Тепло в доме – это важная составляющая комфорта, без которого даже самый красивый и просторный жилище становится неуютным. Владельцы решают задачи обогрева по-разному, принимая во внимание свои финансовые возможности и особенности климата.
Некоторые жильцы выбирают паровое отопление, которое можно установить самостоятельно. Как же это сделать? Давайте разберемся.
Краткое содержание статьи
Принцип работы парового отопления
Многие люди не различают паровое и водяное отопление, ведь на первый взгляд они действительно схожи. В обеих системах присутствуют котел, трубы и радиаторы, однако в паровой системе теплоносителем служит пар, тогда как в водяной – обычная вода.
Это и есть основное отличие этих двух типов систем. В паровой системе котел не просто нагревает воду, а превращает ее в пар, который затем направляется к радиатором через трубы.
Галерея изображений
В паровых системах отопления используется сухой пар, который выделяет тепло при конденсации.
Чтобы направить пар, выходящий из котла, устанавливают специальные паропроводы. Они обеспечивают доставку теплоносителя в помещения.
В паровых установках котел может нагревать теплоноситель до 130 градусов, что имеет значение при выборе оборудования.
Подбирая оборудование для парового отопления, важным фактором становится его вместимость, поскольку пар, конденсируясь, сокращается в объеме в 400-1500 раз.
Это значительное уменьшение объема теплоносителя позволяет использовать более узкие конденсатопроводы, а также применять пластиковые трубы для удаления конденсата.
Часто в паровых системах отопления применяются просто трубы большого диаметра, по которым конденсат сначала стекает в баки, а затем возвращается в котел.
Для повышения теплоотдачи трубы дополнительно оборудуются металлическими ребрами, что увеличивает их эффективность в десятки раз.
Поскольку трубы в паровых системах также передают тепло в окружающую среду, такие системы чаще всего открыты. Исключение составляют случаи, когда они располагаются рядом с газовыми трубами и приборами.
Принцип работы парового отопления
Внутри системы происходит охлаждение и конденсация пара. При этом один килограмм пара выделяет свыше 2000 кДж тепла, в то время как охлажденная на 50 °C вода – только 120 кДж.
Таким образом, теплоотдача пара значительно превосходит водяное отопление, что обуславливает его высокую эффективность. Образующийся конденсат стекает вниз радиаторов и самотеком возвращается в котел.
По методу возврата конденсата паровые системы делятся на два типа:
- Замкнутая система. Здесь отсутствуют разрывы в контуре, и конденсат под небольшим углом уходит по трубам непосредственно в котел для повторного нагрева.
- Разомкнутая система. В данном случае имеется накопительный бак, куда стекает конденсат из радиаторов. Затем он с помощью насоса направляется в котел.
По принципу сборки и разводки труб контуры парового отопления тоже можно разделить, как и водяные системы.
Принцип работы парового отопления довольно прост: здесь в качестве теплоносителя используется пар, сгенерированный в парогенераторе.
Существует несколько категорий паровых систем в зависимости от абсолютного давления: высокое (>0,07 МПа), низкое (0,005-0,07 МПа), вакуумное с соответствующим давлением.
При наличии участков или приборов, соединенных с атмосферой, такие системы классифицируются как открытые, а в противном случае – как закрытые.
Контуры парового отопления создаются аналогично водяным: пар поднимается по стояку, движется по магистральным трубам к отопительным приборам. Обратная линия собирает образовавшийся конденсат.
Почему выбирают отопление паром?
Заметим, что системы отопления с использованием пара не являются особенно распространенными. Паровое отопление сравнительно редкое явление. Давайте детально обсудим его преимущества и недостатки.
К основным достоинствам выделяются:
- Высокая эффективность системы обогрева. Поэтому для комфортного отопления зачастую достаточно малого количества радиаторов, а в некоторых случаях можно обойтись и без них, используя лишь трубы.
- Низкая инерционность системы, что способствует быстрому прогреву. После запуска котла тепло в помещениях начинает ощущаться уже через несколько минут.
- Минимальные теплопотери, что делает такую систему существенно более экономичной, чем многие другие.
- Редкое использование, так как небольшое количество воды в системе предотвращает ее замерзание. Такие системы удачно подходят для дач, куда приезжают нечасто.
Однако наивысшим показателем парового отопления считается его экономичность. Первоначальные инвестиции для установки незначительны, а эксплуатационные расходы остаются невысокими.
Но даже с такими преимуществами у системы есть и значительные минусы. Они в основном связаны с тем, что в качестве теплоносителя выступает пар, температура которого очень высокая.
В радиаторе парок отопительного оборудования происходит конденсация, выделяющая массу тепла, что и определяет высокую эффективность этого типа отопления.
Нагреваясь, все составляющие системы могут достигать температуры свыше 100 °C, что делает их опасными при случайном прикосновении. Поэтому радиаторы и трубы должны обязательно закрываться, особенно если в доме есть дети.
Высокая температура вызывает активное движение воздуха, что может вызывать дискомфорт, особенно для людей с аллергией.
При функционировании парового отопления воздух в помещениях становится излишне сухим. Это явление объясняется нагревом труб и радиаторов, что делает необходимость использования увлажнителей в помещениях.
Не все отделочные материалы, применяемые для оформления отапливаемых пространств, могут выдерживать соседство с нагретыми радиаторами и трубами. Поэтому выбор материалов достаточно ограничен.
Наиболее уместным вариантом станет, например, окрашенная термостойкой краской штукатурка. Все остальные варианты требуют осторожного подхода. Еще один недостаток парового отопления касается шума, создаваемого движением пара по трубам.
Отметим также низкую регулируемость системы. Контролировать теплоотдачу практически невозможно, что может приводить к перегреву зоны обогрева.
Паровые отопительные системы относятся к категориям потенциально опасным, поэтому к устройству и выбору оборудования стоит прибегать с особой осторожностью. Трубы должны быть исключительно металлическими.
Существуют варианты решения этих проблем. Один из них – установка автоматического оборудования, которое будет включать котел при охлаждении помещений. Однако это может создавать дискомфорт от постоянных колебаний температуры.
Другой подход, более трудоемкий, заключается в создании нескольких параллельных веток, которые включаются по мере необходимости.
Основным ограничивающим фактором по использованию парового отопления является его высокая аварийная опасность. При прорыве труб может возникнуть горячий пар под давлением, что крайне опасно.
В связи с этим в многоквартирных домах такие системы запрещены, а на производстве используются крайне редко. В частных домах их установка может производиться на личную ответственность владельца.
Основные элементы паровой системы
Система парового отопления состоит из нескольких ключевых компонентов. Рассмотрим каждый из них более подробно.
Паровой котел — основной элемент системы
Основная задача котла заключается в преобразовании воды в пар, который затем поступает в трубопровод. Ключевыми конструктивными частями являются коллекторы, барабан и трубопроводы.
Кроме того, имеется специальный резервуар с водой, называемый водным пространством, над которым в процессе работы образуется паровое пространство, разделяемое слоем, называемым зеркалом испарения.
На рисунке схематически изображен один из типов бытового парового котла.
Внутри парового пространства можно установить дополнительное оборудование для сепарации пара. Принцип работы котла заключается в теплообмене между дымовыми газами, водой и паром.
Существует два типа паровых отопительных котлов: жаротрубные и водотрубные. В жаротрубных осуществляется движение горячих газов внутри трубопровода, который находится в воде, отдавая тепло жидкости до точки кипения. Водотрубные, в свою очередь, работают иначе: вода двигается через трубы в камере с дымовыми газами, нагреваясь и превращаясь в пар.
Пар и вода могут двигаться в системе как естественно, так и принудительно. При принудительном движении используется насос, а в случае естественного – разница в плотности.
Во всех типах паровых котлов применяется аналогичный принцип превращения воды в пар:
- Заранее подготовленная жидкость поступает в резервуар, находящийся в верхней части котла.
- После этого вода по трубам направляется в коллектор.
- Из коллектора жидкость поднимается в верхний барабан, проходя через зону, где происходит нагрев.
- В результате нагрева воды внутри труб образуется пар, который движется вверх.
- Если требуется, пар проходит через сепаратор, где он отделяется от воды, после чего попадает в паропровод.
Паровые котлы могут использовать разнообразные виды топлива. В зависимости от этого, в их конструкцию вносятся определённые изменения, касающиеся камеры сгорания. Для твердого топлива устанавливается колосниковая решетка, на которой размещаются уголь или дрова.
Для жидких и газообразных видов топлива применяются специальные горелки. Также могут использоваться комбинированные решения.
Среди любителей домашних дел популярно использование печного отопления с паровым обогревом. На изображении представлен один из возможных способов преобразования печи.
При выборе мощности котла важно учитывать площадь, которая нуждается в отоплении.
Это можно определить на основе усредненных показателей:
- 25 кВт для зданий до 200 кв. м;
- 30 кВт для домов площадью от 200 до 300 кв. м;
- 35-60 кВт для строений от 300 до 600 кв. м.
Для получения более точных данных применяется стандартный метод расчета, в котором на каждые 10 кв. метров площади следует рассчитывать 1 кВт мощности оборудования. Следует учитывать, что эта формула актуальна для домов с высотой потолка 2,7 м и меньше.
Для зданий с более высокими потолками потребуется больше мощности. При выборе котла стоит уделить внимание его сертификации, так как любая система парового отопления потенциально опасна, поэтому тестирование оборудования обязательно.
Трубы и радиаторы отопления
Температура теплоносителя в паровых системах колеблется от 100 до 130 °C, что существенно выше, чем в жидкостных системах, где температура составляет 70-90 °C. Поэтому использование аналогичного оборудования для паровых систем не рекомендуется.
Это прежде всего относится к трубам из металлопластика и полипропилена. Максимально допустимые рабочие температуры для этих материалов лежат в пределах 90-100 °C, поэтому применение таких труб строго запрещено.
Оптимальным решением для системы парового отопления являются медные трубы. Они не подвергаются коррозии, выдерживают высокие температуры, но имеют высокую стоимость.
Для магистральных трубопроводов в паровых системах обычно используются три типа труб. Наиболее дешевым вариантом являются стальные трубы. Они легко выдерживают 130 °C и обладают достаточной прочностью.
Однако возникновение конденсата внутри стальных труб приводит к быстрому разрушению, так как сталь подвержена коррозии, а паровая среда только усугубляет этот недостаток.
Другим минусом стальных элементов является необходимость сварки при соединении, что требует значительных усилий и времени. Более устойчивы к коррозии трубы из оцинкованной стали, которые также хорошо переносят высокие температуры.
Для их соединения чаще всего используется резьбовой метод, что упрощает установку. Основной недостаток оцинкованных труб — их высокая стоимость.
Наилучшим вариантом остаются медные трубы. Этот материал выдерживает высокие температуры, достаточно гибок и прочен, а также не подвержен коррозии. Соединение медных деталей осуществляется с помощью пайки.
Медные трубопроводы устойчивы и долговечны, однако их цена довольно высока. Поэтому более приемлемым по соотношению цена-качество будут стальные трубы с антикоррозийным покрытием или оцинкованными элементами.
Чугунные радиаторы являются наилучшим выбором для парового отопления. Они способны выдерживать значительные нагрузки, возникающие из-за горячего пара внутри батарей.
При выборе радиаторов для паровых систем необходимо ориентироваться на прочность. Важно, чтобы они могли выдерживать высокие температуры и были устойчивы к коррозии. Исходя из этого, предпочтение стоит отдать массивным чугунным радиаторам, в то время как стальные панели будут наименее подходящими.
Учитывая высокую эффективность системы, в некоторых случаях допустимо использовать ребристые стальные трубы.
Блок контрольно-измерительного оборудования
Паровые отопительные системы имеют повышенную опасность аварий, поэтому наличие контрольных приборов обязательно. Система отслеживает давление и при необходимости исправляет его. Для этих целей используется редуктор.
Устройство оснащено клапаном, который позволяет удалять излишки пара из системы. Для мощных установок может понадобиться несколько таких клапанов.
Разновидности отопительной системы
На практике существует много вариаций парового отопления. В зависимости от количества труб системы делятся на однотрубные и двухтрубные. В однотрубных системах пар движется по одной трубе непрерывно.
На первой части пути он отдает тепло радиаторам, постепенно переходя в жидкое состояние, а затем перемещается как конденсат. Чтобы избежать препятствий для теплоносителя, диаметр трубы должен быть достаточно большим.
Иногда пар частично не конденсируется и проникает в систему конденсата. Чтобы предотвратить это, следует установит конденсатоотводчики после каждого радиатора или группы отопительных приборов.
Серьёзным недостатком однотрубной системы является неравномерный обогрев радиаторов: те, что ближе к котлу, греются лучше, чем находящиеся дальше. Однако эта разница проявляется только в больших зданиях. В двухтрубных системах пар движется по одной трубе, а конденсат по другой, что позволяет равномерно распределить температуру между всеми радиаторами.
Но это ведёт к необходимости использования большего количества труб. Также, как и в системе с водяным отоплением, паровое отопление может быть одно- или двухконтурным. В первом варианте система предназначена исключительно для обогрева, во втором — также для подогрева воды для бытовых нужд. Различные варианты разводки отопления:
- С верхней разводкой. Главный паропровод прокладывается выше радиаторов, а от него опускаются трубы к отопительным приборам. Ниже, рядом с полом, укладывается конденсатопровод. Эта система является наиболее стабильной и простой в установке.
- С нижней разводкой. Главный трубопровод располагается ниже отопительных приборов, что приводит к движению пара в одном направлении по одной и той же трубе, а конденсата — в противоположном. Это может вызывать гидроудары и разгерметизацию.
- Со смешанной разводкой. Паропровод устанавливается чуть выше уровня радиаторов, а остальные элементы выполняются по аналогии с верхней разводкой, позволяя сохранить её преимущества. Однако это создает риск травматизма из-за легкого доступа к горячим трубам.
При проектировании системы с естественным принуждением необходимо помнить, что трубопровод паропровода должен быть с небольшим уклоном в сторону движения пара, а конденсатопровод — в сторону движения конденсата.
Уклон должен составлять от 0,01 до 0,005, то есть на каждый погонный метр горизонтальной линии должно приходиться 1,0 — 0,5 см уклона. Этот наклон позволит избежать шума от проходящего пара и обеспечит свободный отток конденсата.
Паровые отопительные системы могут строиться по однотрубной или двухтрубной схеме. В однотрубных системах часто используется горизонтальное подключение к отопительным приборам, тогда как для вертикального подключения лучше применять двухтрубные системы.
В зависимости от внутреннего давления различают следующие основные виды:
- Вакуумные. Эти системы требуют полной герметичности и оснащены насосом для создания вакуума. Таким образом, пар конденсируется при более низких температурах, что повышает безопасность.
- Атмосферные. Давление внутри системы в несколько раз превышает атмосферное, что представляет опасность в случае аварий. Кроме того, радиаторы в таких системах нагреваются до очень высоких температур.
Существует множество вариантов оснащения парового отопления, что позволяет каждому выбрать оптимальное решение в зависимости от особенностей своего здания.
На схеме изображена разомкнутая система парового отопления.
Как обустроить котельную?
Установка парового котла, работающего на любом виде топлива, должна проводиться только в специально подготовленном помещении.
Нормативные требования для стандартных паровых котлов с давлением до 0,07 МПа, производящих пар температурой 120-130 °C, заявляют несколько условий для таких котельных:
- расстояние от стен до отопительного оборудования должно быть не менее 100 см;
- высота помещения должна составлять не менее 220 см;
- минимальный уровень огнестойкости для дверей — 30 минут, для стен — 75 минут;
- обязательно наличие качественной вентиляции;
- должны быть окна и двери, выходящие на улицу.
Лучше всего оборудовать котельную в отдельной комнате, хотя разрешается и переоборудование подходящего помещения. Его отделка должна производиться огнестойкими материалами, например, керамической плиткой.
Подготовка к монтажу паровой системы
Для правильного проектирования парового отопления необходимо начать с разработки плана. Эта задача достаточно сложна и требует привлечения специалистов. В завершенном проекте должно быть учтено множество аспектов.
В первую очередь, необходимо провести анализ тепловых нагрузок для каждого отдельного помещения, а также для всего здания в целом. Нужно выбрать источник поставки пара и определить степень автоматизации, которая будет применяться в системе.
Кроме того, важно рассчитать расход пара, на основе чего можно подобрать необходимое оборудование и его схему использования. Когда проект будет завершён, можно приступать к разработке плана установки системы.
Для этого потребуется генеральный план здания, на который следует нанести расположение всего оборудования. Обычно начинают с установки котла, выбирая для него подходящее место. В случае, если система предполагает естественную циркуляцию, котел размещается ниже радиаторов.
Чаще всего его устанавливают в подвал или цокольный этаж, что позволяет конденсату самостоятельно стекать обратно к устройству. Затем на плане здания отмечается разводка для всей отопительной системы, включая необходимое оборудование.
Эксперты рекомендуют осуществлять эту работу на месте установки, находясь в помещении, где будет располагаться оборудование. Это позволяет учесть все выступы и препятствия для установки.
Перед началом монтажных работ обязательно создаётся план-схема предстоящей системы, где фиксируется вся необходимая аппаратура и места для крепления радиаторов.
Все соединения и углы обязательно следует пометить на схеме. После её завершения можно перейти к подсчету требуемых материалов для реализации проектируемой системы. Особое внимание стоит уделить правильному выбору оборудования.
Паровая система потенциально может быть аварийно опасной, поэтому не стоит экономить на качественных материалах и устройствах. Все компоненты должны быть высокого качества и сертифицированы, иначе избежать серьезных проблем будет сложно.
Технология монтажа парового отопления
Работы начинаются с установки отопительного котла. Его располагают в заранее подготовленном помещении на прочном бетонном основании. В некоторых ситуациях под оборудование может быть построен отдельный небольшой фундамент.
Котел должен быть установлен строго горизонтально, что проверяется с помощью строительного уровня. Все обнаруженные погрешности устраняются немедленно.
Установленный котел подключается к системе отвода отработанных газов. Соединение должно быть надёжным и полностью герметичным.
Следующий шаг – это установка радиаторов. В местах, отмеченных на схеме, в стену вбиваются специальные крюки, к которым затем крепятся батареи. При использовании оребренных труб, они также фиксируются на своих местах.
Оребренные трубы могут быть использованы в паровых системах отопления вместо радиаторов, что значительно увеличивает теплоотдачу благодаря большей площади теплообменника.
Проверяется крепление нагревательных излучателей. Затем приступают к установке расширительного бака, который фиксируется в самой высокой точке и как можно ближе к котлу.
Теперь можно установить контрольные приборы, которые размещаются на выходе из котла. Минимально необходимо установить манометр и сбросной клапан.
Все оборудование соединяется между собой трубопроводами. Способы соединения зависят от материалов, из которых изготовлены трубы. В любом случае следует внимательно проверить каждое соединение на надёжность.
Для открытых систем в конце магистрали устанавливают резервуар для сбора конденсата и насос. Патрубок, идущий от него к теплообменнику, должен быть меньшего диаметра, чем остальные трубы.
Паровой котел соединяется с отопительным контуром, при этом обязательно устанавливаются все необходимые запорные устройства и фильтры для предотвращения попадания крупных загрязняющих частиц в систему.
Если котел работает на газе, подключается топливная линия. В этом случае нельзя использовать гибкие шланги – только жёсткие соединения.
Все соединения выполняются строго в соответствии с нормативными требованиями, чтобы избежать потенциальных аварий в будущем.
После этого можно провести тестовый запуск системы. Для этого в контур заливается вода, затем оборудование включается. Сначала на минимальной рабочей температуре, а впоследствии её постепенно увеличивают, следя за корректностью работы и целостностью системы.
При обнаружении даже малейших недочетов работа оборудования останавливается для устранения всех неисправностей.
Выводы и полезное видео по теме
Как переделать печь в паровой котел:
Принцип работы парового котла:
Самодельное паровое отопление:
Паровое отопление – это довольно простой и экономичный способ обогрева жилого пространства. Многие привлекает его минимальные теплопотери, высокая эффективность и низкие эксплуатационные затраты.
Однако не стоит забывать о потенциальной опасности парового отопления — аварии в этой системе могут привести к серьезным травмам. Поэтому к его проектированию и настройке следует относиться крайне серьёзно.
Если после прочтения возникли вопросы и вы хотите на них получить ответы, оставляйте свои комментарии ниже, делитесь опытом организации парового отопления и участвуй в обсуждении этого вопроса.
