Классификация систем воздушного отопления

Системы воздушного отопленияв качестве теплоносителя используют воздух, который, нагреваясь в калорифере до заданной температуры за счет первичного теплоносителя – пара, горячей воды или газов, подается в отапливаемое помещение и, остывая, отдает свою теплоту. Количество теплоты, полученное при остывании воздуха, должно быть равно теплопотерям помещения. Основным преимуществом воздушного отопления являются высокие санитарно-гигиенические показатели, основными недостатками – значительные размеры воздуховодов, сложность регулирования и повышенные требования к герметичности здания.

Классификациюсистем воздушного отопления осуществляют по нескольким признакам:

• по способу побуждения движения теплого воздуха – системы с естественной циркуляцией и механическим побуждением за счет вентилятора;
• по месту приготовления воздуха – местные системы, где нагревание и подача воздуха производится непосредственно в отапливаемом помещении с помощью отопительных и отопительно-вентиляционных агрегатов, и центральные системы, где воздух нагревается в воздухонагревательной установке и по каналам подается в одно или несколько помещений;
• по выполняемым функциям – только отопительные, полностью рециркуляционные и системы, совмещенные с вентиляцией, т.е. частичной рециркуляцией, или прямоточные, при этом количество наружного воздуха определяется требованиями вентиляции;
• по качеству подаваемого воздуха – системы с полной рециркуляцией, прямоточные или с частичной рециркуляцией.

В системе с полной рециркуляциейвоздух, нагретый в калорифере, с помощью вентилятора направляется по вентиляционным каналам в помещение, где он, отдавая свою теплоту, компенсирует теплопотери помещения и охлажденный возвращается по каналу в агрегат. Затем воздух вновь нагревается, и описанный процесс повторяется. В циркулирующем воздухе постепенно накапливаются вредности, выделяющиеся в помещении, и гигиена помещения ухудшается. Рециркуляционной системе присущи высокая экономичность и низкие гигиенические качества. Такое отопление широко используется в школах, административных и общественных зданиях, как дежурное, т.е. в нерабочее время, а также в складских, коммунально-бытовых и других помещениях, где нормами не предусматривается вентиляция.
В прямоточной системе наружный воздух из воздухозаборной шахты вентилятором прогоняется через калорифер и по каналам подается в помещение. Там он, отдавая свою теплоту, компенсирует теплопотери помещения, ассимилирует выделяющиеся в помещении вредности и удаляется через вытяжную шахту. Прямоточная система отопления обладает самыми высокими гигиеническими качествами, но характеризуется самыми большими потерями тепловой энергии, уходящей вместе с отработанным воздухом.
В системе с частичной рециркуляцией в калорифере нагревается смесь наружного и рециркуляционного воздуха. Приточный подогретый воздух по каналам подается в помещение. Там он, отдавая свою теплоту, компенсирует теплопотери помещения, ассимилирует вредности и частично удаляется через вытяжную шахту, а оставшаяся часть поступает по каналу на смешение с наружным воздухом. Такая система экономически целесообразнее, так как использует теплоту отработанного воздуха, но применение ее ограничено ( зависит от вида выделяющихся в помещении вредностей). Объем наружного воздуха определяется требованиями вентиляции.

Система воздушного отопления с рекуперацией теплоты отработанного воздуха наиболее совершенна в гигиеническом и технико-экономическом отношении.
Системы воздушного отопления рекомендуется совмещать с вентиляцией, если вентиляция работает две или три смены. При остановке технологического оборудования предусматривается дежурное отопление, работающее при полной рециркуляции.
В центральных системах подача воздуха в помещения может осуществляться: сосредоточенно и с помощью воздуховодов.

Отопление с сосредоточенной подачей воздухаполучило широкое применение в производственных зданиях больших объемов и общественных, таких, как кинотеатры на 300-600 зрителей, плавательные бассейны, гимнастические, торговые и выставочные залы. При этом способе возможно равномерное достижение распределения температур в помещении, а отсутствие воздуховодов делает систему экономически выгодной. Выпуск воздуха при сосредоточенной подаче осуществляется компактными или веерными струями.

Воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией, экономично, так как для отопления используется все оборудование механической системы вентиляции – вентилятор, электродвигатели, воздуховоды, и только поверхность нагрева калориферов несколько больше, чем для вентиляционной установки.
До настоящего времени воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией, устанавливается в больших производственных и общественных зданиях, но пока практически не нашло применения в строительстве жилых, гостиничных, административных зданиях, но имеется зарубежный опят строительства таких зданий.

Комбинированные системы отопления в последнее время широко применяются в зданиях с кратковременным пребыванием людей. Они состоят из централизованной водяной части упрощенной конструкции с приборами уменьшиной и одинаковой мощности, создающее устойчивое «фоновое» отопление, рассчитанное на температуру 5-10 гр.С, и периодически действующего воздушного отопления для обогрева помещений перед началом работы и во время работы. В настоящее время системами воздушного отопления оборудованы многочисленные здания школ. При введении прерывистого обогревания учебных помещений сократились теплозатраты зданий.

Воздушно-тепловая завесав открытом проеме входа является одним из мероприятий по пресечению холодного воздушного потока извне, который возникает при движении людей или транспорта через входные двери и ворота, когда в здание поступает холодный наружный воздух, переохлаждая прилегающие помещения.
В проемах ворот промышленных зданий создаются высокоскоростные воздушные завесы шиберующего типа, ограничивающие или даже предотвращающие попадание внутрь холодного воздуха.
Во входах гражданских зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий устраивают низкоскоростные (скорость выпуска воздуха не более 5 м/с) воздушно-тепловые завесы смесительного типа, рассчитанные на нагревание холодного воздуха, проникающего снаружи. Завесы предусматриваются также во входах в помещения, оборудованных системами кондиционирования воздуха, в помещения со значительным выделением влаги или с близким к входам расположением постоянных рабочих мест.
Воздушно-тепловые завесы применяют: при tн= -15….-25 гр.С и проходе в течение 1 ч более 400 человек; при tн= — 25….-45 гр.С и проходе в 1 ч более 200 человек; при tн= -45 гр.С и проходе в 1 ч более 100 человек. Воздушно-тепловая завеса создается рециркуляционной установкой местного или централизованного воздушного отопления. Внутренний воздух забирается обычно из верхней зоны помещения и подогревается до температуры не выше 50 гр.С.
Воздухопроницание обычного входа можно сократить на 30% путем замены его обычными двойными дверями с тамбуром, в 2 раза – при замене его входом с тройными дверями – в 7-7,5 раза при установке на входе вращающейся (турникетной) двери.

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

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

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

Виды воздушного отопления

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

Разделение данного типа отопления на виды проводится по параметрам:

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

Устройство воздушной системы отопления

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

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

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

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

Теплогенератор может быть нескольких видов:

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

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

Принцип действия

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

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

Область применения

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

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

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

Как выбрать воздушное отопление

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

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

Особенности расчета

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

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

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