Автономная система отопления частного дома — полное руководство

Занимаясь постройкой собственного дома, необходимо позаботиться о выборе для него отопления. В современных условиях производители предлагают множество решений, которые способны повысить эффективность этого процесса. Некоторые технологии предполагают модернизацию газовых систем отопления, а есть варианты менее популярные в нашей стране, но успешно внедряемые за ее пределами.

Принцип работы и разновидности

Система воздушного отопления предусматривает специальную терморегуляцию. Сначала воздух должен нагреться до нужной температуры, а затем это тепло передается в помещение. Обогрев дома теплым воздухом хорош тем, что нет необходимости ставить специальные приспособления.

Такая методика впервые появилась в Канаде, где широко распространены дома каркасного типа, и преимущественно используется для их обогрева. В отличие от кирпичных строений такие сооружения не способны удерживать тепло от батарей. А благодаря воздушному обогреву создается хороший микроклимат, при этом затраты на него не будут велики. Система подразделяется на две разновидности — естественную и принудительную. В первом случае воздух циркулирует таким образом:

  • горячий воздух от печки расширяется, и когда становится легче, начинает распространяться по батареям;
  • его давление снижается, и в полученное пространство стягиваются холодные массы;
  • затем они греются, и цикл повторяется;
  • при попадании теплого воздуха в дом холодный поток вытесняется.

Дом греется до тех пор, пока будет работать котел. А для принудительной системы нужен внешний источник энергии, который обеспечит нужную интенсивность воздушной циркуляции. Ключевым отопительным узлом выступает вентилятор, поставленный под нагревателем. В него будет поступать нагретый воздух, затем он будет чиститься от микробов и засоров. Через решетки вентилятора воздух попадет в воздуховоды, и внутри будет тепло. Если будет устанавливаться кондиционер, воздуховоды нужно будет утеплить, чтобы не скапливался конденсат.

Принцип работы и устройство

Начать наш разговор необходимо с принципа работы этой отопительной системы. И принцип этот прост, как и все оригинальное. Нагрев воздуха происходит в специальном теплогенераторе. По сути, это обычный водный калорифер, в котором через воду производится нагрев воздуха. Вода же может нагреваться разными способами. Самый оптимальный вариант – это газовый теплогенератор для воздушного отопления.

Вода нагревается до необходимой температуры, проходит по трубкам калорифера, сквозь который вентилятором прогоняется воздух. Последний нагревается и движется по воздуховодам, расположенным в чердачном помещении. Разводка труб сделана таким образом, чтобы в каждую комнату подходил минимум один воздуховод. Из него нагретый воздух и попадает в помещение. Кстати, выводное отверстие обычно декорируется красивой решеткой, так что сопло трубы не будет заметным.

Вот так работает воздушная система отопления и состоит она в основном из трех элементов:

  • Теплогенератор (он же калорифер).
  • Вентилятор.
  • Воздуховоды.

Внимание! Вся установка монтируется обычно на чердаке или в подвале, поэтому производители категорически рекомендуют производить теплоизоляцию всех ее элементов. Это снизит и тепловые потери самого отопления, и увеличит износостойкость воздуховодов (отсутствие конденсата).

Газовый теплогенератор

Какие бывают системы?

Воздушное отопление бывает нескольких видов:

  1. Прямоточное. В первых способах обогрева в подвале дома строилась печь, в которой сжигали топливо – уголь, дрова, торф и т. п. Горячий воздух самотеком мог циркулировать по каналам в стенах, поступал на уровень пола комнат и подавался через отверстия. Он отапливал помещения и выводился наружу здания. Свежий воздух с улицы поступал в комнаты через двери, окна, щели или специальные каналы. Часть этого воздуха подавалась в подвал к печи. Стены и пол прогревались на всю их толщину. Часть теплого воздушного потока просто выбрасывалась через крышу. Регулировка отопления была очень неэффективна и сложна.В современном прямоточном отоплении наружный воздух поступает прямиком в нагреватель или калорифер и после подогрева распределяется по помещениям частного дома. В них он смешивается с теплым комнатным, и полностью компенсирует теплопотери через окна, стены, потолок и пол. Самые высокие гигиенические характеристики этого способа частично нивелируют невысокую тепловую эффективность.
  2. Рециркуляционное. С полной и частичной с полной рециркуляцией строится с забором всего остывшего воздуха от пола и возврата его на подогрев. В этом случае уменьшаются расходы на нагрев наружного холодного воздуха, поступающего от вентиляции и просачивающегося через ограждающие конструкции здания. На рисунке изображена система отопления с рециркуляцией воздуха. При частичной рециркуляции часть теплого воздуха из помещения удаляется через вытяжную вентиляцию, а на замену через приточную вентиляцию приходит свежий, но холодный воздух с улицы, который требуется подогревать.
  3. Системы с рекуперацией – это самые энергоэффективные отопительные комплексы. В рекуператоре «отработанный» теплый воздух отдает свое тепло свежему холодному с улицы. По расчету это может дать минимальную экономию до 15 – 30% тепла в доме.

Какие бывают системы?

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.

Читайте также:  Виды напольных конвекторов для отопления и как выбрать

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.

Как прогреть дом воздухом?

Воздух – вполне эффективный теплоноситель, гораздо удобнее, чем вода. Самый простой вариант такого отопления – обычный тепловентилятор. Небольшую комнату этот прибор, состоящий из вентилятора и греющей спирали, может прогреть буквально за считанные минуты. Разумеется, для частного дома понадобится более серьезное оборудование.

В качестве источника тепла можно использовать газовый или твердотопливный котел. Подойдет и электрический нагреватель, но этот вариант считается не слишком выгодным, поскольку затраты на электроэнергию значительно возрастают.

Галерея изображенийФото из В системах воздушного теплоносителя сам воздух — вторичный теплоноситель, проходящий перед подачей обработку нагревательными агрегатамиВоздух для систем воздушного отопления обогревается водой или паром, подготовка которых проводится всеми известными видами нагревательного оборудованияВ качестве нагревательного оборудования используются огневые печи, перерабатывающие твердые, жидкие и газообразные варианты топливаДо сих пор в схемах отопления загородных домов используются русские печи. Их недостаток в том, что нормально обогреть они могут не более трех смежных комнатРаспространенный вариант отопления частных коттеджей основан на использовании камина с подключенными к нему теплоотводамиРазвязку теплопроводов воздушной отопительной системы обычно устраивают в пределах чердака или располагают за подвесными потолочными конструкциямиВесьма экономный способ получения энергии для подогрева воздуха предполагает использование теплового насоса воздух-воздухВ схеме работы теплового насоса воздух воздух внутренний блок внешне напоминает собой аналогичную часть климатического оборудованияПринцип нагрева теплоносителяУстановка с газовым калориферомОгневая печь за пределами помещенияПечь в отоплении загородного домаКамин в формировани отопления частного домаУстройство теплоотводов в пределах чердакаВнешний блок теплонасоса воздух-воздухВнутренний блок системы отопления воздух-воздух

Интересный и экологически чистый вариант отопления – использование солнечных батарей или солнечного коллектора. Такие системы размещают на крыше. Они либо сразу передают тепловую энергию солнца на теплообменник, либо преобразуют ее в недорогую электрическую энергию. В последнем случае от батареи можно также запитать и вентилятор.

Воздух нагревается в теплообменнике и поступает в отдельные помещения по воздуховодам. Это довольно громоздкие конструкции, выполненные из прочного металла. Сечение воздуховодов значительно больше, чем диаметр трубы водяного отопления.

Читайте также:  Антифриз в качестве теплоносителя в системе отопления дома

Для воздушного отопления подходят и газовые котлы, и другие виды отопительной техники. Эффективность таких систем достигает 90%, их используют не только в жилых помещениях, но также в цехах и на складах

А вот радиаторы для воздушного отопления не нужны. Теплый воздух просто наполняет комнаты через специальные решетки. Как известно, горячий газ стремится вверх. Холодный воздух при этом будет вытеснен вниз.

Отсюда холодные потоки воздуха перемещаются обратно к теплообменнику, нагреваются, поступают в комнаты и т.д.

Эта схема наглядно демонстрирует устройство воздушного отопления рециркуляционного типа с частичным забором наружного воздуха, а также с кондиционером, ионизатором и ультрафиолетовым очистителем

Почти все системы воздушного отопления предусматривают установку вентилятора, который нагнетает горячий воздух и заставляет его перемещаться по системе отопления. Наличие такого прибора делает систему зависимой от электрической энергии.

Можно сделать и такую систему, в которой горячий воздух будет перемещаться естественным образом, без всякого вентилятора. Однако эффективность работы таких систем обычно оставляет желать лучшего, поскольку помещения в этом случае прогреваются слишком медленно.

Убедительный аргумент в пользу организации системы воздушного отопления заключается в исключении аварийных протечек и затопления с итоговым повреждением имущества. К тому же в случае повреждения воздуховодов автоматика остановит работу системы

Выбор теплогенератора и этапы его установки

Приобрести воздуховоды не составляет никакой проблемы. Сегодня их можно найти на любом предприятии, которое занимается выпуском вентиляционного оборудования.

Там же вы можете найти и все остальные материалы, такие как врезки, дроссельные заслонки и прочие элементы.

Также вам обязательно потребуется приобрести монтажную ленту, саморезы и алюминиевый скотч. Гибкие воздуховоды должны быть утепленной конструкции, структура которой предусматривает шумоизоляцию.

Все эти элементы вы можете приобрести в любом строительном магазине или на рынке.

Принцип работы воздушного отопления в частном доме. Нажмите для увеличения.

Если вы планируете в дальнейшем устанавливать кондиционер, то вам необходимо в обязательном порядке утеплить подающие воздуховоды, так как это предотвратить возникновения конденсата.

Для того чтобы смонтировать магистральный воздуховод, потребуется оцинкованная сталь, обклеенная утеплителем фольгированного типа.

Обратите внимание, что оптимальная толщина утеплителя колеблется в диапазоне от 3 до 5 миллиметров.

До того как начать отделочные работы, нужно осуществить монтаж воздуховодов непосредственно в каждом помещении.

Выбор теплогенератора и этапы его установки

Для того чтобы скрыть все ветви воздуховодов, как правило, используют пространство между потолком. Это делают в эстетических целях.

Как вы уже поняли, чтобы воздушное отопление дома своими руками получилось качественным, потребуется потратить немало усилий и времени.

Опираясь на тип воздухонагревателя, которому вы отдали предпочтение, необходимо выбрать соответственно вид воздуховодов – жесткие или гибкие, практикуется их совместное применение.

Для того, чтобы соединить разные типы воздуховодов, пользуются алюминиевым армированным скотчем.

Также с этой целью используют металлически и пластиковые хомуты.

Что касается напорно-динамических характеристик воздухонагревателя, то они зависят от некоторых факторов, а именно, вида вентилятора и его мощности. Теплогенератор может выступать в виде отопительного котла или электронагревателя.

Главным условием любого вида теплогенератора является наличие датчика контроля температуры и автоматического включателя/выключателя. Если вы имеет дело с твердотопливными котлами, то они должны обладать функцией регулировки скорости горения.

Источники тепла для воздушного отопления

  • Грунт-воздух. Почва ниже точки промерзания круглый год сохраняет высокую температуру, и чем глубже он залегает, тем она выше. Это тепло можно извлекать круглосуточно, если погрузить горизонтальный коллектор и несколько глубинных зондов.
  • Воздух-воздух. Типичным представителем канонической системы такого отопления выступают канальные кондиционеры. В них принцип работы основан на выходе горячего воздуха из теплового насоса и последующем его перемещении во все помещения по взаимосвязанным воздуховодам.
  • Вода-воздух. Этот источник тепла используется в случае неглубокого прохождения грунтовых вод. При использовании такой системы нужно вырыть колодец, а в него опустить зонд-теплообменник. Такую схему применяют, когда рядом с постройкой есть незамерзающий водоем. Так как вся суть процесса завязана на постоянном доступе к воде, то применение такой системы отопления встречается нечасто. Схема такого отопления:

Подбор котла для автономного отопления по мощности

В паспортных данных на котел обязательно указывается его номинальная мощность, иногда производитель приводит площадь помещений в квадратных метрах, которую может отопить данный котел. Для усредненных вычислений принимают расход 1 кВт тепловой мощности агрегата на обогрев 10 квадратных метров жилого помещения при высоте потолков 2,5 — 2,7 м. Если высота больше, вводят поправочный коэффициент, к примеру, мощность умножают на 1,23 при расстоянии от пола до потолка 3,2 м.

Также при расчетах учитывают климатическую зону, в которой находится дом, она включается в формулы в виде поправочного коэффициента и лежит в диапазоне от 0,7 для южных районов до 2 при расположении жилья в северных областях. Если применяют для нагревания воды котел двухконтурный, его расчетную мощность увеличивают на 20 — 25%.

Для определения мощности теплового генератора иногда используют СНиП , согласно которому для малоэтажных домов, если наружная средняя температура составляет -25 °С, теплопотребление считают по норме 173 — 177 Вт/м2, а в квартирах многоэтажек норматив принимают равным 97 — 101 Вт/м2.

Подводя итог, следует отметить, что для приблизительных ускоренных расчетов с учетом различных факторов (горячее водоснабжение, высокие потолки, холодный климат) котел обычно выбирают со средней мощностью, которая должна составлять около 1,5 кВт на 10 м2 помещения.

Читайте также:  Как выбрать электрический котел для частного дома

Рис. 16 Пример расчета тепловой мощности

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Проектирование и расчет системы воздушного отопления

Прежде чем монтировать воздушное отопление своими руками необходимо продумать его схему и конструкцию для конкретного частного дома. Для этого на бумаге составляется приблизительный проект такой системы.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Затем в зависимости от требований к обогреву в конкретном здании рассчитываются такие параметры, как:

  • интенсивность нагнетания подогреваемого воздуха;
  • оптимальная мощность теплогенерирующей установки, для обогрева помещения соответствующей площади до необходимой температуры;
  • сечение воздуховодов;
  • аэродинамические особенности;
  • объем потерь тепла на поверхностях помещений.

Предварительную схему с полным набором компонентов, отвечающую всем требованиям желательно согласовать со специалистом во избежание каких-либо ошибок и недочетов, которые могут привести к появлению в помещении сквозняка, шума или вибрации.

Профессионалы также могут помочь подобрать оптимальную модель теплогенератора, таким образом, чтобы он обеспечивал комфортную температуру и не перегревался.

Оборудование лучше всего монтировать в отдельном, заранее предназначенном для этого помещении.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Системы воздушного отопления

Конструкции воздушного отопления бывают нескольких видов в зависимости от их параметров.

По циркуляции воздуха они бывают:

  • с естественным течением воздушных масс;
  • с принудительным движение воздуха под воздействием давления создаваемого вентилятором.
Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

По размерам и масштабу:

  • локальные, предназначенные для обогрева одной–двух комнат в небольшом частном доме;
  • центральные – для обогрева многоэтажных зданий и больших складских или заводских ангаров.

По схеме реализации теплообмена:

  • приточные, которые втягивают в помещение и обогревают уличный воздух;
  • рециркуляционные, то есть один и тот же воздух движется, остывая и нагреваясь внутри помещения;
  • с комбинированной рециркуляцией, когда совмещается воздух в помещении и свежий с улицы.

По расположению в помещении:

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками
  • подвесные;
  • напольные агрегаты.
  • Выбор теплогенератора.

Источник тепловой энергии это всегда сердце всей системы отопления, поэтому именно от его типа, мощности и конструкции зависит, комфортная температура помещений частного дома. Теплогенераторные установки бывают двух типов: мобильные и стационарные.

Первые представлены газовыми мобильными теплогенераторами, которые отличаются большими габаритами. Их применяют для обогрева больших по площади промышленных помещений, например, заводских цехов.

Вторые имеют изолированную камеру сгорания и предназначены для установки в специальных помещениях с дымоотводящей системой. Они выпускаются производителями в двух вариантах: как напольное или подвесное оборудование. Второй тип конструкции именуется калориферным, то есть выполняющим функцию обогрева только одного помещения.

Их устанавливают в загородных дачных домиках, так как такое устройство может прогреть небольшое по площади задние всего за несколько часов.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Подвесная конструкция компактна и при работе издает минимум шума. Выполнена она из плохо проводящих тепло материалов, поэтому безопасна при эксплуатации даже рядом с деревянными стенами.

Напольный агрегат значительно мощнее и больше, поэтому с помощью него можно протопить даже деревянный коттедж в несколько этажей.

Воздушные тепловые насосы для отопления

Сегодня все более актуально применение тепловых насосов вместо котлов как источников тепла в доме. Стоимость таких установок извлекающих тепловую энергию из окружающей среды становится все доступнее, хотя еще и очень далека от идеала.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Принцип такого рода отопительных приборов аналогичен работе отопительных Сплит-систем. Воздух, имеющий температуру выше абсолютного нуля, в любом случае обладает тепловой энергией, которую такой насос отбирает у него, делая его еще более холодным на улице.

Полученное таким образом тепло передается внутреннему воздуху помещения, распределяясь по всей его площади.

Это довольно эффективная система ведь затраты электричества на работу вентиляторов и компрессора являются только 1/3 от тепла, получаемого из воздуха. Поэтому тепловой насос один из лучших вариантов отопления частного дома, хотя и самый дорогой.

Оборудование для монтажа

Собственноручный монтаж системы воздушного отопления в частном доме требует покупки входящего в нее оборудования: воздуховодных коробов или жестяных труб, теплогенераторной установки, вентилятора, рукавов для забора уличного воздуха и декоративных решеток.

Как сделать воздушное отопление в частном доме своими руками

Как сделать воздушное отопление своими руками от печи

Рассчитывая воздушное отопление, исходят из того, что 1 кВт мощности отопительного прибора может обогреть 10 кв.м хорошо утепленного помещения. Каминные топки мощностью 10 кВт соответственно способны отапливать дом площадью 100 кв.м.

Системы естественной конвекции

Воздушная система отопления от печи (камина) подразумевает распространение тепла в другие помещения дома потоками нагретого воздуха. Для этого обычно используют гибкие теплоизоляционные каналы, идущие от камина.

Перемещение потоков нагретого воздуха может быть естественным и принудительным. Если поток воздуха направлен вертикально, то естественное перемещение будет обеспечено, если горячий воздух нужно подать на большие расстояния по горизонтали, то нужна принудительная подача. Проект воздушного обогрева дома от камина должен максимально использовать возможности естественной конвекции, для чего нужны воздуховоды большого сечения.

Огнеупорные материалы и минимальное аэродинамическое сопротивления — главные требования к воздуховодам. Длина воздуховода от камина до помещения должна быть не более 3 м. Сужений и изгибов на нем быть не должно. Система отопления естественного перемещения воздуха может отапливать не более 4-х комнат

При монтаже особое внимание уделяется изоляции участков воздухопроводов рядом с горючими материалами здания.

Системы принудительной конвекции

Принцип заключается в сборе воздуха в конвекционной камере и нагнетании оттуда в разные помещения дома одним или несколькими вентиляторами канального типа. Расстояние подачи тепла не более 10 м. Используются гибкие вентиляционные каналы или воздуховоды малых диаметров.

Схема воздушного отопление от печи с принудительной конвекцией