Как использовать котел воздушного отопления – варианты обогрева теплым воздухом

Воздушная система отопления является одним из вариантов организации обогрева частного дома. О том, как осуществляется воздушный обогрев помещений, и какое оборудование при этом используется, расскажем далее в статье.

Стоит заметить, что можно повысить эффективность воздушного обогрева, если объединить его в одну систему с вентиляцией.

Предназначение вентиляционной системы

Для каких бы целей ни служило помещение, вентиляционные ходы являются его неотъемлемым атрибутом. Особенно это относится к жилым домам и квартирам, поскольку в процессе жизнедеятельности человека скапливается пыль, излишняя влага и неприятные запахи, а также углекислый газ. Все это выводится наружу по вентиляции, а взамен в помещение поступает свежий, насыщенный кислородом воздух. Кроме того, благодаря вытяжке на стенах не скапливается конденсат, и не разрастается грибок.

Таким образом, вентиляционные системы призваны обеспечивать циркуляцию кислорода в помещении. Различают вытяжную и приточно-вытяжную вентиляционную систему. При использовании приточно-вытяжной системы вентиляции предусматривают установку рекуператора. Это значит, что теплый воздух, выходящий из помещения, будет передавать часть тепла входящему потоку. В результате, теплопотери будут заметно ниже.

Нормы оборота воздуха

Согласно СНиП 2.04.05-91 общая норма воздухооборота составляет от 35 % в час, то есть полное замещение отработанного воздуха должно происходить в течение 3 часов. При этом в помещение должно поступать не менее 30 м 3 /час воздуха на одного человека. Для кухни этот показатель увеличен до 60 м 3 /час при наличии электроплит, и до 90 м 3 /час, если используется 4-х конфорочная плита.

Дополнительно в помещении должны быть оборудованы форточки или откидные фрамуги на окнах, чтобы можно было проветрить комнату и впустить не менее 180 м 3 /час свежего воздуха. Иногда для этих целей служит вытяжка.

В санузлах и ванных комнатах нормы воздухооборота составляют по 25 м 3 /час на каждое помещение. В совмещенных санузлах норма увеличивается вдвое.

Правила для воздушного отопления

Обогрев теплым воздухом, равно как и любой другой вид отопления, должен обеспечить комфортные условия для проживания в доме. Согласно нормативным документам, в жилых помещениях минимальная температура не должна опускаться ниже 20 ℃, если комната угловая – не ниже 22 ℃, в кухне и туалете – минимум 18 ℃, а в ванной должно быть не меньше 25 ℃. Эти общие нормы касаются как частных домов, так и квартир в многоэтажных зданиях.

Воздушное отопление должно обеспечивать качественный обогрев, чтобы нивелировать теплопотери сквозь стены, кровлю или систему вентиляции. Поэтому важно правильно рассчитать мощность котла воздушного отопления. Точно определить уровень теплопотерь невозможно, поскольку на этот показатель влияет много факторов.

Примерный расчет мощности воздушного отопительного котла можно выполнить с помощью особой методики. На каждый 1 м 3 объема помещения в расчет закладывают 40 Вт мощности. К общей сумме нужно добавить по 100 Вт на каждое окно, 200 Вт на входную дверь, если она ведет на улицу. Кроме того, учитываются еще особые коэффициенты: 1,2-1,3 для угловых квартир и 1,5 для частных домов.

Теплопотери зависят еще и от географического расположения жилья. Так, для домов в южных регионах коэффициент составляет 0,7-0,9; для центральных регионов – 1,2-1,3; для Дальнего Востока и Крайнего Севера – 1,5-2,0. Для того чтобы было удобнее регулировать температуру в комнате, на радиаторах можно установить дроссели или термостатическую головку.

Воздушный обогрев, комбинированный с вентиляцией

Как правило, воздушное отопление и система вентиляции функционируют автономно, не взаимодействуя друг с другом. Совмещение двух отдельных контуров в единую систему иногда позволяет повысить эффективность отопления и снизить теплопотери.

Стоит отметить, что такой подход целесообразен для обогрева небольших помещений, например гаражей или мастерских, которые используются лишь время от времени. При этом применяются компактные устройства с вентилятором для воздушного отопления, которые работают от электричества или дизельного топлива. Именно вентилятор нагнетает теплый воздух в помещение.

В больших жилых домах такие установки не применяются, поскольку они неэкономичны и неэффективны.

Отопительные котлы

Намного чаще можно встретить системы, в которых воздушный твердотопливный котел подключен к воздуховодам и работает в комплексе с отопительной печью. При этом тепловая энергия, которая выделяется в процессе сгорания топлива, передается от теплообменника проходящему сквозь него воздуху. Разогретые воздушные массы разносят тепло по всему дому посредством воздуховодов. Чтобы снизить теплопотери, воздушные рукава для отопления, а также вентиляционные ходы прокладывают под чистовым полом, в стенах, над подвесными потолками. При этом трубы для воздушного отопления и вентиляции покрыты слоем теплоизоляции.

Холодные воздушные массы опускаются вниз к полу и выводятся наружу частично или же в полном объеме. Некоторое количество воздуха может снова попадать в помещение и использоваться для обогрева.

Примечательно, что теплый воздух, нагретый в твердотопливном котле воздушного отопления, поступает в комнату сквозь верхние вентиляционные ходы. По мере остывания воздух опускается вниз и эвакуируется наружу сквозь нижние вытяжные решетки.

Применение канальных кондиционеров и тепловых насосов

Зачастую электрическое воздушное отопление дополняют такими элементами, как:

• многофункциональные кондиционеры, которые могут как охлаждать и подсушивать воздух, так и работать на нагрев;
• антипылевые фильтры;
• фильтры ультрафиолетового излучения, которые обеззараживают поступающий воздух;
• приточно-вытяжные вентиляционные системы.

В таких системах именно электроэнергия используется в качестве источника тепла. Судя по многочисленным отзывам, отопление с кондиционером отличается удобством эксплуатации и может обеспечить комфортные условия для проживания. Управление осуществляется одним блоком, который задает все необходимые параметры.

Если сравнить данную схему с системой, включающей газовый котел для воздушного отопления, целую сеть воздуховодов и вентиляторы на вентиляции, то первая выглядит более современно и продуманно.

Стоит отметить еще одно преимущество применения канальных кондиционеров. Дело в том, что для их работы не нужно создавать никаких запасов топлива, в отличие от воздушного котла на дровах, например. К тому же, такая система является более производительной и экономной по сравнению с котлами на жидком топливе, сжиженном газе или пеллетах. Каждый 1 кВт потребляемой инверторным компрессором электроэнергии позволяет подать в помещение 3,5-4,5 кВт тепловой энергии.

Благодаря тому, что установка видимых нагревательных приборов (батарей и трубопроводов) не требуется, воздушное отопление не создает препятствий для дизайна интерьера. Нигде ничего не будет видно, кроме вентиляционных решеток.

Среди недостатков описываемой схемы воздушного отопления можно назвать высокую стоимость оборудования. Канальные кондиционеры даже небольшой мощности обойдутся достаточно дорого.

Кроме того, существуют некоторые ограничения по условиям работы внешнего блока кондиционера – он не рассчитан на температуру ниже -15 ℃ – -25 ℃, иначе, эффективность оборудования снижается.

Альтернативным решением для применения в особенно холодных регионах может стать геотермальный теплонасос. Какой бы ни была температура окружающего воздуха, ниже уровня промерзания температура грунта всегда остается на уровне 8-12 ℃. Если углубить теплообменник достаточной площади в грунт, то можно получить постоянный источник тепловой энергии и использовать его для обогрева дома.

Техника безопасности

Соблюдение правил противопожарной безопасности является одним из основных требований к проектируемым системам с котлами воздушного отопления и вентиляцией. Полный текст требований можно прочесть в пособии 13.91 СНиПа 2.04.05-91. Для оборудования жилых домов используется только часть нормативов.

В частности, если воздуховоды сделаны из горючих материалов, то их прокладку осуществляют в негорючих гильзах или шахтах. Желательно применять материалы с горючестью не ниже группы Г1, то есть слабогорючие. При этом температура продуктов сгорания не должна превышать 135 ℃.

Оптимальным материалом для воздуховодов является оцинковка. А вот вентиляторы и кожухи к ним могут состоять из горючих материалов. В любом случае, стоит проследить, чтобы температура воздуха, поступающего в помещение, не превышала 60 ℃.

Воздухогрейные котлы на твердом топливе длительного горения

Воздухогрейные котлы на твердом топливе превосходят по удобству эксплуатации водяные. Система распределения тепла представляет собой часть здания и закладывается при разработке его проекта. Выпускается несколько разновидностей котлов, в т.ч. энергонезависимые.

Описание и особенности системы воздушного отопления

Автономный водяной обогрев частного дома является нецелесообразным. Его широкое распространение в большинстве случаев объясняется бездумным копированием централизованных систем отопления. Им присущи большие теплопотери, поскольку котельная расположена на удалении от потребителей. Поэтому в качестве рабочей среды требуется жидкость с большой энергоемкостью.

Движение воздуха в системе, как и жидкости, может осуществляться 2 способами:

Первый вариант основан на конвекции — свойстве нагретой среды устремляться вверх. На нее действует архимедова сила, обусловленная снижением плотности.

Системе с естественной циркуляцией присущи 2 недостатка:

ограничение по длине;

большое сечение воздуховодов.

Их лишен альтернативный вариант, в котором рабочая среда движется принудительно. Для этого в короб до разветвления устанавливают вентилятор.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

В корпусе теплогенератора собраны следующие элементы:

Топка. Представляет собой камеру для сжигания горючего. В передней части имеется дверца.

Зольник. Ящик для сбора пепла. У некоторых моделей отсутствует.

Конвекционные трубы вокруг топки. Расположены вертикально, открыты снизу и сверху.

Аналоговая (энергонезависимая) или электронная автоматика.

Условием эксплуатации твердотопливной установки является наличие в доме дымохода.

Прибор соединяют с ним посредством патрубка в верхней части камеры сгорания.

Принцип работы

При сгорании топлива выделяется тепло, нагревающее воздух в конвекционных трубах. Тот устремляется вверх, попадает в короб и далее распределяется по помещениям. Одновременно конвективный поток втягивает в трубу через нижнее отверстие холодный воздух. Он нагревается, под действием архимедовой силы начинает движение вверх, и цикл повторяется.

По способу сжигания топлива воздухогрейные котлы делятся на следующие виды:

С принудительной подачей воздуха.

Рассчитанные на режим тления.

Первый вариант — это классическая «буржуйка» с небольшими усовершенствованиями.

Ее преимуществами являются:

возможность энергонезависимого исполнения.

Прибор считается малопрактичным из-за существенных недостатков:

необходимости часто подкладывать дрова.

Топка пиролизного котла состоит из 2 частей. В одной дрова или уголь в условиях нагрева и недостатка воздуха разлагаются на горючие газы, в другой эта смесь сжигается.

длительная работа на 1 закладке топлива;

минимальное количество золы;

невозможность энергонезависимого исполнения (требуется строго выверенная подача воздуха, управляемая электронным контроллером);

использование только сухого топлива.

Необходимо отметить и высокую стоимость таких приборов.

Котлы с принудительной подачей воздуха конструктивно схожи с отопителями прямого горения. Разница заключается в том, что кислород нагнетается в топку вентилятором, поэтому в нужный момент доступ ему может быть перекрыт. Таким образом, котел работает в режиме «старт-стоп»: благодаря этой схеме дрова требуется подкладывать реже.

Недостаток — зависимость от электричества.

У котлов верхнего горения топка ориентирована вертикально. Спереди дверца отсутствует. Топливо загружают сверху, с этой же стороны его поджигают. Воздух подается по телескопическому трубопроводу в зону горения.

длительная работа на 1 закладке топлива;

возможность энергонезависимого исполнения (для дровяного варианта).

Зола прилипает к стенкам.

Новая порция загружается только после полного сгорания предыдущей.

Необходимо отметить и большие размеры.

Данный теплогенератор, а также пиролизный и с принудительной подачей воздуха, благодаря способности долго работать на 1 закладке топлива, называют «котлами длительного горения». Периодичность загрузки у некоторых составляет 3 суток.

Пеллетные котлы используют в качестве топлива однородные по размеру гранулы, изготовленные путем прессования опилок, жмыха и прочих органических отходов. Материал подается в топку шнековым питателем из бункера.

относительно редкое обслуживание;

регулировка мощности в широких пределах (зависит от скорости подачи пеллет);

отсутствие возможности изготавливать топливо в домашних условиях.

К котлам, рассчитанным на режим тления, относятся приборы марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и т. п.

Отопители сочетают в себе 3 достоинства:

способность долго работать на 1 закладке топлива;

Это вариант для полевых условий, когда отсутствует электроснабжение и ввиду занятости нет возможности часто подкладывать дрова. При помощи заслонки ограничивается поступление воздуха к топливу, и оно вместо горения тлеет, медленно отдавая тепло.

В некоторых моделях, например, марки «Булерьян», дымоход начинается т. н. «экономайзером». Его задача состоит в блокировании тяги при воспламенении топлива (образуется газовая пробка). Этим обеспечивается стабильность режима тления.

Сферы применения: дачный домик, гараж, временные бытовки и производственные помещения в местности с неразвитой инфраструктурой.

Обогревать таким теплогенератором благоустроенное жилище нецелесообразно из-за существенных недостатков:

большого количества дыма;

обильного образования конденсата, представляющего собой едкий кислотный коктейль.

Приборы этого типа рассчитаны на низкие температуры. Поэтому при сжигании в них топлива традиционным способом они быстро прогорают.

Достоинства и недостатки

Система обогрева воздухом обладает рядом преимуществ:

Низкой стоимостью. Вместо дорогих труб и радиаторов используются воздуховоды, которые можно изготовить самостоятельно из фанеры.

Простой конструкцией. Не нужны насос, расширительный бачок, манометр, предохранительный клапан, воздухоотводчик. Вместо дорогой арматуры применяются дешевые заслонки.

Безопасностью. Теплоноситель не замерзает, не закипает, не вызывает коррозию металлических элементов, в нем не образуются воздушные пробки.

Недостаток состоит в том, что короба из-за больших размеров нельзя проложить в готовом доме без нарушения эстетичности дизайна интерьера. Воздушную систему проектируют вместе с домом, закладывая каналы в стенах, между лагами пола и за подвесным потолком.

Рейтинг лучших моделей оборудования от профессора Бутакова

Под этой маркой выпускаются энергонезависимые воздухогрейные котлы, работающие в режиме тления. В линейке 6 моделей, наиболее востребованы 3:

Теплопроизводительность «Студента» при массе в 70 кг составляет 9 кВт. Объем помещения — до 150 куб. м. Топка вмещает в себя 20 л горючего. Сверху расположена варочная плита, есть модификации со стеклянной вставкой. Материал дверцы — сталь или чугун (на выбор заказчика).

Мощность «Инженера» — 15 кВт, масса — 110 кг. Позволяет обогревать площадь до 150 кв. м. Объем топки — 40 л. По требованию покупателя дверца может быть оснащена светопрозрачным экраном.

«Профессор» выделяет в номинальном режиме 40 кВт тепла, что делает его пригодным для обогрева помещения площадью 400 кв. м (при высоте потолка до 2,5 м) или объемом до 1000 куб. м. Масса составляет 230 кг. Топка вмещает в себя 200 л горючего. Угольный вариант поставляется в 2 исполнениях: дымоотводящий патрубок направлен вверх или назад.

Виды топлива для котлов

В зависимости от используемого горючего, теплогенераторы делятся на два типа:

Первые рассчитаны на температуру до 185°С.

Их можно топить:

прессованной бумагой или картоном.

Угольные изготавливают из более толстой и жаростойкой стали. Они выдерживают температуру до 230°С. Подходит любое топливо, но для выхода на номинальный режим необходим уголь или кокс.

Особенности установки

Воздухогрейный котел размещают на бетонном полу или несгораемой подставке. Последняя выступает за контуры прибора на 300 мм в каждую сторону.

Для массивного изделия мощностью свыше 50 кВт сооружается фундамент, не связанный с конструкциями здания, в т.ч. полом.

Минимальное расстояние до стены — 1 м. Если она покрыта огнестойкой штукатуркой (вермикулитовой и т.п.) с толщиной слоя от 25 мм, дистанцию допускается сократить до 0,8 м.

Деревянный пол перед топочной дверцей в радиусе 1,2 м закрывают несгораемым настилом — стальным листом толщиной от 1,5 мм на подкладке из базальтового картона.

Для котлов марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и прочих, ориентированных на режим тления, предпочтителен наружный дымоход. В этом случае вредные испарения конденсата, образующегося в больших количествах, не будут попадать в помещение.

Можно ли сделать воздухогрейный котел самостоятельно в домашних условиях

При изготовлении теплогенератора своими руками заготовкой для топки служит труба большого диаметра или старый газовый баллон. Последний перед раскроем требуется несколько раз промыть. В противном случае остатки газа могут детонировать.

Топку располагают горизонтально и заваривают с тыльной стороны заглушкой с дымоотводящим патрубком. Снизу просверливают отверстия так, чтобы стенка превратилась в колосниковую решетку.

Минимальный диаметр конвекционных труб составляет 60 мм. Эта величина принята с учетом вязкости и теплопроводности воздуха. Трубы устанавливают вертикально по обе стороны вдоль топки в шахматном порядке. Они должны огибать ее и сходиться вверху стрельчатой аркой.

Спереди топку заваривают заглушкой с проемом и петлями для дверцы. Последнюю изготавливают из стального листа.

В дверцу вваривают короткий патрубок с заслонкой, выполненной в виде диска. С ее помощью регулируется подача воздуха. Диск наваривают на прут, продетый в отверстия посреди патрубка. Один его конец делают более длинным и сгибают, так чтобы получилось подобие ручки.

Аналогичную заслонку устанавливают в начальный участок дымохода. Здесь четверть диска вырезают, чтобы ни при каких обстоятельствах канал не был полностью перекрыт. В противном случае существует риск поступления угарного газа в помещение.

Снизу к топке приваривают зольный ящик, собранный из стальных листов. Впереди он тоже оснащается дверцей.

К зольному ящику приваривают ножки из уголка.

Установку заключают в корпус с несгораемой теплоизоляцией из минеральной ваты. Это делает котел безопасным: при случайном прикосновении пользователь не получит сильного ожога.

Вывод

Воздушное отопление удобнее и дешевле водяного. Это предпочтительный вариант для частного дома, но только если тот еще не построен. Существует несколько видов воздухогрейных отопителей. Наиболее экономичны пиролизные.