Вопрос отопления на современном этапе решается одним из трех подходов: классической системой водяного отопления, системой воздушного отопления и лучистого (инфракрасного) отопления. Системы воздушного отопления обретают все больше популярности благодаря целому ряду преимуществ в сравнении с классической водяной системой отопления и гораздо меньшему количеству ограничений в применении по сравнению с системой инфракрасного отопления.

Преимущества эксплуатации воздушного отопления

Капитальные затраты на приобретение необходимого оборудования для системы воздушного отопления и монтаж, так же как и стоимость эксплуатации данной структуры, значительно ниже затрат на организацию и эксплуатацию водяного отопления. Невысокая стоимость определятся отсутствием необходимости применения агрегатов, которые обеспечивают подготовку и циркуляцию теплоносителя, дорогостоящих теплопроводов и отопительных приборов, а также самого теплоносителя, роль которого зачастую выполняет дорогостоящий и канцерогенный антифриз. Конструктивно механизм воздушного типа включает в себя один или два теплогенератора и систему воздухораспределительных каналов.

Важным пунктом в пользу воздушного отопления является его эффективная эксплуатация в летнее время. В отличие от водяного отопления, которое простаивает в данный период, воздушное отопление может легко выполнять функцию вентиляции помещения. Все воздухонагреватели оснащаются функцией, которая дает возможность при выключенной горелке сохранять движение воздуха через воздухонагреватель. При применении свободнорассеивающих моделей, благодаря работе воздухонагревателей в данном режиме происходит циркуляция воздуха внутри помещения, при применении канальных теплогенераторов возможно осуществление притока свежего воздуха в помещение.

Из-за отсутствия промежуточного теплоносителя в процессе использования нагревателей воздуха увеличивается коэффициент полезного действия системы отопления, данные отопительные конструкции могут похвастаться низкой, в сравнении с водяными конструкциями, инерционностью. Это дает возможность практически моментально прогревать площади до необходимой температуры после длительного простоя. В отличие от хорошо известной системы водяного отопления, воздушной системе не грозит риск «размораживания», а благодаря высокой скорости воздухообмена и постоянному движению воздуха внутри обогреваемого помещения достигается равномерный и быстрый прогрев отапливаемого объема.

Воздушные системы отопления отличаются гораздо менее трудоемким и более простым монтажом в сравнении с традиционной системой, что дает возможность существенно сократить время монтажа, а в результате и его стоимость. Как показывает практика, монтаж занимает в 2-3 раза меньше времени, нежели в случае с установкой оборудования водяного отопления.

Централизованные и децентрализованные структуры отопления

Системы воздушного отопления бывают двух видов: централизованные — на основе генераторов теплого воздуха канального типа, децентрализованные — в основе которых лежат свободно рассеивающиеся модели воздухонагревателей.

Конструкцией первого типа предусмотрено расположение генераторов теплого воздуха в отдельно отведенном помещении. Распространение теплого воздуха осуществляется посредством разветвленной системы воздуховодов, а возврат воздуха с целью нагрева — через возвратные воздуховоды, структура, которая традиционно значительно короче и проще распределительной системы. После отключения горелочного устройства каналы будут выполнять функцию системы вентиляции, а сами нагреватели — роль вентиляторной установки.

Децентрализованные системы применяют для организации отопления однообъемных крупных объектов.

Структура включает в себя несколько независимых воздухонагревателей. Нагреватели могут располагаться на полу, стенах или даже под потолком.

Эксплуатация децентрализованной системы автоматики позволяет организовать зональный контроль температуры в обогреваемой зоне, рационализируя эксплуатационные затраты. В данном случае каждый воздухонагреватель может снабжаться электронным блоком управления, который контролирует температуру вокруг нагревателя и непосредственной близости от него. Такое конструктивное решение позволяет нагревателям включаться при понижении температуры в контролируемой зоне и выключаться при соответствии заданному показателю.

Классификация конструкций воздушного отопления

Кроме приведенной выше, принято использовать еще одну важную классификацию — по характеру организации воздухообмена.

Рециркуляционные отличаются от остальных систем тем, что в них осуществляется постоянная циркуляция, нагрев внутреннего воздуха помещения. Сама структура вентиляции может организовываться на принципах естественной вентиляции или принудительно с применением соответствующего дополнительного оборудования. В большинстве случаев системы строятся на основе свободнорассеивающих воздухонагревателей, а системы отопления и вентиляции совершенно независимы. Существует возможность внедрения рециркуляционной схемы на основе канальных теплогенераторов.

В основе работы систем с частичным притоком лежит использование исключительно канальных воздухонагревателей. Основное отличие от рециркуляционных систем кроется в совмещении приточной вентиляции с воздушным отоплением. В таких конструкциях на ветке возвратных воздуховодов создается ответвление за пределы сооружения для забора свежего воздуха. Соотношение приточного и рециркуляционного воздуха в системе может варьироваться в обширном диапазоне. Различные способы компоновки системы позволяют проводить смешение свежего и рециркуляционного воздуха до или после нагревателя. Первый вариант является предпочтительным, поскольку дает возможность избежать применения дополнительных вентиляторов и существенно понижает нагрузку на основной.

Однако существуют системы, конструкциями которых предусмотрено смешение воздуха за нагревателем. В данном случае нагретый внутренний воздух смешивается с холодным уличным, тем самым образуя смесь необходимой температуры, в случае, если подмес осуществляется до нагревателя, нагрев свежего воздуха выполняется непосредственно в воздухонагревателе. В летний период таким структурам легко справится с функцией системы приточной вентиляции. Помимо этого, ими может быть предусмотрено наличие секций охлаждения и увлажнения воздуха, позволяющих превратить конструкцию в полноценное средство климатического контроля сооружения.

Приточные представляют собой системы, в которых нагревается только свежий наружный воздух. Такие конструкции чаще всего используются в помещениях с высокими требованиями к вентиляции. В процессе проектирования важно учитывать тепловые потери от ограждающих конструкций здания, наличие активной вентиляции, динамические переохлаждения.

Особенности эксплуатации воздушного отопления

Независимо от типа и способа организации нагрев помещения осуществляется по принципу циркуляции воздушных масс в помещениях. В данном случае важным фактором выступает кратность воздухообмена и высота помещения. При работе традиционных воздушных систем воздух после нагрева попадает в помещение, имеющее более высокую температуру в сравнении со средней в обогреваемой зоне. Более легкий и теплый воздух из-за гравитации направляется вверх.

Однако хорошо известно, что при перегреве потолочной зоны возникает эффект, провоцирующий повышенные тепловые потери в зоне верхней части стен и кровли, в результате происходит нерациональное расходование тепла. Поэтому горячий воздух должен подаваться в среднюю или нижнюю зону помещения.

Традиционно описанные выше проблемы свойственны водяному отоплению, неспособному обеспечить достаточный уровень циркуляции воздушных масс внутри помещения и работающему исключительно в конвекционном режиме. Конструкция воздушного отопления лишена данных проблем. При суммарном воздухоизмещении в единицу объема обогреваемого помещения в час при высоте потолков менее 5 м разница температур между потолком и рабочей зоной не будет выше 3°С. Проблема перегрева потолочной зоны в конструкциях высотой 5-8 м решается увеличением показателя воздухоизмещения до 3 крат от отапливаемого объема.

Дальнейшее увеличение объема циркуляции не приводит к повышению энергоэффективности, с высотой потолков в 8 м и кратности циркуляции 3 разница температур между потолком и рабочей зоной будет достигать отметки в 5-8°С. Отопление более высоких помещений (8-24м) повышением объема циркуляции не является эффективным. Наиболее оптимальное решение кроется в установке потолочных рассеивающих вентиляторов (дистратификаторов).