Делаем эффективное печное отопление с водяным контуром, сравнение его с паровым и воздушным

Паровое отопление и что это?

При закипании воды выделяется водяной пар, который имеет большое количество тепловой энергии. Передача энергии окружающей среде происходит в момент конденсации, иными словами, при переходе воды из парообразного состояния в жидкое.

В паровом отоплении применяется тот же принцип. Вода, закипающая в котле, подается по трубам в отопительные приборы, конденсируется в них и отдает тепло. После этого теплоноситель, перешедший в жидкое состояние, подается по трубам в специальный накопитель. Оттуда жидкость самотеком или принудительно попадает в котел.

Плюсы и минусы парового отопления

Паровое отопление в частном доме дает следующие преимущества:

1. Небольшие расходы на устройство. Экономичность в процессе использования. Систему можно сделать от обычной печи, что особенно актуально для населенных пунктов без газификации.
2. Поскольку теплоноситель не замерзает, систему можно применять в постройках сезонного проживания.
3. Эффективность обогрева помещений повышается за счет излучения тепловой энергии и конвекции.
4. Для сборки системы можно применять небольшие радиаторы и трубы малого сечения, что позволяет сэкономить на материалах.
5. Пар быстро попадает в каждую точку отопительной системы, независимо от ее сложности и размеров дома.
6. Быстрый прогрев помещений – дополнительное преимущество.
7. Коэффициент теплопередачи очень высокий, поэтому тепловые потери сводятся к нулю.
8. Такие системы можно применять в комплексе с теплыми полами.

Перед тем как провести паровое отопление, нужно изучить его минусы. Недостатки парового отопления заключаются в следующем:

• при циркуляции по контуру пар создает шум (для снижения уровня шума медные трубы прокладывают внутри стен, а котел ставят в отдельном помещении);
• отопительные приборы и трубы могут нагреваться до температуры выше 100°С, что повышает вероятность ожогов при прикосновении к батареям (в связи с этим рекомендуется закрывать радиаторы и трубы защитными экранами);
• при прорыве возникает опасная аварийная ситуация, потому что теплоноситель имеет очень высокую температуру;
• для сборки контура понадобятся дорогостоящие медные или оцинкованные трубы (это нужно учесть, подсчитывая, сколько стоит провести паровое отопление);
• система подвержена коррозии, поэтому срок ее службы небольшой;
• сложно регулировать температуру в помещениях (для этого приходится проветривать комнаты или сократить количество топлива, что довольно сложно).

Характеристика и схема устройства

Внутри отопительной паровой системы может быть разное давление. В зависимости от этого она бывает следующих видов:

1. С высоким давлением свыше 0,07 МПа.
2. С низким давлением менее 0,07 МПа.
3. Вакуум-паровая система имеет давление не ниже 0,1 МПа.

Схема парового отопления может быть с закрытым и открытым контуром. Открытые контуры с низким давлением взаимодействуют с атмосферным воздухом. Герметичные закрытые системы более долговечные.

Чаще всего в частном доме делают замкнутые системы с возвратом теплоносителя самотеком в котел. Обычно используют верхнюю разводку трубопроводов. Если применяется контур с нижней разводкой, то трубы укладывают с уклоном в направлении движения пара для снижения шума. В месте отведения конденсата делают гидрозатвор в виде петли для защиты от попадания пара в магистраль конденсации.

Реже применяют комбинированную разводку с прокладкой трубопроводов под полом среднего или последнего этажа. В таком случае просвет возвратной магистрали полностью закрывается конденсатом.

При давлении в сети выше 0,02 МПа применяют только открытые контуры. В них удаление воздуха происходит через конденсационный накопитель. Для защиты от утечек пара устанавливаются гидрозатворы или конденстоотводчики. С целью перекачки жидкости для парового отопления из накопителя в теплообменник используется насос. Благодаря этому накопитель можно установить ниже теплообменника.

Отличие парового отопления от водяного

Принцип функционирования паровой системы отопления состоит в следующем: доведенная до кипения вода в емкости превращается в пар, который затем поступает в радиаторы отопления, нагревая их. Там пар конденсируется, преобразуясь в жидкое состояние, стекает в расширительный бак по специальным отводам, затем вновь возвращается в теплообменник.

Отличием парового отопления от водяного является, во-первых, циркулирование разного типа теплоносителя. Во-вторых, теплоотдача выше, а скорость прогревания помещения в несколько раз быстрее, чем у водяного. При одинаковых затратах на твердое топливо, КПД парового отопления выше, чем водяного.

Для монтажа парового отопления не требуется крупногабаритное оборудование, что делает эту систему отопления экономной. При бездействии системы, трубы с водяным теплоносителем за зиму могут перемерзать. В отличие от него, паровую систему можно легко запустить без возникновения подобных трудностей.

Существуют и некоторые недостатки, которые отсутствуют у системы отопления с водяным теплоносителем:

• Отопительные радиаторы нагреваются свыше 100 градусов, что может быть небезопасным для окружающих.
• Отопительная система очень шумная
• Регулировать температуру трудно
• Отсутствие возможности установки системы водяных теплых полов.
• Для системы нельзя использовать пластиковые трубы.
• Печь с встроенной системой парового отопления трудно использовать одновременно для приготовления пищи.

Сооружаем змеевик из листов железа

Пласт металла должен быть не менее 5 мм для этого элемента. При сборе так же применяют профиль 60*40 мм и патрубки 5 мм, они предназначены для вывода и вода водной массы. Общий размер устройства зависит от длины топливной части печки.

Пласт металла должен быть не менее 5 мм для этого элемента

Если элемент в конечном счете будет вмонтирован в отопительно-варочную систему, то оптимальным решением будет сделать так, чтобы газ согревал полку змеевика и уходил в дымовые каналы, который будет располагаться перед обменником. При таком расчете легко поместить поверхность для приготовления пищи.

Также деталь можно сделать в виде книги, если соединить крайние панели трубками или профилем. Но при таком сооружении верхняя полка будет отсутствовать. А для оптимальной проходимости нужно поставить соединительные трубки в верхней части. Входи выход лучше организовать сзади теплообменника или на его боковой части.

Нюансы при использовании парового отопления от печи

В кирпичных печах с теплообменником в дымоходе образуется больше сажи, чем обычно, и его приходиться чаще чистить.

При самотечной системе печь придется сооружать в подвальном помещении, чтобы конденсат свободно стекал в нижнюю точку.

Не следует пренебрегать установкой клапанов – они необходимы для безопасности и предотвращения аварий. Поскольку для насоса требуется электричество, нужно учитывать, что в случае отключения от сети остановить работу печи будет невозможно.

Отопление в деревянном доме

Паровое отопление в деревянном доме устанавливается по тому же принципу, что и в кирпичном. Необходимо лишь соблюдать меры пожарной безопасности – защищать деревянные поверхности от перегрева.

Особенности систем низкого давления

Распространенный вариант такой системы – замкнутый, с использованием самотечного возврата в котел конденсата, который заполняет трубы не полностью, при этом применяется верхняя разводка труб.

Сначала систему заполняют водой до необходимого уровня, после этого начинается нагрев. Конденсат стекает по общему стояку и при достижении заданного уровня вытесняется в котел.

В такой же системе с нижней разводкой рекомендуется устанавливать трубы с небольшим уклоном в направлении перемещения пара, чтобы снизить шумовые эффекты. В месте отвода конденсата устраивают петлеобразный гидрозатвор, препятствующий перемещению пара на магистраль конденсации.

Скорость пара в таких системах должна быть умеренной, не более 0,14 м/с. Иначе пар будет захватывать и частички влаги, скопившейся на стенах. В результате система работает с большим шумом, повышается риск возникновения гидроударов.

Комбинированную разводку, т.е. сочетание верхней и нижней разводки, применяют, если трубы прокладывают под полом верхнего или среднего этажа дома. Просвет труб, по которым вода возвращается в котел, в этом случае будет закрыт конденсатом.

Если давление в системе превышает 0,02 МПа, ее следует сделать открытой. Воздух удаляется через накопитель для конденсата, а чтобы систему не покидал пар, ставят конденсатоотводчик или гидрозатвор. Воду из накопителя перекачивают насосом в теплообменник, что позволяет установить накопитель ниже уровня, на котором находится теплообменник.

Теплоноситель для отопления частного дома с котельной нагревается в теплообменнике, расположенном в котельной. По достижении рабочей температуры пар перемещается в коллектор, разделяющий поток на два контура: для основных помещений и для котельной (+)

Особенности дровяного отопления

В общем случае водяное отопление представляет собой способ обогрева помещения при помощи циркулирующего жидкого теплоносителя, роль которого чаще всего исполняет вода. Соответственно водяное отопление на дровах или водяное отопление от печи предусматривает нагрев водяной массы классическим русским методом — путем топки дровами.

Наиболее надежной и эффективной можно признать схему, когда используются радиаторы водяного охлаждения (батарея). Таким образом, нагревательным элементом служит печь с дровяной топкой, а источником тепла — радиатор, обеспечивающий определенную нагретую площадь. Вся схема закольцована системой труб (разводка), по которой передается жидкий теплоноситель от печи до радиатора и обратно. Количество радиаторов зависит от объема помещения и требуемой температуры воздуха.

Как работает система

Достоинства и недостатки водяной печи отопления

Водяные печи отопления обладают следующими достоинствами:

1. Полная энергонезависимость – для открытой и комбинированной схемы;
2. Повышенный КПД по сравнению с традиционными печами;
3. Привлекательный внешний вид заводских моделей, оригинальная конфигурация в качестве камина;
4. Более равномерное распределение тепла по отдельным помещением посредством жидкого теплоносителя;
5. Многофункциональность – возможность приготовления пищи, нагрева воды.

Наряду с преимуществами печи водяного отопления имеют весомые недостатки:

1. Ручное обслуживание печи – загрузка топлива, чистка от золы и сажи;
2. Циклический режим работы, при этом практически отсутствует регулировка температурного режима;
3. Высокая пожароопасность;
4. Возможность попадания в помещения угарного газа;
5. Крупные габариты кирпичных печей, необходимость сооружения фундамента;
6. Наличие горячих поверхностей у металлических печей.

Виды печного оборудования

Под печным оборудованием понимается конструктивные элементы, которые используются при монтаже и эксплуатации печки. В чугунных печах они уже идут в комплекте от производителя, но при подведении к ним дополнительно водяного контура, придется докупать дополнительные элементы для печи:

• Трубы. Это могут быть пластиковые или металлические трубы. Предпочтение всегда отдается металлическим, так как они более надежные, однако пластиковые стоят дешевле. Минусом пластиковых труб является возможность их оплавления в стыках с металлом. Металлические не имеют такого недостатка.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• Мембранный (расширительный) бак. Он необходим для поддержания постоянного давления в трубах. При нагреве вода начинает расширяться и выходить в этот бак, благодаря чему трубы не разрушатся от избытка давления. При остывании избыток воды из бака начинает постепенно поступать обратно в трубы.

Без расширительного бака не обойтись при любом способе отопления домаИсточник koffkindom.ru

Радиаторы. Обычно их устанавливают непосредственно под окнами. Они увеличивают теплоотдачу водяного контура.
Водяной насос. Он требуется для циркуляции воды в контуре. Его установка способствует быстрому обогреву помещения, так как нагретая вода быстрее поступит в радиаторы и нагреет помещение. Без насоса движение воды по трубам осуществляется самотеком, но для этого надо делать специальные уклоны, рассчитывать разницу высот и разницу температур первого контура с нагретой водой и второго с охлажденной – его еще называют обраткой.
Теплообменник. Он устанавливается в топку печи, над ней, или на дымоход. Все варианты имеют свои преимущества и недостатки. Своего рода это котел, в котором впоследствии будет нагреваться вода

Для дымоходов нагревательный бак выполняется в виде змеевика, для топки может иметь произвольную форму, но очень важно, чтобы он имел достаточную площадь соприкосновения с пламенем печи.

Схема работы печного отопления с трубопроводомИсточник m.yukle.mobi

Выбор теплоносителя

Останавливая свой выбор на той или иной системе обогрева с водяным контуром, важно продумать, какой теплоноситель будет использоваться. В зимнее время загородные и дачные домики посещают не часто, и отопление в них необходимо только на момент приезда владельцев

Потому собственники отдают предпочтение незамерзающим жидкостям, консистенция которых не меняется с наступлением сильных морозов. Такие жидкости устраняют возможную проблему разрыва труб. Если же в качестве теплоносителя используется вода, то перед отъездом её нужно сливать и заполнять вновь перед использованием. Также в качестве теплоносителя могут использоваться:

антифриз – особая жидкость, предотвращающая замерзание. В отопительной системе применяется 2 вида антифриза – пропилен гликоль и этиленгликоль

Выбирая такой способ, важно знать, что этиленгликоль крайне токсичен, потому обращение с ним должно быть соответствующим.
теплоноситель на глицерине. Считается более эффективным и безопасным (не взрывоопасен и не воспламеняется)

Глицериновая жидкость дорогостоящая, но поскольку печь заполняется ею только один раз, есть смысл вложиться в покупку. К тому же, глицерин замерзает только, если температура падает ниже —30 градусов.
солевой раствор или раствор природного минерала бишофита. Стандартное соотношение – 1:0,4. Такой водно-солевой раствор не застывает до —20 градусов.

Как выбрать теплоноситель

С подробной инструкции по выбору теплоносителя для систем отопления и техническими характеристиками можно ознакомится здесь

Монтаж

Установка печи с водяным контуром может осуществляться по двум схемам. Первый сценарий предусматривает циркуляцию жидкости таким образом: холодная вода опускается вниз, а тёплая поднимается наверх

Тогда при монтаже печи важно не нарушить правильный перепад высоты

Второй сценарий используется в случае, когда циркуляция жидкости естественным образом невозможна. Тогда монтируются насосы, обеспечивающий искусственный кругооборот воды.

Для удобства, установка отопительной системы проходит в несколько подходов. Сначала монтируют дровяную печь или камин, выводят дымоходы, соблюдая правила пожарной безопасности. Позже – разводят водяной контур по всему дому.

Особенности печей с водяным контуром

Прежде, чем спешить приобретать оборудование, важно ознакомиться с особенностями отопительной системы. Преимущества:

Преимущества:

1. Возможность качественно обогреть несколько помещений с большой площадью.
2. Равномерное распределение тепла.
3. Безопасность использования.
4. Могут быть автономными источниками тепла или же работать вместе с централизованной системой отопления.
5. Использование датчика температур, который позволяет контролировать работу устройства.
6. Автономность (независимость от источников электроэнергии и газовых коммуникаций).
7. Относительно невысокая стоимость обслуживания.
8. Печь функционирует на угле, торфе, дровах и коксовом угле.
9. Экономичность и экологичность отопительной системы.
10. Современный дизайн и соответствие любому стилю и интерьеру.

Недостатки:

Котёл снижает полезный объём топливника

Для устранения этого факта, важно в процессе кладки топливника продумать обязательную ширину котла и самой печи. Также могут использоваться печи длительного горения.
Низкий уровень автоматизации

Возможен только ручной контроль.
Тепловая энергия, получаемая в результате горения дров, тратится на нагрев котла и жидкости в нём, а стенки топливника греются медленнее и в меньшей степени.
В сильные морозы теплоноситель может замёрзнуть. Угроза замерзания имеется, если в доме не планируется постоянное проживание. Дабы предупредить это, следует в очищенную воду добавлять специальные присадки, защищающие систему. Также специалисты рекомендуют использовать антифриз – универсальный теплоноситель, замерзающий только при очень низких температурах.

Использование и обслуживание отопительных печей с водяным контуром не отличается особой сложностью. В качестве дополнительных пояснений прикрепляем видео.

Приняв решение о приобретении печи отопительной с водяным контуром, изучите заранее модели, предлагаемые зарубежными и отечественными фирмами. Их отличают размеры, дизайн, стоимость и вспомогательное оборудование. Для небольшого дачного домика вполне достаточно кирпичной печи с водяным отоплением, небольшой мощности и без дизайнерских изысков. Собственника же большого особняка такая модель вряд ли устроит. Просторную гостиную может украсить стильная печь зарубежного производства.

Паровое отопление от печки своими руками

Чтобы не монтировать отопительный котел для устройства системы парового отопления и тратить на это денежные средства, можно использовать имеющуюся в доме печь.  Она будет выступать в качестве теплоисточника с недорогим твердым топливом, к тому же, она не зависит от центрального газо- и электроснабжения. Парогенератором выступает теплообменник, который можно изготовить на заказ или самостоятельно. Недостатки печи-парового котла такие же, как у обычной печки или камина: отсутствие возможности точной регулировки температуры нагрева, отсутствие полной пожаробезопасности,  а также возможность задымления помещения из-за неправильной растопки. Таким образом, недостатков у печи-котла столько же, как у обычной, а преимуществ гораздо больше.

Паровое отопление от печки

Перед тем, как от печки сделать паровое отопление, необходимо проверить теплообменник на предмет герметичности. Сделать это можно следующим образом: внутрь устройства заливают керосин, швы при этом обводятся мелом. Места, где мел потемнел, означают протечку, а значит, использовать это устройство для системы парового отопления нельзя.

Для отведения парового отопления от печки понадобятся следующие составляющие:

• Батареи отопления. Их количество должно быть равно числу окон помещения.
• Теплообменник
• Медные или оцинкованные трубы для отвода конденсата и паропровода.
• Запорная арматура (краны для спуска воздуха, вентили)
• Соединительная арматура: колена, трубные хомуты, фитинги.
• Кронштейны для радиаторов
• Гидравлический затвор
• Редукционно-охладительная установка, с помощью которой пар переводится в жидкое состояние.
• Редуктор для снижения давления внутри системы.
• Насос для принудительной циркуляции жидкости.
• Инверторный сварочный аппарат

Перед тем, как приступить к работам, предварительно разрабатывается схема подключения и монтаж труб. На чертеже определяется место расположения печи-котла, от которой далее прокладывается схема разводки со всеми необходимыми элементами подключения. Для отопления площади не больше 80  кв.м. подходит однотрубная схема подключения радиаторов. При таком способе подключения конвекторы нагреваются последовательно, первый из них сильнее прочих. Двухтрубная схема подходит для отопления помещений больше 80 кв.м. и двухэтажных домов. Трубы при этом подсоединены к конвекторам параллельно. Если планируется установить систему по принципу естественной циркуляции, теплообменник должен быть расположен ниже всех конвекторов и труб под углом наклона. При этом требуется монтаж насоса для бесперебойной циркуляции отопительной системы.

После того, как схема разработана и все конструктивные элементы, необходимые для сборки отопительной системы, учтены, можно составить смету на покупку материалов и приступать к работе.

После того, как схема разработана и все конструктивные элементы, необходимые для сборки отопительной системы, учтены, можно составить смету на покупку материалов и приступать к работе.

Технология работ

Необходимо учитывать, что устройство паровой отопительной системы без демонтажа старой печи невозможно. Для того чтобы встроить теплообменник, необходимо монтировать его внутрь топки на этапе кладки печи.

Под каждым окном устраиваются радиаторы, к которым подсоединяют подводящие и отводящие трубы под небольшим уклоном 3мм. Каждый радиатор снабжается краном для спуска воздуха.

Паровое отопление от печки

Чтобы обезопасить систему, перед каждым конвектором и перед всей системой в целом, устанавливается запорная арматура. В начале системы также устанавливается редуктор охлаждения и редукционный клапан. В конце системы устанавливается емкость для сбора конденсата с таким же небольшим уклоном, как трубы. Из него вода перетекает в теплообменник. Перед печкой устанавливается насос в системе принудительной циркуляции.

Отличие парового отопления от водяного

Отличием парового отопления от водяного является, во-первых, циркулирование разного типа теплоносителя. Во-вторых, теплоотдача выше, а скорость прогревания помещения в несколько раз быстрее, чем у водяного. При одинаковых затратах на твердое топливо, КПД парового отопления выше, чем водяного.

Для монтажа парового отопления не требуется крупногабаритное оборудование, что делает эту систему отопления экономной. При бездействии системы, трубы с водяным теплоносителем за зиму могут перемерзать. В отличие от него, паровую систему можно легко запустить без возникновения подобных трудностей.

Существуют и некоторые недостатки, которые отсутствуют у системы отопления с водяным теплоносителем:

• Отопительные радиаторы нагреваются свыше 100 градусов, что может быть небезопасным для окружающих.
• Отопительная система очень шумная
• Регулировать температуру трудно
• Отсутствие возможности установки системы водяных теплых полов.
• Для системы нельзя использовать пластиковые трубы.
• Печь с встроенной системой парового отопления трудно использовать одновременно для приготовления пищи.

Аргументы «За»

Паровой способ быстро нагревает воздух в доме.

Не обязательно сносить печь, так как кроме затрат сил и времени, может понадобиться капитальный ремонт.

Благодаря отсутствию механизмов, любая регулировка выполняется вручную, значит, техника не будет ломаться, давать сбои.

Это вариант для дачи или загородного дома, так как присутствие там сезонное, а топливо можно запасти заранее. Отопление не отключится из-за плохой погоды, неуплаты за электричество или газ.

Даже если сама печь находится в соседнем здании, реально провести паровую систему. Главное, позаботиться о теплоизоляции.

Как это сделать, наглядно показано в следующем видео:

Схемы и конструкции печного отопления в доме

Печное отопление частного дома подразделяется на несколько типов согласно конструкции топки:

• Прямоточная. В основном, такие печи делают из кирпича. Принцип их работы заключается в прохождении потока воздуха через поддувало, далее через колосник, поддерживая горение топлива, а затем выходит через трубу, уже в виде дыма. Большой недостаток такой конструкции – очень низкий КПД: значительная часть жара, в прямом смысле, попросту вылетает в трубу. Прямоточные печи оборудуются специальными задвижками, которые закрываются, когда топливо прогорает и перестает вырабатывать угарный газ. Это позволяет сохранить жар на долгое время. Также для увеличения коэффициента полезного действия во время сборки печи в нее может закладываться битое стекло, которое очень долго держит температуру.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• Канальная. Главная особенность таких печей – это система каналов, по которым движется дым и равномерно прогревает всю печь. Благодаря такому решению, вся конструкция быстрее нагревается и хорошо удерживает тепло. Скорость нагрева зависит напрямую от длины каналов и их количества.

Печь из кирпича канального типаИсточник yandex.ru

• Колпаковая. Принцип работы основан на движении поточных газов естественным способом. Сначала они заполняют колпак, где остывают и затем самостоятельно выходят через специальную подвертку. Это позволяет равномерно и быстро нагреть печь, которая затем долгое время сохраняет тепло, отапливая помещение. В отличие от первых двух вариантов, такая конструкция проста в обслуживании. Сажу можно легко удалить из колпака через специальное отверстие, тогда как в первых двух случаях придется чистить дымоходы и трубу, что не очень удобно.

• Водяной контур. Это не конструкция топки, но достаточно часто встречающийся элемент схемы отопления, который можно установить на любую печь. Необходимо лишь добавить нагревательный бак в топку или змеевик на трубу.

Схемы различных конструкций кирпичных печейИсточник domvpavlino.ru