Воздушная система отопления: что это, виды и наглядные схемы работы

Рассказываем о принципах работы, основных элементах и ​​вариантах системы воздушного отопления.

Владельцы частных домов в России чаще всего выбирают системы отопления, работающие на жидком теплоносителе. Этот вариант считается традиционным, и редко ищутся альтернативы. И они очень эффективны. Рассмотрим один из них – систему воздушного отопления. Она не менее эффективна, чем традиционная вода, а в чем-то и превосходит ее. 

Система отопления воздушного типа

—  —  —  —  —  —  —  —  — 

Принцип работы системы воздушного отопления частного дома 

Основное отличие систем воздушного типа от систем водяного типа заключается в том, что в качестве теплоносителя используется воздух. Он нагревается, затем подается в нагретую зону. По сравнению с водой воздушные массы обладают меньшей теплоемкостью. Это означает, что они быстрее остывают, но при этом повышают температуру в помещении за короткое время. Низкая тепловая инерция, так называется это свойство, позволяет обогреть здания разных объемов всего за несколько минут. В этом случае все тепло идет только на обогрев помещений. 

В качестве источника тепла или обогревателя можно использовать любой тип котла: газовый или твердотопливный, ТЭНы различных типов. Таким образом, система может питаться от электричества, сети или сжиженного газа, угля, пеллет, дров и другого топлива. Пользователь выбирает наиболее удобный для себя вариант. Для подачи нагретых воздушных масс в помещения оборудуется сетью воздуховодов. Дымоход необходим, если сжигание используется для получения тепла.  

Типы отопительных контуров

Существует два типа таких систем отопления. Кратко опишем оба.

Закрытая схема

Аналог водяного отопления с той разницей, что в контуре циркулирует не жидкость, а воздух. Нагреватель канального типа нагревает ток, который движется по трубам-воздуховодам, проложенным в помещениях. В результате они нагреваются и выделяют тепло в помещение. Самым большим недостатком является то, что воздуховоды в процессе эксплуатации постепенно изнашиваются, что приводит к неравномерному распределению тепла и, как следствие, ухудшению качества обогрева.

Износ возникает из-за чередующихся фаз расширения/сжатия в результате нагрева и последующего охлаждения. В стенках деталей появляются трещины, стыки разбалтываются. Исправить ситуацию можно только в случае полной замены оборудования, что очень трудоемко. Поэтому замкнутые контуры используются очень ограниченно. 

Открытая схема

Теплогенератор любого типа нагревает потоки воздуха, которые по воздуховодам подаются в отапливаемые помещения. Здесь они выходят наружу и смешиваются с воздухом в помещении, которое от этого нагревается. Когда струи остывают, они падают на пол и попадают в каналы, ведущие к теплогенератору, где вновь нагреваются, и процесс многократно повторяется. Открытая схема лишена недостатков закрытой схемы. Он более эффективен и практичен, поэтому используется чаще всего. 

Разновидности системы

Воздушное отопление помещений может осуществляться по-разному, так как обустройство многовариантно. Рассмотрим основные варианты. 

По способу циркуляции

Без движения воздушных масс отопление работать не будет. В рабочих устройствах используются два принципа циркуляции токов. Возьмем оба. 

Естественная циркуляция

Для функции гравитационной системы, как ее еще называют, они используют свойство нагретых газов подниматься вверх. Теплогенератор установлен в основании здания. Нагретые им токи самотеком по воздуховодам поступают в помещения. Через отверстия в потолке или верхней части стены они попадают в помещение и нагревают его. Охлажденные массы спускаются на пол, поступают в воздухозаборники и поступают в теплообменник. 

Схема очень проста и дешева в реализации, но имеет ряд недостатков. Во-первых, выбор ограничен. В среднем она не превышает 8,5-10 метров. Вынести теплогенератор из отапливаемых помещений уже не получится. Скорость циркуляции низкая, поэтому для прогрева холодного помещения потребуется довольно много времени. Кроме того, существует ограничение на размещение вентиляционных отверстий. Их нужно размещать строго над и под стенами, иначе циркуляции не будет.

Принудительная циркуляция

Для движения токов используют вентиляционные установки. Они обеспечивают достаточную скорость потока по всей длине воздуховодов. Мощность и количество агрегатов зависит от длины и конфигурации воздуховодов. Стоимость принудительных систем значительно выше натуральных, но в целом они более выгодны. 

Так, за счет высокого воздухообмена в теплогенератор поступает прохладный воздух, а не холодный, как в самотечной системе. На его нагрев уходит гораздо меньше энергии, поэтому нагрев экономичен. При принудительной циркуляции помещение прогревается очень быстро, а отверстия для валов можно разместить в любом удобном месте. На скорость воздухообмена это не повлияет. 

По осуществлению теплообмена

Исходя из этого, различают три типа договоренностей.

Прямоточная

Простейший. Воздушные массы нагреваются от теплообменника, после чего по шахтам выводятся в помещение. После охлаждения они не скапливаются во впуске, которого просто нет. Сквозняк постепенно удаляют из помещения на улицу путем проветривания или открывания дверей. Таким образом, тепло идет на обогрев не только зданий, но буквально на обогрев улицы. Поэтому потери тепла очень велики, что неэкономично.

Основным преимуществом прямотока является хорошая вентиляция, так как происходит прямой воздухообмен с улицей. Основным недостатком является стоимость и низкая эффективность. Конструкции постоянного тока крайне редко устанавливаются в частных домах. Применяются на производствах, где необходима хорошая вентиляция: взрывоопасные, с сильным запахом и т д.

Рециркуляционная

Наиболее эффективна схема, в которой используется замкнутый контур. Нагретые теплогенератором потоки подаются в отапливаемое помещение, после остывания собираются, направляются в теплообменник и снова нагреваются. Цикл повторяется много раз. При высоком КПД и минимальном энергопотреблении есть существенный недостаток: качество воздуха очень низкое. После нескольких циклов использования загрязняется, дышать неудобно. Поэтому утилизационные модели часто располагают на складах, в нежилых помещениях. Возможна их установка в частных домах, но в этом случае также необходимо установить специальное оборудование для увлажнения, очистки и ионизации воздуха. 

Частичная рециркуляция

В схему добавлена ​​система вентиляции с полной рециркуляцией, которая забирает воздух с улицы. Он смешивается с токами, которые циркулируют в здании, тем самым повышая его качество. Забираемые с улицы воздушные массы перед смешиванием подготавливают: пропускают через фильтры для удаления пыли и примесей, затем нагревают или охлаждают до нужной температуры. Схема частичной утилизации очень гибкая. Его можно настроить на работу в разных режимах: отопление, вентиляция и кондиционирование, либо комбинация «вентиляция плюс отопление». Поэтому этот вариант чаще всего выбирают для установки воздушного отопления в частных домах. 

По месту установки воздуховодов

Возможны два варианта размещения воздуховодов-воздуховодов. Кратко опишем оба.

В верхней части помещения

Воздуховоды прокладываются по верху стен или встраиваются в потолок. Их выводы размещаются только в верхней части помещения. В некоторых случаях используются подвесные конструкции. В целом такое расположение не очень эстетично, несмотря на то, что используют разные способы маскировки и декорирования воздуховодов. 

Еще одним существенным недостатком верхнего расположения является то, что тепло скапливается под крышей. Причем разница температур весьма значительна. Объясняется это тем, что из-под крыши выходят теплые ручейки, там и остаются. Только после частичного охлаждения они движутся вниз. Таким образом, верх намного теплее, чем низ. Такое распределение температуры неудобно для человека. Часто нужен еще один источник тепла в нижней части помещения, чтобы компенсировать этот дискомфорт. Это необходимо учитывать при проектировании. 

Напольное размещение

Выходы воздуховодов встраиваются в плинтуса или напольное покрытие. Это дает значительные преимущества. Нагретые массы поступают в помещение, активно поднимаются и смешиваются с холодными. Комната прогревается очень быстро. Кроме того, распределение температуры максимально комфортное: внизу теплее, а вверху прохладнее. Врачи считают, что это идеальный вариант для здоровья человека. Еще один плюс – эстетичный вид вентиляционных отверстий. Они малозаметны, не загораживают обзор и не мешают дизайну помещения. Поэтому напольный вариант размещения чаще всего выбирают для частных домов. 

Основные конструкционные элементы

Все типы систем состоят из определенного набора элементов. Перечислим наиболее важные из них.

Источник тепла

Основная задача – нагреть воздух до определенной температуры. Для этого можно использовать практически любой из известных котлов. В зависимости от типа ток нагревается непосредственно внутри дома или с помощью теплообменника, внутри которого находится пар или горячая вода.

Для воздушного отопления применяют электрические и топливные приборы прямого нагрева. В первом случае это тепловентиляторы, во втором – дизельные, газовые, пеллетные и другие твердотопливные котлы. Возможно использование оборудования непрямого нагрева, где есть теплообменник. Последняя отапливается котлом любого типа. Оптимально использовать комбинированные теплогенераторы, объединяющие два, три и более стандартных нагревателя. Это дорогостоящее оборудование, которое может работать на разных видах топлива, что гарантирует подачу тепла в случае отключения электроэнергии или подачи газа. 

Каналы

Для движения течений проложена сеть канальных труб. Обычно используется двухтрубная конструкция. Это два жестких трубопровода из оцинкованного металла: подающий и обратный. От них идут «ответвления» — гибкие трубы, которые расходятся по комнатам. Требуется полная герметизация и изоляция конструкции. Это предотвращает теплопотери и звукоизоляцию, так как движение в трубах сопровождается шумом. 

Оборудование для транспортировки

Нагретые и охлажденные массы чаще всего движутся с силой. Для этого в воздуховоды устанавливаются канальные вентиляторы разной мощности. Для его определения выполняется точный инженерный расчет. Для регулирования скорости струи внутри труб в воздуховоде установлены клапаны и заслонки. За распределение потока «отвечают» диффузоры и вентиляционные решетки, установленные на отверстиях вентиляционных каналов. 

Система управления

Воздушное отопление, особенно в сочетании с вентиляцией, представляет собой сложную систему. Для его согласования нужны автоматические блоки управления, способные точно отслеживать рабочие параметры и оперативно вносить необходимые корректировки. Набор таких блоков подбирается индивидуально для каждой схемы отопления. Это дает владельцу возможность настроить его под свои требования, быстро изменить настройки и подключиться к умному дому». 

Подведем итог. Воздушное отопление экономично, безопасно, долговечно и надежно. Он очень вариативен, может работать с самыми разными источниками тепла. Эксплуатационные расходы низкие, есть возможность совместить отопление и кондиционирование в одной системе, что дает возможность создать комфортный микроклимат в доме при любых погодных условиях. Из недостатков следует отметить непостоянство и необходимость регулярного обслуживания. Кроме того, установка оборудования возможна только на этапе строительства.