Jak urządzić ogrzewanie powietrzne domu wiejskiego: zasady i schematy budowy

Tradycyjnie jako nośnik ciepła w systemach grzewczych stosuje się wodę. Ten znany sposób ogrzewania ma zarówno zalety, jak i wady. Podczas budowy własnego domu możliwości eksperymentowania właściciela są prawie nieograniczone.

Warto rozważyć alternatywne warianty. Najciekawszym z nich jest ogrzewanie powietrzne domu za miastem. Na nim skupimy się bardziej szczegółowo w tym artykule.

Jak ogrzać dom powietrzem?

Powietrze jest całkiem skutecznym nośnikiem ciepła, znacznie wygodniejszym niż woda. Najprostszym wariantem takiego ogrzewania jest zwykły dmuchawa powietrza. Małe pomieszczenie to urządzenie, składające się z wentylatora i spirali grzewczej, może ogrzać dosłownie w kilka minut. Oczywiście, dla domu prywatnego potrzebny będzie poważniejszy sprzęt.

Jako źródła ciepła można użyć gazowego lub kotła na paliwo stałe. Sprawdzi się również grzejnik elektryczny, ale ten wariant uważa się za niezbyt opłacalny, ponieważ koszty energii elektrycznej znacznie rosną.

Interesujący i ekologicznie czysty wariant ogrzewania – wykorzystanie baterii słonecznych lub kolektora słonecznego. Takie systemy umieszcza się na dachu. Przekazują one ciepło słoneczne bezpośrednio do wymiennika ciepła lub przekształcają je w niedrogą energię elektryczną. W tym ostatnim przypadku z baterii można również zasilić wentylator.

Powietrze jest ogrzewane w wymienniku ciepła i trafia do poszczególnych pomieszczeń kanałami wentylacyjnymi. Są to dość nieporęczne konstrukcje wykonane z wytrzymałego metalu. Przekrój kanałów wentylacyjnych jest znacznie większy niż średnica rury ogrzewania wodnego.

Do ogrzewania powietrznego nadają się zarówno kotły gazowe, jak i inne rodzaje urządzeń grzewczych. Sprawność takich systemów sięga 90%, są one używane nie tylko w pomieszczeniach mieszkalnych, ale także w warsztatach i magazynach.

Natomiast grzejniki nie są potrzebne do ogrzewania powietrznego. Ciepłe powietrze po prostu wypełnia pomieszczenia przez specjalne kratki. Jak wiadomo, gorący gaz unosi się do góry. Zimne powietrze zostanie w ten sposób wypchnięte w dół.

Stąd zimne strumienie powietrza przemieszczają się z powrotem do wymiennika ciepła, nagrzewają się, trafiają do pomieszczeń itd.

Ten schemat w sposób poglądowy przedstawia budowę ogrzewania powietrznego typu recyrkulacyjnego z częściowym poborem powietrza zewnętrznego, a także z klimatyzatorem, jonizatorem i oczyszczaczem ultrafioletowym.

Prawie wszystkie systemy ogrzewania powietrznego przewidują instalację wentylatora, który tłoczy gorące powietrze i wprawia je w ruch w systemie grzewczym. Obecność takiego urządzenia uzależnia system od energii elektrycznej.

Można również wykonać taki system, w którym gorące powietrze będzie przemieszczać się naturalnie, bez żadnego wentylatora. Jednak skuteczność takich systemów zwykle pozostawia wiele do życzenia, ponieważ pomieszczenia w tym przypadku nagrzewają się zbyt wolno.

Przekonujący argument na rzecz organizacji systemu ogrzewania powietrznego polega na wyeliminowaniu awaryjnych przecieków i zalania, co skutkowałoby uszkodzeniem mienia. Ponadto w przypadku uszkodzenia kanałów wentylacyjnych automatyka zatrzyma pracę systemu.

Cechy ogrzewania powietrznego

W porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem wodnym systemy powietrzne mają wiele zalet. Na przykład odnotowuje się wysoką wydajność takiego systemu, która może wynosić 90%. Wydajność ogrzewania wodnego rzadko osiąga 65%.

Jeśli ogrzewanie powietrzne jest prawidłowo zaprojektowane, powietrze ogrzewa pomieszczenia niezwykle szybko, dosłownie w ciągu kilku minut. Temperatura w pomieszczeniach jest regulowana za pomocą automatycznego urządzenia, które włącza i wyłącza nagrzewnicę w miarę potrzeby.

W rezultacie w domu zawsze jest ciepło, a koszty ogrzewania są zmniejszone. Korzystanie z systemu ogrzewania powietrznego jest prostsze. Kanały powietrzne nie zapychają się tak często jak rury w ogrzewaniu wodnym, dlatego rzadziej wymagają czyszczenia.

Z oczywistych powodów właściciele systemów ogrzewania powietrznego nie mają problemów z wyciekami ani z ryzykiem zamarznięcia rur, jeśli w okresie zimowym kocioł z jakiegoś powodu przestanie działać.

Poznawszy zalety ogrzewania powietrznego, należy ocenić również jego wady. Po pierwsze, zainstalowanie takiego systemu w już istniejącym domu jest bardzo trudne, a często nawet niemożliwe. Nie można po prostu zdemontować rur i grzejników ogrzewania wodnego i zastąpić ich kanałami powietrznymi i kratkami, ponieważ zastosowano tu zupełnie inne zasady.

Kanały powietrzne są nieporęczne i zajmą znacznie więcej miejsca, a umieszczone wzdłuż ścian będą wyglądać niezbyt estetycznie. Zazwyczaj umieszcza się je za sufitami podwieszanymi, panelami maskującymi itp. W rzeczywistości taka reorganizacja ogrzewania wymagałaby poważnego remontu całego domu.

Kanały powietrzne – to dość masywne konstrukcje, które najlepiej ukryć za sufitem podwieszanym i w przestrzeni pod podłogą

Zanim zacznie się rozwalać ściany, trzeba przeprowadzić poważne obliczenia inżynierskie. Dlatego właśnie zaleca się instalowanie ogrzewania powietrznego w domu na etapie jego budowy. A wszystkie niezbędne obliczenia wykonuje się już podczas projektowania budynku. W ten sposób można uzyskać wygodny, niezawodny i wysoko wydajny system grzewczy.

Kolejny problem – zależność działania ogrzewania powietrznego domu prywatnego od dostępu do energii elektrycznej. Wentylator nie kręci się, gorące powietrze nie przemieszcza się, pomieszczenia stygną równie szybko, jak się nagrzały. Trzeba będzie wydać pieniądze na jakieś alternatywne źródło energii elektrycznej, na przykład na generator.

Zasady projektowania systemu

Podczas projektowania systemów ogrzewania powietrznego uwzględnia się wiele ważnych czynników. Przede wszystkim jest to zapotrzebowanie każdego pomieszczenia na ciepło, a także straty ciepła dla każdego pokoju. Drzwi, okna, otwory wentylacyjne i inne elementy przyczyniają się do tego, że cenne kilodżule energii cieplnej uciekają na zewnątrz.

Piec Buleryan – ekonomiczna wersja nagrzewnicy, którą można wykorzystać do organizacji ogrzewania powietrznego. Doskonałym rozwiązaniem może być również drewniany piec długiego spalania

Najważniejszy moment – obecność wysokiej jakości izolacji budynku. Jeśli w domu są plastikowe okna, dobre drzwi, a jego fasada jest solidnie ocieplona, straty ciepła będą mniejsze, a koszty ogrzewania uda się znacznie obniżyć. Jeśli chodzi o rekonstrukcję budynku, należy zacząć właśnie od projektowania izolacji.

Po określeniu zapotrzebowania na energię cieplną i jej kosztów, oblicza się moc urządzeń grzewczych i wybiera ich typ. Następnie oblicza się parametry przepływu gorącego powietrza. Wykonuje się specjalne obliczenia aerodynamiczne, aby wyznaczyć niezbędne wymiary kanałów powietrznych.

Na wylocie z kanału powietrznego instaluje się kratkę-dyfuzor. Jej wymiary i konfiguracja mogą wpłynąć na prędkość przepływu powietrza.

Wstępnie obliczyć moc urządzenia można, kierując się następującymi danymi: do ogrzania każdych 10 m² pomieszczenia potrzeba około 0,7-0,8 kW ciepła. Zakłada to, że dom jest dobrze ocieplony, w przeciwnym razie potrzebny będzie mocniejszy sprzęt. Ale pełne projektowanie i szczegółowe obliczenia lepiej powierzyć doświadczonemu inżynierowi.

Nieprawidłowe obliczenia mogą bardzo negatywnie wpłynąć na stan gotowego systemu. Dla nieprofesjonalnie zaprojektowanego systemu ogrzewania powietrznego charakterystyczne są takie problemy, jak częste awarie urządzeń, przegrzewanie powietrza w pomieszczeniach, przegrzewanie urządzeń, przeciągi, podwyższony poziom hałasu.

Równocześnie z projektowaniem systemu ogrzewania powietrznego warto przemyśleć rozmieszczenie stałych mebli w domu. Kratki nawiewne i wywiewne powinny znajdować się w miejscach oddalonych od stałego przebywania ludzi.

Nie powinny być również ukryte pod szafami, szafkami nocnymi lub innymi obiektami, które utrudniają swobodny przepływ mas powietrza.

W wielopiętrowym domu prywatnym zaleca się umieszczenie kratek wywiewnych w taki sposób, aby na górnych piętrach ochłodzone powietrze było pobierane do systemu z góry, a na dolnych piętrach – z dołu. Zapewni to bardziej równomierne rozprowadzenie ciepła we wszystkich pomieszczeniach. Więcej na temat prawidłowego obliczania ogrzewania powietrznego przeczytasz w tym materiale.

Rodzaje systemów ogrzewania powietrznego

Wśród znanych nauce systemów ogrzewania można wyróżnić trzy rodzaje:

• przepływową;
• recyrkulacyjną (zwaną też grawitacyjną);
• recyrkulacyjną z częściowym poborem powietrza zewnętrznego.

Systemy przepływowe – najstarsze i najprostsze w konstrukcji. Były używane już w starożytnym Rzymie i były szeroko rozpowszechnione w Londynie aż do początku rewolucji przemysłowo-technicznej.

Na tym schemacie pokazano urządzenie przepływowego systemu ogrzewania powietrznego, które charakteryzuje się niską efektywnością. Nowoczesne systemy są bardziej skomplikowane, ale mają znacznie wyższą sprawność.

W systemie przepływowym urządzenie grzewcze, tj. piec na drewno lub kominek, znajdowało się w dolnej części domu, optymalnie – w piwnicy. Ciepło z ogrzanego przez piec powietrza unosiło się do góry, przekazywane na ściany i stropy.

Aby poprawić cyrkulację gorącego powietrza i efektywność ogrzewania, w podłodze robiono specjalne otwory.

Ochłodzone powietrze opuszczało pomieszczenie przez otwory w dachu, a piec (kominek) ogrzewał nowe masy powietrza, które napływały z zewnątrz, ponieważ poważna izolacja termiczna budynków w tamtych czasach nie była jeszcze rozwinięta.

Niska wydajność systemów przepływowych jest oczywista. Wymaga ona spalania dużej ilości paliwa, ale znaczna część ciepła jest pochłaniana przez materiał ścian, podłóg i stropów.

Przy tym pomieszczenia nagrzewają się nierównomiernie: na dole jest zbyt gorąco, a górne pokoje nie zdążą się nagrzać. Część ciepła opuszczała dom przez dach wraz z powietrzem.

Bardziej nowoczesny system recyrkulacji pojawił się dzięki rozwojowi ogrzewania gazowego. Urządzenia grzewcze tego typu pozwalają ogrzewać nie cały dom, a tylko określone masy powietrza. Z nich formowane są strumienie powietrza, które kierowane są od dołu do góry do konkretnych pomieszczeń.

Gorące masy powietrza wypierają przy tym zimne powietrze, które uchodzi przez kratki umieszczone w podłodze pokoju. Zimne powietrze kanałami powietrznymi dociera do nagrzewnicy i wraca do systemu jako gorący strumień. Cykl recyrkulacji powtarza się w kółko.

Koszty energii cieplnej w systemie ogrzewania recyrkulacyjnego są wielokrotnie mniejsze niż przy zastosowaniu układu przepływowego. Ale w tym wariancie są też wady. Zamknięty system uniemożliwia wymianę powietrza, co pogarsza jakość życia w domu.

W zamkniętym recyrkulacyjnym systemie ogrzewania powietrznego strumienie powietrza stale krążą między pomieszczeniami a urządzeniem grzewczym, oddając i pobierając ciepło

Częściowo problem można rozwiązać, stosując takie środki, jak filtry, jonizatory, nawilżacze itp. Ale dobre urządzenia tego typu są dość drogie, a ich obsługa będzie wymagać dodatkowego wysiłku, a także środków automatyzacji.

Bardziej efektywnie problem odnowy strumieni powietrza można rozwiązać za pomocą recyrkulacyjnego systemu ogrzewania z częściowym poborem powietrza z zewnątrz.

Przy urządzaniu takiego schematu przewiduje się częściowe wyprowadzenie niewielkiej ilości powietrza na zewnątrz i pobór odpowiedniej objętości mas powietrza z ulicy. W rezultacie skład powietrza wewnątrz budynku jest regularnie odnawiany.

Systemy recyrkulacyjne działają na zasadzie grawitacji: gorące strumienie unoszą się do góry, a zimne – opadają w dół. Niestety, nie w każdym budynku taka cyrkulacja jest wystarczająco efektywna. W takim przypadku do systemu włącza się wentylator, aby wymusić proces recyrkulacji.

Cechy montażu systemu

Jeśli obliczenia zostały wykonane na wysokim poziomie profesjonalnym, a projekt systemu ogrzewania powietrznego domu został sporządzony, można przeprowadzić montaż samodzielnie.

Do tego będzie potrzebne:

• urządzenie grzewcze;
• kanały powietrzne;
• wentylator;
• kratki;
• elementy mocujące;
• narzędzia do pracy z kanałami powietrznymi itp.

W charakterze nagrzewnicy zwykle stosuje się generator gazowy jako najbardziej ekonomicznie opłacalną opcję. Przewody powietrzne mogą mieć przekrój prostokątny, kwadratowy, okrągły lub owalny.

Zazwyczaj odpowiednie konstrukcje można zamówić w przedsiębiorstwie, które produkuje systemy wentylacyjne.

Na schemacie przedstawiono elementy systemu ogrzewania powietrznego, które pozwolą na montaż przewodów powietrznych zgodnie z dokumentacją projektową.

Zazwyczaj przewody powietrzne wykonuje się ze stali ocynkowanej, są one wystarczająco lekkie, aby nie obciążać konstrukcji nośnej domu, a także charakteryzują się zwiększoną odpornością na zużycie i korozję. Dla sztywnych przewodów potrzebne będą specjalne elementy zapewniające nachylenie pod kątem 45 lub 90 stopni. Dla elastycznych przewodów takie elementy nie są potrzebne.

Przewody powietrzne wykonuje się również ze stali zwykłej, miedzi, tworzyw sztucznych i innych materiałów. Istnieją nawet tekstylne konstrukcje tego typu. W miejscach o podwyższonej wilgotności zaleca się stosowanie elementów miedzianych, bardziej odpornych na takie warunki.

Konstrukcje z tworzyw sztucznych są stosunkowo niedrogie, można je stosować z dala od potencjalnych źródeł ognia.

Przewody powietrzne mocuje się pod sufitem i podłogą, a także wewnątrz ścian. Jeśli konieczne jest poprowadzenie przewodu nie wewnątrz, ale wzdłuż ściany, zamyka się go panelem maskującym. W suficie i podłodze na końcach przewodów montuje się kratki wentylacyjne.

Sztywne przewody powietrzne ze stali ocynkowanej są bardzo niezawodne i trwałe. Do ich udanego montażu potrzebne będą kolanka z kątem obrotu 45 i 90 stopni

Masy powietrza, przemieszczając się wewnątrz konstrukcji, mogą wydawać pewien hałas. Aby zminimalizować ten negatywny wpływ, zaleca się ukrycie przewodów pod warstwą izolacji akustycznej.

Zazwyczaj materiał ten ma również właściwości termoizolacyjne, co tylko zwiększa efektywność działania systemu.

Aby konstrukcje ogrzewania powietrznego podczas pracy wydawały jak najmniej hałasu, zaleca się pokrycie ich warstwą materiału izolacyjnego

Warto rozważyć zakup przewodów powietrznych, na które nałożono już taką warstwę izolacyjną. Pozwoli to uprościć i przyspieszyć prace montażowe.

Jeśli konieczny jest montaż wentylatora lub kilku takich urządzeń, zazwyczaj włącza się go do systemu obok nagrzewnicy. Do wentylatora doprowadza się zasilanie elektryczne, a także zapewnia zapasowe źródło energii elektrycznej.

W systemie znajduje się również jeden lub kilka filtrów. Mogą to być filtry mechaniczne, które zapobiegają rozprzestrzenianiu się cząsteczek kurzu. Wraz z tymi urządzeniami zaleca się zainstalowanie filtra węglowego, który pochłania różne zapachy. Oczywiście filtry wymagają okresowego czyszczenia i/lub wymiany.

Część kanału powietrznego wyprowadza się na zewnątrz, aby zapewnić dopływ świeżego powietrza. Ten odcinek prowadzi się do systemu filtrów, a następnie powietrze podaje się do wymiennika ciepła urządzenia grzewczego. Jeśli prace montażowe są wykonywane na etapie budowy domu, to ich wykonanie zazwyczaj nie sprawia większych trudności. Najważniejsze – dobry projekt.

Aby poprawić mikroklimat w domu, w system ogrzewania powietrznego wbudowuje się takie przydatne elementy jak nawilżacz powietrza, jonizator, sterylizator ultrafioletowy itp. Elementy te nie są obowiązkowe, ale jeśli pozwalają na to środki, nie warto z nich rezygnować.

Jeszcze jedno przydatne urządzenie – klimatyzator kanałowy. Jest on również wbudowywany w system kanałów powietrznych. Pozwoli to wykorzystać system w ciepłym okresie roku, aby schłodzić powietrze w pomieszczeniu.

Systemy automatycznego sterowania znacznie poprawiają działanie systemu ogrzewania powietrznego i pozwalają zmniejszyć koszty ogrzewania, a także upraszczają eksploatację urządzeń.

Ostatni etap – podłączenie systemu automatycznego sterowania. Potrzebne będą czujniki temperatury powietrza w pomieszczeniach oraz panel sterowania z procesorem, który będzie przetwarzać otrzymane dane i regulować pracę urządzeń grzewczych.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Ciekawe informacje dotyczące obliczeń i projektowania ogrzewania powietrznego przedstawiono tutaj:

W tym filmie można obejrzeć dwa warianty stosunkowo niedrogiego montażu systemów ogrzewania powietrznego z wykorzystaniem urządzeń i materiałów rosyjskiej produkcji:

Ogrzewanie powietrzne – to godny i opłacalny sposób ogrzewania domu jednorodzinnego. Wyróżnia się wyższą efektywnością w porównaniu z tradycyjnymi systemami wodnymi i pozwala znacznie poprawić jakość życia w domu. Ale aby zagwarantować pomyślną realizację tego pomysłu, system musi być prawidłowo obliczony i profesjonalnie zaprojektowany.

Czy pojawiły się pytania? A może ma Pan/Pani osobiste doświadczenie w użytkowaniu ogrzewania powietrznego w domu? Proszę podzielić się swoją opinią na ten temat. Proszę zostawiać komentarze, zadawać pytania i dzielić się radami w bloku poniżej.