Воздушное отопление совмещенное с вентиляцией расчет

Обладаем бесценным опытом. Знаем, что к чему.

Принцип работы устройств воздушного отопления

Сердце системы воздушного отопления — воздухонагревательный агрегат, оснащенный вентилятором, который нагнетает нагретые воздушные массы в помещение. В процессе работы засасываемый из помещения воздух минует фильтр и нагревательный элемент (теплообменник). Очень важно то, что нагрев воздушных масс производится сразу. Промежуточный теплоноситель не используется. Исключением могут считаться тепловентиляторы, получающие тепло не от электричества, а от горячей воды, подаваемой к ним по трубопроводам от котла.

В качестве источника тепла в отоплении воздухом может выступать электрический ТЭН, топка твердотопливного котла, газовая горелка. Помимо обогревателей, забирающих, нагревающих и нагнетающих только внутренний воздух (тепловентиляторы Volcano и подобные), бывают системы, способные подмешивать к нему наружный. Обычно так бывает, когда объединяют вентиляционную и отопительную функции. Смешавшись в специальной камере, нагретые и очищенные воздушные массы вентилятором подаются по воздуховодам и сквозь приточные решетки распределяются по всему объему помещения.

В последнем случае большую роль играет правильное расположение приточных решеток и анемостатов. Их размещают, как правило, около оконных и дверных проемов (там, где максимальные теплопотери). Управляется такая система отопления воздухом с помощью термостата, который можно программировать (доступны настройки внутрикомнатной температуры в течение суток и по дням недели, режимы зима/лето и вентиляционный режим). В случае необходимости, в теплый период года обогреватели можно выключать и использовать только режим вентиляции или охлаждения (если система дополнительно укомплектована кондиционером).

Экономичность обогрева воздухом прямо связана с отсутствием промежуточного теплоносителя. Благодаря этому также сокращается время между включением нагревателя и поднятием температуры в помещении. Экономия расходов энергоносителя может составить до 15-20%. Нет водяных магистралей — нет и опасности размерзания, а значит владельцы дач и прочих объектов, пустующих долгое время, просто обязаны оценить эти плюсы систем воздушного отопления.

Но разве непосредственное нагревание воздушной среды не сжигает кислород, попутно еще и высушивая воздух?. Доля правды в этом есть. Но нужно учесть, что снижение относительной влажности в той или иной степени происходит в любом отапливаемом помещении, независимо от того, какая отопительная система используется. Для контроля за влажностью можно купить гигрометр, и, если показания оного укажут на такую необходимость, — увлажнитель воздуха. А кислород сжигают только устройства, нагревающие воздушные массы до температур более 80 °С. К счастью, есть системы отопления, в которых автоматика по достижении 60 °С отключает нагреватель, и кислород не сжигается.

Наиболее эффективные и самые дешевые альтернативные источники энергии на сегодняшний день — тепловые насосы, у которых воздушное охлаждение конденсатора. В системах воздушного отопления используют кондиционеры, выполняющие функцию тепловых насосов. Ими можно отапливать дом при температурах до -8°С. При более низких температурах лучше использовать газ. При этом расходы на эксплуатацию тепловых насосов в 1,5 раза меньше, чем затраты на эксплуатацию газового оборудования, и в 3,5 раза меньше расходов на электроэнергию для электрообогревателей. К тому же, летом тепловой насос способен охлаждать помещение.

Еще один элемент системы, способный помочь экономить, — рекуператор. Он нагревает приточный воздух, поступающий извне. Рекуператор обеспечивает эффективный отбор тепла от выходящих из системы воздушных масс и его передачу входящим. Кроме того, весь объем воздуха, циркулирующего в магистралях воздушного отопления, очищается механическим фильтром (по умолчанию). Опционально доступны дополнительные фильтры: НЕРА и электростатический. Они способны обеспечить намного лучшую очистку. Для умерщвления микроорганизмов можно установить УФ-лампу.

Подводя итог, можно утверждать, что система обогрева воздухом, в которую входят воздуховоды и вышеописанное оборудование, способна к одновременному выполнению сразу пяти задач: отопления, вентиляции, охлаждения, очистки и увлажнения. Вот почему, с точки зрения сочетания цены и качества воздушное отопление — одно из лучших.

Применение систем воздушного нагрева

Но где же могут эффективно применяться системы воздушного отопления?

Во-первых, на промышленных предприятиях в связи с особенностями их работы. Где-то без такой системы нельзя обойтись, так как другие не подходят. 

Во-вторых, в помещениях, где требуется обеспечить безопасность детей. Например, в детском саду. Прикосновение к горячим водяным радиаторам может вызвать у них ожоги. 

В-третьих, для создания в доме изолированной воздушной системы. Этот вариант подходит для людей, страдающих аллергией или заболеваниями лёгких, особенно если где-то неподалёку осуществляются промышленные выбросы. 

Однако сегодня многие предприятия отдают предпочтение гидравлической системе отопления, так как она дешевле и современные технологии позволили применить решения, позволяющие избавиться от недостатков более старых гидравлических систем. 

Особенности монтажа и эксплуатации

С какими особенностями придётся столкнуться, если вы решили выбрать воздушное отопление частного дома? 

Читайте также:  Водяной теплый пол своими руками в квартире и частном доме.

Во-первых, потребуется везде разместить воздуховоды. Для этой цели вам придётся заказывать отдельный архитектурный проект, чтобы грамотно вписать их в архитектурный облик дома и создать внутри удобство и комфорт. 

Размещение воздуховодов под потолком и в полу потребует увеличения высоты дома примерно на метр. Если же их не спрятать, то воздуховоды будут выглядеть неэстетично и забирать у вас пространство, которое можно было бы использовать для иных нужд. 

Применение систем воздушного нагрева

Во-вторых, существует проблема очистки воздуховодов. Периодически в них будет скапливаться грязь и пыль. А для их извлечения оттуда потребуется целая система люков на всём протяжении воздуховода. 

Если не заниматься их очисткой, то через некоторое время в скоплениях пыли начнёт обитать существо под названием золотистый стафилококк. Его наличие в воздухе может привести к возникновению аллергической реакции. 

Ставить какие либо фильтры бесполезно, так как пыль и грязь всё равно будут оседать внутри. Для очистки воздуховодов существуют специальные службы, которые также чистят и кондиционеры. 

В-третьих, система воздушного отопления частного дома требует размещения диффузоров, то есть специальных вентиляторов, которые будут вращаться и создавать внутри воздушный поток. Они издают много шума и их нельзя размещать возле спальни. Это также требует дополнительных хлопот, так как для диффузоров нужно подготовить место. 

Диаметр вентилятора чаще всего составляет 600 мм, однако может быть и 400 мм. 

Выбирая диффузоры, обратить внимание на скорость вращения вентилятора. Чем быстрее он крутится, тем больше воздуха перемещается во воздушной системе отопления. 

В-четвёртых, требуется грамотный и ответственный подход к монтажу данной системы в виду сложности процесса. Найти хорошего специалиста-вентиляционщика, который всё продумает и сделает эффективную работающую систему, крайне сложно. А большинство специалистов может допустить различные ошибки. Например, сделать неправильную вытяжку воздуха из помещения. 

В-пятых, монтаж и обслуживание воздушного отопления может в 10 раз превышать стоимость аналогичных процедур по отношению к водяному отоплению. Ведь требуется потратиться на архитектурный проект, увеличить высоту дома, регулярно проводить очистку воздуховодов и так далее. Есть гораздо более эффективные, дешёвые и подходящие варианты для частного домовладения. 

Устройство и виды воздушного отопления в частных домах

Чаще всего система воздушного отопления для частного дома имеет следующие составляющие:

  • теплогенератор – обычно его роль исполняет водный калорифер, который отвечает за нагрев воздуха;
  • каналы воздуховодов для обеспечения подачи теплого воздуха в комнату;
  • вентилятор для задания направления воздушным потокам внутри помещения.

Системы ВО формируют по гравитационным или принудительным схемам.

Гравитационные схемы

Естественная или гравитационная схема подразумевает, что теплый воздух циркулирует благодаря изменению своей плотности при смене его температуры. Главное преимущество этого вида состоит в том, что система функционирует практически автономно от электрической сети. Однако из-за недостатков диапазон использования такого подхода ограничен.

Работу может нарушить сквозняк или приток прохладного воздуха с улицы, и тогда обеспечен излишний нагрев воздуха у потолка и сильное охлаждение основной части комнаты.Принудительные схемы

Основное отличие принудительной системы – присутствие вентилятора, который регулирует направление потоков воздуха. Теплогенератор нагревает воздух, вентилятор создает давление и направляет массы по трубам. Такие вентиляционные системы устанавливают под нагревателем, в который поступает очищенным от пыли и посторонних запахов воздух. После теплообменника воздух направляется в воздуховоды, а его возврат обеспечивают обратные воздуховоды или решетки вентиляции.

Особенности загородного водоснабжения

Отправной точкой для принятия решения о типе водоснабжения являются не пожелания владельцев и даже не их финансовые возможности, а доступный источник воды. При удачном расположении участка, это может быть открытый водоем. При современной экологии чистота воды в реках и озерах, конечно, вызывает серьезные сомнения, но фильтры смогут сделать из технической воды питьевую. Несложная насосная станция и бойлер обеспечат небольшой загородный коттедж горячей водой в достаточных для среднестатистической семьи количествах. В предыдущем материале мы рассказывали о том, как правильно установить бойлер своими руками.

Если водоема в непосредственной близости от постройки нет (или он уж слишком грязный и мелкий), есть смысл соорудить шахтный колодец — вода в нем будет гораздо чище и качественнее, но выйдет такое водоснабжение дороже. Кроме того, необходимо знать глубину залегания грунтовых вод, и если она превышает 20 метров — колодец на таком участке построить нельзя, придется бурить артезианскую скважину. Для функционирования этой системы тоже достаточно насоса (в этот раз, погружного) и водонагревательного оборудования.

Наконец, скважина. Ее бурение стоит приличных денег, зато в результате вы получаете чистейшую воду, обладающую непревзойденными вкусовыми качествами и уникальной мягкостью. Возможно, придется собрать пакет разрешительной документации и обратиться за помощью к разнообразным специалистам, начиная от геодезистов и заканчивая инженерами, так что общая стоимость этого типа водоснабжения окажется «кусачей», зато этот вариант подходит для любого вида грунта и гарантирует, в общем итоге, наилучший результат.

Четвертый этап

1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры

2) Зная их количество и расход воздуха, рассчитываем количество воздуха для 1 решетки

3) Рассчитываем скорость выхода воздуха из воздухораспределителя за формулой V= q /S, где q- количество воздуха на одну решетку, а S- площадь воздухораспределителя. Обязательно необходимо ознакомится с нормативной скоростью вытока, и только после того как рассчитанная скорость будет меньше нормативной можно считать , что количество решеток подобрано правильно.

Выбор теплогенератора

— мобильные;

— стационарные.

Газовые мобильные теплогенераторы — очень громоздкие установки. Чаще всего их используют в промышленных объектах. Рассмотрим более подробно стационарное оборудование. Данные теплогенераторы имеют замкнутую камеру сгорания. Их устанавливают в заранее подготовленных местах с системой дымоотведения. Стационарные теплогенераторы выпускаются в виде напольного или подвесного оборудования.

Подвесной теплогенератор не занимает много места и очень тихо работает. Корпус установки выполнен из материалов с низкой теплопроводностью, поэтому он безопасен в эксплуатации.

Выбор теплогенератора

Напольный генератор — более объемный аппарат. Он способен обогреть дом полностью благодаря подключенным воздухоотводам.

При выборе отопительного агрегата в первую очередь учитывают требуемую мощность и тип используемого топлива.

Сегодня выпускаются приборы как в мобильном, так и в стационарном исполнении. В частных домах обычно применяется вторая разновидность, тогда как первую часто можно видеть в производственных помещениях предприятий.

Маломощные бытовые обогреватели принято делать настенными. При таком исполнении они занимают меньше места. Агрегаты с большой мощностью устанавливаются на полу.

Если вы собираетесь устанавливать твердотопливное оборудование, обязательно уточните его вес – эта техника является довольно тяжелой.

Газовые и жидкотопливные калориферы могут иметь открытую либо закрытую камеру сгорания.

В первом случае воздух для сжигания топлива поступает в топку из помещения котельной, следовательно, в ней должна быть устроена достаточно производительная приточная вентиляция. При закрытой камере сгорания этим требованием можно пренебречь – воздух в нее нагнетается вентилятором с улицы по специальному каналу.

Выбор теплогенератора

Сегодня с традиционными теплогенераторными установками все чаще используют нетрадиционные. К таковым относятся:

  1. Солнечные коллекторы: в современном исполнении имеют вид батареи из трубок, в которых тепло солнечных лучей усваивается воздухом или жидкостным теплоносителем. Наиболее производительными являются вакуумные коллекторы, рабочая поверхность которых благодаря вакуумной оболочке не контактирует с уличным воздухом (уменьшаются теплопотери). Только следует быть готовым к тому, что и стоят такие коллекторы дороже обычных.
  2. Тепловые насосы: этот теплогенератор почти ничем не отличается от тепловых насосов, установленных в кондиционерах и холодильниках. Путем попеременного сжатия и расширения газа удается «выкачивать» тепловую энергию из сравнительно холодной среды – с температурой 7 градусов и ниже.

Разумеется, в последнем случае требуется энергия, но «овчинка» стоит выделки: каждый потраченный кВт электричества приносит от 3-х до 5-ти кВт тепла.

Какие виды воздушного отопления существуют

Чтобы выбрать оптимальную систему воздушного отопления частного дома необходимо знать ее разновидности. Подобные системы могут классифицироваться по нескольким параметрам:

  • Способу циркуляции воздушных масс.
  • Месту расположения.
  • Масштабности.
  • Способу теплообмена.

Способ циркуляции

Циркуляция воздуха может осуществляться естественным путем либо с помощью вентиляторов. При естественном способе воздушные массы вследствие своего более легкого веса поднимаются наверх и по воздуховодным каналам, расположенным в этом случае под потолком, поступают в то помещение, которое требует отопления. При этом скорость воздуха незначительная, и прогрев помещения осуществляется медленно. Принудительная циркуляция, когда горячий воздух гонят вентиляторы, намного быстрее продвигается по каналам, не успевает остывать до минимума, и в результате оказывается более выгодной. Не сильно остывший воздух уже не требуется нагревать, поэтому происходит экономия топлива.

Расположение

По месту расположения воздушное отопление в частном доме представлено как:

  • напольная система;
  • подвесная схема.

В первом варианте воздуховоды располагаются в верхней части помещения, под потолком, и могут быть скрыты от глаз декоративными элементами декора. Во втором случае каналы для горячего воздуха располагаются под полом или в виде плинтусных конструкций. Для частного дома предпочтительней напольная схема расположения воздуховодов, поскольку воздух прогревает в первую очередь нижнюю часть помещения, что создает более комфортную обстановку для человека. Из подвесных конструкций воздух не может в теплом виде достичь пола, поэтому на уровне ног всегда ощущается прохлада.

Какие виды воздушного отопления существуют

Масштабность

По этому параметру воздушное отопление делится на локальное и центральное. Локальная схема подразумевает обогрев небольшого частного дома.

Центральная система используется для обогрева помещений большой площади промышленного и общественного назначения – производственные цеха, супермаркеты, вокзалы, залы ожидания, спортивные сооружения, ангары, склады и пр.

Теплообмен

Для нагрева помещений используется как внутренний воздух, так и наружный. Если воздух забирается только с улицы, такая система называется приточной. Для этого применяются вентиляторы приточного типа, которые прогоняют воздушные массы непосредственно к отопительному агрегату.

Частичная рециркуляция подразумевает забор воздуха, как с улицы, так и внутренний из помещений, который уже остыл до минимального значения.

Полностью рециркуляционная схема – внутренний воздух находится в постоянном движении, переходя из нагретого состояния в холодное, после чего поступает к нагревательному прибору, где снова подогревается и продвигается в помещения для отдачи тепла и остывания.

Читайте также:  Основные правила при оклейке фотообоями

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом располагается в городе Кострома, где температура за окном в наиболее холодную пятидневку достигает -31 градусов, температура грунта — +5оС. Желаемая температура в помещении — +22оС.

Рассматривать будем дом со следующими габаритами:

  • ширина — м;
  • длина — м;
  • высота — 2.8 м.

Величины будут использоваться для вычисления площади ограждающих элементов.

Пример расчета теплопотерь дома

Для расчетов удобнее всего нарисовать план дома на бумаге, обозначив на нем ширину, длину, высоту здания, расположение окон и дверей, их габариты

Стены здания состоят из:

  • газобетона толщиной В= м, коэффициентом теплопроводности k=;
  • пенопласта В= м, k=;
  • облицовочного кирпича В= м, k=

При определении k следует использовать сведения из таблиц, а лучше — информацию из технического паспорта, поскольку состав материалов разных производителей может отличаться, следовательно, иметь разные характеристики.

Железобетон имеет наиболее высокую теплопроводимость, минераловатные плиты — наименьшую, поэтому их наиболее эффективно использовать в строительстве теплых домов

Пол дома состоит из следующий слоев:

  • песка, В= м, k=;
  • щебня, В= м, k=;
  • бетона, В= м, k=1.1;
  • утеплителя эковаты, B= м, k=;
  • армированной стяжки, В= м k=

В приведенном плане дома пол имеет одинаковое строение по всей площади, подвальное помещение отсутствует.

Пример расчета теплопотерь дома

Потолок состоит из:

  • минеральной ваты, В= м, k=;
  • гипсокартона, B= м, k= ;
  • сосновых щитов, В= м, k=

У потолочного перекрытия выходов на чердак нет.

В доме окон всего 8, все они двухкамерные с К-стеклом, аргоном, показатель D=0.6. Шесть окон имеют габариты м, одно — м, одно — м. Двери имеют габариты 1х2.2 м, показатель D по паспорту равен

Этапы монтажа отопительной системы своими руками

Установить простую систему отопления в доме своими руками без коллекторной разводки и укладки теплых полов задача, которая по силам многим домовладельцам при наличии простого строительного и сантехнического инструмента. Для эффективного и качественного проведения работ так же понадобятся знание схемы установки котла (инструкция в помощь), технологии монтажа трубопроводов различного типа,  специальные навыки спайки или сварки труб, если выбран полипропиленовый или стальной трубопровод. Монтаж автономной системы отопления в частном доме или квартире своими руками от а до я проводят поэтапно в следующем порядке:

  1. Самостоятельно составляют или заказывают схему отопления в архитектурной организации, учитывающую конструктивные особенности своего дома, строительство колодца для подсоединения к газопроводной магистрали.
  2. Определяют вид топлива и котла, который будет использоваться для обогрева помещений, его конфигурацию (двухконтурный или одноконтурный).
  3. Выбирают материал труб, если их планируется прятать под полом при подведении к радиаторам отопления, приобретают изделия из сшитого полиэтилена РЕХ подходящего диаметра. Их неоспоримым преимуществом является гибкость, возможность соединения между собой и подключения к отопительному оборудованию с помощью компрессионных фитингов, не требующих специального обжимного или паечного сантехнического инструмента.

    Если трубопровод прокладывают по поверхности, можно использовать полипропилен, стальной или медный трубопровод, элементы которых соединяются пайкой или сваркой.

  4. Подбирают тип теплообменных приборов, рассчитывая количество радиаторов и необходимые мощности батарей в соответствии с площадями отапливаемых помещений и оптимальной температуры в помещениях, количество секций подсчитывают вручную или с помощью калькуляторов.
  5. Определяются со схемой подключения своих батарей, она может быть однотрубной или двухтрубной, лучшие результаты показывает попутная двухтрубная разводка, обеспечивающая одинаковую температуру нагрева всех подключенных к линии радиаторов.

Рис. 17 Газовый котел для автономного отопления — вариант монтажа

  • Приступают к монтажу системы, устанавливая на пол в подвале и подвешивая на стену котел, после чего в стенах сверлят сквозные отверстия и монтируют трубопровод, если трубы отопления располагаются в полу, в стяжке прорезают штробы, в которые укладывают трубную подводку.

Штробы также делают и в стенах, если трубопровод пускают по поверхности и хотят его спрятать для повышения эстетичного внешнего вида.

  • Подвешивают радиаторы на стенах, для уменьшения тепловых потерь размещают за ними фольгированную пленку для отражения инфракрасного излучения, подсоединяют к ним отопительный трубопровод.
  • Наполняют систему водой и проводят ее проверку на наличие утечек, для этого жидкость подают под давлением, превышающим рабочее в 1,5 — 2 раза (опрессовка) и оставляют систему в таком положении от 30 минут до 24 часов.
  • Включают котел на небольшую температуру и проверяют прогрев всех радиаторов, удаляют с помощью встроенных в батареи кранов Маевского воздушные пробки, мешающие циркуляции и нагреванию. После развоздушивания всей системы включают котел на полную мощность и последовательно проверяют функционирование системы при различных режимах работы, меняя скорость подачи на циркуляционном электронасосе.
  • Окончательным этапом является балансировка системы с целью достижения одинаковой температуры нагрева всех радиаторов, для этого в них обычно встраивают терморегуляторы перед монтажом и пользователю остается лишь проверить корректность их работы термометром.

Рис 18 Твердотопливный котел мощностью 20 кВт в подвале