Паровое отопление в частном доме: схемы и оборудование

Особенности обогрева частного дома паром

У тепла, доставляемого паром, есть ряд плюсов, которые привлекают внимание рачительных хозяев:

• установка конструкции обойдётся сравнительно недорого, ремонт и обслуживание также не требуют много средств и времени;
• оборудование не занимает большие пространства;
• помещение нагревается в считаные минуты;
• практически отсутствуют теплопотери;
• тепло передаётся по трубам и распределяется не только конвекцией, но и излучением;
• благодаря эффективности устанавливают малое количество радиаторов и даже обходятся только трубами.

Из-за высокой теплоотдачи уменьшают площадь радиаторов и диаметр труб.

Выбирая конструкцию отопления, следует знать не только плюсы.

Есть ряд минусов:

само по себе оборудование шумное; придётся соблюдать осторожность так, как температура труб бывает больше 100 градусов;

поверхности тепломагистрали должны быть закрыты, особенно если в семье дети — чтобы избежать серьёзных ожогов; в помещении будет высокая циркуляция воздуха, устанавливается низкий уровень влажности, что потребует мер по очищению и увлажнению воздуха; при аварии возникает риск получения серьёзных травм — будет бить горячий пар

Как работает паровое отопление?

Паровое отопление в частном доме своими руками

В системах парового отопления для частных домов используется паровой котел низкого давления, генерирующий перегретый пар и подающий его в систему отопления. Пар движется по трубам, остывает и конденсируется на их внутренней поверхности, выделяя при этом большое количество тепловой энергии, что и является основой высокой эффективности парового отопления.

Для сравнения: при конденсации одного килограмма пара выделяется 2300 кДж тепловой энергии. В то же время при остывании на 50 градусов килограмма пара выделяется всего лишь 100 кДж тепловой энергии. Полученный при этом конденсат (вода) самотеком возвращается в котел или подается в него с помощью насоса.

Давление пара в системах парового отопления частных домов может быть ниже атмосферного (в этом случае речь идет о вакуум паровых системах) или быть выше атмосферного с давлением не более 6 атм.

Для регулирования подачи тепла в системах парового отопления частного дома используют изменение расхода пара. При необходимости подачу пара прекращают, создавая условия для того, чтобы дом мог остыть.

В качестве приборов отопления в паровой системе используют чугунные и стальные радиаторы, а  также трубы с оребрением.

Разновидности отопительной системы

На практике можно встретить достаточно большое количество вариаций парового отопления. По количеству труб выделяют одно и двухтрубные разновидности паровых систем. В первом случае пар движется по трубе непрерывно.

В первой части своего пути он отдает тепло батареям и постепенно переходит в жидкое состояние. Дальше он двигается как конденсат. Чтобы не возникло препятствий на пути теплоносителя, диаметр трубы должен быть достаточно большим.

Бывает, что пар частично не конденсируется и прорывается в конденсатопровод. Для того чтобы исключить его проникновение в ветку, предназначенную для отвода конденсата, после каждого радиатора или группы приборов отопления рекомендуется устанавливать конденсатоотводчики

Значимым недостатком однотрубной системы является разница в нагреве радиаторов. Те, что расположены ближе к котлу, греются больше. Те, что дальше – меньше. Но заметной эта разница будет только в больших по площади зданиях. В двухтрубных системах пар движется по одной трубе, конденсат уходит по другой. Таким образом удается сделать равной температуру во всех радиаторах.

Но при этом значительно увеличивается расход труб. Как и водяное, паровое отопление может быть одно или двухконтурным. В первом случае систему используют только для отопления помещений, во втором – еще и для нагрева воды для бытовых нужд. Различается и разводка отопления.

Практикуется три варианта:

• С верхней разводкой. Магистральный паропровод прокладывается выше приборов отопления, от него опускаются трубы к радиаторам. Еще ниже, у самого пола укладывается конденсатопровод. Система является наиболее стабильной и простой в реализации.
• С нижней разводкой. Магистраль размещается ниже приборов парового отопления. В результате по одной и той же трубе, которая должна быть несколько большего, чем обычно диаметра, в одном направлении движется пар, а в противоположном – конденсат. Это провоцирует гидроудары и разгерметизацию конструкции.
• Со смешанной разводкой. Труба паропровода монтируется немного выше уровня радиаторов. Все остальное – как в системе с верхней разводкой, благодаря чему удается сохранить все ее преимущества. Главный недостаток – высокая травмоопасность по причине легкого доступа к раскаленным трубам.

При обустройстве схемы с естественным принуждением нужно помнить, что паропровод монтируется с небольшим уклоном в направлении движения пара, а конденсатопровод – конденсата.

Уклон должен быть 0,01 – 0,005, т.е. на каждый погонный метр горизонтальной ветки должно приходится 1,0 – 0,5 см уклона. Наклонное положение паро- и конденсатопроводов избавит от шума проходящего по трубам пара и обеспечит свободное стекание конденсата.

Паровые отопительные системы сооружают по однотрубной и двухтрубной схеме. В числе однотрубных преобладают варианты с горизонтальным подсоединением к приборам отопления. В случае сооружения контура с вертикальным присоединением приборов лучше выбрать двухтрубный вариант

По уровню внутреннего давления системы различают две основные разновидности:

• Вакуумные. Предполагается полная герметичность системы, внутри которой устанавливается специальный насос, создающий вакуум. В результате пар конденсируется при более низких температурах, что делает такую систему относительно безопасной.
• Атмосферные. Давление внутри контура превышает атмосферное в несколько раз. В случае аварии это крайне опасно. Кроме того, радиаторы, работающие в такой системе, разогреваются до очень высоких температур.

Вариантов обустройства парового отопления много, поэтому каждый может выбрать для своего дома оптимальный вариант с учетом всех особенностей здания.

На рисунке представлена схема разомкнутой системы парового отопления

Устройство котла на дровах

Простейший принцип устройства древесных котлов заключается в использовании тепла от сжигаемого топлива для испарения воды. Для стабильного функционирования устройства в нем всегда должно быть топливо и кислород в качестве окислителя. Конструкция парового агрегата на дровах:

1. Топочное устройство расположено в передней части котла. Оно оснащено колосниковой решеткой и имеет боьшие размеры.
2. Скопление труб, выполняющих функцию конвектора, соединяют обе рубашки прибора.
3. Фронтовая плита расположена на передней части, как и загрузочная дверца для топлива.
4. На дверце крепится вентиляционное устройство, предназначенное специально для стабильной подачи кислорода в печь.

На современных моделях паровых устройств дополнительно устанавливают:

• манометр;
• колонку-водомер;
• защитные клапаны, предотвращающие течь;
• пульт управления измерительными приборами, которые подают сигналы о любых неисправностях и отклонениях в работе прибора.

Эти устройства надёжны, экологичны и безопасны.

Что для него потребуется?

Устройство паровой системы

Монтаж системы парового отопления не сложен, но, как и любую незнакомую работу, лучше его доверить профессионалам. Для начала нужно купить необходимое оборудование — трубы, конвекторы, колена и соединители.

Трубы лучше брать гидроизоляционные из пластика диаметром 25 мм, если это допускается в запланированной для реализации схеме. Металлические изделия стоят дешевле, но они могут засориться из-за отложения солей. Кроме того, использование пластика упрощает монтаж, и у этого материала лучше теплопроводность.

Конвекторы специалисты рекомендуют использовать алюминиевые, так как они лучше всего обеспечивают передачу тепла в помещение. Это самый дорогой тип изделий. Поэтому, если вы хотите сэкономить, то выбирайте конвекторы из чугуна.

Батареи парового отопления для обогрева помещений

По аналогии с водяным отоплением, где теплоносителем является вода, в паровом, применяется водяной пар. В 19 веке и первой половине 20 века этот тип был доминирующим при обогреве жилья. В настоящее время паровое отопление запрещено для использования в общественных и жилых помещениях.

Однако устоявшееся название «паровое отопление» до сих пор ошибочно применяется для обозначения нынешних систем центрального отопления. В частных домах, где владелец волен поступать по-своему, ограничений на установку парового отопления не существует.

Принципы работы системы парового отопления

Для отопления частных домов используется перегретый водяной пар, который генерируется в паровом котле низкого давления. Пар при своем движении по трубам системы остывает, конденсируясь на внутренней поверхности подающих трубопроводов и батарей парового отопления. В процессе конденсации выделяется 2300 кДж энергии от каждого килограмма пара, что указывает на высокую эффективность отопления паром. Образующийся конденсат (обычная вода) возвращается в котел самотеком либо подается в котел насосом. Цикл повторяется многократно, обеспечивая постоянный обогрев помещения.

В состав основных элементов системы отопления паром входят:

• водонагревательные котлы;
• магистральные трубопроводы;
• обогревательные приборы типа батарей, радиаторов, регистров. Используются чугунные и стальные радиаторы, трубы с пластинчатым оребрением;
• запорная арматура и регулирующие вентили;
• система автоматики.

Схема парового отопления жилого дома

По способу возврата конденсата в котел системы парового отопления подразделяются на два вида:

1. разомкнутый, при котором конденсат собирается в специальный резервуар и перекачивается в котел;
2. замкнутый, когда конденсат самотеком по трубе большого диаметра возвращается в котел.

По аналогии с водяным, различают паровое отопление однотрубного и двухтрубного исполнения.

По величине начального давления водяного пара различают:

• вакуум-паровые системы с давлением менее 1 атм.,
• низкого давления от 1 атм до 1,7 атм и
• высокого давления (до 6 атм).

Преимущества и недостатки

Положительной стороной эксплуатации парового отопления можно считать следующие факторы:

• даже в самое холодное время года разморозка системы не произойдет, что весьма предпочтительно при выборе типа отопления для загородного дома в пользу парового ;
• использование труб меньшего диаметра, чем для водяного. Соответственно, ниже цена радиаторов и трубопроводов;
• отсутствие потерь тепла;
• нет вредных выбросов;
• быстрый разогрев отопительной системы.

Негативной стороной являются:

• слишком высокая температура радиаторов отопления, что может привести к ожогам. Собственно, по этой причине еще в середине 20-го века начали отказываться от эксплуатации паровых систем;
• кроме угрозы ожога при случайном контакте с нагретой свыше 100 градусов поверхностью батареи, серьезную опасность представляют прорывы трубопроводов, которые приведут к более серьезным травмам и порче имущества;
• малый срок службы из-за высокой температуры и сильной коррозии;
• сильный шум при движении пара по трубам;
• отсутствие регулировки температуры;
• сложности монтажа дополнительных магистралей к уже работающей системе.

Область применения

Как уже говорилось, паровое отопление жилых помещений не запрещено для использования в частных застройках. Его также широко используют на предприятиях, где пар вырабатывается для внутренних производственных нужд. Паром обогревают производственные помещения, раздевалки и бытовки, вестибюли и лестничные клетки заводов, теплопункты. Пар собственного производства помогает существенно снизить заводские расходы на оплату тепла в случае его получения от городских теплосетей

Это важно! Необходимо обеспечивать хорошую теплоизоляцию труб и радиаторов, поскольку пар проходит с температурой 1150 С. Исходя из этой цифры, следует подбирать полимерные трубы для применения их в системе парового отопления

Паровое отопление не разрешено устанавливать в жилых домах, административных зданиях, детских и учебных заведениях, больницах.

Проектирование системы парового отопления

Даже для небольшого помещения лучше всего составить проект. Система, сделанная на “авось” с большой долей вероятности вскоре потребует переделки, а составленная на бумаге схема позволит сразу же выявить слабые места и исправить их.

Например, для того, чтобы создать систему с естественной циркуляцией теплоносителя, теплообменник, а соответственно, и нагревательный прибор, следует расположить в самой нижней точке дома.

Паропровод и конденсатопровод систем отопления с естественным типом движения теплоносителя устраивают с уклоном в сторону его движения (+)

Это значит, что печь или котел должны стоять ниже всех радиаторов, а также труб, которые стоят не вертикально, а горизонтально или под углом к вертикали.

Если разместить нагревательный прибор таким образом не получается (в доме отсутствует подвал, подвал использован для других целей и т.п.), следует отдать предпочтение отоплению с принудительной циркуляцией.

На схеме изображена система отопления с принудительной циркуляцией. Для ее монтажа понадобится циркуляционный насос и накопительный бак

Поэтому в схему парового отопления необходимо включить насос, который будет нагнетать воду в теплообменник. Важный момент в проектировании отопительной системы – порядок подключения радиаторов. Последовательное подключение или так называемая однотрубная система предполагает соединение всех радиаторов по порядку.

В результате теплоноситель будет последовательно перемещаться по системе, постепенно остывая. Это экономичный вариант подключения, который и установить проще, и по стоимости выйдет дешевле.

Но равномерность прогрева при таком способе пострадает, поскольку первый радиатор будет самым горячим, а в последний теплоноситель поступит в уже наполовину остывшем состоянии.

Однотрубное подключение радиаторов, как видно из этой схемы, предполагает последовательный монтаж. На последний радиатор теплоноситель поступает уже остывшим

Однотрубное решение может быть приемлемым только при подключении парового отопления на даче или в небольшом доме, на площади менее 80 кв. м. А для просторного коттеджа или двухэтажного строения больше подойдет двухтрубная система, при которой радиаторы подключают параллельно.

Схема с одной трубой обеспечивает одновременное, а не последовательное поступление теплоносителя в каждый радиатор, и прогрев помещений осуществляется более равномерно. Но при двухтрубном контуре к каждому радиатору придется подвести две трубы: прямую и “обратку”.

Такая система сложнее в реализации, да и обойдется это немного дороже, чем при установке однотрубной системы. Впрочем, подавляющее большинство систем водяного отопления выполнено по двухтрубной схеме, несмотря на сложности, и функционирует вполне успешно.

На этой схеме показана двухтрубная система монтажа радиаторов парового отопления. Каждый радиатор подключается к общему стояку и имеет обратную трубу, что обеспечивает равномерное распределение теплоносителя

Если в качестве источника тепла предполагается использовать дровяную печь, то следует сразу же просчитать и спроектировать специальный теплообменник. Он выглядит как змеевик, сваренный из металлических труб. Этот элемент встраивается прямо в конструкцию печи, а не устанавливается отдельно.

Поэтому проект новой печи также следует продумать на этапе проектирования. Можно использовать и уже имеющуюся печь, но ее придется частично разобрать, чтобы вмонтировать теплообменник внутрь.

Для получения 9 кВт тепла необходим теплообменник с площадью поверхности около одного квадратного метра. Чем больше отапливаемая площадь, тем больше должны быть размеры теплообменника.

Если отапливать помещение предполагается с помощью котла, то все немного проще: его нужно купить и установить. Обычно для парового отопления в доме рекомендуется брать водотрубную модель котла, как наиболее эффективную.

Хотя жаротрубные, дымогарные или комбинированные дымогарно-жаротрубные модели также могут стать вполне приемлемым вариантом.

Иногда для организации парового отопления используют самодельный котел, в котором сжигают отработанное машинное масло. Но этот вариант считается подходящим для использования в подсобных помещениях, например, в гараже. Для жилого дома такой вариант не слишком хорош.

Как правильно рассчитать паровую систему

Остановив свой выбор на паровой системе, предстоит составить проект ее расположения в здании и выполнить предварительные вычисления.

Есть два варианта:

• произвести расчет основных компонентов парового отопления своими силами;
• обратиться за помощью к профессионалу – проектировщику.

Второй способ решения этого вопроса наиболее предпочтительный. Ведь только специалист, имея за плечами не один, удачно реализованный, проект по обустройству отопительной системы, способен учесть все пожелания владельца, не забыв о нормативных требованиях.

Если нет возможности и желания обращаться к проектировщику, можно приступить к самостоятельному расчету системы отопления паром. Можно использовать нормативы и полезные рекомендации из специальной литературы, например, из справочника проектировщика.

Для расчета предстоит взять план своего дома и посчитать площадь, которую требуется отопить. Затем обозначить места расположения радиаторов отопления.

При паровом отоплении часто используют вместо батареи регистры, выполненные из оцинкованных или оребренных труб. Они могут иметь дизайнерское оформление

Радиаторы подбирают в зависимости от требуемой мощности

Причем, важно учитывать технические характеристики понравившегося прибора – он должен выдерживать нагрузку при работе с паром

Чугунные радиаторы лучше не использовать в устройстве парового отопления редко посещаемой дачи. Постояв холодными длительное время, они могут не справиться с резким нагревом и лопнуть

Сравнительный обзор разных радиаторов отопления и рекомендации по их выбору приведены в этой статье.

Рассчитывать длину паро- и трубопровода для конденсата лучше всего, находясь в самом помещении. Так удобнее планировать высоту их прокладки и места установки радиаторов, если они понадобятся.

Для парового отопления можно использовать металлические трубы из оцинкованной стали или меди

Подсчитав нужное количество погонных метров трубы, не стоит забывать о паровой арматуре – вентилях, тройниках, при необходимости – конденсатоотводчиках, насосе.

Для определения мощности парового котла потребуется вычислить объем всех отапливаемых помещений и умножить эту цифру на показатель требуемого количества энергии для обогрева 1 м3. Этот показатель зависит от региона проживания. Так, для европейской части показатель составляет 40 Вт.

Можно подсчитать мощность котла для 3-х комнатного дома с высотой потолков 2,6 м.

Сначала надо вычислить площадь отдельных помещений:

• 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 предстоит вычислить 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 надо  умножить на потребности в тепле: 57,02*40 Вт=2288 Вт. К полученному значению надо добавить запас мощности не менее 20%: 2288*1,2=2745,6 Вт или около 3 кВт.

Второй вариант определения мощности – по площади. Условно принимается, что для отопления каждых 10 м2 требуется 1 кВт мощности котла + 30% запаса, если высота потолков не превышает допустимый уровень до 2,7 м.

Использовать для парового отопления можно только сертифицированный агрегат. Брать самопальный котел весьма опасно – можно серьезно пострадать при его взрыве

Выбирать паровой котел следует от проверенного производителя. Агрегат должен иметь сертификат качества и гарантию завода, его выпустившего. Паровой котел обязательно оснащают предохранительным клапаном. Также, потребуются приборы контроля температуры и давления и редуктор для нормализации давления, если это потребуется.

Паровое отопление в частных домах

В условиях частного дома своими руками под парогенератор можно переоборудовать печь.

Но тогда не стоит совмещать в печи несколько функций (например, отопление и нагрев воды или отопление и готовку), ведь тогда будет затруднительно использовать все функции вместе в теплое время года.

Такое возможно только при наличии летнего варианта печи – на открытом воздухе.

Прежде чем приступить к монтажу системы, нужно заранее решить, какой способ циркуляции будет использоваться при обогреве: принудительный или естественный.

При естественной циркуляции пара теплообменник должен располагаться ниже других элементов системы обогрева – так, чтобы трубы находились по отношению к нему под углом.

Принудительная система подразумевает использование насоса, который обеспечит бесперебойное функционирование теплообменника.

Может применяться как однотрубная схема, так и двухтрубная.

Однотрубная система работает при последовательном подсоединении радиаторов. Пар проходит по трубе через все секции и подсоединения.

Видео:

https://youtube.com/watch?v=P_edPhyi0hY

Таким образом, получается, что первые по очереди от котла радиаторы – самые горячие, а последние – холодные. Из-за этого подобная схема подходит только для небольших помещений.

Двухтрубная схема позволит обогреть большую площадь. Ее отличие в том, что она с помощью 2-х труб (отводящей и подводящей) соединяет параллельно несколько радиаторов.

Такая схема учитывает подачу пара одинаковой температуры по всей системе.

Чтобы своими руками сделать двухтрубную систему отопления, нужно под каждым окном установить радиатор, приготовить генератор пара и трубы, которые проводили бы пар и отводили бы конденсат.

В качестве запорной арматуры используются вентили и кран, который может выпустить лишний воздух.

Как дополнительное оборудование требуются насос, бачок для оттока конденсата, редукционный клапан и редукционно-охладительная система.

При установке парового отопления своими руками в деревянном доме нужно обезопасить деревянные поверхности от перегрева.

При грамотном исполнении паровое отопление может быть удобным вариантом для частного дома. Оно просто в использовании и создаст уютную и комфортную для жизни атмосферу в помещении.

Монтаж отопления – неужели это просто?

Монтируя паровое отопление своими руками, учитывайте размеры отапливаемой площади, количество и расположение радиаторов, запорно-регулирующей аппаратуры, фильтров и других элементов, необходимых для обеспечения нормального функционирования системы. Циркуляционный насос и паровентиляторы должны подбираться так, чтобы обеспечить эффективную циркуляцию теплоносителя

Важно принять во внимание, где будет размещать оборудование и как далеко будет расположен паровой котел

Монтаж парового отопления

Чтобы сделать паровое отопление самостоятельно, необходимо приготовить следующее оборудование и материалы:

• паровой генератор (котел);
• трубы для прокладки магистрали;
• радиаторы;
• контрольно-измерительные приборы;
• запорно-регулирующую арматуру.

В проектной документации должна быть указана длина труб, их количество и диаметр, а также используемые радиаторы или другие нагревательные элементы. Все это необходимо нанести на бумагу в виде схемы с подробным описанием всех нюансов. Когда проект и схема готовы, приступаем к монтажу. Монтируется система строго по схеме.

1. На первом шаге подготавливаем поверхности, к которым будет крепиться оборудование. На стенах монтируем крепления, на которых будут держаться радиаторы. Затем крепим отопительные приборы на стены. Располагать их следует под окнами, чтобы исключить появление холодных сквозняков: воздушные потоки, поступающие извне, будут сразу же нагреваться. Кроме того, это исключит запотевание окон и сдвинет «точку росы».
2. Далее устанавливаем котел (парогенератор) на бетонное основание. Пол изолируем пожаробезопасным материалом. Его лучше разместить в подвале, так как пары поднимаются вверх (или в гараже). Если планируется устройство теплых полов, то лучше купить двухконтурный котел, который будет разделять работу для дома и полов. В этом случае парогенератор располагаем выше половой поверхности.
3. Расширительный бак устанавливаем с помощью специальных креплений в наивысшей точке системы отопления, его нужно включить в магистраль между парогенератором и радиаторами. По рекомендациям специалистов устанавливать открытый бак следует на самом близком расстоянии к отопительному котлу.
4. На следующем этапе монтируем трубопровод. Начинать разводку будем с парогенератора. Трубу от него подводим к первому отопительному прибору, при необходимости обрезаем ее, если она слишком длинная. Затем соединяем все вводы и выводы. Аналогично делаем подключение трубы к следующему прибору, пока не соединим в единую магистраль все отопительные части. Трубы монтируются с наклоном 3 мм на метр для естественной циркуляции.
5. Каждую батарею оборудуем краном Маевского, чтобы можно было удалять образовавшиеся воздушные пробки, которые будут мешать эффективной работе системы.
6. Перед парогенератором устанавливаем накопительный бак, в котором будет собираться конденсат, а потом под естественным уклоном вода будет перетекать в отопительный котел.
7. Магистраль замыкаем на отопительном котле, создавая, таким образом замкнутый контур. На котле устанавливаем фильтр, он будет задерживать частицы грязи, содержащиеся в воде, и по возможности циркуляционный насос. Патрубок, идущий от насоса к котлу, должен быть диаметром меньше, чем остальные трубы.
8. На выходе из котла монтируем контрольно-измерительные приборы: манометр и клапан сброса.
9. В систему включаем узел слива/залива для откачивания теплоносителя из системы по окончании отопительного сезона или при ремонте.
10. После окончания монтажа проверяем систему на работоспособность и наличие течи. Устраняем все обнаруженные неполадки.

Использование парового отопления дешевле водяного, но в жилых помещениях его не рекомендуют устанавливать из-за опасности возникновения аварийной ситуации в случае порыва.