Системи повітряного опалення – чи можна зробити своїми руками

Традиційна водяна система передає теплову енергію до приміщень разом з водою або незамерзаючою рідиною. Та існує й інше рішення – чисто повітряне опалення будинку, коли повітря кімнат нагрівається напряму, без гідравліки і радіаторів. Оскільки ця тема активно просувається зацікавленими виробниками опалювального обладнання, ми вирішили розібратися, наскільки повітряне опалення краще (або гірше) класичного та чи можна його змонтувати своїми руками.

Варіанти повітряного обігріву

Отже, наше завдання – нагріти повітряні маси і подати до приміщень заміського котеджу чи квартири. Як можна організувати опалення повітрям:

1. Від каміна, печі на дровах.
2. Використовувати VRF-системи на фреоні. Тобто, інверторні кондиціонери, повітряні теплові насоси.
3. Змонтувати комбіновану систему кондиціонування котел + чиллер + фанкойли.
4. Організувати централізоване повітряне опалення (скорочено – ПО), поєднане з вентиляцією приватного будинку. Як джерело тепла застосувати електричний калорифер або газову повітронагрівальну піч.

Довідка. Останній варіант часто реалізується в американських і канадських котеджах, побудованих за каркасною технологією. Нагрівачем виступає газова піч.

Для обігріву/охолодження виробничих цехів великого об’єму реалізується дещо інша схема. У приміщеннях розташовані 2 мережі повітропроводів – припливна й витяжна. Обидві сходяться до вентиляційної установки – центрального кондиціонера, що складається з таких блоків:

• 2–3-ступінчасті фільтри очищують повітряні маси перед подачею всередину будівлі і викидом на вулицю;
• теплообмінник-калорифер №1 нагріває повітряний потік за допомогою гарячої води, яка надходить з котельні;
• теплообмінник №2 служить для охолодження повітря, отримує холодну воду від чіллера;
• пластинчастий перехресний (або ротаційний) рекуператор забирає тепло витяжного потоку і віддає припливному, економлячи 50…80% енергоносіїв;
• блок зволоження;
• відцентрові вентилятори змушують потоки рухатися крізь секції центрального кондиціонера і далі повітропроводами.

Для чого ми описали конструкцію промислової кліматичної установки? Щоб ви відразу зрозуміли: облаштування повноцінного повітряного опалення + вентиляція + охолодження – завдання непросте і недешеве. Але як господар заміського будинку, ви можете розглянути всі способи обігріву та вибрати найдоступніший, або повернутися до водяної схеми – теплої підлоги, радіаторів.

Як організувати пічне опалення

Важлива перевага будь-якої печі: вона одночасно гріє повітря і навколишні поверхні інтенсивним інфрачервоним випромінюванням. Батареї і труби з теплоносієм не потрібні.

Уточнення. Печі та камінні топки з водяним контуром можна задіяти для опалення 2–3 невеликих кімнат. Змійовик підключається до гравітаційної або закритої системи з циркуляційним насосом.

Як застосувати піч для повітряного обігріву:

1. Для опалення 1 кімнати досить встановити чавунну або сталеву буржуйку.
2. Щоб обігріти 2–3 кімнати загальною площею до 40 м², в простінку між приміщеннями змурувати цегляну піч підходящої конструкції.
3. В обжитому будинку побудувати піч непросто. Якщо немає строгих естетичних вимог, ставимо буржуйку, прикріплюємо до топки конвекційні кожухи та під’єднуємо повітроводи.

У варіанті №3 треба прокласти повітряні канали до сусідніх кімнат і встановити канальні вентилятори, здатні витримати температуру переміщуваного середовища 100–150 °C. Повітря рухатиметься трубами і самостійно, але занадто повільно, а вентканал треба монтувати з ухилом вгору. Як влаштувати таку систему повітряного опалення, дивіться нижче на відео.

Два перші варіанти загальновідомі, але не завжди застосовні. Чому:

• поставити грубку у квартирі взагалі нереально;
• навіть велика піч неспроможна охопити площу понад 50 квадратів (на одному поверсі), тому згодиться для опалення дачі або невеликого будиночка;
• фундамент та сама піч (камін) з цегли мурується на етапі будівництва чи капітального ремонту будівлі;
• металева буржуйка займає місце і небезпечна для маленьких дітей (дитина може отримати опіки).

Залізну піч можна встановити своїми руками – це відчутний плюс. Але топити її теж доведеться, звідси виникають незручності: часті завантаження, запах дров і диму в житлових кімнатах, пил. Автор відео вчинив розумно, розмістивши буржуйку в окремій котельні.

Ми не радимо повторювати за домашнім майстром одну річ – ставити повітропроводи з алюмінієвих гофр. Ці труби створюють високий аеродинамічний опір, повітряний потік сильно уповільнюється. Краще використовувати оцинковані короби – круглі чи прямокутні.

Попередній висновок. Печі на твердому паливі – це бюджетний варіант повітряного опалення зі своїми перевагами й недоліками. Підходять для невеличких та господарчих будівель – дачних будиночків, гаражів, теплиць.

Застосування кондиціонерів і теплових насосів

Сучасні спліт-системи здатні функціонувати в режимі обігріву, витрачаючи втричі менше електроенергії, аніж звичайний електрокотел аналогічної потужності. Звідси цілком робоче рішення – купити і встановити у кожному приміщенні побутовий інверторний кондиціонер.

Довідка. Чому саме інвертор? Компресор в таких «сплітах» не зупиняється, відповідно, не застигає на морозі. Кондиціонер успішно гріє повітря до —5 °C на вулиці, далі ефективність помітно знижується.

Плюси запропонованої схеми очевидні:

• відсутність батарей, труб, котлів та іншого опалювального обладнання;
• відносна простота монтажу;
• естетичний вигляд внутрішнього блоку;
• режим охолодження влітку;
• можливість інсталяції у квартирах.

Повітряний спосіб опалення кондиціонером добре працюватиме у південних регіонах, де температура рідко падає нижче –15 °C. Північніше «спліти» використовуються тільки під час перехідного періоду – навесні та восени.

Решта негативних моментів від опалення спліт-системами:

1. Кондиціонери доведеться встановлювати в усіх кімнатах, це неприйнятно для котеджів на 2–3 поверхи. Мульти-спліт VRF система обійдеться дорожче, ніж одиночні охолоджувачі/нагрівачі.
2. Апарат «вміє» очищувати, сушити і міняти температуру повітряного потоку. Рідкісні моделі розраховані на підмішування зовнішнього повітря. Значить, доведеться робити окрему вентиляцію.
3. При роботі зовнішнього блоку кондиціонера крізь стіни чутно виразний шум вентилятора і гудіння компресора.

Проблему ефективності при низьких температурах вирішує повітряний тепловий насос, його працездатність зберігається до –30 градусів морозу. Конструкція і принцип роботи подібний до спліт-системи, відмінності – великі габарити й ціна. Шуму можна позбавитися, якщо зовнішній блок встановити на землі і віднести на 2–3 м від будівлі.

Короткий висновок. VRF-системи підходять для квартир і будинків малої площі, що розташовані на півдні. Теплові насоси можна ставити і в північних широтах, але тут має значення вартість обладнання. До речі, кондиціонер можна поставити самостійно.

Комбіновані багатозональні системи

В даному випадку теплоносій все ж використовується, тому система називається комбінованою. Як працює таке обладнання:

1. У кожній кімнаті стоїть агрегат повітряного опалення/охолодження – чотиритрубний фанкойл, який зовні нагадує внутрішній блок кондиціонера.
2. Через першу пару труб до агрегатів йде теплоносій від котла. Гаряча вода проходить теплообмінником, що обдувається вентилятором, внаслідок цього повітря приміщення нагрівається.
3. Коли необхідно перейти на охолодження, автоматика переключає фанкойл на другу пару труб, які подають холодну воду від чіллера.
4. Находячись у кімнатах, користувачі можуть задавати різну температуру повітря, але одночасно ввімкнути охолодження і нагрівання не можна. Звідси друга назва системи кондиціонування – багатозональна.

Примітка. Чіллер – це різновид холодильної машини, призначений для охолодження рідини. Зазвичай розташовується надворі під навісом чи на відкритому місці (залежно від конструкції).

Всередині будівлі застосовуються різні фанкойли – настінні, канальні, підлогові, стельові. Все залежить від побажань домовласника і вимог до естетики. Агрегати канального типу можна вбудовувати у вентиляційні канали для підігріву/охолодження припливного повітря.

Переваги багатозональних повітряних систем:

• підходять для будівель з великою площею та кількістю приміщень – адміністративних і житлових будинків, складів та інших;
• можуть працювати спільно з примусовою вентиляцією котеджу;
• використовується будь-який теплогенератор для повітряного опалення – котел на твердому паливі, газі, електриці, солярці;
• труби з теплоносієм (холодоносієм) займають мало місця, повітряні агрегати легко вбудовуються в стелю, підвішуються на стіну чи ховаються за обшивкою;
• закриті тераси з вітражами на всю стіну обігріваються підлоговими конвекторами або настінними фанкойлами;
• можливість налаштування температури в окремих кімнатах, дистанційне керування.

Ми вважаємо, що схема котел + фанкойл + чіллер найбільш універсальна та вдала з точки зору естетики і експлуатації. Зрозуміло, що таке повітряне опалення самому не зробити, це мінус. Треба провести розрахунки, підібрати обладнання, змонтувати, налагодити… Без знання основ виконати зазначені роботи вкрай складно.

Перерахуємо інші негативні моменти:

• висока ціна кліматичних установок;
• котел і чіллер – досить габаритні апарати, займають 2–3 м² площі;
• робота системи цілком залежить від електрики, при відімкненні світла подача тепла припиниться.

Висновок. Багатозональна комбінована схема – найкращий спосіб повітряного обігріву житла. Але для реалізації потрібні значні фінансові вкладення.

Опалення, поєднане з вентиляцією

Це класичний спосіб обігріву повітрям, що застосовується на підприємствах з минулого століття. Згодом виробники почали випускати малогабаритні аналоги промислових вентиляційних агрегатів для приватних будинків. Завдяки менш жорстким вимогам до чистоти повітря схема обробки теж спростилася.

Роз’яснимо принцип роботи системи «вентиляція + опалення»:

1. Джерелом тепла виступає піч, зазвичай – газова. Всередині встановлений пальник, повітряний теплообмінник, вентилятор і електронний блок керування.
2. Від печі розходиться перша мережа повітропроводів, які розподіляють нагріте повітря по кімнатах. За допомогою дифузорів, решіток та інших припливних пристроїв струмені подаються до приміщень (зазвичай, у верхню зону).
3. Друга мережа каналів збирає забруднене/остигле повітря з нижньої зони кімнат до загального колектору, він приєднаний до печі знизу.
4. Пройшовши колектором, відпрацьовані повітряні маси очищуються фільтрами, потім рухаються до теплообмінника, де нагріваються пальником.
5. Електроніка стежить за безпечною роботою газового повітронагрівача, підтримує температуру на виході, сигналізує про забруднення фільтрів.

Доповнення. Оскільки обігрівач сушить повітря, на подавальному каналі зазвичай ставиться автоматичний зволожувач з електронним гігрометром. Останній ставиться на зворотний повітропровід для вимірювання вологості потоку.

Повітронагрівальна піч – агрегат досить шумний, тому розташовується в окремому приміщенні. Продукти горіння видаляються крізь звичайний або коаксіальний димохід (залежить від конструкції нагрівача). Повітропроводи з оцинкованої сталі прокладаються декількома способами:

• по підвалу чи на цокольному поверсі;
• ховаються в підлозі і дерев’яних перекриттях;
• на горищі;
• вертикальні канали йдуть уздовж стін та зашиваються облицювальними матеріалами.

Температура повітря на подачі сягає 40…45 °C, швидкість руху вентканалом – 4—5 м/с. Швидше не можна, з’явиться додатковий шум. При таких показниках діаметр основного колектора досягає 300 мм, якщо витрата становитиме 1000 м³/год, хоча буває і більше.

Закономірне питання: навіщо нагрівати повітряні маси до 40 °C, якщо в будинку досить 22 градусів? Відповідаємо: система опалення має компенсувати 2 види тепловтрат – через будівельні конструкції і витрату енергії на підігрів припливу, оскільки вентиляція потрібна в будь-якому випадку. Відповідно, ми доводимо повітря до температури 20–24 °C (компенсуємо втрати будинку), потім перегріваємо до 40…45 °C.

Висновок. Схема «вентиляція + опалення» є дуже громіздкою і дорогою. Будівлю необхідно підготувати заздалегідь – ще на стадії проектування, інакше повітропроводи пройдуть прямо по кімнатах. Ефективність роботи сильно залежить від способу вентилювання оселі, який ми обговоримо далі.

3 способи повітрообміну

Так ми плавно підійшли до схем повітрообміну, котрих існує три:

1. Описаний вище спосіб називається повною рециркуляцією. Через піч або кондиціонер проганяється одне й те саме повітря, оновлення немає чи воно організоване іншим чином. Наприклад, приплив забезпечується стіновими клапанами, природна витяжка – вертикальними шахтами всередині стін.
2. При частковій рециркуляції внутрішнє повітря розбавляється припливом в розмірі 30–50% від загального об’єму. Стільки ж забруднених газів викидається назовні. Природна вентиляція виключена, повітрообміном займається система з механічним спонуканням, іншим способом налаштувати пропорції не вдасться.
3. Прямоточний обмін. Усе припливне повітря забирається з вулиці, підігрівається і прямує до приміщень. Витяжна система повністю викидає забруднені повітряні маси назовні.

Повна рециркуляція працює при повітряному опаленні дров’яною піччю, кондиціонерами чи фанкойлами. Спосіб дозволяє економити енергоресурси, але якість повітряного середовища залишається сумнівною, оскільки залежить від роботи природної вентиляції.

Другий варіант – це компроміс між чистотою домашньої атмосфери і енергозбереженням. Ми частково освіжаємо мікроклімат приміщень, але одночасно втрачаємо тепло разом з видаленим повітрям.

Третя схема дає нам повністю свіже повітря, але змушує витрачати максимум палива на підігрів припливу. Щоб не викидати тепло надвір, придумані рекуператори (теплоутилізатори) – пристрої, які забирають теплоту витяжного струменя і віддають його припливу. Залежно від умов навколишнього середовища і конструкції утилізатора в будинку залишається 50…80% тепла, нагрівач споживає менше енергії.

Вентиляція, поєднана з повітряним опаленням, діє за однією з двох останніх схем – часткова рециркуляція або прямоточний обмін з рекуперацією теплоти. Останній варіант – найдорожчий, адже крім мережі каналів і повітронагрівача треба придбати теплообмінник-утилізатор.

Яке опалення краще – повітряне чи водяне

Головний аргумент на користь повітряного варіанту опалення – відсутність радіаторів під вікнами, трубної розводки і взагалі, посередника – теплоносія. Та навіть це твердження не витримує критики: водяна тепла підлога теж повністю прихована, а посередник все одно є – саме повітря.

Уточнення. При обігріві спліт-системами або тепловими насосами посередником виступає фреон, який періодично змінює агрегатний стан. Тепло до фанкойлів доставляє вода чи антифриз, в інших випадках енергію переносять повітряні маси.

Пропонуємо порівняти водяне опалення з повітряним, спираючись на рекламні заяви:

1. У системи ПО більш високий ККД. Це неправда, ефективність однакова за умови, що в обох випадках застосовуються теплогенератори на одному паливі. Виняток – кондиціонери, які споживають 300 Вт електрики для подачі 1 кВт тепла.
2. ПО можна відключити посеред зими, нічого не замерзне, труби не лопнуть. Це вірно, але радіаторна мережа, заповнена антифризом, теж не постраждає від морозу.
3. Невисока вартість експлуатації ПО. Твердження правдиве по відношенню до печей, кондиціонерів, фанкойлів і водяних систем. При опаленні вентиляцією вам доведеться чистити заховані повітропроводи від пилу, бактерій. Операція виконується спеціалізованою технікою.
4. Для повітряного опалення не доведеться купувати дорогу запірну арматуру, трубопроводи, батареї, гребінки. Це правда, оцинковані вентканали коштують дешевше за обладнання водяної мережі. Але повітропроводи Ø300 мм (еквівалент – прямокутник 200 х 350 мм) треба десь прокладати, зашивати. Вартість монтажу вийде чималою.
5. ПО швидше протоплює кімнати. Невірно, ПО швидко нагріває повітря, навколишні предмети лишаються холодними. Повний прогрів займе в обох систем однакову кількість часу.
6. Спільно з повітряними системами застосовується додаткове обладнання очистки, зволоження, іонізації. Якість повітря підвищується. Все правильно, тепла підлога чи радіаторна мережа не займається очищенням домашньої атмосфери.

Решта доводів досить непереконливі. Приклад: повітряним способом можна опалити приміщення будь-якій площі на будь-якому поверсі. Незрозуміло, що заважає прокласти 2 труби на 20-й поверх, поставити там батареї або фанкойли. Замість цього нам пропонується тягнути туди здоровезний повітропровід.

Всі аргументи за і проти детально викладе відомий експерт в своєму відеоролику:

Заключні висновки

Не можна сказати, що повітряне опалення виграє у водяного за всіма параметрами. Навіть навпаки, за найважливішим для користувача критерієм – ціною – повітряні системи явно програють. Найдешевший метод – обігрів дров’яною піччю, але його сфера застосування досить обмежена. У квартирі доступні лише кондиціонери, іноді – фанкойли. Найбільш універсальним і надійним варіантом для приватного будинку залишається водяне опалення, повітряне робиться у виняткових випадках.