Самостоятельное устройство воздушного отопления: все о воздушных системах обогрева

Как показывает практика, большинство владельцев жилья в России отдают предпочтение отопительным системам, использующим жидкий теплоноситель. В прошлом это действительно был один из самых практичных вариантов.

Однако, с развитием технологий появляются более эффективные конструкции. Одной из таких является система воздушного отопления, способная быстро и экономно обогревать любое пространство.

Как функционирует и какие существуют виды воздушного отопления

Важно отметить, что воздушное отопление делится на два основных типа, каждый из которых находит применение в реальной жизни.

Первый тип работает на основе калорифера и представляет собой отопление с использованием нагретого воздуха вместо жидкости. Канальный нагреватель создает поток воздуха, который затем движется по специальным трубам и попадает в отапливаемые зоны.

Эта система обогревает одно или несколько помещений с помощью теплого воздуха, который может быть заранее подогрет различными способами: паром, электричеством, огнем или водой.

Ключевое отличие воздушных систем от других форм отопления состоит в том, что они не требуют использования традиционных отопительных приборов.

Воздушные контуры могут быть как гравитационными, так и принудительными. В последнем случае движение воздуха обеспечивается вентилятором. Также можно выделить канальные и бесканальные системы, в зависимости от способа доставки нагретого воздуха.

В канальных системах отопления используется преимущественно гравитационный принцип, где подготовленный поток воздуха самотеком движется по трубам, нагревая окружающее пространство.

Объединение системы воздушного отопления с вентиляцией является целесообразным шагом, который значительно улучшает санитарные условия в помещениях.

В частных домах чаще всего для нагрева воздуха применяются камины или печи с установленным калорифером.

При установке водяных, газовых или электрических калориферов обычно используют два агрегата, чтобы в случае отказа одного из них, второй мог поддерживать температурный режим хотя бы на уровне +5 градусов.

Нагревательное оборудование для воздушного отопления также включает в себя:

• Системы без стандартных радиаторов
• Принудительные воздуховоды
• Бесканальные решения для отопления
• Канальные системы
• Совмещение с вентиляцией
• Нагревательные агрегаты для загородных домов
• Калориферы для воздушных систем

Воздуховоды, заполненные горячим воздухом, осуществляют обогрев помещений. Однако такие системы сейчас используются реже, поскольку каналы со временем подвергаются повреждениям. При смене температуры воздуховоды расширяются и сжимаются, из-за чего соединения ослабляются, а в стенках появляются трещины.

Эти факторы нарушают равномерность распределения воздуха, что нежелательно. Более надежной считается открытая система воздушного отопления.

Элементы конструкции воздушного отопления имеют много общего с традиционными водяными системами, но в них отсутствуют стандартные радиаторы.

В основе ее работы лежит процесс нагрева воздуха теплогенератором, после чего он подается через трубы в обогреваемые помещения. Здесь теплый воздух смешивается с уже существующим в комнате, что повышает температуру.

Остывший воздух опускается вниз, попадает в специальные трубопроводы и возвращается обратно в теплогенератор для повторного нагрева.

Воздушный теплоноситель относится ко вторичным, поскольку предварительно он нагревается первичным теплоносителем — паром или водой.

По радиусу действия системы отопления с использованием воздуха различают местные и центральные. Местные системы обогревают одно помещение или несколько связанных комнат, в то время как центральные обслуживают многоквартирные дома или производственные объекты.

Системы можна классифицировать на полные и частичные рециркуляции теплоносителя, а также прямоточные.

Местные системы с полной рециркуляцией делятся на канальные и бесканальные и работают по принципу естественного движения нагретого воздуха. В случае, если отопление объединено с вентиляцией, применяются схемы с частичной рециркуляцией, когда часть воздуха вводится в уже существующую воздушную массу без движений по каналам.

Все центральные системы являются прямоточными, где теплоноситель нагревается в отопительном узле и затем распределяется по помещениям через воздухораспределители. Центральные схемы всегда канальные.

Прямоточными воздушные Heizsysteme оказываются слишком затратными для частного сектора. Их устанавливают в местах, где проектируется вентиляция, обработка воздушных масс равных по объему тем, что необходимо для обогрева.

Центральные системы воздушного отопления чаще всего внедряются в производстве, где используются легковоспламеняющиеся вещества или опасные материалы. В загородных домах такой тип отопления оправдан лишь в случаях, когда требуется транспортировка нагретого воздуха на большие расстояния.

Для частных объектов создание центрального отопления нецелесообразно из-за необходимости в мощном вентиляционном оборудовании.

Существующие виды воздушного отопления

В настоящее время можно выделить несколько разновидностей систем воздушного отопления, которые стоит рассмотреть тем, кто планирует установить подобное оборудование в своем доме. Эти системы можно классифицировать по различным параметрам. Начнем с метода циркуляции воздуха, выделяя два основных типа.

Системы с естественной циркуляцией предполагают, что нагретый воздух поднимется вверх и самостійно передвигается по трубопроводам. Поэтому выходы воздуховодов располагаются только в верхней части помещений.

Система с естественной циркуляцией воздуха

В данной конструкции используется принцип подъема горячего воздуха. Нагретый газ поднимается по воздуховодам в стены и выходит через специальные отверстия в потолках.

Основное преимущество подобных систем заключается в их низкой стоимости, так как не требуется дополнительно оснастить их другими приборами.

Тем не менее, у них есть существенные недостатки. Во первую очередь, скорость подъема воздуха по трубам довольно мала, что приводит к долгому обогреву помещений.

Кроме того, системы с естественной циркуляцией часто требуют, чтобы выходы воздуховодов находились в верхней части помещения, что не всегда удобно.

Также стоит отметить, что у воздушного отопления с естественным движением теплоносителя ограниченный радиус действия, который составляет 8-10 метров.

Система с принудительным движением воздуха

Данные системы обязательно оснащаются вентилятором, мощность которого зависит от длины и количества воздуховодов. Для больших площадей потребуется установка нескольких таких устройств. Основная задача этой техники — продвигать нагретый воздух по воздуховодам к отапливаемым помещениям, что ускоряет его движение и сокращает время обогрева.

Несмотря на потребность в установке вентиляторов, такие системы оказываются более экономичными в конечном итоге. Высокая скорость воздухообмена позволяет системе забрать из комнаты остывший воздух еще теплым, что существенно снижает расходы энергии на его повторный нагрев.

Системы, оснащенные вентиляторами, становятся энергозависимыми, но это значительно улучшает их эффективность.

Также воздуховоды в системах отопления можно разделить по их месту размещения.

Напольное отопление воздушного типа

Характерная черта такой системы заключается во встраивании воздуховодов в пол или плинтусы. Это обеспечивает максимально эффективное распределение теплого воздуха, поступающего в нижнюю часть комнаты.

Теплый воздух поднимается вверх, что приводит к быстрому перемешиванию воздушных потоков, и помещение прогревается значительно быстрее.

Напольное воздушное отопление включает выводы воздухопроводов, размещенные в плинтусах или встроенные непосредственно в пол.

Подвесные системы отопления

Эта схема предполагает наличие воздуховодов, встроенных в потолочные балки или стены, где выходы располагаются в верхней части помещений, чаще всего под потолком. Встречаются также подвесные воздуховоды с аналогичными выходами.

Следует отметить, что такие системы в целом менее привлекательны с эстетической точки зрения по сравнению с напольными. Однако существуют способы декорирования и скрытия воздуховодов.

Кроме того, использование напольного отопления обеспечивает более высокую температуру воздуха внизу, в то время как верхняя половина помещения будет чуть холоднее.

Такое распределение температуры считается более комфортным для человека. Кроме того, воздуховоды, установленные в пол или плинтусы, почти не заметны, что существенно улучшает визуальный аспект комнаты.

Основным недостатком подвесных отопительных систем, который является особенно критичным для частных домов, считается более низкая температура воздуха у пола по сравнению с верхней частью помещения. Теплый воздух, поднимаясь, в первую очередь согревает верхнюю часть комнаты, в то время как пол остается холодным. Поэтому такие системы используются в жилых домах либо редко, либо в сочетании с другими источниками отопления.

Системы воздушного отопления делятся на три категории в зависимости от метода теплообмена.

Для установки воздуховодов подвесного типа лучше всего выбрать этап строительства здания. Это позволяет скрыть их в процессе отделочных работ.

Система прямоточного отопления

Прямоточные системы известны с древних времен, их использовали как в Древнем Риме, так и в средневековой России. Принцип работы таких систем достаточно прост: в нижней части сооружения, чаще всего в подвале, устанавливается отопительный прибор, который нагревает воздух. Далее этот горячий воздух по воздуховодам попадает в отапливаемые пространства.

На схеме изображено устройство прямоточного воздушного отопления, подобные конструкции использовались еще в античные времена.

После этого, проходя через помещение, воздух выводится наружу, что приводит к расходованию тепла не только для обогрева комнат, но и для «отопления улиц». Именно по этой причине прямоточные системы считаются наименее эффективными и предполагают большие начальные и текущие затраты.

Основным плюсом такой конструкции является полная вентиляция отапливаемых помещений. Она используется в ситуациях, когда требуется равный объем вентиляции и воздуха для отопления. Это условие особенно важно в помещениях, где осуществляется работа с взрывоопасными или вредными для здоровья веществами.

В домашних условиях прямоточная система крайне редко используется. Если есть необходимость в ее установке, рекомендуется дополнительно установить оборудование для рекуперации энергии.

К примеру, это может быть устройство для обмена воздухом, позволяющее использовать часть тепла уходящего наружу воздуха для обогрева приточного воздуха. Так можно снизить эксплуатационные расходы.

Рециркуляционная система отопления

При рециркуляционной системе обогрев осуществляется по замкнутому циклу. Сначала воздух нагревается теплогенератором и по трубам поступает в помещение.

Здесь он постепенно остывает и опускается к полу, где находятся входы отводящих воздуховодов. Охлажденный воздух попадает в них и возвращается к теплогенератору, где процесс нагрева повторяется.

Полная рециркуляция воздушной массы применяется, если нет желания организовывать искусственную вентиляцию помещения.

Эта схема считается наиболее эффективной, так как потери тепла практически отсутствуют. Главным же недостатком является плохое качество воздуха, который циркулирует в отапливаемых комнатах.

Поэтому такие системы чаще используются в нежилых помещениях или складах. Если рециркуляция применяется в жилых зданиях, обязательно требуется установка оборудования для ионизации и увлажнения воздуха.

Система частичной рециркуляции

Эта система позволяет устранить основной недостаток рециркуляционных схем — низкое качество воздуха. Для этого добавляется вентиляционное оборудование, которое забирает наружный воздух и смешивает его в нужных пропорциях с тем, что уже находится в помещении. Все остальные процессы аналогичны полному рециркуляционному циклу.

Системы с частичной рециркуляцией забор воздуха с улицы производят частично и затем смешивают его с уже находящимися в комнате воздушными массами. Смешанный воздух затем нагревается до необходимой температуры с помощью калорифера и подается обратно в помещение.

Такое оборудование обладает высокой степенью гибкости и может функционировать в различных режимах: как вентиляционное, как отопительное или комбинированное.

При этом система способна забирать нужное количество воздуха, нагревать его или даже охлаждать до заданной температуры. Подобная схема с частичной рециркуляцией считается оптимальной для обустройства воздушного отопления в частных домах.

Преимущества выбора воздушной системы

Воздушные системы отопления имеют значительные преимущества по сравнению с традиционными, использующими жидкий теплоноситель. Рассмотрим их подробнее.

1. Высокий КПД воздушных систем. Эффективность вписывается в рамки около 90%.
2. Гибкость работы оборудования. Оно может отключаться или включаться в любое время года, включая морозы. Это означает, что система не выйдет из строя при негативных температурах, в отличие от водяного отопления. Включение возможно в любой момент.
3. Низкие эксплуатационные затраты. Отсутствие необходимости в приобретении и установке дорогостоящего оборудования: запорной арматуры, переходников, радиаторов и труб.
4. Объединение систем отопления и кондиционирования. Это позволяет поддерживать комфортную температуру в помещении вне зависимости от времени года.
5. Низкая инерционность системы. Обеспечивает быстрое прогревание помещений.
6. Установка дополнительного оборудования, необходимого для поддержания оптимального микроклимата. Это могут быть ионизаторы, увлажнители и стерилизаторы. Они позволяют подбирать комбинацию приборов и фильтров, максимально соответствующую потребностям жильцов.
7. Равномерный прогрев помещений, предотвращающий локальные зоны с перепадами температуры. Это помогает избежать конденсации водяного пара.
8. Универсальность. Система подходит для обогрева помещений любого размера и расположения.

Однако у данной системы есть и некоторые недостатки. Наиболее серьезным является ее зависимость от электрических источников. При отключении электроэнергии отопление перестает работать, что катастрофически проявляется в регионах с частыми перебоями. Кроме того, такая система требует регулярного технического обслуживания и контроля.

Воздушное отопление также отличается экономичностью. Изначальные затраты на его установку невелики, а последующие эксплуатационные расходы тоже приемлемы.

Недостатком является то, что монтаж такой системы должен происходить в процессе строительства. Установленные системы не подлежат модернизации и почти не меняют свои эксплуатационные характеристики.

Монтаж воздушного отопления в уже построенных зданиях возможен, но с использованием лишь подвесных воздуховодов, что может быть эстетически непривлекательно и не всегда эффективно.

Ключевые элементы системы отопления

Перед тем как самостоятельно обустраивать воздушное отопление, стоит ознакомиться с его компонентами.

Приборы для подогрева воздуха

Главной задачей этих устройств является разогрев поступающего внутрь воздуха до желаемой температуры. Для этого могут использоваться практически все известные источники тепла.

В зависимости от типа устройства, воздух либо проходит через теплообменник с горячей жидкостью, либо нагревается непосредственно в нагревателе.

Теплогенераторы для воздушного отопления не должны перегревать воздух выше 70°C, чтобы он сохранял полезные качества как вдыхаемая среда.

На практике используют четыре типа теплогенераторов для систем воздушного отопления:

• Системы прямого нагрева на топливе. В них воздух нагревается за счет тепла, полученного от сгорания топлива. К этому типу относятся угольные, газовые, дизельные и пеллетные нагреватели.
• Электронагреватели прямого нагрева. Это мощные тепловентиляторы, которые подключаются к воздуховодам.
• Приборы косвенного нагрева. Здесь используется теплообменник, через который циркулирует горячая жидкость, подогреваемая любыми видами отопительных систем, включая дровяные печи.
• Комбинированные устройства. Это сочетание двух или трех различных систем. Наиболее эффективным является комбинирование электрической и жидкостной систем.

Комбинированное оборудование считается наиболее удачным, так как может обеспечить дом теплом даже при отключении электричества или проблемах с топливом. Однако такие устройства, очевидно, стоят дороже, что делает их менее оправданными, особенно если перебои с электричеством бывают редко.

Воздушные магистральные трубы изготавливаются из оцинкованной стали, что обеспечивает их прочность и долговечность. К ним подключаются гибкие отводы.

Каналы для перемещения воздушных потоков

Система отопления канального типа функционирует только в сочетании с воздуховодами, по которым воздух поступает в помещения и возвращается обратно к теплогенератору. Наиболее распространенной методикой является круговая транспортировка, так как однотрубные системы, хотя и могут применяться, имеют множество ограничений и недостатков. В графическом изображении такая схема напоминает два дерева.

Стволами служат две прочные магистральные трубы, выполненные из оцинкованного металла. Одна труба предназначена для подачи воздуха, а другая — для его обратного потока. К ним подключаются «ветви» через специальные переходники.

Эти ветки представляют собой гибкие воздуховоды меньшего диаметра, которые ведут к разным помещениям. Они должны быть герметично завернуты алюминиевым скотчем и утеплены. Утеплитель в данном случае не только сохраняет тепло, но и глушит звуки.

Для утепления в основном используются фольгированные материалы разных марок. Для магистральных труб выбирают изоляцию толщиной от 3 до 10 мм, а для ответвлений — с толщиной 25-30 мм.

В одноэтажных зданиях теплый воздух подается снизу вверх, поэтому воздуховоды могут быть встроены в пол. В двухэтажных постройках система воздуховодов может быть расположена по потолку первого этажа или внутри межэтажного перекрытия.

Все воздуховоды обязательно изолируются. Изоляционные материалы не только сохраняют тепло, но и уменьшают уровень шума.

В этом случае горячий воздух подается на первый этаж с потолка, а выходы воздуховодов на втором этаже располагаются ближе к полу и внутренним стенам. Обратный поток также имеет различные способы размещения.

На первом этаже воздухосборники располагаются на уровне пола, а на втором — уже у самого потолка. Именно там скапливаются перегревшиеся воздушные массы, которые затем возвращаются обратно.

Вентиляторы для циркуляции

Внутри трубопроводов воздух перемещается принудительно с помощью канальных вентиляторов. Эти устройства устанавливаются как на трубах возврата, так и на подающих. Чаще всего вентиляторы также являются частью конструкции воздухонагревателя.

При выборе вентилятора, помимо его технических характеристик, стоит обращать внимание на следующие параметры:

• возможность работы на различных оборотах;
• низкий уровень шума;
• стойкость к колебаниям напряжения;
• наличие системы мягкого пуска;
• возможность точной регулировки скорости работы.

Важно отметить, что вентиляторы играют ключевую роль в определении производительности системы, поэтому их технические параметры должны точно соответствовать требованиям конкретного проекта.

На схеме установки внутриканального вентилятора изображены: 1 — осевой вентилятор; 2 — воздухонагреватель, сделанный из медных труб с алюминиевыми жалюзи; 3 — устройство для распределения воздуха со створками, регулирующими направление потока.

Распределение потоков: решетки и диффузоры

Все подходящие к помещению воздуховоды соединяются с вентиляционными решетками или диффузорами, которые разделяют потоки воздуха для отопления, вентиляции и кондиционирования, а также обеспечивают равномерное распределение воздуха внутри помещения.

Существует множество типов устройств: напольные, стеновые и потолочные, среди которых имеются модели с регулируемыми жалюзи.

Внутриканальные заслонки и клапаны

Эти элементы ответственны за регулирование пропускной способности системы отопления. Дроссельные заслонки устанавливаются в подающие воздуховоды и позволяют настраивать давление воздушных масс, поступающих в разные помещения, а также фиксировать его при необходимости.

Различные участки воздуховодов также оборудуются клапанами. Важно установить приточные клапаны, которые регулируют приток свежего воздуха извне.

Кроме клапанов, контролирующих поступление и отвод воздуха, системы вентиляции могут быть дополнены дымоудаляющими и противопожарными клапанами, которые предотвращают распространение огня и опасных газов, а также устраняют гарь и угарный газ из помещений.

Оборудование для подготовки воздуха

Поскольку воздушное отопление часто комбинируют с системами кондиционирования, подготовка воздуха становится необходимой опцией. В этом случае система оснащается различными фильтрами: угольными, механическими, электростатическими.

Они помогают очищать воздух от загрязнений. Дополнительно можно установить увлажнители, ионизаторы, анемостаты, стерилизаторы, осушители и другие устройства.

Так выглядит диффузор, который равномерно распределяет потоки воздуха на выходе из воздуховода.

Автоматические системы управления

Система воздушного отопления, особенно в сочетании с вентиляцией и кондиционированием, является достаточно сложной. Для координации её работы используются автоматические управляющие блоки, которые позволяют быстро и точно задавать параметры системы.

При необходимости пользователь может настраивать характеристики, создавая максимально комфортный микроклимат в своем доме.

Различные управляющие блоки отличаются по функциональным возможностям и подбираются индивидуально под каждую отопительную систему. Хорошо подобранная автоматизация позволяет полностью контролировать воздушное отопление, изменять настройки удалённо, зонировать распределение воздушных потоков и интегрировать систему в «умный дом».

Ассортимент грамотного расчета

Несмотря на утверждения недобросовестных мастеров, самостоятельно рассчитать воздушное отопление весьма непросто. Эта задача требует профессионального подхода.

Заказчик может лишь контролировать, чтобы в проекте были учтены все необходимые пункты, среди которых:

• Определение тепловых потерь для каждого отапливаемого помещения;
• Выбор типа отопительного оборудования с указанием необходимой мощности, основанной на реальных теплопотерях;
• Определение требуемого объема подогретого воздуха в зависимости от мощности выбранного оборудования;
• Нужное сечение и длина воздуховодов, и другие параметры.

Эти пункты составляют основу расчета отопительной системы. Оптимально будет обратиться к профессионалам за разработкой проекта. В результате заказчик получит несколько вариантов расчетов, из которых сможет выбрать наиболее подходящее решение и реализовать его.

Система воздушного отопления представляет собой сложную структуру, состоящую из множества элементов. Для ее расчета лучше всего привлечь специалистов. Ознакомиться с компонентами можно, изучив схему (+).

Заключение и полезные видеоматериалы

Преимущества воздушного отопления:

Как самостоятельно рассчитать систему воздушного отопления:

Основы создания системы воздушного отопления в частном доме:

Воздушное отопление является безопасным, экономичным, долговечным и надежным решением. Именно поэтому его популярность постоянно растет. Самостоятельная установка системы не вызовет трудностей, а вот провести корректные расчеты может быть очень сложно.

Некорректные замеры могут привести к снижению эффективности системы, появлению сквозняков и другим нежелательным последствиям. Оптимальным вариантом является разработка проекта специалистами, а затем его реализация собственными силами, если есть желание.

Если у вас есть интересные факты о создании воздушного отопления или вы хотите поделиться опытом его использования, либо у вас возникли вопросы или замечания по изложенной информации, пожалуйста, оставьте комментарии в разделе ниже.