Паровое отопление в частном доме и на даче на базе печи или котла

Эффективное отопление дома - одна из самых важных задач для любого домовладельца. Интересным вариантом решения этой проблемы может стать система парового отопления, принципы работы и структура которой отличаются от типичных водяных систем.

Это не самый простой вариант, у него есть свои сильные и слабые стороны. Мы расскажем вам о принципах работы устройства и организации, особенностях системы с испарительным охладителем. Вы узнаете, как организовать паровое отопление в частном доме и как грамотно его эксплуатировать.

Принцип действия паровой системы

Когда вода кипит под постоянным давлением, ее температура остается постоянной. Пар, образующийся в процессе кипения, обладает значительным количеством тепловой энергии. В момент конденсации, т.е. когда пар превращается в жидкость, эта энергия высвобождается и передается в окружающую среду.

Этот принцип используется в работе систем парового отопления. Вода закипает в котле, пар движется по трубам к радиаторам, где он конденсируется и отдает тепло, тем самым нагревая воздух в помещении.

Конденсированная вода продолжает течь по трубам и возвращается в специальный накопительный бак, а затем поступает в нагреватель, либо естественным путем, либо с помощью насоса.

Фотогалерея Паровое отопление и отопление горячей водой схожи по своей организации и принципу работы. Они включают в себя схожие структурные элементы. Разница заключается в том, что отопительное оборудование получает пар, который для конденсации отдает теплоту парообразования и уменьшает свой объем в сто раз по типу движения холодильного агента Паровые системы также делятся на гравитационные и принудительные, наравне с водяными существуют принципы монтажа и организации К конструктивным особенностям паровых систем относится устойчивость к высоким температурам, которыми должно обладать отопительное оборудование. Ведь температура протекающего в них пара может достигать +130º. В самих паровых системах трубопроводы разнообразны. Пар подается по паропроводам, которые должны быть шире в сечении и более термостойкими, чем конденсатопроводы, по которым конденсат подается обратно в котел. Паровые контуры делятся на открытые и закрытые, в зависимости от возможности возврата конденсата для нагрева в котле. В первом случае конденсат сначала собирается в резервуаре, а затем перекачивается в котел. В закрытых системах конденсат перекачивается непосредственно в котел. Контуры парового отопления могут быть только закрытого типа, так как необходимо предотвратить испарение теплоносителя за пределы системы, чтобы тепловая мощность была сбалансирована по времени и мощности. Количество конденсата должно быть точно рассчитано, чтобы после остывания пара в оборудовании не образовались воздушные карманы, препятствующие движению пара Аналогии парового отопления и водяного отопления Специфика пара как теплоносителя Виды систем парового отопления Особенности отопительного оборудования Паропроводы и конденсатопроводы Открытая паровая система Ребристые регистры отопления Точные расчеты при организации

В зависимости от давления внутри системы парового отопления они делятся на:

• низкое давление;
• вакуумные паровые системы;
• высокое давление.

В первом случае давление составляет менее 0,1 МПа, во втором - еще меньше, до 0,07 МПа, а в третьем - более 0,07 МПа. Открытые системы низкого давления имеют доступ воздуха из атмосферы, но могут быть и закрытыми, т.е. полностью герметичными.

Эта схема иллюстрирует принципы подключения парового отопления. Радиатор должен располагаться ниже радиаторов, труба для конденсата имеет уклон.

В таких системах обычно используется так называемый сухой насыщенный пар, который не содержит молекул воды во взвешенном состоянии. Количество пара в системе влияет на ее функционирование. Слишком малое количество пара вызывает проблемы со свободным отводом конденсата, и холодный воздух скапливается в нижней части нагревателя.

Достаточное количество пара улучшает отвод конденсата, который отталкивается от стенок и стекает в виде тонкого слоя воды.

В закрытых системах конденсат поступает непосредственно в теплообменник, но часто используются открытые системы, где теплоноситель сначала собирается в накопительном баке, а затем насосом подается в котел для нагрева.

Конденсат может либо полностью заполнять трубы, по которым он течет для отопления, либо только частично. Последний вариант предпочтительнее, так как при отключении системы трубы в ней останутся сухими.

Если паровой теплоноситель после конденсации поступает непосредственно в котел для дальнейшего нагрева, система называется закрытой. Если конденсат сначала собирается в накопительный бак, из которого он перекачивается в котел, то такая система называется открытой.

Особенности систем низкого давления

Распространенным вариантом такой системы является закрытая система, использующая самотечный возврат конденсата в котел, который не заполняет трубы полностью и использует верхний трубопровод.

Сначала система заполняется водой до необходимого уровня, после чего начинается нагрев. Конденсат стекает в общий стояк и принудительно возвращается в котел при достижении необходимого уровня.

В аналогичной системе с системой дренажных труб рекомендуется устанавливать трубы с небольшим уклоном в направлении потока пара для уменьшения акустического эффекта. Для предотвращения попадания пара в конденсатопровод на выходе конденсата следует установить петлеобразный сифон.

Скорость пара в таких системах должна быть умеренной, не более 0,14 м/с. В противном случае пар также будет задерживать частицы влаги, скопившиеся на стенах. В результате система становится более шумной, что повышает риск гидроудара.

Комбинированная разводка, т.е. сочетание верхней и нижней разводки, используется при прокладке труб под полом на верхнем или среднем этаже дома. Трубы, по которым вода возвращается в котел, будут заблокированы конденсатом.

Если давление в системе превышает 0,02 МПа, ее необходимо открыть. Воздух удаляется через бак для конденсата, а для предотвращения выхода пара из системы устанавливается конденсатоотводчик или поглотитель запаха. Вода из накопительного бака закачивается в теплообменник, что позволяет установить накопительный бак ниже уровня теплообменника.

Теплоноситель для отопления одноквартирного дома с помощью котла нагревается в теплообменнике, расположенном в котельной. При достижении рабочей температуры пар транспортируется в коллектор, который распределяет поток на два контура: один для основного помещения и один для котельной (+).

Оценка преимуществ и недостатков

Что делает хорошую систему парового отопления? Его относительно легко построить даже на основе обычной дровяной плиты. Это особенно актуально для районов, где нет централизованного газоснабжения и легко доступны дрова или другие виды твердого топлива.

Пар значительно превосходит воду в качестве теплоносителя. Он нагревает помещения в три раза быстрее. Кроме того, система парового отопления не может выйти из строя в зимние холода из-за отсутствия отопления.

Если камера сгорания сгорела, вода из системы будет скапливаться в накопительном баке или теплообменнике, а трубы и радиаторы останутся пустыми. При водяном отоплении замерзание теплоносителя, которым заполнен весь контур, приводит к разрыву труб.

Наконец, размер радиаторов при паровом отоплении должен быть гораздо меньше, чем при водяном, поскольку количество тепловой энергии при этом увеличивается в несколько раз. Это позволит несколько снизить затраты на установку системы отопления дома.

Декоративные решетки для паровых калориферов - это не только элемент дизайна, но и средство защиты от ожогов.

На этом список преимуществ паровой системы заканчивается, и можно переходить к ее недостаткам, которые весьма существенны:

• трудности в регулировании работы системы;
• высокий риск ожогов;
• повышенный уровень шума во время работы;
• необходимость покупать дорогие трубы и т.д.

Паровое отопление не рекомендуется правилами безопасности для жилых зданий, поскольку оно представляет высокий риск для здоровья и жизни жильцов.

Например, радиаторы будут очень горячими и могут вызвать сильные ожоги при прикосновении. Поэтому все радиаторы нужно будет закрыть надежными декоративными решетками.

Обычные трубы из ПВХ не подходят для такой системы, поскольку они должны выдерживать высокое давление и температуру выше 100 градусов. Те же требования относятся и к остальной части системы. Трубы для парового отопления должны быть изготовлены из меди или оцинкованной стали.

Медные трубы - идеальное, но не дешевое решение для систем парового отопления. Для соединения этих труб вам понадобится сварочный аппарат.

В любом случае, это не дешевый вариант. Наибольшее внимание следует уделять безопасности. Все монтажные работы, такие как сварка медных труб, требуют высочайшего качества исполнения. Если соединение разорвется и пар выйдет в отверстие, кто-то в доме может получить серьезные ожоги.

Трубы из нержавеющей стали выдерживают типичные нагрузки, характерные для систем парового отопления, такие как высокие температуры и высокое давление в системе.

Еще одним недостатком парового отопления является повышенный уровень шума. Чтобы избежать этой проблемы, радиаторы должны быть установлены правильно. Радиаторы должны быть установлены на специальные звукопоглощающие кронштейны. Лучше всего разместить котел или плиту в отдельном помещении. Кроме того, медные трубы можно прокладывать с разной толщиной стенки, что также снизит уровень шума.

Наконец, в помещениях с паровым отоплением несколько сложно регулировать температуру нагрева. Вы не можете установить термостат и просто уменьшить количество пара. Вам придется уменьшить количество топлива, что не всегда легко, или проветривать помещения. Все эти моменты должны быть учтены перед установкой парового отопления.

Проектирование системы парового отопления

Лучшее, что можно сделать даже для небольшого помещения, - это составить план. Система, построенная на вероятности, быстро потребует перепроектирования, в то время как схематическая карта на бумаге позволит вам сразу же выявить слабые места и исправить их.

Например, для создания системы с естественной циркуляцией теплообменник, а значит и радиатор, должен быть расположен в самой низкой точке дома.

Трубы для пара и конденсата в системах отопления с естественной циркуляцией следует прокладывать с уклоном вверх (+).

Это означает, что радиатор или котел должен быть установлен под всеми радиаторами и трубами, которые установлены не горизонтально, а горизонтально или под углом к вертикали.

Если нет возможности разместить радиатор таким образом (в доме нет подвала, подвал используется для других целей и т.д.), следует предпочесть систему отопления с принудительной циркуляцией.

На схеме показана система отопления с принудительной циркуляцией. Для этого типа установки требуется циркуляционный насос и накопительный бак.

Поэтому в системе парового отопления должен быть установлен насос для перекачки воды к теплообменнику. Важным вопросом при проектировании системы отопления является порядок подключения радиаторов. Последовательное подключение или так называемая однотрубная система означает, что все радиаторы подключаются по порядку.

Это позволяет охлаждающей жидкости поочередно проходить через систему и постепенно охлаждать ее. Это экономичная комбинация, которая проще в установке и дешевле.

Однако равномерность нагрева при таком способе пострадает, так как первый радиатор является самым горячим, и теплоноситель будет поступать к последнему в полуохлажденном состоянии.

Подключение однотрубного радиатора, как показано на этой схеме, требует ряда установок. Охлажденный теплоноситель подается в последний охладитель.

Однотрубное решение может подойти только для дачи или небольшого дома площадью менее 80 м2. Двухтрубная система - в которой радиаторы подключены параллельно - больше подходит для большого летнего дома или двухэтажного здания.

Однотрубная система обеспечивает подачу теплоносителя к каждому радиатору одновременно, а не подряд, что делает обогрев помещения более равномерным. Однако при двухтрубной системе к каждому радиатору необходимо подвести две трубы: прямую и обратную.

Эта система сложнее в реализации и обойдется несколько дороже, чем однотрубная система. Однако подавляющее большинство систем нагрева горячей воды, несмотря на трудности, основаны на двухтрубной системе и успешно функционируют.

На схеме показана двухтрубная система для установки радиатора парового отопления. Каждый радиатор подключен к общему стояку и имеет обратный трубопровод, что обеспечивает равномерное распределение теплоносителя

Если дровяная плита будет использоваться в качестве источника тепла, необходимо сразу же рассчитать и спроектировать специальный теплообменник. Это похоже на катушку, сваренную из металлических труб. Этот элемент встроен непосредственно в конструкцию плиты и не устанавливается отдельно.

Поэтому строительство новой банной плиты должно быть учтено уже на стадии проектирования. Можно использовать и существующую плиту, но для установки в нее теплообменника ее придется частично разобрать.

Для выработки 9 кВт тепла необходим теплообменник площадью около одного квадратного метра. Чем больше обогреваемая площадь, тем больше должен быть размер теплообменника.

Если помещение будет отапливаться котлом, то купить и установить его несколько проще. Водотрубный котел обычно рекомендуется как наиболее эффективная модель для парового отопления дома.

Хотя модели с пламенем, дымом или комбинированные модели с дымом и пламенем также могут быть вполне приемлемым вариантом.

Иногда для организации парового отопления используется самодельный котел, сжигающий отработанное машинное масло. Но этот вариант считается подходящим для использования в хозяйственных постройках, таких как гараж. Это не лучший вариант для жилого дома.

Монтаж на базе дровяной печи

После того как вы разработали проект, наступает время приобрести все необходимые материалы и инструменты. Вы можете оценить количество необходимых компонентов системы на основе чертежа, который вы нарисовали ранее.

На нем должны быть обозначены все колена, соединения, тройники, места расположения радиаторов и т.д. Кроме того, необходимо приобрести хомуты для труб и кронштейны, на которые будут крепиться радиаторы.

Котел дровяной системы парового отопления устанавливается непосредственно в плите. Трубы пара и конденсата подсоединены к котлу.

Длина труб также рассчитывается по схеме. Если необходимо снизить давление пара в системе, требуется регулятор давления. Гидравлический запорный клапан необходим для обеспечения возможности полного слива воды из системы для очистки, обслуживания или ремонта.

Рекомендуется установить запорный клапан перед каждым радиатором, чтобы его можно было перекрыть для ремонта, промывки или замены. На радиаторы также устанавливается клапан Mevskoe для удаления воздуха из системы. Хотя пар - это газообразное вещество, а не жидкость, наличие воздуха в системе может негативно сказаться на ее работе.

Для того чтобы процесс конденсации происходил в радиаторах, а не в цилиндре или стояке, рекомендуется установить на выходе тройник с заглушкой, через который будет поступать только вода. Если планируется установить систему принудительной циркуляции, потребуется циркуляционный насос. Кроме того, необходима емкость для сбора конденсата.

Системы гравитационной циркуляции не требуют такого устройства. Однако труба, по которой вода поступает в теплообменник, должна быть достаточно широкой, чтобы жидкость быстро нагревалась.

Отсутствие редукционного клапана в системе парового отопления, конструкция которого показана на схеме, может привести к серьезным повреждениям из-за избыточного давления.

Для соединения медных труб, помимо обычных монтажных инструментов, требуется сварочный аппарат. Конструкции из оцинкованной стали обычно оснащены резьбовыми соединениями, которые должны быть тщательно загерметизированы. Если планируется установка парового отопления от плиты, то первым шагом должно быть сооружение теплообменника.

Змеевик парового отопления, который устанавливается в дровяной печи, состоит из системы полых металлических труб, по которым течет вода. Элемент может быть любой формы, чтобы соответствовать размеру и форме горшка

Он сваривается из металлических труб толщиной 2,5-3 мм или даже немного толще. Теплообменник может иметь форму спирали или быть выполнен в любой другой форме. Самое главное - устройство должно помещаться внутри дровяной печи, а его поверхность должна быть достаточно большой, чтобы нагревать воду и производить пар.

Качество сварки теплообменника должно быть буквально идеальным. Даже микроскопические полости в швах недопустимы, так как устройство будет подвергаться повышенному давлению горячего пара. Когда теплообменник готов к сборке, необходимо проверить каждый сварной шов.

Для этого все швы сначала промазываются белым мелом. Затем одно из отверстий в теплообменнике закрывается, а в другое заливается парафин до полного заполнения устройства. Подождите немного, а затем оцените состояние швов. Если есть трещины, парафин просочится сквозь них, и мел потемнеет в этих местах.

Обнаруженные дефекты следует устранить, а затем повторно проверить целостность устройства. Теперь его следует промыть и запустить дровяную плиту. Теплообменник надежно встроен в плиту, а к его входу и выходу подведены трубы, с помощью которых теплообменник подключается к системе отопления дома.

Кладка печи для бани выполняется типичным для этого типа строительства способом. Затем устанавливаются трубы и радиаторы системы отопления в соответствии с заранее подготовленным проектом. Сначала установите радиаторы с помощью кронштейнов, которые уменьшат шум, вызванный паровым отоплением.

На каждом радиаторе установлен клапан Маевского для выхода воздуха. Вам понадобится на один запорный клапан больше, чем радиаторам, так как в начале монтажа необходимо установить один общий запорный клапан. Перед этим клапаном необходимо установить редукционный клапан и редукционно-охладительный блок.

В конце, если это предусмотрено проектом, устанавливается бак для теплоносителя и циркуляционный насос. Бак и насос не нужны в системах с естественной циркуляцией в отличие от принудительной. Труба, ведущая к теплообменнику, должна иметь небольшой уклон вниз примерно 3 мм на метр.

Современные котлы для парового отопления дома - это надежные устройства, работающие на различных видах топлива и оснащенные автоматическими системами управления.

Системы с паровым котлом должны устанавливаться аналогичным образом - в соответствии с проектом и с учетом характеристик устройства. Например, редукционный клапан и охладитель, скорее всего, не понадобятся, поскольку контроль давления и температуры пара уже встроен в котел.

Несколько полезных советов

При установке системы парового отопления важно помнить, что все ее компоненты должны быть устойчивы к высоким температурам свыше 100 градусов. Например, обычный мембранный расширитель в качестве резервного бака на случай увеличения объема теплоносителя не подойдет, так как его максимальная температура составляет 85 градусов.

Дымоход плиты, имеющей встроенный теплообменник, загрязняется быстрее, чем у обычной плиты. По этой причине чистку дымохода следует планировать и проводить чаще.

Если вы хотите использовать духовку с теплообменником, вы также можете использовать ее для приготовления пищи, но это не очень удобно. Вы не можете запустить его летом, когда нет потребности в отоплении. Вы должны искать альтернативу. Это проще, если у вас дома есть удобная плита для кухни.

Как спроектировать и собрать систему парового отопления своими руками, подробно описано в этой статье, которую мы рекомендуем вам прочитать.

Выводы и полезное видео по теме

В этом видео вы узнаете, как переоборудовать дровяную плиту в паровой котел:

Продолжение процесса установки парового отопления можно увидеть в этом файле:

Разница между принудительной и естественной циркуляцией в системах отопления подробно описана здесь:

Паровое отопление - не самый простой вариант для автономной системы отопления. Однако, при правильном проектировании и установке, пар может эффективно и относительно недорого обеспечить нужное количество тепла в вашем доме.