Воздушное отопление частного загородного дома: принципы устройства, подбор оборудования и расчет

Паровое отопление

котёл нагревает воду до той температуры, когда вода превращается в пар.собирательными и прямыми.

Преимущества парового отопления:

• недорогой монтаж и компактные размеры
• нет потери тепла в теплообменниках
• высокая теплоотдача
• пар, в отличие от воды, не замерзает в трубах
• экономичность

Недостатки парового отопления:

• пар постепенно разрушает трубы
• невозможно плавно регулировать температуру в посещении
• поверхность радиаторов раскаляется до высокой температуры, и при случайном касании можно получить ожёг

Этапы подготовки к установлению парового отопления:

1-й этап: выбираем паровой котёл. Его мощность аналогична мощности водяного котла. Он также работает на природном газе, твёрдом и жидком топливе.

2-й этап: выбираем трубы, по которым будет идти пар. Стальные трубы всем хороши, но у них низкие антикоррозионные свойства. Оцинкованные и нержавеющие трубопроводы хорошо противостоят коррозии, но стоят довольно дорого. Тот же недостаток и у медных труб, зато их легко вмуровывать в стены, они хорошо выдерживают высокую температуру и давление. Пластиковые трубы применять опасно, потому что они не выдерживают давления. Главное условие, независимо от материала труб покупайте трубы заводского изготовления. Монтировать их между собой необходимо в здании, а не на улице.

3-й этап: делаем схему устройства будущей отопительной системы. Учитывается общая длина трубопровода со всеми ответвлениями, материал, из которого он будет сделан, контрольно-измерительные приборы, предохранительная и запорная арматура, количество тройников и переходов. Опять-таки, всё это смогут сделать сотрудники фирмы, где Вы будете покупать всё необходимое.

4-й этап: устанавливаем паровой котёл. Помещение, где он будет размещаться, должно быть высотой не ниже 2,2 метра. Расстояние от стены до котла должно быть не менее метра. Стены должны быть сделаны из кирпича или облицованы огнеупорной плиткой. В помещении обязательно должно быть окно и работать система вентиляции. Котёл монтируется ниже уровня радиаторов. Это позволит пару подниматься вверх, а скопившийся конденсат самостоятельно стечёт обратно в котёл. Вместе с котлом проводится монтаж датчиков, клапанов, предохранителей и прочих устройств.

5-й этап: производится установка радиаторов. Они должны быть минимум 7-коленными. Их можно прикрепить к стене при помощи дрели, перфоратора и шуруповертов. В отопительную систему радиаторы монтируются посредством резьбового соединения или сварки. Соблюдение герметичности является жизненно важным! Иначе радиаторы будут пропускать пар. Монтаж труб осуществляется не ранее установки радиаторов.

Варианты воздушного отопления

Система воздушного отопления (СВО) – это система отопления, в которой отсутствуют радиаторы. Теплогенератор греет непосредственно воздух, а не жидкость. СВО в частном доме условно делятся на:

1. Гравитационные.
2. Принудительные.

Гравитационный принцип

Тёплый воздух от печи поднимается вверх, растекается по потолку и у дальних стен, охлаждаясь, опускается вниз. Создаётся круговорот воздуха без каких-либо дополнительных устройств. Это – классическая система, предшественница водяного и парового отопления.

Гравитационная система распределения горячего воздуха

Сегодня она тоже применяется, только изменились котлы, нагревающие воздух. На смену «Русской печи», пришли – Булерьян, Печь Бутакова и другие.

Система хороша простотой. Она не создаёт шума, сквозняков, экономична, надёжна.

Минус её в том, что тепло сосредоточено в помещении, где находится печь.

Принудительный принцип

Воздух нагнетается с помощью вентилятора. Это может быть воздушная пушка, перемешивающая большие объёмы воздуха, в больших помещениях.

Другой вариант – тёплый воздух подаётся в соседние комнаты по системе воздуховодов.

После чего, часть воздуха возвращается в систему для повторного нагрева, а часть выводится на улицу.

При помощи рекуператора, установленного на выходе, тёплый воздух, до того, как покинуть дом, нагревает входящий холодный поток. Свежего воздуха поступает 15 – 20%. Рекуператор – вещь полезная, но не обязательная. При низкой цене на топливо, он может окупиться только через 7 – 10 лет (Примерная стоимость рекуператора по России – 17 – 27 тыс. руб.)

Чтобы специфические запахи не разносились по всему дому, выходы воздуха на улицу можно устроить в кухне и туалете.

Сравнение естественной системы отопления и принудительной с рекуперацией

Важная составляющая системы – это воздуховоды. Их делают из листовой оцинковки, специального гофра и т. п. Утеплитель – самоклеющийся теплоизолятор. Между собой соединяются хомутами или специальным армированным скотчем. Воздуховоды могут быть:

• гибкими (гофра), или жёсткими;
• круглыми, или квадратными.

У круглых – минимум аэродинамического сопротивления. Диаметр 10 – 20 см.

Квадратные делают в виде коробов.

Если планируется установка кондиционера, воздуховоды нужно хорошо утеплить, чтобы не скапливался конденсат.

Принцип работы рекуператора

Воздух, который снова и снова циркулирует по дому, требует фильтрации. Можно установить сменный фильтр, а можно – электронный, который не нуждается в замене, а только в уходе. Стоить это удовольствие будет около 20 тыс. руб.

КПД принудительного воздушного отопления высок – около 90 – 96%. Правда, большинство современных котлов отопления, имеет уровень КПД от 85 до 95%.

Цена данной системы воздушного отопления частного дома тоже не является преимуществом, поскольку со всеми дополнениями, система стоит практически столько же, сколько обычное водяное отопление.

Если забор воздуха установить вверху комнаты,- воздух будет чище (он там более загрязнён); если внизу – экономия топлива (возле пола воздух остывший).

Плюсы

• Возможность объединить вентиляцию и отопление (хорошо там, где кондиционирование необходимо);
• Нет воды – нет размораживания системы и протечек;
• Быстрый нагрев и остывание (Хорошо например, когда большой перепад дневной и ночной t, но это – и недостаток. Дверь открыли – тепло улетучилось).

Минусы системы

Сложности монтажа. Если дом не был спроектирован под воздушное отопление зачастую его сложно реконструировать.

Требуется установка сети гофры и фильтров.

Всё это нужно декоративно обыграть, или спрятать в фальшь-потолок, что скрадывает высоту комнат.

Приточные накопители могут стать отличным местом обитания микро-жизни. Пыль, конденсат и микроорганизмы накапливаются там, хоть и не очень быстро, но всё-таки. Раз в 5 -7 лет воздуховоды нужно будет хорошо почистить и обработать от клещей, а делать это непросто, недёшево и неприятно.

И не забудьте, что за электроэнергию, которая нужна на работу вентилятора, тоже нужно платить, а если свет отключили – нужен резервный источник питания.

Воздуховод до и после очистки

Кроме того, если ошибиться в расчётах, то можно столкнуться со следующими неприятностями:

• Шум;
• Сквозняки;
• Скопление волос и пыли в не продуваемых углах;
• Перепад t (голове – жарко, ногам – холодно);
• Даже, хорошо отрегулированная схема движения потоков, может быть нарушена простым открытием двери.

Расчет системы отопления дома

Расчет системы – калькулятор онлайн

Для чего необходим предварительный расчет отопления в частном доме? Это требуется для выбора правильной мощности необходимого отопительного оборудования, позволяющей реализовать систему отопления, сбалансировано обеспечивающую теплом соответствующие помещения частного дома. Грамотный выбор оборудования и правильный расчёт мощности системы отопления частного дома позволят рационально компенсировать теплопотери от ограждающих конструкций и притока уличного воздуха на нужды вентиляции. Сами формулы для такого расчета достаточно сложны – поэтому мы предлагаем Вам воспользоваться онлайн расчетом (выше), или заполнив анкету (ниже) – в таком случае расчет произведет наш главный инженер, и эта услуга – совершенно бесплатная.

Как рассчитать отопление частного дома?

С чего начинается такой расчет? Во-первых, требуется определить максимальные теплопотери объекта (в нашем случае – это частный загородный дом) при наихудших погодных условиях (такой расчет ведется с учетом самой холодной пятидневки для данного региона). Рассчитывать систему отопления частного дома на коленке не получится – для этого используют специализированные формулы расчета и программы, позволяющие построить расчет на основе исходных данных о конструкции дома (стен, окон, кровли и т.д.). В результате полученных данных выбирается оборудование, полезная мощность которого должна быть больше или равна рассчитанному значению. В ходе расчёта системы отопления выбирается нужная модель канального воздухонагревателя (обычно это газовый воздухонагреватель, хотя мы можем использовать и другие типы обогревателей – водяной, электрический). Затем вычисляется максимальная производительность обогревателя по воздуху – иными словами, какой объем воздуха вентилятор данного оборудования нагнетает в единицу времени. Следует помнить, что производительность оборудования отличается в зависимости от предусмотренного режима его использования: так, например, при кондиционировании производительность больше, чем при отоплении. Поэтому если в перспективе планируется использовать кондиционер, то за исходное значение нужной производительности необходимо принимать расход воздуха именно в этом режиме – если же нет, то достаточно только значения в режиме отопления.

На следующем этапе расчёт систем воздушного отопления частного дома сводится к правильному определению конфигурации воздухораспределительной системы и расчёту сечений воздуховодов. Для наших систем мы используем бесфланцевые прямоугольные воздуховоды прямоугольного сечения – они просты в сборке, надежны и удобно располагаются в пространстве между конструктивными элементами дома. Поскольку воздушное отопление является низконапорной системой, то при ее построении необходимо учитывать определённые требования, например, минимизировать количество поворотов воздуховода – как магистрального, так и оконечных веток, идущих к решёткам. Статическое сопротивление трассы не должно превышать 100 Па. На основе производительности оборудования и конфигурации воздухораспределительной системы рассчитывается нужное сечение магистрального воздуховода. Количество оконечных веток определяется исходя из количества подающих решёток, необходимых для каждого конкретного помещения дома. В системе воздушного отопления дома обычно используются стандартные подающие решётки размером 250х100 мм с фиксированной пропускной способностью – она вычисляется с учетом минимальной скорости движения воздуха на выходе. Благодаря такой скорости в помещениях дома не ощущается движение воздуха, отсутствуют сквозняки и посторонний шум.

онлайн-калькулятором

Преимущества и недостатки систем воздушного отопления

К преимуществам систем воздушного отопления относятся следующие:

Высокий уровень коэффициента полезного действия (на уровне  90%);
В схеме отопления нет промежуточных передаточных элементов (труб, радиаторов и т.п.);
Отопительная воздушная система может быть объединена с климатической системой, что для жилых помещений весьма важно, так как, таким образом, может поддерживаться необходимый микроклимат внутри помещения;
Возможность быстрого обогрева помещения за счет малой инерционности.

Имеются и недостатки систем воздушного отопления:

• Эффективное воздушное отопление должно монтироваться в процессе строительства самого частного дома;
• Система воздушного отопления довольно требовательна в отношении регулярного технического обслуживания;
• Постоянная потребность в электропитании требует предусмотреть возможность резервного источника электроснабжения;
• Невозможность модернизации такой системы в процессе эксплуатации.

При естественной (гравитационной) отопительной системе циркуляция нагретого воздуха происходит из-за изменения удельной плотности воздуха при изменении его температуры. Такая схема в меньшей мере зависит от электроснабжения, но, в то же самое время, имеет существенные недостатки.

Схема гравитационной системы воздушного отопления

Любые сквозняки или другие потоки холодного воздуха из-за открытого окна или двери вызывают нарушение циркуляции потоков воздуха в помещении. Это приводит к тому, что пространство под потолком перегревается, а рабочая часть помещения – охлаждается.

Схема работы принудительной схемы воздушного охлаждения

Принудительная схема воздушного охлаждения предусматривает применения вентилятора. Распределение нагретого воздуха происходит по воздуховодам, созданным этим вентилятором давлением.

Такой вентилятор устанавливается под камерой сгорания и, очищая отобранный из помещений воздух от пыли, различных посторонних запахов и микробов, подает его в нагретый теплообменник.

После теплообменника нагретый воздух по воздуховодам подается в помещение. Возвращается в теплогенератор воздух через вентиляционные решетки или по обратным воздуховодам.

Проектирование и расчет системы воздушного отопления

• Мощность воздухонагревателя. Она должна быть достаточной для того, чтобы помещение получило достаточный обогрев при учете компенсации тепловых потерь;
• Скорость подачи нагретого воздуха;
• Теплопотери через стены, полы, потолки, окна и двери помещения;
• Диаметр воздуховодов. К этому относится расчет аэродинамических характеристик системы. Целью такого расчета служит определение размера потери воздушного напора.

Последствиями неправильного расчета системы могут стать:

• Перегрев теплонагревателя;
• Вибрация и шум при работе;
• Сквозняк в помещениях.

После того, как все предварительные вопросы были рассмотрены, необходимо определить место установки воздухонагревателя. Общая инструкция по этому поводу отсутствует. Теплый воздух обычно подводится посредством припотолочной вентиляционной системы.

Теплоноситель (теплый воздух) через вентиляционные решетки доставляется ко всем помещениям через специальные воздуховоды. Ими служат смонтированные рукава.

Выходы таких воздуховодов проектируются в полу или внизу помещения возле пола. Сами решетки воздуховодов  следует проектировать в местах, где люди будут находиться чаще всего.

Одно из прогрессивных решений теплонагрева при организации такой системы – это солнечное воздушное отопление

В этом случае при расчете системы принимают во внимание среднее число солнечных дней в году

На основании этих данных принимают решение о количестве нагревательных элементов – солнечных коллекторов для отопления дома.

Эти элементы устанавливаются на крышах и стенах зданий и сооружений. Для них могут возводиться специальные конструкции. Преимущества такого решения – выгодная цена и возможность самостоятельного монтажа

Расчет системы отопления дома

Расчет системы – калькулятор онлайн

Для чего необходим предварительный расчет отопления в частном доме? Это требуется для выбора правильной мощности необходимого отопительного оборудования, позволяющей реализовать систему отопления, сбалансировано обеспечивающую теплом соответствующие помещения частного дома. Грамотный выбор оборудования и правильный расчёт мощности системы отопления частного дома позволят рационально компенсировать теплопотери от ограждающих конструкций и притока уличного воздуха на нужды вентиляции. Сами формулы для такого расчета достаточно сложны – поэтому мы предлагаем Вам воспользоваться онлайн расчетом (выше), или заполнив анкету (ниже) – в таком случае расчет произведет наш главный инженер, и эта услуга – совершенно бесплатная.

Как рассчитать отопление частного дома?

С чего начинается такой расчет? Во-первых, требуется определить максимальные теплопотери объекта (в нашем случае – это частный загородный дом) при наихудших погодных условиях (такой расчет ведется с учетом самой холодной пятидневки для данного региона). Рассчитывать систему отопления частного дома на коленке не получится – для этого используют специализированные формулы расчета и программы, позволяющие построить расчет на основе исходных данных о конструкции дома (стен, окон, кровли и т.д.). В результате полученных данных выбирается оборудование, полезная мощность которого должна быть больше или равна рассчитанному значению. В ходе расчёта системы отопления выбирается нужная модель канального воздухонагревателя (обычно это газовый воздухонагреватель, хотя мы можем использовать и другие типы обогревателей – водяной, электрический). Затем вычисляется максимальная производительность обогревателя по воздуху – иными словами, какой объем воздуха вентилятор данного оборудования нагнетает в единицу времени. Следует помнить, что производительность оборудования отличается в зависимости от предусмотренного режима его использования: так, например, при кондиционировании производительность больше, чем при отоплении. Поэтому если в перспективе планируется использовать кондиционер, то за исходное значение нужной производительности необходимо принимать расход воздуха именно в этом режиме – если же нет, то достаточно только значения в режиме отопления.

На следующем этапе расчёт систем воздушного отопления частного дома сводится к правильному определению конфигурации воздухораспределительной системы и расчёту сечений воздуховодов. Для наших систем мы используем бесфланцевые прямоугольные воздуховоды прямоугольного сечения – они просты в сборке, надежны и удобно располагаются в пространстве между конструктивными элементами дома. Поскольку воздушное отопление является низконапорной системой, то при ее построении необходимо учитывать определённые требования, например, минимизировать количество поворотов воздуховода – как магистрального, так и оконечных веток, идущих к решёткам. Статическое сопротивление трассы не должно превышать 100 Па. На основе производительности оборудования и конфигурации воздухораспределительной системы рассчитывается нужное сечение магистрального воздуховода. Количество оконечных веток определяется исходя из количества подающих решёток, необходимых для каждого конкретного помещения дома. В системе воздушного отопления дома обычно используются стандартные подающие решётки размером 250х100 мм с фиксированной пропускной способностью – она вычисляется с учетом минимальной скорости движения воздуха на выходе. Благодаря такой скорости в помещениях дома не ощущается движение воздуха, отсутствуют сквозняки и посторонний шум.

онлайн-калькулятором

Основные преимущества и способы работы

Основным преимуществом воздушного отопления считается работа без труб и радиаторов, что значительно упрощает установку и уменьшает расходы на отопление. Уже через 30−40 минут, после начала работы помещения нагревается до температуры 20−25 градусов. Тепло поддерживается с помощью автоматического режима, что значительно экономит расходы топлива.

Воздушное отопления способно работать как на природном газе, так и на дизельном топливе. Это напрямую зависит от конструкции данной системы отопления. Физические исследования показали, что коэффициент полезного действия (КПД), при использовании данного типа отопления, составляет 90%. То есть, его использования безопасное, эффективное и недорогое, если сравнивать с другими способами отопления помещений.

Схема работы данной системы, с помощью котла Goodman

• под цифрой 1 на рисунке показано воздухонагреватель, в котором происходит переработка топлива;
• цифра 2 обозначает дымоход, он служит для удаления продуктов сгорания топлива в открытый воздух;
• цифра 3 — это теплообменник, через него тепло передается воздуху, который помечен цифрой 4;
• затем, процесс работы котла передается вентилятору (цифра 5) и теплый воздух по специальным воздуховодам (цифра 6) начинает отапливать помещение;
• существуют, также обратные воздуховоды, обозначены цифрой 7, которые служат в данном устройстве для забора воздуха, который является охлажденным;
• ну и, через специально оборудованы фильтра, собранный воздух из помещения, также начинает нагреваться, выполняя при этом некую рециркуляцию, фильтр на рисунку обозначен цифрой 8;
• заслонки (цифра 9) предназначены для вентиляции со стороны улицы, открываются только по необходимости;
• цифрой 10 на рисунке показан сам процесс сжигания топлива и вывода его продуктов сгорания через дымоход.

Дополнительное оборудования для системы воздушного отопления

Дополнительное оборудование для системы воздушного отопления устанавливается, как правило, в воздуховодах. Одним из таких оборудований есть специальный кондиционер, который позволяет охлаждать жилищное помещения летом. К кондиционеру, также можно приобрести ультрафиолетовый стерилизатор воздуха и увлажнитель воздуха. Первый создан для утилизации различных вирусов, которые размножаются и распространяются в помещении. А второй поддерживает микроклимат, заданный владельцем дома. К микроклимату относится температура помещения и влажность.

Расчет воздушного отопления: основные показатели и требования к ним

Любая отопительная система, а воздушная в особенности, требует правильных и точных расчетов. Инструкции к нагревательным агрегатам содержат достаточно информации этого плана. В ее основе – среднестатистические данные и теоретические выводы. При планировании воздушной системы отопления расчет лучше доверить специалистам, имеющим практический опыт в проведении установок.

Основными показателями, учитываемыми при расчете системы, являются:

1. Расход воздуха на систему отопления. Средний показатель – 1500-3500 м³/час.
2. Давление в системе. Оно составляет 150 Па.
3. Мощность котла. Она отличается у разных моделей и типов.
4. Количество тепловых потерь. Этот показатель зависит от особенностей технических условий помещения.

Потери тепла можно рассчитать по следующей формуле:

Планируя воздушную систему отопления, все расчеты рекомендуется предоставить специалистам.

Q= S*T/R, где

Q – тепловые потери; S – площадь помещения (или здания); T – разница температурных показателей снаружи и внутри; R – тепловое сопротивление конструкций.

Неграмотное выполнение расчетов может привести к отсутствию ожидаемого результата и даже значительным негативным последствиям:

• в ходе эксплуатации теплогенератор может перегреваться, работа системы в целом будет заблокирована датчиками;
• возможно появление значительных шумов, вибрации воздуховодов;
• есть опасность нарушения цикла воздухообмена, которое приводит к температурному дисбалансу.

Общая длина центрального воздуховода не должна превышать 30 м. Дополнительные ответвления – не более 15 м. Мощность твердотопливного котла для обогрева жилого дома может составлять 20-50 кВт. Для обеспечения воздушного отопления теплиц, конференц-залов, холлов и т. д. применяются котлы мощностью до 1 мВт. Производственные цеха, торговые центры могут обеспечить теплом устройства мощностью от 5 до 10 мВт.

Котлы, обладающие функциями регулировки процесса, стоят дороже, но быстро окупаются.На заметку! Выбирая котел для воздушного обогрева, лучше отдать предпочтение агрегату, обладающему возможностями регулирования процесса горения. Стоимость достаточно быстро окупится экономным расходом топлива.