Паровое отопление в загородном доме и на даче с печью или котлом

Организация надлежащего обогрева жилья — это одна из ключевых задач для любого владельца дома. Одним из любопытных решений для этой проблемы является система парового отопления, которая функционирует по иным принципам в сравнении с привычными водяными системами.

Несмотря на то что такая система не является самой простой в реализации, у нее есть как положительные, так и отрицательные стороны. В данной статье мы обсудим правила проектирования и установки, а также основные аспекты функционирования систем, использующих пар в качестве теплоносителя. Вы ознакомитесь с путями создания парового отопления в частном доме и узнаете, как правильно организовать его эксплуатацию.

Принцип работы парового отопления

Когда вода достигает точки кипения под постоянным давлением, она сохраняет свою температуру на одном уровне. Образующийся при этом пар обладает большой тепловой энергией. При переходе пара в жидкость (конденсации) эта энергия выделяется и передается воздуху в помещении.

Такой принцип лежит в основе работы паровых отопительных систем. Вода нагревается в котле, затем пар движется по трубам к радиаторам, где происходит его конденсация, и пар отдает тепло, тем самым согревая воздух в комнате.

Конденсированная вода продолжает двигаться в трубах и возвращается в специальный аккумулятор, а затем, либо естественным образом, либо с помощью помпы, направляется обратно к нагревателю.

Паровые и водяные системы отопления имеют схожие схемы организации и элементы конструкции.

Однако отличие состоит в том, что в отопительные приборы поступает пар, который при конденсации отдает тепло за счет своего состояния, и при этом значительно сокращается в объеме.

В зависимости от способа движения теплоносителя, паровые системы также делятся на гравитационные и принудительные, правила их сборки аналогичны тем, что применяются в водяных системах.

При проектировании паровых систем необходимо учитывать высокий уровень термостойкости, которым должны обладать отопительные приборы, ведь температура пара может достигать +130°C.

Внутри паровых систем используют различные трубопроводы. Пар подается по паропроводам, которые, как правило, шире и более устойчивы к высокой температуре, чем трубопроводы для конденсата, возвращающегося в котел.

Паровые контуры делятся на разомкнутые и замкнутые в зависимости от метода обратного поступления конденсата для нагрева. В разомкнутых системах конденсат сначала скапливается в резервуаре, а затем насосом подается в котел. В замкнутых — конденсат сразу направляется в котел.

Чтобы сбалансировать теплоотдачу по времени и мощности, в паровых системах часто применяют оребренные регистры вместо стандартных батарей.

Паровые отопительные системы бывают исключительно закрытого типа, так как не допускается испарение теплоносителя вне этой системы. Объем конденсата должен быть вычислен точно, чтобы избежать образования воздушных пробок, которые могут препятствовать движению пара при его охлаждении.

В зависимости от уровня давления внутри системы, паровые системы классифицируют на:

• вакуумные;
• низкого давления;
• высокого давления.

Для вакуумных систем давление составляет менее 0,1 МПа, у низкого давления — до 0,07 МПа, а в высоконапорных системах оно превышает 0,07 МПа. Открытые системы низкого давления имеют доступ атмосферного воздуха, но могут также быть закрытыми, то есть полностью герметичными.

На представленной схеме показаны принципы разветвления парового отопления. Нагревательный прибор должен находиться ниже радиаторов, а конденсатопровод следует укладывать с наклоном.

В таких системах, как правило, используется так называемый сухой насыщенный пар, который не содержит капель воды. Количество пара определяет эффективность работы системы: недостаток пара может затруднить свободное стекание конденсата и образовать холодный воздух внизу отопительного прибора.

Достаточное количество пара улучшает отток конденсата, которому удается стекать по стенкам труб в виде тонкой водяной пленки.

В замкнутых системах вода после конденсации немедленно направляется в теплообменное устройство, но нередко применяются разомкнутые системы, где теплоноситель сначала накапливается, а затем перекачивается в котел.

Конденсат может полностью заполнять трубы, по которым он транспортируется для подогрева, либо только частично. Второй вариант более предпочтителен, в случае отключения системы трубы останутся сухими.

Если теплоноситель после конденсации поступает сразу в котел для повторного подогрева, система называется замкнутой. Если конденсат сначала скапливается в резервуаре и затем насосом подается в котел, система относится к разрядке разомкнутых.

Особенности систем с низким давлением

Наиболее распространенный вариант такой системы — замкнутая, со самотечным возвратом конденсата в котел, где трубы не заполняются полностью, и используется верхняя разводка труб.

Сначала систему заполняют водой до нужного уровня, и только затем начинается нагрев. Конденсат стекает по общему стояку и при достижении необходимого уровня отправляется в котел.

В аналогичной системе с нижней разводкой рекомендуется применять трубы с небольшим уклоном к направлению движения пара для снижения уровня шума. В точке отвода конденсата устанавливается петлеобразный гидрозатвор, который предотвращает возвращение пара к магистрали конденсации.

Скорость пара в таких системах должна быть умеренной — не более 0,14 м/с, иначе пар может захватывать частицы влаги, которые накопились на стенках. Это в свою очередь может привести к шуму и повышенному риску гидроударов.

Комбинированную разводку, то есть сочетание верхней и нижней, используют, если трубы прокладываются под полом верхнего или среднего этажа. В таком случае проходящий обратно в котел конденсат будет закрыт.

Если давление в системе превышает 0,02 МПа, ее следует сделать открытой, удаляя воздух через накопитель для конденсата, а чтобы пар не покидал систему, устанавливают конденсатоотводчик или гидрозатвор. Вода из накопителя подается насосом в теплообменник, что позволяет расположить накопитель ниже уровня теплообменника.

Теплоноситель для отопления загородного дома подогревается в теплообменнике, находящемся в котельной. При достижении рабочей температуры пар распределяется по коллектору между двумя контурами: для основных помещений и для котельной (+).

Преимущества и недостатки парового отопления

Что же делает систему парового отопления привлекательной? Ее относительно легко установить даже на основе обычной дровяной печи. Это особенно актуально в тех районах, где нет централизованного газоснабжения, а дрова или другие виды твердого топлива доступны.

Пар как теплоноситель значительно превосходит воду в эффективности. Скорость прогрева помещение у него в три раза выше. Кроме того, паровая отопительная система практически не выходит из строя зимой из-за отсутствия нагрева.

Если топка полностью выгорит, вода в системе соберется в накопителе или теплообменнике, а трубы и радиаторы останутся пустыми. При водяном отоплении, заполненном системой теплоносителя, замерзание приводит к разрыву труб.

Кроме того, размеры радиаторов в паровых системах должны быть меньше, чем в водяных, поскольку произведенная тепловая энергия увеличивается во много раз. Это может немного сократить затраты на установку системы отопления в доме.

Декоративные решетки для радиаторов парового отопления не только служат элементом дизайна, но и выполняют защитную функцию от ожогов.

На этом преимущества паровой системы исчерпываются, и следующим пунктом являются ее недостатки, которые имеют существенное значение:

• высокий риск ожогов;
• повышенный уровень шума во время работы;
• сложности в регулировке системы;
• необходимость использования дорогих труб и других компонентов.

Согласно нормам безопасности, использование парового отопления не рекомендуется в жилых помещениях, так как оно представляет серьезную угрозу для здоровья и жизни людей, проживающих в доме.

Поскольку температура радиаторов будет крайне высокой, прикосновение к ним может привести к серьезным травмам. В связи с этим все радиаторы необходимо оснащать надежными защитными решетками.

Обычные ПВХ трубы не подойдут для такой системы, так как они не способны выдержать высокое давление и температуру более 100 градусов. То же касается и остальных элементов системы. Трубы для парового отопления должны быть изготовлены из меди или оцинкованной стали.

Медные трубы являются наиболее оптимальным, но и довольно дорогим вариантом для систем парового отопления. Для их соединения потребуется сварочный аппарат.

В любом случае, это затраты нельзя назвать минимальными. Важный акцент должен делаться на вопросы безопасности. Все монтажные работы, такие как сварка медных труб, должны выполняться очень качественно. В противном случае, в случае разрыва соединения, струя пара может причинить серьезные ожоги жильцам.

Трубы из нержавеющей стали могут выдерживать характерные для систем парового отопления нагрузки, такие как высокая температура и повышенное давление.

Одним из минусов парового отопления является высокая степень шума. Для решения этой проблемы важно правильно установить радиаторы. Их необходимо закрепить на специальных антивибрационных кронштейнах. Оптимально разместить котел или печь в отдельном помещении. Также, чтобы снизить уровень шума, медные трубы можно вмонтировать в стены.

Кроме того, регулировать температуру в помещениях с паровым отоплением непросто. Невозможно просто установить терморегулятор и снизить поток пара. Придется уменьшать количество топлива, что не всегда легко, или открывать окна для проветривания. Все эти нюансы нужно учесть еще до начала установки паровой системы отопления.

Проектирование парового отопления

Даже для маленькой комнаты рекомендуется разработать проект. Система, созданная «на глаз», скорее всего, в скором времени потребует доработки, в то время как грамотно составленная схема позволит сразу выявить ее слабые стороны и исправить их.

Например, для организации системы с естественной циркуляцией теплоносителя необходимо разместить теплообменник и нагревательное устройство в самом нижнем уровне здания.

Паропровод и конденсатопровод для системы с естественным движением теплоносителя должны иметь уклон в сторону потока оригинала (+)

Это означает, что печь или котел должны находиться ниже всех радиаторов и труб, которые могут располагаться не вертикально, а горизонтально или под углом.

Если установить нагревательное устройство в таком положении невозможно (например, если нет подвала или он используется для других целей), лучше выбрать систему с принудительной циркуляцией.

На диаграмме показана система отопления с принудительной циркуляцией. Для ее установки потребуется циркуляционный насос и накопительный бак.

Соответственно, в схему парового отопления необходимо включить насос, который будет закачивать воду в теплообменник. Важно правильно продумать порядок подключения радиаторов. Последовательное подключение или однотрубная система предполагает подключение всех радиаторов последовательно.

В результате теплоноситель будет двигаться по системе постепенно, теряя тепло. Этот вариант является экономичным, его легче установить, и его стоимость ниже.

Однако равномерность обогрева в этом случае потеряется, так как первый радиатор будет самым горячим, а последний – уже с остывшим теплоносителем.

Однотрубное подключение радиаторов, как видно на схеме, означает последовательный монтаж. На последний радиатор теплоноситель поступает уже остывшим.

Однотрубное подключение может быть приемлемым только для загородного дома или небольшого помещения площадью менее 80 кв. м. Для больших коттеджей или двухэтажных домов лучше подойдет двухтрубная схема, где радиаторы подключаются параллельно.

Схема с двумя трубами позволяет теплоносителю поступать одновременно в каждый радиатор, что обеспечивает более равномерный прогрев. Однако в этом случае к каждому радиатору требуется подвести две трубы: подающую и обратную.

Такая система сложнее в установке и дороже, чем однотрубная. Тем не менее, большая часть водяных отопительных систем выполнена по двухтрубному принципу и успешно функционирует, несмотря на свою сложность.

На приведенной схеме изображена двухтрубная система подключения радиаторов для парового отопления. Каждый радиатор подключен к общему стояку и имеет обратную трубу, что обеспечивает равномерное распределение теплоносителя.

Если в качестве источника тепла используется дровяная печь, следует заранее рассчитать и спроектировать соответствующий теплообменник. Он представляет собой змеевик, сделанный из металлических труб, который встраивается непосредственно в печь, а не устанавливается отдельно.

Поэтому проект самой печи необходимо продумать на этапе разработки всей системы отопления. Можно использовать и уже готовую печь, однако придется разобрать часть конструкции, чтобы установить теплообменник внутри.

Чтобы получить 9 кВт тепла, требуется теплообменник с площадью поверхности около одного квадратного метра. Чем больше площадь, которую необходимо отапливать, тем более объемным должен быть теплообменник.

При использовании котла процесс значительно упрощается: его нужно только приобрести и установить. Обычно рекомендуется выбирать водотрубную модель котла, так как она более эффективна для парового отопления.

Тем не менее, жаротрубные, дымогарные или комбинированные дымогарно-жаротрубные варианты также могут быть хорошими решениями.

Иногда используют самодельные котлы, сжигающие отработанное машинное масло для организации парового отопления. Однако этот вариант уместен для подсобных помещений, таких как гаражи, а для жилых домов он не считается лучшим решением.

Монтаж на основе дровяной печи

Теперь, когда проект готов, необходимо подготовить нужные материалы и инструменты. Спецификации необходимых элементов системы помогут, составленный ранее проект.

На схеме должны быть отмечены все повороты, соединения, тройники и места установки радиаторов. Кроме того, необходимо приобрести хомуты для труб и кронштейны для радиаторов.

Котел для парового отопления, основанного на дровяной печи, устанавливается прямо в печь. На котел подводятся паропровод и конденсатопровод.

Длину труб также следует рассчитать по схеме. Чтобы в случае необходимости снизить давление пара, потребуется редукционный клапан. Гидравлический затвор обеспечит возможность полного осушения системы для обслуживания или ремонта.

Рекомендуется установить запорный кран перед каждым радиатором, что позволит отключить его на время ремонта, промывки или замены. Также на радиаторах устанавливают краны Маевского для удаления воздуха из системы. Хотя пар – это газообразная субстанция, наличие воздуха может негативно повлиять на эффективность системы.

Для того чтобы конденсация происходила именно в радиаторах, а не в накопителе или стояке, рекомендуется установить тройник с пробкой на выходе, который позволит пропускать только воду. Если планируется установка системы с принудительной циркуляцией, потребуется циркуляционный насос и резервуар для сбора конденсата.

Системы с естественной циркуляцией таких устройств не требуют. Но труба, по которой вода подается к теплообменнику, должна быть достаточно широкой для обеспечения быстрого перемещения жидкости.

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

Кроме стандартных инструментов для монтажа потребуется также сварочный аппарат для соединения медных труб. Оцинкованные конструкции обычно имеют резьбовые соединения, которые требуют тщательной герметизации. Если планируется установить паровое отопление от печи, потребуется начать с создания теплообменника.

Теплообменник для парового отопления, который встраивается в дровяную печь, состоит из группы полых металлических труб, по которым проходит вода. Этот элемент может иметь любую форму, подстраиваясь под размеры и конфигурацию печи.

Он изготавливается из труб толщиной 2,5-3 мм или даже толще. Теплообменник может быть выполнен как в виде змеевика, так и в другой форме, главное — чтобы он поместился внутрь дровяной печи и имел достаточно большую поверхность для нагрева воды и образования пара.

Качество сварки теплообменника должно быть на высшем уровне. Даже малейшие дефекты в швах неприемлемы, так как устройство будет подвергаться высокому давлению горячего пара. После завершения изготовления теплообменника следует тщательно осмотреть сварные швы.

Для проверки все швы покрывают белым мелом. Затем одно из отверстий теплообменника закрывают, а во второе заливают керосин до полного заполнения. После небольшого ожидания необходимо оценить состояние швов. Если есть трещины, керосин просочится, и эти участки потемнеют от мелка.

Все обнаруженные дефекты устраняются, после чего проверку повторяют для проверки герметичности устройства. Теперь теплообменник следует промыть, а затем приступить к кладке дровяной печи. Теплообменник плотно устанавливается в топку, и трубы присоединяются к нему для соединения с отопительной системой.

Кладку печи завершайте в привычном для подобных конструкций порядке. Затем производят монтаж труб и радиаторов отопительной системы, согласно ранее разработанному проекту. Сначала устанавливаются радиаторы, при этом используются кронштейны для снижения шума от работы парового отопления.

На каждом радиаторе должны быть установлены краны Маевского для выпуска воздуха. Также потребуется на один запорный кран больше, чем радиаторов, так как нужно установить один общий запорный кран в начале системы. Перед ним также необходимо установить редукционный клапан и установку для редукции и охлаждения.

В конце, если это предусмотрено проектом, устанавливается накопитель для теплоносителя и циркуляционный насос. Для систем с естественной, а не принудительной циркуляцией накопитель и насос не нужны. Однако трубе, ведущей к теплообменнику, следует придавать уклон, примерно 3 мм на каждый метр.

Современные паровые котлы для отопления домов представляют собой высокоэффективные устройства, работающие на различных видах топлива и оснащенные системами автоматического контроля.

Монтаж системы с паровым котлом осуществляется по подобной схеме, принимая во внимание проектные особенности и характеристики конкретного оборудования. Например, редукционный клапан и охладитель, как правило, не требуются, так как котел уже включает в себя механизмы для контроля температуры и давления пара.

Полезные рекомендации

При установке системы парового отопления важно учесть, что все ее элементы должны быть рассчитаны на температуры выше 100 градусов. Так, стандартный мембранный расширитель в качестве резервуара для избыточного объема теплоносителя не подойдет, так как его максимальная рабочая температура составляет 85 градусов.

Дымоход от печи с теплообменником будет загрязняться быстрее по сравнению с обычной печкой. Поэтому процедуры по его очистке должны выполняться чаще и быть заранее запланированы.

Хотя печь с теплообменником может использоваться для приготовления пищи, это не самое удобное решение. Кроме того, летом, когда отопление не требуется, ее разжигать нельзя. Необходимо будет найти альтернативный источник, и наличие отдельной печи для кухни может значительно упростить задачу.

Подробные инструкции по проектированию и сборке системы парового отопления собственными силами можно найти в данной статье, которую мы настоятельно рекомендуем к изучению.

Итоги и интересное видео по теме

Практические наработки по преобразованию дровяной печи в котел для парового отопления можно увидеть в этом видео:

Дополнительную информацию о процессе монтажа парового отопления можно найти в следующем файле:

Здесь подробно освещена разница между системами принудительной и естественной циркуляции в отоплении:

Паровое отопление является довольно сложным в реализации вариантом автономной системы отопления. Однако при правильном проектировании и установке оно способно эффективно и экономично обеспечивать необходимым теплом ваш дом.

Мы будем рады вашим комментариям по приведенной информации. Задавайте вопросы, делитесь полезными знаниями и размещайте фотографии, касающиеся темы статьи. Внизу находится блок-форма, предназначенная для обсуждений и публикаций.