В этой статье:
Что это? Единая система отопления и вентиляции – это не ноу-хау, а вполне обкатанная схема, которая пришла к нам из-за рубежа. Первым ее применил римский архитектор, его идею подхватили американцы. Именно они усовершенствовали отопление, которое осуществляется с помощью воздуха через специально оборудованные шахты.
Как смонтировать? Вы можете самостоятельно установить такой вид обогрева и вентилирования помещения одновременно. Все необходимое оборудование и комплектующие есть на рынке. Главное – произвести верные расчеты. Если будет допущена хотя бы малейшая ошибка, все окажется напрасно.
Еще самые первые люди, живя в пещерах, обогревали их при помощи воздуха – разводили открытый огонь. С развитием человечества и появлением домов человек начал создавать отопительные системы.
Впервые о системе отопления воздухом (гипокаусте) упоминается в письменных источниках, датированных I веком до н. э. Ее создал римский архитектор Витрувий. Помещения отапливались в два этапа:
Это значит, что воздушные системы отопления и вентиляции – не продукт современных изобретателей, наоборот, они используются человеком на протяжении многих веков. Гипокауст был дорогостоящей системой, которую могли себе позволить только состоятельные граждане.
Следующий скачок в развитии систем отопления произошел в XV веке. Именно тогда в обиход вошла русская печь, благодаря которой воздух соприкасался с горячей поверхностью, при этом теплопотери снижались, а КПД – возрастал. Стоимость отопления при этом существенно уменьшилась, в то время как эффективность обогрева помещений – увеличилась.
В дальнейшем происходила модернизация и усовершенствование систем вентиляции и воздушного отопления. Для изготовления печей, помимо камня, начали использовать металлы. Вентиляционные системы стали оснащать насосами, вентиляторами, оборудованием для очистки и увлажнения воздуха, дополнять электронным блоками управления.
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны соответствовать санитарным правилам и нормам. Объединение этих систем в одну повышает эффективность работы каждой из них.
Задача вентиляционной системы заключается в удалении из помещений отработанного воздуха, поскольку в процессе жизнедеятельности (готовки, использования санузлов и т. п.) повышается влажность, увеличивается концентрация пыли в воздухе, скапливаются неприятные запахи, снижается уровень кислорода.
Но если запах и пыль можно отнести к факторам, ухудшающим степень комфорта проживающих в доме, то лишняя влага станет причиной возникновения конденсата, а впоследствии может привести к появлению плесени в помещениях.
Система вентиляции необходима для подачи свежего воздуха взамен отработанного. Она бывает вытяжной и приточно-вытяжной. Последняя проектируется таким образом, чтобы отработанный воздух, проходя мимо приточного канала, отдавал ему часть тепла, сокращая таким образом теплопотери через вентиляцию.
Система должна соответствовать требованиям СНиП 2.04.05-91:
Назначение воздушного отопления заключается в поддержании комфортной температуры воздуха в помещениях в холодное время. Температурные нормы для многоквартирных жилых домов закреплены в ГОСТ 30494-96:
При обеспечении соответствующего температурного режима должны быть компенсированы утечки тепла через внешние стены дома, систему вентиляции, кровлю и межэтажные перекрытия.
Проектировщики воздушных систем отопления, вентиляции и кондиционирования дают усредненные расчеты мощности, поэтому точно определить теплопотери затруднительно. Кроме того, температура воздуха в помещении зависит от таких факторов, как температура на улице, а также ветер и влажность.
В течение длительного времени применяется методика для определения теплопотерь при самостоятельном проектировании системы отопления и вентиляции:
К угловым квартирам применяется коэффициент 1,2-1,3, к частным домам – 1,5. Кроме того, существует региональный коэффициент:
Для регулировки температуры воздуха в жилых помещениях в теплую погоду можно использовать проветривание или дроссель/термостатическую головку на радиаторе.
Для полноценного кондиционирования, помимо регулировки температуры, необходимо контролировать влажность и очистку воздуха в помещении, поэтому требуется проектирование более сложной системы отопления. Чтобы воздух равномерно распределялся по дому, сеть воздуховодов должна быть разветвленной и сбалансированной. Создание такой системы возможно только в процессе строительства дома или при его капитальном ремонте.
Систему отопления и вентиляции дома проектируют вместе, руководствуясь нормами СП 60.13330.2012 и СНиП 41–01–2003. Если же делать их самостоятельно, то следует помнить, что к разным помещениям предъявляются различные требования.
Достоинства единой системы отопления, вентиляции и кондиционирования помещения:
Однако в совместной системе отопления и вентиляции есть свои недостатки:
Системы воздушного отопления и вентиляции делятся на несколько видов относительно способа циркуляции воздуха, типа устройств, воздухообмена и места расположения.
В зависимости от способа циркуляции воздуха системы бывают:
Относительно места расположения системы отопления и вентиляции бывают:
В зависимости от типа устройств выделяют:
Разница в системах заключается в количестве комплектующих, способе установки и особенностях эксплуатации. Самая простая – напольный механический рециркуляционный комплекс. Для того чтобы обеспечить приток воздуха извне, необходимо дополнительное оборудование, соответственно, усложняется монтаж конструкции и увеличивается ее стоимость.
Перед выбором той или иной системы отопления и вентиляции в частном доме необходима консультация специалиста, который учтет особенности домовладения, где планируется ее установка.
В зависимости от принципа функционирования системы воздушного отопления делятся на прямоточные и рециркуляционные. Они обладают своими особенностями, которые необходимо учитывать при их проектировании и в процессе эксплуатации.
Система функционирует следующим образом:
При проектировании такой системы отопления и вентиляции в зависимости от внутреннего объема помещения рассчитывается необходимый объем воздуха на подаче и вытяжке для того, чтобы обеспечить кратный воздухообмен. Подаваться должен больший объем, поскольку для исключения примеси холодного воздуха из оконных и дверных проемов и щелей необходимо создать более высокое давление в доме.
Такую систему просто установить, но затратно эксплуатировать. Теплогенератор должен нагреть холодный воздух с улицы до нужной температуры, в то время как вытяжка отводит его сразу после попадания в помещение. Ее можно использовать для отопления дачи или небольшого домовладения.
Теплый воздух из помещения не отводится на улицу, а по вентиляционным каналам возвращается в теплообменник и повторно прогревается, т. е. неоднократно проходит через систему отопления. Для ее функционирования необходимо гораздо меньше энергии, в основном для восполнения естественных потерь тепла.
Рециркуляционная система отопления очень экономична, однако санитарным требованиям она (в самом простом варианте) не отвечает, поскольку внутри замкнутой системы происходит накопление пыли и углекислого газа.
Для того чтобы тепло не выходило наружу, но при этом свежий воздух поступал с улицы, используют систему воздушного отопления и вентиляции с рециркуляцией.
Конструктивно она может быть двух видов:
С естественной циркуляцией воздуха (гравитационная система). Воздух нагревается теплогенератором, затем по воздуховодам подается в помещение, где, остывая, опускается вниз, возвращаясь в теплообменник.
Такая система отопления и вентиляции проста в исполнении, не требует значительных материальных затрат. Однако она не позволяет поддерживать комфортную температуру из-за ее существенных перепадов между полом и потолком.
С принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. В этом случае нагретый воздух из помещения поступает в систему рециркуляции, проходит через фильтры грубой и тонкой очистки. Затем его часть отводится на улицу и заменяется свежим. Смешавшись, уже находящийся в системе и вновь поступивший воздух нагревается, при необходимости увлажняется или высушивается, а затем подается в помещение.
Использование системы отопления с рекуперацией и приточно-вытяжной вентиляцией позволяет создавать максимально комфортный микроклимат в доме.
Система отопления и вентиляции с рециркуляцией воздуха наиболее эффективна и экономична, поскольку энергия требуется только для восполнения теплопотерь через окна и двери, а также для обновления воздуха в том объеме, который необходим для создания и поддержания нужного микроклимата.
Кроме того, систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и предварительной подготовкой воздуха можно использовать как для обогрева, так и для охлаждения помещений. Благодаря одному набору оборудования, комплекту воздушных каналов и блоку управления можно поддерживать комфортный микроклимат в домовладении в течение всего года.
Главное достоинство подобного комплекса заключается в полной автоматизации. Датчик углекислого газа контролирует поступление свежего воздуха в помещение, клапаны и задвижки с сервоприводами поддерживают необходимую кратность воздухообмена. Блок управления регулирует работу вентиляторов, систем увлажнения и осушения воздуха, а также теплогенератора.
При этом режим обогрева или охлаждения выставляется пользователем. Например, будучи интегрированной в умный дом, система отопления и вентиляции может работать по расписанию, исходя из показаний датчиков влажности, температуры и состава воздуха.
Теплогенератор – это элемент системы воздушного отопления и вентиляции, производящий тепловую энергию за счет использования топлива. Выбор топлива влияет на мощность, КПД, способ монтажа, особенности его эксплуатации. Жилые помещения, а также объекты социальной инфраструктуры обогреваются при помощи следующих видов теплогенераторов:
Прежде чем установить систему воздушного отопления и вентиляции для эксплуатации в течение длительного времени, необходимо определиться с топливными ресурсами. Это связано с тем, что замена одного вида топлива на другой потребует практически полной замены всего комплекса.
Большие производственные помещения можно обогревать при помощи следующих видов теплогенераторов:
Поскольку перечисленные виды топлива относятся к дешевым, предприятие снижает затраты на обогрев больших по площади производственных помещений.
Основу любой системы отопления составляет нагревательное оборудование. При создании воздушных систем используют твердотопливные котлы, функционирующие за счет сжигания дерева и отходов древесины. Конструктивно твердотопливные котлы состоят из:
Для отопления частных домовладений оптимально подходят пиролизные теплогенераторы. Они состоят из двух камер сгорания:
Подобная конструкция способствует большему выделению тепла. В недорогие модели воздух подается вручную. Более дорогие котлы оснащены автоматическими вентиляторами. Чтобы увеличить эффективность работы теплогенераторов, дымоходы дополнительно оснащают дымососами, выводящими из топки максимальное количество продуктов горения топлива.
Удобство и безопасность современных твердотопливных котлов повышают за счет:
Если предполагается отапливать помещения с воздуховодами, расположенными по низу помещения, то необходимо устанавливать твердотопливный котел с принудительной циркуляцией воздуха.
При устройстве систем отопления и вентиляции в котельных часто устанавливают газовые котлы, функционирующие на магистральном газу (для перехода на пропан-бутан понадобится переоборудовать горелку). Работают такие теплогенераторы следующим образом:
Для установки газового котла понадобится соответствующее разрешение, а также проектная и техническая документация на подключение к магистрали и последующей разводки в доме. Бумаги должны соответствовать установленным нормам и техническим условиям.
Газовые отопительные котлы, применяемые в системах отопления и вентиляции, характеризуются:
Преимущество газовых котлов заключается также в отсутствии тяжелых вредных продуктов горения, таких как гарь, копоть, зола. Системы отопления и вентиляции с газовыми теплогенераторами используются для обогрева как частных домовладений, так и производственных помещений.
При проектировании воздушных систем отопления и вентиляции существенное значение имеют точные и правильные расчеты. Подобная информация прописывается в инструкциях к нагревательному оборудованию. Если домовладение предполагается обогревать при помощи такого комплекса, для составления проекта необходимо обратиться в специализированную организацию, зарекомендовавшую себя на рынке и обладающую практическим опытом установки соответствующего оборудования.
В основу расчетов специалисты закладывают следующие основные показатели:
Для расчета тепловых потерь используют следующую формулу:
Q = S × T / R, в которой
Q – потери тепла;
S – площадь отапливаемого помещения/здания;
T – разница температуры снаружи и внутри помещения;
R – тепловое сопротивление конструкций здания.
В случае неверных расчетов пользователь может столкнуться как с отсутствием желаемого результата, так и с негативными последствиями, такими как:
Длина центрального воздуховода должна составлять не более 30 м, а дополнительных ответвлений – не более 15 м. Жилые дома отапливают при помощи твердотопливных котлов мощностью 20–50 кВт. Теплицы, конференц-залы, холлы и другие значительные по площади помещения обогреваются котлами мощностью 1 мВт. Для производственных цехов, торговых центров подойдут теплогенераторы мощностью 5–10 мВт.
При выборе котла для устройства системы отопления и вентиляции стоит отдавать предпочтение моделям с регулируемым горением. Несмотря на более высокую стоимость, они расходуют меньше топлива, следовательно, достаточно быстро окупят финансовые вложения.
Система отопления и вентиляции в обязательном порядке должна соответствовать требованиям пожарной безопасности, закрепленным в СНиП 2.04.05-91 (приложение 13.91). При проектировании комплекса для обогрева жилых помещений они учитываются в определенной части.
Так, воздуховод, изготовленный из горючих материалов, должен быть проложен в шахте или негорючей гильзе. При этом материал воздуховода должен относиться к группе слабогорючих (не ниже Г1), а температура продуктов горения не должна превышать +135 °С.
Вентиляторы и кожухи вентиляторов могут быть изготовлены из горючих материалов. Воздуховоды из оцинкованных металлов обладают большей безопасностью, поэтому используются при устройстве системы отопления и вентиляции в помещениях промышленного назначения. Температура поступающего в помещения воздуха не должна превышать +60 °С.
При проектировании воздушной системы отопления и вентиляции следует помнить о необходимости:
Преимущества правильно спроектированной и смонтированной воздушной системы отопления и вентиляции заключаются в следующем:
Из-за отсутствия жидкого теплоносителя (воды) время прогрева помещений сокращается, а теплопотери снижаются.
Благодаря низкой инерционности проще управлять комплексом отопления и вентиляции. Для контроля температуры в помещении используются встроенные датчики и наружный термостат. Как только воздух нагревается до установленной температуры, теплогенератор выключается. Когда температура снижается на 0,5–2 °С (в зависимости от выставленных настроек) – включается вновь.
В современных комплексах предусмотрена возможность выставления настроек на определенные дни или часы. Если расчеты произведены правильно, то для поддержания в помещении температуры +20 °С система будет активироваться каждый час на 15–20 минут. При отсутствии необходимости в поддержании такой температуры – на 5–10 минут.
Польза от системы отопления, вентиляции и кондиционирования будет и в теплое время года, поскольку ее можно совместить с системами очистки воздуха, его кондиционирования и увлажнения. Следовательно, установив дома воздушную систему отопления и вентиляции, пользователь дополнительно получает центральный кондиционер.
Таким образом, одна система воздуховодов позволяет выполнить монтаж полноценного климат-контроля с возможностью распределения воздуха по различным помещениям домовладения.
Комплекс можно дополнительно оснастить многоступенчатыми воздушными фильтрами (как механическими, так и электростатическими), ультрафиолетовыми лампами, позволяющими очистить воздух от бактерий, автоматическими увлажнителями воздуха. Функционирование всего оборудования осуществляется при помощи единой панели управления, которая позволяет контролировать его работу удаленно через Интернет.
Решив смонтировать воздушную систему отопления и вентиляции, можно обратиться в специализированную компанию, оказывающую услуги по ее проектированию и установке или сделать это самостоятельно. Для начала следует выбрать основное оборудование – теплогенератор, например, газовый, и набор элементов для воздушных каналов. При выборе конкретного оборудования следует исходить из площади домовладения или отапливаемых помещений, а также учитывать предстоящий расход топлива.
В любом случае потребуется составить схему и выполнить подробные расчеты. В случае неточностей или ошибок пользователь может столкнуться с возникновением сквозняков и шумом работающего оборудования. При выборе воздуховодов необходимо обратить внимание на их сечение, которое позволит распределять воздух равномерно по помещениям. Также следует просчитать объем и кратность воздухообмена, соотношение рециркуляции с притоком и вытяжкой.
В качестве воздуховодов можно использовать:
Чтобы снизить потери тепла, воздуховоды покрывают теплоизоляционными материалами, которые также служат для уменьшения уровня шума при функционировании комплекса и распределения звука между помещениями в домовладении.
В каждом помещении производят монтаж воздуховодов с решетками для распределения воздуха либо полноценных внутренних блоков, позволяющих выбирать индивидуальную температуру. Оптимальным является вариант, при котором систему отопления и вентиляции монтируют на стадии строительства дома.
Для воздуховодов при этом можно предусмотреть специальные ниши в стенах. Если же монтаж отопительного комплекса производят в уже готовом доме, то можно спрятать элементы за фальшстенами или подвесными потолками.
Итоговая стоимость системы отопления и вентиляции будет в каждом случае индивидуальной, поскольку зависит от площади домовладения, типа, модели и мощности теплогенератора, общей длины воздуховодов, их количества и пропускной способности воздуха, оплаты монтажа и наладки оборудования (при условии, что этим занимаются специалисты).
Компании, которые занимаются проектированием и монтажом систем отопления и вентиляции, в итоговую сумму включают расходы на:
В среднем, стоимость установки комплекса под ключ для дома площадью до 100 м² составит от 3 500 до 4 500 рублей за 1 м².
Воздушная система отопления и вентиляции еще не нашла широкого применения. Поэтому можно услышать совершенно противоположные мнения относительно сложности ее установки, качества оборудования, эффективности для обогрева помещений. Кому-то стоимость монтажа комплекса в частном домовладении кажется невысокой, а кому-то – наоборот.
Такие противоречия обусловлены тем, что применять системы воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начали относительно недавно. Любая отопительная система направлена на прогревание помещения. С этой задачей она справляется отлично. При этом дает дополнительные возможности.
Кроме того, при использовании воздушной системы нагревается непосредственно воздух в помещениях, а не радиаторы отопления и находящаяся в них вода. Помимо этого, мощность воздушных потоков можно регулировать. Специальные заслонки позволяют подавать в отдельные помещения больше или меньше теплого воздуха.
От температуры и качества воздуха в доме во многом зависит комфорт проживающих или находящихся в нем людей. При этом воздушные системы отопления и вентиляции дают возможность не только его быстрого нагревания, но и очистки, увлажнения и распределения по зонам или комнатам. А значит, в скором времени им обеспечено более широкое применение.