Система воздушного отопления в частном доме и производственных помещениях

Автономные системы отопления с жидким теплоносителем считаются самыми распространенными. Но сегодня хозяева частных домов рассматривают и другие варианты магистралей. Например, воздушное отопление дома – альтернативный способ получения тепла с помощью одного из самых дешевых теплоносителей. Рассмотрим особенности и возможности данного вида отопления.

Принцип работы и виды воздушного отопления

Различается два варианта получения прогрева:

1. С установкой калорифера. Способ идентичен системам с жидким теплоносителем, но вместо воды применяется воздух, который прогревается канальным прибором и перемещается по трубопроводам. Вариант применяется редко из-за расширений и сужений материала воздухопроводов. В результате из строя выходят стыки труб, повреждаются стеновые панели.
2. Открытый способ отопления. Принцип заключается в прогревании потоков теплогенератором, затем тепло транспортируется по трубам и попадает в помещение из раструба воздухопровода. В комнате теплый поток смешивается с холодным воздухом, за счет чего обеспечивается равномерный и мягкий прогрев. Физические свойства холодных потоков опускаться вниз помогают собрать холодный воздух в трубопроводы и снова направить к теплогенератору.

• местные — используются для обогрева одного объекта;
• центральные системы – нескольких строений.

Также есть отличия по схемам – с полной или частичной рециркуляцией, прямоточные.

Центральные тепловые магистрали относятся к прямоточным. В этом случае носитель прогревается в одной области отопления, затем поставляется к разным объектам через воздухопроводы, поэтому центральная схема всегда является канальной. Поскольку воздух в помещении при использовании центральной схемы постоянно обновляется, система применяется на производствах, которые выпускают или применяют токсичные, опасные вещества. Также схема показана для частных строений при условии подачи теплоносителя на большие расстояния в противном случае устройство длинных воздухопроводов не выгодно.

Действующие разновидности системы

На практике применяется несколько типов воздушного отопления, различаемых по множеству нюансов, – по циркуляции воздуха, размещению и прочим признакам. Стоит разобраться со всеми особенностями.

Системы с естественной циркуляцией

Данная система воздушного отопления работает по физическому принципу подогретых потоков – они поднимаются вверх. Для лучшей циркуляции в потолке обустраиваются отверстия, через которые потоки выходят наружу. К плюсам относят недорогую стоимость, но минусов больше – низкая скорость движения потоков, что объясняет длительный прогрев помещений. При оборудовании системы с естественной циркуляцией необходимо монтировать воздухоотводы под потолком, что не всегда удобно.

Конструкции с принудительной циркуляцией воздуха

Системы дополняются вентиляционным оборудованием для ускоренной циркуляции носителя. Мощность приборов подбирается в зависимости от длины воздуховодов – чем больше площадь обогреваемых помещений, тем больше устанавливается вентиляционных агрегатов. Принцип работы прост – прогретый воздух быстро перемещается по каналам и подается в комнаты. Есть различия по месту размещения.

Плюсы – быстрый прогрев помещений, оперативный возврат потоков к нагревательному элементу, за счет чего на повторный прогрев тратится меньше энергии. Минус – приобретение дополнительного оборудования.

Напольные воздушные системы

Воздуховоды размещаются в плинтусах или скрываются в стенах.

• воздух прогревается, поднимается вверх, обеспечивая равномерный прогрев;
• системы скрыты от глаз;
• холодные потоки опускаются вниз и оперативно всасываются в трубы, подаются к нагревательному элементу.

Минусов практически нет.

Подвесные воздушные системы

Отличаются размещением воздуховодов под потолком, вмуровываются в плиты перекрытия или стены. Недостаток – вверху воздух будет всегда теплее, чем внизу. Кроме того, спрятать навесную схему трубопроводов намного сложнее. Отличаются схемы по способу теплообмена.

Прямоточная отопительная схема

Конструкционно схема выглядит так – отопительный агрегат установлен в подвале, от него проложены трубопроводы, по которым перемещается нагретый теплоноситель. Воздуховоды прокладываются по всем жилым/нежилым помещениям и имеют отводы на улицу. Вывод большого количества тепла на улицу – минус, из-за которого прямоточные схемы редко применяются для отопления частного дома. Но есть и плюс – помещения хорошо вентилируются. Поэтому для комнат, где важно постоянно обновлять воздух, прямоточные схемы являются единственно возможными.

Совет! Если обустраивается прямоточное воздушное отопление дома своими руками, следует предусмотреть установку прибора рекуперации. Например, обменника, позволяющего использовать часть тепла, выходящего наружу для прогрева приточных масс воздуха.

Рециркуляционная система обогрева

Транспортировка теплоносителя осуществляется по замкнутому контуру – воздух прогревается генератором, перемещается по трубам в помещения, затем остывает и опускается к полу, откуда засасывается в воздуховоды и подается к нагревательному прибору.

Плюсы – эффективность, малозатратность, нет потери тепла. Минус – потоки циркулирующего воздуха не обновляются, поэтому рекомендуется применять схему в нежилых помещениях или обустроить прибор приточной вентиляции, увлажнения воздуха.

Схема с частичной рециркуляцией

Это система, в которой есть замкнутый цикл перемещения, но с интеграцией вентиляционного оборудования. То есть исключается минус полной рециркуляции – воздух обновляется. К плюсам относят работу в нескольких режимах – на вентилирование и обогрев помещения, плюс контроль объема забора свежего (холодного) потока. Такие схемы считаются оптимальными для обустройства в частных домах.

Аргументы в пользу выбора воздушной системы

Отопление воздухом имеет широкий ряд достоинств и некоторые недостатки. Плюсы:

1. Высокий КПД. Производительность схемы при нагревании воздухом достигает 94%.
2. Запуск оборудования в работу в любое время года. Можно не бояться за размораживание трубопроводов, прорыв – там нечему замерзать, поэтому при отключении магистрали и последующем включении в зиму не будет аварий.
3. Сниженная эксплуатационная стоимость. Нет необходимости покупать дорогое оборудование, запорную арматуру и прочее.
4. Можно соединить систему прогрева и охлаждения, обеспечивая комфортный температурный режим в течение всего года.
5. Пониженная инерционность схемы, которая гарантирует быстрый прогрев комнат.
6. Можно устанавливать любое дополнительное оборудование для поддержания комфортного микроклимата – увлажнители, ионизаторы, стерилизаторы.
7. Универсальность. Система применяется для помещений любой площади, строений разной этажности.
8. Равномерность прогрева. Не будет локальных зон с сильным нагревом.

Недостатки воздушного отопления:

• энергозависимость – отключат электричество, перестанет работать вентилятор, воздух не пойдет по трубопроводам;
• необходимость регулярного наблюдения, обслуживания схемы;
• монтаж конструкции выполняется на этапе строительства, система не меняется и не может модернизироваться в процессе всего срока эксплуатации.

Основные элементы отопительной системы

Конструкция состоит из основных и вспомогательных узлов, деталей. Чтобы самодельное воздушное отопление работало бесперебойно, следует подробно рассмотреть всю линейку элементов.

Подогревающие воздух устройства

Задача приборов – подогрев воздуха. Использоваться могут все возможные источники тепла, в зависимости от типа которых воздушные потоки пропускаются через теплообменники с горячим паром или прогреваются внутри прибора.

Чаще всего теплогенераторами являются 4 вида конструкций:

1. Прибор прямого нагрева. Это котлы сгорания любого топлива – угольные, газовые. Как вариант – воздушное газовое отопление, где потоки прогреваются за счет сгорания газа, то есть применения газового котла.
2. Прибор косвенного нагрева. Это агрегат с теплообменником, где перемещается нагретая жидкость, разогреваемая любым способом. Может использоваться вариант подключения теплоносителя из центральной тепломагистрали.
3. Электрооборудование прямого нагрева. Чаще всего выглядит как электрический тепловой вентилятор, подключенный к трубам воздуховодов.
4. Комбинированная схема. В этой системе интегрируются несколько типов оборудования, например, циркуляция жидкого теплоносителя и подключение электрического тепловентилятора.

На заметку! Домашние системы последнего типа считаются самыми удобными. В случае отключения электроэнергии горячая вода будет нагревать воздух и за счет разницы давления потоки транспортируются по воздуховодам. Однако схема требует больших затрат на обустройство.

Каналы для перемещения воздушных масс

Сеть воздуховодов обустраивается в виде круговой конструкции, так как однотрубные схемы имеют ограниченный функционал. Чертеж двухтрубной круговой схемы выглядит как два жестких магистральных ствола из оцинкованного металла, один из которых подающий, второй – обратный. К стволам подсоединяется сеть гибких воздуховодов меньшего сечения. Подключение через переходники с обязательной герметизацией алюминиевым скотчем и утеплением фольгированными изоляционными материалами толщиной 3-10 мм. Для разводящих каналов применяется материал толщиной до 30 мм.

В одноэтажных строениях воздух направляется только вверх, поэтому допускается монтаж воздуховодов на уровне пола, в многоэтажных объектах проводка прокладывается в межэтажных перекрытиях, встраивается под потолок первого этажа. Таким образом на первом этаже подача осуществляется с потолка, а на втором и последующих этажах выходы системы воздуховодов монтируются в нижнюю часть стеновых панелей, по полу.

Размещение обратки должно выбираться по типу подачи потоков. Например, на первом этаже воздухозаборники оборудуются на уровне пола, а на втором – на уровне потолка для сбора перегретых масс, транспортировки их к нагревателю.

Вентиляторы для обеспечения циркуляции воздуха

Для принудительного перемещения нагретого носителя используются вентиляторы канального типа. Монтаж оборудования производится на трубопроводы подачи и обратного перемещения, также они являются элементами воздухонагревателя.

Выбор осуществляется с учетом следующих нюансов:

• работа в разных режимах;
• сниженный уровень шума;
• стойкость к перепадам температуры, напряжения;
• наличие системы плавного пуска;
• плавная регулировка изменения скорости работы оборудования.

Чтобы воздушное отопление вентиляцией работало безупречно, требуется тщательно подбирать агрегаты для поддержания необходимой напорной производительности всей схемы.

Распределение потоков: решетки и диффузоры

Воздуховоды подсоединяются к решеткам или диффузорам, которые нужны для разделения воздушных потоков, необходимых для прогрева или вентиляции, кондиционирования комнат. В продаже есть стеновые, потолочные, напольные приборы с подвижными регулируемыми или стационарными жалюзи.

Внутриканальные заслонки и клапаны

Это детали, применяемые для настройки пропускной способности конструкции. Подающие трубопроводы оснащаются дроссельными заслонками, необходимыми для регулировки напора потока, поступающего в разные помещения и фиксации объема поступающего воздуха. А клапана нужны для разных участков системы и различаются по своему типу, например, приточные клапаны регулируют потоки поступающего с улицы воздуха для поддержания чистоты объема носителя в системе.

Оборудование для подготовки воздуха

Для очистки потоков воздуха, используемого для отопления, кондиционирования, магистрали дополняются фильтрами – угольными, электростатическими, механическими. Приборы очищают воздух от механических, прочих примесей. Также в схему интегрируются ионизаторы, увлажнители и прочее оборудование для обеспечения комфортного микроклимата.

Автоматические системы управления

Если воздушное отопление производственного помещения или дома совмещено с вентиляцией, системой кондиционирования, управление схемой является сложным и требуется настройка всех узлов. Чтобы скоординировать работу всех узлов применяются автоматические блоки управления для быстрого и точного изменения настроек, фиксирования оптимального режима работы.

Различаются блоки управления по технологическим возможностям и подбираются для каждой системы в индивидуальном порядке. Автоматика снимает с пользователя необходимость контроля за работой схемы и помогает распределять потоки по интенсивности прогрева, зонировать подачу воздуха, запускать прогрев и очистку и многое другое.

Особенности проведения грамотного расчета

Выполнить расчет воздушного отопления может только специалист, а заказчик должен проконтролировать пункты проекта, куда входят:

1. Расчет тепловых потерь каждого помещения. Это нужно для подбора мощности подачи воздуха чтобы обогреть комнату.
2. Тип выбранного отопительного оборудования. В расчет берется мощность агрегата, подобранная с учетом реальных тепловых потерь.
3. Объем воздуха для подогрева. Просчет ведется с опорой на мощность выбранного источника нагревания.
4. Выбор сечения воздуховодов и прочее.

Заказывая проект у специалиста, пользователь получает несколько вариантов обустройства схемы, из которых может выбрать то, что ему подходит больше всего.

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.