Владельцы частных домов зачастую сами решают проблемы, связанные с организацией автономной отопительной системы. Воздушное отопление является хотя и не самым популярным видом, но довольно действенным способом поддержания оптимального температурного режима. В статье речь пойдет о том, как сделать воздушное отопление.
Для обогрева помещений не требуется установка радиаторов и постоянное техническое обслуживание. Система вполне экономично за счет отсутствия «посредников», ведь нагретый воздух сразу поступает в комнаты. Монтаж дополнительного оборудования предоставляет боле широкие возможности для хозяев.
Так, например, объединив систему отопления с вентиляцией, обеспечивается приток свежего воздуха. Современная автоматика позволяет контролировать требуемые параметры микроклимата путем программирования температурных датчиков.
Достоинства системы воздушного отопления
Благодаря ряду преимуществ данной системы она может конкурировать с традиционными видами отопления.
- Полная автономность, начало и окончание отопительного сезона определяется самим владельцем недвижимости.
- Автоматика включается только для поддержания оптимальной температуры, тем самым экономя ресурсы (газ, электроэнергию и т.д.).
- Систему можно отключить на длительный период без каких-либо последствий.
- За счет отсутствия радиаторов монтаж системы легок, да и интерьер в таких случаях только выигрывает.
- Воздушные потоки быстро и равномерно прогревают помещение. КПД составляет 90-93 %.
- Полная безопасность. Здесь отсутствует риск протечек, промерзание воды, опасность возгорания.
- Существует возможность подключение канального оборудование, которое работает на поддержание определенного уровня влажности.
Схема воздушного отопления
Конечно, идеальных отопительных систем не бывает. В бочку меда можно добавить и ложку дегтя.
- При неправильном проектировании есть вероятность повышенного шума и дисбаланс подачи прогретого воздуха.
- Воздуховоды могут иметь довольно большой диаметр, что значительно влияет на высоту потолка.
- При использовании газовых или топливных нагревателей, в случае пожара, вредные вещества быстро распространятся по магистралям в помещения.
Принцип работы воздушного отопления
- Под камерой сгорания теплогенератора монтируется вентилятор, который затягивает охлажденный воздух с помещения и направляет его в теплообменник. После нагрева потоки распределяются по магистралям в каждую комнату. Продукты сгорания выходят через дымоход.
- Теплый воздух вытесняет холодный (закон физики) вниз к воздухозаборникам. Таким образом создается естественная циркуляция. Однако из-за сквозняков, получаемых из окон или дверей, нарушается процесс и происходит скопление теплой воздушной массы под потолком. Это единственный минус гравитационной системы.
- Если используется принудительная вентиляция, тогда распределение воздушных масс происходи быстрее и равномернее. Но возникающий шум в воздуховодах и диффузорах за счет аэродинамических свойств создает значительный дискомфорт для находящихся в помещениях людей.
Классификация котлов воздушного отопления
Циркуляция осуществляется механически, когда для нагнетания воздуха применяется вентилятор, или естественным способом за счет разницы температур. Система может быть центральной, предназначенной для обогрева больших площадей или локальной, где оптимальная температура поддерживается в помещениях со скромной квадратурой.
Воздухообмен бывает:
- рециркуляционным, когда охлажденный воздух в помещении поступает обратно в теплогенератор;
- с частичной рециркуляцией;
- с притоком воздуха с улицы.
Теплогенераторы для воздушного отопления
Приятное дополнение системы
- Данный вид отопления дает широкие возможности по улучшению качества микроклимата. Так, благодаря притоку воздуха с улицы выполняется вентиляция помещений. Систему используют не только для обогрева, но и охлаждения воздушных масс. Есть возможность дополнить воздушное отопление устройством, предназначенным для поддержании определенного уровня влажности.
- Уменьшить содержание пыли в воздухе можно посредством фильтрующих элементов. При этом подбор оборудования зависит от желаемой степени очистки: от стандарта до стерильности. Для профилактики инфекционных заболеваний можно монтировать ультрафиолетовый стерилизатор и включать его по мере необходимости.
- Такая система позволяет обойтись без радиаторов, труб, громоздких котлов, используемых при стандартном виде отопления. Это положительно сказывается на обслуживании, да и протечек, коррозии и замерзание системы обойдет вас стороной.
Проект воздушного отопления
Составление проекта, как и расчет элементов системы лучше доверить профессионалам. Здесь необходимо учесть множество нюансов, из основных моментов стоит отметить:
- производительность (мощность) нагревательного оборудования, при расчетах учитывается процент потери тепловой энергии;
- скорость подачи нагретых воздушных масс;
- диаметр воздуховодов, большое внимание уделяется аэродинамическим характеристикам магистрали.
Неправильный расчет воздушного отопления, а также неграмотный монтаж способны все ожидания свести на нет. В итоге можно получить не комфортный микроклимат, а негативные ощущения от шума и вибрации оборудования, перегрев или недостаточный нагрев системы и тому подобные неудобства.
Проект разрабатывается на стадии строительства дома. Это позволит предусмотреть все технологические отверстия, ниши и другие элементы строения для размещения оборудования, устройств и элементов системы.
Воздушное отопление видео
">
Нагреватели воздушных масс
Главным элементом в установке системы воздушного отопления является оборудование, предназначенное для нагрева воздушных потоков. Именно от него отходит магистраль, с помощью которой нагретый воздух равномерно распределяется по помещениям. Производителями широко представлено оборудование, различающееся техническими характеристиками, способами монтажа, дополнительными элементами и т.д., как говорится на любой вкус и кошелек потребителя.
В системах воздушного отопления используются калориферы, осуществляющие нагрев воздуха в момент его прохождения по магистралям и теплогенераторы, работающие на сжигании различного вида топлива:
- газа (природного или сжиженного);
- электричества;
- жидкого топлива (например, дизель);
- комбинированный вариант - универсальное объединение воды и электричества.
При выборе воздушного отопления дома обратите внимание на возможность изменения скорости горения топлива. Оборудование, работающее на газе, должно быть оснащено автоматической системой отключения и включения, а также датчиками регулировки температуры.
Стоит отметить, что некоторые виды котлов можно использовать не только для отопления, но и организации горячего водоснабжения и системы «теплый пол».
Заслонки, диффузоры, решетки
- Заслонки и клапаны служат для регулировки напора воздуха при его подаче. Для настройки пропускной способности данные элементы устанавливаются на каждом канале подачи. В зонах приток с улицы свежего воздуха в обязательном порядке монтируются регулируемые заслонки.
- Диффузоры и решетки подключаются к каждому каналу, расположенному в помещениях. Они служат для распределения и разделения воздушных потоков (систем кондиционирования, вентиляции, отопления).
- Для удобной эксплуатации такие элементы снабжаются подвижными жалюзи, что дает возможность регулировать напор воздушных потоков.
Основные шаги монтажа воздушного отопления своими руками
- После подготовки всех элементов системы можно приступать к их соединению.
- Сначала выполняется установка основных магистральных каналов для притока и оттока воздушных масс.
- К ведущим каналам, в проделанные отверстия подсоединяется разводка из вспомогательных труб. На швах проводят герметизацию посредством специального скотча.
- Для продольных и угловых соединений используют Н и Г-образные профили, которые можно зафиксировать клеем.
- Для создания более равномерного подачи воздуха на концах канала (до 50 см) не рекомендуется делать врезки.
- К подающим стволам монтируются заслонки.
- Диффузоры можно выбирать и круглые и прямоугольные, последние, кстати, снизят проходящий воздушный поток.
- Для обратного воздухозабора берется труба сечением в 125 мм. Предыдущие рекомендации по врезке можно использовать и здесь.
Заниматься установкой кондиционера своими руками не стоит. А вот монтировать увлажнитель вполне по силам. Для данного устройства необходима не только вода, но и канализация, куда будет стекаться неиспарившаяся вода.
Система воздушного отопления характеризуется довольно сложными монтажными работами, включая разработку проекта и подбор всех комплектующих. Поэтому рекомендуется обратиться в специализированные компании для установки всех элементов. Неправильный монтаж в лучшем случае приведет к неравномерному или недостаточному прогреванию помещения. В худшем случае придет демонтировать всю систему, а это лишние расходы, испорченный ремонт и безвозвратная потеря нервных клеток.
Рабочая схема воздушного отопления включает минимальный набор оборудования:
- источник тепла (теплогенератор);
- воздуховоды, доставляющие тепло в обогреваемые зоны.
Примеры самодельного воздушного отопления подробно представлены в интернете с фото и схемами, но интерес к таким системам не ослабевает. К преимуществам воздушного отопления отнесем:
- высокий КПД, достигающий 93%;
- непосредственную передачу тепла в отапливаемые зоны без труб, радиаторов отопления и т.д;
- возможность создания микроклимата помещения объединением отопления с климатической системой;
- мощность и малую инерционность воздушного отопления, позволяющую быстро прогревать жилье до нужных температур.
Приведем несколько способов устройства воздушного отопления частного дома собственными силами, отметим плюсы и минусы каждого из способов.
Как сделать воздушное отопление частного дома от солнца
Преимущества солнечного отопления очевидны - домовладелец вкладывает средства только в приобретение оборудования, а сам источник тепла не стоит ничего. Окупаются солнечные электростанции примерно за три года, а срок эксплуатации их в десять раз больше (до 30 лет).
Существует два типа солнечного отопления: от солнечных батарей и .
Преимущества солнечного отопления:
- абсолютная экологическая безопасность;
- простота эксплуатации;
- постоянное развитие технологии производства и снижение стоимости оборудования.
Среди недостатков отметим:
- малую производительность станции в пасмурные дни;
- пока еще высокую стоимость оборудования и монтажа;
- необходимость точного расчета и правильной расстановки оборудования для максимально производительной работы.
Установки на солнечных батареях
Принцип работы таких установок основан на формировании солнечным светом постоянного тока при попадании на специальные полупроводники. Преобразователь переводит постоянный ток в переменный. Напряжение, которое при этом появляется в солнечных батареях, передается системе отопления. Энергия также может накапливаться аккумулятором, а затем использоваться в пасмурную погоду.
Солнечные батареи технически непросты, производство их потребует знаний и навыков. К тому же, такое оборудование обычно используют, чтобы . Этот вид отопления используют там, где есть электрическое отопление - или . Если мощности установки достаточно, то можно обеспечивать дом горячей водой.
Эффективность батарей зависит, в основном, от количества солнечной энергии. В средних и северных широтах, где солнца недостаточно, можно порекомендовать использовать комбинированные установки, в которых солнечные батареи будут играть вспомогательную роль.
Установки на солнечных коллекторах
Принцип действия таких установок также основан на сборе и преобразовании энергии Солнца, только трансформация происходит не в электрическую, а в тепловую энергию. Теплоноситель в коллекторе нагревается под действием солнечных лучей и отдает свое тепло в помещении. Производительность такой установки также зависит от количества солнечного света.
По типу теплоносителя различают установки нагревания:
- воды и антифриза;
- воздуха.
Порядок устройства солнечного коллектора:
- Стену южной стороны дома утеплить пенопластом и покрасить черной краской.
- Сверху пришить деревянные рейки.
- Снизу сквозь стену дома и утепление с краев пробить 2 конвекционных отверстия для холодного воздуха, сверху 1 для горячего воздуха. Диаметр отверстий 20 см.
- На рейки нашить профнастил, который сверху закрыть черной полиэтиленовой пленкой (лучше стеклом).
Принцип работы коллектора очень простой: циркуляция холодного воздуха из дома происходит через нижние отверстия, нагретый воздух поступает в дом в верхнее конвекционное отверстие.
В ноябре в полдень при температуре 9 градусов в солнечный день воздух, подаваемый в дом, коллектор нагревает до 46 градусов.
Схема солнечного воздушного отопления частного дома
Как сделать воздушное отопление своими руками от печи
Рассчитывая воздушное отопление, исходят из того, что 1 кВт мощности отопительного прибора может обогреть 10 кв.м хорошо утепленного помещения. Каминные топки мощностью 10 кВт соответственно способны отапливать дом площадью 100 кв.м.
Системы естественной конвекции
Воздушная система отопления от печи (камина) подразумевает распространение тепла в другие помещения дома потоками нагретого воздуха. Для этого обычно используют гибкие теплоизоляционные каналы, идущие от камина.
Перемещение потоков нагретого воздуха может быть естественным и принудительным. Если поток воздуха направлен вертикально, то естественное перемещение будет обеспечено, если горячий воздух нужно подать на большие расстояния по горизонтали, то нужна принудительная подача. Проект воздушного обогрева дома от камина должен максимально использовать возможности естественной конвекции, для чего нужны воздуховоды большого сечения.
Огнеупорные материалы и минимальное аэродинамическое сопротивления - главные требования к воздуховодам. Длина воздуховода от камина до помещения должна быть не более 3 м. Сужений и изгибов на нем быть не должно. Система отопления естественного перемещения воздуха может отапливать не более 4-х комнат. При монтаже особое внимание уделяется изоляции участков воздухопроводов рядом с горючими материалами здания.
Системы принудительной конвекции
Принцип заключается в сборе воздуха в конвекционной камере и нагнетании оттуда в разные помещения дома одним или несколькими вентиляторами канального типа. Расстояние подачи тепла не более 10 м. Используются гибкие вентиляционные каналы или воздуховоды малых диаметров.
Схема воздушного отопление от печи с принудительной конвекцией
Как сделать воздушное отопление на основе булерьяна
Печь булерьян была разработана для канадских лесорубов. Из-за своих уникальных характеристик, она очень быстро распространилась, и сегодня булерьян используют для отопления жилья, производства, гаражей, теплиц и других объектов.
В основу работы печи положен принцип газогенерации, т.е. «тлеющего» режима горения при дефиците кислорода. Снизу в отверстия печи поступает холодный, а из труб верхней части печи выходит нагретый до 60 - 80 градусов воздух. Режим горения в такой печи полный, т.е. с дожиганием горючих газов в топке с подачей воздуха. Печь очень экономная - одной закладки дров хватает на 6 - 8 часов.
Воздушное отопление частного дома своими руками от булерьяна устраивается присоединением воздуховодов к патрубкам печи и распространением тепла воздуховодами по всему дому. Воздуховоды могут быть сделаны из гофрированного алюминия или из жести. Воздуховоды транспортируют горячий воздух только от печи, обратной подачи нет, что снижает эффективность отопления.
На фото печь-булерьян. Производство Канада
Как сделать воздушное отопление из банок
Воздушное отопление частного дома своими руками из банок - пример самостоятельного изготовления эффективной отопительной системы из подручных материалов.
1. Изготовление воздушных потоков
- Понадобятся 196 жестяных банок из-под содовой, которые нужно отмыть и сделать отверстия снизу и сверху.
- Скрепить банки между собой силиконом, сделав трубу из 14 банок. Всего 14 колонок по 14 банок. Это каналы, по которым будет поступать в дом теплый воздух.
2. Изготовление ящика для коллектора
- Для ящика понадобится фанера и доска, клей ПВА, высокотемпературный силикон, минвата для изоляции.
- Доску нужно обрезать в размер, стыки прибить гвоздями и проклеить.
- Готовую сухую коробку необходимо утеплить минватой.
- В верхней стенке нужно сделать 14 отверстий под размер банки. Это места сбора теплого воздуха.
3. Сборка коллектора
Сборку коллектора и подготовку его к работе лучше увидеть - весь процесс детально показан на видео в конце.
Коллектор способен нагревать воздух до 70 - 80° C. Использование такого коллектора может значительно сэкономить расход природного газа и электроэнергии на отопление.
Примерно так выглядит коллектор из аллюминиевых банок
Выводы
Многообразие воздушных систем отопления позволяют выбрать удобную и максимально эффективную схему для каждого конкретного случая. Популярность воздушного отопления в США и ЕС неслучайны - КПД установок такого отопления около 90%, тогда как у популярного в России водяного - не более 60%. Будущее за недорогими и эффективными методами воздушного отопления, поэтому уже сейчас нужно подбирать установки и использовать их для обогрева своих домов.
Системы, организованные по принципу отопления нагретым воздухом с успехом используются для обогрева цехов, складов, административных зданий, частных домов и прочих Объектов.
Данный вид отопления может осуществляться различными способами и с использованием разного оборудования. Общее у таких систем - отсутствие какого-либо теплоносителя, кроме воздуха, и вспомогательных элементов, в частности, радиаторов.
Виды воздушного отопления
Существует две принципиально отличные друг от друга схемы данного вида отопления
Отопление воздухом, совмещенное с вентиляцией
Передача нагретого воздуха осуществляется с использованием элементов приточно-вытяжной вентиляции. В этом случае рабочим параметром является не только температура в помещении, но и заданная кратность воздухообмена.
Выработка тепла происходит при помощи котлов или газовых теплогенераторов. К ним подсоединяется система воздуховодов, по которым теплый воздух распределяется по всем площадям отапливаемых помещений. Система может быть дополнена фильтрацией, увлажнителем, рекуператором.
Воздушное отопление с использованием тепловентиляторов, газовых или электрических тепловых пушек, конвекторов
Оно реализует так называемый прямой обогрев. Внутри помещения устанавливаются одно или несколько устройств, генерирующих и распространяющих теплый воздух. Прогретый воздух распространяется в определенном направлении, постепенно перемешиваясь с более холодным. Возможно объединение такого отопления с системами рекуперации.
Вне зависимости от выбранной схемы, предварительное рекомендуется к выполнению в любом случае.
Целесообразность применения
Систему воздушного отопления целесообразно применять в следующих случаях:
- При необходимости в кратчайшие сроки организовать обогрев
- Для отопления больших помещений со сложной конфигурацией
- При необходимости организации зон с различной температурой
- Система воздушного отопления может быть использована в качестве временного обогрева во время строительства, реконструкции или проведения отделочных работ. Эту систему можно при необходимости доработать до уровня постоянно функционирующей. И в дальнейшем использовать ее как основную или резервную
- При ограниченности бюджета - источник тепла для обогрева воздухом соизмерим по стоимости с водогрейными котлами равной мощности, а воздуховоды значительно дешевле труб, фитингов, радиаторов, используемых в системах обогрева с жидким теплоносителем
Особенности отопления нагретым воздухом Объектов промышленной и производственной сферы
Организация воздушного отопления совмещенного с вентиляцией в частных жилых домах имеет отличия от выполнения систем обогрева воздухом Объектов промышленной недвижимости - складов, цехов, ангаров, ремонтных мастерских и т.д. Эти отличия связаны с масштабом промышленных Объектов, большим объемом обогреваемых пространств, повышенными требованиями к функциональности и надежности.
Перечислим эти нюансы, с которыми обычно сталкиваются наши специалисты на промышленных Объектах:
- Высокая мощность отопительного оборудования, большие габаритные размеры воздуховодов, как правило - сложная геометрия схем их прокладки
- Более сложные конструктивные решения в отопительных системах
- Как следствие - необходимость специальной эксплуатационной службы предприятия, ответственной за бесперебойную работу отопительной системы
- Отсутствие высоких требований к эстетике. Как следствие - воздуховоды и оборудование, как правило, не закрывают подвесными потолками и гипсокартонными перегородками
- Более сложный монтаж, в том числе на большой высоте
В настоящее время отопление воздухом частного дома, организуемое по так называемой канадской методике, получило достаточно широкое распространение в каркасных домах. Толщина стен и кровли в них сравнительно невелика, они не в состоянии удерживать тепло в доме, даже с учетом прокладки теплоизоляционными материалами. Традиционное с установкой водяных коммуникаций в больших домах часто бывает затратным и сложным мероприятием.
В этом случае воздушная система отопления, совмещенная с вентиляцией - может оказаться наиболее оптимальным решением с высоким КПД. Такой способ обогрева домашних помещений давно и успешно применяется в США и Канаде.
Принцип, по которому строится воздушное отопление частного дома, схож с тем, который применяется при организации подобных систем на промышленных Объектах. Источник тепла нагревает воздух, поступающий по воздуховодам, во все отапливаемые комнаты.
Но имеются свои особенности. Воздуховоды, которые используют в домах, как правило, обладают меньшим сечением по сравнению с воздуховодами, устанавливаемыми на промышленных Объектах, и в львиной доле случаев их прокладывают скрыто. Они закрываются подвесными потолками, прячутся в пространстве под полом, за стенами или декорируются под дизайн помещений.
Само тепловое оборудование, как правило, это бытовой газовый или дизельный воздухонагреватель, теплообменник, фильтр, увлажнитель, устройства автоматики, тоже визуально закрыто.
Еще одно отличие от промышленных систем - источник теплого воздуха находится в одной из комнат, в то время как на производственных Объектах он обычно выносится в отдельное помещение - котельную или теплогенераторную.
Основные плюсы и минусы применения технологии отопления воздухом
Широкое использование технологии воздушного отопления на различных Объектах обусловлено многими ее достоинствами. Основными из них являются:
- Высокий КПД. В некоторых системах его значение может приближаться к 90%. Для сравнения, отопительная система с теплоносителем обладает КПД менее 60%
- Возможность прогреть большую площадь, в том числе в центральных зонах помещений
- Невысокий уровень затрат на установку и эксплуатацию
- Совмещенность с вентиляционной сетью. Наличие возможности, при условии подключения к канальному кондиционеру, использовать систему для охлаждения в летний период
- Отсутствие в системе воздушного отопления жидкого теплоносителя, что исключает возникновение нештатных ситуаций (заморозок, протечек)
- Низкий уровень инерционности. Прогрев помещений осуществляется очень быстро
- Возможность остановки работы системы даже в сильные морозы без риска выхода ее из строя
Но существуют очевидные недостатки данных систем, из которых можно выделить:
- Теплый воздух имеет свойство подниматься вверх, поэтому для наиболее эффективного и равномерного прогрева сеть воздуховодов целесообразно прокладывать в нижней части помещения или спрятать их под полы. К сожалению, часто сделать это бывает невозможно или очень затруднительно, особенно на промышленных Объектах
- Использование технологии отопления воздухом может приводить к подъему всей пыли, которая имеется в доме на поверхности пола, вверх. Если производить уборку помещений не часто, то воздух будет пыльным
- Сложность расчетов такой системы. Для того чтобы воздушное отопление в небольшом частном доме или на масштабном промышленном Объекте функционировало эффективно, необходимо, чтобы эта система была профессионально просчитана. Эти расчеты достаточно сложные и намного сложнее расчетов, необходимых при организации системы водяного обогрева. В них необходимо учесть множество параметров. Необходимо рассчитать: потери тепла в обслуживаемых помещениях, тип и необходимую мощность генератора тепла, оптимальную скорость воздушных потоков, кратность воздухообмена, необходимое и достаточное сечение воздуховодов и прочие специфические инженерные параметры
Проанализировав вышесказанное, становится очевидным, что воздушная система отопления находится на стыке двух инженерных разделов. Это разделы - отопление и вентиляция.
Соответственно, у Подрядчика, которому Вы доверите выполнение работ на Вашем Объекте, должны быть такие специалисты или специалисты широкого профиля, которые обладают опытом расчета, подбора и установки таких систем.
Необходимо принимать во внимание, что если воздушная отопительная система будет выполнена с ошибками, то она не только не будет справляться со своим прямым предназначением - обеспечивать необходимую комфортную температуру в зимний период. Но и может быть шумной и достаточно затратной. При скрытой прокладке воздуховодов переделка некорректно работающей такой системы обогрева - очень накладное и проблемное мероприятие.
Если Вы находитесь в поиске подрядной организации на воздушное отопление Вашего частного дома или промышленного Объекта – мы рады предложить Вам свои услуги!
Наряду с традиционным водяным отоплением с помощью радиаторов в частном строительстве все большее распространение получают системы воздушного обогрева. Особенно актуален обогрев воздухом в частных коттеджах большой площади и этажности или там, где требования к интерьеру помещений повышены. В первом случае традиционные системы теряют эффективность, а во втором не допускается установка батарей. В данном материале мы раскроем тему, каким способом можно устроить воздушное отопление в частном доме своими силами.
С чего начать?
Задумку с воздушным обогревом рекомендуется выполнять поэтапно, тщательно проверяя свою работу, потому что цена ошибки слишком велика. Конечно, лучше всего это делать на стадии проектирования жилища, но при желании это можно реализовать и на готовом объекте. Последовательность такая:
- Выполнение расчетов тепловой мощности, потребной на обогрев дома.
- Выбор воздушной отопительной системы.
- Разработка схемы.
Пройдя эти этапы, вы выйдете на подбор и приобретение оборудования, а после перейдете к монтажным работам, которые сможете выполнить своими руками или с помощью специализированных организаций.
Совет. По результатам своей работы рекомендуется проконсультироваться со специалистами, занимающимися проектированием подобных систем. Это поможет прояснить многие нюансы, а также проверить свои расчеты.
Расчет воздушного отопления
Прежде чем выполнять расчет, следует знать, что воздушное отопление можно совместить с вентиляцией. От этого будет зависеть и ход вычислений, но в любом случае сначала определяются тепловые потери через наружные стены, окна, кровлю и полы для каждого помещения. Для этого используется формула, приведенная для стены:
Qстены = 1/Rстены х (tв – tн) х Sстены , где:
- Rстены – сопротивление теплопередаче, (м2 ºС / Вт);
- Sстены – площадь стены в пределах рассматриваемого помещения, м2;
- tв и tн – соответственно, температура внутреннего и наружного воздуха.
Эта же формула применяется и для вычисления теплопотерь окон и прочих ограждающих конструкций. Зная материалы, из которых построены или будут строиться эти конструкции, просчитывается сопротивление теплопередаче R для каждой из них:
R = δ / λ , здесь:
- δ – толщина конструкции в метрах;
- λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м · ºС). Данная величина – справочная, ее нетрудно найти в технической литературе.
Полученные значения для всех строительных конструкций, ограждающих помещение от внешней среды, складываются и получаем величину тепловой мощности отопительной системы для компенсации потерь сквозь эти конструкции. Если надо произвести расчет воздушного отопления, совмещенного с системой вентиляции, то к полученной величине прибавляется тепловая энергия, затрачиваемая на прогрев приточного воздуха. Ее рассчитывают по формуле:
Qвент = cm (tв – tн) , где:
- Qвент – энергия, уходящая на подогрев приточного воздуха, Вт;
- m – масса приточного воздуха, кг;
- tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха;
- с – удельная теплоемкость воздушной смеси, равна 0.28 Вт / (кг ºС).
Чтобы выполнить дальнейший расчет системы воздушного отопления, надо узнать массу воздушной смеси m (кг). Для этого сначала определяется ее количество в м3, после чего умножается на плотность, ее значения при разных температурах приведены в технических справочниках. Количество приточного воздуха для жилых комнат принимается по их объему, что соответствует кратности обмена 1 раз в час.
Системы воздушного отопления
Любое воздушное отопление частного дома, сделанное своими руками, можно условно разделить на местное и централизованное. К первому виду относятся все аппараты, подогревающие воздушную среду в пределах одной комнаты. Это электрические тепловентиляторы, сплит – системы, местные приточные установки и прочие подобные устройства. Централизованные системы характеризуются наличием одного источника тепла, - котла. Производимая им энергия передается теплоносителю и распределяется по комнатам различными способами (с помощью воздуховодов или труб с теплоносителем).
По способу нагрева система воздушного отопления частного дома может быть нескольких видов:
- с полной рециркуляцией;
- с частичной рециркуляцией;
- прямоточная;
- прямоточная с рекуперацией тепла.
Принцип, по которому работает схема рециркуляционного отопления, заключается в том, чтобы пропускать через электрический или другой нагреватель воздушную среду помещения без добавления свежего воздуха извне. Примером такого нагревателя может служить та же сплит – система, тепловентилятор или фанкойл централизованной установки.
Примечание. Исключением являются кондиционеры и фанкойлы с функцией подмешивания приточного воздуха.
Если хозяин жилища хочет использовать отопление с полной рециркуляцией, то о вентиляции в здании придется побеспокоиться отдельно. Обычно в такой ситуации применяется приточно-вытяжная вентиляция с естественным побуждением. Частичная же рециркуляция позволяет объединить эти две системы – отопления вентиляции – в одну. При этом устройства, подогревающие воздушные массы внутри, захватывают часть воздуха с улицы, очищают его, нагревают и смешивают с рециркуляционным. Тогда о дополнительном притоке беспокоиться не нужно, надо только обеспечить дополнительную подачу тепловой энергии на подогрев наружного воздуха, происходящий в воздушных системах отопления.
При прямоточной схеме необходимое количество воздушной смеси извне нагревается в теплообменнике вентиляционной установки и подается внутрь, при этом вытяжная система просто выбрасывает отработанный воздух наружу. Температура притока рассчитывается таким образом, чтобы поступающей с ним тепловой энергии хватало на компенсацию потерь через наружные ограждения. Например, если в комнате требуется температура 20 ºС, то прямоточная система отопления нагреет приток до 25-30 ºС, чтобы компенсировать теплопотери.
Примером прямоточных систем могут служить местные приточные агрегаты, встраиваемые в стены или котлы воздушного отопления, тепло от которых расходится по дому с помощью воздуховодов. Учитывая, что прямоток – не самое экономичное решение, то для отбора теплоты у вытяжного воздуха стали использовать теплообменники – рекуператоры, в них происходит передача энергии от вытяжного потока приточному, в результате чего на подогрев последнего затрачивается на 50-60% меньше теплоты.
Воздушные тепловые насосы для отопления
В последние годы стало актуальным использование тепловых насосов в качестве источников тепла вместо котельных установок. Это касается установок, извлекающих тепловую энергию из окружающей воздушной среды, чья стоимость становится все более доступной.
Для справки. Существуют геотермальные тепловые насосы, использующие энергию земли, но их стоимость в наше время нельзя назвать доступной.
Принцип, по которому осуществляется отопление дома воздушным насосом, весьма схож с работой сплит – системы на обогрев. На самом деле воздух, чья температура выше абсолютного нуля, содержит в себе тепловую энергию, поэтому данный аппарат отбирает ее, охлаждая воздушные массы на улице еще сильнее. Полученное тепло передается внутреннему воздуху и распределяется по жилищу. Нельзя не отметить, что данный метод – наиболее эффективный среди всех существующих. Затраты электроэнергии, идущие на работу вентиляторов и компрессора, составляют только третью часть от количества тепла, извлекаемого из воздушной среды. Поэтому тепловой насос для отопления коттеджа – самое лучшее решение, хотя и самое дорогостоящее.
Заключение
После того как выбран тип системы, понадобится схема воздушного отопления вашего дома. Ее лучше разрабатывать с помощью специалистов, поскольку понадобится оптимально проложить трубопроводы и воздуховоды, а также правильно подобрать оборудование, имеющее немалую стоимость.
Воздушное отопление — широко распространённый в странах Северной Америки способ отопления частных домов, при котором вместо труб и радиаторов с жидким теплоносителем используются воздуховоды.
Они доставляют тёплый воздух в помещения от специального теплогенератора.
По некоторым источникам, воздушное отопление в эксплуатации в 1,5 раза экономичнее водного . В него встраиваются при желании системы вентиляции, кондиционирования, очистки и увлажнения воздуха.
Принцип работы воздушного отопления
Работа современных систем воздушного обогрева основана на нагреве воздуха теплогенератором. От него тёплый воздух подаётся в помещения по воздуховодам через вентиляционные решётки.
Холодный воздух к теплогенератору поступает как из здания, так и снаружи через отдельные воздуховоды и отверстия.
Воздух циркулирует естественно или принудительно. В первом случае это происходит без дополнительного оборудования за счёт того, что тёплый воздух легче, он поднимается, а холодный опускается. Эта схема чувствительна к открытию окон и дверей. Поэтому часто выбирают принудительную циркуляцию, которая осуществляется с помощью специального вентилятора.
Достоинства
Их несколько:
- экономичность эксплуатации;
- коэффициент полезного действия до 95% ;
- быстрый прогрев помещений;
- отсутствие жидкого теплоносителя и связанных с ним проблем (например, повреждений труб при заморозке);
- эстетичность (нет труб, радиаторов);
- возможность с помощью такой системы очищать, вентилировать, кондиционировать и увлажнять воздух;
- автоматизация при установке специального оборудования;
- безопасность , обеспечиваемая различными датчиками;
- экономия при частичной самостоятельной установке.
Недостатки
Они также существуют, это:
- монтаж отопления при строительстве здания (иначе его части могут портить интерьер);
- потребность постоянного контроля и технического обслуживания ;
- дороговизна в России , в том числе из-за низкого распространения;
- сложность проектирования , связанная со специальными расчётами;
- энергозависимость (в случае перебоев в центральном энергоснабжении требуется дополнительный источник питания).
Схема обогрева частного дома воздухом
Основной узел системы, как правило, устанавливается в подвале дома в его центре и включает в себя все основное оборудование:
- воздухонагреватель (теплогенератор);
- вентилятор;
- фильтр и очиститель;
- увлажнитель воздуха;
- внутренний блок кондиционера;
- различные датчики.
Не все перечисленные виды оборудования обязательны к установке. В минимальном наборе не будет вентилятора, очистителя, увлажнителя, кондиционера и датчиков. От главного узла системы, зачастую по центру дома, проходит вверх основной, магистральный воздуховод. По нему нагретый воздух подаётся на все уровни здания.
Фото 1. Схема воздушного отопления двухэтажного частного дома. Стрелками обозначены части отопительной конструкции.
Горизонтальные уровни нагревающих воздуховодов, как правило, находятся под полом каждого этажа, а также в потолке верхнего уровня, таким образом, охватывая здание как снизу, так и сверху. Отдельно монтируется система сбора воздуха внутри дома и снаружи. Внутренний воздух проходит очистку и увлажнение в основном узле, а внешний служит для дополнительной вентиляции и обновления.
Как установить
В установке подобной системы есть работы, для которых необходимо привлечь профессионалов, и те, что некоторые домовладельцы делают самостоятельно. К первым относятся:
- расчёт и проектирование системы;
- установка газового оборудования.
Ко второй категории относится монтаж некоторых частей системы (воздуховодов, датчиков). Это позволяет удешевить организацию обогрева. Проектирование и монтаж такого отопления оптимально начинать вместе с планированием дома, так как все части лучше скрыть в полах и потолках, а также сразу выделить место для установки основного узла.
Последовательность установки воздушного отопления дома:
- проектирование системы;
- закупка оборудования;
- установка оборудования основного узла;
- монтаж магистрального воздуховода;
- монтаж остальных воздуховодов и решёток;
- установка дополнительного оборудования (датчики температуры, влажности);
- пусконаладочные работы;
- отделочные работы , в результате которых составляющие отопительной системы закрываются.
Вам также будет интересно:
Виды воздушного отопления
По типу теплогенератора существует:
- газовое;
- на твёрдом топливе;
- работающее на электричестве воздушное отопление.
Использование газа имеет преимущество благодаря низкой стоимости топлива и возможности полной автоматизации системы. Однако не все частные дома в России газифицированы. В этом случае имеет смысл рассмотреть установку на участке газгольдера — хранилища газа, заполняемого один-два раза в год. Весомые первичные затраты позволят экономить на отоплении долгие годы.
Твердотопливный котёл позволит организовать более бюджетное отопление при его оборудовании.
Но эксплуатация потребует постоянной закладки топлива через каждые 8—12 часов в холодное время года.
А вот установка полностью электрифицированных систем воздушного отопления в частных домах в РФ затруднена небольшими выделяемыми на такие домовладения мощностями, которых часто недостаточно для работы электрических теплогенераторов.
К тому же это более затратно в эксплуатации, чем система на газе.
По варианту циркуляции воздуха выделяют:
- прямоточные системы воздушного отопления;
- рециркуляционные системы: естественного типа; принудительного типа с приточно-вытяжной вентиляцией.
Прямоточное
Это известная сотни лет схема обогрева, при которой нагрев воздуха производился в нижнем помещении постройки путём сжигания твёрдого топлива , далее по каналам в полах и стенах горячий воздух доходил до верха здания и выходил наружу через отверстия вверху.
Особенности
В этом случае в большей степени прогреваются стены и полы здания. Значительны теплопотери, так как весь объем нагретого воздуха выходит наружу.
Принципы работы
Движение воздуха происходит из-за того, что его нагретые массы естественным образом поднимаются вверх.
Как сделать
Изначально, согласно приводимым в интернете схемам, сжигание топлива в данной системе обогрева производилось непосредственно в помещении без использования какого-либо оборудования.
При этом температуры нагрева воздуха, очевидно, предполагали строительство здания только из негорючих материалов . Это самая простая схема воздушного обогрева, но реализуют её редко, так как она затратна, а параметры отопления слабо контролируемы.
Рециркуляционные системы
Эта схема предполагает не потерю нагретого воздуха, как в прямоточных системах, а его циркуляцию внутри здания, что значительно более экономично.
Особенности
Использование таких систем стало возможно с началом обогрева природным газом . С этим более экологически чистым топливом и с помощью специального оборудования подавать нагретый воздух начали непосредственно в обогреваемые помещения.
Принцип работы
Воздух, которым обогревалось помещение, не выводится наружу, а через каналы вентиляции возвращается обратно к теплогенератору. Так он многократно циркулирует внутри здания, что экономически выгодно, но негигиенично. В помещениях скапливается СО 2 и пыль. Есть два варианта подобных систем:
- естественной циркуляции (воздушные массы перемещаются в зависимости от своей температуры: тёплые вверх, холодные вниз, другое название — гравитационная);
- принудительной циркуляции с использованием приточно-вытяжной вентиляции.
Фото 2. Схема рециркуляционной отопительной системы от газовой печи. Подписаны основные части конструкции.
Второй вариант создаёт более комфортную среду , позволяя равномернее прогреть помещения на разной высоте от пола. В целом полностью рециркуляционные системы более пригодны для обогрева нежилых помещений, так как они не обеспечивают чистого свежего воздуха внутри зданий.
Как сделать
Внизу здания устанавливается теплогенератор , к нему делается разводка воздуховодов во все помещения здания, на которых устанавливаются вентиляционные решётки под потолком. Тёплый воздух из них выходит в комнаты.
Другая система воздуховодов устанавливается под полом, в её вентиляционные решётки поступает более холодный воздух, который скапливается внизу под действием силы тяжести. По этим воздуховодам воздушные массы снова поступают к теплогенератору и начинается новый цикл. Наличие вентиляторов для принудительного перемещения воздуха помогает оптимизировать температурный режим.