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.
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:
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.
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 СО2 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.
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.
С частичной рециркуляцией
Этот подвид наиболее пригоден для жилых домов. Часть нагретого воздуха циркулирует внутри здания, а часть заменяется на свежий воздух.
Особенности
В такой вариант отопления включают различное оборудование для полного контроля за климатом: датчики температуры и влажности, кондиционеры, увлажнители, осушители, вентиляторы.
Принцип работы
Основное отличие от рециркуляционных систем — наличие внешних воздухозаборов, а также выводящих воздух отверстий. Плюс, в схему встраивается дополнительное оборудование для контроля за перемещением воздуха и его характеристиками.
Как сделать
Это наиболее сложные системы, для проектирования которых имеет смысл приглашать профессионалов. Самостоятельно некоторые домовладельцы осуществляют частичный монтаж.
Внимание! Обязательно привлечение профильных специалистов при установке газового оборудования
Принцип работы самотечной системы отопления частного дома
Любая система отопления, предполагающая использование теплоносителя, работает за счет его нагревания и последующего остывания. Так тепло, получаемое от сжигания топлива в котле, раздается по всему зданию. Теплоноситель, имеющий высокую температуру, поступает по трубам в радиаторы. Остывая в них, он возвращается в котел, чтобы снова нагреваться. А тепло, исходящее от поверхности радиаторов, обогревает помещения.
Существует две основных разновидности таких систем – с естественной циркуляцией теплоносителя, и с принудительной.
Схема системы отопления с принудительной циркуляцией
Схема отопления с естественной циркуляцией
Движение в системе с естественной циркуляцией осуществляется лишь за счет разницы в весе холодной и горячей воды. Основные преимущества очевидны:
- самотечное отопление частного дома может быть совершенно автономным и независимым от наличия инженерных коммуникаций;
- устройство естественной циркуляции отопления несложно выполнить своими руками;
- правильное отопление с естественной циркуляцией эффективно, экономично и безопасно.
Как же работает самотечное отопление частного дома без насоса? Секрет в том, что вес воды (как и любой жидкости) понижается с повышением температуры. Жидкость увеличивается в объеме, а плотность уменьшается. При температуре, близкой к кипению, вода насыщается воздухом и становится легче.
Зависимость веса кубометра воды от температуры
И как же это сделать? Один кубометр воды при температуре 90°С весит 965 килограмм, а при 80°С – 971 килограмм. Если же снизить температуру с 90°С до 70°С, то куб станет на 12 килограмм тяжелее. На этом явлении и основан принцип работы самотечной системы отопления. Из котла нагретый теплоноситель поступает в разгонный коллектор под давлением поступающей в котел холодной воды, имеющей больший вес (это происходит, так как система практически замкнутая).
Уже на выходе из коллектора, вода теряет несколько градусов, а после прохода через радиаторы она остывает еще сильнее. В результате в дальних от котла стояках вода давят вниз сильнее, так как она в них холоднее. Соответственно скорость движения ее может быть больше.
Поступая под действием гравитации в котел, холодная вода вытесняет горячую, имеющую меньший вес, обратно в систему отопления. Такое движение происходит циклично. В замкнутой системе отопления естественная циркуляция будет продолжаться до тех пор, пока котел нагревает воду до нужной температуры.
Правила организации газового отопления и советы по монтажу
Монтаж, обвязка и пуск газа должны выполнять люди имеющей допуск к этой работе. Проектирование и сборка схемы газового оборудования производят по СП 62.13330.2011, СП 60.13330.2012, СП 42-101-2003, и подобным нормативным документам.
Мощные газовые котлы (свыше 30 кВт) размещают в отдельном помещении. Есть обязательные требования к этому помещению:
- Котельная должна площадью не меньше 4м2высота помещения не меньше 2,5м. Допустимо организовать котельную в подвале жилого дома;
- Дверной проем должен быть не меньше 80см шириной. Устраиваются окна площадью 0,3 м2на 10 м2 площади помещения;
- Для приборов с естественной тягой предусматривают вентиляционную систему в верхней части комнаты;
- Высота дымохода должна быть выше конька на 50 см.
Воздушное отопление своими руками. Сборка и установка магистральных воздуховодов.
При прокладке воздуховодов воздушного отопления своими руками наиболее оптимальное решение – начать с установки магистральных воздуховодов. Но при необходимости можно сделать и наоборот – проложить сначала гибкие воздуховоды, а потом уже магистральные и соединить все в одну единую систему.
Каркасом магистральных воздуховодов стали ПВХ-профили. Длинные продольные секции сделаны из H-профиля (но его пришлось укоротить до h-профиля). На углах использованы угловые элементы для крепления виниловой вагонки. Угловые элементы крепятся внутри профиля на клей-герметик, проклеены алюминиевым скотчем внутри воздуховода, а снаружи дополнительно закреплены степлером. На этом каркасе был закреплен нарезанный на соответствующие полосы рулонный вспененный полиэтилен, как уже было сказано выше, толщиной не менее 10 мм также с помощью степллера и саморезов. Для надежности изнутри все проклеено алюминиевым армированным скотчем.
Процесс сборки магистрального подающего воздуховода
На этапе сборки магистральных воздуховодов в них были прорезаны отверстия для последующего присоединения гибких воздуховодов. Вспененный полиэтилен режется достаточно легко, поэтому установка врезок в магистральный воздуховод своими руками – операция несложная. Ножом прорезаете круглое отверстие, вставляете врезку и крепите ее алюминиевым армированным скотчем. Для усиления конструкции можно дополнительно применить саморезы, но скотч – алюминий к алюминию – держится очень прочно. Так что саморезы нужны только для самоуспокоения.
Процесс сборки магистрального подающего воздуховода
Открытым концом прямой магистральный воздуховод крепится на агрегат воздушного отопления АВН (если в доме устанавливается кондиционер – то на АВН ставится внутренний блок кондиционера, а к нему уже крепится прямой магистральный воздуховод), места стыков проклеиваются алюминиевым скотчем и промазываются клеем-герметиком. Если магистральные воздуховоды выполнены из жести – то желательно их закрепить также и к стене – все-таки их вес гораздо больше, чем вес вспененного полиэтилена.
Магистральный подающий воздуховод
Обратные жесткие магистральные воздуховоды крепятся к коллектору обратному так же, как и прямые к АВН – с помощью алюминиевого скотча и герметика.
При изготовлении магистральных воздуховодов из вспененного полиэтилена своими руками выяснилась интересная вещь – на их сборку ушло на удивление много времени. Поэтому магистральные воздуховоды чаще заказывают из оцинкованной стали на заводе, изготавливающем воздуховоды. Сами воздуховоды при этом обойдутся дороже, но дешевле (и быстрее) будет монтаж. Хотя, если будет налажено производство заготовок для таких воздуховодов, то, возможно, дешевле окажутся воздуховоды из вспененного полиэтилена.
Виды воздушного отопления
Отопление воздуховодами может проектироваться и устанавливаться по двум различным схемам. Их работа осуществляется двумя способами, а применяются они в отличных друг от друга сферах деятельности.
Отопление, функционирующее совместно с вентиляционной системой
Помещение обогревается с помощью воздуха, однако передвижение воздушных масс легко реализуется, так как к приборам подключается вентиляция. Она должна быть оборудована так, чтобы одновременно функционировала и на вход, и на выход воздуха. На температуру, которую система сможет отдавать в окружающую среду, влияет не только заданный на панели управления параметр, но и кратность воздухообмена, которая зависит от вентиляционной системы.
В отопительную систему тепло подается от стандартных котлов или от автоматизированных теплогенераторов, работающих на газовом оборудовании. Если отопительная система располагается в здании с большими габаритами, то воздуховодов должно быть несколько. Самой удобной схемой расположения считается вывод объектов по периметру помещения. Теплогенераторы передают тепловую энергию в воздуховоды, которые ведут ко всем точкам отопительной системы.
Если в здании используется отопительная система, созданная по канадской технологии, при в помещениях возле входов чаще всего можно заметить фильтры. Они необходимы для того, чтобы очистить подаваемый в систему воздух от вредных примесей и предотвратить возможное засорение системы. Иногда для оптимальной работы устройств необходимо сделать подаваемый воздух более влажным. Для этого к центральному воздуховоду подсоединяется увлажнитель. Общий принцип воздушного пути: очистка, охлаждение, переход в рекуператор с последующим нагреванием, распределение по конечным объектам в отапливаемом помещении, затем повторение всех перечисленных действий.
Если в помещении вентиляция не предусмотрена, а также в случае невозможности ее объединения с отоплением в силу особенностей конструкции необходимо подсоединить к воздуховоду тепловентилятор, тепловую пушку или конвектор.
Данная разновидность воздушного отопления является цельной системой и осуществляет обогрев помещения напрямую. Если обогреваемая площадь слишком обширная, следует устанавливать 2 и больше тепловентилятора, чтобы обеспечивать высокую продуктивность работы и износоустойчивость приборов. Мощность и точный перечень необходимых устройств должны определять специалисты для конкретного объекта, исходя из его площади и требуемой мощности, а также от фактических теплопотерь в наиболее холодный сезон.
Принцип работы системы воздушного отопления с направляемым потоком воздуха заключается в передвижении подогретых воздушных масс в заданном направлении и их постепенное смешивание с остывающими. При необходимости такое отопление подсоединяется к системам рекуперации.
Сопоставление воздушных с водяными системами
Основными конкурентами для систем воздушного отопления частного дома являются системы с жидким теплоносителем. Поэтому уместно их сравнивать по основным параметрам:
- За счет отсутствия посредника-теплоносителя удается повысить общий КПД системы, который достигает в разных моделях воздушных систем 80-95%. Наличие в цепи программируемого термостата способно повысить дополнительную экономию в 5-15%. В этом случае используются дежурные режимы, понижающие температуру при отсутствии хозяев на 5-70С.
- Минимальная инертность позволяет выходить аппаратуре в рабочий режим за считанные минуты. Так как происходит быстрая циркуляция воздуха, то обогреть помещение также удается за 10-20 минут, в зависимости от его объема.
- Так как система не имеет жидкости в разветвленных магистралях, то даже при значительном понижении температуры не происходит какого-либо перемерзания системы.
- Максимальная степень автоматизации позволяет генерировать именно столько тепловой энергии, сколько нужно для выхода в заданный режим, снижая потери и гибко реагируя на текущую потребность.
Срок эффективной службы воздушного отопления дома по канадской методике составляет до 40 лет. При этом можно монтировать в качестве дополнения установку, занимающуюся увлажнением воздуха.
Водяной теплый пол
Схема укладки труб теплого пола.
В связи с постоянным ростом цен на энергоносители большой популярностью начинает пользоваться водяной теплый пол. Такая отопительная система использует невысокие температуры и способна обогреть помещение в несколько раз эффективнее, чем многие дорогостоящие радиаторы. Для обеспечения в помещении нормального климата достаточно поддерживать пол в рамках 25-35°С, тогда как радиатор должен быть нагрет до температуры в 65°С.
Нагретый воздух от пола будет подниматься вверх, тем самым равномерно прогревать все воздушное пространство помещения. Когда человек наступает на теплый пол, в его организме происходит балансировка температурного режима, что положительно сказывается на здоровье.
От электрического водяной пол отличается тем, что теплоносителем выступает вода, которая двигается по трубам, расположенным в поверхности пола. Стандартная температура воды составляет порядка 45°С. Для того чтобы регулировать температурный режим в помещении, следует установить систему смешивания, в которой горячая вода будет разбавляться остывшей, поступающей в систему путем обратки.
Это основное преимущество водяного пола по сравнению с электрическим.
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.
Особенности каркасников
Перед тем, как рассматривать варианты, необходимо выявить основные особенности, связанные именно с данным типом строения. Что такое каркасник? Это дом, выполненный по, так называемой, канадской технологии. Популярность на территории СНГ вызвана несколькими факторами:
- Похожие климатические условия Канады с Россией, Беларусью и ближними странами
- Низкая стоимость постройки, которая экономичнее, нежели традиционные методы возведения
- Высокая скорость работы. Так, например, хорошие фирмы могут построить такое жилище в течении месяца
- Довольно хорошая комплектация стен и перекрытий, удерживающих тепло внутри помещения
- Технологичность вкупе с долговечностью. Расчетный срок подобных строений может достигать 100 лет
- Возможность свободной планировки, позволяющей владельцам на этапе проектирования выбрать количество комнат и их размер
Именно последний фактор не позволяет давать каких-то точных рецептов по отоплению. Ведь различная площадь требует различного подхода к обогреву воздуха. Но основные метод остаются теми же. К ним и переходим.
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).
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.
Как повысить эффективность системы – аккумулятор или байпас?
Для повышения эффективности систем отопления в быту используют либо тепловые аккумуляторы, либо байпасы. Первые монтируют в котельных большой площади, вторые – в небольших помещениях, где, кроме котла, стоит и другое оборудование. Тепловой аккумулятор представляет собой заполненную водой емкость, внутри которой проложены напорная и обратная линия системы отопления. Как правило, такая емкость ставится сразу за котлом. В расположенный между нагревателем и аккумулятором участок напорного и обратного трубопровода можно врезать предохранительные клапаны, расширительные бачки и циркуляционные насосы.
При этом напорная линия разогревает воду в баке, а обратная – греется от залитой в аккумулятор жидкости. Поэтому при отключенной горелке котла система может работать некоторое время только от теплового аккумулятора, что очень выгодно в случае использования в контуре твердотопливных котлов, генерирующих избыточную энергию на старте горения заложенной с топку порции дров или угля. Вместимость теплового аккумулятор определяют по пропорции 1 кВт мощности котла = 50 литрам объема бака. То есть для нагревателя мощностью 10 кВт нужен аккумулятор объемом 500 литров (0,5 м3).
При открытом вентиле часть горячего потока уходит не в напорный контур, а сразу в обратку. Благодаря этому можно снизить температуру нагрева батареи на 10 процентов, сократив объемы прокачиваемого сквозь радиатор теплоносителя на 30 %. В итоге с помощью байпаса можно отрегулировать работу радиатора и в двухконтурной, и в одноконтурной разводке. В последнем случае это особенно актуально, поскольку врезанный в первые две батареи байпас обеспечивает более сильный прогрев последнего радиатора в линии и дает возможность контролировать температуру в комнатах, хотя и не с такой эффективностью, как в случае с двухтрубной разводкой.
