Принципы проектирования системы
При проектировании систем воздушного отопления учитывают множество важных факторов. Прежде всего, это потребность каждого отдельного помещения в тепле, а также потери тепла для каждой комнаты. Двери, окна, вентиляционные отверстия и прочие объекты способствуют тому, чтобы драгоценные килоджоули тепловой энергии уходили наружу.
Печь-булерьян – экономичный вариант нагревателя, который можно использовать для организации воздушного отопления. Отличным решением может стать и дровяная печь длительного горения
Важнейший момент – наличие качественного утепления здания. Если в доме стоят пластиковые окна, хорошие двери, а его фасад надежно утеплен, потери тепла будут меньше, а затраты на отопление удастся заметно сократить. Если речь идет о реконструкции здания, начать следует именно с проектирования утепления.
После того, как соотнесена потребность в тепловой энергии и ее затраты, рассчитывается мощность нагревательного оборудования и выбирают его тип. Затем просчитываются параметры потока горячего воздуха. Выполняют специальные аэродинамические расчеты, чтобы вычислить необходимые размеры воздуховодов.
На выходе из воздуховода устанавливают решетку-диффузор. Ее размеры и конфигурация могут отразиться на скорости перемещения воздушного потока
Предварительно рассчитать мощность оборудования можно, ориентируясь на следующие цифры: для обогрева каждых 10 кв. метров помещения понадобится около 0,7-0,8 кВт тепла. Это при условии, что дом качественно утеплен, иначе понадобится более мощное оборудование. Но полное проектирование и подробные расчеты лучше поручить опытному инженеру.
Неправильные расчеты могут сказаться на состоянии готовой системы очень печально. Для непрофессионально спроектированной системы воздушного отопления характерны такие проблемы, как частые поломки оборудования, перегрев воздуха в помещениях, перегрев оборудования, сквозняки, повышенный уровень шума.
Одновременно с проектированием системы воздушного отопления имеет смысл продумать и расстановку стационарных предметов мебели в доме. Приточные и вытяжные решетки должны располагаться в местах, удаленных от постоянного присутствия людей.
Они также не должны быть скрыты под шкафами, тумбами или другими объектами, которые затрудняют свободное перемещение воздушных масс.
В многоэтажном частном доме вытяжные решетки рекомендуется располагать таким образом, чтобы на верхних этажах остывший воздух отбирался в систему сверху, а на нижних этажах – снизу. Это обеспечит более равномерное распределение тепла по всем помещениям. Подробнее о том, как правильно произвести расчет воздушного отопления читайте в этом материале.
Галерея изображений
Фото из
Наклонное направление воздушного потока
Схема действия наклонной подачи теплого воздуха
Горизонтальное направление подачи тепла
Вертикальная поставка теплого воздушного потока
Расчет воздушной системы отопления
Вес воздуха G, вводимого за единицу времени в помещение для его отопления
Самостоятельно произвести все расчеты – задача не из легких. Чтобы все нюансы были учтены и не пришлось в будущем переделывать проект, лучше доверить эту работу профессионалам. При проведении расчетов мощности воздушного отопления, прежде всего, требуется определить:
- размер ослабления напора вдоль всего воздуховода;
- потери тепла в каждой комнате;
- размеры труб воздуховода;
- расчетная мощность, определяемая совокупными потерями тепла и типом используемого нагревателя;
- объемы воздуха, требуемые для качественного прогревания жилплощади.
Если возникают сложности в выборе оборудования, также потребуется консультация специалиста. Он расскажет об особенностях, достоинствах и недостатках каждой модификации и определит целесообразность выбора в конкретном случае.
Рабочий принцип
Действие всей схемы основано на том, что вентилятор нагнетает холодный уличный воздух в генератор, где происходит его нагрев, очищение, увлажнение и отправка в трубы для дальнейшего равномерного распределения по всему объему жилища. Как известно из школьного курса физики, естественная конвекция подразумевает подъем теплого воздуха наверх, а потому подающие решетки лучше располагать поближе к полу.
Если говорить о том, какое топливо является предпочтительным для генератора, то оптимальный вариант – газ. Такой вариант экономичен, предполагает почти полное отсутствие продуктов сгорания, безопасен.
Как сделать систему воздушного отопления для частного дома своими руками
Непосредственно перед монтированием системы воздушного отопления частного дома рекомендовано сделать проект. Следует рассчитать:
- площадь помещения;
- наличие теплопотерь (пол, потолки, стены, окна);
- мощность теплогенератора, который необходим для прогрева пространства;
- скорость подачи теплого воздуха;
- диаметр воздуховодов, их количество, а также крепежи к ним.
Основные используемые материалы:
- воздуховод нужной длины и диаметра;
- теплогенератор;
- решетки декоративные, которые крепятся на концах воздуховода;
- фильтра воздушные;
- вентиляторы;
- крепежные элементы;
- инструменты (шуруповерт, серебристый скотч, уровень, линейка, рулетка, карандаш).
Установка такой отопительной системы проходит следующие этапы:
- Монтаж теплогенератора в отдельном помещении.
- Прорезают отверстия для воздуховодов в стенах.
- Соединяют все элементы, согласно выбранному проекту.
- Располагают вентилятор под теплогенератором.
- Крепят декоративные элементы.
- Проводят диагностика всех соединений и запускается оборудование.
Для эстетики воздуховоды прячут в межпотолочное или напольное пространство.
От солнца
Использование природной энергии сокращает расходы на обслуживание системы. Плотность выделяемой солнечной энергии зависит от времени года. Работает такой вариант за счет нагрева поверхностей воздушного коллектора солнцем и передачи тепла в помещения. Состоит из следующих элементов:
- теплоизолирующий корпус;
- абсорбирующий экран черного цвета;
- радиатор;
- стекло или поликарбонат;
- вентиляторы.
Воздух закачивается в коллектор, где, под действием нагретых солнцем абсорбирующих поверхностей, он прогревается. После он вентилятором перегоняется в помещение.
Материалы, необходимые для изготовления солнечной системы своими руками:
- ДСП, фанера или бруски для внешнего корпуса.
- Дно из профнастила, желательно покрыть черной краской и проложить изоляционный материал.
- Радиатор можно взять от старых холодильников либо сделать из меди и алюминия. Многие собирают его из скрепленных между собой алюминиевых банок из-под напитков.
- Крышка делается из стекла или поликарбоната.
- Для теплоизоляции, корпус обклеивается пенополистиролом.
- Вентиляторы. Можно использовать кулеры от старой техники.
Такие, собранные своими руками, системы могут работать от сети либо аккумулятора.
На основе печи длительного горения
При наличии печи можно сделать дополнительную систему отопления от нее. Для этого делают планировку вентиляции – чтобы холодный воздух заходил в печь, а разогретый распространялся в помещении. Устанавливают гибкие каналы с теплоизоляцией, которые монтируют по всем помещениям. Они могут работать за счет естественной вентиляции, а можно также подключить вентиляторы.
Система воздушного отопления дома на основе печи длительного горения на естественной вентиляции способна отапливать до 4 комнат.
Монтируют такую модель следующими этапами:
- устанавливают печь длительного горения;
- проектируют расположение воздуховодов;
- их крепят к печке и монтируют по дому;
- внизу устанавливают вентилятор для увеличения скорости подачи воздуха в патрубки;
- проводят проверку всех соединений и запускают оборудование.
При горении выделяется сажа, поэтому такой вариант воздушного отопления требует дополнительных фильтров, которые устанавливают в воздуховоды и решетки на выходе.
Недостатки
Воздушное отопление коттеджа не лишено определенных недостатков:
- Прокладка эффективных воздушных схем возможно только на этапе возведения здания. В процессе его эксплуатации сделать это весьма затруднительно.
- Воздушное отопление дома по канадской методике нуждается в постоянном квалифицированном обслуживании.
- Подобный обогрев полностью зависим от наличия электричества, поэтому приходится обзаводиться резервным источником электроснабжения.
- По ходу эксплуатации усовершенствование и доработка системы невозможна.
Естественное гравитационное отопление работает по принципу изменения удельной плотности воздушных масс, что достигается их нагреванием: как результат, теплый воздух начинает двигаться вверх, а холодный – вниз. В этом случае наличие электричества не является обязательным условием, что очень удобно. Недостатками таких схем является их чувствительность к сквознякам и другим потоках охлажденного воздуха, которые возникают при открывании дверей или окон. Подобные явления могут нарушать эффективность циркуляции воздушных потоков внутри жилища, из-за чего участки возле потолка нагреваются, а рабочая часть остается охлажденной.
Частью воздушного отопления загородного дома являются специальные вентиляторы, с помощью которых нагретый воздух равномерно распределяется по всему объему помещения. Для этих целей используются специальные воздуховоды. Местом установки такого вентилятора выступает участок возле камеры сгорания. Также в системе имеются специальные фильтры для удаления из отобранных из комнаты воздушных потоков пыли, микроорганизмов и неприятных запахов. После очистки воздух попадает внутрь нагретого теплообменника, после чего по специальным воздуховодам двигается по всему дому. Забор охлажденных потоков осуществляется через вентиляционные отверстия, оснащенные решетками.
Разновидности отопительных воздушных систем
Существует несколько популярных систем, использующих разнообразные принципы работы. Наиболее популярными из них являются прямоточная и рециркуляционная система обогрева. Разберемся в их устройстве.
Прямоточная
Для прямоточной системы необходимо отдельное помещение в цокольном этаже или подвале. Разогрев воздуха осуществляется посредством сжигания каменного угля либо дров. Далее он перемещается благодаря естественному процессу в верхние полости, расположенные за отверстием в полу или в стенах. Далее осуществляется его выход наружу. При этом он успевает отдать тепловую энергию элементам здания – полу и стенам. Данный вид обладает меньшим КПД, поэтому используется гораздо реже, хотя стоит дешевле остальных.
Рециркуляционная
Рециркуляционные системы воздушного обогрева в большинстве случаев используют для обогрева воздуха газовые горелки в комплекте с большим числом фильтров. Разогретый воздух проходит по всем каналам и попадает в верхнюю область здания, где, остывая, опускается и вместе замещающими его объемами нового воздуха циркулирует в системе. В процессе можно полагаться на естественную циркуляцию за счет температурного расширения. Однако, более эффективно применять принудительное перемещение воздуха за счет установки вентиляторов.
Комбинированный вариант
Это различные комбинации воздушно-водяных или масляных схем отопления помещений, которые предлагаются в большинстве случаев для нескольких, соединенных между собой единой воздушной магистралью. Принцип работы заключается в том, что теплоноситель поступает от котельной по всем помещениям, а в качестве теплоотдающего элемента используется очень мощный радиатор.
Пример организации с частичным притоком свежего воздуха
Эти принципы работы опробованы в крупных промышленных помещениях в нашей стране, но также они являются перспективными для внедрения в бытовых условиях частных домостроений.
Отрицательные стороны системы
Недостатки:
- Для обеспечения качественной работы система требует соответствующего обслуживания.
- Постоянная необходимость в электрическом питании (требуется резервная точка подачи электрической энергии).
- Систему невозможно усовершенствовать в процессе эксплуатации.
- Монтаж производится только на этапе строительства дома.
- Возникающие сквозняки могут нарушить нормальную циркуляцию воздуха, а это, в свою очередь, приведет к охлаждению пола в комнате.
- Имеется шум во время работы системы (причина — наличие вентиляторов).
- В воздухе присутствуют частицы пыли (она появляется в тех местах, где не установлены фильтры).
- Разный температурный режим внизу и вверху комнаты (разница может составлять 10 °С). Все это приводит к увеличению мощности, которая затрачивается на обогрев.
Что такое воздушное отопление?
Способ обогрева воздухом представляет особую схему терморегуляции, в процессе работы которой, в каждую комнату проникает прогретый воздух.
Схема и принцип работы установки достаточно прост, поэтому при подробном изучении каждый может воссоздать воздушное отопление своими руками.
Элементы, которые входят в комплектацию устройства:
- Теплогенератор – для обеспечения обогрева воздуха.
- Каналы воздухоотводов – способствуют образованию доступа потока в помещения дома.
- Распределительные головки вентилятора – распределяют по необходимым направлениям потоки воздуха внутри помещения.
Советы/рекомендации
Разработку проектной документации лучше доверить профессионалам. От точности расчётов зависит эффективность работы системы и расход энергоресурсов. Ошибки могут обернуться не только перерасходом топлива, но и перегревом теплообменника, что провоцирует поломку всего агрегата.
Для обеспечения хорошей циркуляции воздушных масс рукава воздуховодов следует прокладывать под потолком и за плинтусами. Выходы каналов, из которых подаётся тёплый воздух, рекомендуется устанавливать в местах, где большую часть времени проводят домочадцы.
Воздуховоды можно изготовить собственноручно из листов оцинкованного металла. Они достаточно гибкие, а в качестве соединительных элементов допускается использование армированного скотча или специальных хомутов.
При подключении к воздушной системе кондиционера, рукава необходимо обернуть теплоизоляционным материалом. Это предотвратит образование конденсата на их поверхности.
Как прогреть дом воздухом?
О том, как прогреть дом воздухом, можно говорить долго. Суть всех воздушных систем заключается в едином. Имеется какой-то мощный нагревательный прибор, который прогревает и одновременно нагнетает мощным вентилятором воздух в помещения по каналам. В результате данная система будет выполнять следующие функции:
- отопление;
- вентиляция;
- кондиционирование в летний период.
Кондиционирование осуществляется прохладным воздухом, который остужается через котел, и проходящий по остывшим каналам. Не потребуется дополнительно монтировать какое-то оборудование, потому что она все решает. При этом котел может работать на минимуме, потому что воздух перегреть все равно не удастся, и в этом нет необходимости.
Выбор воздухонагревателя
От выбора теплогенератора во многом зависят затраты на устройство воздушного отопления дома. Установки для обогрева помещений в доме делятся на два вида:
- стационарные;
- автономные.
Стационарные теплогенераторы
Воздухонагреватели стационарного типа представляют собой габаритные агрегаты напольного расположения. Для их установки часто выделяют отдельное помещение. Самые распространённые модели работают на природном газе. Если централизованное газоснабжение отсутствует в месте расположения дома, то применяют теплогенераторы на твёрдом топливе.
Стационарные тепловые установки имеют замкнутую камеру сгорания и отдельную трубу дымоудаления, их используют для отопления больших площадей.
Автономные
К автономным воздухонагревателям относятся тепловые электровентиляторы. Они представлены в подвесном и напольном исполнении.
Подвесные калориферы помещают на стенах под потолком. Модернизированные устройства управляются с помощью пульта – можно устанавливать температуру обогрева помещения, время работы, а также поворачивать жалюзи в нужную сторону. Установки обогревают отдельные помещения. По такому же принципу работают напольные калориферы.
Источники тепла
Газовый котел
Именно он используется в большинстве готовых решений, которые предлагаются для установки владельцам коттеджей.
Причины понятны и очевидны:
- Газ был и пока остается самым дешевым источником тепловой энергии. Ближайший конкурент — дрова — обходится в полтора-два раза дороже.
- Газовый котел способен работать в полностью автоматическом режиме, самостоятельно регулируя подачу газа к горелке в зависимости от температуры в помещении.
Принципиальная схема газового котла для воздушного отопления.
Достоинства уже перечислены.
Есть ли недостатки у обогрева воздуха газом?
- Котел с атмосферной горелкой инструкция по технике безопасности требует размещать в отдельном помещении. Впрочем, котлы с закрытой горелкой могут монтироваться на общей с улицей стене дома в любой его точке.
- Магистральный газ, увы, проведен далеко не везде, а цена баллонного газа делает это решение крайне невыгодным.
Твердотопливный котел
Устройства, использующие для получения тепла сгорание дров, пеллет (прессованных гранул из опилок) или угля, тоже прекрасно могут использоваться для нагрева воздуха. Существенную часть этого сектора занимают устройства, сделанные своими руками.
Простейший котел для воздушного отопления представляет собой топливник, через который по периметру проходит несколько труб большого диаметра (не менее 50-75 мм). Воздух в них нагревается и устремляется вверх, замещаясь забираемым снизу более холодным. Циркуляция может быть естественной, но куда чаще котлы снабжаются вентиляторами.
Возможна и обратная схема: через трубы проходят продукты сгорания.
Достоинства:
- В отсутствии магистрального газа дрова становятся самым дешевым источником тепловой энергии.
- В сельской местности их часто заготавливают самостоятельно, что и вовсе не требует вложений.
Недостатки:
- О какой-то автоматизации речь не идет. Как минимум дважды в сутки вам придется чистить зольник и добавлять дрова в топку.
- Заготовленное топливо придется складировать и защищать от дождей и снега. Оно займет изрядное место в вашем дворе.
Электричество
Предлагаемое под ключ отопление загородного дома теплым воздухом, использующее для нагрева электричества — это вовсе не модифицированные котлы. Это канальные кондиционеры.
Внешний блок располагается за пределами стен дома. Он, как правило, достаточно громоздкий и монтируется не на стену, а на подготовленный для него железобетонный фундамент. Внутренний блок нагнетает проходящий через теплообменник воздух в систему воздуховодов, по которой разводится по всем помещениям.
На фото — внутренний блок канального кондиционера Daikin
Использующиеся в таких устройствах компрессоры с инверторным управлением очень экономичны (на 1 киловатт потраченного электричества приходится до 5 киловатт тепловой энергии, которую кондиционер перекачивает в дом).
Достоинства:
- Крайнее удобство управления. Вам достаточно лишь указать целевую температуру в помещении.
- Экономичность. Даже при текущих ценах на электроэнергию расходы на отопление частного дома или квартиры будут на уровне стоимости дров для твердотопливного котла — именно потому, что кондиционер не вырабатывает тепло, а перекачивает его с улицы.
- Помимо нагрева воздуха, вы получаете готовую систему его кондиционирования на лето.
Недостатки:
- Большая часть устройств способна работать лишь при -25С на улице. Причем чем ниже температура — тем менее эффективен кондиционер.
- Воздуховоды для газовых и твердотопливных котлов представляют собой жестяные короба ли алюминиевые гофрированные рукава. Нагретый воздух, поступающий из котла, может иметь достаточно высокую температуру, чтобы поливинилхлоридный вентканал деформировался.
Достоинства и недостатки
Положительные особенности канадского метода выглядят следующим образом:
- КПД системы нередко доходит до 90 процентов, а это почти на треть выше, чем у водяного аналога. Это объясняется невысоким потреблением энергии.
- Экономическая выгода. Отопительный контур не предполагает установки дорогостоящих труб, радиаторов из специализированных сплавов.
- Сохранение интерьера помещения. Воздуховоды находятся под подвесными потолками, могут размещаться внутри стен, благодаря чему незаметны.
- Совмещенная работа с вентиляцией, увлажнением, очисткой, кондиционированием.
- Минимальный уровень инерционности, уже через 10 минут работы достигается желаемая температура.
- Автоматический контроль, отсутствие аварий.
- Отсутствие воды, которая может замёрзнуть при внештатной ситуации (поломка теплогенератора, намеренное отключение теплогенератора, непреднамеренное отключение энергозависимого теплогенератора и т.п.)
- Отсутствие незамерзающей жидкости, которую необходимо периодически менять. Кстати, многие производители не дают гарантии на котёл, если в систему залито что-то кроме воды.
- Становится доступнее система рекуперации воздуха (использование вторичного тепла для подогрева свежего воздуха). КПД системы возрастает.
- Монтаж системы прост, нет надобности в дорогостоящих услугах сантехника, так как микроутечки воздуха практически не влияют на систему.
Если говорить о недостатках, то число их минимально. В случае неправильного расчета, к примеру, система работает с некоторым шумом. Второй минус – низкое расположение решеток иногда приводит к подъему пыли с пола, что заставляет чаще заниматься влажной уборкой. Третий минус – человеку комфортно при воздушном отоплении от +18 градусов Цельсия, при водяном или печном отоплении от +16 градусов Цельсия (за счёт радиационного излучения). Четвёртый минус – необходим проектировщик. Пятый минус – открытый вопрос: «Как промыть трубопроводы, если в них накопилась пыль?». Шестой минус – если трубопроводы находятся под потолком, то необходимо на стадии проекта закладывать более высокую высоту потолков, на диаметр трубопровода.
Таким образом, во многих ситуациях именно такой способ обогрева здания является предпочтительным. Главное – доверить проведение расчетов профессионалам, чтобы в процессе эксплуатации не возникло никаких проблем.
