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 частного дома. Аргументы «за» и «против»

Представьте, что вы находитесь на стадии проектирование собственного дома. Учитывая тематику нашего портала, это несложно сделать. Один из важнейших вопросов, который вам предстоит изучить – это выбор отопительной системы. Традиционно, когда речь заходит о выборе индивидуальной системы отопления, будущие владельцы частных домов задумываются лишь о том, какой источник энергии будет для них наиболее предпочтительным и доступным. Что же касается самой системы, то тут все просто: котел, преобразующий энергию в тепло, система трубопроводов, заполненная теплоносителем и отопительные радиаторы или теплые полы. Такая система нам привычна и понятна.

Вместе с тем, жидкостные системы отопления далеко не единственный способ обогрева жилища. В последнее время особый интерес и много вопросов у застройщиков вызывает тема воздушного отопления дома, которое непременно упоминается в контексте современных инженерных систем. Почему именно современных? Просто потому, что воздушные системы отопления – это основной вид отопительных систем в Северной Америке. А маркетинг у нас работает очень предсказуемо: если американское, значит самое передовое, лучшее и современнее некуда. В действительности все несколько проще. По факту, воздушное отопление ничем не современнее традиционных для нашей страны жидкостных систем. Просто традиции у нас разные, и любую из систем можно реализовать как на простейшем уровне, так и с использованием последних достижений научно-технического прогресса.

Впрочем, вернемся к воздушному отоплению. Исторически системы воздушного отопления известны достаточно давно, и все они реализовывались по принципу передачи тепла от сгорания топлива непосредственно воздушным массам. В свое время огневоздушная система, называемая «русской системой», произвела небольшую революцию. Устройство отопления было такое: холодный воздух через воздухозаборную шахту подводился к установленной на первом или цокольном этаже печи, где, касаясь её раскалённой поверхности, нагревался. После по горизонтальным и вертикальным кирпичным распределительным каналам подводился в обогреваемые помещения. Оттуда через вытяжные каналы отдавший теплоту воздух выводился обратно в атмосферу. Циркуляция воздуха была естественной, за счёт разности плотностей горячих и холодных воздушных масс. Так что печь Ивана Бояринцева – это отнюдь не инновация, а своего рода один из вариантов реализации огневоздушной системы отопления.

Отечественный рынок сегодня представлен большим количеством моделей различных отопительных печей из металла, работающих по принципу естественной конвекции воздуха. При изрядной доле изобретательности с помощью таких печей можно собрать и принудительную систему воздушного отопления.

С определенной натяжкой обычный электрический «ветродуй», гоняющий через себя воздушные потоки, можно назвать локальным воздушным отоплением. Но в контексте современности наибольший интерес представляют автоматические климатические системы с использованием магистрального природного газа.

Комплектация системы

Воздушное отопление – это сложный инженерный комплекс, состоящий из множества компонентов, которые плотно взаимосвязаны между собой, выполняя при этом свои конкретные функции.

Газовый воздухонагреватель с теплообменником закрытого типа. То есть, нагреваемые воздушные массы непосредственно не контактируют с открытым пламенем. Коэффициент утилизации топлива у высокоэффективных воздухонагревателей более 94%. Обычно этот факт фигурирует в качестве преимуществ воздушной системы. Но данный показатель отнюдь не превосходит показатель эффективности привычных нам конденсационных газовых котлов.

Дополнительные элементы системы

1. Центральное кондиционирование дома. Воздушная система отопления позволяет реализовать функцию охлаждения воздуха путем установки центрального кондиционера. Внешний ККБ кондиционера устанавливается на улице, а внутренний монтируется непосредственно на выходе из воздухонагревателя.
2. Рекуператор. Монтаж данного устройства в систему не является обязательным. Однако, при организации воздушного отопления в прямоточной конфигурации или с частичной рециркуляцией, внешние воздушные потоки могут подвергаться рекуперации для экономии тепла. При этом, рекуператор в системах воздушного отопления является вторичным агрегатом, подключаемым к контроллеру СО.

Принцип действия и различные конфигурации.

Главной отличительной чертой воздушного отопления является наличие сети воздуховодов, по которой массы воздуха подаются в комнаты и возвращаются обратно. Воздух доводится до необходимой температуры в контуре воздухонагревателя.

Далее нагретый воздух принудительно нагнетается в магистральный подающий воздуховод. Из магистрального воздуховода теплые воздушные массы распределяются по каналам, идущим к отапливаемым помещениям. Конкретное место выхода подающего канала в каждую комнату определяется на стадии проектирования. Так, в одноэтажных домах тёплый воздух направляют снизу, а сами каналы монтируются в полу, либо в стене непосредственно над полом, а обратка организуется под потолком. В двухуровневых коттеджах сеть воздуховодов проще всего разместить внутри межэтажного перекрытия, либо по потолку первого этажа. В этом случае подача теплого воздуха на первый этаж производится с потолка, а на второй – с пола или из внутренних стен над полом. Обратка первого этажа собирается на уровне пола, где массы наиболее холодные, а на втором этаже – у потолка, где накапливается излишне нагретый воздух.

Забор воздуха из помещений осуществляется по системе обратных воздуховодов. Воздух проходит через систему фильтрации, увлажняется и поступает обратно в воздухонагреватель, где происходит его догрев или охлаждение, таким образом обеспечивается его циркуляция.

Различают несколько конфигураций воздушных систем отопления исходя из качества подаваемого воздуха:

— Прямоточные. В них нагревается и подается только наружный воздух, и в таком же количестве воздух из помещения удаляется по каналу;

— Системы с полной рециркуляцией. В них нагревается и подается только воздух, забираемый из помещения;

— Системы с частичной рециркуляцией. Наиболее распространенный вид современных систем воздушного отопления. В них нагревается и подается смесь из наружного и рециркулируемого воздуха. При этом дозирование рециркулируемого и внешнего воздуха осуществляется исходя из расчетов вентиляционной системы.

Таким образом, правильно рассчитанная и собранная система воздушного отопления, оснащенная автоматикой, по сути своей представляет полноценную климатическую установку, обеспечивающую не только обогрев, но и кондиционирование, и подготовку воздуха (вентиляция, увлажнение) в жилых помещениях.

Проектирование и монтаж

Одной из главных причин малого распространения воздушных систем отопления является необходимость привлечения профессионалов к их проектированию и монтажу. Справедливости ради стоит отметить, что на нашем форуме есть тема, подробно описывающая самостоятельную установку воздушного отопления с использованием природного газа. В теме приводиться ряд небесспорных, но вполне логичных доводов и советов по упрощению и удешевлению воздушных систем. Но все же классический вариант предполагает большое количество профессиональных расчетов непосредственно под каждый проект, поскольку каждая такая система является штучным продуктом.

Чтобы воздушное отопление дома функционировало без сбоев и было экономичным необходимо провести следующие расчеты:

Расчет теплопотерь будущего дома. Они выполняются для каждого помещения и учитывают материал ограждающих конструкций, в том числе окон и дверей.

Расчет теплопотерь на вентиляцию зависит от количества постоянно проживающих людей, для обеспечения людей свежим воздухом.

Расположение основных элементов системы в проекте инженерных систем. Большое внимание здесь уделяется сети воздуховодов, учитывая их немалые габариты и протяженность. Воздушные магистрали должны согласовываться не только с другими инженерными сетями, но и с интерьером дома. Их необходимо учитывать при планировании высоты потолков.

Подбор оборудования исходя из расчетных параметров системы. Сюда относятся: выбор воздухонагревателя соответствующей мощности, подбор кондиционера, увлажнителя, системы фильтров и, при необходимости рекуператора.

Проект должен включать расчет всех компонентов системы, объема и стоимости материалов и расходников. Можно ли сделать его самостоятельно? Пожалуй да, но придется освоить немало дисциплин по специальности «Теплоснабжение и вентиляция».

Монтаж системы подразделяется на несколько этапов:

1. Подготовительный этап. При его производстве выполняются необходимые технологические отверстия в перекрытиях и стенах в местах, где будут проходить магистральные воздуховоды. Количество данных отверстий, их сечение и точное место расположения определяются еще на стадии проектирования, а сам комплекс работ лучше всего производить в момент строительство дома, делая в необходимых местах закладные.
2. Монтаж воздуховодов. Воздуховоды и соединительные элементы изготавливаются из оцинкованной стали и должны иметь сечение, соответствующее проектным расчетам. Обязательным этапом монтажа является утепление и звукоизоляция воздуховодов, а также герметизация мест соединения алюминиевым скотчем. Соединенные и утепленные магистрали должны быть надежно зафиксированы к несущим конструкциям дома.

Преимущества и недостатки воздушных систем отопления

Для того, чтобы говорить о преимуществах и недостатках воздушного отопления ,нужно быть, как минимум, пользователем подобной системы, причем на протяжении довольно длительного времени. Но если проанализировать различные отзывы, то можно выделить следующие преимущества, не требующие дискуссии:

— Универсальность. Воздушное отопление частного дома обеспечивает не только нагрев или охлаждение, но еще и вентиляцию, очистку и увлажнение воздуха, по сути являясь климатической системой для создания оптимального микроклимата в здании.

— Повышенная надежность. Система практически не выходит из строя, нуждается в более редком обслуживании. За счет отсутствия жидкости отсутствует риск образования воздушных пробок или утечки теплоносителя. Такая система отопления может полностью отключаться в доме сезонного проживания, а при необходимости запускаться даже в сильный «минус» быстро доводя жилье до комфортной температуры.

— Долговечность. При условии правильного монтажа воздушная система отопления способна работать в течение нескольких десятилетий без капитального ремонта.

Такие факторы как: более дешевая стоимость, повышенная энергоэффективность и более удобная эксплуатация, которые нередко приписывают воздушным системам отопления, будем считать дискуссионными.

К очевидным недостаткам воздушных систем относятся:

— Необходимость проектировать систему заранее. Что в этом плохого? Дело в том, что сегодня большинство возводимых у нас частных домов редко имеют полноценный проект. Это и довольно дорого, и зачастую ненужно. Как следствие, грамотно увязать воздушную систему с остальными инженерными коммуникациями и интерьером достаточно проблематично.

— Большая площадь поперченного сечения воздухопроводов требует увеличивать высоту потолков или толщину стен.

— Повышенный шум из-за постоянно работающих вентиляторов, с которым приходится бороться.

В целом можно признать, что при правильной организации и профессиональном исполнении воздушная система отопления, да и еще и при наличии магистрального природного газа, является достаточно практичным и технологичным решением.