Сейчас при выборе отопления для своего дома чаще всего предпочтение отдается традиционному водяному отоплению с батареями. У нас такой вид отопления используется уже более 60 лет в городских домах, огромное количество частных компаний предлагает услуги по его расчету и монтажу. Нет проблем с покупкой, обслуживанием или ремонтом оборудования. Но прогресс не стоит на месте, и так же, как батареи водяного отоплении вытеснили отопление печное, на смену им постепенно приходят более интересные решения – инфракрасные нагреватели, тепловые насосы, американское и канадское воздушное отопление.
Что такое воздушное отопление и чем оно лучше по сравнению с традиционным водяным отоплением? Преимуществ у воздушного отопления много. И, как ни странно, скорее всего, вы уже сталкивались с воздушным отоплением и активно пользуетесь его преимуществами. Спросите где? Ответ прост – в любом транспортном средстве, автомобиле или автобусе. Еще со времен появления первых массовых автомобилей дедушки Форда с закрытым салоном (Ford Model A) в них было установлено именно воздушное отопление. В начале становления автопрома это была только система отопления, со временем она дополнилась еще и вентиляцией (начиная с 1938-1939 годов), затем кондиционированием (первые автомобильные кондиционеры, появившиеся в 1939 году, стоили безумно дорого), постепенно придя к полноценным многозонным системам климат-контроля современного комфортного автомобиля.
Что такое воздушное отопление на примере автомобиля
Журнал ”За рулем” в 2009 году одну из своих статей посвятил устройству системы климат-контроля автомобиля
В современных автомобилях используется так называемая ”фанкойловая” или радиаторная система воздушного отопления. Свое название эта система получила от 2 английских слов – Fan (вентилятор) и Coil (дословно катушка, но также и теплообменник, радиатор – потому что первые теплообменники представляли собой свитую в спираль-катушку медную трубку).
Суть фанкойловой системы воздушного отопления следующая: в теплообменник-радиатор подается жидкость или газ. В случае отопительной системы автомобиля – в радиатор 7 (см. рис.) подается нагретый антифриз из системы охлаждения двигателя, нагревая радиатор 7. В системе присутствует вентилятор 4, который прогоняет через радиатор 7 воздух. Воздух нагревается радиатором и затем подается в салон и на ветровое стекло. Следует сказать, что в радиатор и салон автомобиля воздух подается через систему воздуховодов, на выходе которых стоят решетки-заслонки 8, регулирующие поток воздуха и его направление. Основная масса решеток-заслонок находится на приборной панели автомобиля, но часть их может находится и в задней части салона, обеспечивая зонирование.
А что с кондиционированием? А то же самое. В систему воздушного отопления салона в дополнение к базовому отопительному теплообменнику-радиатору 7 добавляется второй теплообменник- радиатор, кондиционера. В этом случае часть воздуха прогоняется через кондиционер и при этом охлаждается. Уровень нагрева или охлаждения регулируется либо вручную, либо автоматикой климат-контроля, если она есть.
А откуда берется воздух, который подается в салон? Зависит от выбора режима работы. У каждого современного автомобиля есть кнопка ”Рециркуляция” при включении которой отключается подача наружного воздуха (забор наружного свежего воздуха переключается заслонкой 2). В этом режиме автомобиль быстрее прогревается или охлаждается, а кондиционер вдобавок работает гораздо экономичнее. Но и нет подачи свежего воздуха. Со временем в салоне станет душно.
При отключенной ”Рециркуляции” часть воздуха берется из салона, а часть – снаружи (причем снаружи воздух поступает через очищающий фильтр 9) – частичная рециркуляция. Таким образом, мы имеем в автомобиле сразу и отопление, и кондиционирование, и вентиляцию. Но часть энергии (читай расхода топлива) тратится на обработку (подогрев или охлаждение) наружного воздуха.
Стоит сказать, что использование системы воздушного отопления фанкойлового типа в современном автомобиле было обусловлено как наличием дармого по сути источника тепла (разогрев двигателя во время его работы) и так наличием жидкого переносчика тепла – антифриза системы охлаждения двигателя. На заре автомобилестроения двигатели имели воздушное охлаждение, поэтому первые отопители использовали для своей работы горячие выхлопные газы. По своей конструкции это было что-то похожее на обычный радиатор отопления, только не для воды, а для выхлопных газов. Устанавливался такой радиатор обычно в полу салона. Но вскоре они окончательно ушли в прошлое, поскольку во-первых не обеспечивали нужный уровень комфорта, а во-вторых, были ненадежными и даже опасными, при появлении малейшей негерметичности и утечки выхлопных газов в салон автомобиль буквально превращался в личный газенваген.
Попытки использования в автомобиле водяного отопления тоже были, но в итоге от него отказались в пользу воздушного как гораздо более эффективного и комфортного. В настоящее время водяное отопление устанавливается только на некоторых моделях автобусов и в пассажирских вагонах на железной дороге. Достоинство у водяного отопления только одно – прогрев салона во время стоянки при заглушенном двигателе. А серьезным недостатком является отсутствие принудительной вентиляции салона. В час пик летом в переполненном салоне городского автобуса при закрытых окнах ехать малость некомфортно. А например у меня автобусы забиты каждый день после часов 17-18. И лучше 20-30 минут пройтись пешком от метро чем ехать в таком автобусе.
В итоге все автомобилестроители стали устанавливать легковые автомобиле воздушные климатические системы. В условиях закрытого пространства небольшого салона они оказались наиболее эффективными и удачными. Более чем 60 лет эксплуатации таких систем доказали их надежность и качество.
Основные функции и преимущества воздушной климатической системы современного автомобиля
- Нагревает воздух за счет наличия теплообменника-отопителя и вентилятора
- При установке кондиционера – охлаждает воздух
- За счет наличия вентилятора, системы воздуховодов и активной подачи воздуха в нужные зоны – быстро и эффективно прогревает или охлаждает салон. Одновременно происходит обратный забор воздуха – он постоянно циркулирует между салоном и радиаторами климатической системы по кругу
- За счет наличия воздуховода для забора наружного воздуха обеспечивает вентиляцию салона при закрытых стеклах
- За счет наличия воздушного фильтра наружный воздух очищается от пыли, которая бы загрязняла салон при вентиляции через открытые стекла
- Наличие управляемых заслонок позволяют отключить вентиляцию, перейдя в режим рециркуляции внутреннего воздуха, снижая расход топлива
- Наличие термостатов и управляемых заслонок подачи воздуха позволяет поддерживать в салоне заданную температуру
- За счет подачи нагретого воздуха на лобовое стекло очистка его от инея или наледи
Что хорошо для автомобиля, то и для дома незазорно
Первые прототипы печей и котлов воздушного отопления для домов были придуманы инженерами американской компании Lennox еще в 1935 году. Тогда было разработано 2 варианта печей – для газа и для мазута. Установить печь воздушного отопления можно было в подвале или на чердаке. В 1937 году в конструкцию печей добавили вентиляторы. В 1939 году Lennox начинает производить такие печи в больших количествах. Как потребительские характеристики, так и внешний вид печей новой конструкции выгодно отличался от традиционных угольных печей, поэтому они сразу стали пользоваться большим спросом. Эра домашнего воздушного отопления началась.
Воздушное отопление для дома фанкойлового типа в целом устроено по той же схеме, как и климатическая система автомобиля.
В качестве источника тепла используется горячая вода, которая подается в теплообменник (водяной нагреватель). Горячая вода в данном случае берется с обычного водогрейного котла. Причем может быть использован любой котел любого производителя, главное чтобы он обладал нужной мощностью и мог нагреть воду до 70..80 °С. Поскольку котел самый обычный, то в случае неожиданной поломки не возникнет проблем с его ремонтом или поиском запчастей. Кроме того, котел может быть и газовым, и мазутным, и пеллетным.
Также как и в автомобиле, в домашнем варианте системы воздушного отопления есть вентилятор, который гонит нагретый воздух по подающим воздуховодам в комнаты и забирает из комнат по обратным воздуховодам.
Как и в автомобиле, есть отдельный воздуховод для вентиляции, через который в дом подается свежий наружный воздух. Есть и сменный воздушный фильтр для очистки воздуха. Если перекрыть заслонкой вентиляционный воздуховод, то система начинает работать в режиме “Рециркуляция”.
Комфортные автомобили имеют на борту кондиционер. В систему воздушного отопления кондиционер тоже можно добавить. Кроме того, в отличие от автомобиля, можно добавить еще увлажнитель для поддержания комфортного уровня влажности зимой и УФ-стерилизатор для бактерицидной очистки воздуха. А сменный воздушный фильтр заменить на более современный электронный.
Управляется вся система при помощи термостата, аналога климат-контроля в автомобиле. Некоторые термостаты имеют дополнительные функции – поддержание заданной температуры по программе, управление и доступ через Wi-Fi и т.д.
Основные функции и преимущества воздушной климатической системы дома в сравнении с воздушной климатической системы автомобиля
- Нагревает воздух за счет наличия теплообменника-отопителя и вентилятора - ЕСТЬ
- При установке кондиционера – охлаждает воздух - ЕСТЬ
- За счет наличия вентилятора, системы воздуховодов и активной подачи воздуха в нужные зоны – быстро и эффективно прогревает или охлаждает дом. Одновременно происходит обратный забор воздуха – он постоянно циркулирует между комнатами и радиаторами климатической системы по кругу - ЕСТЬ
- За счет наличия воздуховода для забора наружного воздуха обеспечивает вентиляцию дома при закрытых окнах и форточках - ЕСТЬ
- За счет наличия воздушного фильтра наружный воздух очищается от пыли, которая бы загрязняла комнаты при вентиляции через открытые окна или форточки - ЕСТЬ
- Наличие управляемых заслонок позволяет отключить вентиляцию, перейдя в режим рециркуляции внутреннего воздуха, снижая расход электроэнергии или газа - ЕСТЬ
- Наличие термостата позволяет поддерживать в доме заданную температуру - ЕСТЬ
- При наличии панорамного остекления – подогрев окон за счет подачи на них нагретого воздуха - ЕСТЬ
Дополнительные функции системы воздушного отопления дома, которых нет в автомобиле
- Поддержание уровня влажности при установке увлажнителя
- Бактерицидная обработка и обеззараживание воздуха
- Возможность поддержания разной температуры в отдельных зонах/комнатах дома при установке дополнительных воздуховодов, регулирующих заслонок и дополнительных термостатов
- В случае установки рекуператора – снижение затрат на отопление
- Для районов с умеренным климатом кондиционер можно заменить тепловым насосом, значительно снизив затраты на отопление
У американцев принято устанавливать воздухонагреватели воздушного отопления в подвале или на чердаке. У нас не каждый дом имеет подвал, поэтому воздухонагреватель можно установить и на первом этаже в помещении топочной. По своим размерам бытовой воздухонагреватель сравним с обычным холодильником.
Типы систем воздушного отопления дома
Выше была описана система воздушного отопления фанкойлового типа. Отличительный признак системы воздушного отопления фанкойлового типа – наличие жидкостного теплообменника (или теплообменников). Устройство воздухонагревателя такой системы приведено на рис. ниже
Но первые печи воздушного отопления, предложенные американцам компанией Lennox, работали по другому принципу – в них за счет сжигания газа или мазута сразу нагревался воздух. Жидкостной линии не было. Газовые печи такого типа называются фурнасами (air furnace). При желании на такую газовую печь можно поставить сверху внутренний блок кондиционера, дополнив систему отопления еще и кондиционированием. Вентилятор печи можно включить, не включая обогрев – для режимов вентиляции или кондиционирования.
Газовый воздухонагреватель - фурнас
Часто в качестве источника энергии есть только электричество. В этом случае в воздухонагреватель (имеющий внутри вентилятор) вместо водяного теплообменника ставится электрический нагреватель, которым и нагревается воздух, поступающий в комнаты. Сверху на воздухонагреватель ставится испаритель кондиционера. Такие воздухонагреватели называют эйрхендлерами (Air Handler). В целом работа электрического эйрхендлера не отличается от работы газового фурнаса. Разница только в том, как нагревается воздух - электричеством или газом. КПД электрического нагревателя выше чем газового, но зато магистральный газ, если он есть, значительно дешевле электричества.