Паровые системы отопления

Сборка агрегата

Работа по самостоятельному изготовлению котла выполняется в несколько несложных шагов. Выполните последовательно каждый этап инструкции, параллельно ориентируясь на чертежи и схемы.

Первый шаг. Определите оптимальные размеры будущего парового котла. От размеров оборудования напрямую зависит его производительность. Этот момент уточняйте в индивидуальном порядке, учитывая особенности конкретно своей ситуации.

На этом же этапе подготовьте все необходимые чертежи. При желании можете заказать их составление профессионалу либо же использовать готовые чертежи из открытых источников.

Второй шаг. Заготовьте необходимые материалы. Ранее приводился перечень требуемых элементов. В первую очередь купите трубы диаметром 32 мм и 12 мм. Листовая нержавейка должна иметь толщину порядка 2-3 мм.

Третий шаг. Подготовьте корпус котла. Лучший вариант – сварить корпус самостоятельно из листового металла. Размеры корпуса подбирайте индивидуально, в соответствии со своими нуждами.

Четвертый шаг. Сделайте основание котла. Ранее рассказывалось, что в основе конструкции паровых котлов лежит система сообщающихся труб. Прежде всего, подготовьте кусок трубы длиной порядка 11 см с толщиной стенок примерно 3 мм.

Трубу, имеющую 11 см в диаметре, нарежьте на 12 элементов – они будут выполнять функции дымогарных труб. Трубу же большего диаметра нарежьте на жаровые трубки.

Длину труб подбирайте в соответствии с вашими схемами.

Медные трубы

Пятый шаг. Сделайте требуемое количество переборок и стенок парового котла. Для этого используйте нержавеющую листовую сталь.

Шестой шаг. Подготовьте в стенках агрегата отверстия для размещения жаровых и дымогарных труб. Присоедините упомянутые элементы в развальцованном виде к основанию котла. В этом вам поможет сварочный агрегат. На этом этапе тоже ориентируйтесь на имеющиеся чертежи и схемы.

Седьмой шаг. Прикрепите к корпусу агрегата предохранительный клапан и паровой коллектор. Через клапан в дальнейшем вы будете спускать остаточный пар.

Восьмой шаг. Выполните теплоизоляцию котла с помощью асбестового листа.

Схема подключения парогенератора

Таким образом, разобравшись в основных положениях инструкции, вы сможете самостоятельно собрать простой парогенератор и включить его в систему обогрева собственного дома. На каждом этапе выполнения работы ориентируйтесь на имеющиеся у вас чертежи, т.к. понять порядок сборки агрегата по одним лишь текстовым рекомендациям невозможно.

https://youtube.com/watch?v=T8E2vT5XY3A

Водоподготовка паровых котлов

Основные нарушения нормального функционирования этого вида отопительного оборудования вызываются образованием накипи на стенках трубопроводной системы. Чтобы обеспечить гарантировано безаварийную работу аппарата вода, поступающая в паровые агрегаты, должна предварительно очищаться.

Главная задача, которая ставится перед подготовкой жидкости для дальнейшего ее использования в аппарате, заключается в снижении ее накипной и коррозионной активности. Разрушение нагреваемых поверхностей и труб происходит под воздействием углекислоты и кислорода, попадающих в систему с жидкостью.

Водоподготовка для паровых котлов может заключаться как в очистке с применением химических средств, так и с использованием электромагнитного импульса. В первом случае берут вещества, которые препятствуют возникновению накипи и уменьшают коррозийное воздействие на внутренние поверхности. Во втором – создается поле, генерирующее высокочастотные колебания, способные препятствовать образованию накипи.

Неправильная подача воздуха

От того, сколько кислорода поступает в топку, сильно зависит работа пламени. Чтобы топливо нормально горело и отдавало максимальное количество тепла, ему необходимо строго определённое количество воздуха – не больше, не меньше. Если воздуха будет мало – углеводороды, выделяемые при горении, будут плохо окисляться, а значит будет меньше выделяться тепла. Если же воздуха поступает много, а он, как правило, поступает охлаждённый, снижается температура выделяемых газов и они не успевают сгореть (оседая опять же сажей на трубах) и выделить тем самым полезное тепло. Стоит заметить, что в воздухе содержится влага, на испарение которой так же тратится тепло (вместо того, чтобы обогревать дом).

Большинство твёрдотопливных котлов, предлагаемых на рынке, работают по следующему принципу. В них установлен термостат, который регулирует температуру воды, циркулирующую по отопительной системе дома для его обогрева. Если вода становится слишком горячей – термостат уменьшает подачу воздуха в котёл (так регулируется мощность твердотопливного котла). Получается, что в тот момент, когда топливо разгорелось и КПД с мощность твердотопливного котла стало максимальным, а значит пламя стало нуждаться в большем количестве кислорода – термостат искусственно снижает КПД, ограничивая подачу воздуха.

После того, как температура снизилась, термостат опять начинает подавать воздух. Но к тому моменту топливо уже догорает и ему не нужно столько кислорода. Эффективность обогрева опять снижается за счёт охлаждения выделяемых газов, о чём было сказано ранее.

Получается, что принцип действия большинства твёрдотопливных котлов абсолютно противоречит понятию высокого КПД.

Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород

Теплотворная способность дров

Сам по себе процесс горения – это химическая реакция, которая подразумевает взаимодействие дерева и кислорода, в результате которых выделяют побочные продукты. Химический состав и особенности каждой породы древесины определяет количество отданного тепла.

В основе древесины лежат такие соединения как целлюлоза и лигнин. Вместе они образуют емкости в виде клеток, где скапливается воздух и вода. Кроме того, в составе древесины есть различные смолы, дубильные вещества и белки. Сравнительная таблица теплотворной способности различных пород дерева представлена ниже.

Принципы работы твердотопливных котлов

Определение наиболее доступного вида топлива для того или иного региона является первым вопросом, с которым необходимо определиться до того, как будет установлен котел. Электрический паровой котел, работающий на твердом топливе, менее экономичен, чем паровой, работающий на жидком топливе. Однако его вполне можно использовать в тех регионах, где достаточно хорошо развита угольная промышленность.

При работе парового котла топочные газы проходят путь из камеры догорания до конвективного пучка, который проходит в горизонтальной плоскости, созданной из чугунной и шамотной перегородки. Происходит подача разогретой в водяном экономайзере жидкости к верхнему барабану по перфорированным трубам до необходимого уровня, после чего она сливается в нижний барабан через трубы конвективного пучка. Стоит также отметить, что передняя часть конвективного пучка является кипятильной, или подъемной. (См. также: Какой твердотопливный котел выбрать)

Рассуждая о специфике работы экранов, а также стен, ограждающих конвективный пучок, стоит отметить, что пар происходит по трубам, идущим от нижнего барабана, а также расположенным на фронтальной части котла опускным стоякам. После этого в верхний барабан попадает образовавшаяся пароводяная смесь. Пройдя через паровое пространство, находящееся в верхнем барабане, пар проходит сепарационное устройство и переправляется к паропроводу. В состав конструкции также входит питательный насос для парового котла.

Расчет мощности котла

Часто при установке просто рассчитывают мощность газового котла, как 1 кВт на 10 м2 площади жилого дома +15% как резерв, предназначенный для пиковых нагрузок. Но более целесообразно подсчитать необходимую производительность оборудования по формуле:

MK=S×UMK/10,

В которой принимается:

1. MK – требуемая мощность котла;
2. S – общая площадь дома;
3. UMK – удельная мощность прибора.

UMK – используется в расчете в виде коэффициента, он изменяется в зависимости от места размещения жилого дома, в России это:

• Юг – 0,7-0,9;
• Средняя полоса – 1,0-1,2;
• Зоны с резко континентальным климатом — 1,2-1,5;
• Дальний восток и север страны – 1,5-2,5.

Эта формула подходит для 1 этажных зданий, построенных в соответствии со СНиПами. Для сооружений по индивидуальным проектам мощность котла находят по другой формуле:

MK=Qt×Kz,

В которой принимается:

• Qt – теплопотери здания, кВт;
• Kz — коэффициент запаса около 15-25%.

Теплопотери здания находят по формуле:

Qt=V×Pt×k/860,

В которой принимают:

• V – объем помещения;
• Pt – разница внутренней и наружной температур;
• K – коэффициент рассеивания, меняется в зависимости от теплоизоляции и конструкционных материалов дома.

Коэффициент рассеивания равен:

1. Здания из древесины без теплоизоляции – 3,0-3,5;
2. Кирпичные постройки в один кирпич, неутепленной кровлей и простыми окнами – 2,0-2,9;
3. Из двойной кирпичной кладки, кровлей утепленной минеральной ватой и с установленными двойными окнами – 1,0-1,9;
4. Теплоизоляция чердака и наружных стен проведена пенополистиролом, установлены металлопластиковые окна с двойным стеклопакетом – 0,6-0,9.

Двухтрубная система с нижней разводкой

Далее мы будем рассматривать двухтрубные системы, отличающиеся тем, что они обеспечивают равномерное распределение тепла даже по самым большим домовладениям с множеством комнат. Именно двухтрубная система используется для обогрева многоэтажных домов, в которых очень много квартир и нежилых помещений – здесь такая схема работает великолепно. Мы же будем рассматривать схемы для частных домов.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой.

Двухтрубная система отопления состоит из подающей и обратной труб. Между ними устанавливаются радиаторы – вход радиатора подключается к подающей трубе, а выход – к обратной. Что это дает?

• Равномерное распределение тепла по помещениям.
• Возможность регулировки температуры в помещениях путем полного или частичного перекрывания отдельных радиаторов.
• Возможность обогрева многоэтажных частных домов.

Существуют две основные разновидности двухтрубных систем – с нижней и верхней разводкой. Для начала мы рассмотрим двухтрубную систему с нижней разводкой.

Нижняя разводка используется во многих частных домах, так как позволяет сделать отопление менее видимым. Подающая и обратные трубы проходят здесь рядом друг с другом, под батареями или даже в полах. Удаление воздуха осуществляется через специальные краны Маевского. Схемы отопления в частном доме из полипропилена чаще всего предусматривают именно такую разводку.

Достоинства и недостатки двухтрубной системы с нижней разводкой

При монтаже отопления с нижней разводкой мы можем спрятать трубы в полу.

Давайте посмотрим, какими положительными чертами обладают двухтрубные системы с нижней разводкой.

• Возможность маскировки труб.
• Возможность использования радиаторов с нижним подключением – это несколько упрощает монтаж.
• Минимизируются тепловые потери.

Возможность хотя бы частично сделать отопление менее видимым привлекает многих людей. В случае с нижней разводкой мы получаем две параллельные трубы, идущие вровень с полом. При желании их можно завести под полы, предусмотрев эту возможность еще на этапе проектирования системы отопления и разработки проекта строительства частного дома.

Что касается недостатков, то они заключаются в необходимости регулярного ручного удаления воздуха и необходимости использования циркуляционного насоса.

Особенности монтажа двухтрубной системы с нижней разводкой

Пластиковый крепеж для труб отопления разного диаметра.

Для того чтобы смонтировать систему отопления по данной схеме, необходимо проложить по дому подающую и обратную трубы. Для этих целей в продаже есть специальный пластиковый крепеж. Если используются радиаторы с боковым подключением, делаем отвод от подающей трубы к верхнему боковому отверстию, а забираем теплоноситель через нижнее боковое отверстие, направляя его в обратную трубу. Рядом с каждым радиатором ставим спускники воздуха. Котел в такой схеме устанавливается в самой нижней точке.

Такая схема чаще всего делается замкнутой, с использованием герметичного расширительного бака. Давление в системе создается с помощью циркуляционного насоса. Если нужно обогреть двухэтажный частный дом, прокладываем трубы на верхнем и нижнем этажах, после чего создаем параллельное подключение обоих этажей к отопительному котлу.

Преимущества и ограничения системы обогрева с помощью газа

Преимущества обогрева с помощью газа:

• Доступная стоимость;
• Высокая эффективность. КПД газовых котлов находится в пределах от 80% до 90%. Отдельные производители заявляют энергоэффективность 96-98% КПД, но в реальности это манипулирование цифрами;
• Небольшие габариты в сочетании с производительностью оборудования;
• Эксплуатация не требует частого обслуживания и специальных знаний. Большинство изделий работает в автоматическом режиме;
• Газовый котел не нуждается в загрузке топливом и последующей очистки;
• Установка двухконтурного котла даст возможность кроме обогрева дома, пользоваться горячей водой.

Но есть у этой системы технические ограничения:

• Работа оборудования, особенно если установлено много автоматических устройств, производится с помощью программируемого микроконтроллера, который не может работать без электроэнергии;
• Скачки напряжения, отключения электроэнергии, станут причиной поломки системы отопления, плата управления даже с защитой может сгореть;
• В помещении, где установлен газовый котел, нужно установить надежную вентиляцию, комната должна иметь площадь и объем соответствующую нормативам;
• Перед монтажом газового оборудования нужно получить специальные разрешения, установку системы должны проводить специалисты, у которых есть допуск для этих работ.

Электрическое отопление

Электрическое отопление возможно только в случае бесперебойной поставки электроэнергии. К этому типу отопления прибегают в случае отсутствия газоснабжения и невозможности постоянного контроля системы отопления как при использовании твердотопливного котла.

Принято считать, что электрическое отопление по затратам в эксплуатации обходится дороже, чем газовое и твердотопливное. Однако это не совсем так, если применять современные системы подготовки теплоносителя.

Существует множество вариантов системы электрического отопления, но только два типа пригодны для систем водяного отопления это электрические котлы и тепловые насосы.

Помимо электрических котлов с ТЭН нагревателями, которые неэкономичны существуют электродные котлы и индукционные котлы. КПД котлов этого типа близок к 100%, что по стоимости эксплуатации ставит их в один ряд с системами на твердом топливе и газе. Данные виды электрических котлов обладают преимуществами над газовыми и твердотопливными: они имеют малые габаритные размеры и просты в установке, для них не требуется установка дымохода, электрические котлы позволяют регулировать температуру в очень широком диапазоне. Все эти достоинства приводят к тому, что часто отдают предпочтение именно им, особенно если необходимо отапливать небольшой дом.

Рис.6. Система отопления на основе электродного котла отопления. Электрическое отопление очень компактно и просто в монтаже. При отсутствии газа это наиболее простой и дешёвый вариант устройства водяного отопления.

Другим вариантом электрического отопления дома является тепловой насос. Тепловой насос извлекает из окружающей среды низкопотенциальную энергию и преобразует ее в тепловую. Наибольшей популярностью пользуются тепловые насосы, извлекающие энергию из грунта или скважины. Извлеченное тепло передается фреону, который далее передается теплоносителю системы отопления.

Основное достоинство тепловых насосов — это коэффициент трансформации, который может достигать 5. Это значит, что на каждый вложенный кВт электроэнергии тепловой насос вырабатывает 5 кВт тепла. Таким образом с точки зрения экономичности тепловой насос значительно лучше, чем другие виды электрического отопления.

Рис.7. Тепловые насосы более экономичны по сравнению с электрическими нагревательными котлами. Низкая распространенность тепловых насосов вызвана их высокой стоимостью и сложностью монтажа системы.

Главный недостаток теплового насоса — это стоимость оборудования и сложный и дорогостоящий монтаж связанный с прокладкой внешнего коллектора. Однако если речь идет о необходимости создания системы отопления дома в условиях газоснабжения, то тепловой насос — это лучшее отопление загородного дома, как по стоимости эксплуатации, так и по простоте управления.

При невозможности устройства системы водяного отопления хорошей альтернативой является системы инфракрасного обогрева. Применяют как отдельные инфракрасные обогреватели, так и пленочные инфракрасные обогреватели. Наибольшей популярностью пользуется именно пленочный тип, т.к. его можно установить скрыто и не загромождать жилое пространство. Пленка может монтироваться под напольное покрытие или под подвесной потолок. Последний вариант для отопления предпочтителен, так как на пути теплового излучения не будет стоять мебель. Такая система электрического отопления может отлично эксплуатироваться в доме любого типа (постоянного или временного проживания).

Рис.8. Лучшее отопление на основе инфракрасных обогревателях это вариант теплый потолок. Инфракрасный пленочный обогреватель, установленный под декоративный потолок, позволяет равномерно обогреть все помещение.

К электрическим системам отопления относятся и всевозможные электрические обогреватели. Наиболее экономичные это конвекторы. Однако они все же по затратам на электроэнергии проигрывают рассмотренным системам отопления, поэтому использовать их для обогрева дома целесообразно только в качестве дополнительного обогревателя или для временного обогрева.

Как сделать паровое отопление в частном доме своими руками

Внимание! Паровое отопление монтировать сложнее, чем водяное. При такой работе необходимо строгое соблюдение всех требований техники безопасности.. Для того, чтобы самостоятельно смонтировать систему парового отопления потребуется следующее оборудование:

Для того, чтобы самостоятельно смонтировать систему парового отопления потребуется следующее оборудование:

• радиаторы в количестве, равном числу окон в помещении;
• парогенератор или водяной котел;
• медные или оцинкованные трубы для отвода пара или конденсата;
• хомуты, колена для соединения труб;
• кронштейны для крепления;
• вентили и выпускные краны для отвода воздуха;
• гидравлический затвор для осушения паропровода;
• клапан редукционного типа для снижения напора пара;
• тара под конденсат;
• насос;
• охладительный механизм с редуктором;
• сварочный аппарат.

Предварительные работы должны быть выполнены еще при монтаже печки. Для того, чтобы система парового отопления функционировала бесперебойно, в топку вставляют теплообменник.

Затем под каждым окном устанавливают радиаторы, оснащенные кранами спуска тепла и подводящими и отводящими трубами. Установку клапанов лучше не игнорировать. Благодаря им работа системы парового отопления становится безопасной.

Важно: для естественной циркуляции пара по трубам лучше перенести печь в подвал. Тогда конденсат будет беспрепятственно стекать вниз.. Следующий этап начинают с монтажа охладительной конструкции, редукционного клапана и установки насоса, в случае, если он предусмотрен схемой

Тара, в которую стекает конденсат, устанавливается в конце отопительной цепочки, под наклоном. Из нее вода будет перетекать обратно в бак

Следующий этап начинают с монтажа охладительной конструкции, редукционного клапана и установки насоса, в случае, если он предусмотрен схемой. Тара, в которую стекает конденсат, устанавливается в конце отопительной цепочки, под наклоном. Из нее вода будет перетекать обратно в бак.

Важно: при паровом отоплении от печи дымоход нуждается в частом очищении.

Паровое отопление — идеальный вариант для нежилых помещений. Оно быстро прогревает помещение, позволяет экономить за счет использования недорогих материалов и топлива.

Но тем, кто в обход рекомендациям СНиП решится оснастить такой системой жилой дом, придется мириться с некоторыми недостатками: неравномерным прогревом помещений и шумом в трубах.

Советы

Дымотвод печки с установленным парогенератором нужно чаще чистить от сажи. Для того чтобы обеспечить свободное стекание конденсата в нижнюю точку, лучше ставить печь в помещении подвала. Установка клапанов поможет не допустить возникновение опасных ситуаций, благодаря этому не следует ее пренебрегать.

При установке системы для отопления в доме из дерева требуется обеспечить меры пожарной безопасности, защитив поверхности из дерева от перегревания. Для этого соседняя стенка с печкой и напольную поверхность обязаны быть покрыты жаропрочным материалом. Должна быть обязательно поставлена затворная створка камеры сгорания и поддувала у печки. Размещение печки-котла лучше намечать не у несущей стенки для комфорта процесса установки системы каналов дымоудаления.

Высота дымоотвода не должна составлять менее 4 метров, иначе накапливаемый конденсат попадет в камеру камеры сгорания. Если печка размещена в соседнем здании (к примеру, отдельно стоящая теплогенерирующая установка), совсем не нужно демонтировать и переносить ее вовнутрь дома. В данном случае необходимо хорошо утеплить провод труб, который соединяет это здание с печкой и дом

Чтобы не позволять перегрева носителя тепла более 100 градусов, можно менять температуру, если при этом полностью закрыть поддувало и приоткрыть печную камеру сгорания.

1 Принцип работы

Стандартный котел для отопления частного дома на дровах устроен очень просто. Его модификация напоминает всем известную буржуйку с водяным контуром. При сгорании топлива в топочной зоне начинает нагреваться теплоноситель, который впоследствии циркулирует по отопительной системе. Нужно отметить, что такие установки расходуют довольно большое количество ресурса, но своей эффективностью похвастаться не могут. Это связано с неполным сжиганием топлива.

Современные установки нового поколения с функцией длительного горения имеют более сложную конструкцию. Такой котел отопления на дровах работает по следующему принципу:

1. 1. В топку загружается большое количество дров, после чего в камере газификации начинается их сжигание. Но топливо не сгорает, а тлеет, поскольку воздух поступает в камеру в ограниченном объеме, что позволяет регулировать интенсивность горения. Во время работы начинает образовываться тепло, которое нагревает воду в теплообменнике.
2. 2. В процессе тления образуется дым, который содержит горючие газы, поступающие уже во второй отсек отопительной конструкции. Эта зона является одновременно зольником и камерой сжигания, в ней и происходит дожигание газа. Процесс осуществляется при достаточном количестве кислорода, поскольку именно сюда воздух поступает в неограниченном объеме. Поскольку температурный режим горения газовоздушных масс очень высок, вода в теплообменнике нагревается гораздо эффективней.

Высокая температура горения очищает дым от горючих образований и золы, поэтому дровяные котлы для отопления дома считаются экологичными и безопасными в использовании. Кроме этого, практически все современные конструкции длительного горения оснащаются автоматической системой, в которую входят:

• температурный датчик, позволяющий отрегулировать вентилятор, подающий первичный воздух;
• датчик давления, сигнализирующий о превышении нормы;
• датчик давления воды.

Помимо этого, на эффективность работы оборудования влияют и другие факторы, например, вид и качество топлива. Многие производители не рекомендуют отапливать дровяные котлы для дома торфяными брикетами и углем. Такой материал может негативно повлиять на работоспособность и продуктивность отопительного устройства. Следует также учитывать, что котел придется чистить чаще, если в качестве топлива используется хвойная порода деревьев или плохо просушенная древесина.

3 Правила выбора

Перед тем как выбрать дровяной котел, нужно рассчитать необходимую мощность. Сделать это довольно просто, так как для обогрева 100 м² требуется устройство мощностью около 10 кВт. Такой показатель подходит для жилья в средней полосе и для помещений с хорошим утеплением.

Если же дом находится в суровой климатической зоне, то нужно подбирать устройство с мощностью 30—35%. Кроме этого, нужно учитывать, что в межсезонье агрегат работает не в полную силу, а значит, стоит покупать модель, имеющую широкий диапазон действия. При выборе котла стоит также присмотреться к материалу, из которого он изготовлен:

• стальные приборы имеют небольшой вес и простую конструкцию топки, дымовой канал у них довольно длинный, что обеспечивает качественный нагрев теплоносителя;
• устройства из чугуна имеют относительно короткий дымовой канал, ребристую поверхность и большую площадь теплообмена.

Кроме этого, конструкция должна быть обязательно оснащена системой аварийного охлаждения, в таком случае можно не бояться, что вода закипит, и котел перегреется. Также желательно приобретать устройство с защитой от ожогов, особенно если в доме есть маленькие дети. Лучше всего приобретать модели, которые оборудованы теплоизолированными ручками топки, защитными кожухами и решетками. Все греющиеся плоскости должны быть покрыты теплоизоляционным материалом.