Исследования показывают, что большинство владельцев жилья в России предпочитают использовать системы отопления с жидким теплоносителем. В прошлом это действительно считалось наиболее целесообразным решением.
Однако технологии постоянно развиваются, и на рынке появляются более эффективные решения, такие как различные системы воздушного отопления. Они позволяют быстро и экономично обогреть любое помещение.
Краткое содержание статьи
Принципы действия и типы воздушного отопления
Важно отметить, что существует два основных типа воздушного отопления, которые можно применять на практике.
Первый тип представлен системами с калорифером. Он работает по аналогии с водяным отоплением, но вместо жидкости здесь используется нагретый воздух. Канальный нагреватель подогревает воздух, который затем перемещается по специальным трубам в зонирование.
Воздушное отопление предполагает обогрев отдельной комнаты или группы помещений с помощью нагретого воздуха, который может быть подогрет с помощью пара, электричества, открытого огня или воды.
Главное отличие таких систем от других типов отопления заключается в том, что в них отсутствуют отопительные приборы.
По типу циркуляции воздуха воздушные системы делятся на гравитационные и принудительные. В принудительных схемах движение воздуха обеспечивается вентилятором.
В канальных системах в основном используется гравитационный метод: подготовленный в нагревателе воздух самотеком движется по трубам, нагревая помещение.
Комбинирование воздушного отопления с вентиляцией является разумным решением, что значительно улучшает санитарно-гигиенические характеристики воздуха.
В частных домах нагрев воздуха обычно осуществляется с помощью каминов или печей, оборудованных калориферами.
Если используются водяные, газовые или электрические калориферы, необходимо установить как минимум два устройства, чтобы обеспечить стабильный температурный режим при возможном выходе одного из агрегатов из строя.
Подразделение оборудования для воздушного отопления:
- Оборудование без стандартных радиаторов
- Принудительная система
- Бесканальное отопление
- Канальное отопление
- Совмещение с вентиляцией
- Нагревательные агрегаты для загородных домов
- Калориферы для воздушных систем отопления
Воздуховоды, заполненные горячим воздухом, способны обогревать комнаты. Тем не менее такие системы малопопулярны, так как каналы подвергаются повреждениям в ходе эксплуатации. В результате нагрева и охлаждения воздуховоды могут расширяться и сжиматься, что приводит к ослаблению соединений и появлению трещин в стенках.
Это нарушает равномерное распределение воздуха, что, в свою очередь, создает некомфортные условия. Более предпочтительным считается открытая система воздушного отопления.
Существует немало общего у воздушного отопления и традиционного водяного отопления, а также менее распространенного парового. Основное различие заключается в отсутствие стандартных радиаторов.
Принцип работы системы заключается в следующем: теплогенератор нагревает воздух, который поступает в обогреваемые помещения через систему труб. Здесь он выходит наружу и смешивается с воздухом в комнате, повышая ее температуру.
Если воздух остывает, он спускается вниз, попадает в специальные трубы и снова направляется в теплогенератор для повторного подогрева.
Воздушные системы отопления используют вторичный теплоноситель, так как изначально он нагревается первичным теплоносителем, будь то пар или вода.
По радиусу действия системы можно разделить на местные и центральные. Местные системы обслуживают одно конкретное помещение (например, коттедж или комнату), в то время как центральные предназначены для многоквартирных домов и общественных зданий.
Все системы можно классифицировать на схемы с полной рециркуляцией теплоносителя, с частичной рециркуляцией и прямоточные.
Местные системы с полной рециркуляцией воздуха бывают как канальными, так и бесканальными. Эти схемы обеспечивают естественное движение теплого воздуха. Если отопление интегрировано с вентиляцией, применяются схемы с частичной рециркуляцией, что подразумевает перемешивание части воздуха без его перемещения по каналам.
Все центральные системы воздушного отопления только прямоточные. Теплоноситель нагревается в централизованном отопительном узле, а затем распределяется по помещению через воздухораспределители. Центральные системы являются исключительно канальными.
Прямоточные воздушные системы достаточно затратны для частного сектора. Их устанавливают в случаях, когда требуется наладить вентиляцию для обработки воздушного потока, равного объему, необходимому для отопления.
Центральное воздушное отопление используется на производственных объектах, где применяются опасные, токсичные и горючие вещества. В загородных домах такие системы применяются, если требуется транспортировка теплого воздуха на значительное расстояние.
Организация подобных систем для частных домов нецелесообразна из-за необходимости в мощном вентиляционном оборудовании.
Разнообразные виды систем отопления
На сегодняшний день есть несколько типов воздушного отопления, и их обязательно нужно изучить тем, кто планирует установить подобную систему в своем доме. Системы можно классифицировать по различным критериям. Начнем с метода циркуляции воздуха. Их можно разбить на два основных типа.
Системы с естественной циркуляцией предполагают, что нагретый воздух поднимается вверх и сам движется по трубам. В связи с этим выходы воздуховодов устанавливаются преимущественно только в верхней части помещений.
Система с естественной циркуляцией воздуха
Данная конструкция использует свойство горячего воздуха подниматься. Нагретый воздух перемещается по воздуховодам, проложенным в стенах, поднимается в комнаты и выходит через отверстия, расположенные на потолке.
Главное преимущество таких систем заключается в их экономичности, так как нет необходимости в дополнительных расходах на оборудование.
Тем не менее, у естественной циркуляции есть и множество недостатков. Во-первых, скорость, с которой воздух поднимается, невелика, из-за чего обогрев помещения может занимать длительное время.
Кроме того, необходимость размещать выходы воздуховодов в верхней части комнаты может привести к неудобствам.
Серьезный недостаток гравитационного воздушного отопления заключается в ограниченном радиусе действия, который составляет 8-10 метров.
Система с принудительным движением воздуха
Для таких систем обязательно требуется установка вентиляционного оборудования, мощность которого определяется длиной и количеством воздуховодов. Для больших площадей может потребоваться несколько вентиляторов. Основная задача этого оборудования заключается в продвижении горячего воздуха по воздуховодам в обогреваемые помещения, что значительно увеличивает скорость воздухообмена и уменьшает время нагрева комнат.
Хотя установка вентиляторов предполагает дополнительные затраты, такие системы в итоге оказываются более экономными. Благодаря увеличению скорости обмена, система способна захватывать теплый воздух из помещений, который не успевает остыть до низких температур.
Поскольку на его повторный нагрев требуется гораздо меньше энергии, это приводит к значительной экономии. Тем не менее, такие системы требуют источника электроэнергии для работы вентиляторов, что повышает их эффективность.
По расположению воздуховодов системы также разделяются на две категории.
Напольные воздушные системы отопления
Отличительной чертой этой системы являются воздуховоды, встроенные в пол или плинтуса. Это обеспечивает оптимальное распределение теплого воздуха, который подается в нижнюю часть помещения.
Теплый воздух стремится вверх, что способствует быстрому перемешиванию воздушных масс и повышенному темпам теплового комфорта в комнате.
Подвесные воздушные системы
Эти схемы включают воздуховоды, встроенные в потолок или стены, выводы которых располагаются в верхней части комнаты. Чаще всего они расположены под потолком. Возможно использование подвесных воздуховодов с аналогичными выходами.
Следует признать, что такие системы менее эстетичны по сравнению с напольными, хотя существуют способы декорировать и скрыть воздуховоды.
Кроме того, использование напольной системы означает, что наиболее горячий воздух будет сосредоточен внизу. В верхней части комнаты температура будет немного ниже, что в целом считается предпочтительным для здоровья.
Кроме того, выходы воздуховодов, встроенные в пол или плинтуса, практически незаметны, что благоприятно сказывается на общем виде комнаты.
Основным недостатком систем воздушного отопления, что является значительным минусом для частных жилых домов, считается более низкая температура у самого пола в сравнении с верхними слоями воздуха. Разогретый воздух быстрее и эффективнее прогревает верхнюю часть помещения, в то время как пол остается холодным. Из-за этого такие системы редко встречаются в жилых строениях или используются в комбинации с другими способами отопления.
Все воздушные отопительные установки делятся на три категории в зависимости от метода теплообмена.
Устанавливать воздуховоды подвесного типа рекомендуется на этапе строительства, что позволяет скрыть их во время отделочных работ.
Система прямоточного отопления
Прямоточный метод известен уже многие века. Он использовался как в древнем Риме, так и в средневековой России. Суть работы прямоточного отопления проста: в нижней части здания, чаще в подвале, располагается отопительный агрегат, который нагревает поступающий в него воздух. Затем горячий воздух направляется через воздуховоды в обогреваемые комнаты.
На диаграмме ниже представлена схема организации прямоточного воздушного отопления, которой пользовались ещё в Древнем Риме.
После этого горячий воздух выводится на улицу. В результате тепловая энергия Waste и на обогрев помещения, и на «отопление улицы». Это делает прямоточную систему наименее эффективной, обладающей высокой стоимостью как при установке, так и в процессе эксплуатации.
Главное достоинство данной конструкции заключается в полной вентиляции обогреваемых помещений. Она используется в тех случаях, когда требуется объем вентиляции, который соответствует объему воздуха необходимого для отопления. Это условие особенно актуально в помещениях с опасными для здоровья или взрывоопасными веществами.
Использовать прямоточную систему для домашнего отопления не рекомендуется. Если же возникнет необходимость установить ее, следует предусмотреть оборудование для дополнительной рекуперации энергии.
Такой элемент может быть представлен воздухообменником, который позволит использовать часть тепла, уходящего в атмосферу, для подогрева приточного воздуха. Такой подход поможет немного сократить затраты на эксплуатацию.
Рециркуляционная система обогрева
Важный момент здесь заключается в том, что обогрев помещений происходит по замкнутому циклу. Сначала воздух нагревается теплогенератором и затем поступает в комнату.
Здесь он начинает охлаждаться, опускаясь к полу, где расположены выходные отверстия отводящих воздуховодов. Остывший воздух попадает в них и вновь подбирается к теплогенератору, где его снова нагревают, и цикл повторяется.
Системы, использующие полный рециркуляционный оборот воздуха, применяются, когда нет необходимости в искусственной вентиляции пространства.
Такой способ считается наиболее рациональным, так как потери тепла практически отсутствуют. Тем не менее, его главный минус — недостаточное качество воздуха, который циркулирует в помещениях с обогревом.
Поэтому он чаще используется для обогрева нежилых помещений или складов. Если подобная схема применяется в жилых домах, необходимо установить дополнительные устройства для ионизации и увлажнения воздуха.
Система с частичной рециркуляцией
Эта система позволяет преодолеть основной недостаток полной рециркуляции — плохое качество воздуха. Для этого в систему вводится дополнительное вентиляционное оборудование, которое забирает воздух извне и добавляет его в нужных пропорциях к циркулирующему в помещении воздуху. Все остальные процессы аналогичны тем, что происходят в системе с полной рециркуляцией.
Системы с частичной рециркуляцией обеспечивают забор части наружного воздуха и смешивают его с воздухом, находящимся внутри. После этого смесь нагревается калорифером до требуемой температуры и подается в помещение через вентилятор.
Такой тип системы отличается высокой гибкостью и может работать в разных режимах: как вентиляционная, отопительная или комбинированная.
Она может забирать необходимое количество воздуха, а также нагревать или охлаждать его до нужной температуры. Схема с частичной рециркуляцией считается оптимальной для организации воздушного отопления в частных домах.
Причины выбора воздушной отопительной системы
По сравнению с традиционными системами, использующими жидкий теплоноситель, воздушные отопительные установки имеют ряд существенных преимуществ. Рассмотрим их подробнее.
- Высокая эффективность воздушных систем. КПД таких систем достигает порядка 90%.
- Возможность включения и отключения в любой сезон. Систему можно отключать даже в сильный мороз, что позволяет избежать повреждений при низких температурах, в отличие от водяного отопления. Ее можно активировать в любой момент.
- Неприхотливые эксплуатационные расходы. Не нужно тратить средства на дорогостоящее оборудование: запорную арматуру, переходники, радиаторы, трубы и т. д.
- Функция объединения с системами кондиционирования. Это создает комфортные условия в любое время года.
- Низкая инерционность системы. Обеспечивает быстрый прогрев пространств.
- Возможность добавления дополнительного оборудования для поддержания оптимального микроклимата. Это могут быть ионизаторы, увлажнители и прочие устройства. Таким образом, можно подобрать комбинацию приборов и фильтров, которая будет соответствовать потребностям жильцов.
- Равномерный прогрев помещений без зон с повышенной температурой. Обычно такие проблемы возникают около радиаторов и печей. Это позволяет избежать резких колебаний температур и, следовательно, нежелательной конденсации воды.
- Универсальность. Воздушные отопительные системы применимы для помещений любого размера и расположения на любых этажах.
Однако у систем есть и недостатки. Одним из наиболее заметных является их зависимость от электроэнергии. В случае отключения электричества, отопление не функционирует, что критично в регионах с нестабильным электроснабжением. Также такая система требует регулярного обслуживания.
Воздушное отопление отличается экономичностью. Первоначальные затраты на его установку невелики, а расходы на эксплуатацию остаются низкими.
Еще одним минусом воздушного отопления является то, что монтаж системы должен происходить на этапе строительства. Установленная система не подлежит модернизации и почти не изменяет своих рабочих характеристик.
Если появляется необходимость внедрения воздушного отопления в уже построенном здании, то используются лишь подвесные воздуховоды, что может выглядеть не очень привлекательно и не всегда эффективно.
Ключевые компоненты отопительной системы
Перед тем как самостоятельно установить систему воздушного отопления, необходимо ознакомиться с ее основными элементами.
Устройства для нагрева воздуха
Главная задача таких устройств — нагрев поступающего воздуха до необходимой температуры. Для этой цели могут использоваться все известные источники тепла.
В зависимости от типа нагревательных приборов воздушные массы либо проходят через теплообменник с горячей водой, паром и т. п., либо разогреваются непосредственно в нагревателе.
Теплогенераторы для теплоснабжения воздушной системы не должны поднимать температуру воздуха выше 70°С, чтобы после смешивания с воздухом в помещении он не терял своих свойств как пригодный для дыхания.
В качестве теплогенераторов для систем воздушного отопления могут использоваться четыре типа конструкций:
- Топливные системы прямого нагрева. Воздух нагревается благодаря теплу от сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива. Сюда относятся угольные, газовые, дизельные и пеллетные обогреватели.
- Электрические устройства прямого нагрева. Представляют собой мощные тепловые вентиляторы, которые подключаются к воздуховодам.
- Приборы косвенного нагрева. Оснащены теплообменником, где циркулирует горячая жидкость, которую можно разогревать различными способами, например, с помощью камина или другого отопительного устройства. Также возможно подсоединение теплоносителя из централизованной системы отопления.
- Комбинированные конструкции. Состоят из двух или трех систем различных типов, объединённых в одну конструкцию. Самый эффективный вариант получается при сочетании электрической и жидкостной систем.
Комбинированная система считается оптимальной, так как обеспечивает дом теплом даже при отключении электричества или проблемах с топливом. Однако, следует помнить, что такие устройства стоят дороже, и их приобретение не всегда оправдано, особенно если перебои с электричеством случаются крайне редко.
Для магистральных трубопроводов обычно используется оцинкованный металл. Это прочные конструкции, которые соединяются с гибкими отводами.
Каналы для движения воздушных потоков
Система отопления канального типа не может функционировать без системы воздуховодов. Воздух по этим каналам движется в различные помещения и затем возвращается к теплогенератору. Наиболее распространённым вариантом является круговая схема транспорта воздуха, так как однотрубные конструкции менее универсальны и имеют значительное количество недостатков. На схематическом изображении такая система напоминает два дерева.
Стволами выступают два жёстких магистральных трубопровода, изготовленных из оцинкованного металла. Один из них служит для подачи воздуха, а другой — для его обратки. К ним присоединяются «ветви» с помощью переходников.
Эти ветви представляют собой гибкие воздуховоды меньшего диаметра, которые ведут к комнатам. Они обязательно изолируются с использованием алюминиевого скотча и требуют утепления. Изоляция в этом случае не только удерживает тепло, но и минимизирует уровень шума.
Для создания изоляции чаще всего применяются фольгированные утеплители различных марок. Для магистральных трубопроводов рекомендуется использовать материал толщиной от 3 до 10 мм, а для разводящих каналов подойдет изоляция толщиной 25-30 мм.
В одноэтажных зданиях подогретый воздух, как правило, подаётся снизу вверх, что позволяет размещать воздуховоды в полу. В двухэтажных домах сеть воздуховодов может быть установлена либо в потолке первого этажа, либо внутри межэтажного перекрытия.
Воздуховоды следует обязательно снабжать изоляцией. Изоляционные материалы не только помогают сохранить тепло, но и снижают уровень шума.
В этом случае тёплый воздух подаётся на первый этаж с потолка. Выходы воздуховодов на втором этаже располагаются в нижней части внутренних стен или на полу. Обратный поток также организуется различным образом.
На первом этаже отверстия для сбора охладившегося воздуха находятся на уровне пола, тогда как на втором этаже — у потолка. Здесь собираются перегретые воздушные массы, которые далее поступают в обратку.
Вентиляция и циркуляция воздуха
Воздушные потоки внутри труб транспортируются с помощью принудительного воздухообмена. Эту задачу выполняют специальные вентилятора канального типа, которые устанавливаются как на подающих, так и на обратных воздуховодах. Кроме того, зачастую они являются частью конструкции воздухонагревателя.
При выборе вентилятора важно учитывать не только технические характеристики, но и следующие параметры:
- возможность работы на различных оборотах;
- минимальный уровень шума;
- нечувствительность к перепадам напряжения;
- наличие системы плавного пуска;
- возможность плавной регулировки скорости работы устройства.
Необходимо помнить, что вентиляторы определяют напорную производительность системы. Поэтому технические параметры оборудования должны точно соответствовать требованиям конкретной системы.
Пример схемы установки внутриканального вентилятора в воздуховоде: 1 — осевой вентилятор; 2 — воздухонагреватель, изготовленный из медных труб с алюминиевыми пластинами; 3 — воздухораспределитель с регулируемыми створками для изменения направления.
Элементы для распределения потоков: решетки и диффузоры
Все воздуховоды, ведущие в помещение, соединяются с вентиляционными решетками или диффузорами. Эти устройства предназначены для разделения воздушных потоков для отопления, вентиляции и кондиционирования, а также для равномерного распределения воздушных масс внутри помещения.
Выпускаются устройства, которые устанавливаются на пол, стены или потолок, среди которых можно найти модели с подвижными регулируемыми жалюзи.
Заслонки и клапаны внутри воздуховодов
Элементы, регулирующие пропускную способность отопительной системы. В подающих воздуховодах обязательно устанавливаются дроссельные заслонки, которые контролируют давление воздушного потока, поступающего в различные комнаты, и позволяют в случае необходимости зафиксировать его.
Клапаны устанавливаются на различных участках воздуховодов. Обязательно монтируются приточные клапаны, регулирующие приток воздуха извне.
Кроме клапанов, отвечающих за приток и отток воздушного потока, системы вентиляции оборудуются клапанами для дымоудаления и противопожарными аналогами. В случае возгораний они предотвращают распространение огня и токсичных газов, удаляя гарь и дым из помещений.
Оборудование для подготовки воздуха
Система воздушного отопления часто интегрируется с системами кондиционирования, поэтому подготовка воздуха становится актуальной. В этом случае конструкция может быть оснащена различными фильтрами: угольными, механическими и электростатическими.
Эти устройства очищают воздух от различных загрязняющих веществ. Дополнительно можно устанавливать увлажнители, ионизаторы, вентиляционные анемостаты, стерилизаторы, осушители и прочие устройства.
На фото представлен диффузор, который равномерно распределяет воздушные потоки на выходе из воздуховода.
Автоматизированные системы управления
Системы воздушного отопления, особенно если они объединены с вентиляцией и кондиционерами, являются довольно сложными. Для управления их работой используются автоматические блоки, позволяющие оперативно и точно изменять параметры функционирования системы.
При необходимости хозяин может настраивать характеристики, добиваясь комфортного микроклимата в доме.
Управляющие блоки отличаются по функциональным возможностям и подбираются индивидуально под каждую конкретную отопительную систему. Правильно подобранная автоматика позволяет не только контролировать воздушное отопление, но и дистанционно изменять заданные в программе настройки, распределять потоки воздуха по зонам и интегрировать отопление в систему «умного дома».
Ключевые аспекты правильного расчета
Несмотря на уверенность самодеятельных мастеров, самостоятельно рассчитать систему воздушного отопления достаточно сложно. С этим лучше обратиться к специалистам.
Заказчик может только проконтролировать наличие всех необходимых элементов в проекте, который включает в себя:
- Оценка тепловых потерь в каждом отапливаемом помещении.
- Выбор типа отопительного оборудования с указанием требуемой мощности с учетом реальных теплопотерь.
- Необходимый объём подогретого воздуха с учетом работы выбранного оборудования.
- Определение сечения воздуховодов, их длины и других параметров.
Это основные аспекты расчета отопительной системы. Будет правильнее заказать проект у профессионалов, что позволит получить несколько вариантов расчета и выбрать наиболее подходящее решение.
Система воздушного отопления представляет собой сложную конструкцию, состоящую из множества компонентов. Для её расчета лучше всего привлекать профессионалов, а также внимательно изучить схему (+)
Выводы и полезные видео по теме
Почему выбирают воздушное отопление:
Как самому рассчитать систему воздушного отопления:
Основы устройства воздушного отопления в частном доме:
Воздушное отопление является безопасным, экономичным, надежным и долговечным решением. Именно поэтому его популярность продолжает расти. Самостоятельная установка системы достаточно проста, но произвести правильные расчеты зачастую оказывается сложно.
Ошибки могут привести к снижению эффективности системы, появлению постоянных сквозняков и другим нежелательным последствиям. Оптимальным вариантом будет получить профессионально подготовленный проект и при желании реализовать его лично.
Хотите поделиться интересными фактами о создании системы воздушного отопления или обсудить её использование? Есть вопросы или замечания к представленной информации? Пожалуйста, оставляйте комментарии в блоке ниже.
