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

С нижней разводкой. Паропровод располагается на уровне пола. Эта схема — не лучший выбор, так как по одним трубам вверх движется горячий пар, вниз — конденсат, что часто приводит к гидроударам и разгерметизации системы.

С промежуточной разводкой. Паропровод укладывается чуть выше радиаторов — примерно на уровне подоконников. Система обладает всеми преимуществами верхней разводки, за исключением того что горячие трубы находятся в пределах досягаемости и велика вероятность ожога.

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.

Обустройство системы парового отопления частного дома

В последнее время паровое отопление считается весьма востребованным и популярным. Установки, работающие на основе парогенератора, демонстрируют высокий показатель КПД и низкое энергопотребление, при этом стоят они намного дешевле других агрегатов. Из-за простой конструкции и понятного принципа работы такие системы с легкостью изготавливают своими руками.

Источником тепловой энергии является котел, генерирующий пар. По мере нагревания этот пар начинает поступать в трубы, а затем превращаться в конденсат, который оседает на стенках отопительных приборов. Такой процесс приводит к выделению тепла, которого вполне хватает для обогрева окружающего пространства. Подобный способ отопления гарантирует высочайшую производительность, так как при конденсации одного килограмма пара выделяется больше 2400 кДж теплового потенциала, а при нагревании теплоносителя до 50 градусов только 110 кДж.

Движение пара по обогревательной системе осуществляется с помощью РОУ (редукционно-охладительной установки) или паровой турбины. При проникновении в отопительные приборы разогретый пар переходит в конденсирующее состояние и в жидком виде возвращается обратно. Таким образом, цикл замыкается, и процесс циркуляции повторяется.

В замкнутых установках между местом появления пара и местом его выхода выдерживается определенное давление. Его должно хватать для вытекания теплоносителя. Резервуар, собирающий пар, располагается на несколько уровней ниже отопительного прибора.

Для сравнения, в котлах открытого типа жидкость скапливается в специальных емкостях, а затем перекачивается в генератор с помощью насоса. Чтобы предотвратить сбои и другие непредвиденные обстоятельства при использовании установки, лучше отказаться от несертифицированных систем и покупать только проверенное оборудование. От этого зависит не только долговечность котла, но и его надежность и безопасность.

В настоящее время задействуется два типа разводки трубопровода:

Первый вариант подразумевает циркуляцию пара по одной трубе, а второй — по двух. В последнем случае по одной трубе двигается пар, а по второй — конденсат. При обустройстве парового отопления дома такой вариант очень востребованный, так как он позволяет регулировать температуру нагревания с помощью специальных вентилей. Чтобы провести аналогичное действие в однотрубном варианте, придется уменьшить мощность работы котла или вообще отключить отопление. В холодную пору такой подход может привести к недостаточному обогреву пространства.

Современные схемы парового отопления частного дома являются очень востребованными. Объясняется это такими преимуществами:

1. 1. Доступная стоимость и экономичность работы.
2. 2. Возможность использования в течение круглого года. Жидкий теплоноситель не боится замерзания.
3. 3. Высокий процент КПД, что объясняется применением метода конвекции и излучения.
4. 4. Возможность использования труб с меньшим диаметром и компактных радиаторов.
5. 5. Быстрое прогревание любых помещений.
6. 6. Минимальная теплопотеря. По заявлениям экспертов, коэффициент теплоотдачи настолько высокий, что теплопотеря практически сведена к нулю.
7. 7. Поддержка взаимодействия с системой теплых полов.

Но помимо видимых плюсов, у таких котлов есть и существенные недостатки. Один из них заключается в интенсивном шуме при циркуляции теплоносителя. Более того, конструкция способна прогреваться до температуры от 100 градусов, что повышает вероятность получения ожогов при соприкосновении с кожей. Чтобы избежать подобных последствий, радиатор лучше защитить специальным экраном. Из-за неустойчивости к коррозии срок службы оборудования существенно снижается.

Обустраивая паровое отопление в частном доме своими руками, нужно уделить особое внимание подбору труб, а вернее, материалу, из которого они изготовлены. В настоящее время широко распространены такие типы труб:

1. 1. Из стали. Характеризуются высокой прочностью и устойчивостью к интенсивной эксплуатации. Чтобы установить трубу, нужно задействовать сварочное оборудование, а чтобы продлить срок ее службы — обработать специальным антикоррозийным составом. В противном случае стальное изделие начнет деформироваться под воздействием коррозийных процессов.
2. 2. Из меди. Для монтажа медных труб задействуется высокотемпературная пайка. Подобные конструкции не боятся воздействия высоких температур, долговечны и надежны, поэтому их можно монтировать непосредственно в стены. Однако стоят изделия из меди очень дорого.
3. 3. Из нержавейки и оцинкованной стали. Такие модели совмещают в себе преимущества двух предыдущих типов: им не страшна коррозия, они очень прочные и устойчивые к высоким температурам. Более того, нержавеющие и оцинкованные трубы легко монтируются, так как у них есть резьбовое соединение, а единственным существенным минусом остается высокая стоимость.

Из-за высокой температуры теплоносителя использовать пластмассовые или металлопластиковые трубы в системе парового отопления невозможно. Они не способны выдерживать высокотемпературный режим, поэтому не практикуются в таких установках.

Независимо от выбранного типа труб, сама трубопроводная магистраль состоит из двух частей:

1. 1. Конденсаторопровод.
2. 2. Паропровод.

Из названия становится понятно, для каких целей предназначается каждый узел. Паропровод проводит теплоноситель, а конденсаторопровод сохраняет и транспортирует полученный конденсат.

Помимо труб, нужно купить и батареи, которые будут сохранять и передавать тепло. В их качестве целесообразно задействовать чугунные, стальные или алюминиевые изделия. Лучший вариант — батарея из чугуна, которая характеризуется высокой прочностью и надежностью. К тому же такая конструкция выдерживает самые экстремальные температуры.

Чтобы понять, как правильно сделать паровое отопление, необходимо правильно рассчитать мощность котла, учитывая площадь помещения, которую он будет отапливать. В этом случае необходимо руководствоваться простым соотношением:

1. 1. Для помещений площадью от 60 до 200 квадратных метров задействуется котел на 25 киловатт.
2. 2. Эффективный обогрев здания на 200−300 кв. м. возможен только с помощью котла на 25−35 кВт.
3. 3. Для помещений площадью от 600 до 1200 кв. м. нужен котел на 60−100 кВт.

При обустройстве котельных установок принято задействовать простую формулу: для каждых 100 кв. м. отапливаемой площади нужно около 10 кВт мощности котла.

При выборе подходящего обогревательного оборудования нужно учитывать тип топлива, на котором оно работает. В настоящее время на рынке доступны твердотопливные котлы, газовые и комбинированные. Также особым спросом пользуются электрические модели, которые актуальны для удаленных регионов с низкими тарифами на электрическую энергию.

Что касается показателей давления, то они определяются самим типом установки. В классических паровых устройствах они должны составлять 6 атмосфер или немного выше. В вакуумно-паровых моделях давление не должно быть ниже атмосферного. В любом случае на самом котле должен находиться манометр, который указывает на текущие показатели.

Конструкция агрегата включает в себя топку, горелку и зольник. Ключевой составляющей является барабан, на котором размещены контрольно-измерительные приборы, трубы, манометр и предохранители. Для обустройства паровых отопительных магистралей можно брать как газотрубные, так и водотрубные котлы. Из-за более высокого теплового потенциала второй вариант считается самым востребованным.

В загородных домах и частных коттеджах неплохим вариантом самодельного котла является установка печи. Однако ее нельзя использовать и для обогрева помещения, и для нагревания жидкости или приготовления пищи.

К самодельной конструкции дополнительно приспосабливают специальное устройство — змеевик. Его можно сварить из труб и расположить непосредственно над печкой.

При монтаже парового оборудования нужно обращать внимание на несколько рабочих моментов. Среди них:

1. 1. Площадь помещения, которое будет обогреваться.
2. 2. Количество и угол расположения радиаторов, фильтров и других частей установки.

Насос циркуляции и паровентиляторы подбираются таким образом, чтобы движение теплоносителя по системе осуществлялось с максимальной эффективностью. Для этого нужно учитывать место расположения оборудования. При самостоятельном монтаже подобной установки нужно найти такие материалы и компоненты:

1. 1. Котел.
2. 2. Трубы.
3. 3. Радиаторы.
4. 4. Приборы для измерения давления.
5. 5. Запорно-регулирующую арматуру.

В соответствующем документе нужно указать длину труб, их количество и диаметр. Также важно обратить внимание на тип используемых радиаторов и других нагревательных элементов. Любые значения нужно записать на бумаге в виде схемы, подробно описывая все мелкие детали. По завершении составления проекта можно переходить к монтажным работам. Для успешного монтажа важно в точности следовать за схемой и не отклоняться от заданных параметров.

В первую очередь нужно подготовить поверхности, на которых будет фиксироваться оборудование. На стенах закрепляют крепежные элементы, куда затем будут присоединены радиаторы. Дальше фиксируются отопительные приборы под окнами, которые нужны для предотвращения холодных сквозняков: воздушный поток, который проникает извне, сразу нагреется, препятствуя появлению запотеваний на окне.

На следующем этапе происходит монтаж парогенератора на основание из бетона. Пол предварительно монтируется с помощью пожаробезопасного материала. Желательно устанавливать его в подвале, так как пары способны подниматься вверх, или в отдельно обустроенном помещении.

Что касается расширительного бака, то его фиксируют с помощью специальных крепежных узлов в самой высокой точке системы. Как утверждают специалисты, баки открытого типа должны находиться на небольшой дистанции от котла.

Дальше начинается монтаж трубопровода. В первую очередь следует осуществить разводку с парогенератора, подведя от него трубу к первому отопительному прибору. Если труба слишком длинная, ее нужно обрезать. После этого соединяются все вводы и выводы, а также подключаются трубы. Каждая батарея оснащается специальным краном.

В последнее время обогревательные паровые котлы используются совместно с системами «теплых полов». Процедура монтажа такой схемы требует больших усилий, но оно того стоит. Под покрытием пола устанавливают специальные трубы из полипропилена или металлопластика, по которым будет перемещаться теплоноситель.

Кроме этого, важно провести монтаж комнатного термостата, который будет регулировать температуру. В такой вариации «теплый пол» будет выдавать лучшие показатели КПД и продемонстрирует себя в полной мере.

Без сомнений, обогрев помещений паром — это хороший способ решить проблему дорогостоящих тепловых ресурсов и обеспечить себя стабильным источником тепла на целый год. Но чтобы установка функционировала в лучшем виде, а ее обслуживание не требовало больших вложений, важно правильно подобрать схему разводки и следовать основным правилам монтажа. В остальном принцип работы парового отопления и монтаж самодельных пароводяных систем остаются понятными.