Как осуществляется отвод конденсата в паровых системах?

Конденсат — это жидкость, которая образуется на стенках системы из-за резких перепадов температуры. Образование конденсата происходит, как в крупном промышленном оборудовании, работа которого построена на паровых системах, так и в обыкновенной бытовой технике, например, в холодильнике или в кондиционере. Как правило, во всех паровых системах стоит специальное оборудование, которое способствует отводу конденсата — конденсатоотводчики.

Для чего нужен отвод конденсата?

Образование конденсата внутри паровой системы со временем может привести к целому ряду негативных последствий, в числе которых такие происшествия, как выход паровой системы из строя. Так как конденсат — это жидкость, то ее контакт с уязвимым к влаге оборудованием системы может привести к непоправимому результату. Также появление сырости и грибка внутри системы.

Это лишь несколько последствий, к которым может привести образование конденсата. Чтобы избежать непоправимых последствий, используется специальное оборудование, которое называется конденсатоотводчик, и предназначено для своевременного удаления или отвода конденсата.

Как происходит отвод конденсата с помощью конденсатоотводчиков?

Чаще всего для эффективного и регулярного отвода конденсата от теплообменного оборудования используется сразу несколько конденсатоотводчиков в одной системе. Перед тем, как начать работы по их монтажу, необходимо тщательно подготовить паровое оборудование. Подготовка осуществляется в несколько этапов:

• Удаление воздуха и установка соответствующего оборудования в трубопровод системы;
• Установка редукционных станций;
• Монтаж очистительных сетчатых фильтров, которые необходимы для очищения воздуха и пара, а также для предохранения конденсатоотводчиков от загрязнения.

Все существующие приборы, с помощью которых совершается отвод конденсата, делятся на три основных вида:

• Термостатические конденсатоотводчики представляют собой оборудование, которое обладает возможностью определять разницу между температурами пара и конденсата. Перед тем, как отвести конденсат, оборудование охлаждает его до определенного уровня;
• Механические конденсатоотводчики обладают возможностью непрерывного отвода конденсата, и широко используются в различных теплообменных системах;
• Термодинамические конденсатоотводчики — это устройства, работа которых основана замере скоростей пара и конденсата при протекании, и определении разницы скоростей.

Все конденсатоотводчики обладают определенными достоинствами и недостатками, и чтобы определиться с необходимым устройством, требуется учитывать состояние и предназначение своей паровой системы, а также ряд других важных нюансов.

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.

Базовые принципы отвода конденсата с примерами

2.1. Конденсат рекомендуется отводить из теплообменников самотеком (рис.11)
2.2. Для работы конденсатоотводчика требуется определенный перепад давления (рис. 12)
2.3. Если после конденсатоотводчика конденсатная линия поднимается, то перепад давления на конденсатоотводчике уменьшается, примерно, на 1 бар на каждые 7 метров подъема (рис. 13)
2.4. Если перед конденсатоотводчиком существует вертикальный участок трубопровода, то в нижней точке этого вертикального участка необходимо предусмотреть гидравлический затвор (рис. 14)
2.5. Диаметр конденсатопровода должен подбираться с учетом объема пара вторичного вскипания для того, чтобы избежать повышения давления в конденсатопроводе (рис. 15)

2.6. Конденсат и, по возможности, пар вторичного вскипания следует собирать и использовать повторно (рис. 16)

2.7. Каждый теплообменник должен дренироваться индивидуально
2.7.1. Отдельный конденсатоотводчик после каждого теплообменника (индивидуальный дренаж) (рис. 17)

2.7.2. Дренаж нескольких параллельно установленных теплообменников с помощью одного конденсатоотводчика (рис. 18

2.7.3. Дренаж нескольких последовательно установленных теплообменников (например, многоплитные прессы) (рис. 19)

2.8. Подтопление конденсатом (плюсы и минусы)
2.8.1. Подтопление конденсатом парового пространства теплообменника снижает скорость теплопередачи (рис. 20)

2.8.2. Подтопление теплообменника конденсатом приводит к экономии топлива за счет сокращения потребления пара. Однако необходимо учитывать то, что это может приводить к возникновению гидроударов
2.9. Меры по предотвращению гидроударов
2.9.1. Правильная организация отвода конденсата из паровых пространств (рис. 21 и 22)

Возможные причины подтоплений:

Ошибочно подобранный конденсатоотводчик (например, неправильный тип, конденсат отводится периодически, недостаточная пропускная способность). Конденсатоотводчик работает неправильно (например, конденсатоотводчик не открывается или открывается со слишком большим переохлаждением). Перепад давления на конденсатоотводчике слишком мал из-за больших потерь напора внутри теплообменника при низких нагрузках (например, давление в конденсатной линии > 1 бар(абс), а давление в теплообменнике при низкой нагрузке