Принцип работы и особенности системы воздушного отопления

Человечество с давних времен использует самые разнообразные способы и средства для обогрева жилых помещений. С техническим прогрессом в наш быт пришли газ, электричество, другие виды топлива, благодаря которым стало возможным с высокой эффективностью отапливать здания самого разного назначения. Однако в этот ряд с точной уверенностью можно поставить отопление воздухом – технология, которой вот уже практически 2000 лет.

В наши дни, с появлением новых видов нагревательного оборудования, воздушные системы утратили свою актуальность. В основном подобная схема обогрева используется в промышленных масштабах, где имеют крупные по площади технические здания и сооружения. Отопление для многих нас играет решающую роль. Мы всегда стараемся оборудовать свой дом, квартиры максимально эффективной схемой нагрева, используя для бытовых целей газовые и электрические котлы. Воздушное отопление не заслуженно позабыто, хотя у него есть целый ряд неоспоримых преимуществ, на которых стоит остановиться для ознакомления.

Отопление с использованием воздуха — принцип работы

Отопление с использованием воздушной массы, поступающей внутрь помещения, построено на принципе терморегуляции. Другими словами, нагретый или охлажденный до определенной температуры воздух подается непосредственно внутрь помещений. Т.е. таким образом, может осуществляться и обогрев внутренних пространств и кондиционирование.

Основным элементом системы является нагреватель — печь канального типа, оснащенный газовой горелкой. В процессе сгорания газа вырабатывается тепло, которое поступает в теплообменник и уже после этого, нагретые до определенной температуры массы поступают в воздушное пространство отапливаемого помещения. Система воздушного отопления обязательно должна быть оборудована сетью воздуховодов и каналом для выхода наружу токсичных продуктов горения.

За счет постоянного притока свежего воздуха печь получает приток кислорода, который является одним из основных компонентов топливной массы. Смешиваясь в камере сгорания с горючим газом, кислород увеличивает интенсивность горения, повышая тем самым температуру топливной массы. В старых системах, используемых еще древними римлянами, основная проблема заключалась в попадании в отапливаемые помещения вместе с теплым воздухом вредных продуктов горения.

Важно! При работе печи канального типа количество угарного газа в составе воздуха, поступающего во внутренние помещения, превышает норму на 10-15%. Для примера можно взять домашний камин или печь, которые, при плохой работе вытяжки, в процессе горения топлива в больших количествах выделяют опасные для человеческого организма продукты горения.

Автономные структуры отопления, построенные на принципе нагрева воздушных масс, нашли свое применение в системе обогрева больших промышленных зданий и объектов. С появлением компактных и удобных в эксплуатации воздухонагревателей, для работы которых используется газ, твердое или жидкое топливо, стало возможным применение систем такого обогрева в быту. Обычный, традиционный нагреватель воздуха, который принято называть теплогенератор, имеет камеру сгорания, теплообменник рекуперационнного типа, горелку и нагнетательную группу.

Установка печей воздушного отопления в частных и загородных домах вполне оправдана и экономически выгодна. Для квартиры данная схема обогрева не подходит, ввиду необходимости прокладки большого количества громоздких воздуховодов, присутствия технического шума и высокой пожароопасности.

Современные комплексы отопления в основном построены на подобном принципе, однако в большинстве конструкций прямой нагрев воздушной массы не предусматривается. Нагрев осуществляется с помощью тепловых генераторов, которых на сегодняшний день достаточно много. Такие агрегаты имеют в своей конструкции рекуперативные теплообменники, благодаря которым происходит отделение высокотемпературных дымовых газов от подогретого воздуха. Такая технологическая особенность современных воздушных отопительных систем, подавать в помещения чистый, нагретый до необходимой температуры воздух.

Продукты сгорания в данном случае уходят через дымоход. Хорошо отлаженная работа вытяжки и чистый дымоход, обеспечивают безопасность всей системы обогрева подобного типа во время работы.

Преимущества и недостатки системы воздушного отопления

Благодаря своим преимуществам, воздушное отопление получило широкое распространение в странах Запада. В Великобритании, а затем в США и в Канаде, где большинство частных домовладений было принято оборудовать печами-каминами канального типа, со временем стало традиционным оборудовать жилые постройки автономными системами этого нагрева. Такие системы обогрева очень удобны для обогрева больших по площади внутренних пространств. К тому же, монтаж воздуховодов в крупных каменных постройках значительно проще, чем прокладка коммуникаций водяного отопления.

Главное достоинство такой схемы — совмещение сразу двух важных для жилья компонентов, обогрева и вентиляции. Это позволяет существенно сэкономить средства домовладельца на прокладку этих коммуникаций.

К преимуществам отопления помещений теплым воздухом относятся:

• отсутствие в структуре промежуточного теплоносителя, что значительно упрощает эксплуатацию;
• отсутствие завоздушивания, проблемы воздушных пробок, которые являются постоянными спутниками водяных систем;
• возможность регулировки температурного режима в любом помещении;
• отсутствие батарей дает широкие возможности для создания оригинального интерьера внутренних помещений.

Важно! Новые теплогенераторы обладают высоким коэффициентом теплоотдачи, расходуя при этом минимальное количество топлива. Современные модели тепловых генераторов оснащены функцией фильтрации воздуха и увлажнителями, благодаря которым воздух внутри жилых помещений проходит дополнительную санитарную обработку и соответствует оптимальным физическим параметрам.

Говоря о преимуществах данной системы отопления, следует отметить, что зона основного обогрева в жилом доме не сосредоточена непосредственно вокруг печей и конвекторов. Тепло равномерно циркулирует по всему дому. Ввиду отсутствия резких перепадов температур в помещении, оборудованном воздушным обогревом, отсутствует конденсат. Новые модели теплогенераторов рассчитаны на возможность установки даже в квартире, которая может быть переоборудована в соответствии с проектом.

Что касается недостатков, то таковых у данной системы отопления просто нет.

Единственный минус, который имеет далеко идущие последствия – это при отказе от воздушного обогрева, многие элементы системы, включенные в домовые конструкции, останутся.

Проектировать систему необходимо вместе с разработкой проекта жилого дома, так как многие элементы (вентиляционные шахты, каналы и воздуховоды) являются неотъемлемой частью внутридомовых конструкций.

Особенности воздушного отопления в домашних условиях

В отличие от традиционных у нас схем водяного отопления, которые сильно подвержены опасности быть размороженными в зимнее время, воздушное отопление таких недостатков не имеет. Тепловые генераторы легко запускаются в любое время года. Главное, что бы имелось топливо для горения и постоянный доступ свежего воздуха. Такие устройства идеальны для загородных домов, которые не нуждаются в постоянном обогреве.

К тому же работающий нагреватель не выделяет абсолютно никаких токсичных веществ. Нагретый до температуры 45-70 0 С воздух в процессе теплообмена распространяется по всему объему отапливаемой жилплощади. Благодаря рециркуляции достигается возможность использовать для обогрева одну и ту же воздушную массу. В ряде случаев автономные системы оборудуются другими опциями, допускающие подачу наружного воздуха. Наличие в системе внешнего блока создает условия для охлаждения внутренних помещений в жаркий период.

Автоматические терморегуляторы поддерживают необходимый температурный баланс в доме. Автономная система домашнего отопления с использованием нагревателя канального типа одновременно выполняет функции вентиляции.

Важно! Существующий миф о том, что воздушное отопление сильно иссушает окружающее пространство внутри жилого помещения, в корне не верен. В современных системах Пыль улавливается на специальном фильтре., а Для увлажнения существуют специальные приборы – увлажнители воздуха. Подающие решетки необходимо устанавливать возле мест частого пребывания людей.

Разновидности воздушного отопления

Как и в других отопительных системах, воздушное отопление имеет разновидности. Прямоточная, самая простая и распространенная в прошлые века система, подразумевает обычное сжигание топлива в печи, установленной в подвальном помещении. Топливом могут быть дрова, каменный или древесный уголь. Нагретая воздушная масса самотеком поднимается по каналам, оборудованным в стенах, распространяется по полостям в полу. Выход отработанной воздушной массы осуществлялся просто через отверстия в крыше.

Обогрев в помещении в данном случае осуществлялся опосредованно, от нагреваемых стен и пола. На рисунке – схеме представлена обычная система отопления воздухом, практикуемая еще нашими предками.

Эффективностью подобная система не отличалась. Большая часть тепловой энергии уходило на обогрев в глубину конструкций здания. За счет разницы температур внутри и снаружи создавалась необходимая тяга.

Другой, более современный вид отопления воздухом — рециркуляционная система. Принцип работы основан на использовании чистого топлива, количество продуктов горения которого ничтожно мало. Воздух, нагретый при помощи газовых горелок или электрических приборов накаливания, поступает по воздуховодам в самую верхнюю точку здания. В результате теплообмена, остывший воздух замещается новыми подогретыми воздушными массами и поступает снова в тепловой нагреватель.

На рисунке представлена принципиальная схема работы рециркуляционной системы воздушного отопления.

Отопительный сезон, который все с нетерпением ожидают, с помощью системы воздушного отопления можно начать в любое время. Рециркуляционный вид называется гравитационным ввиду того, что весь процесс происходит естественным образом благодаря законам физики и гравитационным силам. Такой способ обогрева жилого дома наиболее прост, экономичен и удобен в эксплуатации. В отличие от прямоточной системы отопления, которую выгодно использовать только в домашних условиях, рециркуляционные системы идеальны для обогрева крупных промышленных зданий и сооружений.

Экономическая составляющая воздушного отопления

Основной эффект, который достигается за счет применения воздушного отопления — это полная автономность. Наличие любого топлива может обеспечить работу системы и достижение желаемого результата. При работе без теплоносителя практические тепловые потери сведены к минимуму. Высокий КПД достигается за счет минимального расхода топлива и большого теплового эффекта.

В обслуживании системы нет необходимости. Отсутствует необходимость проводить регулярные опрессовки системы отопления. Достаточно следить за состоянием дымохода и периодически чистить его.

Особенности конструкции и преимущества систем воздушного отопления

Поддерживать оптимальную температуру в помещении, затратив при этом минимальное количество финансов – мечта каждого домовладельца. Отличается такая система обогрева довольно высоким уровнем КПД по сравнению даже с газовым отоплением, а также рядом интересных особенностей и преимуществ. В этой статье мы подробно рассмотрим воздушное отопление, его особенности, виды и установке своими руками.

Виды воздушной системы

На данный момент есть несколько типов такого воздушного отопления. Их особенности необходимо знать каждому, кто собирается установить такую конструкцию.

Система с естественной циркуляцией

Принцип работы этого типа отопления заключается в свойствах теплого воздуха подниматься. Газ по воздуховодам, находящимся в стенах, попадает в помещение. Основное преимущество — низкая стоимость. Ведь не требуется никаких дополнительных установок. К сожалению, недостатков больше. Среди самых распространенных:

• медленное передвижение воздуха по системе, соответственно низкая скорость обогрева;
• выходы воздуховода необходимо делать вверху помещения, а это неудобно.

Система с принудительной циркуляцией

Воздушное отопление с принудительной циркуляцией воздуха необходимо обустраивать специальной вентиляционной установкой. Ее рабочие характеристики, в основном, зависят от количества и длины воздуховодов. Если помещение большое, необходим монтаж нескольких вентиляционных установок. Принцип работы этой системы заключается в том, что вентиляционная установка помогает движению горячего воздуха по трубной магистрали здания. Благодаря чему оно быстрее нагревается.

Интересный факт! Так как система практически не успевает охлаждаться до минимальных значений, поэтому повторный обогрев здания происходит гораздо быстрее, тем самым экономя деньги.

Напольная система отопления

Данная система воздушного отопления имеет много преимуществ, среди которых быстрое распределение горячего воздуха в помещении. Распределение тепла при напольном отоплении начинается снизу. Постепенно горячий поток продвигается к верху, и смешивается с холодным. Так комнаты быстро обогреваются.

Для установки такой системы необходимо встроить в пол или плинтус выводы воздуховодов.

Подвесные системы

Принцип работы подвесного отопления заключается в расположении воздуховодов в верхней части помещения. В таком случае горячий поток воздуха находится вверху. Именно поэтому наиболее теплой частью помещения является верх. А это и есть главный недостаток такого вида отопления.

Прямоточный вид конструкции

Принцип работы заключается в том, что отопительная техника устанавливается в подвальном помещении. Она нагревает воздушные массы, которые в нее попадают. Дальше воздух проходит по трубам, и поступает в здание, после чего выводятся на улицу.

Именно поэтому данная конструкция самая невыгодная. Единственное ее достоинство – это хорошая вентиляция помещений.

Прямоточную схему очень редко оставят в домашних условиях. Важно! Если все-таки Вы решили остановиться именно на ней, необходимо установить оборудование для рекуперации. Используйте для этого воздушный обменник. Это даст возможность значительно уменьшить затраты.

Рециркуляционная конструкция

Эта схема по праву считается самой лучшей, так как теплопотери минимальные. Единственный недостаток – это плохое качество воздуха, который проходит по отапливаемым помещениям. Но здесь есть выход с положения! Лучше устанавливать в комнате обычный увлажнитель воздуха.

Итак, принцип работы рециркуляционной системы отопления заключается в том, что воздушные массы, нагретые теплогенератором, продвигаются по трубам по всему зданию. Пока он проходит все помещения успевает остыть. Уже холодным он поступает в воздуховоды, и направляется снова к теплогенератору, где вновь нагревается. И так по кругу.

Система с частичной рециркуляцией

В этой схеме воздушного отопления исключен основной недостаток предыдущей рециркуляционной конструкции – плохое качество воздушных масс. При ее монтаже устанавливается вентиляционная техника, которая и поглощает наружный воздух. Основной принцип работы точно такой же, как и в циркуляционной системе.

Устройство системы воздушного отопления

Ключевым элементом любой современной воздушной отопительной системы выступает теплогенератор. Это устройство нагревает воздух приблизительно до 50-60 градусов, который далее уходит через воздуховод в необходимые помещения. Попадая в комнаты, подогретый теплогенератором воздух равномерно распределяется по их объему, создавая внутри комфортную атмосферу.

Также в помещениях зданий с таким типом системы обогрева предусмотрены специальные хода, через которые постепенно остывающий воздух опять попадает к теплогенератору. Главными действующими компонентами последнего выступают теплообменник и вентилятор, который обеспечивает постоянную циркуляцию воздуха.

Подобная система может работать с разными источниками теплоты. Метод нагрева воздуха является отличительной чертой разных типов конструкций. Чаще всего используются такие варианты:

• С применением теплового насоса;
• С газовой горелкой. Обычно тип источника газа не является принципиальным вопросом, это может быть как подключение к системе газоснабжения, так и обыкновенный газовый баллон;
• С горячей водой из системы централизованного водоснабжения;
• Также может быть использована дизельная горелка или же тепло, получаемое от сжигания отработанного масла.

Если речь идет об организации системы отопления больших помещений, то при транспортировке тепла на большие расстояния происходит его некоторая потеря. Чтобы восстановить этот убыток теплоты, в системе может использоваться несколько дополнительных теплогенераторов, играющих роль вспомогательных.

Функционирование отопления

Помимо уже упомянутых дополнительных генераторов теплоты в системе воздушного отопления есть и некоторые другие нюансы. Чтобы получить из нее максимальную пользу, часто устанавливают дополнительный блок кондиционирования. С его помощью вся система в любое мгновение может быть переключена с режима обогрева на охлаждение, что очень удобно в жаркое время года.

Еще одна интересная особенность – воздушное отопление можно довольно просто дополнить такими полезными вещами, как стерилизатор воздуха, а также увлажнитель.

Чтобы добиться от вентиляции максимального результата, она в зависимости от конкретных условий монтажа может быть:

• Естественная. Принцип работы здесь основан на простом физическом явлении, когда теплый воздух подымается верх по воздуховоду и выполняет его нагрев. В этом случае возможен существенный минус – если в помещение попадет холодный воздух, то он осядет внизу и будет создавать ощутимый дискомфорт, в то время когда тепло будет идти в потолок;
• Принудительная. Работает с использованием мощных вентиляторов, которые прогоняют воздух равномерно по всему нужному объему. Минус есть и здесь – часто большие вентиляторы создают немало шума.

Перед тем, как решиться на монтаж отопления любого типа, нужно узнать более подробно, какими преимуществами оно обладает.

Особенности установки воздушной системы отопления

Прежде чем приступить к установке системы воздушного отопления своими руками рекомендуется сделать детальный расчет будущей системы.

Особенности расчета

Составление проекта – одна из главных частей монтажа отопительной системы. Это необходимо сделать для того чтобы:

• узнать скорость, с которой должен передвигаться воздушный поток;
• правильно выбрать отопительное оборудование с необходимой мощностью и характеристиками;
• составить детальную схему установки;
• рассчитать уровень теплопотерь.

Самостоятельно произвести такие расчеты практически невозможно, поэтому рекомендуем доверить этот этап работ профессионалам. А вот техническую часть вполне под силу сделать самому.

Приобретение отопительного оборудования

Теплогенератор покупается исходя из результатов проведенных расчетов. Его роль может выполнять электронагреватель или другой котел, который будет отвечать необходимым требованиям. Важно учитывать параметры отапливаемой площади и показатели теплопотерь.

Воздуховоды, врезки и другое оборудование рекомендуется покупать в специализированных в магазинах или предприятиях, которые выпускают вентиляционное оборудование. Другие детали, которые пригодятся во время монтажа можно приобрести в каждом строительном магазине или на рынке.

Этапы монтажа

Установить систему воздушного отопления своими руками достаточно просто. В основном схема заключается в установке теплогенератора, вентилятора и системы воздуховодов. Смонтировать это самостоятельно не составит никакого труда. Условно установку можно разделить на 4 этапов:

Разводка и размещение воздуховодов. В зависимости от того, какой вид воздушного отопления устанавливается, можно применять гибкие или жесткие воздуховоды.

Фиксировать их между собой нужно армированным скотчем или хомутом. Чтобы сделать гибкие воздуховоды с круглым сечением необходимо брать термопластичные материалы. Жесткие воздуховоды изготавливаются из металла.

Полезный совет! Чтобы термопластичные материалы укрепить и усилить, можно использовать стальной каркас.

В первую очередь необходимо установить магистральный воздуховод. Только после этого приступать к монтажу мелких воздуховодов, которые будут от него отходить. Магистральный воздуховод рекомендуется обклеить фольгированным утеплителем, минимальная толщина которого 3 мм. Особенно это нужно сделать, если было принято решение установить кондиционер.

Чтобы систему можно было регулировать, мастера рекомендуют в каждом подающем воздуховоде сделать дроссельную заслонку.

Важно! В конце главного воздуховода не рекомендуется делать врезки мелких воздуховодов. Таким образом, будет сформировано одинаковое давление, и в боковые воздуховоды попадет одинаковое количество воздуха.

После того как разводка будет готова, ее закрепляют под потолком под каркасом подвесной конструкции.

Монтаж теплогенератора. В большинстве случаев теплогенератор устанавливается в подвале дома.

Важно! Если устанавливается газовый котел, работу должен проводить только сотрудник газовой службы!

Другие виды нагревателей можно установить и самостоятельно. Для воздушного отопления рекомендуется использовать только оборудование, которое работает на твердом топливе, позволяющее регулировать скорость зажигания дров.

К теплогенератору присоединяется приточный вентилятор, который будет выполнять роль нагнетателя воздуха. К вентилятору подключается фильтр, выполняющий роль очистителя воздуха от разных примесей. А к самому теплогенератору подключаются воздуховоды, которые будут поставлять теплый воздух в дом.

Монтаж воздухонагревателя один из самых простых этапов установки всей системы. В нем уже предусмотрены все необходимые отверстия для дополнительного оборудования (фильтров, кондиционеров и т.д.) и система крепежей.

Монтаж теплообменника. После установки теплогенератора приступаем к теплообменнику. Он может быть изготовлен из обычной жести. В стенке, где установлен теплообменник, делается отверстие, в которое будет выведен рукав воздуховода, и соединен с теплообменником.

Данный этап – заключительный. Здесь необходимо соединить все детали конструкции, и убедиться в правильности установленной системы.

Хочется, отметить, что канадское воздушное отопление (именно о ней мы рассказали) является оптимальным вариантом для установки в загородных домах.

Сильные стороны воздушной отопительной системы

Устанавливая в своем доме или рабочем помещении рассматриваемый тип отопительной системы, можно получить большое количество разнообразных преимуществ. Главными сильными сторонами воздушного отопления называют следующее:

• Высочайший уровень безопасности. Отсутствие заполненных теплоносителем труб лишает систему многих потенциальных проблем: превышения давления, протекания, прорывов и т.п. Современная электроника контролирует запуск воздушной системы отопления и исключает ее работу, если замечены неисправные компоненты;
• Высокая скорость обогрева даже больших зданий. Как правило, нагрев – это процесс, который занимает довольно много времени. Здесь же достаточно всего 20-40 минут, чтобы обогреть крупное помещение;
• Система экономна. Высокий уровень КПД, низкий уровень потребления ресурса, отсутствие энергозатратных промежуточных узлов;
• Простота управления. Так как в системе используется автоматика, то процесс управления ею осуществляется очень просто. Здесь можно легко контролировать уровень температуры в доме, при желании легко его изменяя;
• Внешняя красота. Многие люди выбирают этот тип отопления, так как он вносит минимальные изменения в интерьер помещений. Система совершенно незаметна, не требует установки радиаторов или труб.

Все это делает воздушное отопление очень популярным способом обогрева своего жилища и разного рода предприятий. Если Вы находитесь на стадии выбора подходящей Вам системы, то обязательно присмотритесь к этому варианту более подробно.