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.

Тепло в каждой комнате: чем так привлекает воздушное отопление частного дома

На чтение: 6 минут Нет времени?

Чтобы в каждой комнате было тепло и комфортно, стоит обратить внимание на воздушное отопление частного дома. Подобные системы обладают рядом неоспоримых достоинств, выгодно выделяющих их среди альтернативных вариантов. Предлагаем разобраться с их устройством и отличительными особенностями.

Читайте в статье

Строение и принцип работы воздушной нагревательной системы

В состав воздушной системы отопления входят следующие основные элементы:

• нагревательный прибор. В зависимости от расположения частного дома и доступности топлива выбор может быть сделан в пользу электрического, солнечного коллектора, калорифера любого типа, газового котла либо другого нагревателя;
• теплообменник, обеспечивающий непосредственный нагрев воздуха;
• система воздуховодов, с помощью которых обеспечивается распределение тёплых воздушных масс по всей территории дома;
• устройство управления. Позволяет отрегулировать режим работы оборудования для формирования подходящего температурного режима.

Принцип работы системы воздушного отопления достаточно прост. Холодный воздух, пройдя через нагревательный прибор, прогревается до заданной температуры. Воздуховоды обеспечивают его распределение по всем помещениям. После смешивания с воздушными массами внутри жилых комнат, достигается комфортная температура в них. В процессе работы отопительного оборудования удаётся избежать чрезмерного давления, способного вызвать хлопанья дверьми или вызвать трудности при открывании окон.

При воздушном отоплении тёплый воздух смешивается с холодным
ФОТО: build-experts.ru

Способы циркуляции воздуха

Движение воздуха по элементам воздушной системы отопления может осуществляться различными способами. Выбирая подходящий вариант для конкретного частного дома, познакомьтесь с отличительными характеристиками каждого. Это позволит принять взвешенное решение.

Циркуляция воздуха может осуществляться по-разному
ФОТО: fabrikadomov.by

Естественная

В основу естественной циркуляции воздуха положено физическое явление, при котором горячий воздух всегда устремляется вверх. По мере подъёма, он начинает вытеснять холодные слои, обеспечивая постепенный прогрев всего воздушного пространства в помещении. Чтобы обеспечить функционирование системы воздушного отопления с естественной циркуляцией, нагреватель располагают в нижней части частного дома, обычно в подвале. Это позволяет сформировать достаточный поток тёплого воздуха, который будет поступать в расположенные сверху помещения, прогревая их до оптимального уровня. При этом, холодный воздух будет опускаться вниз, чтобы нагреться и снова подняться вверх.

К преимуществам данного способа можно отнести отсутствие многократной рециркуляции воздуха, в ходе которой он постепенно насыщается углекислотой и пылью.

При естественной циркуляции используются законы физики
ФОТО: vozduhvdome.su

Принудительная

С помощью принудительной циркуляции удаётся обеспечить более точную регулировку степени нагрева воздушных масс, поступающих в каждое отдельное помещение. Для обеспечения движения воздуха в состав системы вводится вентилятор. Благодаря его наличию удаётся стабилизировать скорость движения теплоносителя, создать постоянное давление, стабилизировать расход воздуха.

Энергозависимость способна стать главным недостатком
ФОТО: build-experts.ru

Для обеспечения работоспособности в состав системы воздушного отопления вводится дополнительное оборудование. К недостаткам такого способа стоит отнести энергозависимость. При возникновении перебоев в подаче электричества обогрев частного дома прекращается. Также сложности с отоплением могут возникнуть при отказе оборудования. Чтобы этого не произошло, стоит предусмотреть альтернативный вариант обогрева частного дома, например, водяной.

Скорость воздушного потока можно отрегулировать
ФОТО: lestnitsygid.ru

Осуществление теплообмена

Принцип работы системы отопления может отличаться. Всё зависит от выбранной схемы теплообмена. Каждый вариант имеет свои отличительные черты. Предлагаем познакомиться с особенностями каждого.

Теплообмен при воздушном отоплении частного дома бывает разным
ФОТО: images.ru.prom.st

Приточный

У приточной системы воздушное отопление осуществляется в следующей последовательности:

• тепло, выработанное теплогенератором, поступает в воздушный теплообменник;
• с помощью вентилятора внутрь частного дома нагнетается воздух. После предварительной фильтрации он поступает в теплообменник;
• воздуховоды обеспечивают распределение горячих воздушных масс по дому;
• отработанный воздух с помощью вытяжки отводится на улицу.

Соотношение объёма воздушных масс, поступающих внутрь и выводимых наружу, выбирается с учётом требуемой кратности воздухообмена, а также квадратуры помещения. Для создания повышенного давления, его на подаче воздуха делают больше. Монтаж подобной системы обходится сравнительно недорого. Однако затраты на эксплуатацию получаются достаточно большими.

Приточная система предполагает забор воздуха снаружи
ФОТО: klimavex.sk

Рециркуляционный

Такое воздушное отопление частного дома осуществляется без сброса воздуха на улицу. Остывший воздух по вентиляционным каналам поступает в теплообменник и вновь нагревается. Находящиеся внутри помещений воздушные массы многократного проходят через систему отопления. Для нагрева требуется минимум энергии, что существенно снижает затраты на отопление. Восполняются только естественные теплопотери.

Недостатком является замкнутость подобной системы. В воздухе увеличивается концентрация пыли и углекислого газа. Такой вариант не отвечает требованиям гигиены.

Воздух при рециркулярном воздушном отоплении используется многократно
ФОТО: conditionedairsolutions.com

Рециркуляционный теплообмен бывает с естественной и принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. В первом случае, подача горячего воздуха от теплогенератора осуществляется по вентиляционным каналам. Затем, по мере остывания, начинает под действием сил гравитации спускаться вниз. При минимальных начальных вложениях, простоте монтажа и энергонезависимости, система не позволяет поддерживать комфортный микроклимат. В помещении отмечается значительная разница между степенью прогрева воздуха около пола и под потолком.

При выборе приточно-вытяжной системы удастся добиться максимального эффекта и обеспечить полный контроль над микроклиматом в частном доме. Воздух в систему рециркуляции попадает, пройдя фильтры грубой и тонкой очистки. Затем некоторое количество сбрасывается на улицу, а на его место приходит свежая порция. Далее следует нагрев, а также, при необходимости, осушение либо увлажнение.

Приточно-вытяжная обладает максимальной эффективностью
ФОТО: strojvodproekt.ru

Комбинированный

Обычно при устройстве системы отопления предусматриваются два разных, не связанных между собой контура. Однако в некоторых случаях их делают совмещёнными. У них в качестве источника тепла может выступать электричество либо дизельное топливо. Вентилятор обеспечивает нагнетание нагретого воздуха. В частных домах такие системы монтируются редко. Чаще всего их используют для обогрева гаражей, мастерских, промышленных объектов.

Комбинированные монтируются преимущественно на промышленных предприятиях
ФОТО: static.tildacdn.com

Требования к оборудованию для воздушной нагревательной системы

Чтобы воздушное отопление позволило создать комфортные условия внутри частного дома, следует ответственно подойти к выбору оборудования.

Теплогенераторы

При подборе теплогенератора для воздушного отопления частного дома выбор может быть сделан в пользу:

• электронагревателя;
• твёрдотопливного котла;
• газового оборудования;
• устройств, работающих на жидком топливе (дизеле).

Мощность может отличаться
ФОТО: kroll.ua

При выборе теплогенераторов для воздушного отопления частного дома следует помнить, что они должны:

• включаться и выключаться в автоматическом режиме;
• поддерживать степень нагрева воздуха в заданном диапазоне.

Совет! Если выбор сделан в пользу газового генератора, стоит учесть, от какого газа может работать конкретное устройство: от сниженного либо магистрального.

Твёрдотопливный котёл должен давать возможность регулировать скорость сгорания топлива.

Чем больше площадь, тем мощнее теплогенератор для воздушного отопления частного дома
ФОТО: gorelki-teplogeneratory.ru

Воздуховоды

Воздуховоды обеспечивают подачу нагретого воздуха в различные помещения. Производители предлагают изделия разного типоразмера. Они могут быть квадратными, прямоугольными, круглыми. Выбор делается с учётом требуемой пропускной способности и порядка монтажа. Могут быть жесткими и гибкими.

Конфигурация и типоразмер воздуховодов для воздушного отопления частного дома могут отличаться
ФОТО: air-light.ru

Прочие элементы

Кроме теплогенератора и воздуховодов необходимо дополнительное оборудование. Вентилятор должен быть приточным, чтобы справляться с поставленной задачей. Совместно с вентилятором стоит приобрести фильтрующее приспособление, которое сможет очистить воздух от мелкой пыли и других примесей.

Характеристики вентилятора выбираются индивидуально
ФОТО: static.tildacdn.com

Воздушное отопление частного дома: преимущества и недостатки

Выбор в пользу воздушного отопления для частного дома делается из-за его основных преимуществ. К таковым стоит отнести:

• высокую эффективность системы за счёт достаточной скорости обогрева;
• экономичность. По сравнению с альтернативными вариантами, у воздушного отопления частного дома эксплуатационные расходы намного ниже;
• высокий КПД, достигающий 93%;
• отсутствие в системе промежуточных элементов. Передача энергии производится напрямую;
• простота управления. Возможно создание в каждом помещении оптимального температурного режима;
• простота выполнения монтажных работ. Система воздушного отопления не предполагает использования элементов, находящихся под высоким давлением. Отсутствие жидкости позволяет отказаться от контроля герметичности;
• продолжительный период эксплуатации. При соблюдении рекомендаций производителя система способна прослужить минимум 20 лет;
• доступность. Система имеет низкую себестоимость;
• возможность выполнения монтажных работ собственными силами.

Из недостатков стоит отметить:

• повышенные требования к выполняемым расчётам. В случае ошибки система не сможет справиться с поставленной задачей в сильные холода, и в доме будет достаточно холодно;
• необходимость своевременного обслуживания и очистки воздушных каналов. Скопившаяся копоть, пыль и конденсат способны уменьшить тягу и стать причиной изменения температурного режима обогрева помещения.

Высокий КПД – важное достоинство воздушного отопления частного дома
ФОТО: yarta.com.ua

Проектирование и расчёт

Проектированию системы воздушного отопления частного дома должно уделяться особое внимание. При наличии ошибок, трудности возникнут на этапе монтажа и последующей эксплуатации. Неправильные расчёты могут стать причиной избыточной либо недостаточной мощности оборудования, неравномерного прогрева всех или отдельных помещений, нарушенного режима работы вентиляции. Чтобы избежать перечисленных недостатков в работе воздушной вентиляции частного дома, при проектировании следует учесть следующие нюансы:

• теплопотери рассчитывают для каждого помещения в отдельности. На их значение влияет количество окон, дверей, ряд других параметров;
• теплопотери на вентиляцию определяются с учётом количества проживающих в доме людей. От этого зависит, насколько эффективно система сможет обеспечить своевременный подвод достаточного объёма свежего воздуха;
• при составлении схемы расположения основных элементов учитывают расположение других инженерных коммуникаций, конструктивных элементов дома и предметов интерьера;
• вид топлива и мощность источника тепла определяются заранее. При расчёте мощности учитывают не нормируемую зимнюю температуру, а значительное отклонение от установленных показателей на случай аномально холодной зимы;
• подбор опционального оборудования с подходящими параметрами.

Расчёт воздушного отопления для частного дома выполняется в следующей последовательности:

• определение теплопотерь помещений;
• выбор мощности теплогенератора с учётом ранее найденного значения;
• определение объёма воздуха, который должен поступать внутрь помещения;
• расчёт сечений воздуховодов;
• определение производительности и давления вентилятора.

При проектировании воздушного отопления частного дома продумывается расположение каждого воздуховода
ФОТО: dslprof.ru

Монтаж воздушной нагревательной системы своими руками

Весь объём монтажных работ при желании можно выполнить собственными силами. Для этого надо подготовить необходимые материалы, оборудование и инструмент, а также познакомиться с последовательностью действий.

Монтаж можно выполнить самостоятельно
ФОТО: klimaterik.ru

Что нужно для работы: перечень необходимого оборудования и инструментов

Для монтажа воздушной системы отопления частного дома надо иметь в наличии:

• воздуховоды с подходящим размером поперечного сечения;
• теплогенератор;
• вентилятор;
• декоративные решётки;
• рукава, с помощью которых будет осуществляться забор воздуха снаружи;
• крепёжные элементы;
• уровень;
• измерительные инструменты;
• шуруповёрт.

Внимание! Перечень используемого оборудования зависит от материала стен и выбранных крепёжных элементов.

Инструкция по монтажу

Монтаж воздушной системы отопления своими руками выполняется в следующей последовательности:

• установка теплообменника и котла. Для их размещения желательно выбрать отдельное помещение;
• в стене, прилегающей к месту установки теплообменника, вырезается отверстие для установки рукава воздуховода;
• теплообменник соединяется с подающей трубой;
• непосредственно под камерой сгорания котла размещается вентилятор. Он соединяется с внешней частью обратной трубы;
• монтируется система воздуховодов. Разводку элементов выполняют в соответствии с проектной документацией;
• выполняется установка подающих каналов и обратных воздуховодов с последующим их утеплением.

Внимание! Если выбор сделан в пользу газового оборудования, для подключения отопительного котла следует пригласить специалиста.

Монтаж воздушного отопления частного дома выполняется согласно проектной документации
ФОТО: otoplenie-gid.ru

Правила эксплуатации

Чтобы система работала исправно, следует соблюдать общие рекомендации по эксплуатации системы воздушного обогрева. Следует:

• проводить визуальный контроль оборудования с диагностикой отдельных узлов;
• очищать и менять фильтры, подушки увлажнителя;
• очищать теплообменник;
• проверять работоспособность автоматики.

Делитесь в комментариях, приходилось ли вам монтировать воздушное отопление частного дома? Почему выбор был сделан в пользу подобной системы?