Котлы парового отопления: газовые, электрические, дровяные и другие
Одна из главных составляющих паровой отопительной системы — отопительный котел. Котел выбирается достаточной мощности и с учетом личных финансовых возможностей.
Расчёт мощности
Существует простой вариант для расчёта мощности любой разновидности отопительного котла для частного дома:
- В случае приобретения котла и для обогрева, и для обеспечения горячей водой берется усредненное значение 0,138 кВт/м2у помещения с высотой потолков 2,5—2,7 м и умножается на общую площадь помещений в доме.
- Для помещений, где потолки выше 2,7 м используется коэффициент «высоты потолка», равный высоте потолка ÷ 2,7.
- Затем применяется «региональный» коэффициент, который учитывает особенности климатических условий в конкретном регионе.
Коэффициенты для регионов России:
- южные районы — 0,85;
- средняя полоса до Урала — 1,1;
- широта Москвы до Урала — 1,3;
- Сибирь — 1,5;
- северные районы — 2,0.
- Итоговое значение округляется до целого числа в большую сторону (например, 8,3 и 8,9 округляем до 9).
Пример расчётов с учётом коэффициентов:
Дом в районе Краснодара площадью 130 м2 и высотой потолков 2,7 — 0,138 кВт/м2(усредненное значение) × 130 м2 (площадь дома) × 0,85 («региональный» коэффициент).
Топливо для котлов
В зависимости от вида топлива паровые котлы разделяют:
- на электрические (подключаются к электросети или работают от генератора);
- на газовые (подключаются к газовой сети или работают от газового баллона);
- на твердотопливные (в основном работают на дровах или угле);
- на жидкотопливные (работают на «солярке», бензине или отработанном машинном масле);
- на пеллетные (работают на древесных гранулах — пеллетах);
- на комбинированные (котлы, которые могут работать на двух видах топлива).
Для электрокотлов характерны простота и высокая степень безопасности при эксплуатации, экологическая чистота. Однако прямая зависимость от электросети чревата последствиями — любая авария на линии приведёт к тому, что дом останется без отопления.
Чуть более экономичный вариант — установка системы жидкотопливных котлов.
Твердотопливные отопительные котлы еще дешевле в эксплуатации, но трудоемки в обслуживании: уборка золы и новая закладка топлива производится каждые 6—8 часов.
Пеллетные котлы — это относительная дорогая новинка, которая стремительно набирает популярность у владельцев коттеджей. Благодаря применению современных технологий использование древесных гранул экологично и экономично, а работа отопительного котла максимально автоматизирована.
Газовый котел — самый экономичный и распространенный тип котлов. Несмотря на то что его установка производится исключительно после получения специального разрешения и в процессе эксплуатации надо строго соблюдать меры пожарной безопасности, газовые котлы просты в использовании и довольно надежны.
Материал теплообменника
Сталь — наиболее распространенный материал для изготовления теплообменника у недорогих котлов.
Это недорогой легкообрабатываемый материал. Впрочем, у него есть и серьёзные недостатки:
- Эластичность приводит к тому, что от длительного воздействия высоких температур поверхность мягкой стали покрывается трещинами.
- Сталь подвержена коррозии.
А вот к долговечности и надежности чугунных теплообменников вопросов нет: чугун почти не подвержен коррозийному разрушению. Зато при эксплуатации чугунных теплообменников нельзя допускать неравномерного нагрева и попадания в котел из возвратной линии сильно охлажденной воды.
Что касается электрокотлов, то здесь нагрев воды происходит от «электрода», которые в недорогих приборах бывают графитовыми или стальными (нержавейки), а в дорогих (элитных) моделях — титановыми.
Особенности устройств на дровах, их КПД
Эффективность работы «дровяных» котлов зависит:
- От использования только низкозольных дров твёрдых пород (в идеале дуб или бук).
- От положения заслонки термостата: прикрытая заслонка ведёт к существенному снижению КПД котла.
Внимание! Падение температуры теплообменника до 55 °C приводит к накоплению мокрой золы. Накопленная зола забивает теплообменник, в помещение начинают проникать угарные газы
Помимо этого, возникающие от воздействия конденсата коррозийные процессы существенно сокращают срок службы котла.
- От наличия малого подмешивающего контура обратной воды, который защищает поверхность теплообменника от низкотемпературной коррозии и способствует более легкому отделению конденсата и смолы.
Фото 3. Дровяной котёл для парового отопления. Довольно часто используется в подобной отопительной системе.
Паровой котел отопления в частном доме
Паровой котел является альтернативным видом обогрева частных домов и дач. Водяное отопление зданий неправильно называют «паровым» – такая путаница в названиях связана с принципом обогрева многоквартирных домов, где внешний теплоноситель под давлением поступает от ТЭЦ к отдельным домам и передает свое тепло внутреннему носителю (воде), который циркулирует в замкнутой системе.
Паровое отопление в частном доме используется значительно реже других способов обогрева помещений. Экономически оправдано применение котла на даче или загородном доме, когда не предусмотрено круглогодичное проживание, а главную роль в отоплении играет скорость прогрева помещений и простота подготовки к консервации системы.
Возможность монтажа такого оборудования в дополнение к существующему, например, печному, является еще одним преимуществом использования пара в качестве теплоносителя.
В результате кипения воды в котлоагрегате (парогенераторе) образуется пар, который подается в систему трубопроводов и радиаторов. В процессе конденсации он отдает тепло, обеспечивая быстрый нагрев воздуха в помещении, и затем в жидком состоянии возвращается по замкнутому кругу к котлу. В частном доме такой вид отопления может быть реализован в виде одно- или двухконтурной схемы (обогрев и ГВС для бытовых нужд).
По способу разводки система бывает однотрубной (последовательное соединение всех радиаторов, трубопровод проходит горизонтально и вертикально) или двухтрубной (параллельное присоединение радиаторов). Возврат конденсата в парогенератор возможен самотеком (замкнутая схема) или принудительно при помощи циркуляционного насоса (разомкнутая схема).
Схема парового отопления дома включает в себя:
- котел;
- бойлер (для двухконтурной системы);
- радиаторы;
- насос;
- расширительный бак;
- запорно-предохранительная арматура.
Описание парового котла отопления
Ключевым элементом обогрева помещений является парогенератор, конструкция которого включает в себя:
- топку (камера сжигания топлива);
- испарительные трубы;
- экономайзер (теплообменник для подогрева воды за счет уходящих газов);
- барабан (сепаратор для разделения пароводяной смеси).
Котлоагрегаты могут работать на различных видах топлива, но лучше для частных домов использовать паровой бытовой котел с возможностью перехода с одного типа на другой (комбинированный).
Эффективность и безопасность такого обогрева помещений зависит от грамотного подхода к выбору парогенератора. Мощность котлоагрегата должна быть соизмерима с его задачами. Например, для создания оптимального микроклимата в доме, площадью 60-200м 2 , необходимо купить котел мощностью от 25кВт. В бытовых целях эффективно использовать водотрубные агрегаты, которые являются более современными и надежными.
Самостоятельный монтаж оборудования
Работы проводятся поэтапно, в определенном порядке:
1. Составление проекта с учетом всех деталей и технических решений (длина и количество труб, тип парогенератора и место его установки, расположение радиаторов, расширительного бака и запорной арматуры). Этот документ должен быть обязательно согласован с органами госконтроля.
2. Монтаж котла (производится ниже уровня радиаторов для обеспечения продвижения пара вверх).
3. Разводка труб и установка радиаторов. При прокладке на каждый метр должен быть установлен уклон около 5 мм. Монтаж радиаторов осуществляют с помощью резьбового соединения или сварки. В отзывах о паровой системе отопления опытные пользователи рекомендуют установить краны для устранения проблем при возникновении воздушных пробок и облегчения последующей эксплуатации.
4. Монтаж расширительного бака проводят на 3 метра выше уровня парогенератора.
5. Обвязка котлоагрегата должна осуществляться только металлическими трубами одинаковым диаметром с выходами от котла (нельзя использовать переходники). Отопительный контур замыкается в агрегате, при этом желательно установить фильтр и циркуляционный насос. В нижней точке системы необходимо установить узел слива, чтобы легко можно было опорожнить трубопровод для ремонтных работ или консервации конструкции. На котлоагрегат обязательно монтируются необходимые датчики, контролирующие процесс и обеспечивающие безопасность.
6. Тестирование системы парового отопления лучше проводить в присутствии специалистов, которые смогут не только выполнить все процедуры согласно действующим нормам и стандартам, но и устранить какие-либо недочеты и неточности схемы монтажа своими руками.
Виды и технические характеристики котлов
Чтобы узнать оптимальную мощность котла, необходимо ориентироваться на площадь пространства, которое нужно обеспечить теплом. Именно от этого параметра напрямую зависит производительность системы.
Приведем правильное соотношение этих двух показателей для разных случаев (мощность – площадь):
- 25 кВт – 60-200 м2;
- 25-35 кВт – 200-300 м2;
- 35-60 кВт – 60-200 м2;
- 60-100 кВт – 600-1200 м2.
На 100 квадратных метров пространства должно приходиться не менее 10 кВт мощности.
Разновидности котлов отличаются типом топлива, с которым они взаимодействуют. Может использоваться твердое, жидкое, газовое, комбинированное топливо. Также есть системы, которые работают от электричества. Электро оборудование отлично подходит в том случае, если в районе проживания невысоки тарифы на электроэнергию.
Также в зависимости от типа оборудования меняется и давление в паровой системе. Оптимальный показатель такого параметра составляет 6 атмосфер. Вакуумно-паровые варианты характеризуются давлением ниже атмосферного.
Зонирование
Художники-оформители не советуют поддаваться веяниям моды и копировать дизайнерские идеи без учета габаритов, расположения и других нюансов. Перед началом планировки и расстановки мебели продумывают каждую деталь.
Есть несколько простых правил, которых советуют придерживаться мастера:
- Пусть в комнате будет естественного освещения. Для этого сносят лишние стены (кроме несущих).
- Если комнаты в квартире небольшие (12 кв м или 16 кв м), планировка кухни, совмещенной со столовой, станет правильным решением.
- Если вентиляционная система спланирована неправильным образом, запах еды будет распространяться в квартире.
Элементы парового отопления частного дома
Поскольку водяной пар достигает высоких показателей температур, к составляющим следует относиться с особой внимательностью. Для них разработаны специальные жесткие требования, в противном случае выйти на должный уровень безопасности не получится.
В некоторых ситуациях показатели колеблются от 130 до 200 градусов, для реализации задуманного подойдут только чугунные радиаторы, регистры или экземпляры с оребрением. Сталь будет более надежной, ведь при попадании холодной воды она не лопнет в нагретом состоянии, чего нельзя сказать о чугунных образцах приспособлений.
Какие использовать трубы
К разводке также выдвигаются жесткие требования, стальная или медная труба максимально подходят для использования
При выборе продукции специалисты советуют обращать внимание на толщину стенок, она должна быть максимально надежной
Бесшовные трубы также отлично подойдут для создания разводки, другие образцы не позволят быть максимально уверенным в защите от порывов и возникновения потопа.
Соединяется большинство элементов сваркой. Цену на оцинковку или нержавейку нельзя назвать бюджетной, но они в большинстве случаев имеют резьбовые фитинги. Медь также дорого стоит, для создания системы парового отопления потребуется пайка специальным агрегатом.
Разработка проектного решения
Перед тем, как установить котел и провести трубопроводы, необходимо разработать проект либо схему устройства будущей системы парового отопления.
При разработке проекта необходимо учитывать не только трассу трубопроводов со всеми возможными ответвлениями, поворотами и прочими мелочами, но и материал трубопроводов, расстановку контрольно-измерительных приборов, предохранительной и запорной арматуры.
Подбор схемы парового отопления. Нажмите для увеличения.
В обязательном порядке нужно определиться и с общей длиной трубопроводов, количеством тройников и переходников. В целях обеспечения надежности и безопасности следует использовать только прошедшее обязательную сертификацию оборудование.
В идеальном варианте (при наличии соответствующей квалификации) проект может содержать расчетный температурный график паровой тепловой сети и расчет тепловых потерь.
Требования к помещению при устройстве паровой системы отопления
К помещению, в котором будет располагаться котел, предъявляются некоторые требования:
- Высота потолков не менее 2,2 метра.
- Расстояние от котла до стены не менее 1 метра.
- Огнестойкость стен должна составлять не менее 75 минут, а огнестойкость двери – не менее 30 минут.
- Материал изготовления стен – кирпич, материал облицовки – керамика либо минеральная штукатурка.
- Исправная система вентиляции, и наличие оконных проемов и ведущего на улицу выхода.
Последовательность действий при самостоятельном монтаже
Паровое отопление своими руками предполагает последовательное выполнение следующих основных этапов и операций:
- Разработка проекта либо схематичного плана.
- Выполнение подготовительных строительных работ в котельной.
- Монтаж котла (ниже уровня радиаторов и трубопровода) и радиаторов отопления и трубопроводов.
- Монтаж контрольно-измерительных приборов, предохранительных и обратных клапанов, дренажной арматуры и прочего оборудования.
- Тестирование работоспособности системы и проверка исправности автоматических защит.
Прокладка трубопроводов обязательно должна предшествовать их соединению с радиаторами системы отопления. После этого производится присоединение к трубопроводам циркуляционного насоса, перед которым обязательно должен быть установлен фильтр прямой очистки.
Монтаж парового отопления. Нажмите для увеличения.
Монтаж расширительного бачка и подсоединение котла завершают процесс монтажа.
При монтаже отдельных элементов системы парового отопления следует учитывать не только общие требование и стандарты безопасности, но и рекомендации заводов-изготовителей, содержащиеся в паспортах и инструкциях по эксплуатации.
Некоторые правила самостоятельного монтажа
Как сделать паровое отопление своими руками надежным и долговечным? Для этого необходимо соблюдать некоторые основные правила монтажа: используйте трубопроводы заводского изготовления.
При монтаже фланцевых соединений используйте предварительно смоченные в горячей воде паронитовые прокладки (толщиной 3-5 мм).
Используйте качественные конденсатные сифоны. Обязательно оснащайте каждый котел предохранительными клапанами. В обязательном порядке произведите пробный пуск после завершения монтажных работ.
Заключение
Паровое отопление представляет собой универсальный и доступный вариант снабжения дома тепловой энергией для нужд отопления и горячего водоснабжения.
Производительность и простота системы делают возможным ее самостоятельный монтаж и применение практически в любом доме.
Этапы установки системы:
План. В составлении плана присутствует необходимое согласование места установки батарей, котла, впускного клапана. Разрабатывается соответствующий чертеж отопления, заранее согласованный с органами госконтроля, санкционирующими установку отопительной системы;
После составления плана следующим пунктом является подготовка помещения к безопасной установке котельной
На данном этапе проводится заливка фундамента под котел и важные меры по защите помещения, такие как обшивка стен огнестойкими материалами (асбест, например) Данная мера является обязательной, так как возможные непредвиденные ситуации при установке (поломка, пропуск пара) могут привести к повреждениям вашего помещения;
Важно отметить, что котел монтируется внизу радиатора и труб, так как это создаст условия для прохода пара вверх по системе обогрева. И также позволит конденсату сливаться обратно в котел (если вы выбрали замкнутый тип системы парового отопления);
Монтаж радиаторов – либо методом сварки, либо резьбой; Важно! Соблюдайте герметичность при монтаже, избегая пропуска пара под высоким давлением трубы
Существует риск получения ожогов, а потому стоит обратить пристальное внимание на эти параметры.
Монтаж котла и последующее его тестирование
В данном случае необходима помощь соответствующих специалистов, которые проведут полноценный запуск отопительной системы в вашем доме с учетом всех показателей и норм
Данный этап очень важен, так как при его игнорировании возможен риск взрыва системы, пропуска пара из труб, что может привести к травмам, ожогам и повреждениям вашего дома и близких.
Трубы, применяемые для монтажа
В связи с тем, что система работает при высоких температурах, полимерные трубы любого состава в ней использовать категорически запрещено, т.к. они быстро выходят из строя в подобном режиме эксплуатации. Поэтому для её монтажа применяются трубы, изготовленные из следующих материалов:
- Трубы из стали. Главными недостатками является излишняя подверженность труб из указанного материала влиянию коррозии, а так же необходимость осуществления монтажа подобных труб исключительно сваркой;
- Трубы медные. Считаются наиболее удобными и надёжными, так как они рассчитаны на эксплуатацию при высоких температурах и давлениях. Трубопровод собирается с применением пайки под высокой температурой с использованием припоев, содержащих серебро. Являются самыми дорогими изо всех используемых для обустройства СО;
- Трубы нержавеющие и оцинкованные. Органично объединяют преимущества всех вышеописанных труб. Соединяются резьбовыми соединениями. Демонстрируют высокую устойчивость к коррозионным процессам, но являются достаточно дорогостоящими изделиями.
Виды отопительных систем
Системы парового отопления по своим особенностям делятся на закрытые и открытые, однотрубные и двухтрубные.
Открытая и закрытая
Открытая система парового отопления отличается от закрытой принципом действия.
В открытой системе циркуляция воды происходит за счет естественных термодинамических процессов: нагретая в отопительном котле вода создает «давление», которое направляет горячую воду по системе.
Фото 2. Схема открытой системы парового отопления. Здесь жидкость и пар движутся за счёт естественных процессов.
Дойдя до самой верхней точки, вода попадает в открытый расширительный бак, который обычно устанавливают на чердаке, остывает и по обратной линии возвращается в отопительный котел.
В закрытой системе происходит принудительная циркуляция воды. Нагретая в герметично закрытом отопительном баке вода при помощи циркуляционного насоса под заданным давлением движется по системе, попадая в итоге в расширительный бак, состоящий из 2 завальцованных между собой половинок: в одну половинку попадает вода, а в другой находится, закачанный производителем, азот, предназначенный для охлаждения поступающей в расширительный бак воды.
Отличия по принципу действия нашли своё отражение в схемах открытой и закрытой отопительных систем:
В открытой системе отопительный котел устанавливается в самой нижней точке системы, затем вода по толстым трубам с минимальным количеством поворотов и соединений «доставляется» к радиаторам в отапливаемых помещениях и к расширительному баку, после чего возвращается к котлу по трубам обратного хода. Учитывая естественный процесс испарения воды из открытой ёмкости котла, место установки котла привязывается к источнику возможного пополнения испарившейся воды.
В закрытой системе помимо отопительного котла, труб подачи воды к радиаторам, расширительного бака, трубы обратного слива, есть еще и циркуляционный насос, который и создает давление воды в системе. Но в отличие от открытой системы место размещения отопительного котла и расширительного бака принципиального значения не имеет.
Главное — это последовательность цикличного хода движения воды.
С учётом того, что вода подаётся под постоянным давлением, используются трубы относительно небольшого диаметра с любым количеством изгибов и соединений.
Каждый делает выбор системы самостоятельно, но специалисты рекомендуют устанавливать открытую систему только в небольших одноэтажных помещениях (в основном на дачах). А вот в просторных и многоэтажных домах лучше присмотреться к варианту установки отопительной системы закрытого типа.
Принцип действия
В однотрубной системе пар из отопительного котла поднимается на самую верхнюю точку отопительной системы по магистральной трубе, а затем по нисходящей проходит последовательно через все элементы (радиаторы) системы.
В двухтрубном варианте теплоноситель циркулирует по двум магистралям:
- по одной трубе пар из котла подается в радиаторы;
- по другой трубе конденсат возвращается в котел.
Схемы разводки
При вертикальной схеме магистральный (ые) стояк (и) установлен (ы) вертикально, а при горизонтальной — горизонтально.
При двухтрубной разводке появляется возможность подключать на одном уровне одного магистрального стояка сразу несколько «полуавтономных» подсетей.
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 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
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.
Причем, нужно покупать агрегат на 20-30% превышающий вычисленный размер мощности. На практике специалисты советуют брать котел не менее, чем на 30% мощнее, чтобы он не работал на предел своих сил.
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.
