Система воздушного отопления: принцип работы и особенности

Альтернативным видом отопления является система, функционирующая по принципу терморегуляции с участием нагретых до определенной температуры воздушных масс. При правильной организации такой отопительной системы эффективно можно обогревать частные дома и коттеджи, а также большие площади складских помещений и производственных цехов. Прогрессивный метод применяется уже более полувека в Канаде и США, он идеально подходит для малоэтажных домов со сложной планировкой. Что же представляет собой воздушное отопление дома?

Принцип работы воздушного отопления

Система отопления, где тепловым носителем являются горячий воздух, отличается практичностью и простотой в эксплуатации. Принцип работы такой системы основан на терморегуляции. Такой способ применяется как для обогрева, так и для кондиционирования. Функцию теплового генератора выполняет различное оборудование — это может быть электрический нагреватель, котел либо печь, работающие на газу, твердом или жидком топливе.

Независимо от того, какое будет установлено оборудование, рабочий алгоритм одинаковый:

Тепло, полученное путем сгорания топлива, направляется в теплообменник.
Воздушная масса, прогретая до определенной температуры (45-60 градусов), движется по воздуховодам (круглым или прямоугольным). Преимуществом круглых воздуховодов является низкое аэродинамическое сопротивление. Элементы с прямоугольным сечением благодаря современному дизайну гармонично вписываются в интерьер.
В помещение теплый воздух поступает через специальные распределители, которые установлены на выходе каждого воздуховода.

Остывший воздух возвращается в теплогенератор для повторного нагрева через решетки, установленные в полу, либо по обратным воздуховодам. В среднем расход воздуха в системе варьирует от 1000 до 3800 куб. метров в час. Рабочее давление — 150 Па.

Естественная циркуляция воздуха

Самым простым вариантом является подача теплоносителя путем первоначального нагрева. Поднимающийся воздух попадает в комнаты по воздуховодам, после чего опускается вниз и возвращается на повторный обогрев. Единственный недостаток естественной циркуляции заключается в наличии большого количества холодных воздушных масс, которые поступают в помещение через окна и двери. В этом случае нарушается циркуляционный процесс и идет сбой в работе всей системы. Для создания оптимального температурного режима и климата параметры основного воздуховодного канала должны быть более 30 метров в длину, а ответвлений – 15 метров.

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.
Сеть воздуховодов, состоящая из магистральных каналов, отвечающая за подачу и забор воздуха в помещениях. Сечения каналов являются расчетными величинами, а сами каналы подбираются исходя из индивидуальных характеристик дома. Стыки и соединения всех каналов герметизируются, кроме того, сами каналы утепляются для исключения теплопотерь во время транспортировки воздуха.
Канальные вентиляторы. Они ставятся и на подающих воздуховодах, и на возвратных, в подавляющем большинстве случаев являются конструктивной частью воздухонагревателя.
Диффузоры или решетки. Каждый воздуховод, приходящий в помещение, подключается к диффузору или решётке. Решетки позволяют регулировать количество подаваемого воздуха и направление воздушного потока, обеспечивая точную регулировку для каждого помещения.
Система фильтрации. Подготовка воздуха для систем воздушного отопления является весьма важной и востребованной опцией, поскольку воздушные массы непрерывно перемещаются по жилому пространству. В конструкции могут применять электростатические, угольные, механические фильтры, а также станции бактерицидной обработки.
Увлажнитель. Устройство, позволяющее поддерживать комфортный уровень влажности воздуха во всем доме в автоматическом режиме. Увлажнитель устанавливается на магистральном воздуховоде, собирающем отводящие воздушные потоки, между системой фильтрации и воздухонагревателем.
Управляющая автоматика. Блок управления или контроллер устанавливается в техническом помещении и позволяет в любой момент времени изменять параметры работы системы для каждого отдельного помещения. С его помощью можно задавать программы как по времени, так и по снятым датчиками показателям состояния микроклимата. Автоматика даёт возможность создавать зонированное распределение воздуха. Каждая зона оснащается автоматической заслонкой для управления расходом воздуха, подаваемого в нее и комнатным термостатом для контроля температуры.

Дополнительные элементы системы

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.
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:

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.
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.
Монтаж оборудования. Данный этап осуществляется после чистовой отделки дома и включает в себя: установку и обвязку основного оборудования, монтаж вентиляционных решеток и термостатов, подключение дымохода и пуско-наладка.
Настройка системы управления. Это завершающий этап, который выполняется после 100% строительной готовности. При выполнении настройки производится регулировка воздухораспределительной системы, настройка зонирования, программирование режимов работы оборудования для создания максимально комфортного микроклимата.

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.

Конструкционные особенности оборудования для воздушного отопления

В традиционном исполнении нагреватель воздуха или теплогенератор оснащен:

Камерой сгорания, выступающей основным источником тепла;
теплообменником рекуперационнного типа, предназначенным прогревать воздух и не допускать смешивания с вредными отходами (продуктами сгорания);
Горелкой, которая может быть дизельной, газовой или комбинированной. Для оборудования, работающего на паллетах, разработаны специальные горелки;
Нагнетательной группой, в том числе вентилятором;
Сетью воздуховодов, перенаправляющих потоки теплоносителя к внутренним помещениям;
Фильтром, увлажнителем и освежителем, поддерживающими качество воздушной массы. Выполняется очистка воздуха от бактерий и пыли;
Системой автоматизации, которая предназначена регулировать температуру и скорость движения теплоносителя. Включение и выключение выполняется в автоматическом режиме. Кроме этого должна присутствовать опция контроля над температурным режимом топлива, благодаря чему не допускается превышение обозначенных параметров.
Центральным кондиционером для создания комфортной температуры в летний период.

В системе воздушного отопления обязательно должны присутствовать каналы для вывода токсичных продуктов горения.

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.

Достоинства и недостатки

Система воздушного отопления обладает следующими преимуществами:

Быстрый обогрев помещений. Полное прогревание осуществляется в течение 20-40 минут, в зависимости от температуры и площади.
Высокая производительность (до 92%).
Безопасность. Все процессы находятся под контролем автоматики и при появлении утечки либо другой опасной ситуации блокируется вся система.
Экономичность. При низком энергопотреблении и высоком КПД система является экономически выгодной.
Отсутствие дополнительных элементов — радиаторов, труб и т.д.
Возможность подключения к климатической системе контроля, что позволяет создавать благоприятный микроклимат в помещениях.
Надежность и простота в эксплуатации. Запуск, смена режима обогрева и остановка осуществляются в автоматическом режиме.
Долговечность. Главным условием безупречной работы и длительного срока эксплуатации является грамотное проектирование, установка, регулярное обслуживание и своевременный ремонт.
Отсутствие конденсата за счет равномерного распределения теплого воздуха по все комнате.
Быстрая окупаемость при доступной цене.

Воздушное отопление и теплый пол

Такой «отопительный прибор» как теплый пол становится настоящим трендом, вплоть до того, что в ряде случаев его используют как основную систему отопления. Это не лишено здравого смысла, ведь прогрев идет снизу вверх, а значит, «ноги в тепле» — как советуют все бабушки. Но следует помнить что теплый пол можно использовать только с керамическими покрытиями, а это не всегда комфортно, особенно летом.

Теплый пол – это дополнительный комфорт Источник hozka.info

В качестве основного отопления теплый пол проигрывает «воздушке» примерно по тем же статьям, что и водяное – это не универсальное решение. Теплый пол не сможет обеспечить вентиляцию дома и его нельзя использовать как кондиционер. Но в качестве вспомогательного «отопительного прибора» в той же ванной, санузле, бассейне – теплый пол будет очень полезен.

Это важно! В случае совместного использования, единственное «но» заключается в необходимости все тщательно рассчитать. Ведь надо понимать, что теплый пол само по себе является своеобразным отопительным прибором, который нагревает воздух. Если его не учесть, то получите перегрев и лишние расходы.

Как выполняется расчет?

Доверить расчет системы воздушного отопления для дома лучше специалистам, так как требуются определенные знания, чтобы подсчитать тепловые потери для каждого помещения.

При расчетах следует учитывать:

Мощность и тип нагревателя. Показатели мощности должны сопоставляться величине тепловых потерь.
Диаметр воздуховода, который будет соответствовать количеству прогретого воздуха.
Потерю давления в системе.

Инженеры могут предложить не один, а несколько вариантов, поэтому выбирать придется наиболее актуальный и эффективный. Неграмотный проект приведет к таким неприятным моментам, как перегрев оборудования, много шума и неэффективная работа всей системы воздушного отопления.

Как подобрать установку воздушного отопления

Как и все виды отопительных систем, отопление воздухом необходимо подбирать под размеры и габариты помещений. Поэтому расчет воздушного отопления ведется под размеры дома. Чем больше дом, тем мощнее должна быть установка, тем больше она стоит.

В первую очередь подбирается теплогенератор по мощности.
Вторая позиция – это скорость движения и необходимый объем теплоносителя.
Из второго выходит третье – диаметр воздуховодов.
Обязательно придется учитывать тепловые потери всех элементов здания – стен, кровли, фундамента и так далее.

Честно говоря, если вы не специалист, то сделать вручную такой расчет очень сложно. Слишком многое придется учитывать. Поэтому рекомендуем обратиться к специалистам, тем более, приобретая всю установку, вы обязательно будете консультироваться. Поэтому совет – обращайтесь в компании, которые занимаются установкой данного вида отопления. У них большой опыт и в их штате обязательно есть специалист, который произведет все необходимые расчеты с учетом ваших пожеланий.

Единственное, на что хотелось обратить ваше внимание, что при грамотно произведенной теплоизоляции можно использовать вот такое соотношение: на 10 м² обогреваемой площади используется 0,7-0,8 кВт тепловой энергии.

Разводка воздуховодов на чердаке

Видео описание

Видеоотзывы о правильно сделанном воздушном отоплении:

Водяное отопление установить дешевле, чем воздушное

Это действительно не миф – оборудование и монтаж «водянки» действительно можно сделать дешевле «воздушки», за счет дешевых материалов. Но и это только в том случае, если сравнивать именно отопительные системы, а главное преимущество воздушного отопления в том, что его еще можно использовать как вентиляцию и кондиционер.

Как итог, надо считать все вместе: водяное отопление, плюс кондиционеры (в каждую комнату) и плюс вентиляция – и все это противопоставлять воздушной климатической системе.