Система воздушного отопления для частного дома — особенности, устройство и схемы

1

Воздушный обогрев дома – достоинств много, а недостатков мало

Многие системы отопления современности имеют достаточно серьезные недостатки. Это заставляет собственников недвижимости искать более эффективные варианты обогрева. В последние годы немалую популярность стали набирать воздушные системы, которые одинаково качественно отапливают и огромные помещения (как жилые, так и производственные или административные), и совсем небольшие дома с несколькими комнатами. Такой вид обогрева характеризуется следующими достоинствами:

1. Нет необходимости тратиться на приобретение труб и батарей отопления, а также на их установку.2. Показатель полезного действия воздушных систем приближается к 90 %!.(MISSING) Возможность обустройства в рамках одного проекта комбинированного комплекса поддержания требуемой температуры в частном доме (кондиционирование плюс отопление).4. Полная безопасность эксплуатации оборудования. Рассматриваемые нами системы оснащаются высокочувствительной автоматикой. Именно она ежесекундно контролируют работу отопления. Как только возникает какой-либо сбой, появляется опасность утечки, автоматика отключает используемые воздушные установки.5. Малое энергопотребление, доступная стоимость и быстрая окупаемость устанавливаемого оборудования для обогрева. Воздушное отопление для любого частного дома будет по-настоящему выгодным и экономичным.6. Эстетичность. Жилище не нужно загромождать радиаторами и магистралями, соединяющими их. За счет этого все свободное пространство в помещениях можно использовать для создания шикарных интерьеров.7. Простота эксплуатации. Запуск системы, выбор требуемого режима ее функционирования, остановка оборудования и многие другие процессы выполняются в режиме автоматического управления. Вероятность совершения ошибки со стороны человека при использовании воздушного отопления сводится, по сути, к нулю.

Кроме того, описываемый вид обогрева отличается долговечностью и надежностью. Если проект отопления составлен правильно, монтаж выполнен без ошибок, а регулярное обслуживание производится вовремя, сеть будет служить 20–25 лет без малейших аварий. Отметим и уникально высокую скорость воздушного нагрева. В случаях, когда температура в комнате была нулевой либо отрицательной, после запуска оборудования на полный прогрев помещения требуется максимум 30–40 минут.

К недостатку воздушного отопления относят необходимость достаточно частого (и обязательно регулярного) его техобслуживания. Еще один минус – энергозависимость описываемых комплексов. Оборудование работает от электричества. Если в доме не будет света, система остановится. Решить данную проблему можно лишь одним способом – позаботиться об установке дополнительного (автономного) источника электрического питания.

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.

Как спроектировать и рассчитать воздушное отопление

Организация воздушного отопления частного дома своими руками предусматривает предварительную разработку проекта.

Во время расчета в учет берутся следующие параметры:

Мощность нагревателя. Ее должно хватать для полноценного отопления всех комнат в доме, учитывая то, что часть тепла уйдет на улицу.
Скорость циркуляции воздушных масс.
Уровень теплопотерь через поверхности стен, потолков, перекрытий, окон и дверей.
Сечение воздушных каналов. В этом случае рассчитываются аэродинамические параметры контура, что позволяет определить степень снижения напора воздушных потоков.

Неправильный расчет может привести к таким последствиям:

Нагревательный прибор будет перегреваться.
Работа системы будет сопровождаться сильным шумом и вибрацией.
В жилище начнут появляться сквозняки.

После рассмотрения всех подготовительных вопросов определяются с местом установки нагревателя воздушного отопления своими руками. Общих правил по этому поводу нет. Для подведения нагретого воздуха обычно используется приточная вентиляционная схема. Доставка теплоносителя происходит через вентиляционные решетки во все уголки жилища при помощи специальных воздушных каналов. Для этих целей монтируются рукава. Оптимальным местом для выхода воздуховодов является поверхность пола или нижняя часть стен. Лучше всего устанавливать радиаторы воздушного отопления подальше от мест, где находятся люди.

Правильная проектировка требует обязательного учета качества вентиляции, через которую в дом попадает свежий воздух (как правило, это почти ¼ общего притока воздуха). Инновационным способом нагревания воздуха для воздушного отопления является использование для этого солнечной энергии. В таком случае приходится также учитывать среднее количество солнечных дней на протяжении года, что позволит точно определить, сколько необходимо солнечных коллекторов. Размещаются эти элементы обычно на поверхности крыш и фасадных стен здания, для чего применяются специальные крепежные элементы. Подобный подход позволяет несколько сэкономить на потреблении энергии.

Преимущества и недостатки воздушного отопления

Чтобы определиться с выбором, рассмотрим особенности использования таких систем в частных домах:

Ориентировочный срок службы – 30 лет. Обычно через пару лет затраты на ВО полностью окупаются владельцам.
Отсутствие протечек и риска перемерзания труб, высокий показатель КПД, отсутствие промежуточных элементов передачи и низкое потребление энергии.
Вентиляторы могут «сотрудничать» с обычной печью и подавать во все помещения теплый воздух. Известный пример – каминное воздушное отопление частного дома.
Фильтры и ионизаторы способны очищать воздух от запахов и устранять вредоносные частицы.
Система создает оптимальный микроклимат, производя дополнительное увлажнение воздуха или просушки в зависимости от особенностей климата и помещения.
В летнее время можно охлаждать комнату при помощи воздуховодов с дополнительной тягой, которые подают прохладный воздух.
Если вас нет дома, система работает на минимуме и быстро набирает температуру при необходимости.
Главным недостатком является необходимость в электропитании системы принудительной циркуляции и необходимость в резервном питании, если намечаются перебои с подачей электроэнергии.
Подспорье для установки системы закладывают лишь при строительстве здания или проводят сложный ремонт с последующим монтажом.
ВО довольно требовательно к ремонту и обслуживания, при регулярном использовании сложно провести полноценную модернизацию.

Виды воздушного отопления

В воздушной системе, как и в водяной, теплоноситель может приводиться в движение двумя способами:

За счет конвекции (гравитационная система)

Здесь в качестве двигателя используется только сила Архимеда, заставляющая нагретый воздух, плотность которого уменьшается, всплывать, то есть двигаться вверх.

Для этого достаточно расположить теплогенератор ниже самого низкого потребителя – и все, воздух будет следовать куда нужно сам по себе.

У этого способа есть три недостатка:

мощность конвективного потока не слишком велика, поэтому установить фильтр не получится;
по той же причине легкий сквозняк может нарушить подачу теплого воздуха.

Воздух приходится нагревать достаточно сильно, иначе архимедова сила не сможет преодолеть аэродинамическое сопротивление воздуховодов.

При помощи вентилятора (принудительная подача)

Такая система сквозняков не боится, а теплогенератор в ней можно размещать на любом уровне. К тому же воздух можно подогревать лишь слегка, что очень удобно в период межсезонья. Сечение воздуховодов можно уменьшить, так как их аэродинамическое сопротивление теперь не имеет значения.

За все эти достоинства придется платить как в прямом смысле (вентилятор и приводящая его в действие электроэнергия стоят денег), так и в переносном – система становится энергозависимой.

Кроме того, воздушное отопление может быть прямоточным и рециркуляционным.

Особенности прямоточной системы обогрева

Воздушное отопление частного дома своими руками делается зачастую с использованием прямоточной системы обогрева. Принцип работы следующий. Воздух прогоняется вентилятором через калорифер и по каналам переходит в помещение. Он отдает тепло, ассимилирует аллергены и микробы и уходит через обратную шахту. Данная система признана самой гигиеничной и безопасной, однако вместе с тем она имеет и свои недостатки. Главный минус прямоточного обогрева — большие потери тепловой энергии.

Принципиальная конструкция воздушного отопления

Систему воздушного отопления дома можно представить, как комплекс отопительного оборудования, состоящего из следующих элементов:

тепловой узел;воздуховоды;вентилятор.

Тепловой узел воздушного отопления

Тепловой узел для воздушного обогрева домовладения представляет собой воздухонагреватель, соединённый с сетью воздуховодов. Также существуют компактные модели для автономного обогрева комнат в доме.

Воздуховоды

Теплопроводы устанавливают по всему дому. Воздушные каналы по своему сечению бывают коробчатого и трубного вида. Высота установки каналов должна быть определена с учётом свойств нагретого теплоносителя.

Согласно закону физики, прогретая воздушная масса вытесняется более тяжёлым холодным воздухом вверх. Следовательно, высоко расположенные воздуховоды могут не давать проникать прогретому воздуху в нижние помещения. Нагретая воздушная масса, не достигнув пола, будет уходить под потолок.

Чтобы этого не происходило, в окнах воздуховодов устанавливают поворотные жалюзи, которые меняют направление исходящих потоков горячего воздуха.

Вентилятор

Вентилятор, встроенный в систему воздуховодов, обеспечивает принудительную доставку теплоносителя непосредственно в помещения дома.

Устройство воздушной системы отопления

В ее составе могут быть различные элементы, в зависимости от конкретного проекта. Основными (базовыми) являются:

Теплогенератор. Нагревателем воздуха может служить котел, калорифер водяной, камин, тепловая пушка. Есть и другие варианты, например, солнечные батареи;

Воздуховоды. Собственно, это каналы, по которым циркулируют потоки воздуха. В продаже есть разные исполнения таких изделий. Отличия в материале, сечении (круг, прямоугольник, квадрат), типоразмерах. Сочленение отдельных секций простое, поэтому монтаж своими силами никакой сложности не представляет;
Теплообменник (экономайзер, рекуператор). Устанавливается не всегда, но для больших систем, как правило, монтируется;
Дополнительное оборудование (клапана, вентиляторы, распределительные головки, решетки и ряд других элементов системы).

Варианты воздушного отопления

Циркуляция воздушных масс – принудительная или естественная (гравитационная). Последняя разновидность системы монтируется, как правило, в небольших одноэтажных строениях.

Она характеризуется некоторой инерционностью (обусловленной архитектурными особенностями здания), зато контур является энергонезависимым (отпадает необходимость в использовании вентиляторов и других электрических приборов), а ее монтаж обходится дешевле. По сути, это усовершенствованное отопление печное частного дома.

Преимущество системы отопления с принудительной циркуляцией в том, что воздух может забираться извне (открытый цикл).

Следовательно, появляется возможность его регулярного освежения. Причем при любой температуре «за бортом», в то время как качественное проветривание комнат в зимний период способом открывания окон и дверей в некоторых случаях нежелательно. Например, если в доме маленькие дети, «капризные» растения и тому подобное.  Минус понятен – более высокая стоимость установки и необходимость постоянного эн/обеспечения.

3

Устройство отопления – какие элементы понадобятся?

Вне зависимости от типа выбранной системы для ее обустройства понадобится приобретение:

теплового генератора;воздуховодов;вентилятора;решеток для забора и подачи воздуха.

Теплогенератор – это печь (котел) для сжигания определенного вид топлива с целью подогрева воздуха. Он может функционировать на любом горючем. Для работы воздухонагревателя используется природный газ, сжиженное либо жидкое топливо, даже дрова или уголь. Важный момент! Котлы для рассматриваемых систем обогрева дают возможность в любой момент перейти с одного топлива на другое. Если работа теплогенератора происходит от природного газа, достаточно сменить на агрегате горелку, чтобы начать использовать дизтопливо. Это дело буквально нескольких минут. В случаях, когда возникает необходимость сжигать природный газ вместо сжиженного, следует всего лишь установить сменную насадку на агрегат, которая характеризуется иным сечением проходных отверстий.

Воздуховоды – это каналы разветвленного типа, предназначенные для подачи нагретого потока воздуха в обогреваемые комнаты дома. Эти приспособления изготавливаются в круглой либо прямоугольной форме. Разница между ними незначительная, но она есть. Круглые имеют сечение в пределах 20 см, они описываются небольшим сопротивлением (аэродинамическим). За счет этого эффективность отопления немного увеличивается. Соединение отдельных частей круглых воздуховодов осуществляется шпильками либо хомутами. Сечение прямоугольных каналов обычно немного больше. Такие конструкции проще вписать в домашний интерьер. По этой причине для подачи тепла в частные жилища их используют намного чаще круглых.

Устройство воздушного отопления требует применения и некоторых других элементов. На участках вывода воздуховодов в отапливаемые комнаты всегда монтируются воздухозаборы и воздухораспределители. Также необходим вентилятор (приточный). Он нагнетает в воздуховоды подогретый воздушный поток. Монтаж вентилятора выполняется под отсеком сгорания используемого котла. Обычно его снабжают фильтрующим приспособлением, которое очищает воздух от мелких частиц пыли и других примесей.

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.

Преимущества

Системы воздушного отопления для частного дома обладают следующими сильными сторонами:

Достаточно высокий КПД – 90%!
(MISSING) Система лишена промежуточных передающих узлов. Имеются в виду трубы, батареи и пр.
В состав воздушного обогрева может быть включена система «Климат». Это очень удобно, т.к. в результате этого в каждой отапливаемой комнате можно устанавливать наиболее оптимальные параметры температуры и влажности воздуха.
Температуру в доме поднимается до нужного уровня за считанные минуты благодаря небольшой инерционности.

Принцип работы

Самый простой пример системы воздушного отопления частного дома – это обычная русская печь на дровах. Чтобы приготовить обед и обогреть помещение, приходится запастись дровами и растопить печь. Воздух вокруг печи постепенно нагревается и распространяется по комнате, тем самым прогревая все жилище.

Естественная гравитационная циркуляция основывается на простых законах физики: теплый воздух более легкий, поэтому стремится подняться вверх, холодный опускается вниз.

Однако такой принцип отопления подразумеваем естественную циркуляцию воздуха. Современные системы работают с принудительной подачей горячего воздуха. Поток подается с помощью насосов и вентиляторных элементов. Воздуховоды проводят теплый воздух во все комнаты дома и нагревает их. По мере охлаждения холодный воздух опускается к полу, где он поступает в отверстие воздуховода, и в цикл начинается заново.

Способы циркуляции

Циркуляция воздуха может осуществляется в несколько вариантов:

с включением свежего воздуха в цикл (рекомендованный);
без подачи воздуха извне (закрытый цикл);
циркуляция прямотоком – при этом холодный воздух выводится наружу, а новую порцию также получают с улицы.

Прямоточный способ принято считать неэкономичным и его не используют для обогрева жилищ.

Особенности прямоточной системы обогрева

В прямоточной системе воздух забирается с улицы, подогревается калорифером и после распределения по дому удаляется опять же на улицу через вытяжные каналы. Такая схема хороша тем, что в помещения постоянно поступает чистый и свежий воздух, а загрязнения, неприятные запахи и избыточная влажность безвозвратно удаляются.

Но вместе с ними «в трубу» вылетает и солидная часть тепла, что приводит к перерасходу топлива. Чтобы избавиться от этого недостатка, применяют системы с рекуперацией, в которых тепло отводимого через вытяжку воздуха в специальном теплообменнике передается вновь поступившему свежему.

Инструкция по монтажу

Устанавливается воздушное отопление своими руками (схема, устройство системы были рассмотрены выше) в несколько этапов:

Монтаж котла и теплообменника.Установка вентилятора.Разводка, монтаж воздухоотводов.Утепление обратных и подающих каналов.Создание отверстия в стене дома для забора воздуха и установка рукава.

Воздушное отопление частного дома (отзывы это подтверждают) начинают с установки котла. Его монтируют обычно в подвальном помещении. Подключать котел к газовой магистрали самостоятельно категорически запрещено, обязательно нужно вызвать специалиста. Дымоход можно изготовить из листа жести. Верхняя часть теплообменника соединяется с подающим воздухоотводом, а под камерой сгорания устанавливают вентилятор. С внешней стороны к нему подводят обратную трубу. Первый этап выполнен.

Процесс разводки начинается с присоединения к магистрали подающего канала гибких воздухоотводов. Как правило, они выполнены с круглым сечением. Далее монтируют обратный воздухоотвод, обычно он имеет больший диаметр, однако выходов у такого канала меньше, чем у подающего.

Чтобы в рукаве не образовывался конденсат, его нужно утеплить. Далее в трубе устанавливают дроссельную заслонку, с помощью которой происходит процесс регулирования количества попадающего свежего воздуха. После того как система смонтирована, можно скрыть все трубы и провода гипсокартонными коробами для большей эстетичности.

Заключение

Правильно установленное воздушное отопление частного дома, загородной дачи или собственных мастерских даст ощутимую экономию затрат на обогрев помещений. Одно из главных преимуществ системы воздушного отопления заключается в использовании безопасного теплоносителя – воздуха.