Системы парового отопления: схемы и расчеты

Владельцы загородных домов неизбежно сталкиваются с задачей обогрева своих жилищ. Каждый из них стремится найти такой метод, который обеспечит эффективное отопление с минимальными затратами топлива.

Схемы парового отопления привлекают многих владельцев дач и загородных домов благодаря своей способности быстро поднимать температуру в помещениях. Однако перед тем как приступить к установке такой системы, важно внимательно изучить ее функционирование и взвесить все преимущества и недостатки.

Мы предоставим полезную информацию по этим аспектам, рассмотрим различные схемы парового отопления, приведем методику их расчёта и поделимся правилами установки.

Системы парового отопления: особенности и схемы

Без системы отопления комфортное существование в загородном доме в осенне-зимний период просто невозможно. Паровое отопление часто выбирают владельцы дач, которые используют свои объекты нечасто.

Такая система способна быстро нагреть весь дом, что непременно удивит хозяев и их гостей, решивших провести выходные на природе.

Галерея изображений

Принцип работы парового отопления заключается в передаче тепла, которое выделяется при конденсации пара в воду.

Объем конденсата в 400-1500 раз меньше истинного объема пара, поэтому диаметр паропроводов должен быть значительно больше, чем у конденсатосборников.

Для создания тепловой энергии используют различные виды котлов, способных подогревать жидкость до температуры 130°C.

Для повышения эффективности теплоотдачи в паровых системах применяют устройства с увеличенной площадью тепловыделения или с более продолжительным временем остывания, например, чугунные радиаторы.

По способу перемещения конденсата, паровые системы делятся на закрытые и открытые, а также однотрубные и двухтрубные.

Систему, в которой конденсат накапливается в специальном баке для последующей перекачки в котел, называют разомкнутой. Замкнутой же называется система, где конденсат самопотоком идет в бак.

Чтобы обогревательные приборы работали эффективно, необходимо чтобы поступающее количество пара обеспечивало его полное конденсирование. Приборы должны быть заполнены паром полностью, чтобы исключить образование воздушных пробок.

Если объем поступающего пара окажется недостаточным, то нижняя часть радиатора будет заполнена воздухом, что негативно скажется на его работе.

Специфика работы парового отопления
Паропроводы и конденсатопроводы
Котлы для подготовки теплоносителя
Увеличение площади теплоотдачи
Варианты монтажа парового отопления
Разомкнутая система парового отопления
Правила выбора оборудования
Уменьшение объема пара

Ключевые аспекты отопления паром

Паровое отопление отлично подходит для дач, которые посещаются редко, поскольку благодаря специфике теплоносителя, использующемуся в системе, можно не бояться замерзания труб.

Когда дача пустует, а температура воздуха на улице опускается до -15°C и ниже, нет риска, что трубы треснут, как это может произойти с водой в системе водяного отопления.

Каждый жилой дом теряет тепло, и для его компенсации требуется разное количество энергии, что зависит от региона проживания.

Паровое отопление предлагает множество преимуществ:

• высокая теплоотдача при конденсации;
• меньшая площадь для размещения обогревателей;
• быстрый запуск и остановка системы;
• экономия на отоплении;
• устойчивость к морозам.

Что касается теплоотдачи, то 1 кг пара, имеющего температуру 130°C, при конденсации освобождает 2300 кДж энергии. При этом конденсат занимает в 400-1500 раз меньший объем, чем тот же вес пара.

В паровых системах можно использовать медные трубы, но их высокая стоимость может стать преградой для некоторых бюджетов.

Эта характеристика позволяет применять трубы меньшего диаметра, что особенно удобно для небольших помещений, где можно обойтись и без батарей — тепло, исходящее от труб, будет достаточно для их обогрева.

А также повышенная скорость нагрева помещения является важным преимуществом. Это удобно, когда вы выезжаете на несколько часов и не хотите долгих процедур по тестированию системы отопления. Освобожденное время можно употребить на более приятные занятия, например, на пикник с шашлыками.

Из-за специфики использования пару можно применять трубы с особой конструкцией, например, оребренные или ребристые.

Если вы покидаете дачу в зимний период, то нет необходимости в сложных мероприятиях по консервации системы, как слив воды.

Если в котле нет топлива, то не будет и пара, а значит, конденсат не попадет в систему. В итоге замерзание не является проблемой.

Ребристые трубы могут быть разработаны как регистра, для замены радиаторов

Недостатки парового отопления

Несмотря на все преимущества, паровое отопление также имеет и свои недостатки.

Во-первых, это высокая степень опасности, обусловленная особенностями теплоносителя.

При движении пара под давлением в трубах возможны следующие риски:

• при аварии на паропроводе человек может получить опасные травмы;
• контакт с трубами или радиаторами может привести к ожогам;
• неправильное использование мощного отопительного оборудования может привести к взрыву.

Во-вторых, на поверхности паропровода может скапливаться пыль, которая под воздействием температуры разлагается. Это может негативно повлиять на здоровье людей, особенно страдающих аллергией.

Медные трубы отлично подходят для паропроводов, однако для их установки требуются специальные навыки пайки.

В-третьих, в помещениях с паровым отоплением воздух может быть пересушенным. Для улучшения микроклимата необходимо использовать увлажнитель, что также подразумевает дополнительные финансовые расходы при проектировании системы.

В-четвертых, регулировать температуру теплоносителя достаточно сложно, что создает проблемы при эксплуатации в домах, где люди проживают постоянно.

Одним из решений может быть прокладка нескольких ответвлений для подачи пара, которые активируют по мере необходимости.

Взаимодействие с паровым отоплением требует осторожности во избежание ожогов

В-пятых, необходимо использовать специализированную арматуру и трубы, разработанные специально для работы с паром. Это касается и радиаторов.

Срок службы конденсатопровода значительно короче, чем у системы водяного отопления, особенно для сухих конденсатных труб.

В-шестых, следует уделить внимание отделке стен, так как обычные обои не обладают нужной жаростойкостью. В этом случае лучше использовать цементную штукатурку и краску, соответствующую требованиям.

Одним из жаростоек материалов является асбест. Им можно обшить стены, чтобы защитить горючие материалы от перегрева, вызванного паропроводом.

Еще один вариант – это отделка в стиле лофт, где внутренние стены, вдоль которых пролегает паропровод, выполнены из огнеупорного кирпича. Это не только добавит уникальности интерьеру, но и защитит жильцов от вредного воздействия горячих труб.

Стиль лофт отлично сочетает промышленные акценты с элегантными элементами мебели.

В-седьмых, необходимо выделить пространство для котельной. Установка парового котла в жилом помещении небезопасна. Котельная должна быть построена из жаростойких материалов и обеспечивать адекватную вентиляцию.

Среди представленных на рынке жаростойких материалов есть много видов кирпича, подходящих под любой вкус и цвет, чтобы вписаться в общую атмосферу интерьера.

Схемы парового отопления

Паровые системы отопления имеют множество схем, каждая из которых уникальна.

Схемы можно классифицировать по следующим признакам:

• уровню давления в системе;
• методу взаимодействия с атмосферой;
• связи труб;
• способу возврата конденсата.

Давление в активной системе парового отопления может быть как высоким, так и низким.

В зависимости от этого различают:

• системы низкого давления (менее 0,7 кгс/см²);
• системы высокого давления (более 0,7 кгс/см²);
• вакуумные системы (менее 1 кгс/см²).

Система низкого давления наиболее подходит для частного использования. Специальные котлы для парового отопления позволяют реализовать низконапорную систему как в загородных домах, так и в дачах, с использованием различных видов топлива — угля, дров, газа или мазута.

При проектировании паровой котельной обязательно нужно выделить отдельную комнату, чтобы обеспечить безопасность всех домочадцев.

Второй вариант представляет собой значительную опасность для использования в домашних условиях. Для работы с системами, где задействовано высокое давление, необходимы специальные знания и навыки. Если неопытный энтузиаст решит подключить паровое отопление с высоким давлением на своем дачном участке, он рискует оказаться в ситуации, когда окажется без дачи.

Котлы, функционирующие при высоком давлении, имеют габаритные размеры и высокую стоимость, поэтому они больше подходят для промышленности. Тем не менее, множество домашних мастеров стремятся самостоятельно реализовать такие установки. Такая практика крайне рискованна, особенно в контексте отопительных систем.

Для загородных домов и коттеджей обычно используют бытовые котлы, которые вырабатывают пар под низким давлением (+).

Вакуумно-паровая система отличается от предыдущих благодаря наличию устройства, которое обеспечивает вакуумирование внутреннего пространства и воздуха, а также включает в себя сборник воздуха.

Системы парового отопления могут быть открытыми или закрытыми в зависимости от подключения к атмосфере. Открытая схема подразумевает связь с атмосферой, тогда как в закрытой системе она полностью изолирована от атмосферного давления и воздуха извне.

Однотрубная схема парового отопления практически не отличается от водяной, за исключением диаметра труб, которые предназначены для пара и конденсата.

По способу прокладывания трубопроводов схемы парового отопления можно разделить на:

• горизонтальные однотрубные;
• вертикальные двухтрубные.

Первый тип используют, как правило, в одно- и двухэтажных постройках с высотой потолков до 2.7 м и площадью до 80 м², где нет необходимости в регулировании температуры. Двухтрубная схема более предпочтительна для систем парового отопления в зданиях с тремя и более этажами.

Эффективность двухтрубной схемы отмечается в домах с большим количеством этажей и значительной отапливаемой площадью.

Системы парового отопления можно монтировать:

• с верхней, средней или нижней разводкой;
• влажным или сухим трубопроводом для конденсата;
• с тупиковым или параллельным движением как пара, так и конденсата.

Существует два способа возврата конденсата: замкнутый и разомкнутый. В замкнутом варианте вода, образующаяся в ходе конденсации, направляется самотеком обратно в котел. При этом обязательно следует соблюдать рекомендованный уклон паропроводов и конденсатопроводов — от 0.5 до 1.0 см на каждый погонный метр.

Причем, уклон должен быть направлен к движению пара для паропроводов и к движению конденсата для обратной трубы. Сам котел при этом следует устанавливать ниже уровня обратного трубопровода.

Установка паровой котельной в открытых системах предполагает подачу воды с применением насосов. Схема включает: 1 — сетевой насос, 2 — подпиточный насос, 3 — бак с водой, 4 — регулятор подпора, 5 — насос исходной воды, 6 — охладитель, 7 — подогреватель воды, 8 — фильтр, 9 — конденсатный бак, 10 — конденсатный насос, 11 — подогреватель очищенной воды, 12 — деаэратор, 13 — сепаратор пара, 14 — питательный насос, 15 — паровой котел, 16 — редукционно-охладительная установка, 17 — подогреватель сетевой воды, 18 — охладитель конденсата подогревателей сетевой воды (+).

В разомкнутой системе парового отопления предусмотрен специальный бак для сбора конденсата. Жидкость из него может быть направлена насосом обратно в котел или удалена из системы отопления. Важно, чтобы котел постоянно получал свежую воду для создания пара.

Для загородного дома желательно выбирать замкнутую схему парового отопления с верхней разводкой и мокрым конденсатопроводом, заполненным водой. В асинхронных схемах предпочтительно использовать вариант с частично заполненным конденсатом сухим трубопроводом.

Диаметры трубопроводов для сбора и циркуляции конденсата можно подобрать, используя справочные данные для проектировщиков (+).

Как правильно произвести расчеты для паровой системы

Выбрав паровую систему, необходимо разработать проект ее размещения в здании и выполнить предварительные расчеты.

Имеется два подхода:

• самостоятельно выполнить расчеты основных компонентов парового отопления;
• обратиться за поддержкой к специалисту – проектировщику.

Второй вариант, безусловно, более предпочтителен. Профессионал, обладая опытом успешной реализации отопительных проектов, способен учесть все пожелания заказчика и соблюсти существующие нормативные требования.

Если обратиться к проектировщику не представляется возможным, можно попробовать самостоятельно рассчитать систему отопления паром, опираясь на нормативы и советы из специализированной литературы, например, справочника проектировщика.

Для расчета необходимо взять план своего дома и определить площадь, которую необходимо обогреть. Затем следует отмечать места будущих радиаторов отопления.

При использовании парового отопления вместо традиционных батарей часто применяют регистры, изготовленные из оцинкованных или оребренных труб, которые могут иметь дизайнерское оформление.

При выборе радиаторов необходимо обращать внимание на требуемую мощность устройства. Важно учитывать его технические характеристики, чтобы он выдерживал нагрузку во время работы с паром.

Чугунные радиаторы не рекомендуются для установки в паровом отоплении на редко посещаемых дачах. Они могут не выдержать резкого нагрева после долгого простоя и треснуть.

В этой статье предложен сравнительный обзор различных радиаторов отопления и рекомендации по их выбору.

Когда речь идет о расчете длины паропровода и трубопровода для конденсата, лучше осуществлять измерения непосредственно в помещении, чтобы удобно спланировать высоту их прокладки и размещение радиаторов.

Для парового отопления идеально подходят металлические трубы из оцинкованной стали или меди.

После подсчета необходимого количества погонных метров трубы не стоит забывать о паровой арматуре, включая вентили, тройники, а также конденсатоотводчики и насосы, если это потребуется.

Чтобы определить мощность парового котла, потребуется вычислить объем всех отапливаемых помещений и умножить полученное значение на необходимую энергию для обогрева 1 м³, которая варьируется в зависимости от региона. Например, для европейской части этот показатель составляет 40 Вт.

Рассмотрим пример определения мощности котла для трехкомнатного дома с высотой потолков 2.6 м.

Сначала вычислим площадь отдельных комнат:

• 1-я комната: 5*2,95=14,75 м²;
• 2-я комната: 3*2,45=7,35 м²;
• 3-я комната: 2*5,4=10,8 м².

Затем подсчитаем объем всего дома: 14,75*2,6 + 7,35*2,6 + 10,8*2,6 = 38,09 + 19,11 + 28,08 = 57,02 м³.

Теперь полученный объем необходимо умножить на потребность в тепле: 57,02 * 40 Вт = 2288 Вт. К этому результату добавляем запас мощности не менее 20%: 2288 * 1,2 = 2745,6 Вт, что приблизительно составляет 3 кВт.

Второй вариант определения мощности – по площади. Условно считается, что для обогрева каждых 10 м² требуется 1 кВт мощности котла, плюс 30% запаса, если высота потолков не превышает норму в 2,7 м.

Важно приобрести агрегат, мощность которого превышает расчетную на 20-30%. Специалисты рекомендуют выбирать котел, который будет как минимум на 30% мощнее, чтобы избежать его работы в предельных условиях.

Для парового отопления разрешается использовать только сертифицированные устройства. Самодельные котлы могут быть опасны и чреваты серьезными последствиями в случае взрыва.

При выборе парового котла стоит обращать внимание на продукцию рекомендуемого производителя. Устройство должно иметь сертификат качества и заводскую гарантию. Паровой котел обязательно должен быть укомплектован предохранительным клапаном, а также приборами для контроля температуры и давления, при необходимости – редуктором давления.

Ошибки при установке парового отопления

Работая над индивидуальным отоплением, важно внимательно ознакомиться с существующими вариантами.

Для вашего домовладения стоит выбирать оптимальный вариант, чтобы в будущем обеспечить:

• экономичный расход топлива;
• высокую эффективность обогрева;
• удобство в обслуживании системы;
• продолжительный срок службы оборудования.

Выбирая паровое отопление среди всех доступных решений, важно избегать распространенных ошибок, совершаемых при его установке.

Во-первых, многие домовладельцы ошибочно полагают, что теплоносителем в их системе является вода. На самом деле, по трубам и радиаторам будет циркулировать пар.

Это подразумевает необходимость правильного выбора материалов для арматуры, которые будут контактировать с паром и конденсатом.

Во-вторых, уже на этапе проектирования часто забывают о защите для батарей и труб. Пар, который движется по паропроводам, имеет температуру около 100°C, и может сильно нагревать все элементы конструкции, что становится опасным для жильцов дома или коттеджа.

В-третьих, при монтаже паропроводов и конденсатопроводов некоторые начинающие мастера не учитывают уклон в направлении движения пара и жидкости соответственно.

В-четвертых, некоторые мастера неправильно определяют мощность котла. В результате они сталкиваются с тем, что в помещении сохраняется температура всего лишь 13-15°C, что явно недостаточно для комфортного проживания.

В-пятых, новички в сварочном деле могут ошибиться при соединении труб для паропровода. В результате такой недочет может привести к разрыву трубы, и поток пара, находящегося под давлением, может резко направиться на человека, оказавшегося поблизости. Это чрезвычайно опасная ситуация, о которой стоит помнить.

При планировании системы отопления необходимо учитывать правильное обустройство дверных проемов (+)

Ошибки, о которых идет речь, могут возникнуть при самостоятельной установке системы отопления. Стремясь сэкономить, многие хозяева принимают решение установить паровое отопление своими руками, отказываясь от помощи профессионалов, таких как проектировщики и сварщики.

Недостаток практического опыта и недостаточная серьезность в подходе к монтажу могут негативно сказаться на установке парового отопления. Некоторые ошибки, допущенные в процессе монтажа, могут не только нарушить привычный стиль жизни, но и серьезно угрожать здоровью жильцов.

Выводы и полезные видео по теме

Посмотрите видео о конструкции парового котла:

Ролик, который показывает, как правильно осуществлять сварочные работы с трубами:

Информативное видео о монтаже и пайке медных труб:

Клип об отоплении с использованием пара:

Подробное видео о функционировании парового котла:

Изучив преимущества и недостатки парового отопления, вы сможете понять, подходит ли этот метод для вашего конкретного домовладения.

Если вы решили внедрить паровое отопление, вам необходимо выбрать наиболее подходящую схему для вашего дома. Лучше всего доверить расчеты отопительной системы специалистам, чтобы обеспечить безопасность себе и своим близким.

Если у вас есть опыт обогрева жилища с использованием паровой отопительной системы, делитесь своими знаниями с нашими читателями. Оставляйте комментарии к статье и задавайте вопросы в форме ниже.

Видео:

Делаем паровой котёл и тестим паровой двигатель "Винни"!