Systém vzduchového vytápění je dobrou alternativou k tradičním způsobům vytápění místností. Na rozdíl od radiátorového vytápění hraje roli chladicí kapaliny vzduch, který vstupuje do místnosti systémem ventilačních kanálů. Foukací mechanismus je nejúčinnějším způsobem, jak uvolnit vzniklé teplo do okolí. Čas potřebný k vytápění budovy se zkrátí na pouhých několik minut. Tento typ topného systému může být vybaven filtry, ionizátorem a zvlhčovačem. V létě může být instalace klimatizována.
Klasifikace systémů vytápění a větrání vzduchu
Podle návrhu se topné systémy dělí na lokální a centrální. Pokud zařízení klasifikujeme podle způsobu přívodu teplého vzduchu, můžeme rozlišit systémy s přirozeným a mechanickým principem činnosti. Promluvme si podrobněji o každém z nich.
Lokální ohřev vzduchu je aplikován lokálně a po omezenou dobu. Například na několik hodin denně rychle vytopit místnost pomocí stacionárních nebo přenosných ohřívačů vzduchu. Přívod vzduchu je realizován nuceným ventilátorem nebo systémem přívodních vzduchovodů. Potrubní řešení jsou dražší: jedno zařízení může vytápět velkou místnost nebo několik samostatných místností.
V závislosti na zdroji tepla lze zařízení pro ohřev vzduchu rozdělit do následujících typů:
- vzduchotechnické jednotky s výměníkem tepla (vodní, parní nebo elektrický ohřívač);
- split systémy (venkovní jednotka + vnitřní jednotky), potrubní klimatizace uzpůsobené pro celoroční provoz;
- vysoké pece.
Centrální ohřívače vzduchu s nuceným přívodem vzduchu jsou nejsložitější systémy, které mohou fungovat po celou topnou sezónu. Podporuje funkce plné automatizace.
Princip fungování ohřevu vzduchu
Vzduch jako chladivo má ve srovnání s vodou nízkou tepelnou kapacitu. Co to znamená? Rychleji se ochladí, ale okamžitě vytopí místnost. Uvolnění malého množství tepla může výrazně zvýšit teplotu vzduchu. Tato vlastnost nosiče se nazývá nízká tepelná setrvačnost a umožňuje během pár minut zvýšit teplotu ve velkých místnostech. V systémech vzduchového vytápění jde veškeré teplo přímo do vytápění budovy.
Zařízení pro vytápění vzduchu v soukromém domě
Ohřev vzduchu lze použít jako hlavní nebo doplňkový systém vytápění místnosti. Teplo lze získávat jak z tradičních kotlů, tak z krbů vybavených teplovzdušným rozvodem hmoty. V instalacích vysokých pecí je čerstvý vzduch nasáván zvenčí budovy a pečlivě filtrován. Poté vstupuje do vysoké pece, kde je ohříván a distribuován sítí kanálů do všech místností.
Obrázek 1. Vzduchové vytápění soukromého domu
Na domácím trhu existují minimálně tři typy vysokých pecí:
- nekondenzační – s jedním výměníkem a účinností cca 80 %, s uzavřenou nebo otevřenou spalovací komorou;
- kondenzační – se dvěma výměníky a účinností až 106 %, s uzavřenou spalovací komorou;
- kondenzační modulační – s hořákem pracujícím v řídicím systému „Komfortní vytápění“.
Poslední typ pece umožňuje provoz hořáku ve dvou polohách. Standardní modulační pec se zapíná na 2/3 výkonu, což je v podzimním a jarním období docela dost. Když se zvýší potřeba tepla, systém automaticky přepne hořák na maximální výkon.
Způsoby cirkulace vzduchu
Princip fungování zařízení závisí na organizaci výměny vzduchu. Hlavní způsoby cirkulace vzduchu jsou přirozené a nucené. Promluvme si o každém z nich podrobněji.
přirozený oběh
Cirkulaci vzduchu lze provádět přirozeně nebo pomocí ventilátorů. Přirozenou metodou vzduchové hmoty díky své nižší hmotnosti stoupají vzhůru a vstupují do místnosti vzduchovými kanály umístěnými pod stropem. Rychlost vzduchu je nízká: místnost se zahřívá pomalu.
nucený oběh
Nucený oběh je mnohem účinnější. Ventilátory urychlují pohyb vzduchu kanály. Rychlost ohřevu je řízena rychlostí otáčení lopatek ventilátoru.
Realizace výměny tepla
K přenosu tepelné energie z jednoho média do druhého dochází ve výměníku tepla. Nedochází k míchání vzduchových médií. Spalovací produkty jsou odváděny mimo budovu vzduchovým potrubím.
Zásobování
V tomto případě je proces ohřevu realizován následovně:
- Chladivo se připravuje v generátoru tepla.
- Ohřátá kapalina je dopravována do výměníku tepla.
- Elektrické ventilátory distribuují teplý vzduch po místnosti.
- Znečištěné vzduchové hmoty jsou odváděny výfukovým systémem.
Objem přiváděného vzduchu se vypočítá na základě kubatury prostoru a cyklů výměny vzduchu.
Recirkulace
Značné množství tepla je rekuperováno z již vytopené místnosti. Použitý vzduch není zcela odváděn mimo budovu, ale vrací se zpět ke zdroji tepla, kde se spojuje s čerstvým venkovním vzduchem a dohřívá. Tento proces se nazývá recirkulace tepla. Energeticky účinná technologie šetří značné množství energie a snižuje účty za vytápění.
Kombinované
V tomto případě jsou v topném systému instalovány 2 okruhy. Zdroj vytápění může být elektrický. V některých případech se používá motorová nafta. O distribuci vzduchu se stará elektrický ventilátor. Kombinovaný systém se často používá pro vytápění obytných budov a průmyslových odvětví.
Požadavky na vybavení systému ohřevu vzduchu
Návrhové normy pro systémy vzduchového vytápění jsou uvedeny v SP 60.13330.2016 (https://docs.cntd.ru/document/456054205) a SNiP 2.04.05-91 (https://docs.cntd.ru/document/9056428). Shoda s regulačními požadavky je důležitou podmínkou pro normální a bezpečný provoz zařízení.
Zdroje tepla
Tepelný generátor je jednotka, která vyrábí tepelnou energii a pumpuje ohřáté vzduchové hmoty do místnosti. Díky vestavěnému ventilátoru vyžadují zařízení samostatné připojení k jednofázovému napájení o příkonu 200-600W. Princip činnosti zařízení je jednoduchý. Vzniklé teplo se přenáší do výměníku tepla, který ohřívá vzduch v místnosti. Ohřáté vzduchové hmoty jsou distribuovány po místnosti prostřednictvím centrálního elektrického ventilátoru a potrubního systému.
Obrázek 2. Generátor tepla
Vzduchovody
Teplý vzduch je přiváděn potrubím do místností. Je vhodnější pokládat kanály v rámových budovách. Ve zděné budově musí být plánovány ve fázi návrhu. Hlavní vedení jsou instalována v nevyužitých půdách, v podlaze, nad sníženými podhledy. Důležitou roli hraje tepelná izolace. K tomuto účelu se používá polyuretanová pěna oboustranně pokrytá hliníkovou fólií. Díky svým vlastnostem je tento materiál tichý (materiál tlumí zvuky), lehký (téměř pětkrát lehčí než kanál z pozinkovaného ocelového plechu) a nehořlavý. Tepelné ztráty jsou minimální.
Obrázek 3. Pozinkované ocelové potrubí
Další prvky
Systémy ohřevu vzduchu jsou vybaveny vlastním mechanickým filtrem pro čištění vzduchu. Výrobci obvykle nabízejí kompaktní, modulární kartuše s vícestupňovou filtrací. U systémů přívodu vzduchu provozovaných ve veřejných budovách s vysokými požadavky na parametry mikroklimatu se k dezinfekci vzduchu používají UV lampy.
Split systém je volitelné vybavení a může být instalován později, v závislosti na potřebách nebo finančních možnostech. Klimatizace v topných systémech je vzduchový chladič připojený k sekundárnímu okruhu. V tomto případě je zdrojem chlazení chladič. Obvykle jsou umístěny mimo budovu jako zemní výměníky tepla, nebo jako chladicí, kompresorové jednotky instalované na zemi nebo na střeše.
Obrázek 4. Split systém
Zvlhčovač udržuje dostatečnou vlhkost vzduchu v místnosti, zlepšuje pohodu a snižuje elektrostatickou kapacitu zařízení a předmětů. Zvýšená vlhkost vzduchu nepřímo umožňuje větší úspory energie v důsledku snížení teploty tepelné pohody. V zimě poskytuje vlhký vzduch větší pocit tepla než suchý vzduch při stejné pokojové teplotě.
Zařízení a funkce plynového ohřevu vzduchu
Typickým příkladem generátoru tepla je plynový kotel poháněný hlavním plynovým přenosovým systémem. Standardní vybavení jednotky zahrnuje skříň, spalovací komoru, ventilátor, kovový výměník tepla, hořák, digestoře a filtry.
Obrázek 4. Plynový kotel
Výpočet ohřevu vzduchu: základní hodnoty
Instalace topného zařízení musí být provedena na základě konstrukčního řešení a správných výpočtů. Důrazně se doporučuje neinstalovat zařízení podle standardních návrhů – existuje vysoké riziko chyby. Návrh svěřte vysoce specializovaným firmám s bohatými zkušenostmi v tomto oboru.
Systémy ohřevu vzduchu pro průmyslové prostory
Průmyslové stavby se často vyznačují velkou kubaturou. K jejich ohřevu je zapotřebí výkonnější zařízení. Navíc lze systém vybavit vícestupňovými čistícími filtry pro udržení optimálních parametrů mikroklimatu.
Obrázek 5. Vzduchové vytápění průmyslových prostor
Systém vytápění vzduchu pro soukromý dům: alternativa k drahému vytápění
Ohřev vzduchu funguje efektivněji než tradiční radiátorové vytápění a konkuruje systému „teplé podlahy“. K přenosu tepla do okolí dochází okamžitě: v důsledku toho se velká místnost vytopí během několika minut. Kromě toho může systém čistit, zvlhčovat a ionizovat vzduch.
Solární ohřev vzduchu
Zajímavou alternativou ke klasickým topným systémům je využití solárních kolektorů. Tento typ zařízení je optimální pro velká průmyslová a komerční zařízení. Panely jsou namontovány na střeše budovy na slunné straně a přeměňují sluneční energii na teplo.
Výhody a nevýhody
Ohřev vzduchu je spolehlivější než ohřev vody. Náhodný výpadek proudu v zimě nebude představovat riziko zamrznutí potrubí a jeho poškození. Absence tlakové vody také snižuje riziko náhodného úniku, nevyžaduje použití drahého ochranného kování a nenarušuje design interiéru.
Systém centralizovaného vzduchového vytápění je optimální pro budovy s užitnou plochou větší než 100 m2, nejlépe s rámovou konstrukcí, kde je snazší instalovat vzduchotechnické potrubí krytým způsobem. K vytápění jsou vhodné jak jednopodlažní, tak i vícepodlažní budovy. Rozhodnutí o vytápění vzduchem by mělo být učiněno ve fázi projektování budovy.
Někteří uživatelé hlásí, že vzduchový systém je hlučný nebo může v místnosti hromadit prach. Tyto nedostatky byly vlastní původním modelům zařízení pro vytápění místností vzduchem. Nejnovější konstrukce elektrických ventilátorů a difuzorů snižuje úroveň rušení hluku na minimum. Prach je odstraněn vysoce kvalitními filtry.
Základní schémata soustav vzduchového vytápění
Typické zařízení pro ohřev vzduchu obsahuje následující prvky:
- Generátor tepla.
- Síť vzduchovodů z tepelně odolných materiálů s tepelnou a zvukovou izolací.
- Vzduchové tlumiče.
- Přívodní a výfukové mřížky.
- Vzduchový filtr.
- Přívody vzduchu.
- Vzduchotechnická jednotka s výměníkem tepla
- Digestoř v kuchyni a koupelně.
Zařízení je navíc vybaveno systémem redukce hluku.
Zařízení pro moderní systémy vytápění vzduchu
K sestavení systému se používají moderní zařízení s proměnným výkonem. Jednotky jsou navrženy s důrazem na vysoký uživatelský komfort a nízké provozní náklady. Díky nízké setrvačnosti systému trvá proces vytápění místností mnohonásobně kratší dobu než u vodních roztoků. Moderní systémy mají zabudovaný modul pro větrání a výměnu použitého vzduchu za čerstvý s rekuperací tepla a odvodem škodlivin. Díky pokročilé automatizaci je proces větrání plně automatizován a přizpůsoben aktuálním potřebám budovy a povětrnostním podmínkám.
Obrázek 6. Moderní systémy ohřevu vzduchu
Výkon
Provoz systému vzduchového ohřevu se vyznačuje nižší spotřebou energie, nízkou nehodovostí a uživatelským komfortem. Sestava zařízení může plnit funkci vytápění, klimatizace a větrání s regulací teploty a vlhkosti. Ionizace, zvlhčování a filtrace zajišťují optimální vnitřní mikroklima.
Od starověku lidstvo používalo širokou škálu metod a prostředků k vytápění obytných prostor. S technologickým pokrokem se do našeho každodenního života dostal plyn, elektřina a další druhy paliv, díky kterým bylo možné s vysokou účinností vytápět budovy pro nejrůznější účely. Do této kategorie však lze s jistotou zařadit vzduchové vytápění – technologii starou téměř 2000 let.
V dnešní době, s příchodem nových typů topných zařízení, vzduchové systémy ztratily svůj význam. V zásadě se takové schéma vytápění používá v průmyslovém měřítku, kde jsou velké technické budovy a stavby. Vytápění hraje pro mnohé z nás zásadní roli. Vždy se snažíme vybavit naše domy a byty tím nejefektivnějším topným okruhem, s využitím plynových a elektrických kotlů pro domácí účely. Ohřev vzduchu není zaslouženě zapomenut, i když má řadu nepopiratelných výhod, které stojí za pozornost.
Ohřev vzduchu – princip činnosti
Vytápění pomocí vzduchové hmoty vstupující do místnosti je založeno na principu termoregulace. Jinými slovy, vzduch ohřátý nebo ochlazený na určitou teplotu je přiváděn přímo do prostor. Tito. Tímto způsobem lze provádět vytápění i klimatizaci vnitřních prostor.
Hlavním prvkem systému je ohřívač – kanálová pec vybavená plynovým hořákem. Při spalování plynu vzniká teplo, které vstupuje do výměníku tepla a po něm se hmoty ohřáté na určitou teplotu dostávají do vzdušného prostoru vytápěné místnosti. Systém ohřevu vzduchu musí být vybaven sítí vzduchových kanálů a kanálem pro uvolňování toxických produktů spalování ven.
Díky neustálému proudění čerstvého vzduchu dostává pec příliv kyslíku, který je jednou z hlavních složek palivové hmoty. Smícháním s hořlavým plynem ve spalovací komoře kyslík zvyšuje intenzitu spalování, čímž se zvyšuje teplota palivové hmoty. Ve starých systémech, které používali staří Římané, byl hlavním problémem vstup škodlivých zplodin hoření do vytápěných místností spolu s teplým vzduchem.
Důležité! Když je v provozu potrubní pec, množství oxidu uhelnatého ve vzduchu vstupujícím do interiéru překračuje normu o 10-15%. Můžete si například vzít domácí krb nebo kamna, které, pokud digestoř nefunguje správně, při spalování paliva ve velkém množství uvolňují produkty spalování nebezpečné pro lidské tělo.
Autonomní otopné konstrukce, postavené na principu ohřevu vzduchových hmot, našly své uplatnění v systému vytápění velkých průmyslových objektů a zařízení. S příchodem kompaktních a snadno použitelných ohřívačů vzduchu, které využívají plyn, pevná nebo kapalná paliva, je možné takové topné systémy používat v každodenním životě. Běžný, tradiční ohřívač vzduchu, který se běžně nazývá generátor tepla, má spalovací komoru, rekuperační výměník tepla, hořák a vypouštěcí skupinu.
Instalace kamen na ohřev vzduchu v soukromých a venkovských domech je zcela oprávněná a nákladově efektivní. Toto schéma vytápění není vhodné pro byt z důvodu potřeby položit velké množství objemných vzduchových potrubí, přítomnost technického hluku a vysoké nebezpečí požáru.
Moderní topné komplexy jsou převážně postaveny na podobném principu, ale většina návrhů neumožňuje přímý ohřev vzduchové hmoty. Vytápění se provádí pomocí generátorů tepla, kterých je dnes poměrně hodně. Takové jednotky mají ve své konstrukci rekuperační výměníky tepla, díky kterým se oddělují vysokoteplotní spaliny od ohřátého vzduchu. Tato technologická vlastnost moderních systémů ohřevu vzduchu dodává do prostor čistý vzduch ohřátý na požadovanou teplotu.
V tomto případě produkty spalování vystupují komínem. Dobře fungující provoz digestoře a čistý komín zajišťují bezpečnost celého topného systému tohoto typu při provozu.
Výhody a nevýhody systému ohřevu vzduchu
Ohřev vzduchu se díky svým výhodám rozšířil v západních zemích. Ve Spojeném království a poté v USA a Kanadě, kde byla většina soukromých domácností vybavena kachlovými kamny, se postupem času stalo tradičním vybavení obytných budov autonomními systémy vytápění. Takové topné systémy jsou velmi vhodné pro vytápění velkých vnitřních prostor. Kromě toho je instalace vzduchových potrubí ve velkých kamenných budovách mnohem jednodušší než instalace komunikací pro ohřev vody.
Hlavní výhodou tohoto schématu je kombinace dvou důležitých komponent pro bydlení, vytápění a větrání. To umožňuje majiteli domu výrazně ušetřit peníze na pokládku těchto komunikací.
Mezi výhody vytápění místností teplým vzduchem patří:
- nepřítomnost mezilehlého chladicího média v konstrukci, což značně zjednodušuje provoz;
- nedostatek větrání, problémy se vzduchovými kapsami, které jsou stálými společníky vodních systémů;
- schopnost upravit teplotu v jakékoli místnosti;
- absence baterií poskytuje dostatek příležitostí pro vytvoření originálního designu interiéru.
Důležité! Nové tepelné generátory mají vysoký koeficient prostupu tepla při minimální spotřebě paliva. Moderní modely generátorů tepla jsou vybaveny funkcí filtrace vzduchu a zvlhčovačů, díky nimž vzduch uvnitř obytných prostor prochází dodatečnou sanitární úpravou a odpovídá optimálním fyzikálním parametrům.
Když už mluvíme o výhodách tohoto topného systému, je třeba poznamenat, že hlavní topná zóna v obytném domě není soustředěna přímo kolem kamen a konvektorů. Teplo cirkuluje rovnoměrně po celém domě. Díky absenci náhlých teplotních změn nedochází v místnosti vybavené vzduchovým ohřevem ke kondenzaci. Nové modely generátorů tepla jsou navrženy pro instalaci i v bytě, který lze předělat v souladu s projektem.
Pokud jde o nevýhody, tento systém vytápění prostě žádné nemá.
Jediným negativem, které má dalekosáhlé důsledky, je, že pokud se upustí od vytápění vzduchem, mnoho prvků systému obsažených v konstrukcích domů zůstane.
Systém je nutné navrhnout společně s vývojem projektu bytového domu, protože mnoho prvků (větrací šachty, potrubí a vzduchovody) je nedílnou součástí vnitrodomových konstrukcí.
Vlastnosti vytápění vzduchem doma
Na rozdíl od našich tradičních systémů ohřevu vody, které jsou v zimě vysoce náchylné na nebezpečí rozmrznutí, ohřev vzduchu nemá takové nevýhody. Tepelné generátory lze snadno spustit kdykoli během roku. Hlavní věc je, že existuje palivo pro spalování a neustálý přístup k čerstvému vzduchu. Taková zařízení jsou ideální pro venkovské domy, které nepotřebují neustálé vytápění.
Kromě toho pracovní ohřívač nevypouští žádné toxické látky. Vzduch ohřátý na teplotu 45-70 0 C při procesu výměny tepla se šíří po celém objemu vytápěného obytného prostoru. Díky recirkulaci je možné použít stejnou vzduchovou hmotu k vytápění. V některých případech jsou autonomní systémy vybaveny dalšími možnostmi, které umožňují přívod venkovního vzduchu. Přítomnost externí jednotky v systému vytváří podmínky pro chlazení interiéru v horkých obdobích.
Automatické termostaty udržují požadovanou teplotní rovnováhu v domě. Autonomní domácí topný systém využívající potrubní ohřívač současně provádí ventilační funkce.
Důležité! Dosavadní mýtus, že vytápění vzduchem značně vysušuje okolní prostor uvnitř obytného prostoru, je v zásadě mylný. V moderních systémech se prach zachycuje na speciálním filtru a pro zvlhčování existují speciální zařízení – zvlhčovače vzduchu. Krmné sítě musí být instalovány v blízkosti míst, kde se často zdržují lidé.
Druhy ohřevu vzduchu
Stejně jako u jiných topných systémů má i ohřev vzduchu různé variace. Přímý tok, nejjednodušší a nejrozšířenější systém v minulých stoletích, zahrnuje obvyklé spalování paliva v peci instalované v suterénu. Palivem může být dřevo, uhlí nebo dřevěné uhlí. Ohřátá vzduchová hmota stoupá gravitací kanálky ve stěnách a šíří se dutinami v podlaze. Výstup hmoty odpadního vzduchu byl proveden jednoduše otvory ve střeše.
Vytápění v místnosti bylo v tomto případě provedeno nepřímo, z vyhřívaných stěn a podlahy. Obrázek – schéma ukazuje konvenční systém ohřevu vzduchu, praktikovaný našimi předky.
Tento systém nebyl příliš efektivní. Nejvíce tepelné energie bylo vynaloženo na vytápění hloubek stavebních konstrukcí. Kvůli rozdílu teplot uvnitř a venku se vytvořil potřebný průvan.
Dalším, modernějším typem ohřevu vzduchu je systém recirkulace. Princip činnosti je založen na použití čistého paliva, jehož množství zplodin hoření je zanedbatelné. Vzduch ohřátý plynovými hořáky nebo elektrickými žárovkami vstupuje vzduchovými kanály do nejvyššího bodu budovy. V důsledku výměny tepla je ochlazený vzduch nahrazen novými ohřátými vzduchovými hmotami a znovu vstupuje do tepelného ohřívače.
Na obrázku je schematicky znázorněno fungování systému vytápění s recirkulací vzduchu.
Topná sezóna, na kterou se všichni těší, může začít kdykoli pomocí systému ohřevu vzduchu. Typ recirkulace se nazývá gravitační, protože celý proces probíhá přirozeně díky fyzikálním zákonům a gravitačním silám. Tento způsob vytápění obytného domu je nejjednodušší, nejúspornější a nejpohodlnější k použití. Na rozdíl od přímoproudého topného systému, který je výhodné používat pouze doma, jsou recirkulační systémy ideální pro vytápění velkých průmyslových budov a objektů.
Ekonomická složka vytápění vzduchu
Hlavním efektem dosaženým použitím ohřevu vzduchu je úplná autonomie. Přítomnost jakéhokoli paliva může zajistit fungování systému a dosažení požadovaného výsledku. Při provozu bez chladicí kapaliny jsou praktické tepelné ztráty sníženy na minimum. Vysoké účinnosti je dosaženo díky minimální spotřebě paliva a vysokému tepelnému efektu.
Není potřeba žádná údržba systému. Není potřeba provádět pravidelné tlakové zkoušky topného systému. Stačí sledovat stav komína a pravidelně jej čistit.
