Grzejniki konwektorowe

Konwektory to grupa grzejników centralnego ogrzewania oddająca ciepło głównie na zasadzie konwekcji nagrzanego powietrza. W odróżnieniu do innych grzejników konwekcyjnych, konwektory są niemal „chłodne”, temperatura ich powierzchni nie osiąga zwykle więcej niż 50°C (temp. powierzchni dla parametrów pracy instalacji 75/65 °C)

            Tak niskie temperatury konwektorów są  możliwe dzięki ich specyficznej budowie i zasadzie działania. W przeciwieństwie do grzejników tradycyjnych, obudowa konwektorów nie pełni np. funkcji grzewczej, a jedynie dekoracyjną i osłonową. Sercem grzejnika jest w tym wypadku wężownica grzejna (konwektory wodne) lub spirala grzewcza (konwektory elektryczne), której powierzchnia wymiany ciepłą jest dodatkowo rozbudowana przy pomocy   ożebrowania (tzw. lamelek). Ożebrowanie nie ma jednocześnie fizycznego kontaktu z obudową, dzięki czemu obudowa grzejnika bardzo wolno nagrzewa się, a udział promieniowania w całkowitej wymianie ciepła nie przekracza 20%. Pozostałe 80% energii grzejnik konwektorowy oddaje bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniu.

Przepływ powietrza w konwektorze może być:

– grawitacyjny

– wentylatorowy

W konstrukcjach grawitacyjnych zimne powietrze wchodzi do grzejnika najczęściej dolnymi otworami konwekcyjnymi, ogrzewa się na listwach konwekcyjnych i wraca do pomieszczenia poprzez otwory górne.  Przepływ możliwy jest w wyniku powstawania tzw. komina termicznego w obudowie konwektora, efekt kominowy jest jednocześnie tym silniejszy im wyższy jest konwektor.

            W konwektorach wentylatorowych przepływ powietrza wymuszany jest przez dodatkowy wentylator nadmuchowy (osiowy lub promieniowy). W tym wypadku nadmuch powietrza skierowany jest najczęściej nad podłogę, a zasysanie powietrza odbywa się przez górne otwory konwektora.  Rozwiązanie takie stosowane jest np. dla konwektorów elektrycznych ściennych montowanych w łazienkach i pozwala na szybkie ogrzanie strefy przypodłogowej.

             Oddawanie przez konwektory niemal 100% ciepła bezpośrednio do powietrza zapewnia wysoki komfort ogrzewania; powietrze szybciej nagrzewa się, a dzięki stałemu, wymuszonemu przepływowi przez grzejnik doskonale miesza w całym pomieszczeniu, eliminując w nim  „strefy martwe” (wydychany z płuc CO₂ jako cięższy od powietrza gromadzi się przy podłodze niekorzystnie wpływając na samopoczucie i zdrowie osób). Jest to tzw. efekt homogenizacji.

             Konwektory są też energooszczędne, ich pojemność wodna jest kilkakrotnie mniejsza od odpowiadających im mocą grzejników panelowych (np. konwektor VERANO o wymiarach 600/1000 (wys./dł.) i mocy 1495W mieści zaledwie 0,66 litra wody, podczas gdy grzejnik płytowy C22 600/1000 o mocy 1647W od 6-7 litrów). Powoduje to małą bezwładność cieplną instalacji, szybki start i bardzo czułe działanie termostatu. Zużycie gazu przez kocioł spada nawet o 25%.

 

 

RODZAJE GRZEJNIKÓW KONWEKTOROWYCH 

 

            Konwektory ze względu na rodzaj czynnika grzewczego można podzielić na wodne i elektryczne.  Konwektory wodne można dalej dzielić na ścienne, podłogowe (stojące) i podpodłogowe (kanałowe), natomiast elektryczne, na stacjonarne (ścienne) i przenośne (wolnostojące). Ze względu na sposób przepływu powietrza konwektory można też dzielić na:

            – grawitacyjne, w których przepływ powietrza odbywa się w sposób naturalny związany z różnicą gęstości powietrza,

            – wentylatorowe, o przepływie powietrza wymuszonym

 

 

Wykonywane są najczęściej z miedzi i aluminium, chociaż spotyka się też konwektory stalowe. Z miedzi wytwarzane są wężownice grzejne, natomiast z aluminium ożebrowanie (lamelki). Obudowa zwykle jest stalowa, aluminiowa, można też znaleźć na rynku luksusowe wykonanie konwektorów z obudową z egzotycznych gatunków drewna. Konwektory z obudową aluminiową są wysokoodporne na korozję i można je z powodzeniem stosować w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności, jak: instalacje basenowe, łazienki, garaże, warsztaty (zob. też „zasady montażu konwektorów”).

            Wężownice grzejne profilowane są zazwyczaj w kształcie litery „U” i umieszczane w dolnej części grzejnika. Zasilenie i powrót jest wtedy z boku, bądź od spodu. Przy wężownicy biegnącej przez całą wysokość grzejnika, wykonanej w formie wężownicy meandrowej lub kolektora, zasilanie może się odbywać od spodu grzejnika, z boku jednostronnie lub obustronnie. Są też konstrukcje zasilane od spodu w środku grzejnika. 

            Grzejniki wodne mogą pracować na wysokich parametrach czynnika. Najczęściej jest to 95°C i ciśnienie 1 MPa, ale są też dostępne konstrukcje na ciśnienie 3 MPa. Wysokości grzejników ściennych wahają się od kilkunastu cm do nawet 110 cm. Długości od kilkudziesięciu do 200 cm. Standardowo wszystkie konwektory ścienne posiadają odpowietrznik. W wykonaniu specjalnym mogą być też wyposażone w nawilżacz powietrza.

            W pomieszczeniach z oknami sięgającymi podłogi jak: salony wystawowe, biura, obiekty sortowe, handlowe itp. wygodnym rozwiązaniem są konwektory stojące, instalowane na nóżkach lub kanałowe umieszczone w kanałach podpodłogowych. W tym ostatnim przypadku cała wężownica z lamelkami umieszczona jest na konsoli dystansowej poniżej poziomu posadzki pomieszczenia i przykryta ozdobną kratką wykonaną ze stali, aluminium lub drewna. Kratka może być przy tym wykonana w formie nakładanego rusztu jak i zwijana. W niektórych nowatorskich rozwiązaniach, sama kratka przykrywająca jest już elementem grzewczym. Wykonana jest wtedy z prostokątnych stalowych rur przez które przepływa woda grzewcza.

Grzejnik konwektorowy kanałowy może mieć kształt podłużny, łamany lub prowadzony po łuku krzywizny pomieszczenia. Przewody głównego kolektora usytuowane mogą być poziomo lub pionowo. Najpłytsze, dostępne na rynku kolektory umożliwiają wykonanie kanału o głębokości nie przekraczającej 10 cm, mieszczą się więc z powodzeniem w posadzkach międzypiętrowych. Najgłębsze mogą sięgać nawet 80 cm. Długości dobierane są indywidualnie do potrzeb i mogą wynosić nawet 5 i więcej metrów. W praktyce długość grzejnika zależy jedynie od oporów przepływu i możliwości regulacyjnych układu. Im dłuższy grzejnik tym trudniej jest zapewnić jego jednakową temperaturę.

Kanały do zamocowania konwektora wykonane są zwykle z blachy stalowej cynkowanej pokrytej czarnym materiałem lub z ciemnego tworzywa sztucznego. W zależności od potrzeb i usytuowania mogą posiadać dodatkową warstwę izolacji przeciwwilgociowej i cieplnej.   

            Moc grzewcza konwektorów kanałowych zależy od ich wymiarów, parametrów czynnika grzejnego, sposobu prowadzenia a także sposobu nawiewu powietrza. Zaleca się, aby temperatura wody zasilającej nie była niższa niż 60°C, przy mniejszych wartościach wydajność grzejników kanałowych drastycznie spada. Zwiększenie wydajności układu można też uzyskać przez:

-zwiększenie wysokości kanału (większy efekt kominowy)

-zwiększenie liczby wężownic konwekcyjnych przez łączenie ich w dublety poziome lub pionowe (jedna nad drugą)

-zastosowanie wymuszonego obiegu powietrza (kanały z wentylatorem promieniowym).

 

Regulacja wydajności konwektorów wodnych – może się odbywać przy pomocy:          

            – zaworu termostatycznego ( dla konwektorów kanałowych wymaga montażu czujnika termostatycznego na ścianie i połączenia go z elementem wykonawczym długą kapilarą, przynajmniej część ściany zewnętrznej nie może być wtedy przeszklona), regulacja polega na zamykaniu lub otwieraniu dopływu wody do konwektora w funkcji temperatury w pomieszczeniu

            – termostatu pokojowego, regulacja załącza lub wyłącza kocioł, termostat znajduje się w punkcie reprezentatywnym i może sterować kilkoma konwektorami naraz

            – regulatora pogodowego, najbardziej optymalna

            Opisane wyżej metody regulacji dotyczą czynnika grzewczego, w praktyce niektóre konwektory można też regulować po stronie nawiewu powietrza poprzez:

            – stosowanie kierownic przepływu powietrza

            – montaż przesłon dławiących

            – montaż wentylatora z płynną lub skokową regulacją prędkości obrotowej

 

 

            Są wygodnym rozwiązaniem dla łazienek, pozwalając na dogrzewanie pomieszczeń poza sezonem grzewczym. W rozwiązaniu tym, oprócz wężownicy grzejnej konwektor wyposażony jest w przewody oporowe o dużej mocy. Kable oporowe nie mają jednocześnie kontaktu fizycznego z wężownicą, dzięki czemu nie nagrzewają wody w instalacji, całe ciepło oddawane jest bezpośrednio do powietrza i lamelek. Moc elektryczna jest z reguły mniejsza od mocy strony wodnej grzejnika, stanowiąc od 50-80% jej wartości.

            Kolektory wodno-elektryczne zasilane są z sieci 230V i mogą posiadać I lub II klasę bezpieczeństwa elektrycznego (zob. zasady montażu konwektorów).

 

 

            Posiadają nisko- lub wysokotemperaturowe elementy grzejne wykonane w postaci:

            – drutu oporowego gołego

            – drutu w izolacji pojedynczej lub podwójnej  

            – ceramicznego elementu grzewczego

            Powierzchnia wymiany ciepła rozbudowana jest często dodatkowo o ożebrowanie aluminiowe, a całość umieszczona w ozdobnej obudowie stalowej lub stalowej z elementami tworzywowymi.

            Konwektory elektryczne mogą być traktowane jako pomocnicze źródło ciepła lub jako element większego systemu grzewczego. W pierwszym przypadku stosowane są zwykle urządzenia wolnostojące, przenośne, ustawiane na nóżkach, kółkach lub wyposażone w różnego typu podstawki. W drugim przeważają konwektory ścienne, stacjonarne.

            Moce konwektorów elektrycznych wahają się od kilkuset do nawet 3000W. Regulacja mocy może się odbywać zarówno po stronie elektrycznej (wielostopniowa regulacja mocy grzałki) jak i powietrznej (regulacja prędkości obrotowej wentylatora).

Poziom temperatury w pomieszczeniu ustala się za pomocą termostatu. W urządzeniach przenośnych są to najczęściej termostaty elektromechaniczne, sterowane manualnie. Temperaturę ustawia się w tym wypadku jednorazowo za pomocą pokrętła. Termostat co 2-3 minuty mierzy temperaturę w pomieszczeniu i porównuje ją z nastawą, wahania temperatury powietrza są  stosunkowo duże i dochodzą do 3°C.

W konwektorach stacjonarnych współpracujących z systemem grzewczym  popularne są termostaty elektroniczne.  Pomiar temperatury odbywa się wtedy co kilkadziesiąt sekund, a jej wahania w pomieszczeniu nie przekraczają 0,1°C. Termostaty elektroniczne umożliwiają jednocześnie programowanie temperatury w pomieszczeniu w cyklu dobowym i tygodniowym z obniżeniem w nocy lub w czasie nieobecności domowników. Mogą mieć sterowanie manualne lub zdalnie przez programator nadrzędny ( tzw. chronokarta), umieszczony w reprezentatywnym miejscu budynku. Zdalne sterowanie może wymagać poprowadzenia dodatkowego przewodu w ścianach łączącego termostaty z elementem nadrzędnym. Można też zakupić instalacje sterowane drogą radiową za pomocą pilota. Ogólnie, zdalne sterowania dają oszczędności energii nawet do 25% w czasie trwania całego sezonu grzewczego.    

 

 

            Termostaty elektryczne nie mogą być przykrywane od góry żadnymi osłonami, część konwekcyjna musi być cały czas odsłonięta. Producenci pomimo to chronią użytkownika przed przypadkowym uszkodzeniem elementu grzejnego instalując wyłączniki termiczne odcinające zasilanie przy przegrzaniu konwektora. Konwektory z termostatem elektromechanicznym mają najczęściej wyłącznik bimetaliczny (stykowy), natomiast elektroniczne bimetaliczny lub elektroniczny (bezstykowy).

 

Klimakonwektory