приборами.

Использование в системах отопления

Сегодня инверторный прибор с успехом применяется в системах отопления, источником питания которых служит электричество. Данное нововведение заслужило много положительных отзывов. Его устанавливают везде, где есть подключение к электричеству. Применять инверторное отопление можно без разрешительных документов, в частности, не нужно получать разрешение на установку отопительной системы. Приятным же моментом для потребителей служит стоимость оборудования, которая оказалась намного меньше других отопительных систем.
Обычный газовый котел в наши дни с легкостью заменяется инверторным обогревателем. Тогда работа системы отопления с внедренным инверторным аппаратом будет заключаться в следующем: проходя через обогреватель, электроэнергия поступает в котел. При этом инверторный котел постоянно вырабатывает индукционный ток. Если возникнет ситуация отключения электричества, котел будет продолжать свою работу от аккумулятора. Обогреватель включает магнитную часть и теплообменник.

Возможность применения для охлаждения помещения

Конвектор можно назвать универсальным климатическим оборудованием, поскольку в разные сезоны он может выполнять разные задачи: зимой – греть, летом – охлаждать. Правда, далеко не каждый прибор адаптирован для работы на охлаждение, производители обычно указывают на наличие такой возможности у той или иной своей модели.

Следует иметь в виду, что генерируют холод конвекторы существенно хуже, чем тепло, поэтому рассчитывая мощность прибора, нужно опираться на ваши потребности в холоде, ведь уменьшить мощность нагрева, как вы теперь уже знаете, не составляет труда.

Чтобы ваш конвектор начал не греть, а охлаждать воздух в помещении, его нужно опорожнить, заполнить специальной жидкостью и подключить к чиллеру. Впрочем, существуют модели, в которых процесс перехода из одного режима в другой осуществляется гораздо проще и быстрее. В них имеется сразу два не связанных между собою контура: один – для теплоносителя, другой – для хладагента. Для смены режима работы вам будет достаточно отключить циркуляцию жидкости в одном контуре и включить в другом.

И еще пара замечаний, касающихся возможности применения данного типа климатического оборудования для охлаждения помещения. Вспомнив принцип работы конвектора, вы поймете, что в естественном режиме работать на охлаждение он не в состоянии. Именно поэтому все модели, рассчитанные на работу в двух режимах, оснащены вентиляторами. Кроме того, вентилятор способствует уменьшению количества конденсата, образующегося на теплообменнике при работе конвектора на охлаждение.

Виды конвекторов

При условии правильного выбора вида и модели электроконвектора можно создать оптимальный температурный режим в доме. Приборы могут устанавливаться в любых помещениях, включая ванные комнаты и кухни, отличающиеся повышенной влажностью.