Воздушное отопление частного дома своими руками

Расчет системы воздушного отопления для проектирования и монтажа своими руками

Расчет имеет огромное значение, если вы хотите чтобы система функционировала бесперебойно, эффективно и прослужила не один десяток лет. Из-за неграмотного планирования системы отопления вы можете потерпеть неудачу, что приведет к незапланированным расходам.

Итак, что может случится, если не уделить должного внимания подготовительному этапу:

• теплонагреватель может перегреться. Результат — поломка.
• нежданные вибрации, а вследствие и шум при работе системы. Результат — постоянный шум, который уже, скорее всего, не убрать.
• сквозняки. Результат — постоянные простуды, холод.

Параметры расчета

Во-первых, мощность воздухонагревателя. В зависимости от качества работы воздухонагревателя будет ясно, какой объем площади он сможет прогреть воздухом.

Во-вторых, скорость подачи. Чем быстрее будет происходить подача нагретого воздуха в предназначенные места, тем меньшими будут теплопотери.

В-третьих, диаметр воздуховодов. Данный показатель влияет на расчет аэродинамических характеристик системы в целом. Диаметр должен согласовываться со скоростью подачи, иначе воздух будет теряться в воздуховоде, в результате — теплопотери.

Принцип работы

Многие наши сограждане систему отопления представляют себе не иначе как в виде заполненного водой или антифризом контура из труб и радиаторов. Между тем, применение жидкостного теплоносителя в автономной системе отопления частного дома – это нонсенс, яркий пример бездумного следования устоявшимся стереотипам. Ведь мы городим столь сложную и дорогую систему только потому, что именно по такому принципу устроены системы централизованные.

При этом никто не задумывается о том, что они работают в совсем иных условиях: тепловой узел расположен на значительном удалении от потребителей (большие теплопотери), а сами потребители – общественные и жилые здания – имеют весьма обширную распределительную сеть. Чтобы донести тепло до самого удаленного радиатора, нужен теплоноситель с очень большой теплоемкостью и наилучшим образом для этого подходит вода.

Принципиальная схема воздушного отопления

В автономной же системе ничего подобного не наблюдается: котельная расположена прямо в доме, следовательно теплопотери как таковые вообще отсутствуют; при этом максимальное расстояние до наиболее удаленной комнаты обычно не превышает нескольких десятков метров. В таких условиях в качестве теплоносителя можно использовать среду, ради нагрева которой все и затевается, то есть воздух.

Теплоемкость воздуха в 800 раз меньше, чем у воды, но для раздачи тепла в пределах дома ее будет вполне достаточно.

В этой раздаче и состоит принцип действия системы воздушного отопления. Воздух нагревается конвекционно-трубной печью (обиходное название – калорифер), работающей на газу, дровах с углем или дизельном топливе, и по сети воздуховодов распространяется во все помещения. В каждом из них можно установить свой температурный режим, перекрыв часть выходного отверстия воздуховода заслонкой.

Применение систем воздушного нагрева

Но где же могут эффективно применяться системы воздушного отопления?

Во-первых, на промышленных предприятиях в связи с особенностями их работы. Где-то без такой системы нельзя обойтись, так как другие не подходят.

Во-вторых, в помещениях, где требуется обеспечить безопасность детей. Например, в детском саду. Прикосновение к горячим водяным радиаторам может вызвать у них ожоги.

В-третьих, для создания в доме изолированной воздушной системы. Этот вариант подходит для людей, страдающих аллергией или заболеваниями лёгких, особенно если где-то неподалёку осуществляются промышленные выбросы.

Однако сегодня многие предприятия отдают предпочтение гидравлической системе отопления, так как она дешевле и современные технологии позволили применить решения, позволяющие избавиться от недостатков более старых гидравлических систем.

Особенности монтажа и эксплуатации

С какими особенностями придётся столкнуться, если вы решили выбрать воздушное отопление частного дома?

Во-первых, потребуется везде разместить воздуховоды. Для этой цели вам придётся заказывать отдельный архитектурный проект, чтобы грамотно вписать их в архитектурный облик дома и создать внутри удобство и комфорт.

Размещение воздуховодов под потолком и в полу потребует увеличения высоты дома примерно на метр. Если же их не спрятать, то воздуховоды будут выглядеть неэстетично и забирать у вас пространство, которое можно было бы использовать для иных нужд.

Во-вторых, существует проблема очистки воздуховодов. Периодически в них будет скапливаться грязь и пыль. А для их извлечения оттуда потребуется целая система люков на всём протяжении воздуховода.

Если не заниматься их очисткой, то через некоторое время в скоплениях пыли начнёт обитать существо под названием золотистый стафилококк. Его наличие в воздухе может привести к возникновению аллергической реакции.

Ставить какие либо фильтры бесполезно, так как пыль и грязь всё равно будут оседать внутри. Для очистки воздуховодов существуют специальные службы, которые также чистят и кондиционеры.

В-третьих, система воздушного отопления частного дома требует размещения диффузоров, то есть специальных вентиляторов, которые будут вращаться и создавать внутри воздушный поток. Они издают много шума и их нельзя размещать возле спальни. Это также требует дополнительных хлопот, так как для диффузоров нужно подготовить место.

Диаметр вентилятора чаще всего составляет 600 мм, однако может быть и 400 мм.

Выбирая диффузоры, обратить внимание на скорость вращения вентилятора. Чем быстрее он крутится, тем больше воздуха перемещается во воздушной системе отопления. . В-четвёртых, требуется грамотный и ответственный подход к монтажу данной системы в виду сложности процесса

Найти хорошего специалиста-вентиляционщика, который всё продумает и сделает эффективную работающую систему, крайне сложно. А большинство специалистов может допустить различные ошибки. Например, сделать неправильную вытяжку воздуха из помещения.

В-четвёртых, требуется грамотный и ответственный подход к монтажу данной системы в виду сложности процесса. Найти хорошего специалиста-вентиляционщика, который всё продумает и сделает эффективную работающую систему, крайне сложно. А большинство специалистов может допустить различные ошибки. Например, сделать неправильную вытяжку воздуха из помещения.

В-пятых, монтаж и обслуживание воздушного отопления может в 10 раз превышать стоимость аналогичных процедур по отношению к водяному отоплению. Ведь требуется потратиться на архитектурный проект, увеличить высоту дома, регулярно проводить очистку воздуховодов и так далее. Есть гораздо более эффективные, дешёвые и подходящие варианты для частного домовладения.

Составление проекта

Как и любая другая система отопления воздушная также нуждается в первичном проекте, который для частного дома можно сделать своими руками. В проекте и расчете необходимо учитывать следующее:

Устройство газового обогревателя

• Отопительный котел соответствующей мощности, который с учетом тепловых потерь способен обогревать все помещения.
• Скорость движения теплых воздушных масс.
• Количество тепла, которое здание теряет через стены, крышу, пол, окна и двери.
• Аэродинамическая характеристика, которая зависит от сечения воздуховодов, и рассчитывается для определения снижения напора воздушного потока.

Прежде чем браться за теплотехнический расчет, убедитесь, что ваших знаний хватает для этой работы, поскольку неправильно сделанный проект может принести такие явления, как вечный сквозняк в жилых помещениях, а это чревато простудными заболеваниями, постоянным шумом работающего вентилятора и вибрацией, которая неизменно будет создаваться в воздуховодах. А перегрев теплообменника может привести к выходу из строя самого отопительного агрегата.

Воздушное отопление частного дома предполагает устройство вентиляции для пополнения внутреннего пространства свежим воздухом и отвода отработанного.

Делая теплотехнический расчет, следует учитывать, что вентиляционной системой в помещение подается около 25% охлажденного воздуха извне.

После проведенных расчетов нужно выбрать место установки воздуховодов. Как ранее упоминалось, они могут располагаться под потолком или быть изготовленными в плинтусном исполнении. Здесь правил и инструкций не существует. Каждый волен выбирать то, что ему больше подходит. В любом случае рукава воздуховодов должны располагаться как внизу, так и вверху. Поскольку воздушные массы должны циркулировать, охватывая все пространство помещения. Рекомендуется выходы каналов, подающих теплый воздух устраивать там, где чаще и дольше всего находятся люди.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Проектирование и расчет системы воздушного отопления

Прежде чем монтировать воздушное отопление своими руками необходимо продумать его схему и конструкцию для конкретного частного дома. Для этого на бумаге составляется приблизительный проект такой системы.

Затем в зависимости от требований к обогреву в конкретном здании рассчитываются такие параметры, как:

• интенсивность нагнетания подогреваемого воздуха;
• оптимальная мощность теплогенерирующей установки, для обогрева помещения соответствующей площади до необходимой температуры;
• сечение воздуховодов;
• аэродинамические особенности;
• объем потерь тепла на поверхностях помещений.

Предварительную схему с полным набором компонентов, отвечающую всем требованиям желательно согласовать со специалистом во избежание каких-либо ошибок и недочетов, которые могут привести к появлению в помещении сквозняка, шума или вибрации.

Профессионалы также могут помочь подобрать оптимальную модель теплогенератора, таким образом, чтобы он обеспечивал комфортную температуру и не перегревался.

Оборудование лучше всего монтировать в отдельном, заранее предназначенном для этого помещении.

Системы воздушного отопления

Конструкции воздушного отопления бывают нескольких видов в зависимости от их параметров.

По циркуляции воздуха они бывают:

• с естественным течением воздушных масс;
• с принудительным движение воздуха под воздействием давления создаваемого вентилятором.

По размерам и масштабу:

• локальные, предназначенные для обогрева одной–двух комнат в небольшом частном доме;
• центральные – для обогрева многоэтажных зданий и больших складских или заводских ангаров.

По схеме реализации теплообмена:

• приточные, которые втягивают в помещение и обогревают уличный воздух;
• рециркуляционные, то есть один и тот же воздух движется, остывая и нагреваясь внутри помещения;
• с комбинированной рециркуляцией, когда совмещается воздух в помещении и свежий с улицы.

По расположению в помещении:

• подвесные;
• напольные агрегаты.
• Выбор теплогенератора.

Источник тепловой энергии это всегда сердце всей системы отопления, поэтому именно от его типа, мощности и конструкции зависит, комфортная температура помещений частного дома. Теплогенераторные установки бывают двух типов: мобильные и стационарные.

Первые представлены газовыми мобильными теплогенераторами, которые отличаются большими габаритами. Их применяют для обогрева больших по площади промышленных помещений, например, заводских цехов.

Вторые имеют изолированную камеру сгорания и предназначены для установки в специальных помещениях с дымоотводящей системой. Они выпускаются производителями в двух вариантах: как напольное или подвесное оборудование. Второй тип конструкции именуется калориферным, то есть выполняющим функцию обогрева только одного помещения.

Их устанавливают в загородных дачных домиках, так как такое устройство может прогреть небольшое по площади задние всего за несколько часов.

Подвесная конструкция компактна и при работе издает минимум шума. Выполнена она из плохо проводящих тепло материалов, поэтому безопасна при эксплуатации даже рядом с деревянными стенами.

Напольный агрегат значительно мощнее и больше, поэтому с помощью него можно протопить даже деревянный коттедж в несколько этажей.

Воздушные тепловые насосы для отопления

Сегодня все более актуально применение тепловых насосов вместо котлов как источников тепла в доме. Стоимость таких установок извлекающих тепловую энергию из окружающей среды становится все доступнее, хотя еще и очень далека от идеала.

Принцип такого рода отопительных приборов аналогичен работе отопительных Сплит-систем. Воздух, имеющий температуру выше абсолютного нуля, в любом случае обладает тепловой энергией, которую такой насос отбирает у него, делая его еще более холодным на улице.

Полученное таким образом тепло передается внутреннему воздуху помещения, распределяясь по всей его площади.

Это довольно эффективная система ведь затраты электричества на работу вентиляторов и компрессора являются только 1/3 от тепла, получаемого из воздуха. Поэтому тепловой насос один из лучших вариантов отопления частного дома, хотя и самый дорогой.

Оборудование для монтажа

Собственноручный монтаж системы воздушного отопления в частном доме требует покупки входящего в нее оборудования: воздуховодных коробов или жестяных труб, теплогенераторной установки, вентилятора, рукавов для забора уличного воздуха и декоративных решеток.

Виды воздушного отопления

Использование горячего воздуха для обогрева помещений известно людям с древних, античных времен. Во время раскопок в «законсервированных» пеплом Везувия Помпеях были найдены стены и фундаменты зданий, конструкция которых недвусмысленно указывала на использование «гипокаустов» — древних систем централизованного воздушного отопления.

С падением Рима воздушное отопление было забыто в Европе на долгие века, как и многое другое, что составляло наследие Империи. Второе рождение централизованных отопительных систем произошло в 14-15 веках. Любопытно, что нагревание стен и пола теплым воздухом использовалось для отопления палат московского Кремля задолго до того, как о подобном способе отопления вспомнили в Западной Европе. Удивленные иноземные послы рассказывали о московской диковинке землякам, и некоторое время центральное воздушное отопление носило в Европе название… «русское отопление».

Массовое распространение воздушное отопление получило в Новое время, когда промышленная революция двинула большие массы людей в города. Именно такого типа было первое центральное отопление многоквартирных домов Лондона – тогдашней индустриальной столицы мира.

Прямоточная система обогрева

Принципиальное устройство первых систем воздушного отопления было достаточно простым. В нижней части здания, обычно в подвале, воздух нагревался посредством сжигания дров, древесного или каменного угля. Нагретый воздух самотеком поднимался вверх через полости в полу и стенах, и выходил наружу через специальные выводящие отверстия на крыше. Воздух внутри помещения нагревался опосредованно – от нагретых горячим воздухом пола и стен.

Схема устройства римского гипокауста

Эффективность подобной системы, получившей название прямоточной, была очень скромной, бо льшая часть энергии расходовалась на прогрев на всю глубину стен и пола, а также на «обогрев улицы» — через выводящие отверстия выбрасывался еще горячий воздух. Избежать этого было невозможно: именно разница температур в системе и снаружи создавала тягу, благодаря которой осуществлялось движение воздуха.

Рециркуляционная система обогрева

Революцию в воздушном отоплении произвело использование нового вида топлива – природного газа. Нагревание воздуха более чистым топливом вкупе с появлением совершенных воздушных фильтров, сделали возможным закачивание нагретого воздуха непосредственно внутрь помещения, создав, таким образом, замкнутый цикл оборота воздуха в помещении.

Нагретый с помощью газовых или электрических нагревателей воздух, поднимаясь по воздуховодам, подается в верхнюю часть здания. Отдавая тепло, воздух остывает и, постепенно замещаясь новыми массами нагретого воздуха, опускается вниз, снова попадая в нагреватель.

Рециркуляционная система воздушного отопления

Такая схема рециркуляционного отопления называется гравитационной, потому что циркуляция воздуха осуществляется без применения каких либо специальных устройств только благодаря силе тяжести.

Если конструкция здания препятствует свободному круговороту воздуха, применяют рециркуляционную схему с принудительной вентиляцией. Нагнетание горячего воздуха в помещения и отбор их в нагреватель в этом случае осуществляется с помощью специальных вентиляторов.

Обогрев здания с рециркуляцией воздуха – самый простой и недорогой вариант, который идеально подходит для использования в нежилых помещениях, цехах, складах. Дело в том, что многократный прогон воздуха через систему обогрева отрицательно сказывается на его качестве. Воздушное отопление частного дома или квартиры по рециркуляционной схеме требует дополнительных затрат на увлажнение и ионизацию воздуха.

Поэтому для обогрева жилых помещений чаще используют рециркуляцию с частичным притоком наружного воздуха. При такой схеме производится постепенный вывод «отработанного» воздуха наружу с постепенным замещением его свежим воздухом.

Рециркуляция с частичным притоком наружного воздуха

Существуют также различные комбинированные воздушно-водяные или воздушно-масляные схемы обогрева, которые применяются в основном для централизованного обогрева нескольких зданий. Теплоноситель разносит энергию из центральной котельной к зданиям, где мощный радиатор играет роль нагревательного элемента системы воздушного обогрева.

Как работает такая система

Отопление воздухом очень практично. Счастливые владельцы, обогревающие свои дома таким способом, отмечают неоспоримые преимущества:

• Абсолютная безопасность. Высокочувствительная автоматика четко контролирует все процессы. При малейшей угрозе утечки или другой опасности она моментально блокирует оборудование. Кроме того в системе отсутствуют наполненные теплоносителем трубы, следовательно в принципе невозможны их разрывы, подтекания и т.п. неприятности.
• Высокая скорость обогрева. На полное прогревание помещения уходит от 20 до 40 минут, даже если начальная температура в доме была отрицательной.
• Экономичность. Низкое энергопотребление, высокий КПД и отсутствие промежуточных теплоносителей делают воздушное отопление частного дома чрезвычайно выгодным.
• Надежность и долговечность. При условии грамотного проектирования, монтажа, регулярном обслуживании и необходимом ремонте система прослужит минимум 20 лет.
• Простота в эксплуатации. Автоматическое управление процессами запуска, остановки и сменой режимов позволяет без труда регулировать температуру в доме и одновременно страхует от возможных ошибок.
• Доступная стоимость установки и достаточно быстрый срок окупаемости вложений.
• Эстетичность. Отсутствие в помещении привычных батарей дает возможность устанавливать окна практически любого размера, освобождает пространство и открывает возможности для дизайнерских экспериментов.

Традиционно системы воздушного отопления предполагают использование теплогенератора. Нагнетаемый в теплообменник воздух прогревается до 45-60° и, двигаясь по воздуховодам, нагревает помещение. Остывший воздух через решетки в полу или по обратным воздуховодам возвращается в теплогенератор.

Основными частями теплогенератора являются теплообменник и направляющий воздух вентилятор

Разогрев воздуха можно осуществлять при помощи нескольких вариантов:

• тепловым насосом;
• газовой горелкой с использованием как баллонного, так и магистрального газа;
• горячей водой из централизованной котельной;
• дизельной горелкой.

Средний расход воздуха в системе – от 1 000 до 3 800 куб. м в час, давление при этом составляет 150 Па. В больших помещениях могут появляться потери тепла из длинных воздуховодов. В таких случаях стоит подумать об обустройстве нескольких теплогенераторов, которые работают без воздуховодов. По подсчетам специалистов длина основного воздуховода не должна быть более 30, а ответвлений – 15 м.

Использование системы исключительно для обогрева помещений несколько нерационально, поэтому чаще всего в устройство внедряется блок охлаждения воздуха, от которого отводится внешний блок кондиционирования. Таким образом система совмещает в себе отопление и кондиционирование, позволяя поддерживать комфортную температуру в доме в любое время года. Кроме того можно использовать дополнительное оборудование: увлажнитель и стерилизатор воздуха, создавая в комнатах уникальный здоровый микроклимат.

Обустроить воздушное отопление коттеджа можно при помощи:

• Естественной вентиляции. Самый простой вариант, когда воздух поднимается вследствие первоначального нагрева. В комнаты он попадает по воздуховодам, нагревает их и возвращается в теплообменник. Основные недостатки естественной вентиляции ярко проявляются в случае дополнительного поступления прохладного воздуха через двери или окна. В этом случае холодный воздух, которого оказывается больше, скапливается в нижней части помещения, создавая перекос температурного режима и мешая нормальному функционированию системы.
• Принудительной вентиляции. Циркуляция воздуха обеспечивается вентилятором, создающим давление в системе. Помещение прогревается намного быстрее в силу большей скорости перемещения воздуха. Так же в устройствах с принудительной вентиляцией легче регулировать температуру в комнатах. Небольшим недостатком конструкции может считаться шум, доносящийся из воздуховодов.

Достоинства и недостатки воздушного отопления

При обустройстве такого отопления в отдельном доме есть свои преимущества и недостатки. Его плюсами являются такие особенности как:

• высокий КПД, в некоторых случаях превышающий 90%;
• необремененность большим количеством сложных, дорогих и тяжелых деталей типа радиаторов и стальных труб;
• можно настроить для каждой комнаты оптимальные условия микроклимата;
• почти мгновенный отклик на регулировании температурного режима;
• благодаря тому, что вентиляторы совместимы даже с печами на твердом топливе, можно осуществлять обогрев абсолютно всех помещений дома без ограничений;
• система фильтров на пути циркулирующего воздуха, очищает его от аллергенов, пыли и прочих частиц;
• встроенный в конструкцию увлажняющий фильтр;
• в летний период при принудительной циркуляции воздуха и выключенном теплогенераторе работает как мощная система охлаждения;

Такая конструкция отопления не претендует на совершенство, так как в ней есть и недостатки:

• этот способ отопления должен быть предусмотрен конструкцией дома еще при его возведении;
• ее монтаж относительно сложен;
• нуждается в регулярном техобслуживании;
• плохо поддается модернизации;
• такой способ отопления заставляет заботиться о чистоте фильтров и регулировать насыщенность атмосферы влагой;
• нуждается в запасном источнике электроэнергии для эффективной работы во время перебоев с ее подачей от основной сети.

Как выполнить предварительный расчет

На самом деле, самостоятельный расчет воздушного отопления произвести очень сложно. Часто это под силу только специалистам. В расчете определяются:

• тепловые потери по каждому помещению в отапливаемом доме;
• тип нагревателя и его мощность, которая должна быть сопоставима с величиной теплопотерь;
• необходимое количество прогретого воздуха с учетом мощности нагревателя;
• нужный диаметр воздушных каналов;
• потери напора в воздушной установке и т. д.

Правильным решением будет заказать пример расчета воздушного отопления дома у специалистов. Вероятно, что в результате инженеры предложат несколько вариантов, останется только выбрать из них наиболее приемлемый.

Отопление при помощи воздуха экономично, безопасно, чрезвычайно просто в использовании и при этом долговечно и надежно. Не удивительно, что оно завоевывает все большую популярность. Однако обустроить воздушное отопление своими руками достаточно сложно. Возможные ошибки могут привести к неприятным последствиям в виде сквозняка в комнатах, шума, перегрева оборудования и т.п. Тем, кто выбирает эту практичную систему, стоит обратиться за помощью к профессионалам. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная система будет радовать теплом в доме не один десяток лет.

Воздушное отопление — это вообще-то древняя вещь. И не стоит говорить что, опять же, Европа с Америкой — впереди планеты всей. Потому что это не так! Ведь обычная русская печка — это тоже один из вариантов воздушного отопления! А сколько в России деревень, где до сих пор пользуются таким методом отопления? Таких — хватает! И да — такую печь я бы не отнес к экологичным. Все-таки при сжигании топлива — дров ли, газа ли — наносится вред нашей планете. Но воздушное отопление можно сделать и совершенно без вреда для природы. Ведь можно воспользоваться энергией солнца! Эта идея уже не такая и новая, и даже есть люди кто ее воплотил в жизнь!

Комментарии 1

Сергей Николаевич

16.05.2019 в 09:01 | #

Проблема автора статьи в том, что он не использует ГОСТовские термины и законы логики, заложенные Аристотелем. Поэтому выводы его не логичны. В ГОСТе 22270-76 нет термина «Воздушное отопление», а есть термин ОТОПЛЕНИЕ — Искусственное поддержание температуры воздуха в помещении на уровне более высоком, чем температура наружного воздуха. Другими словами – отопление суть нагрев воздуха. В ГОСТе 22270-76 так же есть термин «КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА» Обеспечение в помещении требуемого температурно-влажностного и воздушного режимов. Примечание. Кондиционирование воздуха может обеспечивать в помещении требуемые: температуру, относительную влажность, чистоту, скорость движения, давление, скорость изменения давления, а также газовый, ионный и бактериологический составы воздуха.

Жаргонное словосочетание «Воздушное отопление» по сути — это кондиционирование воздуха в режиме нагрева. Сравнивать отопление (нагрев воздуха) и кондиционирование воздуха (доведение воздуха до кондиции по параметрам температура, влажность, чистота и т.д.) то же самое, что сравнивать свеклу и борщ. Без свеклы борща не сваришь, но в борще есть и другие ингредиенты.