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.

Промышленное воздушное отопление

NORTEC Group проектирует, поставляет и монтирует системы воздушного отопления с 2005 г.

Сегодня воздушное отопление применяется для отопления производственных и складских помещений, торговых центров, спортивных объектов, цехов, ангаров, тентовых конструкций и промышленных зданий, шахт и буровых установок. Также воздушное отопление применяется и для отопления частных домов и коттеджей, чему способствует множество преимуществ данного вида отопления перед водяным.

В настоящее время практически не используется прямой нагрев воздуха продуктами сгорания. Для отопления используется чистых воздух, нагретый в специальных агрегатах — теплогенераторах различных видов, имеющих в своем составе рекуперативный теплообменник.

В теплообменнике отходящие газы с высокой температурой отделены от нагреваемого воздуха. В помещение подается чистый воздух с нужной температурой, а продукты сгорания удаляются через дымоход.

Устройство и принцип действия теплогенератора

Внешний вид теплогенератора Tecnoclima со снятой боковой стенкой

Большинство воздухонагревателей для воздушного отопления, называемых также «теплогенераторами», состоит из камеры сгорания, теплообменника рекуперационного типа, вентиляторной секции и горелки. Теплогенераторы могут быть выполнены как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении, для наружной или внутренней установки. Они могут работать на дизельном топливе, газе, отработанном масле и других видах топлива.

Тем не менее, и сегодня существуют системы обогрева производственных помещений с загрязненной средой, где приточный воздух нагревается газовыми горелками прямого нагрева. В этом случае содержание некоторого количества продуктов сгорания газа в приточном воздухе несущественно по сравнению с загрязненностью воздуха в помещении.

Преимущества и особенности воздушного отопления

Главным достоинством воздушного отопления является отсутствие воды в системе. Из этого следует:

• высокий общий КПД системы;
• отсутствие длинных магистралей для воды;
• отсутствие протечек;
• нет риска разморозки системы зимой;
• не нужны сантехники;
• не нужно ежегодно опрессовывать систему и готовить ее к сезону;
• можно включать систему только в нужное время, даже зимой;
• быстрый прогрев помещений, низкая инерция;
• сопряжение с системой вентиляции и кондиционирования;

В системах воздушного отопления тепло передается напрямую от источника к воздуху, подаваемому в помещение, без применения промежуточного теплоносителя. Таким образом, из системы исключается основной источник проблем – жидкость.

В системе воздушного отопления не бывает протечек, коррозии, отсутствуют потери тепла в длинных подводящих магистралях.

Еще одним преимуществом является возможность объединения системы воздушного отопления с системой приточной вентиляции.

Система воздушного отопления может работать с подмесом наружного воздуха до 100%, т.е. при необходимости быть полностью приточной. Это бывает необходимо для помещений класса взрывопожаробезопасности А или Б.

Тем не менее, воздушное отопление имеет ряд особенностей, ограничивающих его применение, в основном, промышленными объектами:

• повышенная шумность;
• необходимость в разводке громоздкой вентиляционной сети;
• большие габариты теплогенераторов;

Экономический эффект от применения воздушного отопления

Высокий (до 30%) экономический эффект от применения воздушного отопления связан со следующими факторами:

1. Децентрализация.
   • Уход от центральной котельной позволяет существенно сократить издержки на строительство протяженных магистралей от котельной до обогреваемых помещений.
     Газовая магистраль той же длины в строительстве обходится существенно дешевле.
   • Теплопотери, неизбежные при передаче тепла теплоносителем на большие расстояния, полностью отсутствуют в децентрализованной системе.
2. Cнижение эксплуатационных расходов.
   • Для обслуживания вентиляционной системы предприятию не требуется содержать штат сантехников, сварщика и т.д. Это существенно снижает издержки.
   • Не требуется проводить регулярные опрессовки системы, ежегодно сдавать систему проверяющим органам.

Снижение рисков для предприятия

Для предприятий, имеющих дело с хранением или производством продукции, боящейся воды, наличие магистралей с теплоносителем, проходящих, как правило, по опорным конструкциям над производственным или складским помещением, является существенным риском.

В случае воздушного отопления данный риск отсутствует.

В случае непредвиденной остановки системы отопления в холодный период, риск разморозки также полностью отсутствует.

Кроме того, децентрализованность системы воздушного отопления на предприятии исключает риски, связанные с выходом из строя единственной общей котельной или прорыва главной тепловой магистрали.

Задать вопрос специалисту:

Варианты применения систем воздушного отопления

Воздухонагреватели небольшой мощности могут применяться для обогрева частных домов, но с ростом мощности применение нагревателей воздуха переходит в промышленную область.

Это связано с тем, что большие объемы нагретого воздуха сложно перемещать в условиях частного дома, т.к. сечение магистральных воздуховодов будет велико. При этом для соблюдения баланса давлений необходимо предусматривать обратные воздуховоды того же сечения.