Въздушна топлина

Конвекторът за затопляне на вода е обширен клас отоплително оборудване, което се използва в световен мащаб от много десетилетия, наред с радиаторите. Те се различават значително от лъчистите си аналози – както по принцип, така и по начин на работа. Радиаторът изпълнява две задачи – загрява въздуха и излъчва топлина под формата на инфрачервени вълни. Конвекторът има по-проста задача – той е предназначен само за отопление.

Принципът на конвектора се основава на простите закони на физиката: студеният въздух преминава през топлообменника, нагрява се и се издига нагоре. Това дава възможност за циркулация на въздуха в помещението. За разлика от отоплението с радиатори, конвекционното отопление предвижда големи температурни разлики в близост до пода и под тавана, тъй като нагретият въздух се издига нагоре. В конвекторите обаче няма отопление без лъчиста топлина. Когато уредът работи, се появява т.нар. вторичен лъчист отоплителен ефект: горещият въздух в тавана нагрява тавана и повърхността на тавана започва да излъчва топлина и да я предава на предметите в помещението.

Тъй като конвекторите не са проектирани с повърхности, които да излъчват инфрачервени вълни, не е необходимо да ги оставяте открити, за да може топлинните вълни да се разпространяват свободно в помещението. Конвекторът може да се монтира зад декоративен параван или да се скрие зад вътрешно обзавеждане – при условие обаче, че околните елементи не пречат на циркулацията на въздуха.

Конвекторите са широко разпространени както от местни, така и от чуждестранни марки Boki, Isan, Jaga, Kampmann, Kermi, Klima, Minib и много други .

С И БЕЗ ВЕНТИЛАТОР

Въпреки общия принцип на действие на конвекторите, те работят по различен начин в зависимост от модела. На пазара има два вида уреди, които се основават на вида конвекция – принудителна конвекция или естествена конвекция.

При принудителните конвектори се използват вентилатори аксиални или тангенциални – те засмукват въздух и увеличават въздушния поток в модела. Тангенциалният вентилатор има работно колело по цялата си дължина и се движи по протежение на топлообменника, докато аксиалният вентилатор е в края и насочва въздуха по протежение на топлообменника, но може да не „достигне“ до далечния край на конвектора. Възможно е например да се направи устройство с по-висока мощност, като се монтират по-често лопатките – въздухът под налягане от вентилатора пак ще преминава през лопатките с висока скорост. Съществуват обаче и недостатъци. Първо, двигателите на вентилаторите изискват захранване, така че трябва да свържете конвектора към електрическата мрежа, което не винаги е възможно. А понякога това не е безопасно – например за плувни басейни и други мокри помещения са разработени специални модели, чиито вентилатори се захранват от нисковолтов постоянен ток – от тях е невъзможно да се получи токов удар. Съществуват и устройства с дистанционен вентилатор, който може да вкарва въздух в конвектора от друго помещение. Второ, вентилаторът е механично устройство, което издава шум при работа.

Конвекторите с естествена конвекция, от друга страна, са безшумни – в конструкцията им няма вентилатори. При тези модели въздухът навлиза в конвектора по естествен път – спуска се надолу и се влива в конвектора, а след това се нагрява и се връща обратно в помещението. Освен това те не се нуждаят от захранване, което опростява монтажа. Но естествената конвекция изисква определени условия. напр. чрез ограничаване на честотата на ламелите в топлообменника. От една страна, колкото повече лопатки има, толкова повече топлина може да отдава, но от друга страна, твърде многото лопатки могат да намалят топлинния капацитет на конвектора и да ограничат свободния поток на въздуха през уреда. Ето защо разстоянието между ламелите е внимателно изчислено, за да се осигури максимална ефективност на нагревателя и максимален въздушен поток. Някои конвектори с естествена конвекция могат да бъдат оборудвани с аксиални вентилатори, които ще увеличат мощността на устройствата, ако е необходимо, увеличавайки въздушния поток през тях. Вярно е, че в този случай вече трябва да ги захранвате с електроенергия и те няма да са много тихи, когато вентилаторите работят.

НА СТЕНАТА, НА ПОДА, В ПОДА

Конвекторите се разделят на подови, подови и стенни.

Подов конвектор – специален вид уред. Корпусът му е „вкопан“ в пода на помещението, а топлообменникът е в ниша във вътрешността на помещението. Такъв конвектор обикновено е покрит с декоративна решетка отгоре, която е на нивото на пода. Решетките обикновено са достатъчно здрави, за да позволяват равномерно движение на краката. Моделите с подови конвектори имат важно предимство пред другите отоплителни уреди радиатори, стенни и подови конвектори – те са почти невидими и могат да осигурят много висока отоплителна мощност в зависимост от вида на конвекцията, конструкцията на топлообменника и други фактори . Ето защо те се използват широко в случаите, когато е необходимо да се отопляват помещения, но не е желателно да се поставят излишни предмети, които привличат вниманието. Панорамното остъкляване е един от примерите за такова приложение. Големите стъкла изглеждат впечатляващо и дават добра гледка, но стандартните радиатори или конвектори могат да пречат на гледката – все пак те имат определена височина. от друга страна, подовите модели не пречат на гледката, тъй като са разположени почти изцяло под нивото на пода. Но те отопляват прозорците ефективно – студеният въздух се спуска по стъклата и влиза в конвекторната решетка в долната част, вътре преминава през топлообменника и излиза топъл въздух. Конвектори от този тип се използват и за отопление на периметъра на помещенията и в редица други приложения.

Подовите модели се различават по дълбочината на корпуса, броя на топлообменниците и вида на конвекцията. Дълбочината е един от факторите, които ограничават възможностите за инсталиране на подов конвектор, тъй като не всеки под може да го побере. По-дълбоките устройства могат да достигнат няколко десетки сантиметра височина и като правило това са устройства с по-висока мощност. Те не са предназначени за монтиране на горните етажи на сградите; обикновено се монтират на приземния етаж. От друга страна, радиаторите с малка дълбочина само от няколко сантиметра ви позволяват да ги монтирате в замазката на всеки етаж, а не само на партера. Но и мощността на тези модели ще бъде по-ниска от тази на големия конвектор.

Тъй като в сглобяемия подов конвектор се вижда само решетката, производителите обръщат голямо внимание на нейния дизайн. Те могат да бъдат изработени от различни материали – метал стомана, алуминий , дърво и др. д. Металните решетки са по-здрави и могат да бъдат по-тънки, а съставящите ги пръчки могат да бъдат разположени както напречно на решетката, така и по дължина. Металът обаче може да се нагрее от въздуха и да започне да излъчва топлина сам, което ще намали аеродинамиката на конвектора, ще намали капацитета му и съответно мощността му. Трябва да се отбележи обаче, че това явление влияе съвсем слабо върху крайната мощност на нагревателя. Дървените решетки са по-малко изложени на това явление, но имат и недостатъци. Дървените пръти са по-крехки от металните и затова се правят по-дебели, за да се увеличи тяхната здравина, което между другото намалява капацитета на конвектора и се полага напречно. Производителите предлагат широка гама от цветове, а освен това се предлагат и рамки от различни видове и цветове, така че е лесно да се намери рамка, която да съответства на стила на всеки интериор.

Съвременната архитектура на сградите не се ограничава само до прави линии, така че освен прави подови конвектори са възможни и по-сложни модели – ъглови и дори радиални. Обикновено те се произвеждат от фирми по специална поръчка и се налагат допълнителни разходи за нестандартни решения.

По-добре е монтажът на подовите конвектори да се планира още в хода на строителството, за да се осигурят ниши за тях. В същото време ниските модели могат да се монтират със замазка ако новият слой замазка е достатъчно дебел, за да побере корпуса на модела . Не е желателно да се монтират подови конвектори в специално проектиран подиум – ако те не са на едно ниво с пода, устройствата няма да работят добре.

Подовите и стенните конвектори се различават най-вече по размерите си. Устройствата за стенен монтаж обикновено са доста високи и се монтират на стената. Подовите конвектори – ниски и компактни – в някои случаи могат успешно да заменят подовите конвектори – например при отопление на помещения с големи стъкла. Благодарение на ниската си височина стоящите на пода модели са незабележими и лесни за скриване, дори зад мебели. Съществуват и т.нар. цокълни модели – конвектори с изключително малка височина до 200 мм , които са толкова компактни, че почти не се забелязват, и могат да се използват за периферно отопление.

Конвекторите за стенен и подов монтаж могат да се доставят със или без капак. На пръв поглед е просто: уред с гол топлообменник е конвектор без корпус, а уред с корпус в затворен корпус е конвектор с корпус. На практика обаче това не е така. Най-характерната особеност на конвекторите с капак е, че капакът играе не декоративна, а практическа роля, т.е. създава допълнителна тяга за по-добра циркулация на въздуха. Серията конвектори може да включва уреди с един и същ размер на топлообменника, но с капаци с различна височина – високите капаци са по-ефективни, но заемат и повече място. Топлообменникът в такива конвектори обикновено е разположен в долната част, по-близо до пода. Конвекторът без капак или изобщо няма капак, или служи само за декоративни цели – той прикрива топлообменника и го предпазва от повреда.

Между другото, както функционалният капак, така и декоративният корпус на конвектора не се нагряват толкова, колкото например повърхността на радиатора. Поради това конвекторите са безопасни за хората, включително за децата – няма опасност от изгаряне по корпуса на уреда.

Конвекторните черупки най-често са изработени от стомана независимо от вида на топлообменника – стоманен, меден или меден . Стоманата е лесна за боядисване, така че имате възможност да поръчате модела във всеки цвят от палитрата, предлагана от производителите. Въпреки това за корпуса се използват и други материали, понякога по изненадващ начин, като например дърво. В тези експерименти няма нищо изненадващо, тъй като задачата на корпуса не е да отоплява помещението с лъчи, така че за да работи конвекторът правилно, просто трябва да се направят отвори в корпуса, за да се издуха въздухът.

Обикновено конвекторът е покрит с решетка, която не пречи на циркулацията на въздуха, но в същото време не позволява на други предмети да попаднат в устройството и разпределя потока нагрят въздух. Решетката може да отклонява въздуха нагоре или настрани в зависимост от дизайна на отворите в решетката.

Стенните и подовите конвектори могат да бъдат и прави или наклонени в зависимост от производствените възможности.

Моделите, монтирани на стена, трябва да бъдат закрепени с помощта на скоби; моделите, монтирани на пода, трябва да бъдат монтирани на специални крачета. При инсталирането на устройството трябва да се вземе предвид неговото положение в пространството – важно е да се спазват определени правила. Конвекторът не трябва да бъде разположен твърде високо или твърде ниско над пода, в противен случай ефективността му ще бъде намалена. Ако конвекторът се монтира в помещение с гrublа подова настилка преди запълването на замазката, трябва да се вземе предвид планираният слой на замазката, за да не бъде подът твърде близо до уреда след монтажа.

НАГРЕВАТЕЛЕН ЕЛЕМЕНТ

Основният работен елемент на конвектора е топлообменникът. В него се осъществява преносът на топлина от отоплителната среда към въздуха. Топлообменниците се предлагат с различни конструкции и материали, което определя техните характеристики и разходи. Например, често се използват топлообменници, изработени изцяло от стомана, мед или комбинация от мед и алуминий.

Най-разпространеният тип топлообменник в конвектора е пластинчатият топлообменник. Обикновено това е тръба, към която са прикрепени няколко перки – ламели. Топлоносителят циркулира в тръбата и топлината се предава на плочите. Въздухът на свой ред се движи между редиците ламели и нагрява. Начинът на свързване на ламелите и тръбите играе важна роля, тъй като пропуските в тръбите намаляват ефективността на топлообменника. При стоманените топлообменници тръбите и ламелите могат да бъдат съединени чрез заваряване, за да се осигури добър топлообмен. Елементите на медната намотка са свързани чрез запояване. Комбинираните топлообменници с медни тръби и алуминиеви ламели изискват различен подход, тъй като материалите не могат да се съединяват чрез заваряване или запояване. Топлообменниците често се оформят с помощта на дорници: ламелите първо се плъзгат по тръбата и след това през тръбата се вкарва дорник с диаметър, по-голям от първоначалния. В резултат на това тръбата се разширява и в нея се врязват ламелите. Разпространен е и методът на свързване без дорник, при който ламелите са проектирани така, че когато тръбата се издърпа през ламелите, втулките прилягат плътно около тръбата.

Формата на ламелите се променя и в ламелите на ламелните конвектори. В конвекторите се използват както обикновени, така и рифеловани ламели. Релефът позволява да се увеличи площта на плочата, а оттам и топлинната мощност. Ламелите могат да бъдат единични, П-образни или дори меандровидни. Алуминиевите ребра обикновено са тънки и трябва да се обработват внимателно, за да се избегне повреда – смачканите ребра влошават аеродинамиката на топлообменника. Стоманените ламели са по-здрави.

Алтернативата на дизайна с перки е проводниковият топлообменник серията конвектори Isan разполага с такива . Тези конвектори използват медни проводници вместо ламели; те са свързани с медна тръба и са оплетени по специален начин. Този тип топлообменник е издръжлив и ефективен, но е и по-скъп от пластинчатите топлообменници.

Тръбите, които са в основата на топлообменника, също могат да варират. Обикновено в конвекторите се използват тръби с кръгло сечение, тъй като тази форма им осигурява висока якост, като осигурява равномерно разпределение на налягането във всички зони на тръбата. Някои модели имат топлообменници с други форми на тръбите, напр. овални тръби и др. д. Материалът на тръбата е важен. Стоманените конвектори използват тръби, които са достатъчно дебели, за да издържат на високо налягане, и често могат да се монтират в отворени отоплителни системи поради по-дебелите стени корозията не е толкова вредна, колкото например при тънкостенните стоманени радиатори, които не могат да се използват в отворени системи . Медните тръби са по-гладки отвътре в сравнение със стоманените, така че имат по-голям капацитет на пренос и не са склонни към корозия. Топлообменниците с медни тръби обаче трябва да бъдат защитени от вредното въздействие на хлорираната вода.

ТЕМПЕРАТУРА ПО ЖЕЛАНИЕ

Конвекторите се характеризират с по-малък капацитет от радиаторите водата запълва само тръбите на топлообменника и висока скорост на циркулация, за да се осигури ефективен топлообмен и съответно топлинна мощност на уреда. Високият дебит на топлоносителя предпазва конвектора от замръзване, когато прозорците са отворени – водата няма достатъчно време да се охлади до степен, в която да се превърне в лед. Големият диаметър на тръбите и липсата на кранове, подобни на тези при радиаторите, на практика елиминират възможността за образуване на въздушни джобове.

Конвекторите обаче се регулират лесно. Ако потокът вода към уреда бъде спрян, той бързо се охлажда и спира да се нагрява. Поради тази причина конвекторите се комбинират добре с термостатични фитинги, които позволяват да се зададе желаната температура в помещението и да се поддържа на предварително определено ниво без човешки контрол. За конвекторите се използват термостатични вентили с голям дебит, за да се предотврати създаването на твърде голямо хидравлично съпротивление на входа на апарата и по този начин да се намали ефективността на отоплението. Подобно на радиаторите, конвекторите могат да бъдат оборудвани с термостатични вентили с различни видове термостатични глави стандартни, с дистанционно управление, с електронно управление и т.н. . д. . Производителите на конвектори могат да ги оборудват с термостатични вентили още в завода или да оставят този въпрос на клиента, като оборудват моделите с кранове без вентили.

Някои конвектори имат вградена клапа, която може да се контролира от конструкцията – вътре в такъв модел има клапа, която може да се върне назад и да прекъсне отоплявания въздух, ако е необходимо. Но за разлика от термостатичния разширителен вентил, клапата изисква ръчно управление.

КАКТО ПРЕЗ ЗИМАТА, ТАКА И ПРЕЗ ЛЯТОТО…

Конвекторите могат да се използват не само за отопление, но и за охлаждане. Вместо с нагревателна среда те се пълнят с охлаждаща течност вода или специална течност от охладител. Един и същ конвектор може да изпълнява различни задачи през различните сезони: да работи за отопление през зимата и за охлаждане през лятото. Вярно е, че не всеки конвектор е пригоден за такава универсална работа и производителите обикновено посочват дали даден модел може да се използва за охлаждане.

За да преминете от единия към другия режим, конвекторът трябва да се изпразни и напълни отново с необходимата течност. Съществуват обаче и модели, които имат два отделни интегрирани кръга за отопление и охлаждане. С тях просто изключвате циркулацията в единия кръг и включвате другия, когато сменяте режима. Трябва да се помни, че конвекторите имат значително по-ниска мощност на охлаждане, отколкото на отопление; затова при проектирането на проект за конвективно охлаждане е важно да се изчисли необходимостта от охлаждане, тъй като е лесно да се намали мощността на отопление. Освен това конвекторът не може да работи в естествения си режим на охлаждане; затова всички модели с поддръжка на охлаждане са оборудвани с вентилатори.

Когато работят в режим на охлаждане, по топлообменниците на конвекторите може да се образува конденз. Влагата в подовите модели се натрупва в долната част на кутията и трябва да се отстрани. Освен това тези конвектори често са оборудвани със система за отвеждане на конденза.

ТАКА ЧЕ ДА СЕ ПОДДЪРЖА ЧИСТ

Всеки ден през конвектора преминава голямо количество въздух, а с него и прах и други замърсявания. След като влязат в уреда, частиците могат да се съберат по ламелите и други вътрешни повърхности и с течение на времето да се върнат обратно във въздушния поток. Конвекторът трябва да се почиства периодично например с прахосмукачка, която изсмуква праха от пролуките между лопатките , за да не се превърне в източник на замърсяване. При някои модели корпусът и решетката са фиксирани, а при други се демонтират и позволяват почистване на вътрешността на уреда. Заслужава да се отбележи, че ламелните топлообменници особено тези с набраздени лопатки са по-податливи на замърсяване, отколкото телените топлообменници, при които прахът почти не се задържа върху телта и остава само на дъното, откъдето може лесно да се отстрани с прахосмукачка.