Содержание
- Воздушная система отопления: эффективный обогрев и кондиционирование
- Воздушное отопление помещений: экскурс в историю
- Классификация систем воздушного отопления, вентиляции
- Оборудование для воздушного отопления частного дома
- Виды теплогенераторов для воздушного отопления
- Принцип работы твердотопливного котла воздушного отопления
- Оборудование газового воздушного отопления, его функционирование
- Расчет воздушного отопления: основные показатели и требования к ним
- Эксплуатационные особенности воздушного отопления Вулкан
- Воздушное отопление частного дома своими руками
- Системы воздушного отопления производственных помещений
- Воздушная система отопления частного дома: альтернатива дорогостоящему обогреву
- Использование бесплатной энергии: воздушное солнечное отопление
- Воздушное отопление частного дома: плюсы и минусы
- Воздушное отопление частного дома кондиционером
- Воздушное отопление частного дома от печи
- Воздушное отопление частного дома, отзывы: единство и противоположность мнений
- Воздушная система отопления: новые возможности
- Видео: воздушное отопление в каркасном доме
Воздушная система отопления: эффективный обогрев и кондиционирование
От комфортности микроклимата в помещении, особенно в холодное время года, во многом зависит качество жизнедеятельности. Одним из наиболее важных показателей удобства является температура. Ее повышение в жилых домах и зданиях производственного назначения осуществляется за счет использования тепловой энергии. Способов обогрева существует несколько. И среди них – набирающая популярность воздушная система отопления.
Воздушное отопление помещений: экскурс в историю
Если обратиться к истории развития человечества, то с уверенностью можно констатировать, что первые способы обогрева жилища осуществлялись именно с помощью воздуха: в пещере разводился открытый огонь. Затем, с появлением настоящего жилища, человек стал создавать системы отопления воздухом.
Первое письменное описание такой системы (гипокауста) появилось в I веке до н. э. Его автором был римский архитектор Витрувий. Отопление производилось в два этапа. Вне помещения выкладывалась печь, горячий дым по отводным каналам поступал под пол и в стены. После того как печь затухала, дымовые каналы закрывались. Однако открывались другие, по которым воздух поступал извне, проходил через печь, обогревался, свежим и теплым попадал в жилище.
Так что говорить о создании современных, совершенно новых систем воздушного отопления будет неправильно. Существование такого отопления, да еще и с применением вентиляции, насчитывает много веков. Гипокауст являлся достаточно дорогостоящей системой, поэтому был доступен лишь богатым.
Следующая, знаменательная для развития инженерии эпоха датируется XV веком, она подарил человечеству русскую печь. Воздух непосредственно соприкасался с нагретой поверхностью, уменьшая теплопотери и увеличивая КПД. Цена воздушного отопления значительно снизилась, а эффективность увеличилась.
Далее системы воздушного нагрева постепенно модернизировались и усовершенствовались. Печи стали делать не только из камня, но и из различных видов металла. В системы начали внедрять насосы, вентиляторы, проводили очистку воздуха, увлажнение. Стали применять автоматизацию, электронное управление.
Классификация систем воздушного отопления, вентиляции
Существует несколько современных систем воздушного отопления дома. Их классификация основана на способе циркуляции воздуха, зависит от особенностей применяемых устройств, воздухообмена и места размещения конструкции. По способу циркуляции воздуха различают:
- Механические системы. Движение воздушного потока по воздуховодам обеспечивается вентиляторами.
- Системы, в основе которых лежит естественный способ циркуляции. Разница температур, наличие нагретых и холодных потоков обеспечивают движение воздушных масс (согласно законам физики).
Классификация по типу устройств:
- Центральные системы. Предназначены для обогрева помещений большой площади.
- Локальные. Обеспечивают необходимую температуру в отдельных помещениях или зонах.
В зависимости от применяемого способа воздухообмена системы делятся на следующие виды:
- Рециркуляционные. Задействован только воздух отапливаемого помещения.
- Конструкции с частичной рециркуляцией.
- Приточные. Воздухозабор осуществляется с улицы.
По месту размещения различают:
- напольные устройства;
- подвесные конструкции.
Каждая из систем отличается количеством комплектующих, способом монтажа и эксплуатационными характеристиками. Напольный механический рециркуляционный вариант является наиболее доступным видом системы. Обеспечение внешнего притока воздуха требует вспомогательных устройств, тем самым усложняя монтаж и привлекая дополнительные финансовые вложения.
Оборудование для воздушного отопления частного дома
Смонтированное устройство воздухообогрева представляет собой центральную систему кондиционирования, обеспечивающую круглосуточный обогрев и циркуляцию воздуха, поддерживающего заданную температуру в помещении. Традиционно система воздушного отопления состоит из следующих основных частей:
- воздухонагревателя;
- вентилятора;
- воздуховодов;
- дополнительных модулей.
Основным механизмом воздушной системы являются нагреватели. Они могут быть двух видов:
- Калориферы, канальные агрегаты. Воздух нагревается в момент вентиляции, проходя по разогретым каналам.
- Теплогенераторы. Обогревают воздух путем сжигания различных видов топлива.
Воздушное отопление в частном доме, в производственных помещениях оснащается вентиляторами, которые обеспечивают забор холодного и движение теплого воздуха. Они различаются по мощности, принципу работу (дутьевые и вытяжные) и производительности. Воздуховоды могут иметь два назначения:
- приточные (подающие воздух к нагревательным приборам);
- обратные (транспортирующие уже нагретый воздух).
Монтаж систем воздушного отопления предполагает размещение воздухоотводящих каналов под фальшполом, над фальшпотолком, в перекрытиях и стенах.
Многие такие системы имеют вспомогательные модули, целью которых является дополнительная очистка воздуха и его увлажнение. Для очистки воздуха применяются фильтры. Чаще это многоступенчатое устройство, которое сначала улавливает крупные частицы, затем пластичный электростатический слой задерживает более мелкие (до 0,01 мкм) компоненты, а угольный механизм, удаляющий запахи, пропускает в помещение свежий и теплый воздух.
Современное оборудование для воздушного отопления, представленное на отечественном рынке, оснащено паровыми увлажнителями, которые устанавливаются за воздухонагревателем. Они имеют датчик, регулирующий степень влажности в помещении.
Виды теплогенераторов для воздушного отопления
Теплогенератор – это агрегат воздушного отопления, который производит тепловую энергию путем сжигания одного из видов топлива. Мощность, КПД, способ монтажа, особенности эксплуатации во многом определяются именно типом топлива. Для обогрева жилых помещений, объектов социального назначения в основном применяются такие виды агрегатов:
- Пиролизные котлы. Работают на твердом топливе растительного происхождения (на дровах, отходах деревообрабатывающей промышленности, пеллетах, брикетах, торфе).
- Газовые котлы. Сжигают природный газ.
Для воздушного обогрева больших производственных площадей могут также использоваться такие виды генераторов:
- Дизельные. Работают на дизельном топливе. Их заправка осуществляется один раз в сутки (это средний показатель, существуют модели, которые могут не заправляться в течение 2-3 дней).
- Универсальные теплогенераторы. В качестве топлива для них тоже применяется дизель, а также отработки масла, подлежащие утилизации растительные жиры.
Данные виды топлива являются дешевыми, что значительно снижает экономические затраты предприятий на отопление производственных помещений.
Принцип работы твердотопливного котла воздушного отопления
Основой любой системы отопления является нагревательный агрегат. Для воздушной системы это может быть твердотопливный котел. Основными видами топлива для данного вида нагревателя являются дерево и древесные отходы. В твердотопливный котел традиционно входят следующие элементы:
- Топка. Камера, в которой непосредственно проходит процесс сгорания.
- Люк. Через него в топку загружается древесина.
- Колосники. Решетка, через которую просыпаются зола и несгоревшие остатки топлива.
- Подзольник. Располагается ниже топки. Именно в нем скапливаются остатки горения.
При выборе котла для воздушного отопления для частного дома достаточно часто предпочтение отдается пиролизному типу. Данная отопительная конструкция имеет две камеры сгорания. В одной сжигается основное топливо, а во второй при соединении с кислородом воспламеняются древесные газы, выделяя большое количество тепла. В недорогих твердотопливных котлах подача воздуха осуществляется вручную. В более дорогих моделях установлены вентиляторы, которые включаются автоматически. Для повышения эффективности работы котла дымоходы оснащаются дымососами, задача которых – максимально вывести из топки продукты горения.
Для удобного и безопасного пользования современные модели твердотопливных котлов могут оборудоваться дополнительными устройствами:
- автоматическим розжигом;
- нагнетателями воздуха;
- датчиками температуры, регулирующими процесс горения;
- приспособлениями, осуществляющими подачу топлива.
Оборудование газового воздушного отопления, его функционирование
Достаточно часто в системах воздушного обогрева в качестве теплогенераторов устанавливаются газовые котлы. Топливом в таком случае в основном является магистральный газ (переход на пропан-бутан требует переоборудования горелки). Принцип работы данных агрегатов следующий: сгорая, газ нагревает теплообменник, через который в принудительном порядке прогоняется воздух, в дальнейшем поступающий в помещения.
Чтобы установить газовый котел для воздушного отопления частного дома, необходимо получить разрешение и сделать проекты подключения к общему вводу, разводке по домостроению. Эта документация требует строгого соблюдения определенных норм и технических условий.
Основными отличительными характеристиками газовых нагревательных котлов являются:
- высокая экономичность, достигаемая повышением уровня КПД до 92%;
- умеренные габариты;
- низкий уровень шума;
- высокая степень защиты, обеспеченная датчиками.
Преимущество газа в качестве топлива для воздухонагревателя состоит еще и в том, что при сгорании он не выделяет тяжелых вредных продуктов, подобных гари, золе, копоти. Газовые системы воздушного отопления устанавливают как в частных домах, так и в производственных помещениях.
Расчет воздушного отопления: основные показатели и требования к ним
Любая отопительная система, а воздушная в особенности, требует правильных и точных расчетов. Инструкции к нагревательным агрегатам содержат достаточно информации этого плана. В ее основе – среднестатистические данные и теоретические выводы. При планировании воздушной системы отопления расчет лучше доверить специалистам, имеющим практический опыт в проведении установок.
Основными показателями, учитываемыми при расчете системы, являются:
- Расход воздуха на систему отопления. Средний показатель – 1500-3500 м³/час.
- Давление в системе. Оно составляет 150 Па.
- Мощность котла. Она отличается у разных моделей и типов.
- Количество тепловых потерь. Этот показатель зависит от особенностей технических условий помещения.
Потери тепла можно рассчитать по следующей формуле:
Q= S*T/R, где
Q – тепловые потери;
S – площадь помещения (или здания);
T – разница температурных показателей снаружи и внутри;
R – тепловое сопротивление конструкций.
Неграмотное выполнение расчетов может привести к отсутствию ожидаемого результата и даже значительным негативным последствиям:
- в ходе эксплуатации теплогенератор может перегреваться, работа системы в целом будет заблокирована датчиками;
- возможно появление значительных шумов, вибрации воздуховодов;
- есть опасность нарушения цикла воздухообмена, которое приводит к температурному дисбалансу.
Общая длина центрального воздуховода не должна превышать 30 м. Дополнительные ответвления – не более 15 м. Мощность твердотопливного котла для обогрева жилого дома может составлять 20-50 кВт. Для обеспечения воздушного отопления теплиц, конференц-залов, холлов и т. д. применяются котлы мощностью до 1 мВт. Производственные цеха, торговые центры могут обеспечить теплом устройства мощностью от 5 до 10 мВт.
Эксплуатационные особенности воздушного отопления Вулкан
Все системы воздушного отопления делятся на локальные и канальные. Локальная конструкция предполагает установку источника тепла непосредственно в помещении, которое необходимо отопить. Оборудование обогревает только воздух вокруг себя. Канальная система предусматривает транспортировку теплого воздуха и в другие помещения. Высокоэффективной локальной системой воздушного отопления помещений является Вулкан. Оборудование производит польская компания EuroHeat. Оно представляет собой соединение водяного калорифера и вентилятора. Данная система рециркуляционная, она не предполагает забор уличного воздуха.
Теплоносителем данного агрегата является горячая вода. Она должна подаваться от бесперебойного источника, температура которого не превышает 90 °С. С помощью осевого вентилятора воздушный поток всасывается, проходит через теплообменник и подается снова в помещение уже теплым, распределяясь направляющими жалюзи. Управление агрегатом осуществляется автоматически, то есть включением и выключением руководят датчики, фиксирующие верхний и нижний тепловые пороги. Среди положительных особенностей данного вида воздушного обогревателя стоит выделить:
- Бесшумность. Она обеспечивается формой лопастей и высоким качеством подшипника вентилятора.
- Прочность элементов конструкции. Для изготовления корпуса использованы устойчивые к механическим воздействиям и высокой температуре полимеры.
- Простоту монтажа. Не требует специальных условий, схема подключения прилагается к агрегату и доступна каждому.
- Умеренную стоимость.
Данный вид воздушных обогревателей применяется для помещений значительных размеров. Всего компания выпускает 6 моделей, различающихся мощностью, габаритами и количеством жалюзи. Большое значение изготовитель придает внешнему виду. Агрегаты Volcano не только не портят интерьер, но и могут стать частью дизайна.
Воздушное отопление частного дома своими руками
Сделать самостоятельно воздушное отопление вполне доступно. Если это выполнять на стадии строительства, а не в готовом строении, то цель становится еще более достижимой. Чтобы понять, как сделать воздушное отопление в частном доме, сначала необходимо определить желаемый результат, а затем технически рассчитать возможность его достижения. Расчеты – первостепенный этап данного процесса. Алгоритм действий при самостоятельной организации воздушного отопления может быть следующим.
Вначале требуется выполнить расчеты:
- количества теплого воздуха;
- теплопотерь;
- мощности необходимого оборудования.
Данные вычисления лучше производить (если отсутствуют знания и личный опыт) при участии специалиста-практика.
Затем на основе расчетов проекта создается схема воздушного отопления. Она должна отражать расположение элементов системы, мощность основного агрегата, диаметр воздухоотводных каналов и т. д. Можно воспользоваться предложенными в интернете схемами, но только в том случае, если подходят технические условия. Изменения в готовые чертежи нужно вносить с большой осторожностью.
После этого закупается оборудование. На данном этапе необходимо обратить внимание на сертификацию оборудования и содержание инструкций. Дополнительно к основным агрегатам следует приобрести воздуховоды (лучше гибкие, шумопоглощающие). Для предотвращения скопления конденсата подающий отвод следует утеплить изоляцией. Для этих целей рекомендуется применять фольгированный утеплитель толщиной до 5 мм. Для соединения воздуховодов удобно использовать скотч. Хороший вариант – армированный алюминиевый. Подойдут также хомуты из металла или термостойкого пластика.
Далее выполняется непосредственный монтаж системы. Его необходимо проводить до отделочных работ. Если же отопление монтируется в помещении с законченной отделкой, стоит уделить особое внимание эстетичности коробов, закрывающих воздуховоды.
Системы воздушного отопления производственных помещений
Система воздушного отопления производственного помещения существенных отличий от подобного способа обогрева частного дома не имеет. Могут использоваться те же калориферы, теплогенераторы, вентиляторы. Разница заключается лишь в больших размерах помещений, требующих соответствующих мощностей оборудования.
При проектировании систем отопления производственных помещений важным моментом является соблюдение противопожарных норм и правил. В зависимости от эксплуатационных особенностей производственных площадей, в них может быть запрещено размещение газовых теплогенераторов. В таких случаях их выносят за пределы помещений. Активно применяются для воздушного отопления производственных объектов дизельные генераторы. Они отличаются большой мощностью, позволяющей монтировать разветвленные системы воздуховодов.
Особым показателем при выполнении схемы воздушной системы отопления является высота потолков. Теплый воздух должен быть направлен в нужную зону помещения. С этой задачей лучше всего справляются тепловентиляторы. Использование данных агрегатов для обогрева имеет следующие преимущества:
- быстрый, незатратный монтаж (тепловентиляторы крепятся на стены или потолок), он может быть выполнен работниками предприятия;
- нет необходимости прокладывать теплотрассы и воздуховоды, следовательно, понадобятся небольшие капиталовложения;
- возможность направлять теплый воздушный поток в нужную зону;
- не требует постоянного контроля и обслуживания;
- низкий уровень шума, что является актуальным для многих видов производств.
Воздушное отопление вентиляцией характеризуется минимальным уровнем теплопотерь и энергопотребления. Помимо обогрева, применяется также для сушки леса и других материалов в промышленных масштабах. Для отопления производственных помещений используются также тепловые пушки. Такие устройства подключаются к напряжению 380 Вт. Нагретый воздух выдается целенаправленным дальнобойным мощным потоком.
Воздушная система отопления частного дома: альтернатива дорогостоящему обогреву
Философское высказывание «Все познается в сравнении» вполне применимо и для понимания преимуществ и недостатков такого технического объекта, как устройство отопления в доме. Воздушное отопление можно сравнить с водяным, которое чаще всего применяется для обогрева жилых помещений. Не вникая в показатели мощностей и эксплуатационных характеристик, составим примитивные схемы систем:
- водяной обогрев: котел ‒ радиаторы ‒ воздух;
- воздушный обогрев: теплогенератор (или калорифер) ‒ воздух.
Взаимодействие тепла с воздухом во втором случае осуществляется более коротким путем. Следовательно, теплопотери минимизируются, количество топлива на обогрев воздуха сокращается. К недостаткам водяной системы стоит отнести и инертную циркуляцию воздуха, вследствие чего воздухообмен между теплыми верхними слоями и холодными нижними проходит медленно.
Подобные результаты сравнения можно получить и при сопоставлении воздушной системы и способа обогрева «теплый пол», при котором используется как вода, так и электричество. И вода, и электроэнергия сначала обогревают пол, а уже затем контактирующий с ним воздух. Причем для второго источника тепла понадобятся еще и значительные затраты электричества.
Использование бесплатной энергии: воздушное солнечное отопление
Солнечная энергия сегодня применяется как в промышленных масштабах, так и для жизнеобеспечения частных домов. Пользоваться этим бесплатным источником может практически каждый владелец домостроения, в частности для обогрева помещений. Финансовые затраты необходимы лишь для приобретения оборудования и установки воздушного отопления. Система в целом достаточно проста и состоит из внешнего блока, представляющего собой плоский короб, устроенный следующим образом:
- стенки выполнены из древесных плит или фанеры;
- для изготовления дна использован профнастил, окрашенный в черный цвет. Применяемая краска должна обеспечивать интенсивное светопоглощение;
- крышка из стекла или прозрачного поликарбоната.
Солнечная энергия нагревает воздух в коробе, который с помощью вентилятора подается в помещение. Простота конструкции и доступность материалов позволяют смонтировать систему солнечного воздушного отопления дома своими руками. Данный вид обогрева обладает неоспоримыми достоинствами:
- низкой себестоимостью;
- высокой эффективностью;
- отсутствием опасности перегрева или переохлаждения (материал изготовления термоустойчив, отсутствие жидкости исключает проблему замерзания).
Располагать коллектор следует на крыше с южной стороны, где максимально концентрируется солнечная энергия. Солнечное воздушное отопление не может обеспечить обогрев помещения на протяжении всего сезона. Оно скорее может стать дополнением к основному отоплению. Однако в весенне-осенний период вполне обеспечит потребности, при этом значительно уменьшив финансовые затраты на теплоносители.
Воздушное отопление частного дома: плюсы и минусы
Вышеизложенная в данной статье информация в большей степени отражает положительные характеристики этой системы отопления. Растущая популярность такого способа обогрева свидетельствует о его эффективности, финансовой доступности и экологической приемлемости. Общий список преимуществ следует дополнить еще несколькими:
- воздушное отопление позволяет организовать зонированное распределение теплого воздуха;
- трубы воздуховодов не подвержены коррозии;
- в зимнее время года такая система не требует особого контроля.
Еще раз стоит отметить, что значительное преимущество воздушной системы отопления частного дома – цена. Ее снижение происходит не столько за счет стоимости оборудования, сколько по причине простоты монтажа и отсутствия необходимости подготовки проектной документации (если только не используется газовый теплогенератор). Однако объективная оценка заключается в том, что присущи воздушной системе отопления преимущества и недостатки. Данные конструкции имеют следующие недочеты:
- после остановки работы обогревателя остывание воздуха происходит достаточно быстро;
- эффективность системы зависит от электричества, так как потоки воздуха нагнетаются запитанным от него вентилятором;
- без установки фильтров воздух в помещение будет подаваться с частицами пыли и ненужных примесей;
- установленные в здании теплогенераторы занимают много места, не всегда вписываются в интерьер.
Воздушное отопление частного дома кондиционером
Для отопления помещений могут также применяться инверторные кондиционеры. Стоимость их практически в два раза превышает цену подобных агрегатов, выполняющих функцию охлаждения. При использовании кондиционера отсутствует необходимость проектирования системы воздушного отопления. Воздух нагревается во внешнем блоке, затем по каналу передается во внутренний и с помощью вентилятора направляется в помещение. Эксплуатационные возможности такого кондиционера ограничены.
Внешний блок не может работать при температуре ниже -7 °С (показатель может отличаться в отдельных моделях). Обычная сплит-система обеспечивает комфортные условия в помещении в осенне-весенний период, когда центральное (или автономное) отопление еще не включено или уже отключено.
Для круглогодичного применения подойдут кондиционеры с тепловыми насосами. Такие агрегаты обеспечивают воздушное отопление и кондиционирование даже при -25 °С. Если в обычном кондиционере при обогреве электрическая энергия переходит в тепловую, то насосная система перекачивает теплый воздух из одной среды в другую. То есть во время охлаждения лишнее тепло при участии хладагента выбрасывается на улицу – в процессе обогрева все происходит с точностью до наоборот: теплый воздух повышает температуру холодного уличного воздуха.
Воздушное отопление частного дома от печи
В отдельных районах, где отсутствует централизованное газоснабжение и недорогим топливом являются дрова, целесообразно использовать в качестве воздушного отопления печь. Этот устаревший способ обогрева жилья сегодня воспринимается по-новому:
- конструктивное объединение печи и камина способствует созданию уютного интерьера;
- экологичность используемого для кладки материала и натуральность топлива создают в помещении комфортную атмосферу;
- печь можно использовать не только для обогрева, но и для приготовления пищи.
Основными недостатками, присущими данному виду отопления, являются:
- низкий показатель КПД;
- большие потери тепла за счет дымохода;
- длительное время на разогрев печи;
- зависимость количества тепла от размеров печки;
- неравномерное распределение теплого воздуха по помещению.
Для обогрева 25 м² комнаты необходим 1 м² печки.
При использовании печи в качестве системы воздушного отопления здания с несколькими комнатами (более трех) для качественного обогрева помещений нужен дополнительный теплоноситель – возможно, вода.
Воздушное отопление частного дома, отзывы: единство и противоположность мнений
Анализируя отзывы, можно сделать вывод, что каждый определяет достоинства и недостатки исходя из личных предпочтений и ожиданий.
Воздушная система отопления: новые возможности
Воздушная система отопления только начинает завоевывать свое место среди других инженерных проектов данной сферы. Неслучайны разноречивые мнения о степени сложности монтажа, качестве оборудования, эффективности. Даже цену воздушного отопления частного дома одни считают доступной, другие – непомерно высокой.
Отсутствие устойчивых оценочных определений или тенденций объясняется недостаточным временным периодом использования. Задача любого отопления – нагреть воздух в помещении. Дает ли новые возможности описанная выше система? Безусловно. Две особенности в работе системы можно считать техническим достижением:
- Происходит обогрев непосредственно воздуха, минуя металл радиаторов и находящуюся в них воду.
- Есть возможность регулирования мощности воздушных потоков. С помощью заслонок можно увеличить или уменьшить их подачу в отдельные помещения или зоны.
Комфорт в доме во многом определяется температурой и состоянием воздуха. Если система отопления может не только быстро нагреть его, но и очистить, увлажнить и распределить, она обязательно найдет широкое применение.