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.

Классификация систем воздушного отопления

Для того, чтобы правильного понимать как происходит классификация систем воздушного отопления нужно предварительно знать, что есть такое это самое воздушное отопление.

Ранее мы об этом писали, но напомним, что при наличии в доме системы воздушного отопления, комнаты дома обогреваются за счет подачи в них теплого воздуха. При этом сам воздух нагревается в служебном помещении либо непосредственно каким-либо обогревателем (электрическим, газовым, дровяным, дизельным и т.д.), либо воздух нагревается, проходя через водяной теплообменник с предварительно нагретой каким-либо обогревателем водой. В первом случае воздух будет первичным теплоносителем, а во втором случае – уже вторичным.

Основное отличие систем воздушного отопления от других отопительных систем, например от системы водяного отопления –это наличие вентилятора и принудительное перемешивание воздуха в комнатах вашего дома.

Перейдем непосредственно к классификации систем воздушного отопления.

Классификация систем воздушного отопления по месту размещения обогревателя

Согласно классическому учебнику , системы воздушного отопления бывают:

1. Местные системы воздушного отопления Это локальная система воздушного отопления, предназначенная для обогрева одной единственной комнаты. При этом обогреватель и вентилятор установлены в обогреваемой комнате и нагревают воздух только в этой комнате. В качестве примера местной системы воздушного отопления можно привести обычный тепловентилятор для дачи, который постоянно гоняет через себя воздух, при этом еще и нагревая его. 2. Центральная система воздушного отопления Централизованная система воздушного отопления, предназначенная для обогрева всего загородного дома. Обогреватель и вентилятор установлены в топочной, а нагретый обогревателем воздух с помощью вентилятора (в редкий случаях с помощью системы вентиляторов) подается в каждую комнату дома. К центральным системам воздушного отопления относятся например такие газовые печи воздушного отопления Goodman, Lennox, Nordyne. Система воздушного отопления дома Антарес Комфорт о которой мы поговорим также является системой центрального отопления.

Классификация местных систем воздушного отопления

Местные системы воздушного отопленияв свою очередь бывают: канальные и бесканальные.

1. Бесканальные местные системы воздушного отопления Локальная система воздушного отопления, предназначенная для обогрева одной единственной комнаты. Обязательно наличие вентилятора, который осуществляет постоянную циркуляцию или рециркуляцию воздуха в комнате. Примером такой системы может служит обычный бытовой тепловентилятор. 2. Канальные местные системы воздушного отопления Эта локальная система воздушного отопления, предназначенная для обогрева одной единственной комнаты. Но вентилятор в такой системе может отсутствовать. Зато обязательно присутствует канал, по которому нагретый воздух попадает в комнату за счет естественной циркуляции (конвекции), например, снизу вверх. Безвентиляторная канальная система воздушного отопления более простая и дешевая, но одновременно и менее эффективная система, чем воздушное отопление с вентилятором.

По способу циркуляции в системе воздуха местные системы воздушного отопления бывают следующих видов:

Местная система воздушного отопления с полной рециркуляцией В этой сиситеме для нагрева используется только воздух из обогреваемой комнаты, добавления наружного воздуха нет. Т.е. нет вентиляции комнаты. И опять в качестве примера местной системы воздушного отопления с полной рециркуляцией можно привести обычный тепловентилятор. Канальные местные системы воздушного отопления из п. 2 являются одновременно и системами с полной рециркуляцией. Местная система воздушного отопления с частичной рециркуляцией При частичной рециркуляции часть воздуха для нагрева поступает в обогреватель с улицы – т.е. местная система воздушного отопления одновременно выполняет функции и системы вентиляции комнаты. Воздух в комнате при этом будет не только теплым, но и свежим. Прямоточная местная система воздушного отопления В данной сиситеме весь воздух подается в обогреватель с улицы, нагревается и при помощи вентилятора поступает в комнату или помещение, а затем выбрасывается обратно на улицу. Очень затратный вариант системы, так как требуется очень мощный обогреватель для постоянного прогрева больших объемов воздуха, в частных загородных домах обычно не используемый. Но для общественных или производственных помещений с жесткими требованиями к вентиляции (например, если в производственном помещении выделяются пары вредных веществ и требуется их постоянно удалять) может быть единственным способом сделать воздушное отопление.

Классификация центральных систем воздушного отопления

Все центральные системы воздушного отопления являются канальными – теплый воздух подается в комнаты вентилятором по системе каналов, роль которых в загородных домах выполняет система воздуховодов. Впрочем, иногда задействуют и каналы в полых перекрытиях.

Также как и системы местного воздушного отопления, центральные системы воздушного отопления по способу циркуляции воздуха местные системы воздушного отопления бывают следующих видов:

Центральная система воздушного отопления с полной рециркуляцией

Центральная система воздушного отопления с частичной рециркуляцией и вентиляцией

Прямоточная центральная система воздушного отопления

В данном случае отличие центральной системы воздушного отопления от местной только в том, что воздух по специальным каналам (воздуховодам) подается не в одно помещение, а сразу в несколько.

Система воздушного отопления Антарес Комфорт – это центральная система воздушного отопления с частичной рециркуляцией и вентиляцией, за счет чего в доме с такой системой всегда будет тепло, а воздух будет свежий и чистый, без необходимости проветривания.

Классификация центральных систем воздушного отопления по способу экономии тепла.

Центральные системы воздушного отопления допускают возможность экономии тепла за счет применения специальных устройств – рекуператоров. Необходимо заметить, что применение рекуператоров не всегда может дать экономию. Например если источником тепла для центральной системы воздушного отопления является газовый отопительный котел на магистральном газе (наиболее дешевый вид отопления), а площадь дома не более 500 кв.м., тов данном случае, рекуператор не окупится никогда. Если же для отопления используется котел на дизельном топливе (один из самых дорогостоящих видов отопления), то покупка рекуператора может оказаться выгодным приобретением. Стоит заметить, что для местных систем воздушного отопления применение рекуперации всегда нецелесообразно. Если конечно не пытаться отапливать местным воздушным отоплением с частичной рециркуляцией крытый стадион.

Центральные системы воздушного отопления бывают:

1. Без рекуперации Системы центрального воздушного отопления с полной рециркуляцией – это всегда системы без рекуперации. Рекуперировать в них просто нечего. 2. С рекуперацией Системы центрального воздушного отопления с частичной рециркуляцией или прямоточные могут быть как без рекуперации, так и без нее. Суть рекуперации – выбрасываемый наружу нагретый воздух сначала подогревает забираемый холодный воздух с улицы.

Система воздушного отопления Антарес Комфорт может быть как без рекуперации, так и с рекуперацией. В базовом варианте эта система поставляется заказчикам без рекуператора, но при желании в нее может быть встроен дополнительно купленный рекуператор, например рекуператор ElectroLux.

Классификация систем воздушного отопления по способу нагрева воздуха.

По способу нагрева воздуха системы воздушного отопления бывают:

1. Системы воздушного отопления прямого нагрева В системе воздушного отопления прямого нагрева воздух нагревается непосредственно нагревателем. Он может быть электрическим (в очередной раз вспомним о нашем тепловентиляторе), может быть газовым, как у печей воздушного отопления Goodman, Lennox, Nordyne, а может работать и на ином виде топлива. К видам топлива мы еще вернемся позже. Т.е. в системе воздушного отопления воздух – это первичный теплоноситель. 2. Системы воздушного отопления косвенного нагрева В системе воздушного отопления косвенного нагрева воздух нагревается, проходя через теплообменник от другого носителя тепла, обычно от нагретой воды. Нагреватель в данном случае отделен от вентилятора и нагревает воду, которая потом отдает свое тепло воздуху. Системы воздушного отопления косвенного нагреваЯвляются более универсальными, потому что для нагрева воды можно использовать любой водогрейный отопительный котел, на любом виде топлива – на газе, дизеле, пеллетах и т.д. Кроме того, этот же котел можно использовать и для горячего водоснабжения, и для теплых полов. Т.е. Нет необходимости дополнительно покупать один котел для отопления, другой для горячей воды и т.д. Достаточно единственного котла, который необходимо правильно подобрать по мощности. Также для нагрева могут быть использованы солнечные коллекторы или тепловые насосы. Таким образом, в системе воздушного отопления косвенного нагрева первичным теплоносителем является вода. А воздух – это вторичный теплоноситель. Системы воздушного отопления косвенного нагрева обычно более эффективны, чем системы прямого нагрева.

В соответствии с данной классификацией, система воздушного отопления Антарес Комфорт является универсальной – в ней можно установить как электрический нагреватель (сделав ее системой воздушного отопления прямого нагрева), так и водяной теплообменник, превратив ее в систему воздушного отопления косвенного нагрева. Либо установить и то, и другон, при этом получить универсальную систему. Ни одна зарубежная система воздушного отопления подобной гибкостью не обладает.

Классификация систем воздушного отопления по виду используемого топлива.

По виду используемого топлива системы воздушного отопления бывают:

1. Газовые системы воздушного отопления Газовые системы воздушного отопления прямого нагрева – это печи воздушного отопления Goodman, Nordyne, Lennox. Газовые системы воздушного отопления косвенного нагрева – система Антарес Комфорт с водяным теплообменником и любым газовым отопительным котлом. 2. Дизельные системы воздушного отопления Дизельные системы воздушного отопления косвенного нагрева – система Антарес Комфорт с водяным теплообменником и любым дизельным отопительным котлом. Дизельные системы воздушного отопления прямого нагрева в России не представлены. 3. Системы воздушного отопления на пеллетах Системы воздушного отопления косвенного нагрева на пеллетах – система Антарес Комфорт с водяным теплообменником и любым отопительным котлом на пеллетах. Системы воздушного отопления прямого нагрева на пеллетах в России не представлены. 4. Электрические системы воздушного отопления Электрические системы воздушного отопления прямого нагрева – канадская Hi-Velocity, система Антарес Комфорт с электрическим нагревателем, различные аэрхендлеры и еще наш знакомый пример – тепловентилятор. Электрические системы воздушного отопления косвенного нагрева – система воздушного отопления Антарес Комфорт с водяным теплообменником и любой электрический водогрейный котел. 5. Дровяные системы воздушного отопления Правду говоря, таких экзотических систем воздушного отопления в современном мире уже не встречается. В Древние Века дровяной системой воздушного отопления был гипокауст Витрувия, в Средние века такими системами отапливали немецкие замки и русские соборы. Но вентиляторов в то время еще не было и нагретый воздух подавался в отапливаемые помещения естественным путем, что сильно снижало КПД. 6. Угольные системы воздушного отопления То, что было сказано про дровяные системы воздушного отопления, можно сказать и про угольные. В настоящее время не встречаются. Хотя, вообще , если установить в топочной дома вентилятор и систему воздуховодов, а также угольную или дровяную печь, например русскую или Буллерьян, то можно получить искомую дровяную или угольную систему воздушного отопления. Печь нагреет воздух в топочной, а вентилятор разнесет его по всему дому. Однако роль термостата в такой системе придется исполнять истопнику.
Строго говоря, к подобным системам можно отнести и камин – если у вас в доме есть система воздуховодов с вентилятором, а также камин, то вы фактически получите воздушное отопление камином. Однако КПД у такой системы будет не очень высоким (из-за ограниченных возможностей камина) и большой дом обогреть одним камином скорее всего не получится. Однако камин может быть использован как добавочный резервный источник тепла на случай сильных морозов. 7. Солнечные системы воздушного отопления Солнечные системы воздушного отопления косвенного нагрева нагревают воду за счет солнечного тепла, а затем через теплообменник нагревают воздух. Но пока еще подобные системы достаточно экзотичны. Большой мощности они дать не могут, поэтому реальное их использование в России, особенно зимой, представляется маловероятным. Но солнечные коллекторы могут помочь вам немного сэкономить на отоплении в межсезонье, особенно в южных районах нашей страны, например в украденном у Украины Крыму.
Солнечные системы воздушного отопления прямого нагрева могут быть использованы в паре солнечные батареи – электрический нагреватель, но они имеют такие же недостатки, как и косвенные системы – малую на данный момент мощность. Поэтому солнечные батареи могут пока использоваться только как дополнительный источник тепла, например совместно с системой воздушного отопления Антарес Комфорт с водяным теплообменником. 8. Системы воздушного отопления тепловым насосом В данном случае основным теплоносителем является хладагент теплового насоса, поэтому такие системы – это системы воздушного отопления косвенного нагрева. Тепловой насос может быть использован совместно с любой центральной системой воздушного отопления. Однако тепловые насосы плохо переносят большие отрицательные температуры, поэтому их использование в качестве основного источника тепла в России, особенно на севере, может быть проблематичным. Но в межсезонье использование теплового насоса может снизать затраты на отопление на 50..150%, особенно при отоплении дорогим видом топлива – электричеством, магистральным газом или дизелем. Кроме того, летом тепловой насос будет работать как кондиционер.