Воздушное отопление: источники тепловой энергии

Содержание

• 1 Что это такое
• 2 Сравнение с водяным отоплением
  • 2.1 Плюсы
  • 2.2 Минусы
• 3 Источники тепла
  • 3.1 Котлы
  • 3.2 Печки, камины
  • 3.3 Электрические калориферы
  • 3.4 Тепловые насосы
    • 3.4.1 Грунт-воздух
    • 3.4.2 Вода-воздух
    • 3.4.3 Воздух-воздух
• 4 Заключение

Как может быть организовано воздушное отопление производственных помещений или частного дома? Что может служить источником тепловой энергии? Какой вариант выгоднее и удобнее в использовании? Попробуем ответить на эти вопросы.

Воздухораспределительная решетка воздушного отопления.

Что это такое

Ответ на этот вопрос прост и очевиден. В этой схеме не используется промежуточный теплоноситель (вода, пар, пропиленгликоль, масло и так далее). Оборудование отдает тепло непосредственно воздуху помещения; нередко оно совмещается с вентиляционным и обеспечивает не только нагрев, но и воздухообмен с улицей.

Сравнение с водяным отоплением

Какие недостатки и преимущества обеспечивает обогрев воздухом на фоне традиционных систем с теплоносителем?

Плюсы

• Из цепи передачи тепла от источника тепловой энергии к находящимся в помещении людям и предметам исключается лишнее звено. Поскольку КПД любого теплообмена не равен 100% , тем самым мы получаем некоторую экономию.

Тепло передается непосредственно воздуху.

• Использование в качестве теплоносителя воды означает, что помещение неиспользуемого склада, цеха или гаража нельзя оставить без обогрева в холодный сезон. Восстановление размороженного контура обойдется в большую сумму, чем та, что будет сэкономлена. Использование незамерзающих теплоносителей в целом решает проблему; однако сами они при значительном внутреннем объеме контура обойдутся в довольно заметную сумму. Теплогенераторы для воздушного отопления, напротив, могут простаивать при любых температурах без всякого ущерба для себя.
• Оборудование для воздушного отопления может заодно работать в качестве приточной вентиляции . Которую, заметьте, все равно приходится монтировать в производственных помещениях или большом коттедже. Водяное отопление — отдельная статья расходов.
• Для запуска воздушного отопления не требуется никаких вспомогательных мероприятий (доступа к сбросникам для стравливания воздуха, балансировки дросселями и т.д.).

Минусы

Серьезный недостаток, пожалуй, только один. Монтаж воздушного отопления выполняется преимущественно во время строительства или капитального ремонта: каналы и воздухораспределительные решетки имеют слишком большие размеры, чтобы быть незаметными.

Рукава воздуховодов скроет подвесной потолок.

Кроме того, отверстия под воздуховоды во внутренних перегородках будут куда больше, чем под трубы.

Источники тепла

Перейдем к рассмотрению способов реализации, и прежде всего — источников тепла. Итак, каким бывает воздушное отопление дома, теплиц или мастерских?

Котлы

Газовые котлы воздушного отопления отличаются от своих собратьев для водяных систем лишь воздушным теплообменником и наличием вентилятора. Прочие атрибуты вполне привычны: закрытая горелка с отбором воздуха с улицы по коаксиальной трубе, электронное управление розжигом и система безопасности, прекращающая подачу газа при погасшем пламени.

Соляровый котел конструктивно очень близок к газовому. Мало того: многие устройства способны переходить с одного вида топлива на другой после простой смены горелки.

фото: отечественная система климатизации Антарес Комфорт в базовом исполнении включает газовый котел.

Печки, камины

Источником горячего воздуха могут служить и разнообразные печи и камины — как изначально спроектированные для этой цели, так и модифицированные владельцами.

Какой обычно бывает реализация воздушного отопления от твердотопливной печи или камина?

Вкратце — через топку или рядом с ней проходят несколько стальных воздуховодов большого сечения. Нагревающийся в них воздух может распространяться по помещению за счет естественной конвекции или по системе воздуховодов.

Поскольку теплый воздух стремится вверх, а прокладка воздуховодов с постоянным уклоном возможна не всегда, печки и камины с воздушным отоплением нередко снабжается нагнетающими воздух в каналы теплообменников вентиляторами.

Котельная воздушного отопленияGoodman. Воздух нагнетается в воздуховоды принудительно.

Наиболее, вероятно, известная твердотопливная печь для воздушного отопления- это так называемый булерьян. Название изначально принадлежало разработчику конструкции — одноименной канадской компании; однако оно давно стало нарицательным.

Печка-булерьян.

У печи две ключевых особенности:

Стальные воздуховоды, опоясывающие топку, изогнуты и перекрещены таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное перемешивание воздуха в помещении.

Булерьян — пиролизная печь. Что это значит? Что сгорание топлива разбито на два этапа: тление дров при ограниченном притоке воздуха и дожигание продуктов неполного сгорания в отдельной камере.

Тем самым владелец получает ряд бонусов:

Длительную (до 12 часов) работу на одной закладке.

Гибкую регулировку тепловой мощности без потери КПД. Продукты неполного сгорания не уносятся в дымоход, а полностью дожигаются в топке.

Отсутствие необходимости в частой чистке топки и зольника. Углей в процессе пиролиза не остается в принципе; небольшое количество золы может использоваться для удобрения приусадебного участка.

Электрические калориферы

Подогрев приточного воздуха нередко осуществляется электрическими калориферами, представляющими собой обычные трубчатые нагреватели (иногда — с оребрением, увеличивающим теплоотдачу). Достоинство отопления электричеством — в том, что оно не требует отвода продуктов сгорания и какого-либо периодического обслуживания.

Электрический канальный калорифер.

Кроме того, в этом случае доступна простая и весьма гибкая регулировка мощности с возможностью подключения выносных термостатов, программируемых пультов и т.д.

Недостатка всего два; но они достаточно весомы.

Требуемая для работы воздушного отопления электрическая мощность часто исчисляется десятками киловатт. Далеко не везде линии электроснабжения позволяют получить ее.

Тепло, полученное прямым нагревом электроэнергией, существенно дороже всех альтернатив. Приведем примерные значения для текущих цен на энергоносители.

Источник тепловой энергии Цена киловатт-часа тепла, рубли Магистральный газ 0,7 Дрова 1,1 Уголь 1,3 Пеллеты 1,5 Сжиженный газ (газгольдер) 1,8 Сжиженный газ (баллоны) 2,8 Соляра 3,2 Электроэнергия 3,6

Тепловые насосы

Наконец, наиболее перспективный источник тепла — это тепловые насосы различных типов. Среди прочего, они интересны тем, что обеспечивают не только отопление, но и кондиционирование.

Как работает такое устройство?

Хладагент (фреон) сжимается компрессором и подается к теплообменнику. Поскольку при сжатии он, как и любое другое вещество, сильно нагревается, избыток тепла отдается через обдуваемый вентилятором радиатор окружающему воздуху.

Отдавший тепло фреон проходит через расширительный клапан и, значительно увеличиваясь в объеме, охлаждается. При этом он, проходя через второй теплообменник, отбирает при его посредстве избыток тепла у низкопотенциального источника.

Принцип работы теплового насоса.

В качестве источника низкопотенциального тепла разные схемы тепловых насосов могут использовать воду, грунт и воздух.

Они привлекают двумя особенностями:

• Тепловой насос может транспортировать тепло от холодного объекта к теплому. К примеру, воздушные тепловые насосы для отопления Mitsubishi Zubadan способны работать на обогрев при температуре окружающего воздуха до -30С.
• На транспортировку тепла тратится в 3-5 раз меньше электроэнергии, чем на прямой нагрев. Таким образом, киловатт тепловой энергии обходится владельцу дома уже не в 3,6 рубля, а в 0,8 — 1,2.

Каждый проект воздушного отопления тепловым насосом (грунт-воздух, вода-воздух и воздух-воздух) имеет свои особенности.

Грунт-воздух

Стоимость насоса начинается примерно от полумиллиона рублей. Еще как минимум в такую же сумму обойдется его монтаж: зонды-теплообменники погружаются в вертикальные скважины глубиной до сотни метров; бурение же стоит в среднем 2000 рублей за погонный метр ствола скважины.

Грунтовые теплообменники.

Почему, несмотря на значительные расходы, эти насосы пользуются спросом?

Причины две:

• Они могут извлекать тепло из грунта в любом климатическом поясе. На глубине ниже уровня промерзания температура стабильно равна +8 — +12 С.
• Энергоэффективность устройства не зависит от внешних условий и всегда постоянна — именно вследствие постоянной температуры почвы на глубине.

Вода-воздух

Эта схема может быть реализована двумя способами:

Теплообменник помещается в незамерзающий водоем.

Теплообменник погружается в воду.

Для отбора тепла используется вода из скважины, которая после прохождения теплообменника дренирует во вторую скважину.

Схема обходится существенно дешевле первой, но по понятным причинам применима далеко не везде.

Воздух-воздух

Все тепловые воздушные насосы для отопления имеют ограничения по рабочей температуре (обычно до -15 — -30С). При этом COP устройства (параметр, описывающий энергоэффективность при нагреве.Указывает на соотношение эффективной тепловой и электрической мощности) при понижении уличной температуры падает.

Воздушный тепловой насос Lennox TPA (наружный блок).

Тем не менее, для теплой климатической зоны отопление воздушным тепловым насосом более чем окупает себя. При стоимости бытовых устройств от 25000 рублей при тепловой мощности 3 КВт альтернатив им просто не найти.

Собственно, автор охотно поделится собственным опытом: мансарда его дома второй год отапливается бытовым воздушным тепловым насосом Cooper&HunterCH-S12FTXN.

Параметр Значение Диапазон рабочих температур Охлаждение +10 — +43 С, нагрев -25 — +20 Энергоэффективность Охлаждение — 4,0, нагрев 4,2 Средняя потребляемая мощность Охлаждение 0,9 КВт, нагрев 0,99 КВт Тепловая мощность Охлаждение 3,6 КВт, нагрев 4,12 КВт Отапливаемая площадь (реальная) 60 м2 Температура в помещении при -15С на улице +22С Дополнительные функции Плазменный фильтр (удаление запахов и пыли)

Расходы при отоплении воздушными тепловыми насосами двух этажей составили примерно 2500 рублей в месяц.

Разумеется, стоит учитывать пару нюансов:

• Место действия — Крым, Севастополь. Зимние заморозки здесь являются скорее исключением, чем правилом. Средняя температура января — +3 С.
  
• Тарифы на электроэнергию в настоящее время несколько ниже средних по России.

Заключение

Надеемся, что предоставленная в распоряжение читателя информация поможет ему в выборе и проектировании отопления. Дополнительные материалы о том, каким может быть воздушное отопление коттеджа, предложит прикрепленное видео. Успехов!