Воздушные системы отопления: как они устроены, разновидности, особенности работы

Роль нагревателей могут играть котлы практически любых типов: твердотопливные, газовые, кроме того, можно использовать самые разнообразные ТЭНы. Следовательно, воздушные системы способны работать от электрической энергии, природного, либо же СПГ, использовать тепло от сгорания дров, пеллет, каменного угля и так далее. Поэтому именно владелец дома будет выбирать наиболее приемлемый для себя вид топлива. Подача разогретого воздуха в каждую из комнат осуществляется по сети воздуховодов. Если же тепло становится результатом сгорания какого-либо топлива, то обязательно следует дополнить систему специальным дымооводом.

СХЕМЫ ОТОПИТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ

Закрытые схемы

Они напоминают принцип традиционного отопления, есть только небольшое отличие: вместо воды будет циркулировать воздушный поток. Сначала канальным нагревателем поток воздуха прогревается, а далее он направляется по смонтированным воздуховодам к каждой комнате. В итоге все помещения быстро прогреваются. Минусом является постепенный износ воздуховодов. Из-за этого происходит неравномерное распределение тепловой энергии, поэтому ухудшается качество отопления.

Изнашивание обуславливается чередованием периодов расширений/сужений при нагреве и последующем остывании воздуха. В корпусе воздуховодов образуются небольшие трещины, а точки стыкования элементов системы ослабевают. Данный недостаток может быть исправлен лишь полной заменой системы, а это достаточно трудоемкий процесс. По этой причине классическая закрытая схема применяется достаточно редко.

Открытые схемы

Нагревателем производится разогрев воздушного потока, который по системе воздуховодных каналов направляется в каждую комнату. Через специальные диффузоры теплый воздух в помещении перемешивается с прохладным, поэтому температура в комнате повышается. Затем потоки постепенно остывают и опускаются. В полу предусмотрена система каналов, идущих к нагревателю, который снова нагревает воздух. Открытые схемы отличаются большей эффективностью, к тому же они более практичны.

ВИДЫ СИСТЕМ

Воздушное отопление помещений можно организовать с помощью различных схем, поэтому подробнее остановимся на основных разновидностях.

С УЧЕТОМ СПОСОБА ЦИРКУЛИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Естественное циркулирование

Работа гравитационных систем основана на использовании свойства разогретого газа подниматься вверх. Нагреватель (к примеру, котел или ТЭН) монтируется в нижней точке здания. Разогретый им поток воздуха самостоятельно устремляется в помещения. Затем через диффузоры, воздух оказывается в помещении и прогревает его. После этого остывший воздух поглощается воздухозаборниками и по воздуховодам уходит в теплообменник.

Такой вариант считается достаточно дешевым, однако у него есть несколько минусов. Например, подобные схемы характеризуются ограниченной площадью отопления. Перенести нагреватель подальше от отапливаемых комнат – не выйдет. Теплые воздушные массы циркулируют довольно медленно, а потому для обогрева холодных помещений может потребоваться несколько часов. Кроме того, вентиляционные отверстия необходимо располагать в определенном порядке, например, в потолке и внизу стены, так как в противном случае воздух не будет циркулировать.

Принудительное циркулирование

Перемещение воздушного потока обеспечивается вентиляционными установками, которые обеспечивают требуемые скорости движения воздуха по всей системе канальных воздуховодов. Мощности, а также численность подобных установок зависят от протяженности и особенностей строения системы воздуховодов. Стоит учитывать, что цена любой принудительной системы достаточно высока по сравнению с естественной, однако их эксплуатация более выгодна.

Например, благодаря хорошей скорости и равномерности воздушного обмена, в нагреватель подается именно прохладный, но не очень холодный, как в гравитационных системах воздушный поток. Для его прогрева затрачиваются меньшие объемы энергии, а потому такие схемы отопления достаточно экономичны. Применение принудительного циркулирования позволяет за короткое время нагреть практически весь дом, причем диффузоры могут размещаться в любом порядке.

С УЧЕТОМ ТЕПЛООБМЕНА

Среди всего многообразия подобных систем стоит различать 3 основные разновидности.

Прямоточные

Наиболее простые. Воздушная масса нагревается в теплообменнике, а далее по системе воздуховодов подается в комнаты. После того как воздух остынет, он не уходит в систему напольных заборников, так как в рассматриваемых схемах они просто не предусмотрены. Остывшие воздушные массы со временем удаляются из помещения на улицу, например, в ходе проветривания, либо при открывании двери. Получается, что тепло будет уходить на прогрев не только здания, но и обогревать улицу. Поэтому тепловые потери в данной схеме достаточно значительные, что не очень выгодно.

Основным преимуществом прямотоков считается хорошая вентилируемость, так как достигается прямой обмен воздухом с улицей. К числу недостатков стоит отнести высокие энергозатраты и относительно невысокую эффективность. Даже лучшие варианты прямоточных конструкций довольно редко устанавливаются в частных домовладениях. Они в основном применяются на предприятиях, где требуется стабильное вентилирование, к примеру, на взрывоопасном производстве.

Рециркуляционные

Отличаются наибольшей эффективностью, а их работа происходит по замкнутой схеме. Так, разогретый тепловым генератором воздушный поток направляется в несколько помещений. Затем, уже остывший воздух устремляется в теплообменник, где повторно нагревается. Даже учитывая все свои преимущества, данная схема имеет существенный недостаток, заключающийся в невысоком качестве воздуха. По завершении трех или четырех циклов воздух становится загрязненным, поэтому дышать им, как минимум – неприятно. По этой причине рециркуляционная схема более востребована для хранилищ, ангаров и так далее. Нередко такие системы монтируют и в жилых домах. Однако в обязательном порядке их дополняют специальными устройствами, которые обеспечивают очистку, увлажнение, а также ионизацию воздуха.

С частичной рециркуляцией

Обычно к схемам, где реализуется полная рециркуляция добавляют еще систему вентиляции, обеспечивающей приток воздуха с улицы. Свежий воздух подмешивается к основному потоку, повышая, таким образом, его качество. Вместе с тем свежий воздух сначала пропускается через систему фильтрования, где очищается. Затем он подогревается, либо же охлаждается до установленных температур. Стоит заметить, что схемы, в которых используется частичная рециркуляция отличаются высокой гибкостью. Их можно подстраивать под работу в различных режимах. К примеру, они могут являться основным отоплением, играть роль полноценной вентиляции, а также выполнять кондиционирование. Хорошим вариантом является так же сочетание вентиляции с отоплением. Такие системы нередко монтируются в частных домах.

С УЧЕТОМ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ВОЗДУХОВОДОВ

Рассмотрим 2 способа установки воздуховодов канального типа.

Размещение в верхней части комнаты

Воздуховоды могут прокладывать в верхней части стен, либо монтировать в потолок. Однако в любом случае подача теплого воздуха выполняется со стороны потолка. Нередко для маскировки воздуховодов используются подвесные системы. Но такой способ размещения не всегда удачно вписывается в интерьер.

Еще одним существенным минусом является верхнее расположение трубопроводов, поэтому теплый воздух концентрируется максимально близко к потолку, что вызывает значительный перепад температур в помещении. Немного остыв, он медленно спускает вниз. Поэтому вверху будет очень тепло, в то время как внизу воздух будет недостаточно прогрет, что трудно назвать комфортным режимом отопления. Обычно устанавливается дополнительный обогреватель на полу, который компенсирует данную разницу температур.

Напольные схемы размещения

В данном случае воздуховоды встраиваются в напольные покрытия, либо же в плинтусы. Такой вариант имеет несколько преимуществ. Нагретая масса подается в помещение, быстро поднимается, одновременно смешиваясь с холодным воздухом. При этом прогревание помещений выполняется достаточно быстро. Помимо этого, внизу комнаты будет тепло, а сверху более прохладно. Многие врачи, например, считают, что эта схема является практически идеальным вариантом для жизни человека. Дополнительным плюсом является малозаметность конструкций. По этой причине напольные варианты расположения наиболее часто используются для отопления частных домов.

ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Любая система включает определенный перечень компонентов. Остановимся более детально на каждом из них.

Источники тепла

Основной их задачей является нагрев воздушного потока до определенных температур.

Обычно применяется электрический, либо топливный прибор, осуществляющий непосредственный нагрев. Так, первый вариант может быть представлен тепловентилятором, а второй — дизельным, газовым, пеллетным, либо иным твердотопливным котлом. Оптимальным считается применение комбинированного теплового генератора, в котором объединены 2, 3, или же несколько типовых приборов. Безусловно, это достаточно дорогие установки, однако они могут потреблять разные виды топлива, что обеспечит бесперебойное отопление даже при отключении электрической энергии, либо прекращении подачи газа

Каналы

В общем случае, для транспортирования воздушных масс используются системы, включающие трубы-воздуховоды. Как правило, применяется двухтрубная конструкция, состоящая из 2-х прочных трубопроводов, выполненных из оцинковки и обеспечивающих подачу и обратку. Из магистралей отводится сеть «ветвей», то есть гибких труб, которые расходятся по помещениям. В данном случае обязательным условием является безусловная герметичность, а также изолированность каждого компонента системы. Это поможет предотвратить утечки тепла и обеспечить должный уровень звукоизоляции.

Оборудование для перемещения воздушных потоков

Воздушная масса, как правило, перемещается благодаря работе канальных вентиляторов. Каждый из них имеет определенную мощность, которая подбирается достаточно сложным инженерным расчетом. Чтобы контролировать скорость потоков в трубах устанавливается система внутриканальных заслонок и клапанов. В то же время распределяют потоки специальные вентиляционные решетки, а также диффузоры, монтируемые в вентканалы.

Системы управления

Воздушное отопление, в особенности дополненное системой вентиляции, является довольно сложной системой. Для ее координации устанавливают целый каскад из автоматических блоков управления, отслеживающий текущие параметры и регулирующий весь процесс. В результате владелец может выполнять настройку системы с учетом своих требований, в течение нескольких минут изменять настройки, а также осуществлять подключение к системе «умный дом».

Краткие итоги

Использование воздушного отопления отличается экономичностью, безопасностью, надежностью и долговечностью. Кроме того, сегодня имеется множество схем, предполагающих работу с различными тепловыми генераторами. Стоимость эксплуатации воздушного отопления достаточно невысока, ее можно объединять со схемами кондиционирования и отопления, создавая, тем самым, комфортный микроклимат при любой погоде. Недостатками таких систем являются зависимость от тех или иных источников энергии, а также необходимость периодического технического обслуживания. Помимо этого, установку подобных систем необходимо планировать еще на стадии возведения дома.