Воздушное отопление

Воздушное отопление. При всех своих преимуществах системы водяного отопления имеют один существенный недостаток: монтаж их трудоемок и дорог. Поэтому на рубеже двух тысячелетий не прекращают поиски новых отопительных систем, которые позволили бы с максимальной эффективностью обогревать помещения и в тоже время снизить трудоемкость монтажных работ. Эту задачу легко решают при помощи газовых воздухонагревателей, которые позволяют обойтись без дорогостоящих котлов, радиаторов, трубопроводов, фитингов, и многих других элементов классических систем отопления.

Такое ре­шение позволяет уменьшить не только начальные за­траты на приобретение и монтаж оборудования, но и эксплуатационные расходы на обслуживание. Для этого современная промышленность выпускает бытовые газовые воздухонагреватели, которые спо­собны работать как на природном газе от магистрали, так и на сжиженном пропан-бутане.

По принципу действия и конструкции такие приборы условно можно разделить на две группы: прямого и не­прямого действия.

Воздухонагреватели прямого действия

Воздухонагреватели прямого действия основаны на принципе обогрева помещения раскаленной докрасна и испускающей инфракрасное излучение пористой керамической плиткой, в недрах которой и происходит сжигание природного газа. Это не что иное, как газовые камины, возле которых приятно провести время, не­жась под потоком лучистой энергии. Обычно это срав­нительно недорогие приборы мощностью 3-4 кВт, вы­пуск которых освоили некоторые изготовители отопи­тельных приборов (про выбор и размещение отопительных приборов).

Самым большим недостатком отопительных прибо­ров данного типа является то, что в отапливаемых поме­щениях «выгорает» кислород, а продукты сгорания газа остаются в помещении. Поэтому такие приборы больше служат для декоративных целей и в качестве основного источника тепла не могут быть рекомендованы.

Воздухонагреватели непрямого действия

Частично или полностью избежать вышеуказанных недостатков позволяет использование воздухонагревателей непрямого действия. Это оборудование представляет собой конвективно-радиальный теплообмен­ник и теплообменные аппараты со встроенной камерой сгорания. При нагревании воздух становится легче и поднимается вверх, а на его место поступает холодный воздух, который нагревает­ся и т.д. (рисунок 1). Таким образом возникла идея кон­вектора, который согревает помещение, не используя устройств принудительной циркуляции воздуха.

Рисунок 1. Конвекторный воздухообмен в помещении: 1 — конвектор; (+) — теплый воздух; (+/-) — охлаждающийся воздух; (-) — холодный воздух.

Воздушный конвектор для отопления дома

Основное отличие конвектора от других обогрева­тельных приборов в том, что существует возможность подобрать конвектор для абсолютно любого помеще­ния, так как современные модели этих приборов обла­дают превосходным дизайном и способны украсить со­бой интерьер, придав ему элегантный внешний вид.

Говоря об отопительных приборах, специалисты от­мечают характерную особенность — развитие конвек­торов идет по пути уменьшения их массы и внутренне­го объема. Более тяжелый прибор дольше сохраняет тепло, то есть имеет большую тепловую инерцион­ность. Будучи нагрет, он не может быть быстро охлаж­ден с помощью терморегулятора и продолжает излу­чать накопленное тепло, делая температуру в помеще­нии излишне высокой.

Тепловые конвекторы — приборы, позволяющие распределять тепло по комнате более равномерно, чем радиаторы или другие отопительные системы. В результате предотвращается образование влаги и грибка. Кроме того, мы знаем, что основная теплоотдача радиатора происходит за счет излучения. Кон­вектор же более 90% тепла передает именно конвек­цией, что является неоспоримым преимуществом для создания эффективного, комфортного и здорового климата помещений. Регуляторы температуры позво­ляют быстро установить и поддерживать температуру с точностью от 0,4 до 1 о С.

Эффективность конвекторов в сочетании с автома­тической регулировкой температуры позволяет полу­чить ровно столько тепла, сколько необходимо. И сов­сем не случайно, конвекторы на территории Западной Европы эффективно и успешно используют уже в тече­ние 20 лет. Там уже давно подсчитано, что обогрев по­мещений конвектором на 30-40% экономичнее по сравнению с традиционными методами отопления. На российском рынке присутствуют различные модели конвекторов, которые отличаются друг от друга, как по нагревательному элементу, так и по дизайну. Но наи­больший успех у газовых конвекторов, выпуск которых освоили многие отечественные и зарубежные произво­дители, поставляющие на российский рынок отопи­тельные приборы.

Газовые конвекторы и калориферы

Газовые конвекторы независимое отопительное оборудование, представляющее реальную альтернати­ву традиционным отопительным приборам. Они обес­печивают не только возможность поддерживать задан­ную температуру в пределах от 8 до 33°С в отапливае­мом помещении, но и позволяют устанавливать различ­ную температуру в разных комнатах.

Конвекторы работают по принципу сгорания при­родного газа в металлическом теплообменнике, кото­рый обеспечивает высокоэффективную передачу тепла помещению. Одновременно происходит вывод продук­тов сгорания наружу и забор воздуха для горения. Это обеспечивает экологическую чистоту помещения и его эффективную вентиляцию. По сравнению с традицион­ной системой отопления, где нужны котлы, радиаторы, разводки трубопроводов по помещению, фитинги, на­сосы и другие компоненты, при использовании конвек­торов все это оборудование не требуется, так как от­сутствует водяной контур. Именно эта особенность га­зовых конвекторов позволяет использовать их для эф­фективного отопления загородных домов, коттеджей, гаражей, теплиц и т.д. Газовоздушную смесь в этих при­борах поджигают либо искра от электронного блока, либо фитилек запальной пилот-горелки, которая, в свою очередь, воспламеняется при нажатии кнопки встроенной «пьезозажигалки». В последнем случае не требуется подвод электрической энергии.

Канальное воздушное отопление

В практике коттеджного строительства в регионах с холодным и умеренным климатом нашли широкое применение системы канального воздушного отопле­ния (рисунок 2). Такая система позволяет без традицион­ных трубопроводов и радиаторов отапливать помеще­ния дома теплым воздухом, подаваемым по специаль­ным каналам. Преимущества данного способа перед традиционными в малой инверционности системы, позволяющей за 35 — 40 минут поднять температуру в помещениях дома от -10 до +22°С.

Рисунок 2. Схема воздушного отопления дома: 1 — печь; 2 — фильтры; 3 — труба забора воздуха из помещений; 4 — забор свежего воздуха; 5 — труба подвода свежего воздуха; 6 — подача теплого воздуха в помещения; 7 — забор воздуха из помещений; 8 — дымоход.

После быстрого прогрева помещений включается автоматика, позволя­ющая поддерживать температурный режим на задан­ном уровне. К достоинствам систем воздушного отоп­ления относят:

• равномерный обогрев помещения по всему объе­му с небольшим «подпором» воздуха, который полно­стью устраняет сквозняки и возможность проникновения уличной пыли;
• возможность вентиляции помещений, фильтра­ции подогретого воздуха с устранением запахов, микробов и других посторонних включений;
• низкие эксплуатационные расходы, позволяющие повысить КПД до 93%;
• возможность работы в экономичном режиме.

В качестве теплового генератора используют газо­вые или жидкостные обогреватели с автоматикой безо­пасности. При хорошей тепловой изоляции дома для поддержания заданной температуры обогреватель включается 3-4 раза в сутки, что позволяет экономить топливо, а следовательно, и средства на обогрев жилых помещений. К примеру, для обогрева небольшого дач­ного домика одного баллона сжиженного газа хватает примерно на 8 — 12 дней.

Практически во всех системах ото­пления теплота, выработанная теплогенератором, передаётся потребите­лю воздухом. Даже в системе водяного отопления вода выступает лишь в каче­стве промежуточного теплоносителя, а окончательное распределение тепла от радиаторов всё равно остаётся за воз­духом. Исключением являются только отопительные приборы, от которых теп­ло передаётся излучением — открытые камины, инфракрасные излучатели и т.д. Но они играют ограниченную роль в ото­плении жилых домов в нашей стране.

Воздух нагревается на теплоотдающих поверхностях (поверхности тех же радиаторов водяного отопления, элек­трических нагревателей конвективного типа, «зеркал» печей и т. д.) и поступает в отапливаемое помещение, где остывает, отдавая тепло стенам, потолкам, пред­метам мебели. После этого воздух снова должен нагреться. Такой круговорот воздуха может происходить под действием естественных сил (тёплый воздух легче и поэтому поднимается вверх) или прину­дительно — за счёт вентилятора. В дальнейшем мы будем использовать термин конвекционное отопление (кстати, тут общие сведения об отоплении) для систем с естественной циркуляцией воздуха и воздушное ото­пление (ВО) для систем с принуди иль­ной циркуляцией воздуха.

Такое определение ВО не является об­щепринятым. Часто систему отопления называют воздушной, если есть система воздуховодов для раздачи нагретого воз­духа от теплогенератора (без вентилятора). Под такое определение подпадают тогда и дровяные печи типа «Булерьян» и «Профессор Бутаков», поскольку у них есгь возможность для подсоединения воздухо­водов и раздачи тёплого воздуха по дру­гим помещениям за счёт конвекции.

Если исходи из наших определе­ний, то эти печи следует отнести к си­стемам конвекционного типа.

Системы ВО можно разделить на два вида — канальные и локальные. Для канальных систем требуется система воздуховодов, как подающих, так и возвратных. Для локальных систем возду­ховоды, как правило, не нужны. Про­стейшие локальные системы ВО — это тепловентиляторы и тепловые пушки.

Рисунок 3. Теплообменник прямого нагре­ва: 1-горячий воздух; 2- теплооб­менник; 3-вентилятор; 4-холодный воздух; 5-горелка; 6-дымоход.

Рисунок 4. Теплообменник косвенного нагре­ва: 1 — горячий воздух; 2 — теплообмен­ник; 3 — вентилятор; 4 — холодный воздух; 5 — горелка; 6 — контур промежуточного теплоносителя; 7-дымоход.

Общая характеристика воздушного отопления

Систе­ма ВО в полной комплектации состоит из генератора тепла, теплообменника, вентилятора, воздушного фильтра и системы воздуховодов (рисунок 5). Генератор тепла тесным образом связан с тепло­обменником. Теплообменники можно разделить на два вида: теплообмен­ники прямого нагрева (рисунок 3) и теплообмен­ники косвенного нагрева (рисунок 4). В последних между генератором тепла и теплооб­менником циркулирует промежуточ­ный теплоноситель, например, вода или антифриз. В теплообменниках пря­мого нагрева топливо сгорает в самом теплообменнике или же в качесчве те­плообменника используются тэны или спиральные электронагреватели.

Рисунок 5. Общая схема СВО дома: 1 — ди­зельный отопительный котёл; 2 — трубы водяной части отопления (для водяного теплообменника воздухонагре­вателя); 3 — дымоход дизельного котла; 4 — вентиляция (для санузла и кухни); 5 — рекуператор; 6 — воздуховод подачи свежего воздуха (подсоединяется к системе воз­вратных воздуховодов СВО); 7 — выброс «грязного» воз­духа (из санузла и кухни) после рекуператора; 8 — ма­гистральный подающий воздуховод; 9 — подающие оконечные воздуховоды; 10 — подающие решётки; 11 — возвратные воздуховоды.

Промышленно производимые тепло­обменники прямого нагрева систем ВО работают на газе (природном или сжи­женном), дизельном топливе или элек­тричестве. Эти воздухонагреватели изначально комплектуются вентилято­рами соответствующей мощности.

Как отмечалось ранее, на твердото­пливных печах типа «Булерьян» и «Про­фессор Бутаков», которые относятся к теплообменникам прямого нагрева, можно создать систему ВО, добавив к системе подающих воздуховодов, как правило, не предназначены для прокачки воздуха по воздуховодам. Они не способны создать давление, не­обходимое для системы ВО. А если и спо­собны, то имеют недопустимо высокие шумовые характеристики. В гараже их ис­пользовать можно, а в спальне — нет.

Воздухонагреватели косвенного на­грева с водяными теплообменниками обычно называют фанкойлами (рисунок 4).

Фанкойлы обладают рядом преиму­ществ по сравнению с промышленно выпускаемыми воздухонагревателями прямого нагрева:

• фанкойлы могут работать с любым водяным отопительным котлом, работающим на любом виде топлива, и ко­торый может быть размещён вне отапливаемого здания;
• один котёл может использоваться и для отопления, и для нагрева воды си­стемы горячего водоснабжения (ГВС);
• для нескольких домов (основной, гостевой, баня) можно иметь один ото­пительный котёл (или два, подключён­ных параллельно для надёжности).
• наличие промежуточного тепло­носителя позволяет сделать комбини­рованную систему отопления: те поме­щения, которые имеют специфические свойства воздуха (гараж, баня, конюш­ня и т.п.), отапливаются конвекционной системой отопления (батареями водя­ного отопления), а жилая зона — систе­мой воздушного отопления;

Плюсы и минусы

Системы ВО отно­сительно мало распространены в жилом секторе нашей страны, и на них до сих пор смотрят как на экзотику. Как пра­вило, система ВО требует проведения пусконаладочных работ «по воздуху» и «по системе автоматики», которые мо­гут сделать только подготовленные спе­циалисты, имеющие соответствующие приборы и инструменты.

Ошибки при проектировании системы и её монтаже могут привести к повышенному уровню шума в помещениях, дисбалансу пода­чи воздуха по помещениям и, как след­ствие — дисбалансу по температуре.

Воздуховоды, кроме того, занимают определённый объём и поэтому очень важно, чтобы это было учтено на этапе проектирования дома. При грамотном подходе практически все воздухово­ды удаётся спрятать так, что полезный объём дома почти не уменьшается.

При проектировании системы воздухо­водов важно иметь дизайн-проект расста­новки мебели и бытового оборудования. Крайне нежелательно, чтобы подающие вентиляционные решётки находились в зо­не долговременного пребывания людей.

Система ВО — электрозависима, по­этому в доме желательно иметь систему резервного электроснабжения и систе­му резервного отопления (к примеру камин промышленного изготовления).

Всё вышеперечисленное можно отне­сти к минусам системы ВО. Но есть у неё и неоспоримые преимущества по срав­нению с конвекционными системами.

Главным преимуществом этой систе­мы является возможность совмещения в одной системе отопления и вентиля­ции. Нужно сказать, что необходимость устройства вентиляции в наших домах, построенных по энергосберегающим технологиям и оснащённых современны­ми герметичными окнами и дверями, всё больше и больше осознаётся застройщи­ками. Отсутствие нормальной приточно-вытяжной вентиляции может привести к накоплению влаги в стенах и появлению плесени. А воздушная система, выполня­ющая сразу функции отопления и венти­ляции, обойдётся дешевле, чем две спе­циализированные системы.

В системе ВО обязательно устанавлива­ют фильтры. Они бывают нескольких типов: обычный механический, который удаля­ет частицы пыли до 0,3 мкм; электронный фильтр — удаляет частицы пыли размером до 0,01 мкм; угольный фильтр — удаляет неприятные запахи. Через электронный фильтр, к примеру, не проходит пыльца растений и табачный дым, а обслуживание его сводится к периодической промывке под струёй воды.

Рисунок 6. Схема размещения системы воздушного отопления: 1 — теплообменник; 2 — подающие воздуховоды; 3 — возвратные воздуховоды; 4 — забор свежего воздуха; 5 — рекуператор; 6 — дымоход.

В системе возвратных воздуховодов в простейшем случае предусматривает­ся рукав, забирающий воздух с улицы и подмешивающий его к внутреннему воз­духу (рисунок 6). Эта смесь воздуха, пройдя через фильтр и теплообменник, нагревается и равномерно распределяется по всем помещениям. Проблема открытых фор­точек и сквозняков при этом снимается. Форточки просто не открывают, а в доме создается небольшое избыточное дав­ление, что препятствует проникновению в помещения «забортного» воздуха и создаёт условия для лучшей вентиляции «грязных» помещений.

При работе ВО на нижнем этаже до­ма основная часть воздуха забирается снизу, а на верхнем этаже — с потол­ка. Тем самым обеспечивается вырав­нивание температуры воздуха по всему объёму отапливаемых помещений.

В систему воздуховодов, кроме то­го, может быть установлен канальный увлажнитель воздуха, обеспечивающий контролируемую влажность в доме, и кондиционер, который поддержит ком­фортную температуру в жаркие месяцы. Можно установить и ультрафиолетовый стерилизатор воздуха, который включа­ется для профилактики инфекционных заболеваний или в случае, если кто-то из домашних заболел.