Паровое отопление: как рассчитать и установить?

Как сделать схему парового отопления

Схема отопления в частном доме.

Схема парового отопления должна быть грамотно спроектирована. Схема обязательно должна учитывать длину водопровода, материал из которого будут изготовлены трубы, количество переходников и тройников. Даже в небольшом доме схема отопления может быть очень сложной. Ведь необходимо обозначить все мелочи, ответвления и повороты.

В системе отопления котел будет служить источником тепла. В качестве отопительных приборов выступают конвекторы, радиаторы и трубы. Отбор пара идет из паровой турбины. В действующей системе образованный пар преобразуется в конденсат, а затем самотеком направляется назад к источнику тепла, если система замкнутая, и с помощью насоса, если система разомкнутая. Для создания трубопровода используют трубы небольшого диаметра. При этом нет никакой необходимости в приобретении труб с толстыми стенками. Стандартная схема парового отопления включает в себя паровой котел, предохранительный клапан, насос, вентиль, воздушный клапан, радиаторы отопления, манометр и мембранный бак.

Невысокий срок службы паровых котлов.
Шумность, которая возникает в процессе работы.
Отсутствие функции регулировки — помещение прогревается с разной интенсивностью, и выбрать оптимальный режим для обогрева очень проблематично.
Неосторожное прикосновение к трубам в системе отопления может привести к термическим ожогам.

Паровое отопление – в частном доме такая схема обогрева встречается не часто. Ведь большинство домовладельцев предпочитают использовать привычное водяное отопление. Однако при должной настройке паровая схема функционирует с просто недоступной для водяного варианта эффективностью. Поэтому в данной статье мы рассмотрим процесс обустройства и настройки систем парового отопления бытового типа.

Особенности

Этот вид отопления представляет собой систему с теплоносителем в виде разогретого водяного пара. Это не инновационное изобретение, поскольку данный метод широко применялся для обогрева жилых помещений еще в 19 веке. И только потом пар решили заменить водой. Водяное и паровое отопление отличаются друг от друга, поэтому не стоит их путать.

Замена была необходима из-за того, что эффективность переноса тепла при помощи пара крайне высока. Это приводило к чрезмерному нагреву оборудования. Его температура могла подниматься выше 100° С. Любой контакт с отопительным паровым оборудованием мог привести к ожогам разной степени. Именно поэтому такой вариант обогрева частного дома или дачи довольно опасен.

Сегодня отопление паром в его первоначальном виде запрещено использовать в жилых и общественных зданиях. Однако на частные владения такое ограничение не распространяется. Поэтому, тщательно изучив все особенности паровой системы, вы вполне сможете установить его в своем доме.

Отличия от водяного отопления

Паровое отопление, в сравнении с водяным, имеет более высокую теплоотдачу и эргономичность. Благодаря отоплению паром помещение нагревается в 3 раза быстрее, чем в случае с водой.

Также для такой системы требуется малогабаритное оборудование, поэтому отопление в целом обходится дешевле. Паровое отопление работает не только от печи на дровах, но от котлов, в которых использует отработанное масло. Правда такой вариант отопления не совсем экологичен, поэтому его используют для гаражей или подсобных помещений.

Плюсы и минусы

Можно выделить основные достоинства, благодаря которым данный вид обогрева получил распространение:

• небольшая цена;
• устойчивость теплоносителя к низким температурам;
• высокая эффективность благодаря конвекции и излучению;
• малогабаритность системы;
• возможность пара проникать в любую точку системы без снижения температуры;
• обеспечение быстрого прогрева помещения;
• минимальные (практически нулевые) теплопотери;
• совместимость с теплым полом.

При этом у паровой системы есть и определенные недостатки:

• сильный шум во время работы;
• чрезмерное нагревание оборудования, что может привести к ожогам или аварийным ситуациям;
• неудобное управление температурным режимом;
• относительно небольшой срок службы ввиду неустойчивости к коррозии.

Однако эти минусы можно исправить. Чтобы чрезмерное нагревание приборов не причинило вреда людям и животным, необходимо отгородить радиаторы и трубы специальным защитным экраном. Шумы при работе получится уменьшить, если установить антишумовые кронштейны или же монтировать парогенератор в отдельном удаленном помещении.

Устройство

Прибор парового отопления включает в себя несколько элементов. Это: топка, горелка, зольник, а также манометр для измерения давления. Главной составляющей системы является барабан с контрольно-измерительными агрегатами и трубопроводом. Иногда для частных домов используют самодельные печные паровые котлы. Однако такой вариант является менее эффективным, поскольку в этом случае печь является только котлом для пара, готовить на ней невозможно.

Паровое отопление в частных домах

В условиях частного дома своими руками под парогенератор можно переоборудовать печь.

Но тогда не стоит совмещать в печи несколько функций (например, отопление и нагрев воды или отопление и готовку), ведь тогда будет затруднительно использовать все функции вместе в теплое время года.

Такое возможно только при наличии летнего варианта печи – на открытом воздухе.

Прежде чем приступить к монтажу системы, нужно заранее решить, какой способ циркуляции будет использоваться при обогреве: принудительный или естественный.

При естественной циркуляции пара теплообменник должен располагаться ниже других элементов системы обогрева – так, чтобы трубы находились по отношению к нему под углом.

Принудительная система подразумевает использование насоса, который обеспечит бесперебойное функционирование теплообменника.

Может применяться как однотрубная схема, так и двухтрубная.

Однотрубная система работает при последовательном подсоединении радиаторов. Пар проходит по трубе через все секции и подсоединения.

Видео:

https://youtube.com/watch?v=P_edPhyi0hY

Таким образом, получается, что первые по очереди от котла радиаторы – самые горячие, а последние – холодные. Из-за этого подобная схема подходит только для небольших помещений.

Двухтрубная схема позволит обогреть большую площадь. Ее отличие в том, что она с помощью 2-х труб (отводящей и подводящей) соединяет параллельно несколько радиаторов.

Такая схема учитывает подачу пара одинаковой температуры по всей системе.

Чтобы своими руками сделать двухтрубную систему отопления, нужно под каждым окном установить радиатор, приготовить генератор пара и трубы, которые проводили бы пар и отводили бы конденсат.

В качестве запорной арматуры используются вентили и кран, который может выпустить лишний воздух.

Как дополнительное оборудование требуются насос, бачок для оттока конденсата, редукционный клапан и редукционно-охладительная система.

При установке парового отопления своими руками в деревянном доме нужно обезопасить деревянные поверхности от перегрева.

При грамотном исполнении паровое отопление может быть удобным вариантом для частного дома. Оно просто в использовании и создаст уютную и комфортную для жизни атмосферу в помещении.

От дров до угля

Паровое отопление от печи чаще всего проводится в том случае, если в вашем доме до сих пор стоит глиняная печная конструкция. Такой вариант несколько устаревший, он включает в себя только один контур. Трубопровод, который отходит от печи, должен идти выше, чем тот, который возвращается в нагревательный котел. В противном случае не будет осуществляться нормальная циркуляция в системе. При необходимости можно монтировать помпу для подкачки.

Схема парового отопления от печи.

Схема очень проста: к печи подключается котел для нагрева воды, конвекторы соединяются последовательно, после чего теплоноситель уходит назад к печи. Такой вариант рекомендуется делать, если площадь дома составляет больше 60 м², а количества воды для обогрева требуется более 80 л. Около трубы нельзя ставить отвод, исключение составляет только тот случай, когда общая площадь помещения составляет больше 40 м². Отопительный конвектор располагаться должен около окон.

Большое значение имеет выбор труб для отопления. Если печь топится дровами, то трубы должны быть металлическими, так как температура будет составлять до 112 °С, а пластик, даже очень качественный, такого нагрева может не выдержать. Если топливом выступает уголь, то трубы могут быть пластиковыми со специальной теплоизоляцией.

При таком отоплении не рекомендуется устраивать водяной теплый пол, так как это требует дополнительного объема воды и двухконтурной системы, что категорически запрещено. Максимальный расход воды для подобной системы составляет 60 л, а для одного только пола уйдет около 40 л. В частном доме рекомендуется такую систему менять на более современную, не устраивать ее «с нуля», так как в скором времени планируется запрет на использование печного парового отопления.

Можно сделать систему парового обогрева дома и на основе котла, подогреваемого дровами. В некоторых случаях это довольно выгодно, применять можно современные котлы, работающие на твердом топливе. Использование подобной схемы позволяет сократить расходы на обогрев дома примерно в 4 раза. Некоторые котлы могут работать и на жидком топливе. Здесь нет необходимости ставить помпу, так как сухие дрова достаточно нагревают воду для ее самостоятельной циркуляции по отопительной системе. Котел в частном доме подходит с мощностью от 12 до 30 кДж, ставить его надо в подвальном помещении.

Монтаж подобного парового отопления может осуществляться несколькими способами. В некоторых случаях возможно подключение к системе водяного теплого пола для большей эффективности и правильного обогрева всего жилья.

В отдаленных поселках многие, взвесив все за и против, отдают предпочтение печному отоплению. Автономия имеет массу преимуществ, вот только качественно и равномерно обогреть дом более 50 м 2 с помощью печи трудно. Разве что, если установить в ней теплообменник, к которому подключить батареи. Если в качестве теплоносителя в такой системе будет циркулировать вода, то называться она будет водяным отоплением, если пар – паровым.

Иногда эти два вида обогрева путают. Однако они имеют свои различия, преимущества и недостатки. Кроме того, паровое отопление давно запрещено в жилых домах из-за небезопасной эксплуатации. Но оно стоит намного дешевле водяного и, кроме того, есть меры защиты. Правда, нельзя сказать о простоте монтажа, напротив, чтобы устроить паровое отопление в частном доме, да ещё и от кирпичной печи, необходимо  приложить немало сил и времени. Но, обо всем по порядку.

Радиатор отопления, подключенный к печи

Монтаж парового отопления в частном доме

Перед монтажом системы нужно рассчитать площадь комнат, определить расположение радиаторов, запорно-регулировочной арматуры, фильтров и других составляющих конструкции.

Далее следует выбрать вариант разводки отопления:

1. Верхний способ. Подразумевает монтаж паропровода выше устройства отопления. От котла опускаются трубы к батареям, а конденсатопроводные системы укладываются по полу.
2. Нижний способ. Трубы паропровода прокладываются ниже агрегатов отопления.
3. Смешанный вариант подразумевает укладку трубопровода чуть выше батарей, в остальном система повторяет верхний способ монтажа.

Чтобы облегчить работы по монтажу, необходимо заранее нарисовать схему обустройства с указанием всех элементов системы, длины и диаметра трубопроводов, количества радиаторов и пр.

Рассмотрим, как провести паровое отопление в частном доме своими руками:

• Подготовить плоскости, поверхности для монтажа оборудования: усилить стены, выровнять поверхность пола. Затем монтаж креплений для радиаторов, фиксация батарей. Рекомендуется располагать радиаторы под окнами, это исключит появление сквозняков, запотевание окон и сдвинет «точку росы» за пределы оконных проемов.
• Установить на бетонное основание парогенератор. Полы нужно застелить негорючим материалом, чтобы предупредить возможность возгорания. Котел лучше монтировать в подвале, чтобы пар поднимался вверх. При формировании теплых полов предпочтение отдается двухконтурному котлу, разделяющему работу для обогрева контура в теплых полах и системе навесных радиаторов. Парогенератор в этом случае монтируется выше поверхности пола.
• Расширительный бак монтируется в самой высокой точке отопления. Фиксация на специальные крепежи, зона расположения в магистрали между парогенератором и батареями отопления. Специалисты советуют монтировать расширительный бак открытого типа на максимально близком расстоянии от отопительного котла.
• Теперь монтаж трубопровода. Начальная точка соединения – парогенератор, затем труба проводится к первой отопительной конструкции, потом соединение отводов, вводов. Точно так же подключаются все последующие трубы. Соединение в магистраль проводится с наклоном в 3 мм на 1 м – это нужно для естественной циркуляции теплоносителя.
• Каждый радиатор оснащается краном Маевского для устранения воздушных пробок, а перед парогенератором монтируется накопительный бак для сбора конденсата, откуда жидкость будет перетекать в котел для нагревания и последующей циркуляции.

Замыкается вся магистраль также на отопительном котле – получается закрытый контур. Чтобы устранить возможность засорения системы, на котел монтируется фильтр. Также на котел монтируется насос для перегонки конденсата, патрубок от котла к насосу подбирается так, чтобы диаметр патрубка был меньше диаметра остальных труб. На выходе из котла устанавливается манометр, клапан сброса излишков давления.

Остается дополнить магистраль узлом слива/залива воды, проверить систему на работоспособность, протечки и можно запускать оборудование в постоянную циркуляцию. Несмотря на простоту монтажа, необходимо тщательно выверять все параметры агрегатов и просчитывать длину трубопроводов.

Просчитывая, сколько стоит провести паровое отопление, следует брать в учет цену основных узлов, вспомогательных элементов, приборов измерения и контроля. Заказывая услугу в компании, хозяину придется выложить от 300$ при условии уже закупленного оборудования, радиаторов и прочих составляющих системы.

Основные компоненты паровой системы

Оборудование и материалы:

• паровой генератор (котел);
• батареи (радиаторы);
• приборы измерения и контроля;
• насос;
• коллектор для аккумуляции конденсата;
• запорно-регулирующая арматура.

При формировании системы своими руками нужно помнить, что все элементы обязаны выдерживать крайне высокую температуру нагревания. Например, для пара не подходит мембранный расширитель с максимальной температурой +85 С, нужен накопитель с пограничными показателями температуры от +100 С.

Если система оборудована от печи, то дымоход будет засоряться чаще, поэтому чистке нужно уделять более тщательное внимание. Печь с теплообменником можно использовать для приготовления пищи, но только в холодное время года

Летом, затапливая печь, хозяин получит циркуляцию теплоносителя в системе отопления, а это неудобно, неэкономично. Специалисты рекомендуют устанавливать в кухне отдельный прибор для приготовления пищи в летнее время, а печь использовать в холодные сезоны.

Как устроить паровое отопление от печи своими руками

Оборудование и материалы

Для устройства парового отопления понадобятся:

• радиаторы (под каждое окно);
• теплообменник – по сути, водотрубный котел или парогенератор;
• трубы для паропровода и отвода конденсата – предпочтение лучше отдать стойким к высоким температурам материалам: оцинкованной стали или меди;
• колена, соединители, хомуты для труб, кронштейны для радиаторов, запорная арматура: вентили, краны для выпуска воздуха;
• гидравлический затвор, применяемый с целью возможности осушки паропровода;
• редукционный клапан для снижения давления в системе;
• редукционно-охладительная установка;
• сварочный аппарат;
• емкость для сбора конденсата;
• насос.

Редукционный клапан для снижения давления в системе

Дорогостоящее оборудование лучше взять в аренду.

Редукционно-охладительная установка

Теплообменник

Теплообменник для кирпичной печи придется изготовить самостоятельно или заказать. Для этого понадобятся трубы из металла, толщиной стенки от 2,5 мм и сварочный аппарат. Соединить их можно как на рисунке или сделать в виде змеевика. Главное, следить за качеством сварных швов. Расчет делается приблизительно так: 1 м2 поверхности змеевика отдает до 9 кВт.

После того, как конструкция будет изготовлена, необходимо её проверить. Для этого следует залить в неё воду и убедиться, что нет течи. Однако этот способ мало информативен, поскольку сварные швы могут иметь шлаковые включения, которые при отсутствии избыточного давления не будут обнаружены.

Лучше всего проверять качество швов способом «керосин на мел». Для этого необходимо обвести мелом все сварные швы и залить внутрь конструкции керосин. В случае наличия мельчайшей поры, мел потемнеет, поскольку в неё просочится керосин.

Контур для кирпичной печи

Ещё вариант теплообменника для печи

Последовательность работ

Теплообменник встраивается в печь на этапе её кладки прямо в топку

Теплообменник встраивается в печь

Нужно учитывать, что если планируется делать печь под варку, то труб в верхней части быть не должно, иначе они будут мешать. Тогда лучше сделать теплообменник по такому принципу

Далее, согласно схеме, под окнами монтируют радиаторы. К ним подсоединяют подводящие и отводящие трубы. Для естественной циркуляции – с небольшим уклоном в 3 мм на метр. Каждый конвектор следует снабдить краном для выпуска воздуха.

В целях безопасности желательно установить запорные краны перед каждым радиатором и один перед всей системой. В её начале следует также поставить редукционный клапан и охладительную установку.

В конце системы ставят бак для сбора конденсата, с которого тоже под уклоном перетекает вода обратно в теплообменник. Не желательно для этой цели использовать мембранный расширитель, так как он рассчитан на t до 85° С.

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

Отопление с водой в качестве теплоносителя

Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.

Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:

1. Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
2. Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосфер. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.

Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.

По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:

1. Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
2. Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того, как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.

Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.

Варианты парового отопления

Схема парового отопления дома.

Сделать паровое отопление в частном доме можно при помощи нескольких отдельных методов, рассмотрите каждую схему более подробно.

Первый вариант предполагает устройство специального трубопровода. Под каждым окном располагается по отдельному конвектору, нагревающему поступающий из окна воздух. Диаметр труб для такой системы может быть различным, но больше 40 мм брать не рекомендуется. Самым оптимальным является использование труб с диаметром в 25 мм. Рассчитывать трубы необходимо таким образом, чтобы на каждый м² приходилось около 2л объема.

Отдельно ставится расширительный бак, объем которого составляет 20-40 л. Обязателен котел, который надо устанавливать в подвальном помещении. Если будет монтироваться дополнительная система теплого пола, то следует котел устанавливать выше уровня пола, что обеспечивает нормальную циркуляцию воды в нем.

Использовать помпу в данном случае не рекомендуется, вода должна циркулировать только самостоятельно.

Сам котел должен быть двухконтурным, при этом первый контур пойдет на общее отопление дома, а второй — для системы теплого пола. Устройство самой системы довольно простое: необходимо смонтировать котел, конвекторы, водяной теплый пол, объединить систему при помощи металлопластиковых труб, которые соединяются методом холодной пайки, что обеспечит необходимую прочность и надежность. Конвекторы могут подключаться последовательно.

Устройство системы парового отопления.

Установка по второму варианту более сложная, но в итоге выглядит более привлекательной. Рядом с нагревательным котлом ставится кран, при помощи которого можно спускать воду из всей системы. Это необходимо для ремонта либо профилактического осмотра системы парового отопления. Именно это и является одним из главных минусов: необходимость спуска воды для проведения контроля.

Остальные отопительные системы обслуживаются намного проще, но обходятся дороже. Минусом является то, что при поломке одного элемента из строя быстро выходят и остальные. Такая схема отопления предусматривает наличие газового котла для нагрева воды, наличие не только расширительного, но и резервного бака для воды. Кроме того, сам котел нельзя ставить в любом месте частного дома, предварительно необходимо составлять проект, получить согласование на его установку. Конвекторы могут подключаться параллельно.