Воздушное отопление частного дома своими руками

Один из основных видов отопления в России — газовое, которое, по сути, представляет собой водяное отопление. Трудно его назвать самым эффективным и, конечно, это не единственный вид отопления, в других странах широко распространены, например, системы воздушного отопления. В отличие от водяного, оно имеет очень высокий КПД, около 90%.

Виды вентиляции

Существует две разновидности вентиляционных систем — естественная и принудительная.

Нагретый воздух имеет плотность ниже, чем холодный, и при естественной циркуляции поднимается вверх, по пути обогревая помещение, через которое он проходит. Остыв, воздух опускается. Главный недостаток вентиляции этого вида в том, что прогрев проходит неравномерно — холодный воздух в основном накапливается у пола, а нагретый у потолка, это совсем не способствует комфорту.

В условиях искусственной циркуляции, воздух, перемешиваясь, не успевает разделиться на теплые и холодные слои и создает более равномерное прогревание помещения. Недостатком здесь можно считать возможное чувство дискомфорта от слышимой работы вентиляторов.

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:  Как и из чего делаются самоделки для отопления дома?

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. 

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-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. 

Читайте также:  Водонагреватели – сравнение разных систем

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. 

Расчёт водяного калорифера

Расчёт мощности калорифера, необходимой для обогрева конкретного помещения, проводят с учётом таких данных, как:

  1. Объём (масса) приточного воздуха, который необходимо нагреть.
  2. Начальная (внешняя) температура воздушных масс.
  3. Целевая температура, до которой необходимо разогреть воздух перед подачей в комнату.
  4. Температурный режим теплоносителя.

Расчёт калорифера производят исходя из площади поверхности подогрева и нужной мощности. Для каждой операции применяется своя формула. Рассчитать мощность калорифера можно только с учётом реальных данных в конкретных условиях, среди которых наиболее важные:

  • способ подключения (к центральной теплосети или котельной);
  • метод обвязки.

Расчёт мощности калорифера

Qт – тепловая мощность калорифера, Вт; L – расход воздуха, м³/час ρвозд – плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 15 °C на уровне моря составляет 1,225 кг/м³; свозд – удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙К)=0,24 ккал/(кг∙°С); tвн – температура воздуха на выходе из калорифера, °C; tнар – температура наружного воздуха, °C (температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно СП )

Калькулятор расчёта мощности калорифера

Расход воздуха, м³/час: Плотность воздуха, кг/м³: Удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг × К): Температура воздуха на выходе из калорифера, °С: Температура наружного воздуха, °С:

Расчёт водяного калорифера

Расход теплоносителя на калорифер

G — расход воды на теплоснабжение калорифера, кг/ч; 3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч (для получения расхода в кг/ч); Qт – тепловая мощность калорифера, Вт; св – удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙К)=1 ккал/(кг∙°C); tпр – температура теплоносителя (прямая линия), °C; tобр – температура теплоносителя (обратная линия), °C.

Калькулятор расхода теплоносителя на калорифер

Тепловая мощность калорифера, Вт: Удельная теплоёмкость, кДж/(кг × К): Температура теплоносителя (прямая линия), °С: Температура теплоносителя (обратная линия), °С:

Диаграмма процесса нагрева воздуха

Определить потребную мощность калорифера можно с помощью специальных диаграмм. Количество необходимой энергии (Джоулей) для нагрева 1 килограмма воздуха производится с помощью i–d диаграммы влажного воздуха. Расчёт производится при условии, что процесс нагрева воздуха протекает при d = const (при неизменном влагосодержании). Далее, с учётом расчётного расхода воздуха, перевода единиц (Дж/с в кВт), определяется мощность калорифера.

Читайте также:  Отопление теплиц зимой: возможные варианты

i–d диаграмма влажного воздуха

Для получения точных данных можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, с помощью которых можно узнать показатель мощности, указав производительность и температуру. Так как производительность установки в результате постепенного износа может снижаться, рекомендуется заложить в расчёт запас мощности от 5 до 15%.

Аэродинамический расчет воздуховодов. Определение оптимальных конструкции и сечения воздуховодов, потерь давления в них

Расчет проводится на основании [22].

Цель: определение оптимальных конструкции и сечения воздуховодов, потерь давления в них с условием того, что скорость движения воздуха не должна выходить за пределы рекомендуемых значений.

В помещениях здания предусматриваются воздуховоды круглого и прямоугольного сечений  из оцинкованной тонколистовой стали, которые прокладываются в подшивном потолке.

Порядок  расчета:

1.   Схема разбивается на участки. Участок —  отрезок трубопровода с постоянным расходом.

2.   Задаваясь скоростью на расчетном участке, определяются ориентировочно площади сечения воздуховодов

, где

— скорость на расчетном участке, .

3.   По ориентировочной площади принимается  диаметр — , мм.

4.   Определяется действительная скорость движения воздуха на участке.

5.   После нахождения удельных потерь давления на трение , умножая на длину участка, определяются потери давления на трение на всем участке.

Определяются потери в местных сопротивлениях в соответствии с данными главы 22 [22].

Z = Рдин × åx, где

x- коэффициент местного сопротивления.

6.   Определяются суммарные потери давления на участке

7.   Определяются суммарные потери давления на направлении

8.   Аналогичным образом  рассчитываются ответвления. Потери давления на параллельных участках основного направления и ответвлений DPотв и  должны увязываться с  погрешностью .

Если невязка составляет более 10%, то в соответствии с [22] предусматривается установка диафрагмы.

Расчеты ведутся в табличной форме.

Участок 1

Решетка РС-Г/Б : x = 1,8

Отвод 90°:  x = 0,08

Колено Z-образное (2 шт.) :  x =2×0,9×0,95=1,71

Крестовина на проход: L0/Lc = 0,4

fп/fc = 0,66 :  x = 0,6