Конвективный обогреватель принцип работы

Конвективный обогреватель принцип работы

Рынок климатического оборудования для дома и офиса разнообразен. Значительную долю устройств составляют обогреватели разных типов. Рассмотрим, чем отличается конвекторный обогреватель, принцип работы этого устройства.

Три вида теплообмена

Передача тепла от тёплого предмета к холодному происходит тремя способами:

  1. Прямой теплообмен – это непосредственная передача тепла при соприкосновении предметов с разными температурами. Теплообмен происходит благодаря броуновскому движению молекул и передаче энергии при соударении молекул. Принцип теплообмена используется в электроплитках.
  2. Чем выше температура нагретого предмета, тем активнее происходит передача энергии излучением. Это явление используется в инфракрасных обогревателях. Отличие такого вида обогрева: нагревается не воздух, а предметы, на которые попадают лучи.
  3. Третий вид теплообмена – конвекция, то есть передача тепла посредством движения нагретого воздуха.

Рассмотрим, как работает конвекторный обогреватель.
Его функционирование основано на конвекции воздуха. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх, а холодный воздух опускается вниз. Нагревательный элемент расположен внутри корпуса, имеющего отверстия в нижней и верхней части. Холодный воздух поступает в устройство через нижние отверстия; в процессе нагревания воздух расширяется и выходит через верхние отверстия. В помещении происходит бесшумная циркуляция воздуха, и температура постепенно повышается.

Экологичный принцип действия конвекторного обогревателя

Среди достоинств этого оборудования – безопасность и экологичность. Электрические обогреватели конвекторного типа работают следующим образом.

Нагревательный элемент, размещённый внутри корпуса, имеет безопасную температуру, его эффективность определяется значительной площадью нагрева и правильным направлением потока воздуха. Прикосновение к нагревательному прибору не может вызвать ожог. Повышенная температура нагревателя не столь высока, чтобы вызывать химические реакции в воздухе. Это значит, что кислород в помещении не выгорает, углекислый газ и окись азота не образуются.

Если сравнивать тепловентилятор и конвекторный обогреватель, то нужно отметить, что тепловентилятор нагревает помещение быстрее, но при этом в нём используются элементы, нагреваемые до высоких температур и ухудшающие состояние воздуха.

Конвекторный обогреватель не столь быстродействующий, но экологически чистый.

Принцип действия конвекторного обогревателя – поддержание стабильной температуры

Если холодный воздух, поступающий в обогреватель, имеет достаточно высокую температуру, то электрический ток на время отключается. За этим процессом следит электроника. На корпусе расположен датчик температуры, информация передаётся на автоматическое устройство, которое включает или выключает подачу электрического тока. Такая система исключает перегрев воздуха в комнате. На некоторых типах обогревателей установлен цифровой индикатор, отображающий температуру в помещении.

Как работает конвекторный обогреватель осенью и зимой?

Максимальная мощность конвекторного обогревателя – 2 кВт. Этого достаточно, чтобы поддерживать комфортную температуру в помещении не более 20 квадратных метров при условии, что температура за окном не опустилась ниже нуля. Такой обогреватель эффективен во время осеннего снижения температуры.

Зимой во время морозов мощность 2 кВт недостаточна для обогрева помещения. Конвекторный обогреватель не заменит центральное отопление, но может служить дополнительным источником тепла во время морозов.

Кроме мощности, для данного типа обогревателей важную роль играет объём циркулирующего воздуха. Нужно помнить, как работает конвекторный обогреватель: через него в процессе циркуляции должен проходить воздух в помещении. Принято считать, что на каждые десять квадратных метров требуется 1 кВт мощности обогревателя. Если помещение имеет площадь больше 20 квадратных метров, то одним обогревателем не обойтись – их должно быть хотя бы два.

Можно ли повысить эффективность обогрева, установив плотно закрывающиеся окна и двери? Вообще-то нагревание воздуха станет более эффективным, но могут нарушиться гигиенические нормы состава воздуха. Проблема в том, что в жилом помещении не может постоянно находиться некий объем воздуха, требуется вентиляция. При площади 20 кв.м требуется ежечасный обмен 20 кубических метров воздуха. Если поступающий в помещение воздух проходит через конвектор, то люди не почувствуют резкого охлаждения в помещении.

Конструкция и дизайн конвекторных обогревателей

Конвекторные обогреватели имеют вид плоских панелей. У них значительная боковая поверхность и небольшая толщина. Конструктивно эти устройства разделяются на настенные и напольные.

Настенный вариант позволяет сэкономить место. Приятная светлая окраска корпуса способствует тому, что нагреватель естественно вписывается в интерьер.
Напольная конструкция имеет свои преимущества: нагревательная панель установлена на колёсиках, обогреватель можно перемещать по комнате.

Видео о принципе работы обогревателей (с 3.30 мин)

Видео о производстве и принципе действия конвекторов

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.

Читайте также:  Кустарники на дачном участке фото

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.

Чтобы понять как работает конвекторный обогреватель, не обладайте никакими специальными знаниями – настолько прост метод. В нижней части расположен нагревательный элемент, теплообменник. Чтобы увеличить площадь контакта нагревательного элемента с воздухом, снабжается плоскими металлическими ребрами, одновременно послужат для направления потока теплого воздуха. Нагревательный элемент закрывается металлическим кожухом. По виду потребляемой энергии и конструктивным особенностям конвекторы разделим на:

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.

Читайте также:  Комнатный цветок рождественская звезда фото

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 инфракрасный обогреватель? ИК (инфракрасный) обогреватель – это прибор для отопления помещения, в котором он расположен, путем инфракрасного излучения нагретых им предметов в этом помещении по принципу конвекции. Обогрев происходит предметов, а от них уже нагревается воздух в помещении.

Инфракрасное излучение – это вид электромагнитного излучения, расположенный по спектральной шкале между видимой красной частью света и микроволновой частью.

Конвекция – это способ передачи тепла струями и потоками жидкостей или газов.


Рисунок №1. Потолочный керамический инфракрасный обогреватель.

Виды ИК обогревателей

ИК обогреватели классифицируются в зависимости от:

I. Размещения прибора. Существует несколько вариантов:

II. Мощности прибора;

III. Длины волны;

IV. Элемента нагревания. Выделяют:

  • Лампы;
  • Панели;
  • Плёнки. В этом случае нагревается специальная плёнка выполненная из металла;

V. Типа источников энергии. Бывают:

  • Газовые ИК облучатели;
  • Электрические;
  • Дизельные.

История создания инфракрасного обогревателя

В 1905 году Яхимовичем было предложено инфракрасное излучение горячей воды и пара для отопления помещений по металлическим трубам.

В 1933 году Гюнтером Шванком был получен патент на создание первого инфракрасного обогревателя.

В 1949 году был выпущен инфракрасный обогреватель, выполненный из керамики.

В 1969 году создали ИК обогреватель с быстрым обогревом, благодаря наличию в его конструкции инфракрасной кварцевой трубки.

В 1996 году производство инфракрасных обогревателей началось и в России.

Устройство инфракрасного обогревателя и принципы его работы

Устройство и принципы работы различных видов инфракрасных обогревателей схожи. Для удобства представления структуры и рабочих процессов в качестве модели для описания взяты потолочные обогреватели.


Рисунок №2. Устройство потолочного ИК обогревателя.

Потолочные обогреватели представляют собой удлиненный прибор в металлическом корпусе. Внутри которого находится:

  • Теплоотражатель;
  • Нагревающий элемент (ТЭН);
  • Теплоизолятор.

Принцип работы потолочного инфракрасного обогревателя

Рабочие процессы в инфракрасном обогревателе проходят несколько этапов, а именно:

  1. Проходящий ток нагревает ТЭН;
  2. Нагревательный элемент передает тепло на теплоотражатель. После чего он осуществляет испускание инфракрасного излучения.

Хоть принципы работы и устройства различных видов инфракрасных обогревателей схожи, у каждого из видов имеются особенности, такие как:

  • Напольные обогреватели используются реже остальных, так как они наименее эффективны для обогрева помещений;
  • У настенных обогревателей эффективность зависит от высоты крепления к стене. Так, чем выше находится ИК обогреватель, тем он эффективнее.
Читайте также:  Как приготовить сладкий перец на зиму

Как работает инфракрасный обогреватель

ИК обогреватель по принципу обогревания схож с Солнцем. Увеличение температуры помещения происходит за счет того, что нагретые инфракрасным обогревателем предметы, по типу конвекции отдают свое тепло воздуху в помещении. Нагреваться от инфракрасного обогревателя могут только те предметы, которые находятся в пределах длины волны лучей, исходящих от него.

Это Интересно! Нагревательный элемент инфракрасного обогревателя способен нагреваться до 2500 С. При этом сам корпус прибора не нагревается выше 600 С.

Плюсы и минусы в работе инфракрасного обогревателя

К положительным характеристикам можно отнести следующие:

  • Экономически выгодный вариант обогрева;
  • Возможность настройки направления излучения;
  • Быстрые сроки нагрева;
  • Безопасная температура нагревания предметов и самого инфракрасного обогревателя;
  • Экологически безопасный прибор;
  • Не снижает влажность воздуха в помещении;
  • Множество способов установки обогревателя.

Минусов у современных приборов не обнаруживается.

Применение

Инфракрасные обогреватели подходят как для самостоятельного обогрева помещения, так и как дополнительный источник тепла. Главное учитывать площадь помещения и мощность инфракрасного обогревателя. Так на комнату в 10 м2 для единственного источника тепла необходим инфракрасный обогреватель мощностью 1 кВт. В случае если инфракрасный обогреватель используется как дополнительный источник тепла, то достаточно 0,6 кВт мощности прибора.

Кроме инфракрасных обогревателей существует еще один вид, это конвекторные обогреватели.

Что такое конвекторный обогреватель? Конвекторный обогреватель – это устройство для отопления помещения с использованием естественного движения воздуха, основанное на температурной разнице. Конвекторный обогреватель представляет собой плоский прибор с отверстиями в верхней и нижней его части.

Важно! Конвекторные обогреватели не подходят для самостоятельного обогрева помещения зимой. Они используются как дополнительный источник тепла!


Рисунок №3. Напольный и настенный конвекторные обогреватели.

Виды конвекторных обогревателей

Конвекторные обогреватели подразделяются в зависимости от:

  • Особенностей монтажа. Выделяют напольные и настенные варианты, а также модели с возможностью монтажа в пол и в стены;
  • Мощности;
  • Основного источника тепла. Бывают электрические, водяные и газовые. Наиболее распространены электрические приборы. Газовые способны обогревать даже большие помещения, но требуют подключению к источнику газа и системе вытяжки. У водяных приборов источником тепла служит централизованная система отопления, существенным минусом данной разновидности является то, что водяные конвекторные обогреватели способны отапливать помещение с площадью до 10 м2.

Устройство конвекторного обогревателя

В верхней и нижней части корпуса имеются выходные и входные отверстия для циркулирования воздуха, соответственно.

Внутри корпуса имеется:

  • Нагревательный элемент, работающий или от электричества, или от воды, или от газа. Они бывают открытого типа и закрытого. Закрытый тип обеспечивает защиту нагревательного элемента от пыли и грязи, но снижает эффективность такого прибора;
  • Датчик температурного режима воздуха в помещении;
  • Терморегуляторные датчики;
  • Блок управления.

А вы знаете, что, нагревая воздух, конвекторный обогреватель остается холодным?

Принцип работы конвекторного обогревателя


Рисунок №4. Схема работы конвекторного обогревателя.

Холодный воздух проходит через входные отверстия в корпусе обогревателя, расположенные в его нижней части. Внутри его он задерживается, согревается от нагревательного элемента и поднимается вверх, так как становится легче, чем холодный воздух.

Через выходные отверстия в верхней части корпуса обогревателя теплый воздух выходит в комнату. В результате этого происходит увеличение температуры воздуха в ней.

Терморегуляторный датчик способен включать конвекторный обогреватель, если температура воздуха в помещении упала ниже установленного температурного режима. И отключать его, если температура воздуха в помещении достигла установленной отметки.

Блок управления контролирует работу терморегуляторного датчика.

Плюсы и минусы конвекторного обогревателя

Положительные характеристики конвекторных обогревателей:

  • Короткие сроки для нагревания воздуха в помещении;
  • Бесшумная работа;
  • Высокоэффективны;
  • Долгий срок гарантии и эксплуатации;
  • Доступная цена;
  • Безопасны в использовании.

К минусам относятся:

  • Конвекторные обогреватели не подходят для обогрева больших помещений. Одного обогревателя хватает для поддержания комфортной температуры в помещении, площадь которого не превышает 20 м2;
  • В течение срока эксплуатации происходит падение мощности и скорости обогрева помещения;
  • Снижает влажность воздуха;
  • Низкая экономичность.

Применение

Конвекторные обогреватели применяются для обогрева помещения. Для эффективной работы необходимо учитывать размер помещения, вид конвекторного обогревателя и его мощность.

Водяные конвекторные обогреватели применяются для обогрева бассейнов и комнат с большой площадью остекления.

Газовые конвекторные обогреватели применяются для обогрева больших по площади помещений.

Электрические конвекторные обогреватели используются в основном как дополнительный источник тепла.

Зная особенности работы инфракрасного и конвекторного обогревателей можно сделать выбор в пользу одного или другого в зависимости от личных предпочтений и области их применения.

Ссылка на основную публикацию
Комнатные цветы для увлажнения воздуха
Расширение ассортимента комнатных растений и особенно все растущая популярность тропических экзотов заставляет каждого цветовода сталкиваться с задачей увеличения влажности воздуха....
Когда опрыскивать деревья от тли
Тля – самый распространенный вредитель, наносящий серьезный урон различным садовым культурам. Поражение насекомым негативно сказывается на плодоношении, качестве урожая и...
Когда опрыскивать томаты от фитофторы
Прохладные ночи, тёплые дни, влажный вечерний туман и холодная утренняя роса – идеальные условия для развития фитофторы. Обычно такая погода...
Комнатные растения которые любят тень в квартире
Комнатные растения украшают дом и делают радостнее жизнь современного горожанина. И пусть не всегда городская квартира солнечная и просторная. Существует...
Adblock detector