Система воздушного отопления частного дома

Расчет воздушного отопления

• Потери тепла считаются отдельно для каждой комнаты.
• Аэродинамический расчет проводится для всей отопительной системы.
• Выбор мощности и вида воздухонагревателя будет зависеть от расчетных потерь тепла.
• Количество получаемого воздуха рассчитывается в зависимости от мощности нагревающего устройства.
• Потребуется точно рассчитать сечение воздушных каналов.

• толщина стен и их материал;
• численность людей, которые будут постоянно находиться в комнате;
• количество окон и их общая площадь;
• мощность и теплоотдача дополнительных источников тепла.

Расчет отопления без вентиляции

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.

R = ? / ?, где

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

По упрощенной схеме расчетов, которая применяется и для других систем отопления, принято считать, что на 1 м? вполне достаточно 40 ватт мощности теплового агрегата. Для каждого отдельного района страны нужно использовать свой коэффициент. Например, северных регионов он составляет 1,5-2. Если жилье имеет стандартную высоту потолков, равную 2,5-2,7 метра, то при расчетах можно придерживаться таких значений: на 10 м? —1 кВт.

Расчет отопления с вентиляцией

Q = c * m (tв – tн), где

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

Источники тепла для воздушного отопления

• Грунт-воздух. Почва ниже точки промерзания круглый год сохраняет высокую температуру, и чем глубже он залегает, тем она выше. Это тепло можно извлекать круглосуточно, если погрузить горизонтальный коллектор и несколько глубинных зондов.
• Воздух-воздух. Типичным представителем канонической системы такого отопления выступают канальные кондиционеры. В них принцип работы основан на выходе горячего воздуха из теплового насоса и последующем его перемещении во все помещения по взаимосвязанным воздуховодам.
• Вода-воздух. Этот источник тепла используется в случае неглубокого прохождения грунтовых вод. При использовании такой системы нужно вырыть колодец, а в него опустить зонд-теплообменник. Такую схему применяют, когда рядом с постройкой есть незамерзающий водоем. Так как вся суть процесса завязана на постоянном доступе к воде, то применение такой системы отопления встречается нечасто. Схема такого отопления:

Как выполнить отопление воздушное приватного дома от солнечных лучей

Плюсы солнечного теплоснабжения понятны — владелец дома инвестирует средства только в приобретение оборудования, а сам тепловой источник не стоит ничего. Окупятся электростанции работающие от солнца приблизительно за три года, а эксплуатационный период их на порядок больше (до тридцати лет).

Есть два типа солнечного теплоснабжения: от фотоэлектрических панелей и от солнечных коллекторов.

Плюсы солнечного теплоснабжения:

• безусловная безопасность в экологическом плане;
• легкость эксплуатации;
• постоянное формирование технологии производства и снижение стоимости оборудования.

Из минусов отметим:

• малую продуктивность станции в пасмурные дни;
• пока еще большую цену оборудования и монтажа;
• необходимость правильного расчета и грамотной расстановки оборудования для максимально эффективной работы.

Установки на батареях которые работаеют от солнечных лучей

Рабочий принцип данных установок построен на формировании светом солнца непрерывного тока при попадании на специализированные полупроводники. Преобразователь переводит постоянный ток в переменный. Напряжение, какое при этом возникает в фотоэлектрических панелях, подается отопительной системе. Энергия также может собираться аккумулятором, а потом применяться в плохую погоду.

Фотоэлектрические панели технически непросты, производство их попросит знаний и способностей. Стоит еще сказать, что, данное оборудование в большинстве случаев применяют, чтобы получать электричество. Такой вид теплоснабжения применяют там, в которых есть электроотопление — пол с подогревом или электрические обогреватели. Если мощности установки достаточно, то можно давать дом горячей водой.

Результативность батарей зависит, по большей части, от численности энергии солнца. В средних и северных широтах, где солнечного света недостаточно, можно посоветовать задействовать комбинированные установки, в которых фотоэлектрические панели будут нести вспомогательную роль.

Установки на солнечных коллекторах

Рабочий принцип данных установок также построен на сборе и преобразовании солнечной энергии, только трансформация происходит не в электрическую, а в энергию тепла. Тепловой носитель в коллекторе нагревается под воздействием лучей солнца и отдает собственное тепло в помещении. Продуктивность данной установки также зависит от численности солнца.

По типу носителя тепла отличают установки нагревания:

Пример самой простой солнечной воздушной системы обогрева

Порядок устройства солнечного коллектора:

1. Стенку южной стороны дома теплоизолировать пенополистиролом и покрыть краской черной краской.
2. Сверху пришить рейки из дерева.
3. Снизу сквозь стенку дома и утепление с краев пробить 2 конвекционных отверстия для холодного воздуха, сверху 1 для горячего воздуха. Диаметр отверстий 20 см.
4. На планки нашить профилированый настил, который сверху закрыть черной пленкой на основе полиэтилена (лучше стеклом).

Рабочий принцип коллектора совсем несложный: циркуляция холодного воздуха из дома происходит через отверстия находящиеся снизу, воздух который нагрелся поступает в дом в верхнее конвекционное отверстие.

В ноябре в 12 часов дня при температуре 9 градусов в солнечный день воздух, подаваемый в дом, коллектор нагревает до 46 градусов.

Схема солнечного воздушного обогрева приватного дома

С чего нужно начинать?

Оборудование дома воздушным обогревом следует выполнять поэтапно, тщательно проверяя и контролируя работу, так как цена ошибки очень большая.

Последовательность выполнения следующая:

• выполнение расчетов тепловой мощности, нужной для обогрева дома;
• выбор типа воздушной отопительной системы;
• разработка схемы.

Выполнив все пункты выше обозначенного плана, останется только подобрать и приобрести необходимое оборудование. Следующим шагом будут монтажные работы, которые можно осуществить как своими собственными силами, так и с привлечением специализированных бригад.

В чем отличие твердотопливных котлов

Помимо того, что эти источники тепла производят тепловую энергию, сжигая различные виды твердого топлива, они имеют ряд других отличий от других теплогенераторов. Эти отличия как раз и являются следствием сжигания древесины, их надо воспринимать как данность и всегда учитывать при подсоединении котла к системе водяного отопления. Особенности заключаются вот в чем:

1. Высокая инерционность. На данный момент не существует способов резко потушить разгоревшееся твердое топливо в камере сжигания.
2. Образование конденсата в топливнике. Особенность проявляется во время поступления в котловой бак теплоносителя с низкой температурой (ниже 50 °С).

Примечание. Явление инерционности отсутствует только у одного вида агрегатов на твердом топливе – пеллетных котлов. В них имеется горелка, куда древесные гранулы подаются дозировано, после прекращения подачи пламя угасает почти сразу же.

Опасность инерционности состоит в возможном перегреве водяной рубашки отопителя, вследствие чего теплоноситель в ней вскипает. Образуется пар, который создает высокое давление, разрывающее корпус агрегата и часть подающего трубопровода. Как результат, в помещении топочной много воды, куча пара и непригодный к дальнейшей эксплуатации твердотопливный котел.

Подобная ситуация может возникнуть, когда обвязка теплогенератора выполнена неправильно. Ведь на самом деле нормальный режим работы дровяных котлов – максимальный, именно в это время агрегат выходит на свой паспортный КПД. Когда термостат реагирует на достижение теплоносителем температуры 85 °С и прикрывает воздушную заслонку, горение и тление в топке еще продолжается. Температура воды повышается еще на 2—4 °С, а то и больше, прежде чем ее рост остановится.

Во избежание превышения давления и последующей аварии, в обвязке твердотопливного котла всегда участвует важный элемент – группа безопасности, подробнее о ней будет сказано ниже.

Другая неприятная особенность работы агрегата на дровах – появление конденсата на внутренних стенках топливника из-за прохождения через водяную рубашку еще не разогретого теплоносителя. Этот конденсат – вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Потом смешавшись с пеплом, конденсат превращается в липкую субстанцию, отодрать ее от поверхности не так легко. Проблема решается установкой смесительного узла в схему обвязки твердотопливного котла.

Такой налет служит теплоизолятором и снижает КПД твердотопливного котла

Владельцам теплогенераторов с чугунными теплообменниками, не боящимися коррозии, рано вздыхать с облегчением. Их может ожидать другая беда – возможность разрушения чугуна от температурного шока. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. За это время вода в радиаторах успевает остыть, а в теплообменнике – нагреться (из-за той же инерционности).

Появляется электричество, включается насос и направляет в разогретый котел остывший теплоноситель из закрытой системы отопления. От резкого перепада температур у теплообменника случается температурный шок, чугунная секция дает трещину, на пол бежит вода. Отремонтировать весьма сложно, заменить секцию удается не всегда. Так что и при таком раскладе узел подмеса предотвратит аварию, о чем будет сказано далее.

Аварийные ситуации и их последствия описаны не с целью напугать пользователей твердотопливных котлов или побудить их к покупкам ненужных элементов схем обвязки. Описание основано на практическом опыте, который необходимо учитывать всегда. При правильном подключении теплового агрегата вероятность подобных последствий чрезвычайно низка, почти такая же, как у теплогенераторов на других видах топлива.

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.

Недостатки

Дачное воздушное отопление не лишено определенных недостатков:

1. Прокладка эффективных воздушных петель возможна только на этапе строительства здания. Во время его эксплуатации сделать это очень сложно.
2. Воздушное отопление дома по канадской методике нуждается в постоянном квалифицированном обслуживании.
3. Такое отопление полностью зависит от наличия электроэнергии, поэтому необходимо приобрести резервный источник питания.
4. В процессе эксплуатации улучшение и доработка системы невозможны.

Естественный гравитационный обогрев работает по принципу изменения удельной плотности воздушных масс, что достигается их нагреванием: в результате теплый воздух начинает двигаться вверх, а холодный вниз. При этом наличие электричества не является обязательным условием, что очень удобно. Недостатками таких схем является их чувствительность к сквознякам и другим холодным сквознякам, возникающим при открывании дверей или окон. Эти явления могут изменить эффективность циркуляции воздуха внутри дома, так что участки у потолка нагреваются, а рабочая часть остается холодной.

Частью воздушного отопления загородного дома являются специальные вентиляторы, с помощью которых горячий воздух равномерно распределяется по объему помещения. Для этих целей используются специальные воздуховоды. Место установки такого вентилятора – зона возле камеры сгорания. Также в системе есть специальные фильтры для удаления пыли, микроорганизмов и неприятных запахов из отдельных воздушных потоков в помещении. После очистки воздух поступает в нагретый теплообменник, после чего перемещается по специальным воздуховодам по всему дому. Ввод охлажденных потоков осуществляется через вентиляционные отверстия, оборудованные решетками.

Конструкция

Газовый теплогенератор представлен несколькими элементами. Это:

Корпус

Основная деталь, довольно объемная. Именно в ней расположена камера сгорания, сама горелка и вентилятор, способствующий распространению нагретого воздуха. Корпус используется в качестве неплохого теплообменника, именно поэтому в процессе его производства соблюдаются все требования и особенности технологии. Чаще всего корпус выполнен из стали. Так вот она должна быть устойчивой к воздействию даже очень высоких температур, сохранять в процессе нагрева свои заявленные свойства и характеристики.

Вентилятор

Количество лопастей и особенности крепления – то, от чего зависит бесшумность работы вентилятора. Понятно, что каждый хочет приобрести максимально бесшумный агрегат. Однако ту модель, которая не излучает ни малейшего шума, вы не встретите.

Камера сгорания

Виды систем воздушного отопления

Возможностей отапливать (охлаждать) помещения путем использования воздушного отопления существует несколько:

1. Гравитационная (или естественная) система — циркуляция воздуха происходит благодаря разного давления воздушным потокам, которые образуются при столкновении разных температур в помещении. То есть, теплый воздух просто вытесняет холодный, заполняя собой все помещение, а в результате и целый дом. Высокая эффективность такой конструкции объясняется расположением воздуховода, по которому идет теплый воздух (размещаются они под потолком). Таким образом холодный воздух вытесняется снизу.

Гравитационная система воздушного отопления

Подобная система считается наиболее популярной, так как не зависит от подачи электроэнергии, но она не настолько эффективна, так как больше напоминает систему вентиляции, нежели отопления.

2. Система с принудительной вентиляцией — основным рабочим органом является вентилятор с электроприводом, который и гоняет воздух. Нагревает его генератор до 40-60°С.

Система с принудительной вентиляцией

Переработанный воздух, перед тем как быть повторно использованным, очищается от пыли, микробов и запахов, обогащается кислородом и только тогда попадает в генератор, нагревается, поступает в помещения и все начинается сначала.

И первый, и второй вариант отопительной системы могут оборудоваться увлажнителями, которые будут собирать пыль и регулировать коэффициент влажности в отдельных помещениях и во всем доме.

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:

1. естественной циркуляции (воздушные массы перемещаются в зависимости от своей температуры: тёплые вверх, холодные вниз, другое название — гравитационная);
2. 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

Воздушное отопление частного дома. У буржуев лучше, или мы тоже можем

О качественном и недорогом обогреве дома думали все и всегда. По определенным причинам для массового внедрения подошло водяное отопление, но его целесообразность для частного домостроения была пересмотрена достаточно быстро. Уже во второй половине ХХ века, во времена строительного бума и особенно со времени энергетического кризиса середины семидесятых в США и Канаде, домовладельцы и проектировщики начали отдавать предпочтение воздушной системе отопления. Расчеты показали, что его использование будет в 1,5 раза экономичнее , чем, если бы отдельно устанавливать водяное отопление, кондиционирование и системы очистки воздуха.

Для постсоветского пространства воздушное отопление было и пока остается экзотикой, но даже в таких условиях отечественные инженеры внесли свой вклад в развитие технологии. Если американские специалисты для своих климатических систем использовали классические асинхронные двигатели и стандартные вентиляторы «улитки», то проектировщики первого отечественного воздухонагревателя «АТМ Климат» впервые в мире использовали вентилятор с вентильным двигателем и рабочим колесом с обратнозагнутыми лопатками.

Это значительно упростило систему управления, а значит, сделало ее надежнее. Кроме того, в отличие от асинхронника, вентильный двигатель обладает возможностью плавной регулировки оборотов от 0 до максимума и имеет меньшее энергопотребление при большей производительности.

Кроме того, в отечественном воздухонагревателепредусмотрены режимы фоновой вентиляции и «ускоренного прогрева» дома – это решения также были применены впервые в мировой практике и отлично себя зарекомендовали.

Воздушное отопление и теплый пол

Такой «отопительный прибор» как теплый пол становится настоящим трендом, вплоть до того, что в ряде случаев его используют как основную систему отопления. Это не лишено здравого смысла, ведь прогрев идет снизу вверх, а значит, «ноги в тепле» – как советуют все бабушки. Но следует помнить что теплый пол можно использовать только с керамическими покрытиями, а это не всегда комфортно, особенно летом.

В качестве основного отопления теплый пол проигрывает «воздушке» примерно по тем же статьям, что и водяное – это не универсальное решение. Теплый пол не сможет обеспечить вентиляцию дома и его нельзя использовать как кондиционер. Но в качестве вспомогательного «отопительного прибора» в той же ванной, санузле, бассейне – теплый пол будет очень полезен.

Мифы и реальные недостатки воздушного отопления

«Что одному русскому хорошо…», то не то что немцу, а даже и другому русскому может не понравиться. Поэтому, ознакамливаясь с какой-либо технологией, надо смотреть не только на плюсы, но и минусы – реальные и предполагаемые.

«Воздушка» сильно шумит

Если даже кулер от компьютера или ноутбука издает достаточно ощутимый звук, то есть предположение, что вентилятор, прогоняющий воздух по всему дому, будет слышно гораздо лучше. Это отчасти так – если находится в комнате с оборудованием, то его действительно слышно. Точно так же, если зайти в котельную водяного отопления – будет слышна работа котла, насоса и так далее.