O sistema de água tradicional transfere energia térmica para as instalações através da água ou de um líquido anticongelante (anticongelante). Mas há outra solução - o aquecimento puramente do ar em casa, no qual o ar das salas é aquecido diretamente, sem hidráulica e radiadores. Como esse tópico está sendo promovido ativamente pelos fabricantes interessados em equipamentos de aquecimento, decidimos descobrir quanto melhor (ou pior) o aquecimento do ar do que o aquecimento clássico e se é possível montá-lo com nossas próprias mãos.
Opções de aquecimento do ar
Portanto, nossa tarefa é aquecer as massas de ar e enviar para as instalações de uma casa ou apartamento rural. Como organizar o aquecimento do ar:
- Da lareira, fogão a lenha.
- Use sistemas VRF em Freon. Simplificando, condicionadores de ar do inversor, bombas de calor do ar.
- Instale as unidades de caldeira + resfriador + ventilador do sistema de ar condicionado combinado.
- Organizar o aquecimento centralizado do ar (abreviado - IN), combinado com a ventilação de uma casa particular. Para usar uma fonte de calor, use um aquecedor de ar elétrico ou um fogão com aquecimento a ar a gás.
Referência. A última opção é frequentemente implementada em casas americanas e canadenses construídas usando a tecnologia de quadros. O aquecedor é um forno a gás.
Para aquecimento / resfriamento de salas de produção de grande volume, um esquema ligeiramente diferente é implementado. Nas instalações, foram construídas 2 redes de dutos - suprimento e exaustão. Ambos convergem para uma unidade de ventilação - um ar condicionado central, composto por tais unidades:
- Os filtros de 2-3 estágios limpam as massas de ar antes de serem alimentados no edifício e liberados para o exterior;
- o aquecedor de ar trocador de calor nº 1 aquece o fluxo com a ajuda de água quente da sala da caldeira;
- o trocador de calor nº 2 serve para resfriar o ar, trabalha em conjunto com o chiller;
- o recuperador de cruz lamelar (ou rotacional) absorve o calor do fluxo de exaustão e o fornece ao suprimento, economizando 50 ... 80% de energia;
- unidade de umidificação;
- ventiladores centrífugos fazem com que os fluxos se movam pelas seções do ar condicionado central e mais adiante pelos dutos de ar.
Por que descrevemos o design de um ar condicionado industrial? Para fazer você entender imediatamente: um dispositivo de aquecimento de ar completo + ventilação + refrigeração é uma tarefa difícil e cara. Mas, como proprietário de uma casa de campo, você pode considerar todos os métodos de aquecimento, escolher o mais simples e mais barato ou retornar ao esquema de água - piso radiante, radiadores.
Como organizar o aquecimento do fogão
Uma vantagem importante de qualquer fogão: aquece simultaneamente o ar e as superfícies circundantes com intensa radiação infravermelha. Baterias e tubos de refrigeração não são necessários.
Esclarecimento. Fogões ou lareira com um circuito de água podem ser usados para aquecer 2 a 3 quartos pequenos. A bobina está conectada a um sistema de gravidade ou fechado com uma bomba.
Como usar o fogão para aquecimento puramente do ar:
- Em uma sala, basta instalar um fogão de ferro fundido ou aço.
- Para aquecer 2 a 3 quartos com uma área total de até 40 m², coloque um fogão de tijolos com um design adequado no espaço entre os quartos.
- Não é fácil construir um fogão em uma casa antiga. Se não houver requisitos estéticos elevados, colocamos um fogão de barriga para barrar, anexamos tampas de convecção ao forno e conectamos dutos de ar.
A opção número 3 envolve a colocação de dutos de ar em salas vizinhas e a instalação de ventiladores de dutos que possam suportar a temperatura do meio transportado de 100 a 150 ° C.O ar pode se mover através dos canos e de forma independente, mas muito devagar, e o duto de ventilação deve subir com inclinação. Como esse sistema de aquecimento de ar funciona, veja o vídeo abaixo.
As duas primeiras opções são bem conhecidas, mas nem sempre aplicáveis:
- geralmente não é realista colocar um fogão em um apartamento;
- mesmo um grande fogão russo não é capaz de cobrir uma área de mais de 50 quadrados (em um andar); portanto, é adequado para aquecer uma casa de verão ou uma casa pequena;
- a fundação mais uma lareira de fogão a tijolos está sendo erguida na fase de construção ou revisão geral de um edifício;
- Um fogão de metal com espuma de estocagem ocorre e é perigoso para crianças pequenas (em termos de queimaduras).
Você pode instalar um fogão de ferro com suas próprias mãos - essa é uma vantagem tangível. Mas também terá que ser afogado, daí surgindo muitos transtornos: carregamento frequente, cheiro de lenha e fumaça nas salas de estar, poeira. O autor do vídeo agiu razoavelmente colocando um fogão de barriga em um forno separado.
Não recomendamos repetir uma coisa para o mestre doméstico - instalar dutos de ar feitos de papelão ondulado de alumínio. Tais tubos criam alta resistência aerodinâmica, diminuem bastante o fluxo. É melhor usar caixas galvanizadas.
Conclusão preliminar. Fogões a combustível sólido são uma opção de orçamento para aquecimento de ar com suas próprias vantagens e desvantagens. Adequado para pequenos edifícios - casas de campo, garagens, estufas.
O uso de condicionadores de ar e bombas de calor
Como você sabe, os modernos sistemas de divisão são capazes de funcionar no modo de aquecimento, gastando três vezes menos eletricidade do que uma caldeira elétrica convencional da mesma potência. Portanto, uma solução completamente funcional é comprar e colocar um ar condicionado de inversor em cada quarto.
Referência. Por que exatamente o inversor? O compressor em tais "divisões" não para, respectivamente, não congela no frio. O ar condicionado aquece o ar com sucesso a -5 ° C na rua e a eficiência diminui visivelmente.
As vantagens deste esquema são óbvias:
- falta de baterias, canos, caldeiras e outros equipamentos de aquecimento;
- relativa facilidade de instalação;
- aparência estética da unidade interna;
- modo de resfriamento de verão;
- a capacidade de instalar em apartamentos.
O aquecimento do ar condicionado é viável nas regiões sul, onde as temperaturas raramente caem abaixo de -15 ° C. Ao norte, as "divisões" são usadas apenas no período de transição - na primavera e no outono.
As desvantagens restantes do aquecimento com um sistema dividido:
- O ar condicionado deverá ser instalado em todos os quartos, o que é inaceitável para casas de 2 a 3 andares. Um sistema VRF multi-dividido custará mais do que o mesmo número de resfriadores / aquecedores individuais.
- O dispositivo "sabe como" limpar, secar e alterar a temperatura da corrente de ar. Modelos raros são projetados para misturar o ar externo. Então você tem que fazer uma ventilação separada.
- Quando a unidade de ar condicionado externo está em operação, um ruído claro do ventilador e um compressor de zumbido são ouvidos por trás da parede.
O problema da eficiência em baixas temperaturas é resolvido pela bomba de calor “air vent”, cuja operabilidade é mantida até -30 graus abaixo de zero. O design e o princípio de operação são idênticos ao sistema dividido, as diferenças são grandes tamanhos e preços. Se a unidade externa estiver instalada no chão e transportada a 2-3 metros do edifício, o ruído da unidade ficará inaudível.
Uma breve conclusão. Os sistemas VRF são bons para apartamentos e casas pequenas nas áreas do sul. As bombas de calor podem ser instaladas nas latitudes norte, mas o custo do equipamento desempenha um papel aqui. Se desejado, o ar condicionado pode ser instalado de forma independente.
Sistemas multi-zona combinados
Nesse caso, o líquido de refrigeração ainda é usado, portanto o sistema é chamado de combinado. Como este equipamento funciona:
- Em cada sala, há uma unidade de aquecimento / resfriamento de ar - uma serpentina de quatro tubos que parece uma unidade interna de um ar-condicionado.
- Em um par de tubos, o líquido de refrigeração da caldeira é fornecido às unidades.A água quente passa através de um trocador de calor soprado por um ventilador, devido ao qual o ar ambiente é aquecido.
- Quando é necessário mudar para o resfriamento, a automação alterna a bobina do ventilador para um segundo par de tubos que fornecem água fria do chiller.
- Os usuários nas salas podem definir diferentes temperaturas do ar, mas você não pode ativar o resfriamento e o aquecimento ao mesmo tempo. Daí o segundo nome do sistema de ar condicionado - multi-zona.
Nota. Chiller é um tipo de máquina de refrigeração projetada para resfriar um líquido. Geralmente está localizado na rua sob um dossel ou em uma área aberta (dependendo do design).
Dentro do edifício, são utilizadas várias unidades de ventiloconvectores - parede, duto, piso, teto. Tudo depende dos desejos do proprietário e dos requisitos estéticos. As unidades do tipo duto podem ser incorporadas nos dutos de ventilação para aquecer / resfriar o ar de suprimento.
Vantagens dos sistemas de ar multi-zona:
- aplicável em edifícios com uma grande área com o número de quartos de 20 ou mais - edifícios administrativos e residenciais, armazéns e assim por diante;
- pode trabalhar em conjunto com ventilação forçada da casa;
- qualquer gerador de calor é usado para aquecimento do ar - uma caldeira de combustível sólido, gás, eletricidade, diesel;
- tubos com refrigerante ocupam pouco espaço; as unidades de ar são facilmente integradas ao teto, suspensas na parede ou escondidas atrás do revestimento;
- terraços fechados com vitrais em toda a parede são aquecidos por convectores de piso ou ventiloconvectores de parede;
- a capacidade de ajustar a temperatura em quartos individuais, controle remoto.
Acreditamos que o circuito caldeira + serpentina + ventilador é o mais versátil e bem-sucedido em termos de estética e operação. Claro, você não pode aquecer o ar sozinho, isso é um sinal de menos. É necessário fazer cálculos, selecionar equipamentos, instalar, ajustar ... sem o conhecimento básico, é extremamente difícil realizar esses trabalhos.
Listamos outros pontos negativos:
- alto preço do ar condicionado;
- a caldeira e o resfriador são dispositivos de tamanho bastante grande, cobrindo 2 a 3 m² de área;
- o funcionamento do sistema depende inteiramente da eletricidade; quando a luz é apagada, o suprimento de calor para.
Conclusão. Um esquema de combinação de várias zonas é a melhor maneira de aquecer ao ar uma casa. Mas a implementação exigirá um investimento significativo.
Aquecimento combinado com ventilação
Esta é uma maneira clássica de aquecer edifícios com ar, usada em empresas desde o século passado. Posteriormente, os fabricantes começaram a produzir pequenos análogos de unidades de ventilação industrial instaladas em residências particulares. Graças a requisitos menos rigorosos de pureza do ar, o esquema de processamento também foi simplificado.
Vamos explicar o princípio de operação do sistema "ventilação + aquecimento" passo a passo:
- A fonte de calor é um fogão, geralmente um fogão a gás. Um queimador, um trocador de calor de ar, um ventilador e uma unidade de controle eletrônico estão instalados no interior.
- Do forno, a primeira rede de dutos se dispersa, distribuindo o ar aquecido nas salas. Com a ajuda de difusores, grades e outros dispositivos de suprimento, os jatos são alimentados na sala (geralmente na zona superior).
- A segunda rede de canais coleta o ar contaminado / resfriado da zona inferior das salas em um coletor comum conectado ao fundo do forno.
- Depois de passar pelo coletor, as massas de ar de exaustão são limpas em uma malha ou filtro de malha e enviadas para um trocador de calor, onde são aquecidas por um queimador.
- A eletrônica monitora a operação segura do aquecedor de ar a gás, mantém a temperatura de saída e sinaliza a poluição dos filtros.
Adição. Como o aquecedor seca o ar, um umidificador automático com um higrômetro eletrônico é geralmente colocado no canal de alimentação. Este último está localizado no duto de ar de retorno para medir a umidade do fluxo.
Fogão com aquecimento de ar - a unidade é bastante barulhenta, por isso é colocada em uma sala separada. Os produtos de combustão são removidos através de uma chaminé convencional ou coaxial (dependendo do design do aquecedor). Os dutos de aço galvanizado são dispostos de várias maneiras:
- no porão ou no térreo;
- esconder em pisos e pisos de madeira;
- no sótão;
- canais verticais percorrem as paredes e são costurados com materiais de revestimento.
A temperatura do ar na alimentação atinge 40 ... 45 ° C, a velocidade de movimento ao longo dos canais de ventilação é de 4-5 m / s. Você não pode fazê-lo mais rapidamente, um ruído adicional será exibido. Nesta situação, o diâmetro do coletor principal chega a 300 mm, tomamos uma vazão típica de 1000 m³ / h, embora isso aconteça mais.
Uma pergunta lógica: por que aquecer as massas de ar a 40 ° C, se a casa tem 22 graus suficientes? Respondemos: o sistema de aquecimento deve compensar 2 tipos de perda de calor - por meio de estruturas prediais e consumo de energia para aquecer a entrada, já que a ventilação é necessária em qualquer caso. Consequentemente, elevamos o ar a uma temperatura de 20 a 24 ° C (compensamos a perda da casa) e superaquecemos a 40 ... 45 ° C.
Conclusão O esquema de “ventilação + aquecimento” é o mais complicado e caro. O edifício deve ser preparado com antecedência - mesmo na fase de projeto, caso contrário, os dutos atravessarão as salas. A eficiência depende muito do método de ventilação do edifício, que discutiremos mais adiante.
3 maneiras de troca aérea
Por isso, abordamos os esquemas de troca aérea, dos quais existem três:
- O método descrito acima é chamado de recirculação total. O mesmo ar é conduzido através de um forno ou ar condicionado, não há atualização ou é organizado por outros meios. Por exemplo, a entrada é fornecida por válvulas de parede, exaustão natural por eixos verticais dentro das paredes.
- Com a recirculação parcial, o ar interno é diluído com um influxo de 30 a 50% do volume total. Como muitos gases poluídos são jogados fora. A ventilação natural é excluída, o sistema com motivação mecânica está envolvido na troca de ar, não é possível ajustar as proporções de outra maneira.
- Fluxo para a frente. Todo o suprimento de ar é retirado da rua, aquecido e enviado para o local. O sistema de escape joga completamente fora as massas de ar contaminadas.
O primeiro tipo de troca de ar funciona com aquecimento de ar com fogão a lenha, ar condicionado e ventiloconvectores. O método permite economizar energia, mas a qualidade do ar permanece duvidosa, pois depende da operação da ventilação natural.
A segunda opção é um compromisso entre uma atmosfera doméstica limpa e economia de energia. Atualizamos parcialmente o microclima interno, mas ao mesmo tempo perdemos calor junto com o ar que é removido.
O terceiro esquema nos fornece ar completamente fresco, mas nos faz gastar o máximo de combustível no aquecimento da entrada. Para não jogar calor na rua, foram inventados recuperadores (usuários) - dispositivos que retiram o calor do jato de exaustão e o entregam ao fluxo de entrada. Dependendo das condições ambientais e do design do usuário, 50 ... 80% do calor permanece na casa, o aquecedor consome menos energia.
A ventilação combinada com o aquecimento do ar opera de acordo com um dos dois últimos esquemas - recirculação parcial ou co-corrente com recuperação de calor. A última opção é a mais cara, porque, além da rede de canais e do aquecedor de ar, é necessário adquirir um trocador de calor-trocador de calor.
Qual é o melhor aquecimento - ar ou água
O principal argumento a favor da opção de aquecimento do ar é a falta de radiadores sob as janelas, a fiação do tubo e, em geral, um intermediário na forma de um líquido de refrigeração. Mas mesmo essa afirmação não retém a água - os pisos aquecidos com água também estão completamente ocultos e o mediador ainda está presente - o próprio ar.
Esclarecimento. Ao aquecer com sistemas divididos ou bombas de calor, o freon atua como intermediário, alterando o estado de agregação.O calor na bobina do ventilador é fornecido por água ou anticongelante; em outros casos, as massas de ar transportam energia.
Oferecemos a comparação do aquecimento de água com o aquecimento de ar, com base em declarações de publicidade:
- O sistema VO tem uma eficiência mais alta. Isso não é verdade, a eficiência é a mesma, desde que em ambos os casos sejam utilizados geradores de calor baseados no mesmo combustível. A exceção são os aparelhos de ar condicionado que consomem 300 watts de eletricidade para fornecer 1 kW de calor.
- IN pode ser desligado no meio do inverno, nada irá congelar, os tubos não estourarão. Isso é verdade, mas a rede de radiadores, cheia de anticongelante, também não sofre de geada.
- Baixo custo de operação do VO. A afirmação vale para fogões, aparelhos de ar condicionado, ventiloconvectores e sistemas de água. Ao aquecer com ventilação, você precisará limpar os dutos de ar ocultos contra poeira e bactérias. A operação é realizada por equipamento especializado.
- Para aquecimento do ar, você não precisa comprar válvulas de corte caras, tubulações, baterias, pentes. É verdade que os dutos de ventilação galvanizados são mais baratos que os equipamentos de rede de água. Mas dutos de ar de Ø300 mm (equivalente a um quadrado de 200 x 350 mm) devem ser colocados em algum lugar, costurados. O custo da instalação será considerável.
- O VO aquece as salas mais rapidamente. Errado, o VO aquece rapidamente o ar, os objetos ao redor permanecem frios. Ambos os sistemas levarão a mesma quantidade de tempo para aquecer completamente.
- Juntamente com os sistemas de ar, é usado equipamento adicional para limpeza, umidificação e ionização. A qualidade do ar está melhorando. É isso mesmo, o piso radiante ou uma rede de radiadores não limpa a atmosfera doméstica.
Os argumentos restantes são muito pouco convincentes. Exemplo: pelo ar, você pode aquecer uma sala de qualquer tamanho em qualquer piso. Não está claro o que torna difícil colocar 2 tubos no 20º andar, colocar baterias ou unidades de ventiloconvectores lá. Em vez disso, propõe-se puxar um duto robusto para lá.
O conhecido especialista Viktor Sukhorukov explicará todos os prós e contras em detalhes em seu vídeo:
Conclusões finais
Isso não quer dizer que o aquecimento do ar supere o aquecimento da água em todos os aspectos. Pelo contrário, pelo critério mais importante para o usuário - o preço - os sistemas de ar estão claramente perdendo. O método mais barato é o aquecimento com um fogão a lenha, mas seu escopo é limitado. Apenas aparelhos de ar condicionado estão disponíveis no apartamento, às vezes ventiladores. A opção mais universal e confiável para uma casa particular é o aquecimento da água, o aquecimento do ar é feito em casos excepcionais.