Воздушное отопление дома

Выбор системы отопления частного дома — важный вопрос, правильное решение которого обеспечивает комфортное проживание владельца дома и членов его семьи. Кроме того, оптимально подобранный вариант позволяет сэкономить определенную сумму денег и обеспечивает надежность функционирования, необходимую в условиях морозных зим. Рассмотрим один из малоиспользуемых, но вполне действенных типов обогрева дома — воздушное отопление.

Что представляет собой система воздушного отопления для частного дома

Воздушное отопление частного дома производится путем подачи в помещения теплого воздуха. От него нагреваются все предметы интерьера, мебель, стены и перекрытия дома.

Создается комфортная и уютная обстановка для жильцов. В отличие от распространенных водяного и электрического видов обогрева, воздушное отопление имеет более быстрое действие , меньшую инерционность и может регулироваться намного точнее и оперативнее . Кроме того, подобные системы часто совмещаются с вентиляционными, позволяя фильтровать циркулирующий воздух и удалять из него частицы пыли и прочие ненужные взвеси.

Производить нагрев воздуха проще и менее затратно, чем греть теплоноситель в котле, расходуя топливо или электроэнергию, поэтому эффективность и экономичность воздушного отопления вполне могут конкурировать с любым другим способом. Подобные системы сильно недооценены и имеют большие перспективы.

Устройство

Система воздушного отопления нуждается в следующих компонентах:

• нагревательный прибор (теплогенератор). В этом качестве может быть использован калорифер любого типа, газовый нагреватель, электрический , солнечный коллектор и т.д.
• теплообменник, в котором производится непосредственный нагрев воздуха
• система воздуховодов , распределяющая теплый воздух по всем помещениям дома
• устройство управления, позволяющее регулировать режимы работы и температуру в доме

Схема работы обогревательной системы достаточно проста: холодный воздух пропускается через нагревательный прибор и получает от него тепловую энергию. По системе каналов он доставляется в жилые помещения и, смешиваясь с внутренним воздухом, создает там наиболее комфортную температуру. Излишки воздуха удаляются из помещений через проемы, неплотности и прочие отверстия.

Примечательно, что воздушное отопление частного дома не создает чрезмерный подпор давления, вызывающий хлопающие двери или сложности при открывании окон. Перепады давления достаточно малы и незаметны, никаких неприятных ощущений или трудностей они не вызывают.

Преимущества и недостатки

Система воздушного отопления частного дома имеет ряд преимуществ:

• высокая эффективность и скорость обогрева
• экономичность . Расходы на воздушное отопление намного ниже, чем при использовании альтернативных способов
• КПД такого способа самый высокий — до 93%
• передача тепловой энергии производится напрямую, а не через промежуточные устройства (трубы, радиаторы и т.п.)
• управление системой достаточно легко и позволяет организовать в каждой комнате свой температурный режим
• с конструктивной точки зрения монтаж оборудования представляет собой несложную задачу, поскольку не имеется высокого давления и нет нужды в исключительной герметичности воздушных каналов. Если в одном воздухопроводе появляется отверстие, никаких аварий не происходит, никто от этого не страдает
• оборудование имеет довольно большой срок службы — по утверждениям специалистов, 20-летний период функционирования для системы вполне доступен
• себестоимость системы низка
• возможность самостоятельного монтажа наивысшая из всех имеющихся вариантов

Наряду с достоинствами имеются и некоторые недостатки:

• необходимость качественного расчета системы. Все ошибки вызовут недостаточность обогрева, которая проявится в самое неудачное время — в зимние морозы, поэтому точность расчета должна быть соответствующей
• Имеется необходимость в обслуживании и очистке воздушных каналов от копоти, пыли и конденсата. Скопления посторонних наслоений уменьшают тягу и нарушают режим обогрева помещений

Знание всех плюсов и минусов позволяет исключить возможность ошибок при проектировании, монтаже и эксплуатации оборудования.

Существует две основные системы воздушного отопления:

• с естественной циркуляцией
• с принудительной циркуляцией

Естественная циркуляция

Системы с естественной циркуляцией работают на принципе подъема горячего воздуха вверх . Поднимаясь, он вытесняет более холодные слои, постепенно прогревая все помещение. Для обеспечения функционирования такого метода необходимо наличие нагревателя в нижней точке дома (в подвале), образующего своеобразную подушку из нагретого воздуха, поднимающегося вверх и поступающего в помещения. Холодные массы поступают на замену поднимающимся горячим массам и все повторяется снова.

Эта методика хороша тем, что не создает многократной рециркуляции воздуха, накапливающего пыль, насыщаемого углекислотой и теряющего свое качество.

Принудительная циркуляция

Принудительная циркуляция дает возможность более точной, адресной регулировки поступающего в помещения потока. Движение воздушных масс обеспечивается вентилятором , который стабилизирует перемещение горячей струи, создает постоянное давление и расход воздуха. При этом, насыщенность такой системы оборудованием намного выше, кроме того, работа вентилятора зависит от наличия электроэнергии, а в случае перебоев, возможных в частных домах, обогрев помещений прекращается. Кроме того, вентиляторы, хоть и обладают большим ресурсом, сроком службы, иногда выходят из строя, что вынуждает владельца дома предусматривать альтернативный тип обогрева на случай возникновения неполадок основной системы.

Существуют разные виды теплогенераторов, по названию которых иногда классифицируют системы отопления, выделяя газовое, солнечное или электрическое воздушное отопление. Такая классификация представляется ошибочной, поскольку сама по себе система или принцип обогрева с изменением типа источника тепла не меняются.

Как производится расчет?

Расчет воздушного отопления включает в себя несколько шагов:
[fusion_checklist icon=»fa-check-square-o» iconcolor=»#1faee9″ circle=»» circlecolor=»#1faee9″ size=»20px» hide_on_mobile=»small-visibility,medium-visibility,large-visibility» ]

• определение теплопотерь помещений
• по величине потерь находится мощность теплогенератора
• количество воздуха, необходимое для подачи в помещения
• сечение воздуховодов
• давление и производительность вентилятора

Инженерами

Не являясь специалистом, правильно рассчитать воздушное отопление дома попросту невозможно. Необходимо знать методику расчета, которая имеет много вариантов, а самое главное — надо обладать соответствующим опытом, чтобы корректно подсчитать все потери и нужные мощности. Для этого наилучшим вариантом будет обратиться к специалисту . Только он, после тщательного обследования дома, материала стен, перекрытий, сопоставления объемов, прочих параметров помещений, сможет достаточно точно произвести необходимые расчеты.

Самостоятельно

Как вариант, можно использовать онлайн-калькулятор. Их много в сети на профильных ресурсах, где достаточно подставить свои данные по всем нужным параметрам, чтобы получить искомый результат. Такой способ расчета откровенно слаб , не может сравниться с расчетами специалиста, так как не все знают некоторые важные параметры дома. Тем не менее, способ существует, активно используется. Для большей точности, уверенности в качестве расчетов следует несколько раз продублировать их на других ресурсах, чтобы выбрать некое среднее значение из нескольких вариантов.

Критерии подбора оборудования

Выбор теплогенератора

Прежде всего, следует определиться с выбором теплогенератора. Его мощность известна из расчета, но каков его тип — это определяется по возможностям владельца дома, доступности топлива или ресурсов. При полном отсутствии каких-либо ресурсных поступлений выбирается либо котел на твердом топливе, либо газовый котел, работающий на привозном газе (в баллонах).

Наличие электроэнергии, подключения к системе ГВС или с газовой магистрали может изменить выбор на какой-либо другой. Обычно, основным критерием выбора при наличии нескольких вариантов служит наибольшая экономичность того или иного вида теплогенератора, его надежность, простота конструкции. Существуют конструкции котлов, способных работать на разных видах топлива. Для перехода с одного типа на другой требуется лишь поменять горелку, что весьма практично в условиях частного дома.

Оборудование

Выбор теплогенератора обуславливает подбор остального оборудования, соответствующего ему по мощности, производительности или пропускной способности. Тип котла определяет наличие, состав дополнительного оборудования для подачи или хранения топлива, регулировки режима горения. Здесь же выбирается наиболее удачная конструкция теплообменника, соответствующая по параметрам нагревателю. Большинство конструкций теплообменников основано на принципе действия калорифера — омывание или пропускание струи холодного воздуха сквозь близко расположенные нагретые элементы.

Воздуховоды

Выбор воздуховодов основан на их пропускной способности. Для частного дома хороши гибкие каналы, способные к установке в любых условиях, предоставляющие возможность замены при необходимости. Система каналов обычно заканчивается вентиляционными решетками .

Управление или выбор определенного режима может производиться вручную или с использованием автоматического управляющего устройства.

Порядок монтажа своими руками

Монтаж системы воздушного отопления частного дома заключается в установке и подключении нагревателя, теплообменника, системы каналов, транспортирующих горячий воздух в помещения. Для выполнения работ наиболее оптимальным временем станет этап строительства дома, когда все необходимые технологические отверстия могут быть сделаны без разрушения отделки или декора стен и перекрытий.

• Установка котла с теплообменником производится в специальном помещении, оборудованном по условиям эксплуатации оборудования.
• Подключение воздушных каналов производится по методу одного магистрального, проходящего по центральной оси дома, от которого елочкой расходятся каналы в помещения.
• Установка управляющего модуля производится в максимально удобном месте, чтобы не приходилось каждый раз спускаться в подвал или подниматься на чердак.
• Все соединения выполняются согласно требованиям оборудования, изложенным в паспортах, инструкциях.

Важно! Пробный запуск системы производится при минимальном режиме нагрева, который постепенно увеличивается до нужного значения.

Все о воздушном отоплении

В данное время в России нет четкой устоявшейся терминологии и классификации систем отопления. Попытаемся восполнить информационный беспорядок хотя бы для воздушного отопления, по возможности не пересекаясь со смежными системами.

Большая советская энциклопедия (БСЭ) определяет воздушное отопление как систему отопления помещений горячим воздухом. В первую очередь хотелось бы разделить области применения воздушного отопления: а) жилой сектор; б) коммерческие, промышленные объекты. При этом смежными областями, которые оказывают решающее влияние на выбор системы отопления, являются вентиляция и кондиционирование.

Если вентиляция, как и отопление, — это регулируемая строительными нормами и правилами область, то кондиционирование в жилом секторе — исключительно вопрос желания и материальной возможности поддержания комфортной среды круглый год (хотя бы по одному параметру — температуре воздуха). В промышленности же кондиционирование может обуславливаться особенностями технологии производства.

Вентиляция бывает естественной и механической. Естественная вентиляция — это обустройство только вытяжки. Считается, что теплый воздух через вытяжку вылетит сам, а приточный воздух обеспечивается за счет инфильтрации от ворот, дверей, окон (форточек) и т.д. Механическая же вентиляция — это как правило контролируемая приточная и вытяжная вентиляция, предусматривающая перемещение воздуха с помощью вентиляторов с электроприводом. Для начала также поясним, что воздушное отопление по работе с приточным (уличным) и/или рециркулируемым воздухом (теплым воздухом из помещения) может быть:

Вариант 1: используется только рециркулируемый воздух. То есть, решается только задача отопления. Такой вариант реализуется, когда объем вентиляции мал и/или используется естественная вентиляция. Как правило, это какие-либо большие промышленные или коммерческие объекты.

Вариант 2: используется только приточный воздух. В этом случае воздухонагреватель (приточная установка) либо решает только задачи вентиляции, либо при подаче перегретого воздуха в помещение — это вариант вентиляции совмещенной с воздушным отоплением. Такое воздушное отопление используется достаточно редко, как правило в промышленных объектах, когда запрещено использование рециркулируемого воздуха. Так как понятно, сколько мы подали (выбросили) воздуха, столько же воздуха мы должны выбросить (подать) в помещение.

Вариант 3: используется рециркулируемый и приточный воздух. В этом случае целесообразно совместить систему воздушного отопления с вентиляцией и кондиционированием. Собственно только воздушное отопление можно совместить с вентиляцией и кондиционированием, так как они имеют общий предмет — воздух. При возможности реализовать такую систему, воздушное отопление — это наиболее экономичный вариант системы отопления, как по капитальным, так и по эксплутационным расходам.

В этом случае нет необходимости отдельно делать две-три различные системы, и металлоемкость всей системы отопления, вентиляции и кондиционирования является наименьшей. Данный вариант применятся как в жилом секторе, так и для промышленных/коммерческих объектов. Принципиально разделить воздушное отопление можно на воздушное отопление с использованием промежуточного теплоносителя для нагрева воздуха и без использования промежуточного теплоносителя.

Система воздушного отопления с использованием промежуточного теплоносителя. В качестве теплоносителя как правило используется вода, иногда вода с гликолем. В этом случае возможны два варианта: децентрализованная система и централизованная система воздушного отопления, которая при этом часто совмещается с вентиляций и иногда с кондиционированием.

Децентрализованная система — вода, нагретая от какого-то источника, подается к воздухонагревателям (воздушным отопительным агрегатам, тепловентиляторам, калориферам), расположенным локально внутри здания. Источник отопления — это в подавляющем большинстве случаев котельная, энергоносителем которой является природный/ сжиженный газ, мазут, уголь, электричество и т.п. В качестве пока экзотического источника отопления может быть тепловой насос (чиллер с тепловым насосом, когенераторная установка; последнюю как правило на лето используют с абсорбционным чиллером, есть абсорбционные чиллеры с газовым нагревом). Водяной воздухонагреватель представляет из себя теплообменник «вода–воздух», снабженный осевым вентилятором.

Воздух подается в помещение вертикальными и/ или горизонтальными струями с помощью направляющих жалюзи. Децентрализованное воздушное отопление как правило применяется для отопления высоких монообъемных помещений (производственных цехов, торговых комплексов, складов, спортивных залов и т.п.), когда объем вентиляции мал, то есть совмещение системы воздушного отопления с вентиляцией не целесообразно, или когда используется естественная вентиляция.

Почему целесообразно такое отопление? Потому, что стоит задача работы с большими объемами воздуха, с высокими помещениями, теплый воздух в которых стремится расположиться вверху здания. Воздухонагреватели с осевыми вентиляторами не только нагревают воздух, но и перемешивают его внутри помещения, как по площади, так и по высоте помещений. Централизованная система воздушного отопления с промежуточным теплоносителем.

Используется когда невозможно, согласно нормам, расположить воздухонагреватели внутри отапливаемого помещения, и/или есть значительный объем приточного воздуха для вентиляции помещения, или кроме вентиляции нужно обеспечить кондиционирование. Воздух в помещения подается с помощью воздуховодов. При этом возможно дополнительное энергосбережение за счет установки утилизаторов (рекуператоров) между приточным воздухом и воздухом вытяжки.

К рекуператорам в России пока противоречивое отношение. При нашей дешевизне на природный газ срок окупаемости рекуператора в зависимости от типа, режима использования составит от двух до 10 лет. Например, в Швейцарии законодательством запрещена вентиляция без рекуперации тепла. Данный тип воздушного отопления как правило (но в любом правиле есть исключения) применяется для коммерческих, промышленных объектов, в высококлассных бизнес-центрах и гостиницах, больницах.

Системы воздушного отопления с использованием промежуточного теплоносителя, системы воздушного отопления, когда используется децентрализованный и централизованный нагрев воздуха электричеством, — это хорошо известные системы не только за рубежом, но и в России. В СССР воздушное отопление с промежуточным теплоносителем имело применение только в промышленности, так как в жилом секторе властвовала централизованная система отопления с естественной вентиляцией.

Большинство же советских людей, что такое кондиционер, и вовсе не знало. Современных стеклопакетов с хорошей тепло-, звукоизоляцией не было. Об энергосбережении при использовании утилизации теплоты воздуха не думали. С децентрализацией системы отопления в Россию пришли решения автономного отопления, которые давно и успешно применяются за рубежом. Итак, о воздушном отоплении без использования промежуточного теплоносителя как частном случае автономного отопления.

Известно, что дешевле организовать доставку энергоносителя, чем делать разводку теплоносителя. Хотя в этом вопросе тоже есть разные подходы. Но безусловно, системы автономного отопления, имеющие конкретного хозяина, более экономично эксплуатируются. Воздушное отопление без использования промежуточного теплоносителя — это системы отопления, когда воздух нагревается за счет природного (сжиженного) газа, дизельного топлива, электричества, а иногда отработанного машинного масла или даже дерева (биотоплива).

Воздухонагреватели, работающие на дизеле и газу (так называемые тепловые пушки), почти не имеют конкурентов при отоплении строительный площадок, различных тентовых сооружений. Но хотелось подробнее о стационарных зданиях. Электричество дорогостояще, отработанное машинное масло, кроме дешевизны топлива, имеет свои отрицательный моменты. Дерево (биотопливо) может пока применяться только в малых объемах.

Дизельное топливо — тоже не самый дешевый энергоноситель, но может использоваться как временный вариант, а также в случаях, когда нет других источников энергии. Итак, природный газ. На данный момент и в ближайшие десятилетия это самый дешевый и удобный энергоноситель в мире. В том числе в Европе, где он «немного» дороже, чем в России.

Соответственно, когда идет новое строительство с установкой автономного отопления, реконструкцией старых систем, и есть природный газ, воздушное отопление с использование газовых воздухонагревателей (газовых воздушных теплогенераторов, газовых печей, воздушных пушек) — это в подавляющем большинстве самый экономичный вид воздушного отопления и для многих типов помещений это самое экономичное отопления в принципе.

По способу нагрева воздуха есть воздухонагреватели с применением непрямого нагрева воздуха (их иногда называют рекуперативными воздухонагревателями) и воздухонагреватели прямого нагрева (так называемого смесительного типа). Непрямой нагрев — это когда воздух (рециркуляционный и/или приточный) при помощи вентилятора подается внутрь агрегата, после чего он нагревается, проходя вокруг камеры сгорания и через теплообменник, продукты же сгорания выводятся через дымоход.

Затем нагретый воздух, полученный таким образом, выпускается либо непосредственно в помещение либо через систему воздуховодов. КПД обычных газовых воздухонагревателей непрямого нагрева находится в диапазоне 75–94 %. Как и в котлах есть конденсирующие воздухонагреватели с КПД по низшей теплотворности до 105 %. Прямой нагрев воздуха — это когда нет камеры сгорания и теплообменника. Пламя горелки напрямую нагревает воздух. То есть, это или газовый камин, или газовая приточная установка.

За счет меньшей металлоемкости газовые воздухонагреватели прямого нагрева самые дешевые. Если по воздухонагревателям непрямого нагрева разрозненная противоречивая нормативная база присутствует, то к сожалению, у нас нет норм использования воздухонагревателей прямого нагрева. Современные системы горения позволяют высокоэффективно сжигать природный газ, но использование воздухонагревателей прямого нагрева с рециркулируемым воздухом не допускается.

Такое оборудование может использоваться только для второго варианта, то есть нагрев только приточного воздуха. Данные агрегаты используются при больших кратностях воздухообмена, когда уровень вредностей, выделяемых внутри помещения, значительно превышает уровень продуктов сгорания от газовых воздухонагревателей прямого нагрева. Данные воздухонагреватели могут обеспечить значительно большую степень нагрева воздуха, чем воздухонагреватели непрямого нагрева.

Их КПД = 100 %. Нет сложностей с большими отрицательными температурами уличного воздуха. Система отопления, вентиляции и кондиционирования на основе газовых воздухонагревателей непрямого нагрева также может быть децентрализованной и централизованной системой. При этом системы отопления, вентиляции и кондиционирования на основе газовых воздухонагревателей более экономичны:

А. По капитальным затратам: 1) для обогрева монообъемных помещений, где нужно отопить объем помещения, а не условную строительную площадь; 2) если на объекте предусматривается разветвленная система вентиляции. Совмещенная система вентиляции и воздушного отопления будет эффективней, дешевле (на 20–40 %), чем раздельное исполнение вентиляции и, допустим, установка котельной.

Б. По расходам при эксплуатации: 1) при наличии временного графика по необходимой температуре в помещениях; 2) при необходимости отопить большие и/или разветвленные объекты, за счет локального размещения теплогенераторов. Известно, что рационально делать разводку энергоносителя, а не теплоносителя.

Если обобщить все преимущества воздушного отопления на основе газовых воздухонагревателей по сравнению с традиционным, то можно отметить следующие: возможность объединения отопления, вентиляции и кондиционирования в одной системе, за счет чего можно добиться малой металлоемкости; большая эффективность и экономичность за счет отсутствия промежуточного теплоносителя — воды, а следовательно, возможности «разморозки» и протечек; малая инерционность системы (нагрев воздуха происходит за 20–40 мин.) и, как следствие, быстрое изменение температуры в течение суток; возможность размещения внутри отапливаемого объема, без подготовки отдельного помещения (котельной).

С 1990-x годов в России есть уже десятки промышленных, коммерческих объектов с применением газовых воздухонагревателей. Они понемногу завоевывают долю рынка. В жилищном секторе ситуация другая. Для многоквартирных домов, конечно, водяное отопление более применимо, так как вода — лучший теплоноситель, централизованно распределить воздух по, например 10-этажному дому сложно.

Механическая вентиляция — более дорогостоящая, чем естественная, и пока нет примеров систем центрального кондиционирования в многоквартирном доме. Вариант децентрализованного воздушного отопления на основе газовых конвекторов (так называют газовые воздухонагреватели малой мощности) проблематичен разводкой газа по жилым помещениям и организацией дымоходов (газоходов для вывода продуктов сгорания).

В частном малоэтажном строительстве ситуация более благоприятная для воздушного отопления. Очень интересно такое решение — газовые конвекторы. Они тоже могут быть с закрытой и открытой камерой сгорания, могут работать как на природном, так и на сжиженном (баллонном) газе. Более дорогие модели оснащены вентилятором (диапазон мощностей — от 1,5 до 11 кВт) для более интенсивного охлаждения теплообменника и иногда дутьевой горелкой, что позволяет раздельно монтировать дымоход и воздуховод для воздуха на горение, то есть размещать газовые конвектора не только на внешних стенах.

Есть модели со встроенным кондиционером. В данное время большее распространение получили более дешевые модели, использующие атмосферные горелки с пьезозажиганием и естественную конвекцию (диапазон мощностей от 1,5 до 5 кВт), то есть конвекцию без охлаждения теплообменника вентилятором. Неоспоримым достоинством таких моделей является отсутствие потребности в электричестве для работы автоматики и вентилятора.

Они будут обогревать вас при отключении электричества, в местах где электричества нет в принципе. Они позволят быстро и просто отопить небольшую дачу, строительный вагончик и т.п. Из недостатков, при локальном размещении в более или менее многокомнатном доме необходимо делать разводку газопровода и устраивать дымоход от каждого конвектора. В США и Канаде наибольшее распространение для отопления малоэтажных частных домов получили системы воздушного отопления, совмещенные с вентиляцией и кондиционированием, на основе газовых и дизельных воздухонагревателей (печей). Так называемые централизованные системы.

Такое воздушное отопление занимает примерно 80 % рынка в малоэтажном строительстве за океаном. Почему? Потому что американцы любят комфорт, они не представляют себе жилой дом не только без отопления зимой, но и без кондиционирования летом. Вентилировать помещение они также привыкли автоматически, а не с помощью форточек, как делаем это мы. Высокая степень автоматизации позволяет вырабатывать ровно то количество тепла, в котором есть необходимость.

Согласованное управление всеми элементами системы ОВК одним хронотермостатом. Возможность зонального контроля температуры. Применение программируемых контроллеров обеспечивает возможность дополнительной экономии от 5 до 25 % тепловой энергии за счет функции «дежурного режима» — автоматического снижения температуры в помещении при отсутствии людей. В 1990-е годы такие системы отопления частных домов стали появляться и в России.

Пока такое решение новинка, хотя есть уже примеры целых поселков под Москвой, Санкт-Петербургом, в Ростовской области, Якутии и т.д. Основным моментом применения воздушного отопления в частном домостроении является реализация его на стадии проектирования дома. В этом случае можно заранее предусмотреть систему воздуховодов в стенах, перекрытиях, в полу или над навесным потолком. Реализация воздушного отопления в уже построенном доме зачастую весьма и весьма проблематична.