Что такое конвекция?
Явление конвекции проходили в школе в рамках учебной программы по физике. Это перенос энергии струями жидкости или газа. Как известно, тёплый воздух всегда поднимается, а холодный опускается. Ещё одним ярким примером является вода, которая греется в чайнике. Когда посуда стоит на зажжённой горелке, то более тёплая жидкость со дна поднимается, что обеспечивает её равномерный прогрев в целом. Такой процесс называется естественной конвекцией. Конвекция бывает и принудительной. Это работа вентилятора, насосов, и др., под воздействием которых происходит перенос жидкостей и газов.
Какой тип решетки предпочесть?
При выборе отопительного прибора, встраиваемого в пол, обратить особое внимание на решетку. Этому элементу отводится декоративная роль, так как он остается над полом
Решетка может изготавливаться из таких материалов:
- оцинкованная, нержавеющая или обычная сталь;
- анодированный алюминий;
- натуральный мрамор;
- дерево (бук, ясень, мербау, дуб и т. д.).
При выборе материала надо учитывать, что система должна гармонично вписаться в интерьер и соответствовать дизайнерскому оформлению помещения.
По конструкции различают 2 типа решеток для внутрипольных конвекторов:
- рулонные;
- линейные.
Рулонные решетки более дорогие и удобные в эксплуатации, так как их можно скатывать. Линейные модели необходимо полностью поднимать.
Планки в рулонных решетках располагаются исключительно поперек. В линейном исполнении они расположены поперек и вдоль обогревательного прибора.
Декоративные решетки – это стильное завершение внутрипольной отопительной системы. Они помогут скрыть вентиляцию и обогревательный прибор
Конструкция решетки особенно важна, если сверху на нее будут наступать ногами
В этом случае надо обратить внимание на внешний вид и материалы, используемые при изготовлении. Следует проверить, чтобы решетка не содержала каких-либо пластиковых деталей, которые производители иногда используют в местах соединения рамы и ламелей
Чтобы равномерно распределить нагрузку на прибор, уменьшить уровень шумов и повысить комфортность, отдельные производители устанавливают пружины в местах соединения рамки и ламели.
В условиях повышенной нагрузки лучше выбирать решетку, имеющую одинаковую конструкцию с обеих сторон. Если она сотрется, ее можно перевернуть для дальнейшей эксплуатации.
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.
Водяной конвектор с теплообменником из проволоки.
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.
Теплообменник с волнообразными ламелями.
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.
Виды водяных конвекторов отопления
Внутрипольные
Применяются для отопления офисных помещений и частных домов. Радиаторы встраиваются в пол (применяются медно-алюминиевые теплообменники), при этом помещение обогревается за счет естественной циркуляции воздуха (конвекции).
Внутрипольный конвектор.
Также подходят для отопления музеев, зимних садов, бассейнов, теплиц, то есть таких помещений, где предусматривается соблюдение специального микроклимата.
Напольные
По периметру помещения размещаются несколько напольных радиаторов, соединенных между собой параллельно.
Kampmann Katherm.
За счет естественной циркуляции происходит выделение и равномерное распределение теплого воздуха по всему периметру.
Примечание! Некоторые модели выпускаются с прочной поверхностью, благодаря чему их можно использовать в качестве скамеек в спортивных залах и кинотеатрах.
Настенные
Это наиболее популярный вид конвекторов.
Настенные водяные конвекторы компактны, их можно размещать прямо под окнами или в нишах. Применение таких отопительных приборов позволяет создать комфортные условия в помещениях с панорамными окнами и зимних садах.
Плинтусные
Водяной конвектор плинтусного типа – новинка отопительного оборудования, которая разработана с учетом всех требований к современным системам обогрева и делает отопление комфортным и экономичным.
Теплый плинтус водяного отопления, длиною 1 м, состоит из медно-алюминиевого теплообменника и кожуха (профиля). Конвекторы соединяются между собой при помощи пайки мягким припоем.
Систему оснащают терморегулятором с датчиком (для регулирования теплового потока).
Цокольные
Такую систему отопления можно назвать невидимой, цокольные конвекторы монтируются в стенах, ступенях, под окнами и даже в мебели. Такое расположение позволяет «сохранить» полезную площадь в помещении, при этом отопительный прибор становиться практически невидимым (его можно заметить только по решетке в специальной нише).
Благодаря встроенному вентилятору, обогрев помещения происходит на нужном уровне и равномерно.
Водяные конвекторы в одном из номеров строящейся гостиницы. Подключение через трубы из сшитого полиэтилена Uponor.
Монтаж водяных конвекторов
При установке водяных конвекторов отопления необходимо учитывать расстояние до полов – внизу располагаются отверстия, которые должны быть открытыми. Оптимальное расстояние до напольного покрытия составляет 20-25 см. Зазор между приборами и подоконниками варьируется от 10 до 30 см. Также необходимо учитывать небольшой зазор между задней стенкой и стеной здания – достаточно оставить 5 см.
Если есть возможность, то обязательно прокладывайте трубы отопления в полу, тогда установленные позже сами обогреватели буду выглядеть намного эстетичней.
Подводка труб зависит от модели выбранных конвекторов – она может быть боковой или нижней. В зависимости от этого прокладываем трубы, которые будут выходить из стен или полов. Последний вариант более предпочтителен, так как появляется возможность почти полностью спрятать все трубы – такая схема получается более аккуратной.
Конвекторы устанавливаются в строго горизонтальном положении – правильность монтажа контролируется с помощью строительного уровня. Также не забываем о надежной фиксации оборудования, чтобы оно не оторвалось под собственной тяжестью
Выполняя монтажные работы, необходимо соблюдать осторожность и не допускать физических нагрузок на конвекторы во избежание их поломок
Для внутрипольных и цокольных конвекторов создаем ниши – они предусматриваются планом строительства
Обратите внимание на то, чтобы габариты ниш были на 3-4 сантиметра больше, чем габариты самих приборов. Также следует оставить зазор для более удобного подключения оборудования
После укладки напольного материала внутрипольные обогреватели маскируются декоративной решеткой, из которой будет подниматься теплый воздух.
Отопительное оборудование, монтируемое на стены и потолок, в том числе переносные обогревательные приборы, в определённой степени является составной частью интерьера, нуждающейся в оформлении и занимающей в комнате какой-то объём.
С развитием технологий производства отопительного оборудования на рынке обогревателей появились агрегаты, не уменьшающие полезного объёма помещений — конвекторы отопления, заподлицо встраиваемые в пол.
Внутрипольные конвекторы отопления широко востребованы в просторных административных и жилых помещениях с ограждающими конструкциями из стекла, а также общественных сооружениях транзитного назначения (коридоры, переходы, залы ожидания), где они, не бросаясь в глаза, эффективно выполняют своё предназначение – поддержание необходимого температурного режима.
Внутрипольный конвекторный обогреватель, смонтированный вдоль обзорного наружного остекления помещения.
Какие бывают конвекторы
По принципу работы с энергоносителями существует широкий выбор такого оборудования. Но сейчас большинство конвекторов, продающихся в магазинах, имеют электронагреватель. Есть модели, работающие на газу — газовые конвекторы.
Электрические конвекторы лучше всего подходят для обогрева квартир, поскольку имеют компактные размеры. Конвекторное отопление дачи или загородного дома более выгодно эксплуатировать, создавая его на основе газовых конвекторов – газ намного дешевле. Конечно, при условии наличия газа в доме.
По способу установки конвекторы можно разделить на:
- Напольные;
- Настенные;
- Монтируемые в пол или плинтус.
- Напольные конвекторы устанавливаются на пол, могут иметь колесики для перемещения по поверхности пола, а могут жестко устанавливаться, без возможности перемещения. Фото с напольным конвектором чуть ниже.
- Настенные конвекторы для обогрева монтируются непосредственно на стенку при помощи специальных кронштейнов.
- Третий тип конвекторов может быть вмонтирован в пол или в напольный плинтус.
Описание основных принципов конвекции
Нагретый воздух становится легче и потому поднимается, а охлажденные потоки газов опускаются. Это принцип конвекции, который существует в природе и по нему работают все конвекционные приборы вне зависимости от энергоносителя, источника тепла. Эффективность перемещения теплого газа позволяет быстро прогревать пространство, поддерживать определенный температурный режим длительное время.
Как осуществляется прогрев помещений:
- В радиаторы вмонтирован элемент нагрева большой площади поверхности. Это объясняет оперативность нагревания потоков газа.
- Воздух поднимается из радиатора, на его место поступает холодный газ из нижней части комнаты.
- Замещение потоков помогает поддерживать циркуляцию, за счет чего достигается оптимальный баланс нагрева.
В продаже есть элементы, получающие питание от электричества, газа; водяные работают за счет циркуляции горячего теплоносителя.
Как устроены данные приборы?
Водные конвекторы – это экономичные, надежные и долговечные приборы, способные передавать в помещение конвекцией до 95% теплового потока. Успешно используются как в автономных, так и в центральных системах отопления.
Состоят водяные конвекторы из таких основных конструктивных элементов:
- корпуса (канала), выполненного из нержавейки либо оцинкованной стали, покрытой порошковыми красками;
- защитной решетки;
- теплообменника – медной трубы с оребрением из алюминиевых пластин;
- узлов подключения;
- клапана воздухоудаления.
Подключаться оборудование может к любому типу подводящих труб – в независимости от их материала и диаметра.
Водяные конвекторы отопления — рациональный выбор для помещений с большой площадью остекления и малым подоконным пространством (либо полным его отсутствием)
Водяные конвекторы отопления успешно применяются для обогрева жилых и производственных помещений (в том числе с большой площадью остекления), офисов, торговых и выставочных залов, музеев. Кроме того, устройства отлично подходят для установки в бассейнах, саунах, оранжереях, зимних садах – единственное, в данном случае следует остановиться на дренажной версии приборов.
Что касается принципа работы приборов, то название «конвектор» уже говорит само за себя: горячий воздух распределяется по помещению путем конвекции. Передача тепла происходит благодаря нагреву воздуха, «контактирующего» с нагревательным элементом. Теплый воздух, увеличившись в объеме, через выходные решетки устройства поступает в помещение. А его место занимает холодный. Такая «схема» нагрева абсолютно бесшумна и комфортна.
Водяные конвекторы отопления оперативно реагируют на перепады температуры: они мгновенно нагреваются, если становится холодно, и моментально прекращают нагрев, если в комнате слишком жарко
Отопление дома электрическим котлом
Случаями, в которых отопление электрокотлом экономичнее и комфортнее являются:
- отапливаемая площадь дома 100 и более квадратных метров;
- есть возможность приобрести электрокотел среднего и выше ценового сегмента (35-40+ тыс. руб) с продвинутой автоматикой, наличием или возможностью подключения комнатного термостата;
- планируется подключение к электрокотлу буферной емкости, которая будет аккумулировать излишнее тепло.
- в приоритете комфорт и гибкость отопительной системы.
Компактный ТЭНовый электрокотел Proterm.
Разберем подробнее каждый из пунктов.
Во-первых, большинство конвекторов имеют мощность 1,5-2 кВт и стоимость 2 700-5 000 руб., это значит, что для дома площадью 100 м2 необходимо 7 конвекторов по 1,5 кВт или 6 по 2 кВт (22-25 тыс. руб.).
Подключать такое к-во конвекторов через розетку к обычной электросети небезопасно, а их суммарная стоимость выше бюджетных электрокотлов и практически равна функциональным и экономичным моделям среднего ценового сегмента. Соответственно, чем больше отапливаемая площадь, тем стоимость конвекторв выше, в то время как стоимость котла лишь едва изменяется с ростом теплопроизводительности. Но не стоит забывать и о системе радиаторов, если она еще не организована.
Во-вторых, стандартные конвекторы перегревают воздух, поскольку их нагревательные элементы всегда работают на полную мощность, выключаясь, когда температура превышает заданную на 1-2 градуса (стоит также учесть невысокую точность термостата. А каждый дополнительный градус – это 3-6% дополнительного расхода. Даже самые бюджетные модели электрокотлов имеют как минимум 3 ступени регулировки мощности и способны довольно точно и более стабильно поддерживать заданную температуру.
Наиболее экономичными являются электроктлы с наличием или возможностью подключения внешнего комнатного термостата (цена вопроса 1-1,5 тыс. руб), например, известный Protherm Скат 9 КR 13 (около 35 000 руб.). Помимо того, что работа котла в зависимости от температуры в помещении более правильная и точная, с помощью комнатного термостата можно запрограммировать параметры работы на ближайшие сутки или неделю, например, снизив температуру до 15°C в рабочее время, когда хозяев нет дома.
Одна из лучших моделей с управлением через Wi-Fi ТЕПЛОЛЮКС MCS-350 (5 000-5 500 руб.)
И в-третьих, увеличив изначальные расходы в целях дальнейшей окупаемости, можно дополнить систему буферной емксотью – большим баком, который аккумулирует излишки тепла и в дальнейшем отдает их системе отопления или на нужны горячего водоснабжения.
Наиболее известная схема – это аккумуляция как можно большего к-ва тепла в период действия ночного (более, чем в 2 раза дешевле) тарифа на электроэнергию, после чего буферная емкость еще 3-7 часов будет отдавать тепло радиаторам. Рациональной схема является при большой площади дома (особенно каркасного), большом запасе мощности котла и объеме буферной емкости.
Преимущества и недостатки
Подведем итог, сопоставив плюсы и минусы организации отопления электрокотлом и радиаторами:
| Преимущества | Недостатки |
| Больший функционал автоматики и, как следствие, экономичность | Более высокая исходная стоимость котла и системы отопления при отоплении дома до 100-120 м2). |
| Большая автономность и стабильность системы отопления | Более сложный монтаж самого котла, организация обвязки, установка радиаторов |
| Радиаторы системы отопления не «сушат воздух» | Для котлов мощностью свыше 10 кВт необходимо разрешение, а также 3-х фазное питание и подключение через отдельный кабель |
| Одновременно решается вопрос горячего водоснабжения | Рекомендуется подключение к надежному заземляющему контуру (аналогично заземлению газового котла), при отсутствии контура – это дополнительные затраты |
| Более высокая безопасность, одна точка подключения силовой цепи (в отличие от группы конвекторов) | |
| Удобство эксплуатации: не занимает место в каждом помещении, система имеет больше настроек, нет необходимости включать каждый отопительный прибор отдельно (температуру в каждой комнате можно выставлять с помощью терморегуляторов на радиаторах) | |
| Возможность подключения теплых полов |
Устройство, виды и принцип работы
Принцип работы внутрипольного конвекторного обогревателя такой же, как и у обычной батареи: энергия теплоносителя, проходящего через теплообменник, передается окружающему воздуху.
Различают водяные и электрические конвекторы. Внутрипольный водяной обогреватель использует горячую воду из общей системы отопления в доме. Электрические нагреватели производят тепло при помощи сухих тэнов.
Передача тепла происходит путем конвекции воздуха, контактирующего с радиатором. При нагревании воздух расширяется, становится легче и вытесняется более тяжелыми холодными массами. Таким образом, происходит непрерывная циркуляция воздуха в теплообменнике.
Внутрипольный конвекторный обогреватель состоит из коробочного корпуса с установленным внутри его теплообменником. Воздух попадает внутрь корпуса конвектора и возвращается в помещение через верхнюю декоративную решетку. Для придверных внутрипольных конвекторов решетка должна быть прочной и рассчитанной на ходьбу по ней. После монтажа обогревателя снаружи остается видимой только эта решетка.
Теплообменник водного конвектора представляет собой змеевик из медной трубы. Для увеличения площади теплоотдачи змеевик оснащен ребристым радиатором, сделанным из тонких алюминиевых ламелей. Медь и алюминий обладают устойчивостью к коррозии и высокой теплопроводностью, поэтому они обеспечивают максимально эффективную отдачу тепла. Концы змеевика приспособлены для подсоединения к тепловому контуру.
Для установки водного внутрипольного конвектора необходимо выполнить разводку теплового контура к месту монтажа агрегата.
Корпус, в который помещен теплообменник, выполнен из металла. Короб имеет антикоррозийное и теплоотражающее покрытие. В некоторых водяных моделях, предназначенных для помещений с высокой влажностью, в корпусе может быть предусмотрено дренажное отверстие для отвода конденсата.
В конвекторных обогревателях используется естественная и принудительная циркуляция воздуха, которая обеспечивается при помощи тангенциальных или радиальных вентиляторов. В таких моделях обмен теплом между радиатором и воздухом в помещении происходит более интенсивно. Наиболее эффективные и бесшумные тангенциальные вентиляторы. Есть модели с возможностью автоматического регулирования оборотов вентилятора.
Теплообменник конвектора
Встраиваемые в пол конвекторы любого типа с вентилятором подсоединяются к электросети. В таких моделях на теплообменник обычно устанавливают еще сервопривод. Вместе с вентилятором они управляются блоком автоматического регулирования температуры теплообменника. Такие обогреватели стоят дороже, но имеют ряд преимуществ:
- высокую скорость прогревания помещения;
- точную и гибкую настройку мощности конвектора;
- высокую эффективность обогрева помещений с высокими (от 3 м) потолками.
- полноценную защиту окон от запотевания.
Электрические конвекторы работают от электросети. Тэны работают от постоянного тока, который поступает через встроенные трансформаторы. Для установки электрического агрегата достаточно только подвести к месту монтажа кабель.
Электрический конвектор
Единственный недостаток таких моделей – высокие затраты на используемую электроэнергию и ограничения по месту установки. Поэтому их используют только в тех случаях, когда нет водяного отопления или нет возможности подвести разводку для подключения к контуру отопления. Электрические конвекторы устанавливают только в сухих помещениях, их не рекомендовано монтировать в деревянных домах.
Что в итоге экономичнее и эффективнее: электрокотел или конвекторы
Как уже говорилось ранее, выбор зависит от площади частного дома и модели электрокотла/конвекторов.
Для дома площадью 40-80 м2 можно спокойно выбирать 2-4 конвектора мощностью 2 кВт каждый, суммарная стоимость решения будет порядка 5 500-10 000 р. + организация отдельной проводки под их питание, т.к. включать на длительное время приборы такой мощности попросту небезопасно и чревато постоянными перегрузками.
Минимальные затраты на организацию отопления еще на протяжении многих лет будут покрывать большие на 5-20% эксплуатационные расходы
При большем бюджете в целях повышения экономичности и комфорта управления можно обратить внимание на более дорогостоящие модели Noirot, Electrolux, Ballu или Nobo
Для домов площадью 80-120 м2 выбор все еще не очевиден, поскольку суммарная стоимость конвекторов уже более близка к стоимости организации системы отопления с электрокотлом и радиаторами, а преимущества хороших электрических котлов уже очевидны.
Для домов площадью 120-300 м2 и более лучше использовать электрокотел. Система отопления будет более стабильной, экономия благодаря управлению через внешний комнатный термостат будет крайне ощутимой, подключение мощного электроприбора будет осуществлено в одной точке, можно легко решить вопрос горячего водоснабжения, подключить теплые полы, рационально использовать буферную емкость.
Как точно рассчитать необходимую мощность котлаИндивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты
