Отопление - Обогреватели:

В чем заключается принцип работы конвектора?

Для обогрева помещений в жилых и административных зданиях зачастую применяются бытовые приборы, использующие принцип работы конвектора. Даже обычные радиаторы, установленные у каждого окна, частично работают по этому принципу. Благодаря ему воздушная среда комнаты прогревается очень быстро по сравнению с инфракрасным отоплением. Поэтому вопрос конвекционного обогрева заслуживает подробного рассмотрения.

Настенный конвектор

Как функционирует конвективное отопление?

Явление конвекции представляет собой естественное движение воздушных масс, обладающих разной температурой. Чем сильнее нагревается воздух, тем больше снижается его плотность и удельная масса. Если внутри помещения разместить какой-нибудь источник тепла, подогревающий воздух в одном месте, то возникнет конвективное движение воздушных потоков. Причина в том, что более легкие газы стремятся подняться, будучи вытесненными тяжелым холодным воздухом.

В результате образуется круговорот воздушных масс, проходящих через источник тепла, за счет чего воздух в комнате очень быстро нагревается. Все предметы и поверхности получают тепло именно от нагретого воздуха, в чем и заключается принцип действия конвекционного отопления.

Источник тепла, приспособленный в первую очередь для нагрева воздушной среды, — это и есть конвектор.

Чтобы разобраться, чем конвектор отличается от обогревателей другого типа, нужно знать, каким путем может распространяться тепло от источников внутри помещения. Таких путей два:

  • конвекция;
  • инфракрасное излучение.

Как работает конвекция, уже понятно. Инфракрасное излучение испускает любая нагретая поверхность, его интенсивность зависит от температуры нагрева.

Схема устройства электрического конвектора

Чтобы создать ощутимый тепловой поток, поверхность должна иметь температуру 60°С и более, тогда от нее станут нагреваться другие предметы, но не воздух.

Каждый бытовой отопительный прибор распространяет тепло этими способами. Но устройство конвектора таково, что 90% энергии он отдает посредством конвекции и только 10% — излучением. Для сравнения: водяной отопительный радиатор передает порядка 50% тепла излучением, остальное — конвекцией.

Конструкция конвекционного обогревателя

Поскольку задачей конвектора является прогрев воздушной массы, его устройство предусматривает снижение лучистой составляющей до минимума. В состав прибора входят следующие основные элементы:

  • кожух с двумя проемами, расположенными сверху и снизу для прохода воздуха;
  • ребристый теплообменник;
  • нагревательный элемент.

В конструкции газового и электрического конвектора вдобавок присутствуют органы управления, контроля и автоматики. Теплообменник представляет собой множество пластин из меди или алюминия, надетых поверх нагревательного элемента. Он установлен внутри кожуха таким образом, чтобы воздушный поток, попадая через нижний проем, нагревался пластинами теплообменника и уходил наружу через верхнее отверстие. Кожух изготавливается из стали либо алюминия, окрашенного в необходимый цвет.

Принцип конвективного отопления

Во время работы конвектора его стенки не нагреваются до высокой температуры, что является большим преимуществом использования прибора в любых детских учреждениях. Дети никогда не обожгутся от прикосновения к наружным частям обогревателя, а до горячего теплообменника они добраться не смогут.

Недостаток конвектора состоит в медленном прогреве предметов и поверхностей. Если воздух внутри холодного помещения он подогреет довольно быстро, то для комфортного нагрева тех же кроватей потребуется около 12 часов.

Обратная проблема у инфракрасных обогревателей, которые слишком долго доводят до кондиции воздух, а предметы прогревают быстро.

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.