Schematy budowy ogrzewania parowego + przykład obliczenia systemu parowego

Właściciele domów prywatnych nieuchronnie stają przed pytaniem ogrzewania swojego mieszkania. Każdy stara się wybrać opcję, która pozwala jakościowo ogrzać pomieszczenie, przy minimalnym zużyciu paliwa.

Wielu właścicieli nieruchości podmiejskich i domów letniskowych przyciąga schemat ogrzewania parowego, w którym para jest w stanie ogrzać pomieszczenie w kilka minut. Zanim zdecydujesz się na urządzenie takiego systemu, należy zapoznać się z cechami jego działania, porównać wszystkie za i przeciw.

Pomożemy zrozumieć te kwestie. A także opiszemy różne schematy ogrzewania parowego, przedstawimy metodę obliczeń i zasady urządzenia systemu.

Ogrzewanie parowe: schematy i cechy urządzenia

Bez systemu grzewczego życie w domu podmiejskim w miesiącach jesiennych, wiosennych, a tym bardziej zimowych, jest niemożliwe. Często dla domków letniskowych i rezydencji, okresowo odwiedzanych przez właścicieli, wybiera się opcję ogrzewania parowego.

Jest w stanie zapewnić bardzo szybkie ogrzanie całego domu, co miło ucieszy właściciela i jego gości, którzy zdecydują się spędzić weekend na daczy.

Zasadnicze cechy ogrzewania parą

Ogrzewanie parą wygodnie jest stosować w domach rzadko odwiedzanych przez właścicieli. Wszystko dzięki właściwościom czynnika grzewczego krążącego w rurach. Chodzi o parę, która pojawia się tylko podczas pracy kotła grzewczego.

Przecież, gdy nikogo nie ma na działce, a na zewnątrz mróz -15°C i więcej, nie trzeba się martwić, że rury pękną, jak w przypadku z czynnikiem grzewczym wodnym.

Budynki mieszkalne tracą określoną ilość ciepła. Co więcej, do jego uzupełnienia potrzebna jest różna ilość energii. Wskaźnik ten zależy od regionu zamieszkania (+)

Ogrzewanie parowe ma swoje zalety:

• duża ilość ciepła wydzielana podczas kondensacji;
• wymagana będzie mniejsza powierzchnia emiterów ciepła w pomieszczeniu;
• szybkie uruchamianie i zatrzymywanie systemu;
• oszczędność kosztów ogrzewania;
• odporność na mróz.

Jeśli chodzi o ilość ciepła wydzielanego w procesie kondensacji pary, to jest ona wielokrotnie większa od ciepła oddawanego przez ogrzaną wodę krążącą w systemie grzewczym.

1 kg pary o temperaturze 130°C podczas kondensacji uwalnia energię równą 2300 kJ/kg. Co do objętości, kondensat zajmuje 400-1500 razy mniej miejsca niż taka sama masa pary.

Do ogrzewania parowego można używać miedzianych rur, jeśli budżet domowy udźwignie ich wysoki koszt

Ta cecha pozwala na stosowanie rur o mniejszej średnicy. W małych pokojach można obejść się bez grzejników – ciepło emitowane przez rurę będzie wystarczające do ich ogrzania.

Kolejna cecha – szybkie nagrzewanie pomieszczenia. Wygodnie, gdy wyjechawszy na kilka godzin za miasto, nie trzeba długo zajmować się kwestią ogrzewania. Zaoszczędzony czas można wykorzystać na przyjemniejsze zajęcia, na przykład usmażyć grilla i dłużej porozmawiać z przyjaciółmi.

Ze względu na specyfikę czynnika grzewczego można zastosować rury o specjalnej konstrukcji – użebrowane lub żebrowane

Wyjeżdżając z działki w zimnej porze roku, nie trzeba tracić czasu na konserwację systemu grzewczego, spuszczanie wody i inne czynności mające chronić system przed awarią.

W przypadku braku paliwa w kotle parowym para nie dociera do rurociągu parowego. W związku z tym w rurociągu kondensatu nie ma wody. Dlatego nie wystąpią problemy z zamarzaniem systemu.

Żebrowane rury mogą być wykonane w formie rejestru, który jest stosowany zamiast grzejników

Wady parowego systemu ogrzewania

Ogrzewanie parą, oprócz swoich zalet, ma również wady.

Po pierwsze, wysoki stopień zagrożenia. Wynika to ze specyfiki czynnika grzewczego.

Gdy para pod ciśnieniem płynie rurą, to:

• przy przebiciu rurociągu parowego może on poważnie zranić człowieka;
• przy przypadkowym dotknięciu powierzchni rury lub grzejnika łatwo można się poparzyć;
• przy nieprawidłowej eksploatacji nadmiernie wydajnego sprzętu może on wybuchnąć.

Po drugie, wypiekanie kurzu, który osiada na powierzchni rurociągu parowego. Pod wpływem wysokiej temperatury cząsteczki kurzu ulegają rozkładowi. Produkty ich rozpadu negatywnie wpływają na mieszkańców domu, zwłaszcza jeśli wśród nich są alergicy.

Do rurociągu parowego wygodnie jest stosować rury miedziane. Ale praca z nimi jest trudna – wymagane będą umiejętności lutowania lub specjalista w tej dziedzinie.

Po trzecie, przesuszone powietrze, którym zmuszeni są oddychać wszyscy mieszkańcy domu. Aby poprawić mikroklimat w pomieszczeniu, należy dobrać nawilżacz. To dodatkowy koszt, który należy przewidzieć już na etapie projektowania systemu grzewczego.

Po czwarte, temperatura czynnika grzewczego jest po prostu niemożliwa do regulowania i zmniejszania według uznania. Ta wada stwarza wiele trudności przy użytkowaniu systemu ogrzewania parowego w domach stałego zamieszkania.

Wyjściem z tej sytuacji jest ułożenie kilku odgałęzień rurociągu parowego z późniejszym włączaniem ich do pracy w miarę potrzeby.

Dotykanie rur ogrzewania parowego jest niebezpieczne – łatwo można się poparzyć

Po piąte, należy stosować specjalną armaturę parową przeznaczoną do pracy z parą. To samo dotyczy materiału rur i grzejników.

Należy uwzględnić, że żywotność rurociągu kondensatu będzie znacznie krótsza w porównaniu z ogrzewaniem wodnym, gdzie zainstalowane są rury powrotne z tego samego materiału. Dotyczy to zwłaszcza suchych rurociągów kondensatu.

Po szóste, należy zadbać o odpowiednie wykończenie ścian. Wszak tapety papierowe nie mają wymaganego poziomu odporności na ciepło. Tutaj sprawdzi się tynk cementowy pomalowany odpowiednią farbą.

Jednym z materiałów odpornych na wysoką temperaturę jest arkusz azbestowy. Można nim obić ściany, aby chronić materiał palny przed działaniem wysokiej temperatury rurociągu parowego.

Kolejną ciekawą opcją jest wykończenie w stylu loft. W tym celu wewnętrzną powierzchnię ściany, wzdłuż której będzie przebiegał rurociąg parowy, można wyłożyć cegłą żaroodporną. Stworzy to nie tylko niepowtarzalny klimat, ale także zabezpieczy mieszkańców przed wpływem gorącej rury na materiał ściany.

Styl loft zakłada wykorzystanie atrybutów przemysłowych w połączeniu z luksusowymi meblami.

Po siódme, potrzeba wyposażenia pomieszczenia na kotłownię. Niedopuszczalne jest umieszczanie kotła parowego w pokoju mieszkalnym. Jest to bardzo niebezpieczne. Miejsce lokalizacji kotła powinno być wyposażone w materiały żaroodporne i dobrze wentylowane.

Wśród materiałów żaroodpornych producenci oferują szeroką gamę cegieł. Można dobrać wymagany kolor i odcień, idealnie pasujący do wnętrza.

Schematy ogrzewania parowego

Wariant ogrzewania, wykorzystujący parę jako nośnik ciepła, ma różne schematy.

Można je klasyfikować według następujących parametrów:

• ciśnienia w systemie;
• sposobu połączenia z atmosferą;
• schematu połączenia rur;
• sposobu zwrotu kondensatu.

Ciśnienie w działającym systemie ogrzewania parowego (PO) może być wysokie lub niższe.

W zależności od jego wartości bezwzględnej wyróżnia się systemy:

• niskiego ciśnienia – poniżej 0,7 kgf/cm²;
• wysokiego ciśnienia – powyżej 0,7 kgf/cm²;
• próżniowo-parowe – poniżej 1 kgf/cm².

Pierwsza opcja jest zalecana do użytku domowego. Specjalne kotły przeznaczone do ogrzewania parowego pozwalają na realizację systemu niskiego ciśnienia w domu jednorodzinnym lub na daczy. Mogą działać na różnych rodzajach paliwa – węglu, drewnie, gazie, mazucie.

Dla kotłowni parowej ważne jest wyposażenie oddzielnego pomieszczenia, aby zabezpieczyć wszystkich członków rodziny przed możliwymi zagrożeniami.

Druga opcja jest niebezpieczna do stosowania w warunkach domowych. Do pracy z systemami wysokiego ciśnienia wymagana jest odpowiednia wiedza i specjalizacja. Jeśli nieprzygotowany majsterkowicz zdecyduje się zmontować ogrzewanie parowe wysokiego ciśnienia w swojej daczy, ryzykuje, że w najlepszym razie zostanie bez daczy.

Kocioł pracujący pod wysokim ciśnieniem charakteryzuje się dużymi rozmiarami i bardzo wysokim kosztem. Ta opcja jest wykorzystywana w przemyśle. Jednak wielu domowych majsterkowiczów próbuje eksperymentalnie zrealizować podobne urządzenie własnymi rękami. Taka opcja jest niezwykle niebezpieczna w użyciu w systemie grzewczym.

Do domów i willi używane są kotły domowe produkujące parę. Są to urządzenia niskiego ciśnienia (+)

System próżniowo-parowy różni się od dwóch pierwszych obecnością odpowietrznika i dodatkowego urządzenia zapewniającego próżniowanie całej przestrzeni wewnętrznej.

W zależności od sposobu połączenia z atmosferą wyróżnia się otwarte i zamknięte schematy ogrzewania parowego. W pierwszym przypadku system ma połączenie z atmosferą – jest otwarty. W drugim – jest całkowicie odizolowany od wpływu ciśnienia atmosferycznego i dopływu powietrza z otoczenia.

Schemat jednorurowy do ogrzewania parowego niczym nie różni się od systemu wodnego, poza średnicą rurociągów dla pary i kondensatu

Ze względu na sposób prowadzenia rurociągów schematy ogrzewania parowego dzielą się na:

• poziome jednorurowe;
• pionowe dwururowe.

Pierwsze stosuje się zazwyczaj w domach i obiektach jedno- i dwupiętrowych o wysokości pomieszczeń do 2,7 m i powierzchni do 80 m², gdzie nie trzeba regulować temperatury. Drugie bardziej nadają się do realizacji systemu ogrzewania parowego w budynkach o 3 i więcej kondygnacjach.

Schemat dwururowy jest skuteczny w domach z dużą liczbą kondygnacji i dużą powierzchnią ogrzewaną

Ponadto systemy ogrzewania parowego mogą być montowane:

• z górnym, środkowym lub dolnym rozgałęzieniem;
• z mokrym lub suchym rurociągiem do przepływu kondensatu;
• z ruchem ślepym lub przepływowym zarówno pary, jak i kondensatu.

Sposób powrotu kondensatu pozwala wyróżnić schemat zamknięty i otwarty. W pierwszym przypadku woda powstała w procesie kondensacji grawitacyjnie kierowana jest do kotła. W takim przypadku należy koniecznie zachować zalecany spadek rurociągów parowych i kondensatowych – od 1,0 do 0,5 cm spadku na 1 metr bieżący.

Ponadto spadek należy wykonać w kierunku ruchu pary dla rurociągu parowego i w kierunku ruchu kondensatu dla rury powrotnej. Sam kocioł przy takim schemacie musi koniecznie znajdować się poniżej poziomu rurociągu powrotnego.

Schemat urządzenia kotłowni parowej przy sieciach otwartych zakłada użycie wody uzupełniającej za pomocą pomp. Objaśnienia: 1 – pompa sieciowa, 2 – pompa uzupełniająca, 3 – zbiornik wody, 4 – regulator podparcia, 5 – pompa wody źródłowej, 6 – chłodnica, 7 – podgrzewacz wody, 8 – filtr, 9 – zbiornik kondensatu, 10 – pompa kondensatu, 11 – podgrzewacz wody oczyszczonej, 12 – odgazowywacz, 13 – separator pary, 14 – pompa zasilająca, 15 – kocioł parowy, 16 – redukcyjno-chłodząca instalacja, 17 – podgrzewacz wody sieciowej, 18 – chłodnica kondensatu podgrzewaczy wody sieciowej (+)

W schemacie otwartego systemu ogrzewania parowego znajduje się specjalny zbiornik do zbierania kondensatu – zbiornik. Z niego za pomocą pompy ciecz może być kierowana do kotła lub usuwana z systemu grzewczego. W drugim przypadku należy zapewnić stałe uzupełnianie kotła świeżą wodą w celu ciągłego wytwarzania pary.

Dla domu podmiejskiego preferowany jest wybór schematu zamkniętego ogrzewania parowego z górnym rozprowadzeniem i mokrym przewodem kondensatu, tj. kanałem wypełnionym wodą na całej objętości. Dla schematów otwartych stosuje się wariant suchego rurociągu do przepływu kondensatu, częściowo wypełnionego kondensatem.

Średnice rurociągu do zbierania i przepływu kondensatu można dobrać, korzystając z informacji referencyjnych dla projektantów (+)

Jak prawidłowo obliczyć system parowy

Dokonując wyboru systemu parowego, należy sporządzić projekt jego rozmieszczenia w budynku i wykonać wstępne obliczenia.

Są dwie opcje:

• przeprowadzić obliczenia głównych komponentów ogrzewania parowego własnymi siłami;
• zwrócić się o pomoc do profesjonalisty – projektanta.

Drugi sposób rozwiązania tego problemu jest najkorzystniejszy. Tylko specjalista, mający za sobą nie jeden, pomyślnie zrealizowany projekt aranżacji systemu grzewczego, jest w stanie uwzględnić wszystkie życzenia właściciela, nie zapominając o wymogach normatywnych.

Jeśli nie ma możliwości i chęci zwrócenia się do projektanta, można przystąpić do samodzielnych obliczeń systemu ogrzewania parowego. Można skorzystać z norm i przydatnych zaleceń z literatury specjalistycznej, na przykład z podręcznika projektanta.

Do obliczeń należy wziąć plan swojego domu i obliczyć powierzchnię, która ma być ogrzana. Następnie oznaczyć miejsca lokalizacji grzejników.

W ogrzewaniu parowym często zamiast grzejników stosuje się rejestry wykonane z rur ocynkowanych lub żebrowanych. Mogą one mieć designerskie wykończenie.

Grzejniki dobiera się w zależności od wymaganej mocy. Ważne jest przy tym uwzględnienie parametrów technicznych wybranego urządzenia – musi ono wytrzymywać obciążenie podczas pracy z parą.

Żeliwnych grzejników lepiej nie używać w instalacji ogrzewania parowego rzadko odwiedzanej daczy. Gdy stoją zimne przez dłuższy czas, mogą nie poradzić sobie z gwałtownym nagrzaniem i pęknąć

Długość parociągów i rurociągów dla kondensatu najlepiej obliczać będąc w samym pomieszczeniu. W ten sposób łatwiej zaplanować wysokość ich ułożenia oraz miejsca montażu grzejników, jeśli będą potrzebne.

Do ogrzewania parowego można użyć rur metalowych ze stali ocynkowanej lub miedzi

Po obliczeniu wymaganej liczby metrów bieżących rury nie należy zapominać o armaturach parowych – zaworach, trójnikach, w razie potrzeby – odwadniaczach kondensatu, pompie.

Do określenia mocy kotła parowego należy obliczyć objętość wszystkich ogrzewanych pomieszczeń i pomnożyć tę liczbę przez wskaźnik wymaganej ilości energii do ogrzania 1 m³. Wskaźnik ten zależy od regionu zamieszkania. Dla części europejskiej wynosi on 40 W.

Można obliczyć moc kotła dla 3-pokojowego domu z wysokością sufitów 2,6 m.

Najpierw należy obliczyć powierzchnię poszczególnych pomieszczeń:

• 1. pokój: 5*2,95=14,75 m²;
• 2. pokój: 3*2,45=7,35 m²;
• 3. pokój: 2*5,4=10,8 m².

Następnie należy obliczyć objętość całego domu: 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6= 38,09+19,11+28,08= 57,02 m³.

Teraz uzyskaną objętość należy pomnożyć przez zapotrzebowanie na ciepło: 57,02*40 W=2288 W. Do otrzymanej wartości należy dodać zapas mocy co najmniej 20%: 2288*1,2=2745,6 W czyli około 3 kW.

Drugi wariant określania mocy – według powierzchni. Umownie przyjmuje się, że do ogrzania każdych 10 m² potrzeba 1 kW mocy kotła + 30% zapasu, jeśli wysokość sufitów nie przekracza dopuszczalnego poziomu do 2,7 m.

Ponadto należy kupić agregat o 20-30% przekraczający obliczoną wielkość mocy. W praktyce specjaliści radzą brać kocioł co najmniej o 30% mocniejszy, aby nie pracował na granicy swoich możliwości.

Do ogrzewania parowego można używać tylko certyfikowanego agregatu. Branie samodzielnie wykonanego kotła jest bardzo niebezpieczne – można poważnie ucierpieć przy jego wybuchu

Kocioł parowy należy wybierać od sprawdzonego producenta. Urządzenie powinno posiadać certyfikat jakości oraz gwarancję zakładu, który je wyprodukował. Kocioł parowy należy obowiązkowo wyposażyć w zawór bezpieczeństwa. Ponadto konieczne będą przyrządy do kontroli temperatury i ciśnienia oraz reduktor do normalizacji ciśnienia, jeśli będzie to konieczne.

Błędy przy urządzaniu ogrzewania parą

Zajmując się urządzaniem indywidualnego ogrzewania, należy dokładnie zapoznać się z istniejącymi opcjami.

Dla swojego domu należy wybrać najbardziej odpowiednią opcję, aby w przyszłości uzyskać:

• oszczędne zużycie paliwa;
• efektywne ogrzewanie;
• wygoda obsługi systemu;
• długa żywotność urządzenia.

Decydując się spośród wszystkich wariantów ogrzewania na parowe, ważne jest, aby starać się uniknąć błędów popełnianych przy jego urządzaniu.

Po pierwsze, najczęściej właściciele domów uważają, że czynnikiem grzewczym w systemie jest woda. To nieprawda. Przy ogrzewaniu parowym przez rury i kaloryfery będzie krążyć właśnie para.

Na tej podstawie należy odpowiednio dobrać materiał armatury, z którym będzie kontaktować się para oraz woda uzyskana podczas kondensacji.

Aby uniknąć oparzeń podczas eksploatacji ogrzewania parowego, lepiej przewidzieć osłonę na grzejniki

Po drugie, już na etapie projektowania systemu grzewczego zapomina się przewidzieć osłony na kaloryfery i rury. Para poruszająca się w rurociągu parowym ma temperaturę od 100°C. Podgrzewa ona wszystkie elementy konstrukcji dość mocno, co stanowi zagrożenie dla mieszkańców domu lub domku jednorodzinnego.

Po trzecie, podczas montażu rurociągu parowego i skroplinowego początkujący majsterkowicze zapominają przewidzieć spadek w kierunku ruchu pary i wody odpowiednio.

Po czwarte, niektórzy domowi majsterkowicze nieprawidłowo dobierają moc kotła. W rezultacie zamiast pożądanej temperatury w pomieszczeniu otrzymują +13-15°C. Do codziennego komfortowego przebywania taki reżim temperatury jest zdecydowanie niewystarczający.

Po piąte, niedoświadczeni spawacze mogą popełnić błędy podczas spawania rurociągu parowego. W rezultacie w każdej chwili rura może pęknąć, a strumień pary, poruszający się pod ciśnieniem, skieruje się prosto na stojącą obok osobę. Jest to niezwykle niebezpieczna sytuacja, o możliwości wystąpienia której nie należy zapominać.

Opracowując układ systemu grzewczego, nie należy zapominać o prawidłowym obejściu otworów drzwiowych (+)

Wszystkie te błędy są prawdopodobne przy samodzielnym urządzaniu systemu grzewczego. Chcąc zaoszczędzić i wybierając wariant parowy, właściciele decydują się poradzić sobie samodzielnie, nie zwracając się do profesjonalnego projektanta, spawacza i innych specjalistów.

Brak osobistego doświadczenia praktycznego oraz lekkomyślne podejście do procesu może przeszkodzić w prawidłowym urządzeniu ogrzewania parowego. Niektóre z błędów popełnionych podczas montażu mogą nie tylko zakłócić codzienny tryb życia, ale także poważnie zaszkodzić zdrowiu mieszkańców domu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Materiał wideo na temat budowy kotła parowego:

Film o tym, jak należy spawać rury:

Poglądowe wideo na temat montażu i lutowania rur miedzianych:

Wideo o ogrzewaniu parowym:

Szczegółowe wideo na temat działania kotła parowego:

Zapoznając się z pozytywnymi i negatywnymi stronami ogrzewania parowego, można zdecydować, czy ta opcja jest odpowiednia do zaspokojenia potrzeb konkretnego gospodarstwa domowego.

Jeśli zdecydowano się na ogrzewanie parowe, należy dobrać najbardziej optymalny schemat dla swojego domu. Do obliczeń systemu grzewczego lepiej zwrócić się do specjalistów, aby zabezpieczyć siebie i domowników.

Jeśli ma Pan/Pani doświadczenie w ogrzewaniu domu za pomocą systemu ogrzewania parowego, proszę podzielić się informacjami z naszymi czytelnikami. Proszę zostawić komentarze do artykułu i zadać pytania w formularzu poniżej.