Как работает электрический конвектор

Для отопления жилых и нежилых помещений используется масса различных видов обогревателей. Но наиболее простыми, эффективными и не сложными в монтаже вариантами являются электрические конвекторы. Принцип их работы основан на конвекции – естественном движении воздушных масс (нагретый воздух поднимается, охлаждается и опускается вниз).

Как устроен конвектор

Устройство конвектора довольно простое. Общая схема прибора показана на рисунке ниже. Рассмотрим основные детали более подробно.

Нагревательный элемент

В электрических обогревателях конвективного типа устанавливают нагреватели 3-х типов.

1. Игольчатые состоят из корпуса, на котором монтируются петли из нихрома (сплав никеля и хрома) в виде иголок. Петли располагаются с двух сторон и имеют свойство быстро разогреваться и остывать. За счет этого удобно регулировать требуемую температуру в помещении. Еще одним достоинством агрегатов с игольчатым нагревателем является их невысокая цена. Но у этих нагревателей есть и недостатки: игольчатые элементы нельзя использовать в помещениях с повышенной влажностью, и они могут пережигать кислород, а также высушивать воздух.
   
2. ТЭН (трубчатый электрический нагреватель) представляет собой полую трубку с расположенной в ней нихромовой спиралью. Область между корпусом и спиралью заполняется диэлектриком. Для лучшей теплоотдачи на корпусе ТЭН устанавливают ребра. Достоинство ТЭН в том, что у него корпус герметично запаян, поэтому устройства с таким нагревателем можно использовать в сырых помещениях. Недостатками нагревателя можно назвать: низкий КПД, длительное время разогрева для выхода в рабочий режим, работающий ТЭН издает несильное потрескивание.
   
3. Монолитные состоят из ребристого корпуса с впаянной в него нитью из нихрома. Такие нагреватели имеют максимальную теплоотдачу, бесшумны, все части корпуса прогреваются равномерно. Устройства с монолитными нагревателями самые дорогие, в сравнении с вышеописанными, и считаются лучшими. Подробнее об особенностях каждого типа читайте в статье типы нагревательных элементов в конвекторах.
   

Блок управления или термостат

Управление отопительным агрегатом происходит при помощи механического или электронного термостата:

1. 1. Более дешевые модели агрегатов имеют механический термостат, который при достижении определенной температуры нагревателя разрывает электрическую цепь. Когда аппарат остынет, цепь замыкается снова, и работа калорифера продолжается. Недостатком является то, что с таким регулятором не получается поддерживать нужную температуру в комнате, так как срабатывание термостата происходит от нагрева биметаллической пластины, и температура воздуха не берется во внимание.
      
   2. При электронном управлении взаимодействуют несколько датчиков. Принцип действия их заключается в отслеживании нагрева самого агрегата, а также температуры окружающего воздуха. После обработки данных микропроцессором, корректируется работа калорифера. Режимы работы можно задавать с панели, расположенной на корпусе, либо с дистанционного пульта (если он предусмотрен). Существуют модели аппаратов с программируемыми модулями. С их помощью можно устанавливать программу отопления помещения на неделю. Это удобно, например, если в будние дни с 8:00 до 17:00 дома никого нет. Поэтому на приборе устанавливается поддерживающая температура, а к приходу домочадцев устройство включается на полную мощность и быстро прогревает комнату до нужных показателей.
      

Сверху аппарат закрыт корпусом с отверстиями для забора воздуха. Они размещаются в нижней и в верхней части.

Принцип работы электрического конвектора

Итак, как работает конвектор? Принцип работы любого вида конвектора, газового или электрического, основан на использовании свойства воздуха при нагревании подниматься, а при охлаждении опускаться. Поскольку в аппарате встроен нагревательный элемент, то при его нагревании, воздух начинает циркулировать, проходя через устройство снизу вверх. Нагретый воздух поднимается под потолок, отдает тепловую энергию комнате, охлаждается и опускается вниз. Таким образом возникает циркуляция воздушных масс в помещении.

При достижении определенной температуры в комнате срабатывает термостат или температурный датчик (зависит от вида управления – механического или электронного), которые отключают калорифер. Через какое-то время, после остывания контактной пластины (в случае с механическим управлением) контакты замыкаются, и нагрев продолжается. При электронном управляющем модуле температурный датчик сработает и включит агрегат, только когда температура воздуха в помещении достигнет показателей ниже тех, что были запрограммированы.

Обогреватели также имеют различие по способу монтажа. Они бывают настенными, встроенными, плинтусными, напольными.

Расчет мощности электрообогревателя

Существует два способа, как рассчитать мощность аппарата.

По площади помещения

Следует учитывать, что расчет мощности агрегата отопления по площади дает приблизительные показатели и требует поправок. Но он отличается простотой и может применяться для быстрого, приблизительного расчета. Итак, исходя из установленных норм, для комнаты, имеющей одну дверь, одно окно и высоту стен 2,5 метра, требуется мощность 0,1 кВт/ч на 1 м² площади.

Например, если взять для расчета комнату с площадью 10 м², то требуемая мощность агрегата будет равна 10 * 0,1 = 1 кВт. Но стоит учитывать некоторые факторы. В случае угловой комнаты, коэффициент поправки будет 1,1. На это число следует умножать найденный результат. При условии, что комната имеет хорошую теплоизоляцию, в ней установлены пластиковые окна (энергосберегающие), то результат вычисления следует умножить на 0,8.

По объему

Чтобы рассчитать мощность конвектора отопления по объему, требуется:

1. 1. • вычислить объем комнаты (ширина*длина*высота);
      • найденное число необходимо умножить на 0,04 (именно 0,04 кВт тепла нужно для того, чтобы прогреть 1 м³ помещения);
      • применяя коэффициенты, произвести уточнение результата.

Вследствие того, что при расчете используется и высота комнаты, расчет мощности будет более точным. Например, если объем комнаты 30 м³ (площадь 10 м², высота потолка 3 м), то 30 * 0,04 = 1,2 кВт. Получается, что для данного помещения потребуется нагреватель приблизительно с мощностью чуть выше найденной.

Для более точного результата, мощность следует высчитывать, с применением коэффициента. Если в помещении имеется не одно окно, то на каждое следующее, к результату добавляется 10%. Этот показатель может быть уменьшен, если произведена хорошая теплоизоляция стен (пола в частном доме).

Как дополнительного источника отопления

Если основного отопления при сильных морозах не достаточно, то часто электрический конвектор используют в качестве дополнительного источника тепловой энергии. Расчет, в таком случае производится так:

1. 1. • при расчете показателя по площади, на каждый квадратный метр требуется 30-50 Вт;
      • при расчете по объему, на 1 м³ требуется 0,015-0,02 кВт.

Достоинства и недостатки электрических конвекторов

Положительные моменты:

1. Простая установка и использование. Достаточно повесить на стену или установить на ножки, подключить шнур к розетке, и прибор готов к эксплуатации.
2. Срок службы рассчитан на срок более 15 лет. Обслуживания агрегат не требует, кроме периодического убирания пыли.
3. Стоимость аппарата относительно невысока.
4. Не требуется контроль со стороны человека, для поддержания требуемой температуры. Все это сделает автоматика и электроника.
5. Отсутствие шума. Разве что, обогреватели с механическим управлением, могут издавать при включении и отключении термостата негромкий щелчок. Устройства с электронным модулем, работают бесшумно.
6. Электрический конвектор отличается простым принципом работы.
7. КПД калориферов может достигать значения 95%.

Отрицательные моменты:

• существенный расход электричества;
• отопление больших площадей с помощью только электрических конвекторов неэффективно, в больших комнатах их можно использовать только в качестве дополнительного обогрева;
• устройства с открытыми (игольчатыми) нагревательными элементами могут издавать неприятный запах при включении от сгораемой пыли, осевшей на нагреватель.

Следует помнить, что электрические отопительные агрегаты – это техника, которая не терпит нарушения правил безопасности. Не следует накрывать прибор или сушить на нем белье. Произойдет перегрев аппарата, и, в лучшем случае, сработает защита.

Розетка должна располагаться сбоку агрегата (сверху запрещается) на расстоянии не меньше 100 мм от корпуса.

Только при правильной эксплуатации конвектора может гарантироваться комфортная и уютная атмосфера в доме.