Что такое паровое отопление

Как устроить паровое теплоснабжение от печи собственными руками

Оборудование и материалы

Для устройства парового теплоснабжения потребуются:

• отопительные приборы (под каждое окно);
• теплообменный аппарат – по существу, водотрубный котел или парогенератор;
• трубы для паропровода и отвода конденсата – преимущество отдавайте устойчивым к большим температурам материалам: стали оцинкованной или меди;
• колена, соединители, хомуты для труб, спайдерные крепежи для отопительных приборов, арматура запорного типа: вентили, краны для выпуска воздуха;
• гидравлический затвор, используемый с целью возможности осушки паропровода;
• редукционный клапан чтобы давление сделать меньше в системе;
• редукционно-охладительная установка;
• инверторный аппарат;
• емкость для сбора конденсата;
• насос.

Дорогое оборудование лучше взять в аренду.

Теплообменный аппарат

Теплообменный аппарат для печьки из кирпича придется сделать своими руками или выбрать. Для этого будут нужны металлические трубы, толщиной стены от 2,5 мм и инверторный аппарат. Объединить их можно как на рисунке или выполнить в виде змеевика. Главное, наблюдать за качеством швов сварки. Расчет выполняется примерно так: 1 м 2 поверхности змеевика отдает до 9 кВт.

После того, как конструкция будет сделана, нужно её проверить. Для этого необходимо залить в неё воду и удостовериться, что нет течи. Однако такой способ мало информативен, потому как сварные швы могут иметь шлаковые включения, которые при отсутствии лишнего давления не будут обнаружены.

Прекраснее всего контролировать качество швов способом «керосин на мел». Чтобы это сделать нужно обвести мелом все сварные швы и залить вовнутрь конструкции керосин. В случае наличия мельчайшей поры, мел потускнеет, потому как в неё просочится керосин.

Очередность работ

Теплообменный аппарат встраивается в печь на шаге её кладки прямо в топочную камеру

Дальше, по схеме, под окнами устанавливают отопительные приборы. К ним подключают подводящие и отводящие трубы. Для гравитационной циркуляции – с меньшим уклоном в 3 мм на метр. Каждый конвекторный обогреватель следует снабдить краном для выпуска воздуха.

Для безопасности неплохо бы установить краны запорного типа перед каждым отопительным прибором и один перед всей системой. В её начале необходимо также установить редукционный клапан и охладительную установку.

В конце системы ставят бачок для сбора конденсата, с которого тоже под уклоном перетекает вода назад в теплообменный аппарат. Не неплохо бы для данной цели задействовать мембранный расширитель, так как он рассчитывается на t до 85° С.

В системе циркуляции принудительного типа, в обратном трубопроводе, перед печью устанавливают насос.

Схема парового отопления: описание и принцип действия

Отопление паровым способом достаточно просто в своем принципе. Паровой котел, нагревающий воду до точки кипения, образует пар, который соответствующим образом проникает в радиаторы и трубы. Конденсируясь, вода снова попадает обратно в котел. Здесь уже различие отопительной системы состоит в выборе способа стекания конденсата. Паровая турбина или редукционно-охладительная установка производит отбор пара, образующийся конденсат попадает посредством определенного технологического наклона трубы обратно в котел или в насос, перекачивающий конденсат. Отопительными приборами могут выступать конвекторы, радиаторы либо трубы (ребристые или гладкие), в зависимости от выбора. Стандартно зачастую используют либо трубы, как наиболее экономичный вариант, либо радиаторы.

Далее следует различение по таким критериям:

Системы давления пара:

1. Высокого давления (давление 0,18 – 0,47 МПа);
2. Низкого давления (от 0,15 до 0,17 МПа).

Возврат конденсата:

1. Замкнутый тип (возврат конденсата происходит непосредственно сразу же в котел под определенным образом установленным углом труб);
2. Разомкнутый тип (бак собирает конденсат, откуда впоследствии он перекачивается в котел насосом).

Способ прокладки:

1. Верхняя разводка (Расположение паропровода находится выше нагревательных приборов, конденсатор находится ниже);
2. Нижняя разводка (Паропровод и конденсатор расположены ниже нагревательных приборов).

Схема установки:

1. Однотрубная;
2. Двухтрубная.

Типы паровых котлов:

1. Газотрубные;
2. Водотрубные;

Также котлы различаются по виду сжигаемого топлива:

• Твердотопливные;
• Жидкие;
• Комбинированные (возможен выбор топлива и твердого, и жидкого);
• Газовые.

Основные элементы системы парового отопления

Паровые котлы делятся на промышленные и бытовые (малой мощности). Котловые агрегаты для производства пара используют следующие типы топлива:

1. Природный газ;
2. Твердое топливо;
3. Электрическая энергия;
4. Жидкое топливо.

Котлы имеют различные конфигурации, компоновочные размеры, способы нагрева воды, методы сжигания топлива.

Газовые и жидкотопливные котлы сжигают топливо с помощью горелок, электрические кипятят воду ТЭНами (трубчатыми электрическими нагревателями) или электродами, твердотопливные используют естественное горение. Некоторые модели паровых котлов оборудуются вентиляторами для наддува, интенсификации горения и удаления дыма.

 Общий принцип работы котельного парового оборудования основан на дозированной подаче исходной воды. При нижнем рабочем уровне насос накачивает воду до верхнего рабочего уровня и отключается. После испарения поданного объема воды насос включается вновь – работа имеет циклический режим.

Котлы оборудованы системами контроля давления пара, уровня воды, блокировками по верхнему и нижнему аварийному уровню воды, предохранительными клапанами. Для контроля уровня воды агрегаты оснащаются уровнемерами и смотровыми стеклами.

Обязательным элементом парового отопления является система подготовки воды. Система регулярно теряет в процессе эксплуатации некоторое количество теплоносителя, его необходимо компенсировать новым количеством воды. Вода для работы парового отопления должна удовлетворять ряду требований, прежде всего по содержанию солей жесткости.

Вода с большим содержанием солей жесткости при кипении дает выпадение серьезного осадка на внутренней поверхности труб. По мере увеличения слоя накипи передача тепла от сгораемого топлива к воде ухудшается. В итоге трубы котла полностью засоряются и прогорают.

В качестве установок водоподготовки чаще всего используются натрий-катионитовые фильтры. Установки имеют различную производительность по воде, могут оборудоваться антикоррозионным дозированием и другими элементами. Применение установок не снимает полностью опасность образования накипи – требуется проводить профилактические мероприятия, не реже чем 1 раз в три месяца.

Для очистки поверхностей нагрева от накипи используется раствор лимонной (пищевой) кислоты. Раствор подается в котел, кипятится и выдерживается 5 – 8 минут, затем сливается из котла. Котел промывается чистой водой.

Третьим основным элементом парового отопления является система трубопроводов и отопительных приборов.

Виды систем парового отопления

По способу устройства различают паровое отопление двух типов: с замкнутой и разомкнутой системой. В замкнутой системе конденсат стекает в специальную приемную трубу, которая заведена на соответствующий вход кота. Она уложена с небольшим уклоном, так что конденсат движется по системе самотеком.

Схемы открытой и закрытой системы парового отопления

В разомкнутой системе конденсат собирается в специальную емкость. При ее заполнении он подается в котел при помощи насоса. Кроме различного построения системы используется еще и разные паровые котлы — не все они могут работать в замкнутых системах.

Вообще, существуют системы парового отопления с давлением, близким к атмосферному или даже с более низким. Такие системы называются вакуумно-паровыми. Чем привлекательная такая установка? Тем что при низком давлении температура кипения воды снижается и система имеет более приемлемую температуру. Но сложность в обеспечении герметичности — воздух все время подсасывается через соединения — привели к тому, что данные схемы практически не встречаются.

Более распространено паровое отопление с небольшим давлением. Имеющиеся паровые котлы бытового назначения могут создавать давление не выше 6 атм (при давлении более 7 атм использование оборудование требует разрешения).

Типы разводки

По типу разводки паровое отопление бывает:

• С верхней разводкой (паропровод находится под потолком, от него вниз идут трубы к радиаторам, внизу прокладывается конденсатопровод). Такая схема реализуется проще всего, так как горячий пар движется по одним трубам, остывший конденсат — по другим, система стабильна.
• С нижней разводкой. Паропровод располагается на уровне пола. Эта схема — не лучший выбор, так как по одним трубам вверх движется горячий пар, вниз — конденсат, что часто приводит к гидроударам и разгерметизации системы.
• С промежуточной разводкой. Паропровод укладывается чуть выше радиаторов — примерно на уровне подоконников. Система обладает всеми преимуществами верхней разводки, за исключением того что горячие трубы находятся в пределах досягаемости и велика вероятность ожога.

При укладке паропровод делают с небольшим уклоном (в 1-2%) в сторону движения пара, а конденсатопровод — в сторону движения конденсата.

Подбор котла

Паровые котлы могут работать на всех типах топлива — газе, жидком и твердом топливе. Кроме выбора топлива необходимо правильно подобрать мощность парового котла. Она определяется в зависимости от площади, которую потребуется отапливать:

• до 200 м2 — 25 кВт;
• от 200 м2 до 300 м2 — 30 кВт;
• от 300 м2 до 600 м2 — 35-60 кВт.

В общем и целом способ расчета стандартный — на 10 квадратных метров берут 1 кВт мощности. Это правило справедливо для домов с высотой потолка 2,5-2,7 м. Далее следует выбор конкретной модели. При покупке обращайте на наличие сертификата качества — оборудование опасное и должно быть протестировано.

Какие использовать трубы

Температуры при паровом отоплении нормально переносить могут только металлы. Наиболее дешевый вариант — стальные. Но для их соединения требуется сварка. Возможно также использование резьбовых соединений. Данный вариант бюджетный, но недолговечный: сталь во влажной среде быстро корродирует.

Медные трубы хотя бы не корродируют

Более долговечны оцинкованные и нержавеющие трубы, но их цена совсем не скромная. Зато соединение — резьбовое. Еще вариант — медные трубы. Их можно только паять, стоят они дорого, но не ржавеют. Из-за более высокой теплопроводности они еще более эффективно передают тепло. Так что такая система отопления будет суперэффективной, но и очень горячей.

Принцип работы парового отопления

Работу подобной отопительной системы можно описать примерно так: есть специальный котел, в котором вода под высоким давлением нагревается до температуры кипения. В результате образуется пар, поступающий посредством магистралей непосредственно в отопительные радиаторы. Когда он полностью отдает тепло, то возвращается обратно в виде конденсата. Стоит отметить, что в такой системе горячий пар выдавливает воздух. Температура радиаторов может достигать 100о С, да и это не предел.

Основные преимущества.

Рассмотрим достоинства парового отопления:

1. В теплообменнике не теряется тепло. Пар аккумулирует тепло, поэтому для такой системы нужны небольшие трубы.
2. С помощью такого отопления можно рекордно быстро отопить необходимое вам здание, так как имеет место малая инерционность.
3. Паровой котел, используемый в системе, накапливает пар.

Это все, конечно, хорошо, но система парового отопления имеет и некоторые недостатки. Так, срок ее эксплуатации довольно короткий. Более того, теплоотдающая поверхность при работе разогревается до высокой температуры.

Прикоснувшись к ней, вы можете получить серьезный ожог.

Какие существуют виды парового отопления

Существует несколько классификаций отопления, которые зависят от ряда принципов и аспектов применения. Так, по способу возвращения конденсата обратно в котел системы отопления бывают:

1. Закрытые, в которых конденсат сразу направляется в отопительный котел.
2. Открытые, где он сначала скапливается в специальном резервуаре.

Идем дальше. В зависимости от количества контуров отопление может быть:

1. Одноконтурным, предназначенным исключительно для обогрева здания.
2. Двухконтурным, способным, помимо этого, обеспечить и нагрев воды для хозяйственных нужд.

Наконец, паровые системы могут отличаться по способу разводки, которая может быть:

1. Нижней.
2. Верхней.

Сама разводка выбирается на основании функциональных особенностей сооружения и типа используемых труб.

Как выбрать отопительный котел

Котел является основой системы, его ядром. Должным образом он будет функционировать только тогда, когда его подберут в соответствии с особенностями отапливаемого помещения. Иными словами, отопительный котел должен обладать достаточной мощностью для того, чтобы обогревать нужное помещение. Для помощи с этим мы привели следующие показатели:

1. Для здания с площадью до трехсот метров необходимая мощность — 30 киловатт.
2. До шестисот метров — 60 киловатт.
3. До тысячи двухсот метров — 80-100 киловатт.

Кроме того, паровое отопление в частном доме может питаться от различных типов топлива:

1. Твердого.
2. Жидкого.
3. Комбинации.
4. Газа.

Самая главная роль в устройстве отопительного котла отведена барабану, к которому и крепятся все соответствующие датчики, трубопровод и так далее. Помимо этого, котел может быть водотрубным и газотрубным.

Какие трубы подойдут нам больше всего.

В данном случае все будет зависеть преимущественно от ваших желаний и предпочтений. Классифицируют такие трубы в зависимости от материала, использованного для изготовления.

• Стальной трубопровод. При его установке понадобится сварочное оборудование. Отличается хорошей устойчивостью и прочностью, но вместе с тем имеет существенный минус — со временем его поверхность покрывается коррозией.
• Трубопровод из меди. Также достаточно надежен, прекрасно показал себя в таких трубопроводах, где теплоноситель циркулирует под большим давлением и высокой температурой. Для того чтобы монтировать подобную систему, нужно будет воспользоваться методом пайки. Есть у нее и недостатки. Так, оборудовать дом медным трубопроводом будет очень дорого, именно поэтому он встречается преимущественно в дорогих роскошных особняках.
• Оцинкованный и нержавеющий трубопровод.

В отличие от первого варианта, данная система магистралей крайне устойчива к возникновению ржавчины. Соединение осуществляется с помощью резьбы. Единственным минусом, как и в случае с медью, можно считать высокую стоимость рабочих материалов.

Особенности монтажа.

Если вы планируете заняться монтажом системы отопления, то в первую очередь должны определиться с материалом, из которого будут сделаны трубы. Более того, для максимально успешного монтажа необходимо учесть следующие аспекты:

1. Число имеющихся переходников.
2. Общая длина трубопровода.

Собственно, вот мы и рассмотрели, что собой представляет паровое отопление в частном доме.

Проектирование системы парового отопления

Даже для небольшого помещения лучше всего составить проект. Система, сделанная на “авось” с большой долей вероятности вскоре потребует переделки, а составленная на бумаге схема позволит сразу же выявить слабые места и исправить их.

Например, для того, чтобы создать систему с естественной циркуляцией теплоносителя, теплообменник, а соответственно, и нагревательный прибор, следует расположить в самой нижней точке дома.

Паропровод и конденсатопровод систем отопления с естественным типом движения теплоносителя устраивают с уклоном в сторону его движения (+)

Это значит, что печь или котел должны стоять ниже всех радиаторов, а также труб, которые стоят не вертикально, а горизонтально или под углом к вертикали.

Если разместить нагревательный прибор таким образом не получается (в доме отсутствует подвал, подвал использован для других целей и т.п.), следует отдать предпочтение отоплению с принудительной циркуляцией.

На схеме изображена система отопления с принудительной циркуляцией. Для ее монтажа понадобится циркуляционный насос и накопительный бак

Поэтому в схему парового отопления необходимо включить насос, который будет нагнетать воду в теплообменник. Важный момент в проектировании отопительной системы – порядок подключения радиаторов. Последовательное подключение или так называемая однотрубная система предполагает соединение всех радиаторов по порядку.

В результате теплоноситель будет последовательно перемещаться по системе, постепенно остывая. Это экономичный вариант подключения, который и установить проще, и по стоимости выйдет дешевле.

Но равномерность прогрева при таком способе пострадает, поскольку первый радиатор будет самым горячим, а в последний теплоноситель поступит в уже наполовину остывшем состоянии.

Однотрубное подключение радиаторов, как видно из этой схемы, предполагает последовательный монтаж. На последний радиатор теплоноситель поступает уже остывшим

Однотрубное решение может быть приемлемым только при подключении парового отопления на даче или в небольшом доме, на площади менее 80 кв. м. А для просторного коттеджа или двухэтажного строения больше подойдет двухтрубная система, при которой радиаторы подключают параллельно.

Схема с одной трубой обеспечивает одновременное, а не последовательное поступление теплоносителя в каждый радиатор, и прогрев помещений осуществляется более равномерно. Но при двухтрубном контуре к каждому радиатору придется подвести две трубы: прямую и “обратку”.

Такая система сложнее в реализации, да и обойдется это немного дороже, чем при установке однотрубной системы. Впрочем, подавляющее большинство систем водяного отопления выполнено по двухтрубной схеме, несмотря на сложности, и функционирует вполне успешно.

На этой схеме показана двухтрубная система монтажа радиаторов парового отопления. Каждый радиатор подключается к общему стояку и имеет обратную трубу, что обеспечивает равномерное распределение теплоносителя

Если в качестве источника тепла предполагается использовать дровяную печь, то следует сразу же просчитать и спроектировать специальный теплообменник. Он выглядит как змеевик, сваренный из металлических труб. Этот элемент встраивается прямо в конструкцию печи, а не устанавливается отдельно.

Поэтому проект новой печи также следует продумать на этапе проектирования. Можно использовать и уже имеющуюся печь, но ее придется частично разобрать, чтобы вмонтировать теплообменник внутрь.

Для получения 9 кВт тепла необходим теплообменник с площадью поверхности около одного квадратного метра. Чем больше отапливаемая площадь, тем больше должны быть размеры теплообменника.

Если отапливать помещение предполагается с помощью котла, то все немного проще: его нужно купить и установить. Обычно для парового отопления в доме рекомендуется брать водотрубную модель котла, как наиболее эффективную.

Хотя жаротрубные, дымогарные или комбинированные дымогарно-жаротрубные модели также могут стать вполне приемлемым вариантом.

Иногда для организации парового отопления используют самодельный котел, в котором сжигают отработанное машинное масло. Но этот вариант считается подходящим для использования в подсобных помещениях, например, в гараже. Для жилого дома такой вариант не слишком хорош.

Виды разводки

Разводка систем отопления Паровой тип отопления может быть разведен по помещению несколькими способами. Каждый из них имеет свои особенности.

• Верхняя. Подразумевает размещение пароотвода под потолком. Вниз выходят трубы к радиаторам. Обычно для эффективного отопления стараются использовать этот тип системы, так как здесь пар движется по одному носителю, а конденсат по другому.
• Нижняя. По одним и тем же патрубкам осуществляется движение конденсатора и пара. В результате возможно возникновение гидроудара и разгерметизации системы. Трубы располагаются на уровне пола.
• Промежуточная. Укладывается пароотвод на уровне подоконника, поэтому горячие патрубки находятся в зоне доступа. Из-за этого повышается риск получения ожога. Принцип работы такой конструкции схож с верхним вариантом разводки.

Общие советы к установке системы в частном доме:

1. Ни в коем случае не использовать пластиковых труб! Высокая температура воды и пара создает огромную нагрузку, которая может привести при неправильно выбранном материале к взрыву системы. Следует использовать металлические трубы (желательно оцинкованные или нержавеющие трубы) В данном случае экономия может оказаться небезопасным и рискованным предприятием;
2. Монтаж системы должен производиться исключительно профессионалами, либо под контролем соответствующих специалистов, которые вовремя смогут найти недочет в установке и устранить его. Контроль, первый запуск системы производится только при наличии профессиональных навыков;
3. При выборе котла следует учитывать вырабатываемое количество пара (указывается в килограммах), производимое котлом. От этого прямо зависит скорость обогрева вашего дома, что позволит выбрать оптимальный вариант для определенного помещения.

Что такое паровое отопление?

Паровым отоплением называется система, в которой в качестве теплоносителя применяется пар. Как работает паровое отопление в частном доме: вода закипает в котле (источнике тепла) и по трубам пар передается в отопительные приборы. При движении по трубопроводам теплоноситель конденсируется, оседает на внутренних стенках радиаторов, отдавая практически всю часть тепла. Батареи нагреваются сами и передают тепло в помещение.

Конденсат, образовавшийся после оседания носителя, возвращается к источнику нагрева самотеком – если система замкнутая или с помощью насоса (в разомкнутых конструкциях).

Преимущества и недостатки парового отопления

Специалисты отмечают следующие плюсы отопления паром:

1. Увеличенная производительность. В частном доме не потребуется обустраивать много батарей, а в некоторых случаях достаточно труб без радиаторов.
2. Малая инертность. Чтобы почувствовать тепло в помещении, достаточно 10-12 минут от начала нагревания котла.
3. Сниженные теплопотери делают систему отопления паром максимально экономичной, для обустройства конструкции не придется покупать дорогое оборудование.
4. Простота монтажа. Процесс формирования сети в частном доме не отличается сложностью, доступен для выполнения своими руками.

Минусы:

• высокая температура работающих приборов;
• отсутствие плавной регуляции температуры нагрева помещений;
• ограничения при выборе материала (трубы должны быть только металлическими).

Также может возникнуть сложность при присоединении отводов к работающей системе, когда элементы нагреты до 100 С, любое прикосновение вызывает ожог.

Чтобы контролировать отопительную конструкцию в частном доме, специалисты рекомендуют установить автоматику, которая при остывании воздуха в помещениях до определенного уровня запустит всю систему в работу. Также есть возможность монтажа автоматики не на одну основную ветку, а на каждую (параллельную), чтобы отдельно запустить прогрев той или иной комнаты – это удобнее и экономнее.

Именно из-за угрозы аварийности система не применяется в многоквартирных строениях, а в частных домах устанавливается только под личную ответственность хозяина.

Характеристика и схема устройства

Принцип работы базируется на выделении тепла в результате преобразования теплоносителя, выпадения в конденсат, который выводится из приборов и снова поступает в котел.

1. В замкнутой, где конденсат возвращается в котел самотеком под воздействием разницы высоты температур и давления в агрегатах отопления. Для котлов в таких системах самым важным является показатель высоты температуры и давления.
2. В разомкнутой системе конденсат скапливается в баке, откуда помпой или насосом перекачивается на теплостанцию. Обустраивая подобную схему, необходимо обеспечить беспрепятственное стекание конденсата в специальный бак из нижнего прибора отопления.

Исходя из давления пара, разомкнутая схема парового отопления может быть 4-х типов:

• субатмосферная;
• вакуум-паровая;
• сниженного давления;
• повышенного давления.

Максимально допустимый порог нагревания пара до 130 С, но для система вакуум-парового, субатмосферного давления температура окружающей среды намного ниже +100 С. Такие схемы парового отопления дают возможность менять величину разряжения (вакуума) и настраивать комфортный температурный режим. Плюсом является отсутствие сложных агрегатов при обустройстве отопления. Достаточно паропроводов (трубы для транспортировки носителя) и конденсатопроводов (для передачи конденсата в баки), чтобы запустить паровой котел и получить эффективную систему отопления дома.

Принцип действия системы парового отопления в частном доме

Процесс достаточно простой, его стоит описать подробно, дело обстоит так:

1. Оборудование нагревает воду до 130-200 градусов.
2. Полученный при этом пар имеет высокое давление и постепенно перемещается по разводке в помещениях, отдавая накопленное тепло.
3. Конденсированная жидкость возвращается для повторного цикла, чтобы стабилизировать процесс потребуется установка насоса, возможна укладка магистрали с наклоном, но говорить о хорошей производительности можно только при правильных просчетах.

Все элементы должны быть проверены и продуманы, к ним будут применяться совсем другие требования, чтобы не допустить возникновение эксцессов

На устойчивость к высокому давлению и нагреву обращают внимание в первую очередь

Разновидности паровых установок

Паровые установки бывают, как многотопливные, так и однотопливные. По видам топлива паровые котлы классифицируются как:

• паровые установки, работающие на угле;
• паровые установки, работающие на мазуте;
• паровые установки, работающие на газе;
• паровые установки, работающие на электроэнергии.

Также паровые котлы можно разделить на области их применения. В этот перечень входят:

• промышленные паровые установки;
• паровые установки, которые ориентированы на выработку электроэнергии;
• паровые установки, которые применяются в быту.

Также существует утилизационные паровые установки.

Паровые установки имеют также конструктивные отличия, и их можно разделить на два вида:

• водотрубные паровые установки;
• газотрубные паровые установки.

В газотрубных котлах вода нагревается при помощи горячих газов, что образуются в момент сгорания любого вида топлива. Эти газы нагревают трубы, внутри которых находятся вода. Вода в эти трубы поступает из резервуара.

Водотрубная паровая установка работает по несколько иному принципу. В этих котлах –наоборот, нагретый газ движется внутри специального трубопровода, который помещен в ёмкость с водой. Водотрубные паровые котлы разделяются на несколько видов:

• вертикальные водотрубные котлы;
• горизонтальные водотрубные котлы;
• радиальные водотрубные котлы.

Все виды водотрубных котлов отличаются лишь внутренним расположением трубопроводов.