Канадские технологии отопления – воздушный обогрев частного дома

Воздушное отопление дома – система обогрева, при котором нагретый воздух циркулирует в трубопроводе, равномерно распределяя тепловую энергию по всему зданию. Это более эффективная альтернатива электрическому или водяному способу отопления по канадской технологии. Система воздушного отопления может быть интегрирована с вентиляционной, снабжаясь фильтрующими составляющими, кондиционерами и увлажнителями.

Методика воздушного отопления

Воздух – весьма продуктивный теплоноситель. Самый упрощенный пример системы воздушного отопления – обычный тепловентилятор. Небольшое помещение данный механизм способен прогреть за несколько минут. Но чтобы организовать воздушное отопление загородного дома, требуется использование более серьезного оборудования.

Технология процедуры действия системы обогрева при помощи воздуха состоит в следующем. Теплогенератор греет воздушные массы, которые попадают в помещения здания через систему труб. Здесь воздушные потоки смешиваются с воздушным пространством комнат, тем самым повышая температуру. Остывший воздух устремляется вниз, откуда поступает в специальный трубопровод и по нему вторично направляется в теплогенератор для подогрева.

Данная система отопления частного дома подразумевает применение специально разработанной терморегуляции, при которой воздух сначала греется до необходимой температуры, а потом передает свое тепло в помещение, согревая все объекты вокруг. Разогрев воздушных масс совершается без посредников в виде системы труб и батарей, поэтому здесь нерациональные теплопотери просто отсутствуют.

Подобное отопление, обычно, используется для построек каркасной конструкции, которые обширно распространены в Канаде, откуда и появилось название технологии. Дело в том, что каркасные строения, в отличие от кирпичных зданий, не способны эффективно удерживать тепло от радиаторов, а обогрев при помощи воздуха формирует приемлемый микроклимат с небольшими финансовыми расходами.

Преимущества и недостатки системы

В сравнении с классическим водяным отоплением воздушная система обладает множеством преимуществ. «Сантехник Портал» выделил основные из них:

1. Высокий КПД. Эффективность контуров обогрева воздушными потоками может достичь приблизительно 90%, тогда как КПД водяного отопления порядка 65%.
2. Возможность включить или выключить оборудование в любое время года. Прекращение функционирования системы обогрева даже в период самых сильных заморозков не выведет оборудование из строя. Включить систему обогрева зданий воздухом можно в любой момент.
3. Низкая эксплуатационная стоимость. Не нужно приобретать топливо и устанавливать дорогостоящее оборудование: трубы, радиаторы, запорную арматуру, переходники и пр.
4. Возможность объединения системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Следствие соединенья даёт возможность поддерживать в строении комфортную температуру в течение любого сезона.
5. Невысокая инерционность системы. Данный фактор позволяет реализовать довольно-таки быстрый нагрев жилища.
6. Возможность монтажа вспомогательного оборудования, которое применяется для поддержания оптимального микроклимата: ионизаторы, фильтры, увлажнители, стерилизаторы и т.д. Позволяет подобрать комбинацию устройств, соответствующих потребностям жильцов конкретного здания.
7. Предельно равномерный нагрев комнаты без локальных зон подогрева, что исключает возможность возникновения температурных перепадов и их последствия — появление нежелательной конденсации водяного пара.
8. Универсальность. Воздушный обогрев можно применять для создания комфортных условий в помещениях любой площади, находящихся на каком угодно уровне.

Если система отопления воздухом устроена правильно, то помещение прогревается очень быстро и эффективно. Температура в здании регулируется при помощи разнообразного автоматического оборудования, которое регулирует работу нагревательного прибора.

В итоге в загородном доме всегда теплая, комфортная атмосфера, а расходы на отопление сокращаются. Использовать систему воздушного отопления проще. Воздуховоды не засоряются так часто, как трубы водяного обогрева, следовательно, им реже требуется чистка. По понятным причинам обладатели воздушного отопления не сталкиваются с проблемами возникновения протечек, заморозки и повреждения оборудования, если зимой котел прекратил работу.

Следует также оценить и недостатки, которыми обладает воздушное отопление коттеджа:

1. Среди особенно ощутимых следует обозначить энергозависимость установки. Так, при отключении электричества система обогрева прекратит функционирование.
2. Организовать подобную систему в уже сооруженном коттедже довольно трудоемко, да и не всегда возможно. Нельзя просто снять трубы и батареи, а на их место установить воздуховоды и решетки, так как при обустройство воздушного отопления базируется на совершенно иных принципах.
3. Массивные воздуховоды займут гораздо больше пространства, да и выглядеть рядом со стенами они будут не очень привлекательно. Поэтому их, как правило, располагают за подвесными потолками, закрывают фальш-панелями и т.д.

По факту для подобной переорганизации обогрева потребуется основательный капитальный ремонт и даже перестройка всего здания. Помимо этого, конструкция предполагает частое техническое обслуживание и наблюдение.

Прежде, чем приступить к разбиванию стен, потребуется осуществить серьезные инженерные расчеты. Поэтому обустраивать в коттедже воздушное отопление желательно на этапе его возведения. А все требуемые подсчеты производятся еще во время проектирования строения. В этом случае можно обзавестись удобной, надежной и высокоэффективной отопительной системой.

Разновидности систем воздушного обогрева

Существует несколько типов организации воздушного отопления, с каждым из видов стоит ознакомится всем, кто планирует обустроить подобную конструкцию в собственном загородном доме.

Основные типы воздушного отопления:

• напольная система;
• подвесная система;
• с естественной циркуляцией;
• с принудительной циркуляцией;
• прямоточная система;
• рециркуляционная система;
• с частичной рециркуляцией.

Разберем основные особенности каждого типа.

По месту расположения воздуховодов системы обогрева можно классифицировать на две группы:

1. Напольное. Характерной чертой такой системы считаются помещённые в пол или интегрированные в плинтус выводы воздуховодов. В конечном итоге образуется весьма действенное распределение нагретых воздушных потоков, поступающих в нижний сектор комнаты. Разогревшийся воздух устремляется на верх, благодаря чему происходит довольно стремительное смешивание воздушных потоков и здание нагревается быстрее.
2. Подвесное. Такая система подразумевает присутствие интегрированных в потолочные перекрытия или стены воздуховодов, выводы которых находятся строго в верхнем секторе помещения. обычно под потолком. Основным изъяном подвесного расположения является более низкая, чем наверху, температура воздуха у самого пола. Теплый воздушный поток быстрее и интенсивнее греет именно верхний сектор комнаты, тогда как пол остается прохладным. Поэтому подвесные системы применяются редко.

Естественная воздушная циркуляция

Гравитационная (естественная) система применяется лишь в компактных сооружениях. Она характеризуется инерционностью, а основным ее положительным моментом является энергонезависимый контур. Он может действенно функционировать без монтажа дополнительных электрических устройств, поэтому возникает экономия на оборудовании.

Естественная система подразумевает перемещение воздушных масс по следующей схеме:

1. Теплый воздух от теплового источника расширяется, и когда становится легче, распространяется.
2. Теплый воздух уменьшает давление, и в образовавшееся пространство затягиваются холодные массы.
3. Холодные массы подогреваются, и цикл повторяется с первого пункта.
4. Попадающие в дом теплые массы вытесняют холодный поток.
5. Обогрев происходит до тех пор, пока работает нагреватель.

Значительный изъян гравитационного воздушного отопления состоит в ограниченном радиусе действия. Варьируется он в диапазоне 8-10 м.

Принудительное воздушное отопление

При эксплуатации принудительной разновидности воздушного обогрева воздух забирается извне, поэтому происходит его регулярное очищение.

Подобное отопление жилья осуществляется с использованием внешнего источника энергии для создания требуемой интенсивности циркуляции. Принцип действия принудительной схемы состоит в следующем:

1. Основным узлом отопления считается вентилятор, который нужно устанавливать под нагревателем.
2. В вентилятор поступает разогретый теплогенератором воздух, где очищается от мусора и микробов.
3. Сквозь решетки вентилятора воздушные потоки следуют в воздуховоды и обогревают комнаты. Воздуховоды требуется утеплить, если в дальнейшем планируется установка кондиционера, иначе будет скапливаться конденсат.

Вопреки тому, что необходим монтаж дополнительного оборудования, в частности, вентилятора, эта система в результате становится более экономичной. За счет увеличившейся скорости воздухообмена конструкция затягивает из помещения охладившийся воздух достаточно высокой температуры. Он просто не успевает остынуть до минимальных значений. На его вторичный подогрев расходуется в разы меньше энергии, что приносит в целом существенную экономию средств.

По способу теплообмена все воздушные отопительные системы подразделяются на три разновидности:

• Прямоточный вариант. Принцип действия предельно прост. В нижней части здания, обычно в подвале, ставится нагревательный механизм, который согревает поступающий в него воздух. Затем подогретые воздушные потоки по воздуховодам направляются в обогреваемые комнаты. Потом, пройдя через них, выводятся на улицу. Так тепло расходуется не только на отопление помещения, но и в прямом смысле на обогрев улицы. Поэтому прямоточный вариант считается наименее эффективным и затратным.

Основное достоинство подобной установки — полная вентиляция отапливаемого здания, поэтому ее применяют в промышленных сооружениях, где необходима хорошая вентиляция. При этом система дополняется оборудованием для рекуперации. К примеру, теплообменником, позволяющим использовать часть тепловой энергии, выходящей наружу, для обогрева приточных воздушных масс. Так эксплуатационные затраты получается немного уменьшить.

• Рециркуляционная система. Разогрев комнаты происходит с при наличии замкнутого цикла. Вначале воздушные потоки прогреваются теплогенератором и перемещаются по трубам внутрь помещения. Здесь воздух плавно охлаждается и опускается к полу, где размещаются входы отводящих воздуховодов. Угодив в них, охладившаяся воздушная масса передвигается к теплогенератору, где снова подвергается нагреву и цикл повторяется.

Подобная схема считается наиболее эффективной, так как потери тепла почти исключаются. Ее основным минусом считается низкое качество воздуха, циркулирующего внутри обогреваемых зданий. По этой причине она обычно применяется для обогрева производственных или складских помещений. Если подобная схема используется в жилых коттеджах, в обязательно необходима установка дополнительного оборудования — ионизатора и увлажнителя.

• Схема с частичной рециркуляцией. Данная конструкция даёт возможность устранить основной изъян рециркуляционной схемы – низкое качество воздуха. Для этого в нее подсоединяется вспомогательное вентиляционное оборудование, которое захватывает наружный воздух и подмешивает его в необходимых соотношениях к воздушным массам, циркулирующим внутри здания.

Система характеризуется предельной гибкостью и может функционировать в нескольких режимах: как вентиляционная, как отопительная или как комбинированная отопительно-вентиляционная. При этом она способна забирать любое необходимый объем воздуха, согревать или даже охлаждать его до требуемой температуры. Система с частичной рециркуляцией является наиболее оптимальной для организации воздушного обогрева в частном доме.

Источники тепловой энергии

Источники тепла для воздушного отопления бывают трех видов:

1. Земля-воздух. Грунт ниже точки промерзания круглый год хранит высокую температуру, и чем глубже он залегает, тем она выше. Данное тепло можно использовать постоянно, если опустить горизонтальный коллектор и несколько глубинных зондов.
2. Воздух-воздух. Типовым представителем системы такого отопления являются канальные кондиционеры. Их принцип действия основывается на выходе горячего воздуха из теплового насоса и последующем его перемещении во все комнаты по взаимосвязанным воздуховодам.
3. Вода-воздух. Такой источник тепла применяется в случае неглубокого залегания грунтовых вод. При эксплуатации подобного комплекса необходимо выкопать колодец, а в него опустить зонд-теплообменник. Данную схему используют, когда рядом со строением имеется незамерзающий водоем, поскольку вся суть процесса завязана на стабильном доступе к воде. Это делает использование подобной системы отопления очень редким.

Список оборудования для воздушного обогрева

Чтобы организовать эффективную систему обогрева дома при помощи воздуха, необходимо установить необходимое оборудование:

1. Теплогенератор. В его роли может выступать водяной калорифер, газовый воздухонагреватель, тепловая пушка или солнечный радиатор. Один из данных прибором станет источником тепловой энергии.
2. Теплообменник. Функция данного приспособления — подогрев воздуха, в нем не позволяется смешивания теплоносителя с газом. Он также именуется рекуператором и экономайзером. Его монтаж является обязательным для крупных систем.
3. Воздуховоды. По ним прогретые воздушные потоки подаются в отдельные помещения. Выпускаются квадратного, прямоугольного и круглого сечения, представлены они в определенных типоразмерах. Их совмещение друг с другом не представляет ничего сложного, поэтому монтаж можно осуществлять самостоятельно.
4. Фильтр, который выступает в качестве освежителя и увлажнителя, может поддерживать чистоту воздуха.
5. Автоматическая система отслеживания температуры в сооружении, она контролирует работу теплогенератора.
6. Кондиционер. Внедряется в систему и используется в летний период.

В конструкции теплогенератора также имеются: горелка, камера сгорания и калорифер. Прохладный воздух попадает в теплообменник из-под вентилятора. Энергия выделяется в камере сгорания, за счет нее совершается подогрев воздуха в теплообменнике. Горелка может сжигать любое топливо независимо от того, какой вид теплообменника применяется в отопительной системе. При необходимости горелку можно заменить.

Как рассчитать воздушный обогрев?

Перед расчетом, необходимо учесть некоторые важные факторы, влияющие на правильность вычислений:

1. Потери тепла высчитываются отдельно для каждого помещения.
2. Аэродинамический расчет нужно сделать для всей отопительной системы.
3. Выбор мощности и вида нагревателя зависит от расчетных потерь тепла.
4. Количество получаемого воздуха вычисляется в зависимости от мощности нагревателя.
5. Понадобится точно рассчитать сечение воздушных каналов.

На точность расчетных данных также будут оказывать влияние:

• толщина стен и их материал;
• количество жильцов, которые будут постоянно находиться в доме;
• количество оконных проемов и их общая площадь;
• мощность и теплоотдача дополнительных источников тепла.

Характеристики расчета находятся в зависимости также от того, будет ли вводиться вентиляционная система или нет, поэтому далее рассмотрим оба варианта.

Расчет отопления без вентиляции. Для вычисления потерь тепла через стены, окна, кровлю и полы применяется следующая формула:

Q = 1/R * (tв — tн) * S, где

R — сопротивление теплопередачи ограждения конструкции, то есть стены, окна, пола или кровли (м?*?С/Вт); tв — температура внутреннего воздуха; tн — температура наружного воздуха; S — площадь ограждения конструкции.

Чтобы воспользоваться этой формулой, сначала необходимо выяснить сопротивление теплопередачи. Для расчета используется такая формула:

R = ? / ?, где

? – толщина конструкции (м); ? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м*?С).

Когда будут вычислены потери тепла всех ограждений, показатели следует сложить и высчитать величину оптимальной мощности отопительной системы, при которой можно компенсировать потери тепла через стены, пол, окна и кровлю.

По облегченной методике расчетов принято считать, что на 1 кв.м. вполне хватает 40Вт мощности котла. Однако для каждого отдельного региона страны необходимо применять частный коэффициент. К примеру, для северных регионов он составляет 1,5-2. Если у строения стандартная высота потолков, равная 2,5-2,7 метра, то при расчетах можно придерживаться таких значений: на 10 кв.м. – 1 кВт.

Расчет отопления с вентиляцией. В этом случае к полученной выше величине нужно добавить тепловую энергию, которая будет затрачиваться на прогрев приточного воздуха. Вычисляется она по такой формуле:

Q = c * m (tв — tн), где

m — масса приточного воздуха (кг); с — удельная теплоемкость воздушной смели (Вт/(кг*?С)). Коэффициент равен 0,28.

Как сделать воздушное отопление своими руками?

После получения всех необходимых расчетов, можно начинать подготовку к установке выбранной системы, ведь воздушное отопление частного дома своими руками организовать не так сложно. Сначала нужно прорисовать схему приблизительного прохождения воздуховодов и их завязки между собой.

Нарисовав примерный порядок подключения системы, лучше его обсудить с профессионалами, даже если уже имеется личный опыт в этом деле, чтобы человек со стороны дал объективную оценку и нашел скрытые изъяны, которые могут привести к возникновению в процессе эксплуатации оборудования вибрации, сквозняка и постороннего шума.

Опытный эксперт может оказать содействие с выбором подходящей модели теплогенератора, который сможет обеспечить прогрев воздуха до требуемой температуры и не перегревался при усиленной деятельности. Если агрегат довольно большой, для него лучше выделить отдельную пристройку, прилегающую к дому.

Тепловые генераторы бывают двух типов:

• Стационарные. Они обычно используют газовое топливо, из-за внушительных габаритов и в целях техники безопасности должны устанавливаться исключительно в отдельных помещениях. В основном их применяют для обогрева огромных строений, так же часто их размещают в заводских цехах.
• Мобильные. Удобны тем, у кого есть дачи и загородные коттеджи, они более компактные, чем стационарные аналоги. Их камера сгорания изолирована, но для обеспечения безопасности данные конструкции требуется располагать в помещениях со встроенной системой дымоотвода. Такой тип также известен как калориферный.

Процесс самостоятельного монтажа оборудования для воздушного отопления состоит из нескольких этапов:

1. Установить котел и теплообменник. Первый монтируется почти всегда в подвальном помещении. Его газовую версию подключать самостоятельно запрещено, это должно быть согласовано с соответствующими службами.
2. Проделать в стене помещения, где стоит теплообменник, отверстия для вывода рукава воздухоотвода.
3. Соединить теплообменник с подающей трубой воздуха.
4. Установить под камеру сгорания вентилятор. Подвод к его внешней стороне обратной трубы.
5. Выполнить разводку воздухоотводов и их крепеж. Обычно, они выбираются с круглым сечением, для него нужно подобрать специальные кронштейны.
6. Подключить подающие каналы и обратный воздуховод, утеплить их.

Обустроить систему своими руками относительно легко, а вот осуществить правильно все расчеты вряд ли получится. Возможные ошибки приведут к понижению эффективности конструкции, постоянным сквознякам и другим неприятным последствиям. Поэтому лучше получить профессионально подготовленный проект и при желании воплотить его в жизнь самостоятельно.

Воздушное отопление дома – эффективный и выгодный способ обогрева, который отличается большей производительностью, в сравнении с традиционными водяными и газовыми системами. Воздушная система обогрева позволяет значительно повысить качество жизни в частном доме. Такой вариант отопления относится к числу наиболее безопасных, экономичных, чрезвычайно долговечных и надежных систем. Поэтому оно становится все более востребованным.