Водяные конвекторы отопления: устройство, принцип работы, разновидности

Во всем мире водяные конвекторы отопления на протяжении нескольких десятилетий успешно конкурируют с радиаторами. В нашей стране они применяются тоже достаточно давно, но по популярности по-прежнему сильно уступают чугунным и биметаллическим радиаторам. Низкая популярность обусловлена отнюдь не худшими эксплуатационными характеристиками, а лишь отсутствием у значительной части населения представления об этом типе отопительного оборудования.

Принцип работы

Само слово «конвектор» служит указанием на то, что в основе принципа его работы лежит такое физическое явление как конвекция. Холодный воздух, будучи более плотным, находится в нижних слоях – вблизи пола помещения. Пройдя сквозь конвектор, воздух согревается, плотность его уменьшается, в результате чего он поднимается вверх.

Конвекция может быть не только естественной, но и принудительной. Увеличить конвекционный поток воздуха и тем самым повысить КПД отопительного прибора поможет встроенный вентилятор.

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.

Настенные и напольные водяные конвекторы отопления

По способу монтажа все конвекторы отопления делятся на настенные, напольные и внутрипольные. Первые два типа очень похожи между собой, поэтому рассматривать мы их будем вместе.

Главное различие настенных и напольных конвекторов, очень схожих по внешнему исполнению, – их габариты. Настенные, как правило, достаточно высокие, напольные – низкие и компактные. Последние благодаря их скромным размерам меньше бросаются в глаза, их легко скрыть за мебелью.

Настенный водяной конвектор.

Напольный водяной конвектор.

Существуют даже плинтусные модели с высотой менее 200 мм, которые могут служить заменой плинтусу и обогревать помещение по всему периметру.

Плинтусный водяной конвектор.

Все настенные и напольные конвекторы подразделяются на модели с кожухом и модели без него. Кожух выполняет отнюдь не декоративную роль, как этого можно было бы ожидать: он способствует созданию дополнительной тяги для улучшения циркуляции воздуха. Часто высота кожуха значительно превышает габариты теплообменника. Такое несоответствие вовсе не является браком завода-изготовителя, делается это намеренно: чем выше кожух, тем сильнее тяга. Что же касается конвекторов без кожуха, то у них тоже имеется корпус, но он лишь маскирует теплообменник и защищает его от механических повреждений.

Следует заметить, что поверхность функционального кожуха или же декоративного корпуса не нагревается слишком сильно. Это выгодно отличает конвекторы от радиаторов – обжечься, случайно коснувшись поверхности корпуса, в данном случае нельзя.

Чаще всего корпуса конвекторов изготавливают из стали, вне зависимости от материала теплообменника. Дело в том, что сталь легко окрашивается, и это дает покупателю возможность подобрать отопительный прибор, который идеально впишется в интерьер помещения. Впрочем, сталь – хоть и наиболее распространенный, но не единственный вариант. При желании можно найти и что-нибудь более экзотическое, например, конвектор в деревянном корпусе.

Водяные конвекторы отопления, встраиваемые в пол

Существует еще одна разновидность конвекторов отопления, сильно отличающаяся от рассмотренных выше и потому стоящая особняком. Необычны они местом своей установки – в нише, расположенной ниже уровня пола. С большой долей вероятности встретить подобные отопительные приборы можно в помещениях торгового или офисного назначения с большими панорамными окнами, на фоне которых обычные радиаторы или конвекторы будут смотреться не совсем уместно.

В коттеджах и квартирах такие конвекторы тоже устанавливают, но обычно лишь в тех случаях, когда нижний край окна расположен не выше 150-300 мм от уровня пола. Допускается встраивание отопительных конвекторов в подоконник.

Конвектор водяного отопления встроенный в пол.

Высота корпуса встраиваемых в пол конвекторов может варьироваться от 50 до 130 мм, а длина достигать 3 м. Но об истинных габаритах отопительного прибора пользователь, если он сам не занимался проектированием и установкой, может только догадываться, ведь видна ему будет лишь декоративная решетка на уровне пола, через которую вверх поднимается нагретый воздух.

Чаще такие решетки изготавливаются из стали, алюминия или пластика, но иногда можно встретить чугунные, мраморные или, например, деревянные. Из какого бы материала ни была сделана решетка, она должны быть достаточно прочной, чтобы вы, проходя мимо, не боялись на нее наступить.

В случае больших французских окон внутрипольные конвекторы – незаменимый вариант отопительного оборудования. С одной стороны, и мы об этом уже упоминали, они, будучи расположенными ниже уровня пола, не мешают обзору. С другой стороны, именно такие конвекторы наиболее эффективно обогревают помещение с окнами «в пол». Холодный воздух из окна попадает через решетку в конвектор, а оттуда тем же путем выходит уже теплым.

Для установки внутрипольного конвектора требуется заранее подготовить в полу нишу глубиной от 100 до 300 мм. Впрочем, осуществить монтаж можно и на стадии выполнения стяжки пола. Следует иметь в виду, что далеко не каждый конвектор вы можете использовать для внутрипольного монтажа.

Лимитирующим фактором в данном случае будет служить высота корпуса прибора. Мощные модели высотой в несколько десятков сантиметров не предназначены для установки в помещениях, расположенных на верхних этажах здания. Разумеется, планировать установку внутрипольных конвекторов следует заранее – еще на стадии строительства здания. Исключение составляют маломощные невысокие модели, которые допускают монтаж в стяжку.

Внутрипольные конвекторы водяного отопления, в отличие от настенных или напольных, часто имеют в своей конструкции вентилятор для принудительной подачи воздуха к теплообменнику, а также систему дренажа для сбора и отведения конденсата из корпуса прибора.

Возможность контроля температуры

Иногда, особенно весною, когда ночью еще по-прежнему холодно, а днем уже начинает заметно пригревать солнце, периодически возникает желание снизить жар, идущий от отопительного прибора. Водяные конвекторы отопления легко поддаются регулировке мощности. При перекрывании подачи теплоносителя в конвектор он довольно быстро остынет, что обусловлено малым, по сравнению с радиатором, объемом воды внутри него.

Все, что вам нужно для поддержания температуры в помещении на заданном уровне, это комплектация конвектора терморегулирующей арматурой с механическим или электронным управлением.

Механическая терморегулирующая арматура.

Электронная терморегулирующая арматура.

Устанавливаемый термостатический клапан должен обладать высокой пропускной способностью, чтобы не создавалось значительного гидравлического сопротивления на входе. Некоторые производители конвекторов изначально оснащают свою продукцию термостатической арматурой. Если приобретенный вами прибор не укомплектован терморегулирующим клапаном, вы можете самостоятельно купить и установить его.

Регулировать температуру воздуха в помещении можно и вручную. В некоторых моделях конвекторов имеется заслонка, которую пользователь при желании может повернуть и перекрыть тем самым путь нагретому воздуху.

Возможность применения для охлаждения помещения

Конвектор можно назвать универсальным климатическим оборудованием, поскольку в разные сезоны он может выполнять разные задачи: зимой – греть, летом – охлаждать. Правда, далеко не каждый прибор адаптирован для работы на охлаждение, производители обычно указывают на наличие такой возможности у той или иной своей модели.

Следует иметь в виду, что генерируют холод конвекторы существенно хуже, чем тепло, поэтому рассчитывая мощность прибора, нужно опираться на ваши потребности в холоде, ведь уменьшить мощность нагрева, как вы теперь уже знаете, не составляет труда.

Чтобы ваш конвектор начал не греть, а охлаждать воздух в помещении, его нужно опорожнить, заполнить специальной жидкостью и подключить к чиллеру. Впрочем, существуют модели, в которых процесс перехода из одного режима в другой осуществляется гораздо проще и быстрее. В них имеется сразу два не связанных между собою контура: один – для теплоносителя, другой – для хладагента. Для смены режима работы вам будет достаточно отключить циркуляцию жидкости в одном контуре и включить в другом.

И еще пара замечаний, касающихся возможности применения данного типа климатического оборудования для охлаждения помещения. Вспомнив принцип работы конвектора, вы поймете, что в естественном режиме работать на охлаждение он не в состоянии. Именно поэтому все модели, рассчитанные на работу в двух режимах, оснащены вентиляторами. Кроме того, вентилятор способствует уменьшению количества конденсата, образующегося на теплообменнике при работе конвектора на охлаждение.

Достоинства и недостатки водяных конвекторов перед обычными радиаторами

Вы узнали много нового для себя о водяных конвекторах, но, скорее всего, вам этого будет недостаточно, чтобы понять, нужен ли лично вам такой отопительный прибор. Чтобы помочь вам сделать выбор (не важно – положительный или отрицательный), сравним водяные конвекторы с обычными радиаторами, привычными и хорошо знакомыми.

+ Плюсы водяных конвекторов отопления

1. Конвекторы быстрее прогреваются до расчетной мощности. Причина этого достаточно проста: внутренний объем труб конвектора довольно мал, благодаря чему скорость циркуляции теплоносителя в системе выше. Конвекторы не только быстрее нагреваются сами, но и быстрее согревают помещение, чему в значительной степени способствует высокая теплопроводность реберных пластин.
2. Конвекторы не требуют высокой температуры теплоносителя: для эффективного обогрева помещения достаточно, чтобы вода в системе была прогрета до 50-60°С. Из этого следует, что затраты энергии на нагрев теплоносителя в отопительной системе с конвекторами меньше, чем в системе с радиаторами.
3. Конвекторы, в отличие от радиаторов, способны создавать эффективную тепловую завесу, отсекая холодные потоки воздуха, поступающие в помещение от окон. Окна не запотевают и не промерзают.
4. Воздушные пробки в водяных конвекторах отопления – большая редкость.
5. Благодаря малому весу конвекторов допускается их установка даже на легкие перегородки, сделанные, например, из гипсокартона. В случае радиаторов, особенно чугунных, о таком нельзя даже помыслить.
6. Конвекторы не представляют собой опасности для маленьких детей: поверхность корпуса практически не нагревается, а значит, вероятность обжечься об нее нулевая.
7. Скрытая установка внутрипольных конвекторов, при которой не видны ни трубы, ни сами отопительные приборы, – давняя мечта многих дизайнеров помещений, которая, наконец, стала явью.

— Минусы водяных конвекторов отопления

1. Конвекторы можно использовать только в помещениях с естественной вентиляцией. Забор воздуха из помещения с принудительной вентиляцией, как правило, осуществляется вблизи потолка. Это означает, что весь теплый воздух, создаваемый конвектором, будет вытягиваться наружу, т. е. работать отопительный прибор будет вхолостую.
2. В результате неравномерного распространения воздушных потоков, идущих от конвектора, возможно образование сквозняков.
3. Данный отопительный прибор способствует циркуляции в помещении пыли, перемещаемой конвекционными потоками воздуха.