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.

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.