Воздушное отопление. Виды и устройство. Работа и применение. Выбор

Сравнительно недавно появился такой способ обогрева дома, как воздушное отопление. Если раньше этот вариант применялся для отопления больших помещений, складов, офисов и магазинов, то сейчас его все чаще используют для обогрева частных домов.

Благодаря тому, что данный вид отопления подходит как для небольшого дома, так и для производственных помещений и стоимость такого оборудования будет меньше, по сравнению с другими типами обогрева, воздушное отопление быстро приобретает популярность.

Виды воздушного отопления

В этом случае основным теплоносителем является воздух, его нагрев происходит за счет первичного теплоносителя, это может быть горячая вода, пар или газ.

Разделение данного типа отопления на виды проводится по параметрам:

• Способ циркуляции воздуха. Это может происходить механическим путем, когда для движения воздуха используются вентиляторы или естественным, в этом случае воздушные массы перемещаются за счет разницы температуры.
• Тип устройства. Могут использоваться центральные устройства, которые находятся вне дома и воздух в помещении подается по специальным воздуховодам, или локальные – они находятся непосредственно в помещении и помогают поддерживать температуру в заданной зоне.
• Способ воздухообмена. Есть системы, использующие только воздух, находящийся внутри обогреваемого помещения, они называются рециркуляционные. Могут быть системы с частичной рециркуляцией и приточные – в них приток воздуха происходит с улицы.
• Тип расположения. Такие устройства могут располагаться на полу или быть подвесными.

Устройство воздушной системы отопления

Если в системе обогрева используются воздуховоды, то к ней относится:

• Установка, при помощи которой нагревают воздух.
• Вентилятор, он необходим для перемещения воздуха по воздуховодам.
• Система воздуховодов.

Такой тип обогрева позволяет не только отапливать помещение. Летом можно установить охлаждающую систему и таким образом, поддерживать в доме комфортную температуру. При использовании системы естественной циркуляции воздуха воздуховодов нет, и нагретый воздух сразу попадает в помещение.

Теплогенератор, который используется для нагрева воздуха, должен его разогревать не выше 70 градусов. Это надо для того, чтобы при смешивании его с воздухом в комнате, он оставался пригодным для дыхания.

Теплогенератор может быть нескольких видов:

• Прямого нагрева – нагрев воздуха происходит за счет сгорания топлива (газ, уголь, дизтопливо и др.).
• Электрическое оборудование прямого нагрева – используются мощные тепловентиляторы, которые одновременно нагревают и перемещают воздушные массы.
• Косвенного нагрева – есть теплообменник, в нем циркулирует вода и уже она нагревает воздух.
• Комбинированные устройства — оборудование нескольких типов объединяют в единую систему, что позволяет получить качественный и эффективный обогрев.

Кроме описанных элементов, такая система обогрева может включать в себя фильтры для очистки воздуха, увлажнители, ионизаторы, осушители, стерилизаторы и другое оборудование. Для управления могут использоваться автоматические системы, при помощи которых в помещении создаются комфортные условия.

Принцип действия

Воздух нагревается в теплогенераторе, после чего подается в помещение. Перед подачей нагретого воздуха, он проходит очистку при помощи системы фильтров, а после этого, по воздуховодам разводится в разные комнаты. На воздуховодах есть диффузоры, которые используются для регулировки подачи воздуха и таким образом, в помещении поддерживается заданная температура.

Обычно циркуляция воздушных масс проводится принудительно, то есть при помощи мощных вентиляторов. Воздуховоды могут иметь круглое или прямоугольное сечение. В интерьер лучше вписываются те, которые имеют прямоугольное сечение, но аэродинамическое сопротивление меньше у круглых. После охлаждения воздуха, он по возвратным воздуховодам снова попадает в теплогенератор и за счет его циркуляции происходит обогрев дома.

Область применения

Воздушное отопление широко применяется как в промышленных и общественных помещениях, так и в жилых домах. Если радиус действия системы не более 10 метров, то можно использовать системы отопления с естественной циркуляцией. Когда он будет больше, необходимо устанавливать вентиляторы, которые смогут обеспечить принудительную циркуляцию воздуха.

Рециркуляционные системы можно использовать только там, где воздух не загрязняется различными выделениями. Если он загрязняется, например, вредными микроорганизмами или другими источниками, то необходимо устанавливать прямоточную систему отопления, которая связана с приточной вентиляцией.

Воздушное отопление экономически более выгодное, чем паровое или водяное, так как для его создания требуется меньше металла, а монтаж проводится намного проще и быстрее.

Как выбрать воздушное отопление

Если решено установить в доме воздушное отопление, надо сначала определиться с источником тепла, который используется в теплогенераторе:

• Твердотопливный котел, этот вариант нагрева является самым простым и доступным. При нагреве булерьяна происходит естественная циркуляция воздуха, что позволяет обогревать небольшой дом, если организовать принудительную циркуляцию воздуха по воздуховодам, то обгорев, проводится еще более эффективно.
• Газовыйкотел, во время сжигания газа в теплообменнике нагревается воздух, после чего он принудительно разводится по комнатам.
• Электрические системы, такое решение реализуется при помощи тепловентиляторов, тепловых пушек или электрических конвекторов с обдувом теплообменника.
• Тепловой насос, самым простым вариантом является оконный кондиционер, особенностью теплового насоса является то, что он берет тепло из воздуха, воды или грунта и отдает его для нагрева помещения.

Во время проведения расчета такой системы отопления, надо учитывать следующее:

• Из каких материалов построен дом.
• Какими материалами и насколько качественно выполнена его теплоизоляция.
• Размер и число окон.
• Сколько в доме постоянно проживает людей.
• Используются ли дополнительные источники тепла и какая у них мощность.

Специалисты рекомендуют при проведении расчета учитывать, что на кубический метр отапливаемого объема надо затратить 40 Ватт тепловой мощности, для северных районов с суровыми зимами этот показатель увеличивают в 1,5-2 раза.

Проще планировать такое отопление на стадии строительства дома, так как воздуховоды можно спрятать в стенах или оставить для них пустоты. В готовом здании это сделать сложнее и не всегда получается сделать их незаметными.

Достоинства и недостатки

Воздушное отопление используется очень часто, что указывает на его популярность, которая объясняется следующими преимуществами такого обогрева:

• Низкие затраты энергии.
• Нет радиаторов и труб, что позволяет экономить на материалах и на времени создания такой системы обогрева.
• Высокий КПД, он часто больше, чем у систем водяного отопления.
• Такой теплоноситель, как воздух не замерзает и не протекает.
• Есть возможность совмещать в одной системе отопление дома и системы вентиляции, кондиционирования.
• Быстрый нагрев помещения, достаточно 20-40 минут, чтобы нагреть помещение, в котором была отрицательная температура.
• При установке автоматической управляющей системы, можно настроить необходимую температуру, в момент нахождения людей в доме и когда их в нем нет.
• Так как нет труб и радиаторов, экономится пространство комнаты и не портится ее эстетичный вид.
• Быстрая окупаемость.
• Большой срок службы, при правильной эксплуатации, такая система будет работать минимум 30-40 лет.
• Доступная стоимость.

Но нельзя сказать, что воздушное отопление является идеальным вариантом, как и у других способов обогрева, есть у него и ряд недостатков:

• Во время работы вентиляторов создается определенный шум, чтобы его уменьшить, их надо устанавливать в отдельных помещениях.
• На уровне пола и потолка будет значительная разница температуры и чтобы ее уменьшить, надо увеличивать мощность используемого оборудования.
• Если забор воздуха происходит с улицы, и нет фильтров или они загрязнились, то в дом будет попадать пыль.

Особенности расчета

Для самостоятельного расчета такой системы обогрева, надо иметь специальные знания и навыки, поэтому лучше воспользоваться услугами специалистов. Заказчик может только проконтролировать выполнение расчетов, в их число входят такие этапы:

• Расчет тепловых потерь в каждой комнате.
• Выбор типа отопительного оборудования и определение его мощности.
• Какое необходимо количество подогретого воздуха, с учетом выбранного оборудования.
• Длина и сечение воздуховодов.

В таком случае заказчик получает несколько вариантов расчетов, сделанных специалистами, и сможет выбрать тот, который полностью удовлетворит его требованиям.

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.