Раздел I. ОТОПЛЕНИЕ
В системах парового отопления теплоносителем служит пар. Пар может подаваться в систему от самостоятельного котла либо из центральной котельной. Обогрев нагревательных приборов в паровой системе осуществляется за счет скрытой теплоты конденсации водяного пара Образовавшийся в нагревательных приборах конденсат по конденсатопроводу сливается обратно в котел. Пар движется по паропроводам вследствие разности давлений в котле и у нагревательных приборов.
В зависимости от давления пара различают системы парового отопления низкого давления (до 0,7 ати), высокого давления (более 0,7 ати) и вакуум-паровые системы отопления, в которых давление пара меньше атмосферного.
Системы парового отопления применяются преимущественно в зданиях, предназначенных для кратковременного пребывания людей. Стоимость систем парового отопления несколько ниже стоимости водяного отопления, главным образом, за счет уменьшения поверхности нагревательных приборов. Однако применение систем парового отопления ограничивается по ряду гигиенических и технических соображений. Так, санитарно-гигиенические свойства этих систем низки, поскольку наружная поверхность нагревательных приборов имеет температуру более 100° С, в силу чего осевшая на ней органическая пыль интенсивно разлагается. К техническому недостатку паровых систем отопления следует отнести невозможность уменьшения температуры пара для снижения теплоотдачи нагревательных приборов, поэтому регулирование их теплоотдачи осуществляется только путем периодического прекращения подачи пара. Это приводит к резким колебаниям температуры внутри отапливаемых помещений. При каждом пуске остывшей системы на ее нагрев расходуется большое количество тепла, сопровождающееся усиленной конденсацией пара на холодных стенках трубопроводов и образованием «попутного конденсата», который движется по трубкам вместе с паром.
При скоплении значительного количества попутного конденсата образуются водяные пробки, двигающиеся с большой скоростью (10—20 м/с). При ударе такой пробки о препятствие (поворот трубопровода, вентиль) происходят гидравлические удары, сопровождающиеся сильным металлическим стуком. Это также снижает качество паровых систем. Еще в меньшей степени санитарно-гигиеническим требованиям удовлетворяют системы парового отопления высокого давления В предприятиях общественного питания они не применяются. Не применяются также вакуум-паровые системы парового отопления главным образом вследствие сложности их сооружения и эксплуатации.
Системы парового отопления низкого давления подразделяются на замкнутые и разомкнутые. Замкнутые системы применяются при использовании пара низкого давления обычно от котельной, расположенной в данном здании.
Двухтрубная, тупиковая замкнутая система парового отопления низкого давления с верхней разводкой и сухим конденсатопроводом заполняется водой из водопровода до уровня /—/. В остальной части системы находится воздух.
Пар из котла по главному стояку / поступает в магистральные паропроводы 2, паровые стояки 3 и через ответвления 4 в нагревательные приборы 5, где и конденсируется. Затем конденсат по ответвлениям 6 поступает в конденсационные стояки и магистральный трубопровод 7 и по нему стекает самотеком в котел. Под давлением образующегося в котле пара вода выдавливается в конденсатопровод и достигает уровня —. Столб воды высотой h уравновешивает давление пара в котле Рк. Поэтому в замкнутых системах парового отопления котел должен быть установлен ниже нагревательных приборов. При этом чем выше давление пара в котле, тем ниже его нужно устанавливать. Так, при давлении пара 0,2 ати h—1 м, а глубина подвала должна быть около 4 м, при давлении пара 0,5 ати /i = 5 м, а глубина подвала должна быть около 8 м. Конденсат из паропровода удаляется через гидравлическую петлю 9.
В системе парового отопления в отличие от систем водяного отопления воздух как более тяжелый в сравнении с паром удаляется из нижней точки системы через специальную воздухо-выпускную трубу 8, которая расположена на 200—250 мм выше максимального уровня конденсата в конденсатопроводе.
Если котел нельзя установить ниже нагревательных приборов, а также при использовании пара с давлением более 0,7 атм (например, от заводской котельной) применяют разомкнутые системы парового отопления. В этой системе в отличие от замкнутой конденсат стекает не в котел, а в сборный конденсатный бак 6, откуда насосом перекачивается в котел или в сборный конденсатный бак центральной котельной.
Чтобы вместе с конденсатом в конденсатный бак не попадал пар, на общей конденсатной магистрали устанавливается петлеобразный гидравлический затвор или конденсационный водоотводчик 8, который пропускает конденсат и задерживает пар. Для удаления пара из конденсатного бака наружу последний снабжается атмосферной трубкой 9. На трубопроводе, соединяющем конденсатный насос с котлом, устанавливается обратный клапан 10, препятствующий выдавливанию воды из котла в конденсатный бак при неработающем насосе. Перед каждым нагревательным прибором устанавливается паровой вентиль.
В разомкнутых системах парового отопления нагревательные приборы могут быть расположены на произвольной высоте по отношению к котлу, т. е. выше котла, на одном уровне с ним, как это изображено на рис 25, или ниже котла. По аналогичной схеме выполняются и системы парового отопления высокого давления.
Паровые системы отопления
Одна из важнейших систем жизнеобеспечения в нашем довольно неласковом климате — отопление. Есть несколько различных способов сделать систему подогрева. И одни из них — паровое отопление. Система эффективная, но применяется очень редко — слишком много у нее минусов.
Что это такое и чем отличается от привычных водяных систем
Многие люди считают что паровое и водяное отопление — это одно и то же. Это ошибочное мнение. При паровом отоплении тоже есть батареи и трубы, есть котел. Но по трубам движется не вода, а водяной пар. Котел требуется совсем другой. Его задача испарить воду, а не просто нагреть ее до определенной температуры, соответственно, мощность его намного выше, так же как и требования к надежности.
Несколько паровых котлов
Элементы системы
При паровом отоплении по трубопроводу перемещается водяной пар. Его температура — от 130°C до 200°C. Такие температуры налагают особые требования на элементы системы. Во-первых, трубы. Это только металлические трубы — стальные или медные. Причем они должны быть бесшовными, с толстой стенкой.
Упрощенная схема парового отопления
Во-вторых, радиаторы. Подходят только чугунные, регистры или труба с оребрением. Чугунные при таких условиях менее надежные — в нагретом состоянии от контакта с холодной жидкостью они могут лопнуть. Более надежны в этом плане регистры из труб, змеевики или труба с прикрепленными к ней ребрами — отопительный прибор конвекторного типа. Сталь более терпима к попаданию холодной воды на ее разогретую поверхность.
Срок службы и область применения
Но не стоит думать, что стальная система парового отопления будет служить очень долго. В ней циркулирует очень горячий и влажный пар, а это идеальные условия для коррозии стали. Элементы системы быстро выходят и строя. Обычно они лопаются в самых изъеденных ржавчиной местах. При том что внутри под давлением находится пар с температурой выше сотри градусов, опасность очевидна.
Структурная схема котла для парового отопления
Потому паровое отопление признано опасным и запрещено для обогрева общественных мест и многоквартирных домов. Оно еще используется в некоторых частных домах или для обогрева производственных помещений. На производстве оно очень экономно, если пар — производная технологического процесса. В частных домах паровое отопление применяется в основном в домах сезонного проживания — на дачах. Все из-за того, что оно нормально переносит заморозку — воды в системе мало и она не может навредить, а также из-за его экономичности на стадии устройства (по сравнению с водяными системами) и высокой скоростью прогрева помещений.
Достоинства и недостатки
Паровое отопление — не самое популярное, но оно имеет как положительные, так и отрицательные моменты. Причем плюсы довольно значительны:
- Высокая эффективность обогрева. Дело в том, что пар в системе не просто нагревает до какой-то температуры радиаторы и трубы. Из-за большой разницы температур он конденсируется. А при конденсации 1 литр пара отдает 2300 кДж тепла. Тогда как при остывании того же количества воды на 50°C отдается только 100 кДж. Потому для обогрева помещения требуется очень небольшое количество радиаторов. В некоторых случаях достаточно некоторого количества труб.
- Так как паровое отопление — система небольшая, она имеет малую инерционность. Нагреваться помещение начинает буквально через несколько минут после пуска котла.
Пар в радиаторах конденсируется, Стекает вниз, затем отводится через специальный трубопровод
Недостатки паровых систем отопления еще более впечатляющие:
- Высокая температура пара приводит к нагреву всех элементов системы до 100°C и выше. Это приводит к следующим последствиям:
- очень активной циркуляции воздуха в помещении, что некомфортно, а, порой, и вредно (при аллергии на пыль);
- воздух в помещении пересыхает;
- горячие элементы системы травмоопасны и их надо закрывать, причем и трубы тоже;
- не все строительные материалы нормально переносят длительный нагрев до таких температур, потому выбор отделочных материалов весьма ограничен (по сути, это только цементная штукатурка с последующей окраской термостойкими красками).
- Простое паровое отопление имеет очень ограниченные возможности по регулировке теплоотдачи. Есть только один способ изменять температуру — сделать несколько параллельных веток и включать их по мере необходимости. Второй способ — отключать котел при перегреве и включать после того, как помещение остынет. Этим процессом управляет автоматика, но такой способ далеко не самый комфортный, так как наблюдаются постоянные колебания температуры.
- Система шумная. При движении пар довольно сильно шумит. В производственных цехах это не очень мешает, а в частном доме может быть проблемой.
Как видите, паровое отопление — не лучший выбор, хотя и довольно недорогой в обустройстве.
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.
Схема парового отопления с верхней разводкой
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.
