Проектирование воздушного отопления: основные принципы и пример расчета

Монтаж системы воздушного отопления невозможен без предварительной подготовки проекта. Разработанный план должен быть достоверным и содержать максимально правдивые сведения. Получить их самостоятельно практически невозможно, без специализированного инженерного образования. Поэтому, наша компания предлагает воспользоваться своими услугами по проектированию систем воздушных отоплений. Мы поможем создать схему размещения оборудования воздушного отопления в комплексе с услугами по его монтажу и запуску в эксплуатацию, либо отдельно от них.

Расчет теплопотерь дома

Процесс проектирования воздушного отопления предусматривает учет выбранного типа оборудования. Определиться с его разновидностью можно узнав количество воздуха, необходимое для работы системы, а также начальную температуру воздуха для обогрева помещения. Определиться с перечисленными показателями поможет расчет теплопотерь.

В холодное время года, теплый воздух покидает помещение через окна, двери, крышу и стены. Чтобы обеспечить комфортную температуру внутри дома, необходимо вычислить тепловую мощность, позволяющую компенсировать потери тепла и поддержать оптимальную температуру в помещении.

Потери тепла рассчитываются индивидуально для каждого частного дома. Расчеты можно провести вручную или прибегнув к помощи специальной программы.

Для расчета потерь тепла дома (Q), необходимо тепловые затраты ограждающих конструкций (Qogr.k), расходы на вентиляцию и инфильтрацию (Qv) с учетом бытовых расходов (Qt). Вычисленные потери измеряются в Вт.

С целью вычисления затрат используем следующую формулу:

Определение размера теплопотерь отдельных источников рассмотрим чуть ниже.

Пример расчета теплопотерь дома

Поскольку общие тепловые потери загородного дома складываются из потери тепла окон, дверей, стен, потолка и прочих элементов здания, его формула представляется как сумма данных показателей. Принцип расчета выглядит следующим образом:

Qorg.k = Qpol + Qst + Qokn + Qpt + Qdv

Определить тепловые потери каждого элемента можно учитывая особенности его строения, теплопроводность и коэффициент сопротивления тепла, указанный в паспорте конкретного материала.

Расчет теплопотерь дома сложно рассматривать исключительно на формулах, поэтому мы предлагаем воспользоваться наглядным примером.

Предположим, что дом для которого необходимо провести расчеты расположен в Перми. Температура воздуха в наиболее холодную пятидневку составляет — 38°С, температура грунта — +2°С, желаемая температура внутри помещения — +22°С.

Габариты дома составляют:

1. Ширина – 7 м;
2. Длина – 9 м;
3. Высота – 2,8 м.

Исходя из указанных данных, можно приступить к расчетам.

Вычисление тепловых потерь стен

В расчет тепловой потери стен берется каждый слой ограждающего элемента. К примеру, стена может быть утеплена слоем пенополистирола или минеральной ваты. В таком случае, их показатели рассчитываются по отдельности.

Тепловые потери каждого слоя можно рассчитать по следующей формуле:

Qst = S × (tv – tn) × B × l/k

S – площадь слоя, выраженная в квадратных метрах.

tv – температура, которую владелец дома планирует поддерживать внутри помещения. Единица ее измерения – градусы. Стандартно, берется значение на несколько раз больше желаемого.

tn – средняя температура за 5 дней. В расчет берется самые холодные дни, свойственные для региона. Показатель измеряется в градусах.

к – коэффициент теплопроводности материала.

В – толщина ограждающего слоя. Единица измерения – метры.

l – параметр из таблицы, учитывающей особенности тепловых затрат.

Стены рассматриваемого на примере здания состоят из газобетона, толщиной В = 0,25 м. Его коэффициент (к) составляет 2,87.

Qst = 22,21 × (22 + 38) × 0,25 × 1,1/2,87 = 877 Вт

В случае, когда в стене имеются двери или окна, их площадь отнимается от первичных показателей, а теплопотери рассчитываются отдельно.

Теплопотери через окна и двери

Расчет тепловой потери дверей происходит по формуле:

Qd – теплосопротивление двери.

j – высота здания.

H – коэффициент, который берется из таблицы. Его величина зависит от типа дверей и их месторасположения.

Для расчета теплопотерь окон используется следующая формула:

S – площадь окон в доме.

dT – табличный коэффициент.

R – тепловое сопротивление окна.

При определении теплопотери окон важно учитывать материал ее изготовления.

В нашем здании, установлена одна входная дверь и семь металлопластиковых окна.

Qdv = 2,3 × 2,81 × 1,05 = 6,79 Вт

Qokn = 12 × 0,6/0,44 = 16,36 Вт

Суммарная теплопотеря окон и дверей составит 23 Вт

Расчет теплопотерь потолка и пола

Потери тепла через пол и потолок можно рассчитать, используя следующую формулу:

kpt/p – коэффициент передачи тепла.

Fpt/p – площадь потолка/пола.

Расшифровка остальных показатель приведена выше в других формулах.

Общая площадь пола и потолка составляет 51,52 м. Коэффициент передачи тепла равен 1.

Qpt/p = 1 × 51,52(22+38) = 3151 Вт

Вычисление теплопотерь вентиляции

Вентиляционная система также является источником потери тепла. Через нее холодный воздух попадает в помещение. Общая формула расчета потерь тепла выглядит следующим образом:

Qv = 0.28 × Ln × pv × c × (tv – tn)

Ln – расход воздуха, поступающего из вентиляционной системы (м3/ч).

pv – плотность воздуха (кг/м3).

c – теплоемкость воздуха (кДж/(кг*oC)).

tv – температура в доме (С°).

tn – средняя температура в зимний период времени в регионе (С°).

Показатель Ln берется из технических характеристик вентиляционной системы.

В помещении работает вентиляция с расходом воздуха 3 м3/ч. Показатель Pv равен 1,2. Теплоемкость воздуха составляет 1,005 кДж/(кг*°C)).

Ln = 3 × 51.52 = 154.56

Qv = 0,28 × 154,56 × 1,2 × 1,005 × (22+38) = 3132 Вт

Таким образом, теплопотери через вентиляционную систему составляют 3132 Вт.

Бытовые тепловые поступления

При расчетах бытовых потерь не стоит забывать о том, что от бытовых приборов исходит небольшое тепло. Оно должно учитывать в расчетах.

Опытным путем было доказано, что подобное тепло выделяется не более 10 Вт на 1 м2. Исходя из этого можно составить формулу:

Spol – общая площадь пола.

Для нашего примера бытовые тепловые поступления составят 515 Вт.

Подводя итоги, необходимо рассчитать общие теплопотери дома.

Qorg.k = 877 + 23 + 3151 + 3132 – 515 = 6668 Вт

В качестве рабочего значения можно взять 7000 Вт или 7 кВт. Отметим, что приведенные данные в примере, могут не соответствовать параметрам конкретного дома. Мы приводим их для облегчения самостоятельного расчета.

Основная методика расчета СВО (система воздушного отопления)

Принцип работы СВО заключается в передаче тепла холодному воздуху за счет контактирования с теплоносителем. При этом, основными элементами системы является тепловой генератор и теплопровод.

В помещение воздух подается уже нагретым до определенной температуры (tr) с целью поддержания желаемой температуры (tv). Именно поэтому количество выделяемой энергии должно приравниваться к общим теплопотерям (Q). В данном случае имеет место следующее равенство:

С – теплоемкость воздуха, равная 1,005 Дж/(кг*К)

E – расход теплого воздуха для отопления помещения.

Примеры расчетов для СВО

Если СВО используется в качестве вентиляционной системы. При расчетах следует учитывать количество воздуха для вентиляции и отопления. С этой целю выбирают рециркуляционную (РСВО) систему или с частичной циркуляцией (ЧРСВО).

Определение количества воздуха для РСВО

Количество воздуха для РСВО (Eot) определяется как:

По данной формуле определяется исключительно количество теплого воздуха, подаваемого в рециркуляционных системах.

Eot = 7000/(1,005 × (22+38)) = 116

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для ЧРСВО количество воздуха определяется по формуле:

Erec = Eot × (tr – tn) + Event × pv × (tr – tv)

Eot – количество смешанного воздуха до желаемой температуры

Event – расход воздуха на вентиляцию

Для нашего примера расход воздуха на вентиляцию составит 110 м3/ч

Erec = 116 × (22+38) + 110 × 1.2 × (22+38) = 14880

Определение начальной температуры воздуха

Определение начальной температуры воздуха можно рассчитать по формуле:

Обозначение каждого показателя приведено в вышеуказанных формулах.

tr = 22 + 7/1,005 × 110 = 26

Из вышеизложенного следует, что при движении воздуха теряется порядка 4 градусов тепла.

Преимущества заказа проектирования системы воздушного отопления в компании

Проектирование воздушного отопления – сложная задача для неопытного пользователя. Она требует выяснения ряда факторов, самостоятельное определение которых затруднено.

Проектирование воздушных отоплений стоит доверить квалифицированной компании по следующим причинам:

• достоверность каждого показателя;
• выполнение правильных расчетов;
• составление оптимальной схемы расположения системы;
• учет конфигурации и особенностей помещений.

Узнать стоимость проектирования системы воздушного отопления можно позвонив в офис нашей компании по номеру +7 (495) 255-53-39. Для удобства наших клиентов, мы работаем круглосуточно.

Воздушное отопление частного дома своими руками. Особенности, проектирование, установка

Еще на этапе строительства и обустройства своего дома важно продумать оптимально подходящий для него вариант системы обогрева. Сегодня владельцы частных домов, как правило, стоят перед выбором между водяным и электрическим отоплением, что в первом случае очень сложно для монтажа, а во втором крайне затратно при эксплуатации.

Поэтому сейчас все большую популярность приобретают дешевые и простые системы воздушного отопления, которые могут быть установлены собственноручно владельцем любого частного здания.

Воздушное отопление – что это?

При использовании практически любой конструкций обогрева жилища последним элементом передающим тепло от теплогенератора ко всем объектам в комнате, в том числе человеку является воздух, который был нагрет выступающими в роли посредников радиаторами, трубами, теплыми полами и прочими агрегатами.

Чаще всего, в этих посредниках и кроются все проблемы, неудобства и львиная доля потерь энергии. Исключить это слабое звено, можно используя обогрев воздухом, благодаря чему тепловая энергия передается напрямую в пространство обогреваемого помещения, потому что терморегуляция происходит за счет нагнетания прогретого воздуха в комнату.

В такую систему входят следующие компоненты:

• Сеть воздухоотводящих каналов, позволяет для обогрева нагнетать теплый воздух в комнаты во всем доме.
• Водяной калорифер или теплогенератор для подогрева воздуха.
• Распределяющие головки вентилятора, для управления движением воздушных потоков по дому.

Принцип работы

Основной составляющей теплогенератора является камера сгорания, горелка и калорифер. Холодный воздух подается в теплообменную камеру нижним вентилятором. При сгорании топлива генерируется тепловая энергия, нагревающая теплообменник и циркулирующий сквозь него воздух, который потом идет вверх по воздуховодам, распределяясь по комнатам здания.

В соответствии с конкретным типом агрегата, теплогенераторы могут функционировать на магистральном и сжиженном газе в баллонах, или дизеле. Горелки отличаются неприхотливостью и работают при сжигании любого топлива. Кроме того их можно менять на новые устройства даже в стандартных нагревателях.

Правда, совместно с ними устанавливается и вся подводящая конструкция. Отработанные газы удаляются из системы посредством стального дымохода.

Теплоноситель в виде теплого воздуха транспортируется по специальным воздуховодам, которые могут иметь как круглое, так и квадратное сечение. Первый вариант выигрывает по аэродинамическим характеристикам и обеспечивает более свободное движение теплоносителя по трубе диаметром от 10 до 30 см.

Второй более прост при монтаже и легко размещаем за счет коробов квадратной формы 10х15 или 32х40 см.

Достоинства и недостатки воздушного отопления

При обустройстве такого отопления в отдельном доме есть свои преимущества и недостатки. Его плюсами являются такие особенности как:

• высокий КПД, в некоторых случаях превышающий 90%;
• необремененность большим количеством сложных, дорогих и тяжелых деталей типа радиаторов и стальных труб;
• можно настроить для каждой комнаты оптимальные условия микроклимата;
• почти мгновенный отклик на регулировании температурного режима;
• благодаря тому, что вентиляторы совместимы даже с печами на твердом топливе, можно осуществлять обогрев абсолютно всех помещений дома без ограничений;
• система фильтров на пути циркулирующего воздуха, очищает его от аллергенов, пыли и прочих частиц;
• встроенный в конструкцию увлажняющий фильтр;
• в летний период при принудительной циркуляции воздуха и выключенном теплогенераторе работает как мощная система охлаждения;

Такая конструкция отопления не претендует на совершенство, так как в ней есть и недостатки:

• этот способ отопления должен быть предусмотрен конструкцией дома еще при его возведении;
• ее монтаж относительно сложен;
• нуждается в регулярном техобслуживании;
• плохо поддается модернизации;
• такой способ отопления заставляет заботиться о чистоте фильтров и регулировать насыщенность атмосферы влагой;
• нуждается в запасном источнике электроэнергии для эффективной работы во время перебоев с ее подачей от основной сети.

Виды воздушного отопления

Для того чтобы сконструировать систему воздушного отопления в собственном частном доме необходимо выбрать между двумя способами ее монтажа – двумя схемами организации циркуляции воздуха: принудительной и гравитационной.

1. Первая требует установки в конструкцию вентилятора, который бы принуждал разогретый теплогенератором газ под давлением циркулировать в воздуховодах. Его устанавливают под нагревателем независимо от типа системы. Воздух, засасываемый вентилятором, проходит предварительную очистку от пыли, грязи и микробов. Обратно он возвращается сквозь решетки вентиляции или обратные воздуховоды.
2. Вторая схема, функционирующая под действием гравитации с естественным движением воздушных масс, работает по принципу изменяющейся плотности воздуха. Ее главным плюсом является независимость от электроснабжения, ведь ней нет вентилятора работающего от электроэнергии. Но такая система не очень устойчива и движение теплого воздуха может быть затруднено обычным сквозняком. В такой схеме нагрев одного и того же помещения не равномерен так теплые потоки без контроля всегда стремятся к потолку а холодные к полу.

Особенности прямоточной системы обогрева

Конструкции, использующие прямоток наиболее популярны при самостоятельной организации обогрева в собственном доме. Принцип их действия прост – вентилятор гонит воздушный поток сквозь калорифер и дальше по воздуховодам во все помещения.

Рециркуляционная система обогрева. Нюансы

Эта конструкция отличается повышенной экономичностью. Работает она следующим образом – воздух, подогретый калорифером, расходится по вентиляционным каналам во все комнаты дома.

Там он отдает свое тепло пространству помещения и объектам в нем, а сам охлаждается, компенсируя потери тепла, и движется в обратном направлении к источнику энергии, что бы снова нагреться и повторить цикл своего движения.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Проектирование и расчет системы воздушного отопления

Прежде чем монтировать воздушное отопление своими руками необходимо продумать его схему и конструкцию для конкретного частного дома. Для этого на бумаге составляется приблизительный проект такой системы.

Затем в зависимости от требований к обогреву в конкретном здании рассчитываются такие параметры, как:

• интенсивность нагнетания подогреваемого воздуха;
• оптимальная мощность теплогенерирующей установки, для обогрева помещения соответствующей площади до необходимой температуры;
• сечение воздуховодов;
• аэродинамические особенности;
• объем потерь тепла на поверхностях помещений.

Предварительную схему с полным набором компонентов, отвечающую всем требованиям желательно согласовать со специалистом во избежание каких-либо ошибок и недочетов, которые могут привести к появлению в помещении сквозняка, шума или вибрации.

Оборудование лучше всего монтировать в отдельном, заранее предназначенном для этого помещении.

Системы воздушного отопления

Конструкции воздушного отопления бывают нескольких видов в зависимости от их параметров.

По циркуляции воздуха они бывают:

• с естественным течением воздушных масс;
• с принудительным движение воздуха под воздействием давления создаваемого вентилятором.

По размерам и масштабу:

• локальные, предназначенные для обогрева одной–двух комнат в небольшом частном доме;
• центральные – для обогрева многоэтажных зданий и больших складских или заводских ангаров.

По схеме реализации теплообмена:

• приточные, которые втягивают в помещение и обогревают уличный воздух;
• рециркуляционные, то есть один и тот же воздух движется, остывая и нагреваясь внутри помещения;
• с комбинированной рециркуляцией, когда совмещается воздух в помещении и свежий с улицы.

По расположению в помещении:

• подвесные;
• напольные агрегаты.
• Выбор теплогенератора.

Источник тепловой энергии это всегда сердце всей системы отопления, поэтому именно от его типа, мощности и конструкции зависит, комфортная температура помещений частного дома. Теплогенераторные установки бывают двух типов: мобильные и стационарные.

Вторые имеют изолированную камеру сгорания и предназначены для установки в специальных помещениях с дымоотводящей системой. Они выпускаются производителями в двух вариантах: как напольное или подвесное оборудование. Второй тип конструкции именуется калориферным, то есть выполняющим функцию обогрева только одного помещения.

Их устанавливают в загородных дачных домиках, так как такое устройство может прогреть небольшое по площади задние всего за несколько часов.

Подвесная конструкция компактна и при работе издает минимум шума. Выполнена она из плохо проводящих тепло материалов, поэтому безопасна при эксплуатации даже рядом с деревянными стенами.

Напольный агрегат значительно мощнее и больше, поэтому с помощью него можно протопить даже деревянный коттедж в несколько этажей.

Воздушные тепловые насосы для отопления

Сегодня все более актуально применение тепловых насосов вместо котлов как источников тепла в доме. Стоимость таких установок извлекающих тепловую энергию из окружающей среды становится все доступнее, хотя еще и очень далека от идеала.

Принцип такого рода отопительных приборов аналогичен работе отопительных Сплит-систем. Воздух, имеющий температуру выше абсолютного нуля, в любом случае обладает тепловой энергией, которую такой насос отбирает у него, делая его еще более холодным на улице.

Полученное таким образом тепло передается внутреннему воздуху помещения, распределяясь по всей его площади.

Оборудование для монтажа

Собственноручный монтаж системы воздушного отопления в частном доме требует покупки входящего в нее оборудования: воздуховодных коробов или жестяных труб, теплогенераторной установки, вентилятора, рукавов для забора уличного воздуха и декоративных решеток.

Инструкция по монтажу

Монтаж системы отопления выполняется в строгой последовательности:

• Установка котла и теплообменной камеры.
• Монтаж вентилятора.
• Монтаж и разведение воздуховодов в отапливаемые помещения.
• Утепление и изоляция напорных и заборных каналов.
• Вывод на улицу через специальное отверстие в стене дома рукава для забора воздуха.

Первым делом устанавливается основной элемент конструкции – котел. Его монтируют в подвале или специальном чуланном помещении. Несмотря на то что такую простую систему отопления можно собрать абсолютно самостоятельно, подключать же ее к магистральному газоснабжению могут только профессионалы.

Процедура разведения воздуховодов по помещениям начинается с подключения к магистрали подающего короба гибких воздуховодов. Чаще они имеют круглое сечение. Затем устанавливается труба, выполняющая функцию обратной тяги. Ее диаметр больше, а разветвленность меньше чем на подачу.

Советы экспертов

• Для фиксации и стыковки разводки трубопровода оптимально зарекомендовал себя алюминиевый скотч с армированным покрытием.
• Прикреплять трубу к потолочным перекрытиям лучше всего с помощью хомутов.
• Воздуховоды, предназначенные для подачи прогретого воздуха необходимо располагать максимально низко возле пола, иначе он останется относительно холодным.
• При наличии в доме кондиционера, необходимо утеплять все конструкции из труб, чтобы на них не оседали пары, образующие конденсат влаги.
• При применении заборных рукавов с множеством колен, изгибов и неодинаковым сечением труб рекомендуется использовать дополнительные заслонки.
• Установка дополнительных фильтров для очистки воздуха увеличивает затраты на всю систему.