Воздушное отопление “АнтаресКомфорт”

Воздушная климатическая система “АНТАРЕС Комфорт” или еще раз о водяном и воздушном отоплении

Связанные статьи

Вначале еще несколько слов о традиционной для России водяной системе отопления для лучшего понимания отличий и преимуществ воздушной климатической системы (воздушного отопления). Основное преимущество «водянки» -  её распространенность и широкий выбор комплектующих, материалов и оборудования. К сожалению, это всё. Кажущаяся простота системы обманчива. Для обеспечения правильного функционирования, водяная система отопления требует от проектировщиков и монтажников высокого уровня подготовки и опыта. В противном случае, не удастся добиться равномерности прогрева всех помещений здания. Это, подтверждается проблемами с отоплением «водянкой» частных домов, у которых температура на верхних этажах, как правило, существенно выше температуры на нижнем этаже.

В своем классическом виде «водянка» - это только отопление (что для нашей холодной страны, безусловно, очень важно, но уже явно недостаточно для соответствия современным требованиям, предъявляемых к комфортности жилья).  Даже в сочетании с приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционированием воздуха «сплитами» или «мультисплитами», «водянка» уже не состоянии обеспечить тот уровень экологичности, энергосбережения и надежности функционирования, который обеспечивают современные системы климата. Ко всему прочему капитальные затраты только на водяную систему отопления  для домов площадью 350-400 м2 превышают затраты на всю комплексную воздушную климатическую систему для таких домов.

На Рис.1 приведена схема функционирования «водянки» с «форточной» вентиляцией.

схема функционирования водяного отополения коттеджа с форточной вентиляцией
1. Форточка; 2. Радиатор; 3. Радиатор; 4. Отопительный котел; 5. Радиатор; 6. Форточка; 7. Вытяжная труба вентиляции;
Рис. 1

Как видно из схемы, да и каждый, кто жил или живет в доме с таким отоплением, ощущал на практике необходимость периодически открывать форточку, чтобы насладиться глотком свежего хоть и морозного воздуха…, каждый чувствовал сквозняк по ногам и догадывался о повышенной температуре под потолком. Но самое главное, это то, что подобная вентиляция позволяет бесконтрольно растрачивать тепло, выпуская его в открытые форточки…(«деньги на ветер» - а еще говорят, что мы «бедная страна»). Этот процесс становится вообще абсурдным для новомодных домов-термосов, на пассивную теплоизоляцию которых часто тратятся немалые деньги (т.е. получается, что создается «термос», а потом в нем «сверлятся» дырки…). Проблему вентиляции в таких домах решить все-таки можно, установив дополнительное оборудование (приточные установки) и протянув подающие воздуховоды в каждое помещение дома, где могут быть люди (см. схему на Рис.2).

схема функционирования водяного отополения коттеджа с приточной вентиляцией
1. Подающий воздуховод; 2. Вентилятор; 3. Воздухонагреватель электрический; 4. Фильтр; 5. Корпус приточной установки.
Рис. 2

Естественно, в этом случае необходимо дополнительно потратиться на само оборудование, материалы, оплатить монтаж, а также свыкнуться с мыслью, что при эксплуатации приточки надо чистить и ощутимо догревать приточный воздух, а также под напором посылать его в воздуховоды, что тоже, как можно догадаться, стоит денег… При чем воздуха надо немало. Есть ли в помещениях люди или их нет в данный момент времени, а воздух надо подать, выдерживая предписываемую СНиПом кратность воздухообмена во всех комнатах и закоулках. Если пользоваться не форточками, а приточно-вытяжными установками, то по действующим сейчас нормативам нужно подать свежего воздуха на одного человека минимум по 60 м3/ч и распределить его по дому. Дышаться теперь будет точно хорошо (даже вольготно), но вот начинает беспокоить мысль о том, что весь воздух который почистили, догрели и закачали в дом в большом количестве через вытяжку опять «выбрасывается на ветер», унося с собой все перечисленные выше затраты. Можно, конечно, еще хорошо заплатить и поставить на приточку-вытяжку специальный теплообменник – рекуператор, который позволит отбирать тепло от вытяжного воздуха и использовать его для нагрева холодного приточного воздуха. Так и поступает богатая Европа. Конечно же, она богата потому, что там привыкли считать деньги. Все очень просто: при их ценах на энергоносители перечисленное выше оборудование быстро окупается, а население давно уже привыкло к комфорту и готово, в большинстве своем, к значительным первоначальным затратам на достойный климат в жилище. У нас же ситуация несколько иная. Пока еще относительно низкие цены на природный газ и другие энергоносители в России ставят под вопрос окупаемость подобного оборудования. «Приточка» в доме, даже без рекуперации, воспринимается сейчас как что-то элитарное на фоне низких доходов и соответствующей непритязательности в быту основной массы населения. Тем не менее, интеграция в мировую экономику открывает для России возможность воспользоваться всеми достижениями цивилизации. Очевидно, что для этого надо взять лучший зарубежный опыт, отечественный творческий потенциал и создать собственное инновационное оборудование максимально адаптированное в первую очередь для России. Таким оборудованием и является воздушная климатическая система «АНТАРЕС Комфорт». В основу работы системы положен североамериканский опыт по воздушному отоплению, как наиболее рациональный и в итоге менее дорогой по затратам, чем известные европейские решения. Суть его заключается в организации в доме постоянной циркуляции воздуха и использовании его в качестве теплоносителя. При этом для поддержания комфортного состава воздуха необходим значительно меньший приток свежего воздуха, поскольку для дыхания используется весь объем воздуха здания. А меньше приток, значит и меньше нагретого и использованного воздуха надо выбрасывать через вытяжку. Итог – значительная экономия на нагреве приточного воздуха. При этом, благодаря канальной системе движения воздуха, появляется возможность увлажнения и постоянной очистки воздуха от загрязнений (пыль, запахи, бактерии…) «в одной точке», что весьма затруднительно в реализации при классической «водянке». А установка одного канального испарителя и внешнего компрессорно-конденсаторного блока позволяет легко решить проблему охлаждения всего воздуха в здании летом. Таким образом, в одной воздушной климатической системе рационально объединяются три классических функции: отопление, вентиляция и кондиционирование (охлаждение) с дополнительными функциями по глубокой очистке и увлажнению воздуха внутри дома. Свидетельством совершенства подобных климатических систем выступает тот факт, что они как-то незаметно прижились в современных офисах, театрах, крупных магазинах, спортивных сооружениях, а так же в автомобилях, самолетах и даже космических станциях. И еще, более 300 млн. жителей США и Канады живут сейчас в домах с такими системами.

Теперь подробнее о первой отечественной воздушной климатической системе «АНТАРЕС Комфорт» (в дальнейшем ВКС). Она традиционно состоит из двух основных частей: генераторной части (выработка тепла или холода) и «транспортной» системы, доставляющей тепло или холод в помещения, используя в качестве теплоносителя воздух. При этом важным, как это было уже сказано выше, является то, что при работе системы воздух в доме постоянно циркулирует, подвергаясь очистке, нагреву или охлаждению с подмесом с улицы в необходимом количестве свежего воздуха и удалением использованного из сан. узлов, через кухонную вытяжку и из технических помещений. На Рис. 3 схематично показано устройство и функционирование ВКС в режиме отопления.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа в режиме отопления
1. Тепловой контур здания; 2. Подающий воздуховод (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: все подающие воздуховоды, как правило, гибкие с шумоглушением для гарантированного отсутствия шума оборудования в помещении и удобства монтажа); 3. Регулирующий дроссель для балансировки системы; 4. Подающий узел (отвод-переход с круглого сечения на прямоугольное для установки прямоугольных подающих решеток); 5. Жилое помещение; 6. Термостат для управления ВКС (включение-выключение, переключение режимов, установка температуры, программирование изменения температуры в течение дня и на протяжении недели и д.р.); 7. Обратный воздуховод, выполненный в стене. (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: Обратные воздуховоды полностью или частично выполнены и в виде гибких шумоглушащих воздуховодов для гарантированного подавления шума оборудования в жилых помещениях); 8. Блок автоматики для управления оборудованием системы по командам термостата (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: автоматика выполнена в виде выносного блока для установки на DIN-рейку); 9. Подающий коллектор (обычно воздуховод прямоугольного сечения к которому присоединяются на «врезках» гибкие подающие воздуховоды; 10. Корпус блока воздухонагревательного (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: все основное оборудование имеет блочное исполнение); 11. Воздухонагреватель электрический. Выполнен в виде съемной кассеты. Может быть основным источником тепла, резервным или временным (на время отделки дома или до подключения к основному источнику тепла). Кассета может и не устанавливаться. При этом вместо неё устанавливается заглушка (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: электрический нагрев может одновременно использоваться с другими видами нагрева воздуха); 12. Воздухонагреватель водяной канальный (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: намеренно применены широкораспространенные стандартные канальные водяные теплообменники прямоугольного сечения). Водяной теплообменник позволяет подключать отопительный котел на любом виде топлива и обеспечивает максимальный съем тепла при увеличении скорости обдува (ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: именно таким образом реализован уникальный режим «Ускоренный прогрев» когда необходимо нагреть помещения в максимально короткое время; 13. Вентилятор – «сердце» системы. ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: применен вентилятор нового поколения, рабочее колесо которого имеет обратно загнутые лопатки, а привод является ВЕНТИЛЬНЫМ с плавной регулировкой оборотов. Такой вентилятор имеет значительно более высокие напорные характеристики, КПД и функциональные возможности чем традиционные вентиляторы, применяемые до сих пор в подобном оборудовании зарубежных производителей; 14. Фильтр. Может быть механическим со сменными картриджами или электронным с более тонкой фильтрацией и периодической чисткой (без замены фильтрующих элементов); 15. Обратный коллектор. Объединяет потоки гибких возвратных воздуховодов и служит для стыковки с фильтром. ВНИМАНИЕ! Особенность ВКС «АНТАРЕС Комфорт»: в конструкции обратных коллекторов заводского изготовления предусмотрены отверстия для установки стандартного стерилизатора, гигростата и канального увлажнителя, закрытые специальными заглушками до установки этого оборудования. 16. Водогрейный котел на любом виде топлива. Единственное требование: что бы котел обеспечивал автоматическое поддержание температуры воды на выходе и имел соответствующую мощность. 17. Помещение санузла; 18. Регулирующий дроссель для балансировки системы; 19. Подающий узел (отвод-переход с круглого сечения на прямоугольное для установки прямоугольных подающих решеток); 20. Гибкий утепленный приточный воздуховод; 21. Регулирующий дроссель для приточного воздуха; 22. Вытяжная труба вентиляции; 23. Подающий воздуховод (гибкий с шумоглушением).
Рис. 3

При наличии теплоцентрали нагреватель водяной может быть подключен к ней с применением соответствующего циркуляционного насоса, который будет включаться, и выключаться блоком автоматики ВКС. На Рис.4 приведена схема подключения воздухонагревателей водяных квартирных ВКС в случае многоквартирного дома с центральным теплоснабжением.

устройство и функционирование воздушного отопления квартиры в режиме отопления
1. «Стояк» системы центрального отопления.
Рис. 4

На Рис. 5 схематично показано устройство и функционирование ВКС в режиме охлаждения помещений в летнее время (в России принято при этом говорить о кондиционировании, хотя этот термин имеет более общее значение. «Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей. СНиП 41-01-2003»). Для осуществления функции охлаждения система, в общем случае, дополнительно оснащается канальным испарителем 1 и внешним компрессорно-конденсаторным блоком 2, соединенным между собой трубами для циркуляции хладагента 3. Управление работой этой «холодильной машины» осуществляется с помощью того же термостата 6 (Рис.3), при этом команды для дополнительного оборудования формируются тем же блоком автоматики 8 (Рис.3).

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа в режиме охлаждения - летом
1. Канальный испаритель; 2. Газовая и жидкостная линии хладагента; 3. Внешний компрессорно-конденсаторный блок.
Рис. 5

Если нет источника дешевого тепла, а внешний компрессорно-конденсаторный блок имеет функцию теплового насоса (по классификации это тепловой насос «Воздух-воздух»), то таким оборудованием можно отапливать помещения в межсезонье со значительной экономией электроэнергии. Работа системы в этом случае показана на Рис.6.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа в режиме теплового насоса - межсезонье
1. Канальный конденсатор; 2. Газовая и жидкостная линии хладагента; 3. Внешний компрессорно-испарительный блок.
Рис. 6

В режиме теплового насоса направление движения хладагента в магистралях 2 меняется на противоположное и канальный испаритель 1 становится конденсатором, а теплообменник компрессорно-конденсаторного блока 3 – испарителем. Низкопотенциальное тепло зимней атмосферы, таким образом, закачивается в дом и используется для его отопления. Для работы в условиях российской зимы такой тепловой насос должен быть обязательно оснащен специальным «зимним» комплектом, но, в любом случае, со снижением температуры ниже -25оС его эффективность обычно значительно падает и необходимо предусматривать резервные источники тепла (например, электрическая кассета, печь-камин и т.д.) на случай экстремально низких температур.

Менее зависимы от атмосферной температуры тепловые насосы типа «грунт-воздух», схема работы которого показана на Рис.7. В этом случае для отопления дома используется тепло земли, извлекаемое из «недр» посредством теплообменников, в виде труб с теплоносителем, опущенных в скважины 4 рядом или под домом.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа в режиме теплового насоса грунт-воздух
1. Канальный конденсатор; 2. Компрессорно-испарительный блок с теплообменником; 3. Трубы для циркуляции теплоносителя; 4. Система скважин.
Рис. 7

Это же оборудование можно использовать и для охлаждения помещений летом, наоборот перекачивая излишнее тепло из помещений в грунт. Работа системы в этом режиме показана на Рис.8.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа в режиме охлаждения теплового насоса грунт-воздух
1. Канальный испаритель; 2. Компрессорно-конденсаторный блок с теплообменником; 3. Трубы для циркуляции теплоносителя; 4. Система скважин.
Рис. 8

В принципе, тепловые насосы можно использовать и для подогрева воды в системе горячего водоснабжения дома в промежутках между их работой на воздушную климатическую систему по поддержанию требуемых температур в помещении, что еще более поднимет экономическую эффективность применения и снизит сроки окупаемости такого оборудования.

Еще один альтернативный источник «чистого» тепла это солнечные коллекторы. Как известно, солнечные коллекторы широко применяются, особенно в южных регионах для получения горячей воды. Воздушная климатическая система «АНТАРЕС Комфорт» может эффективно использовать эту воду для отопления дома в ночное время, например в межсезонье, когда возрастает разность между дневной и ночной температурами. На Рис. 9 приведена возможная схема работы системы с использованием солнечного коллектора 1, аккумулятора тепла водяного 5 и канального воздухонагревателя водяного 4. На случай пасмурных дней и значительных ночных похолоданий в системе целесообразно предусмотреть установку резервного воздухонагревателя электрического 3.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа совместно с солнечным коллектором
1. Солнечный коллектор; 2. Трубы для циркуляции теплоносителя; 3. Воздухонагреватель электрический; 4. Воздухонагреватель водяной; 5. Аккумулятор тепла водяной.
Рис. 9

На всех схемах (Рис.3…9) использованный воздух (нагретый зимой или охлажденный летом) удаляется из дома через вытяжку (вентиляционную трубу 22 Рис.3) и это тепло или холод теряются безвозвратно. При этом система, естественно, должна потратить столько же тепла или холода для нагрева или охлаждения свежего приточного воздуха, поступающего на замену выброшенного, для сохранения температуры в помещениях дома. ВКС «АНТАРЕС Комфорт» полностью совместима с современными системами рекуперации, позволяющими оставить в доме тепло или холод и даже влагу вытяжного воздуха и избежать затрат энергии на «подготовку» приточного воздуха. На Рис. 10 приведена схема работы системы с использованием рекуператора в режиме отопления. Зимой обычно наблюдается эффект «высушивания» воздуха в помещениях дома, поскольку влага, удаляемая из дома вместе с вытяжным воздухом, не восполняется «сухим» холодным приточным воздухом. В этом случае целесообразно применить наряду с канальным увлажнителем ВКС еще и рекуператор с переносом влажности. У таких рекуператоров пластинчатый теплообменник 5 выполнен в виде специальной мембраны не только передающей тепло, но и пропускающей молекулы воды из вытяжного потока к приточному.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа совместно с рекуператором
1. Приточный воздуховод ВКС; 2. Вытяжка санузла; 3. Приточный воздуховод рекуператора; 4. Регулирующий дроссель для приточного воздуха; 5. Рекуператор с переносом влажности; 6. Вытяжная труба вентиляции.
Рис. 10

Работа системы с рекуперацией холода показана на Рис.11.

устройство и функционирование воздушного отопления коттеджа совместно с рекуператором охлаждения
1. Приточный воздуховод ВКС; 2. Вытяжка санузла; 3. Приточный воздуховод рекуператора; 4. Регулирующий дроссель для приточного воздуха; 5. Рекуператор; 6. Вытяжная труба вентиляции.
Рис. 11

Во всех случаях применения рекуперации это оборудование окупается при использовании относительно дорогих источников тепла, таких как, например, электричество, но не надо забывать, что рекуператор – это приточно-вытяжная установка, позволяющая увеличивать воздухообмен в доме за счет встроенных в рекуператор вентиляторов (на приток и вытяжку) в случае необходимости дополнительного проветривания, например, при большом количестве гостей…

 

Как следует из вышеприведенного, во всех случаях «транспортная» система ВКС оставалась неизменной. Менялись только источники получения тепла или холода. Таким образом, ВКС является современной системой, обеспечивающей максимальный комфорт, экологичность и высокую энергоэффективность дома, с возможностью использования всего комплекса различных источников тепла или холода, включая альтернативные с минимальным количеством переделов одного вида энергии в другой..

 

Юрий Пестерев
Главный конструктор
ЗАО «АНТАРЕС Комфорт»
Апрель, 2013 г.