Как использовать котел воздушного отопления – варианты обогрева теплым воздухом

Воздушная система отопления является одним из вариантов организации обогрева частного дома. О том, как осуществляется воздушный обогрев помещений, и какое оборудование при этом используется, расскажем далее в статье.

Стоит заметить, что можно повысить эффективность воздушного обогрева, если объединить его в одну систему с вентиляцией.

Предназначение вентиляционной системы

Для каких бы целей ни служило помещение, вентиляционные ходы являются его неотъемлемым атрибутом. Особенно это относится к жилым домам и квартирам, поскольку в процессе жизнедеятельности человека скапливается пыль, излишняя влага и неприятные запахи, а также углекислый газ. Все это выводится наружу по вентиляции, а взамен в помещение поступает свежий, насыщенный кислородом воздух. Кроме того, благодаря вытяжке на стенах не скапливается конденсат, и не разрастается грибок.

Таким образом, вентиляционные системы призваны обеспечивать циркуляцию кислорода в помещении. Различают вытяжную и приточно-вытяжную вентиляционную систему. При использовании приточно-вытяжной системы вентиляции предусматривают установку рекуператора. Это значит, что теплый воздух, выходящий из помещения, будет передавать часть тепла входящему потоку. В результате, теплопотери будут заметно ниже.

Нормы оборота воздуха

Согласно СНиП 2.04.05-91 общая норма воздухооборота составляет от 35 % в час, то есть полное замещение отработанного воздуха должно происходить в течение 3 часов. При этом в помещение должно поступать не менее 30 м 3 /час воздуха на одного человека. Для кухни этот показатель увеличен до 60 м 3 /час при наличии электроплит, и до 90 м 3 /час, если используется 4-х конфорочная плита.

Дополнительно в помещении должны быть оборудованы форточки или откидные фрамуги на окнах, чтобы можно было проветрить комнату и впустить не менее 180 м 3 /час свежего воздуха. Иногда для этих целей служит вытяжка.

В санузлах и ванных комнатах нормы воздухооборота составляют по 25 м 3 /час на каждое помещение. В совмещенных санузлах норма увеличивается вдвое.

Правила для воздушного отопления

Обогрев теплым воздухом, равно как и любой другой вид отопления, должен обеспечить комфортные условия для проживания в доме. Согласно нормативным документам, в жилых помещениях минимальная температура не должна опускаться ниже 20 ℃, если комната угловая – не ниже 22 ℃, в кухне и туалете – минимум 18 ℃, а в ванной должно быть не меньше 25 ℃. Эти общие нормы касаются как частных домов, так и квартир в многоэтажных зданиях.

Воздушное отопление должно обеспечивать качественный обогрев, чтобы нивелировать теплопотери сквозь стены, кровлю или систему вентиляции. Поэтому важно правильно рассчитать мощность котла воздушного отопления. Точно определить уровень теплопотерь невозможно, поскольку на этот показатель влияет много факторов.

Примерный расчет мощности воздушного отопительного котла можно выполнить с помощью особой методики. На каждый 1 м 3 объема помещения в расчет закладывают 40 Вт мощности. К общей сумме нужно добавить по 100 Вт на каждое окно, 200 Вт на входную дверь, если она ведет на улицу. Кроме того, учитываются еще особые коэффициенты: 1,2-1,3 для угловых квартир и 1,5 для частных домов.

Теплопотери зависят еще и от географического расположения жилья. Так, для домов в южных регионах коэффициент составляет 0,7-0,9; для центральных регионов – 1,2-1,3; для Дальнего Востока и Крайнего Севера – 1,5-2,0. Для того чтобы было удобнее регулировать температуру в комнате, на радиаторах можно установить дроссели или термостатическую головку.

Воздушный обогрев, комбинированный с вентиляцией

Как правило, воздушное отопление и система вентиляции функционируют автономно, не взаимодействуя друг с другом. Совмещение двух отдельных контуров в единую систему иногда позволяет повысить эффективность отопления и снизить теплопотери.

Стоит отметить, что такой подход целесообразен для обогрева небольших помещений, например гаражей или мастерских, которые используются лишь время от времени. При этом применяются компактные устройства с вентилятором для воздушного отопления, которые работают от электричества или дизельного топлива. Именно вентилятор нагнетает теплый воздух в помещение.

В больших жилых домах такие установки не применяются, поскольку они неэкономичны и неэффективны.

Отопительные котлы

Намного чаще можно встретить системы, в которых воздушный твердотопливный котел подключен к воздуховодам и работает в комплексе с отопительной печью. При этом тепловая энергия, которая выделяется в процессе сгорания топлива, передается от теплообменника проходящему сквозь него воздуху. Разогретые воздушные массы разносят тепло по всему дому посредством воздуховодов. Чтобы снизить теплопотери, воздушные рукава для отопления, а также вентиляционные ходы прокладывают под чистовым полом, в стенах, над подвесными потолками. При этом трубы для воздушного отопления и вентиляции покрыты слоем теплоизоляции.

Холодные воздушные массы опускаются вниз к полу и выводятся наружу частично или же в полном объеме. Некоторое количество воздуха может снова попадать в помещение и использоваться для обогрева.

Примечательно, что теплый воздух, нагретый в твердотопливном котле воздушного отопления, поступает в комнату сквозь верхние вентиляционные ходы. По мере остывания воздух опускается вниз и эвакуируется наружу сквозь нижние вытяжные решетки.

Применение канальных кондиционеров и тепловых насосов

Зачастую электрическое воздушное отопление дополняют такими элементами, как:

• многофункциональные кондиционеры, которые могут как охлаждать и подсушивать воздух, так и работать на нагрев;
• антипылевые фильтры;
• фильтры ультрафиолетового излучения, которые обеззараживают поступающий воздух;
• приточно-вытяжные вентиляционные системы.

В таких системах именно электроэнергия используется в качестве источника тепла. Судя по многочисленным отзывам, отопление с кондиционером отличается удобством эксплуатации и может обеспечить комфортные условия для проживания. Управление осуществляется одним блоком, который задает все необходимые параметры.

Если сравнить данную схему с системой, включающей газовый котел для воздушного отопления, целую сеть воздуховодов и вентиляторы на вентиляции, то первая выглядит более современно и продуманно.

Стоит отметить еще одно преимущество применения канальных кондиционеров. Дело в том, что для их работы не нужно создавать никаких запасов топлива, в отличие от воздушного котла на дровах, например. К тому же, такая система является более производительной и экономной по сравнению с котлами на жидком топливе, сжиженном газе или пеллетах. Каждый 1 кВт потребляемой инверторным компрессором электроэнергии позволяет подать в помещение 3,5-4,5 кВт тепловой энергии.

Благодаря тому, что установка видимых нагревательных приборов (батарей и трубопроводов) не требуется, воздушное отопление не создает препятствий для дизайна интерьера. Нигде ничего не будет видно, кроме вентиляционных решеток.

Среди недостатков описываемой схемы воздушного отопления можно назвать высокую стоимость оборудования. Канальные кондиционеры даже небольшой мощности обойдутся достаточно дорого.

Кроме того, существуют некоторые ограничения по условиям работы внешнего блока кондиционера – он не рассчитан на температуру ниже -15 ℃ – -25 ℃, иначе, эффективность оборудования снижается.

Альтернативным решением для применения в особенно холодных регионах может стать геотермальный теплонасос. Какой бы ни была температура окружающего воздуха, ниже уровня промерзания температура грунта всегда остается на уровне 8-12 ℃. Если углубить теплообменник достаточной площади в грунт, то можно получить постоянный источник тепловой энергии и использовать его для обогрева дома.

Техника безопасности

Соблюдение правил противопожарной безопасности является одним из основных требований к проектируемым системам с котлами воздушного отопления и вентиляцией. Полный текст требований можно прочесть в пособии 13.91 СНиПа 2.04.05-91. Для оборудования жилых домов используется только часть нормативов.

В частности, если воздуховоды сделаны из горючих материалов, то их прокладку осуществляют в негорючих гильзах или шахтах. Желательно применять материалы с горючестью не ниже группы Г1, то есть слабогорючие. При этом температура продуктов сгорания не должна превышать 135 ℃.

Оптимальным материалом для воздуховодов является оцинковка. А вот вентиляторы и кожухи к ним могут состоять из горючих материалов. В любом случае, стоит проследить, чтобы температура воздуха, поступающего в помещение, не превышала 60 ℃.

Воздушное отопление для коттеджей

Система воздушного отопления на базе газового воздухонагревателя хорошо адаптирована к нашему климату

Системы воздушного отопления на основе газовых воздухонагревателей установлены сегодня примерно в 80% частных жилых построек (коттеджей, вилл, резиденций) в США и Канаде. В России пока еще не все смогли оценить достоинства этого оборудования и экономический эффект от его использования.

Возможности оборудования

Воздушное отопление с газовым воздухонагревателем обычно применяют в домах площадью от 50 до 1000 м 2 , в коттеджах площадью 200–400 м 2 его устанавливают фактически в массовом порядке. В базовой комплектации система обеспечивает только нагрев воздуха. Однако стоит дооснастить ее дополнительным оборудованием, и она сможет справиться с охлаждением комнат, научится очищать воздух от различного рода загрязнений, регулировать относительную влажность. Кроме того, воздушное отопление можно интегрировать с системой приточно-вытяжной вентиляции на базе рекуперативной приточно-вытяжной установки.

В полной комплектации система воздушного отопления фактически представляет собой центральную систему кондиционирования воздуха, способную круглогодично создавать и поддерживать индивидуальный микроклимат в каждом помещении загородного дома.

Сердце системы воздушного отопления — газовый воздухонагреватель с дополнительными модулями обработки воздуха. К нему подключены воздуховоды, по которым во все отапливаемые комнаты доставляется подготовленный и отводится отработанный воздух. Пользователь же видит только вентиляционные решетки, расположенные на полу, стенах, иногда — на потолке, и пульты ДУ.

Достоинств у грамотно спроектированной и установленной системы воздушного отопления множество:

• система низкоинерционна, так как все тепло тратится на прогрев подаваемого в помещения воздуха, без посредничества металлических радиаторов и труб;
• как следствие низкой инерционности — возможен режим ускоренного прогрева (охлаждения), когда температура воздуха в доме может измениться на десятки градусов менее чем за час — это актуально для загородных домов с периодическим проживанием;
• коттедж и его дорогостоящая отделка никогда не будут повреждены водой, как это может произойти вследствие размораживания системы водяного отопления;
• проживающие в доме люди защищены от термических ожогов — ведь температура воздушного потока, поступающего в помещения, не превышает 55°C (радиаторы в классической системе водяного отопления могут нагреваться до существенно более высоких температур);
• с точки зрения дизайна у системы также немало преимуществ — нет радиаторов, ниш для них, стояков. Это обстоятельство приветствуется многими современными дизайнерами.

Ориентировочная стоимость системы для конечного потребителя в РФ

Только отопление 80-90 у.е./м 2 ;
Отопление и кондиционирование 100-150 у.е./м 2 .

Принцип работы газового воздухонагревателя

Существенным недостатком системы воздушного отопления принято считать ее громоздкость. Воздуховоды надо куда-то прятать, жертвуя для этого высотой потолков или габаритами комнат (при установке в уже построенных домах) или «перезакладываться» по строительным материалам, если дом еще не построен.

Другая проблема — повышенная чувствительность систем к качеству проектирования и монтажа. Ошибки оборачиваются повышенным шумом, перегревом отдельных частей дома и недотопом других, запотеванием окон, сквозняками. Были случаи, когда воздушное отопление, скроенное на коленках горе-специалистами, после первого отопительного сезона беспощадно демонтировалось и отправлялось на свалку…

Газовый воздухонагреватель, кондиционер, многоступенчатый электростатический фильтр и панель управления Trane

Впрочем, не будем сильно сгущать краски. Примеров качественной реализации воздушного отопления коттеджей в нашей стране великое множество. Уже не первое десятилетие подобные установки исправно функционируют в частных домах Серебряного Бора, Барвихи и сотен коттеджных поселков, расположенных в разных уголках необъятной России.

Самое простое решение

В мире насчитывается несколько десятков производителей газовых воздухонагревателей для коттеджей, однако на российском рынке пока представлена продукция всего нескольких фирм. Испытания временем и особенностями российского газоснабжения и электроснабжения успешно прошли воздухонагреватели торговой марки LENNOX . Не первый год потребители приобретают NORDYN , TEMPSTAR , GOODMAN . А вот RHEEM и INTERTHERM появились на рынке относительно недавно.

По своей сути газовый воздухонагреватель — это мощный тепловентилятор с теплообменным модулем, оборудованным вентиляторной горелкой. Подогреваемый воздух подается в отапливаемые помещения, а продукты сгорания удаляются из теплообменника в дымоход, не смешиваясь с подогреваемым воздухом.

Воздухонагреватель работает в автоматическом режиме. За тем, чтобы горелка отключалась при погасании пламени, или отсутствии тяги в газоходе, или перегреве теплообменного узла, следит система безопасности.

Поскольку топливом является магистральный газ (для перенастройки на пропан-бутан требуется доработка горелки), правила монтажа воздухонагревателя жестко регламентированы действующей нормативной документацией. Обязательно должен быть выполнен проект ввода, разводки и подключения газа.

Сети подающих и обратных воздуховодов также должны обустраиваться в строгом соответствии с проектом. Традиционно воздушные каналы размещаются под фальшполом, над фальшпотолком, в стенах. В некоторых случаях, особенно если система монтируется в уже построенном доме (что, строго говоря, нежелательно), короба прокладывают открытым способом.

РАЗГОН – ТОРМОЖЕНИЕ

Для воздушного отопления коттеджей применяются и высокоскоростные системы подачи воздуха. В них используются воздуховоды малого сечения, занимающие небольшой объем. К примеру, канадская компания Energy Saving Products Ltd. В своей системе Hi-Velocity использует приточные воздуховоды, диаметр которых составляет всего 5 см. По утверждению разработчиков, такая система без проблем монтируется в домах любой этажности и сложности конструкции.

В классической низкоскоростной системе вся сеть воздуховодов собирается из металлических коробов прямоугольного и круглого сечений, при производстве которых используется оцинкованная листовая сталь. Все фасонные детали имеют строго определенные размеры.

В устьях воздуховодов, подающих подогретый воздух в помещения, устанавливают диффузоры («башмаки»), снижающие скорость исходящего воздушного потока до 1м/с, и закрывают распределительными решетками с поворотными ламелями. Отработанный воздух покидает отапливаемые помещения через верхнюю зону помещения, выпуски обратных воздуховодов оборудуют воздухоприемными решетками.

Дополнительные модули

Воздуховоды классической низкоскоростной системы воздушного отопления легко встраиваются в перекрытия коттеджей, построенных по канадской технологии

Разводка воздуховодов по бетонным перекрытиям

Наиболее функциональной система воздушного отопления на основе газового воздухонагревателя становится после оснащения дополнительными модулями воздухообработки. Какие из них наиболее востребованы рынком?

Большинство продвинутых заказчиков в России стремятся «научить» систему понижать температуру в доме в жаркое время года. Для охлаждения воздуха, нагнетаемого вентилятором воздухонагревателя в комнаты (когда активирован режим охлаждения, нагрев, естественно, не осуществляется), используют испарительный блок канального типа без собственного вентилятора, монтируемый над воздухонагревателем. Испарительный блок с помощью медных труб и сигнальных кабелей подключается к компрессорно-конденсаторному блоку, располагаемому на улице рядом с домом. В России представлена соответствующая техника LENNOX , CARRIER , YORK , ZENITHAIR , ALASKA , TEMPSTAR и других марок.

Чрезвычайно важным устройством является блок фильтрации воздуха. Дышать в доме, оборудованном системой воздушного отопления с хорошими фильтрами, легко, а сам воздух несравнимо чище, чем в домах с конвекционным или инфракрасным отоплением. Пыль, даже если она в дом и попадает, быстро задерживается фильтрами, которые, впрочем, заказчик должен регулярно очищать.

Наиболее массовое решение — многоступенчатый электростатический фильтр. Он монтируется на входе в воздухонагреватель. Внутри у такого устройства фильтр механической очистки из алюминиевой сетки для улавливания крупных частиц пыли, пластинчатый электростатический фильтр, способный очистить воздух от частиц размером до 0,01 мкм. По желанию может быть установлен еще и угольный фильтр. Он позволяет очищать воздух от запахов, но нуждается в регулярной замене. Кроме того, в многоступенчатом электростатическом фильтре часто устанавливают бактерицидную лампу для обработки воздуха ультрафиолетом.

Правильно подобранные и установленные воздухораспределительные решетки гармонично вписываются в интерьер помещения

Газовые воздухонагреватели Rheem и Goodman

При включении и выключении основного вентилятора воздухонагревателя сенсор потока автоматически включает и выключает фильтр.

Побочным продуктом работы многоступенчатого электростатического фильтра является озон, выделение которого минимизировано в дорогих моделях.

В Россию многоступенчатые электростатические фильтры поставляются под торговыми марками CAMFIL , GOODMAN , TROX TECHNIK , LENNOX , FIVE SEASONS .

Если воздух в коттедже загрязняется особенно интенсивно (много домочадцев, есть курильщики, разводят животных, рядом — шоссе), в систему воздушного отопления включают дополнительный трехступенчатый фильтр тонкой очистки, например типа FS Hepa 550 ( FIVE SEASONS ). Такое устройство подключается параллельно обратному воздуховоду и пропускает через себя от 1/3 до 1/2 объема воздуха. Отфильтрованный воздух подается в обратный воздуховод и далее попадает в многоступенчатый электростатический фильтр.

Увлажнитель воздуха используется преимущественно зимой, когда относительная влажность естественным образом понижена.

В Америке и Канаде распространены увлажнители поверхностного типа — они представляют собой воздухопроницаемую орошаемую насадку, на которую подается водопроводная вода. В России часто находят применение паровые увлажнители. Модуль увлажнения монтируется за воздухонагревателем (и за охлаждающим блоком, если он есть), на входе в приточную сеть воздуховодов, а датчик влажности располагается перед входом в воздухонагреватель.

Среди увлажнителей отметим специализированную продукцию LENNOX .

Полезным модулем для системы воздушного отопления является приточно-вытяжная вентиляционная установка. На практике находят применение в основном модели с пластинчатым рекуператором. Среди распространенных на рынке марок стоит отметить VENMAR , SYSTEMAIR , MAICO VENTILATOREN , REMAК, ROSENBERG , HALTON .

По указанию свыше…

Не газом единым!

Газовый воздухонагреватель – далеко не единственное устройство, используемое для нагрева воздуха в современных системах воздушного отопления коттеджей. Такие установки универсальны по отношению к используемым источникам тепловой энергии. Так, находят применение воздухонагреватели прямого нагрева, работающие на солярке, воздухонагреватели фэнкойлового типа, теплоснабжение которых осуществляется от отопительного котла (газовых, дизельных) или от систем центрального теплоснабжения, электрические калориферы, тепловые насосы, в том числе грунтовые.
Среди российских производителей воздухонагревателей можно отметить, к примеру, компанию «Антарес Комфорт», которая изготавливает оборудование, адаптированное к российским условиям эксплуатации. Изделия этой компании позволяют использовать как газовое отопление (источник энергии – газовый котел), так и электрическое ( в состав оборудования входит электрическая нагревательная кассета). При отсутствии источника газа место газового отопления в системе «Антарес Комфорт» предусмотрена возможность использования твердотопливных и дизельных котлов.

При выборе автоматики и для продавца, и для покупателя есть место для маневра. Так, в простейшем случае для регулирования температуры воздуха в коттедже применяется электромеханический термостат. Его устанавливают в контрольном помещении, и, когда температура там достигнет заданной пользователем величины, воздухонагреватель выключается, а после охлаждения комнаты примерно на 2°С включается вновь.

Если система воздушного отопления рассчитана и установлена грамотными специалистами, в других помещениях коттеджа температура будет приблизительно такой же, как и в контрольном.

При использовании программируемого электронного термостата настройка температуры во всем доме также осуществляется по контрольному помещению. Но отопительная система может подчиняться заданному владельцем дома распорядку дня (недели). Выгода от использования программируемого электронного термостата — 10–15% снижения затрат на энергоресурсы.

Возможность регулирования температуры в каждой из охлаждаемых или отапливаемых комнат коттеджа в автоматическом режиме предоставляет интеграция системы воздушного отопления с интеллектуальной системой зонального регулирования.

При этом каждое помещение (или группа из 2–3 комнат) становится самостоятельной зоной обслуживания. В каждой зоне ставится свой термостат. Сигналы от термостатов принимает блок микропроцессорного управления, который следит за работой всех модулей системы воздушного отопления и управляет дозированием подаваемого в комнаты подготовленного (очищенного, увлажненного, нагретого или охлажденного) воздуха.

Собственно для дозирования подачи воздуха используют клапаны с электроприводом (ирисовые или другой конструкции), которые монтируются на подающих воздуховодах, чаще всего — непосредственно перед их выпуском в отапливаемое помещение.

Пользователь воздушного отопления с интеллектуальной системой зонального регулирования управляет температурой в каждой комнате с помощью пульта ДУ или же перепоручает это заранее настроенной программируемой автоматике. Наиболее известные в России торговые марки систем зонального регулирования — CARRIER и TRANE . Хотя в последнее время в продаже появляется и другая хорошая техника.