Водяное отопление против воздушного

Тип отопления, где в качестве теплоносителя используется вода или гликолевый раствор, получил в нашей стране огромное распространение. Централизованные сети имеются в каждом городе, частные дома обогреваются автономными системами. Рынок инженерного оборудования также адаптирован под поставки котлов и оборудования для их обвязки, труб, радиаторов, конвекторов для обустройства именно таких комплексов.

При этом воздушное отопление незаслуженно забыто и применяется достаточно редко. Проведя сравнительный анализ основных параметров двух конкурирующих видов, можно выбрать для себя наиболее подходящий вариант

Организация и монтаж системы

Для нормального функционирования водяных систем требуется масса различного оборудования: котёл, расширительный бак, циркуляционный насос, распределительные коллекторы, трубы и фитинги, различная запорно-регулирующая арматура. В этом плане воздушные комплексы несколько проще, а значит, и дешевле. Обычно они состоят из центрального теплогенератора – калорифера, трубопроводов с большим размером сечения, вентиляторов, задающих направление движения потоков, и фильтров.

С другой стороны водяные комплексы могут быть обустроены в доме в любой момент времени, а воздушные сети монтируются на стадии строительства и ремонта. Отсутствие в их конструкции радиаторов позволяет освободить пространство помещений. Однако габаритные воздуховоды, прокладываемые скрыто в стенах, под потолком несколько уменьшают площадь комнат.

Эффективность

По данному параметру водяное отопление уступает, так как теплоноситель движется по системе, преодолевая гидравлическое сопротивление и теряя часть энергии. Кроме того, она уходит вместе с выбросами продуктов сгорания в атмосферу. Воздух, напротив, легко перемещается по трубам, не встречая препятствий.

Он обладает гораздо меньшей инерционностью, потому легче поддаётся регулированию. Это позволяет избежать перерасхода топлива при максимально комфортном микроклимате в комнатах.

Водяные комплексы также управляются с помощью современной автоматики, однако они дольше отвечают на изменение пользователем настроек.

Комфорт эксплуатации

Воздушное отопление позволяет очень быстро прогреть пространство помещений. Обогрев здания с помощью теплоносителя займёт гораздо больше времени. Однако после остановки работы теплогенератора по каким-либо причинам радиаторы будут ещё какое-то время отдавать энергию, поддерживая оптимальную температуру.

Размещение воздуховодов под потолком приводит к неравномерному обогреву, когда верхние слои имеют более высокую температуру, нежели нижние. С другой стороны водяной тёплый пол позволяет хорошо отопить пространство внизу, чем обеспечивает максимально комфортный микроклимат.

Дополнительное преимущество воздушного отопления – возможность его перестройки на охлаждение в летний период.

Необходимость обслуживания

Воздушные системы практически не нуждаются в контроле и уходе. Главное, вовремя менять фильтры, так как они быстро засоряются, чем снижают эффективность функционирования и способствуют проникновению пыли в комнаты.

Водяное отопление требует гораздо больше усилий по поддержанию его работоспособности. В случае простоя систему необходимо сливать во избежание замерзания теплоносителя и разрыва труб. По мере необходимости резьбовые соединения нужно проверять и подтягивать. Все узлы и механизмы важно держать на постоянном контроле.

Таким образом, однозначно отдать предпочтение одному из вариантов невозможно, так как каждый из них проявит больше плюсов или минусов в зависимости от конкретной ситуации.

Воздушное отопление загородного дома: виды, особенности, требования, цена

Наряду с водяным в частном секторе часто используется воздушное отопление загородного дома. В городских условиях оно встречается тоже. Если в жилой застройке проектом обычно предусмотрена разводка водяного трубопровода, то в производственных и складских помещениях можно наблюдать вместо водяных труб и батарей воздуховоды. Для небольших помещений воздуховоды не требуются, достаточно самого источника тепла.

Принцип работы и устройство

Холодный воздух поступает в нагревательный элемент. В теплообменнике разогревается, выходит наружу. Поднимается наверх конвекционными потоками, по мере охлаждения опускается вниз. Цикл повторяется сначала.

Правильно организованная система предполагает забор воздуха с улицы, т.к. при циркуляции внутри помещения воздушная масса насыщается углекислым газом.

Для небольших помещений такой простой схемы достаточно. Когда один нагревательный элемент должен обслуживать несколько смежных комнат или одно большое пространство (теплицу, склад, цех) систему оборудуют воздуховодами – трубами большого сечения. Циркуляция воздуха в такой схеме принудительная.

В системе обычно предусмотрена фильтрация и очистка воздушной массы. Направленные потоки создаются вентиляторами.

Сравнение с водяной системой, плюсы-минусы

Специфика воздушного отопления в том, что отдельный теплоноситель для него не требуется: воздух в избытке есть в любом помещении.

1. Этот «теплоноситель» нагревается быстро. Прогреть комнату с минусовой температуры до комфортной плюсовой посредством печки-бурельяна можно за час. Однако остывает воздух тоже быстрее, чем вода.
2. Воздух не замерзает. Не требуется оттайка, нет риска разрыва труб. Исключены протечки и потери теплоносителя из-за разгерметизации. Не требуется сливать теплоноситель в конце сезона.
3. Энергия не тратится на разогрев металла, как в случае с радиаторами.
4. Распределение нагретого воздуха происходит равномерно. Регулировки просты. Запорная арматура не требуется, вектор потока меняется поворотом заслонки вентилятора.\
5. Габариты труб для разводки в большом доме достаточно велики. В отличие от водяных их не сделаешь компактными и эстетичными. Ради эстетики воздуховоды приходится монтировать в стену или прятать за гипсокартонными панелями, а это большие потери полезного пространства.
6. Стоимость относительна и зависит от специфики помещения. В маленьком помещении воздушная система обойдется дешевле, т.к. не потребуются трубы (водяная система предполагает трубную разводку в помещениях любого объема, включая небольшие гаражные). В большом доме монтаж воздуховодов может обойтись дороже, чем устройство водяного трубопровода.
7. Климатическая система охлаждение/обогрев может работать в двух режимах, эффективна в любое время года. Водяное отопление работает только на обогрев.
8. Само по себе воздушное отопление обладает только приточной вентиляцией с улицы, для замены отработанного воздуха с повышенным содержанием СО2 на свежий требуется дополнительное оборудование. Водяное отопление существует в полностью замкнутом цикле, никакого дополнительного оборудования ему не требуется.
9. Водяная система не обменивается веществом с окружающей средой, очистка воздуха с водяным трубопроводом никак не соотносится. Воздушная имеет встроенную систему очистки воздуха и регулировки влажности.
10. Принудительная циркуляция воздуха требует наличия вентилятора, т.е. зависит от электросети. При водяном отоплении ситуация аналогичная: естественная циркуляция может обеспечиваться без электричества, для принудительной оно необходимо – на нем работает насос.
11. Водяное отопление бесшумно, воздушное требует дополнительных мер по звукоизоляции воздуховодов.
12. Автоматизировать можно и ту, и другую систему.

На принципе воздушного отопления существует огромное количество бытовых приборов: сплит-системы охлаждение/нагрев, конвекторы, тепловые пушки и вентиляторы. Источники тепла также различны и могут функционировать на разных теплоносителях: газ, дрова, электричество и т.д.

1. Системы, работающие от газа. В самом простом случае это газовый котел с теплообменником, через который принудительно прокачивается воздух. Далее – разводка разогретого воздуха в соответствии со схемой.

Более сложный вариант предполагает наличие дополнительных устройств:

– канальный кондиционер;
– увлажнитель;
– устройство рекуперации тепла;
– фильтры грубой и тонкой очистки воздушной массы.

2. Работающие от камина (на дровах). В отличие от обычного камина, в котором большие теплопотери связаны с отводом продуктов сгорания, здесь вся энергия уходит на нагрев воздуха в металлическом кожухе. От кожуха идет разводка по дому.

На дровах работает твердотопливный котел бурельян. Он исходно сконструирован под конвективные процессы: это цилиндрический бак с расположенными в верхней части разнонаправленными патрубками для выхода теплого воздуха. Камера сгорания находится внутри бака. В маленьком доме патрубки ничем не закрыты. Воздух из бурельяна выходит прямо в комнату в разных направлениях. При разводке по дому к патрубкам подсоединяются воздуховоды. Более сложный вариант подразумевает наличие подводящих патрубков в нижней части резервуара.

В конструкции бурельяна предусмотрена заслонка, которая в процессе топки открыта. Через входное отверстие осуществляется поддув.

3. Солнечное оборудование. Применяется как для водяного, так и для воздушного отопления. В последнем случае вода тоже используется. Основной элемент системы – солнечный коллектор. Между ним и баком-накопителем циркулирует вода. Циркуляционный насос прогоняет эту воду через агрегат воздушного отопления. Из агрегата нагретый воздух разводится по дому с помощью воздуховодов.

Часто к агрегату кроме водяного нагревателя подсоединяют еще и электрический, как резервный (на периоды низкой солнечной активности).

4. Теплогенераторы. В общем виде агрегат состоит из нескольких узлов:

– камера сгорания;
– горелка;
– воздушный теплообменник;
– вентилятор;
– система воздуховодов.

5. Воздушный котел. Может функционировать на различном топливе, жидком и газообразном, для каждого существует свой тип горелки.

6. Тепловые насосы. Работают на том же принципе, что и любое климатическое оборудование: хладагент циркулирует по замкнутому контуру, в одной фазе испаряется с поглощением тепла из окружающей среды, в другой – конденсируется с выделением. Системы воздух/воздух используются, например, в производстве канальных кондиционеров таких известных брендов, как Mitsubishi и Daikin.

Кроме этого существуют также системы грунт/воздух и вода/воздух (т.н. геотермальное отопление). Выработка энергии происходит за счет разницы температур между поверхностью земли и на глубине (либо на дне незамерзающего водоема).

Воздушное отопление своими руками

При организации системы отопления дома нужно учитывать следующее:

1. Мощность нагревательного элемента рассчитывается исходя из объема обслуживаемого помещения с учетом теплопотерь.
2. Скорость подачи воздуха и диаметр воздуховодов.
3. Выбор воздуховодов. Обычно в системе совмещены гибкие и жесткие трубы. Чаще всего они изготавливаются из оцинкованной стали. Соединение – хомуты либо армированный скотч. Желательно приобретать трубы уже утепленные, с шумопоглощающими свойствами. Другой вариант – обработать воздуховоды самоклеящимся утеплителем.
4. Важно: при устройстве системы с кондиционером трубы необходимо утеплять обязательно, во избежание появления конденсата.
5. Размещение самих труб-воздуховодов может быть любым: в стенах, под полом, за подвесным или натяжным потолком. Возможна однотрубная разводка, двухтрубная, радиальная.
6. Вентиляционные решетки, через которые разогретый воздух попадает в комнаты, всегда располагаются около пола.

В продаже есть готовые комплекты, включающие в себя воздуховоды, гибкие рукава, заслонки.

Стоимость готовой системы воздушного отопления зависит от используемого оборудования, размеров дома, особенностей разводки и размещения труб. Примерный порядок цен для дома на 200-250 квадратов – 0,8-1 млн. рублей.

Воздушное отопление или водяное

Однажды на одном представительном архитектурно-строительном форуме, проводившемся в Нижнем Новгороде, я подошел к стенду, где были представлены геотермальные тепловые насосы. Разговорившись с руководителем этой компании, я задал ему вопрос о преимуществах теплового насоса по сравнению с воздушным отоплением, хотя отдавал себе отчет, что вопрос провокационный.

Но большой знаток и того, и другого привел мне массу аргументов в свою пользу. В чем же провокационность вопроса? А это то же самое что спросить: «Что в автомобиле лучше – мотор или трансмиссия?». Это несравнимые вещи. Мотор вырабатывает энергию, а трансмиссия доводит эту энергию до колес. Так же и тепловой насос вырабатывает тепловую энергию, а система водяных труб и радиаторов или воздушных доводчиков с вентиляторами, система теплых полов, или воздушная система (как система централизованной обработки воздуха с системой воздуховодов по дому) доводит это тепло до конечного потребителя.

Транспортная система, как правило, не зависит от генератора тепла. Ей без разницы теплогенератор – это газовый котел, дизельный или дровяной, солнечный коллектор или тепловой насос. Разница только в температуре теплоносителя (воды), который выдает теплогенератор. Если теплогенератор выдает температуру +35ºС, то площадь теплообменника для нагрева воздуха должна быть большой, следовательно, транспорт – это теплые полы. Если температура теплоносителя более +50ºС, то транспортом может служить система водяных труб и радиаторов, система теплых полов, или система воздушного отопления.

Конечно, есть воздухонагреватели, которые не имеют промежуточного теплоносителя (воды). Топливо сгорает в теплообменнике, который обдувается потоком воздуха. Кроме того, есть тепловые насосы «воздух-воздух», а в этом случае воздушному отоплению, как транспортной системе, альтернативы нет.

Вопрос, какой теплогенератор лучше, решать надо в каждом конкретном случае.

Имеется природный газ — тогда газовый отопительный котел. Есть электричество, но нет газа, значит нагрев воздуха электричеством и инфракрасные обогреватели. Ничего нет – солнечные коллекторы, солнечные батареи, тепловые насосы и т.д.

А вот какая транспортная система лучше для доставки тепловой энергии в отапливаемые помещения дома, попробуем разобраться.

Если большое количество тепла необходимо передать на большие расстояния, то конечно же в качестве теплоносителя целесообразно использовать воду. Если же эти расстояния очень большие, то лучше использовать электричество, преобразуя его в конечном итоге в тепло. А если небольшое количество тепла нужно передать в пределах небольшого дома, то можно использовать как воду, так и воздух или электричество.

На протяжении многих лет в прессе, Интернете, на различных выставках и форумах идет спор: какой вид отопления (как транспорт) в доме лучше – водяной, воздушный или инфракрасный. Такой спор – это спор «по понятиям». Если инфракрасный способ хотя бы интуитивно понятен (есть устройство, которое создает электромагнитное поле, наиболее интенсивное в инфракрасном диапазоне) то, чем отличается «водяной» способ от «воздушного» многие спорщики не догадываются. Давайте попытаемся разобраться.

Из школьного курса физики мы знаем, что температура предмета – это мера средней амплитуды колебания молекул в этом теле. «Раскачать» молекулы можно двумя способами – воздействовать на них электромагнитным излучением или передать эту энергию от контактирующих с данным телом предметов или из окружающей среды (к примеру, из воздуха). Таким образом, есть только два принципиально разных способа отопления домов – это нагрев воздуха в доме какими-либо приборами и инфракрасные обогреватели. Причем, инфракрасники нагревают кроме всего прочего предметы и строительные конструкции, а они, в свою очередь, нагревают воздух.

Так, о чем спор?

Конечно, можно ещё говорить о подогреве кресел, матрасов и одеял, как о способе отопления. Но наша тема – это отопление дома целиком, а не одной частной спины.

Так чем отличается «водяной» способ отопления от «воздушного»? На самом деле оба этих вида отоплений по сути являются воздушными, поскольку для них конечной целью является нагрев воздуха.

Отличие же между ними заключается в количестве используемых воздухонагревательных устройств и способе доставки тепловой энергии в помещения дома для нагрева воздуха.

Так, в системе водяного отопления используется большое количество воздухонагревательных устройств – радиаторов (до нескольких радиаторов на комнату), при этом в качестве транспортной системы доставки тепловой энергии от водонагревательного котла до каждого радиатора используется система разведенных по дому водяных труб. При воздушном отоплении используется, как правило, один воздухонагреватель, установленный в техническом помещении дома, а в жилые комнаты через систему воздуховодов поступает уже нагретый воздух, в связи с чем не требуются установки воздухонагревателей в каждой комнате. Таким образом, и в том и другом случае используются воздухонагреватели (при водяном варианте их много, а при воздушном — один) и транспортная система доставки тепловой энергии в помещения дома (при водяном варианте – это система водяных труб, а при воздушном – система воздуховодов).

Очевидно, что из-за различной теплоемкости воды и воздуха, система воздуховодов более громоздка, чем система водяных труб, но этот недостаток с лихвой окупается получаемыми преимуществами, а это, в первую очередь, возможность с минимальными затратами в комплексе решить задачу создания комфортного микроклимата в доме, т.е. централизованно обеспечить наряду с отоплением также и вентиляцию, кондиционирование, очистку, увлажнение воздуха.

Конечно, при отсутствии финансовых ограничений все это можно обеспечить и при водяном отоплении с помощью дополнительной установки системы вентиляции (например, приточно-вытяжной с сетью воздуховодов), а также комнатных сплит-кондиционеров и увлажнителей, но зачем платить в 2 раза больше? И все же, вне зависимости от способа отопления свежий воздух в доме необходим.

Интересно, а сколько мы тратим на вентиляцию (нагрев свежего воздуха)?

Уже не один десяток лет президент НП «АВОК» (ассоциация инженеров в области отопления, вентиляции и кондиционирования) Ю.А. Табунщиков в своих статьях отмечает, что в наших домах более 60% затрат на отопление приходятся на вентиляцию, а в энергосберегающих домах – до 75%. т. е. мы сжигаем топливо для того, чтобы нагреть улицу?

Это связано с тем, что у нас долгое время государство дотировало цены на энергоносители для населения. А на Западе – энергосберегающие технологии. Как говорится, за что боролись… Так давайте разберёмся, как сэкономить на комплексе «отопление-вентиляция». Если водяные радиаторы, электроконвекторы, тепловентиляторы, дровяные отопительные печи – это, по сути, устройства для нагрева воздуха, то может быть надо ввести ещё какой-то признак, по которому системы отопления можно было бы квалифицировать? Наиболее логичным, в этом случае, выглядит разделение по способу циркуляции воздуха в доме – естественный (конвекционный) или принудительный (с помощью вентилятора).

Кстати, 60% на вентиляцию закладывают проектировщики систем с естественной циркуляцией воздуха и естественной приточно-вытяжной вентиляцией. Форточки – приточная вентиляция и дырка в крыше – вытяжная. Чем не яранга? Расчеты подтверждаются практикой и отражены в существующих СНиПах. Но в мире разработаны более экономичные способы отопления-вентиляции и связаны они с принудительным движением воздуха.

Один из вариантов – установить приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла и влажности, развести по дому систему подающих и вытяжных воздуховодов. По вытяжным (возвратным) воздуховодам «отработанный» воздух возвращается в рекуператор, подогревает (или охлаждает) приточный воздух и выбрасывается в атмосферу. Поступающий воздух очищается, подогревается (или охлаждается) до температуры, которая позволяет компенсировать теплопотери (или теплоизбытки) здания. Полная сменяемость воздуха происходит за час-полтора, а при необходимости и быстрее. Фактически это так называемая прямоточная система. Эта схема широко используется в странах Западной Европы для отопления жилищ. В России такая схема используется в общественных зданиях (офисах, торговых центрах и т. д.), где требуется высокая кратность воздухообмена. Но для жилых домов это разорительно.

Климат в России существенно более холодный, чем в Западной Европе. Но можно поступить и по-другому.

По системе возвратных воздуховодов внутренний воздух дома подать в центр обработки воздуха, а в нем – нужно подогрели, нужно охладили, подмешали нужное количество свежего воздуха, очистили от пыли и других загрязнителей, увлажнили или подсушили и подали подготовленный «коктейль» в дом по системе подающих воздуховодов.

В отличие от прямоточной системы, где весь воздух свежий, в такой системе свежего воздуха подмешивается всего 10%-15%, а остальной воздух берётся из самого дома. Кратность прохода воздуха через центр обработки 2,5-3,5 раза в час. Такой способ обработки воздуха является стандартом в Северной Америке (США, Канада). Причем приточно-вытяжной воздух системы вентиляции предварительно проходит через рекуператор. Кстати, за час подмес свежего воздуха по стандартам США и Канады составляет только 30%. Такого количества свежего воздуха достаточно для комфортного проживания людей в частном доме. Полувековой опыт эксплуатации таких систем доказал, что этот способ применим к любым климатическим условиям и позволяет в 1,5 раза экономить энергоресурсы по сравнению с конвекционными системами и более экономичный, чем прямоточные системы. Именно за централизованной обработкой воздуха и закрепился сейчас в обиходе термин «воздушное отопление», хотя в СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция, кондиционирование» это называется «кондиционированием воздуха».

Возникает вопрос, почему «воздушное» отопление экономичнее, чем отопление с естественной циркуляцией воздуха («водяное», печное, электрическое и т. д.)?

Во-первых, централизация обработки воздуха позволяет существенно сократить приток свежего воздуха за счет выравнивания качества воздуха во всем объёме дома. Не важно, где в какой момент находятся обитатели дома – все на кухне или разбрелись по спальням. Качество воздуха во всем доме одинаковое. А это в свою очередь снижает затраты на увлажнение и нагрев приточного воздуха. Окна и форточки открываются только для того, чтобы их помыть, а не для проветривания.

Во-вторых, температура во всем объеме дома практически не отличается. Нет холодных полов и горячих потолков, что характерно для систем радиаторного отопления. Мало того, принудительная циркуляция позволяет создать в доме постоянное движение воздуха, а это создает больший комфорт не только для нахождения в доме человека, но и благотворно влияет на предметы в доме и строительные конструкции. В частности, отсутствие застойных зон не позволяет развиться различным грибкам и плесени. Но скорость движения воздуха настолько мала, что не ощущается как сквозняк. Исключение составляет зона непосредственно перед подающей решеткой.

А что по капитальным затратам?

Первоначальные затраты только на систему воздушного отопления плюс вентиляция для дома в 200 м² в 1,5 раза ниже, чем система «водяного» отопления плюс грамотная система вентиляции. А для домов в 400 м² – «воздушка» более чем в два раза дешевле «водянки». Так что строящим свой дом, следует хорошо подумать, какую систему отопления в нем предусмотреть, а также посчитать стоимость первоначальных затрат на ее установку и стоимость затрат на отопление дома.