Calefacción a vapor en una casa privada y en una casa de campo basada en una estufa o caldera
La calefacción eficiente del hogar es una de las tareas más importantes para cada propietario. Una solución interesante a este problema puede ser un sistema de calentamiento por vapor, cuyos principios de funcionamiento y dispositivo difieren de los circuitos de agua habituales.
Esta no es la opción más fácil, con sus propias fortalezas y debilidades. Hablaremos sobre las reglas del dispositivo y la organización, las características del sistema con un refrigerante vaporoso. Aprenderá cómo organizar el calentamiento de vapor en una casa privada y cómo operarlo adecuadamente.
El contenido del artículo:
El principio del sistema de vapor.
Cuando el agua hierve a una presión constante, mantiene su temperatura constante. El vapor generado como resultado de tal ebullición tiene una cantidad significativa de energía térmica. En el momento de la condensación, es decir Cuando el vapor se convierte en líquido, esta energía se libera y se transfiere al medio ambiente.
Este principio se utiliza en la operación de sistemas de calentamiento por vapor. El agua hierve en la caldera, el vapor se mueve a través de las tuberías hacia los radiadores, se condensa y se mezcla con el calor, calentando así el aire de la habitación.
El agua obtenida en el proceso de condensación continúa moviéndose a través de las tuberías y regresa a un tanque de almacenamiento especial, y luego ingresa al calentador de forma natural o forzada utilizando una bomba.
Dependiendo de la presión dentro del sistema de calentamiento por vapor, se dividen en:
- vapor al vacio;
- baja presión
- Alta presión.
En el primero, la presión es menor a 0.1 MPa, en el segundo - incluso menor - a 0.07 MPa, y en el tercero - más de 0.07 MPa. Los sistemas abiertos de baja presión tienen acceso al aire desde la atmósfera, pero también pueden cerrarse, es decir. completamente hermético
Tales sistemas suelen utilizar el llamado vapor saturado seco, que no contiene partículas de agua en suspensión. La cantidad de vapor en el sistema se refleja en su trabajo. Si el vapor es demasiado pequeño, esto creará problemas para que el condensado se drene libremente, y se acumulará aire frío en la parte inferior del calentador.
Un volumen suficiente de vapor mejora el proceso de salida del condensado, que se empuja hacia las paredes y fluye hacia abajo en forma de una delgada película de agua.
En sistemas cerrados, el agua después de la condensación ingresa inmediatamente al intercambiador de calor, pero a menudo se usan sistemas abiertos en los que el refrigerante se recoge primero en el tanque de almacenamiento y luego se bombea a la caldera para calentarlo.
El condensado puede llenar completamente las tuberías a través de las cuales se mueve para calentar o solo parcialmente. La última opción es preferible porque cuando el sistema se apaga, las tuberías permanecerán secas.
Características de los sistemas de baja presión.
Se cierra una versión común de dicho sistema, que utiliza condensado de retorno por gravedad a la caldera, que no llena completamente las tuberías, y se utiliza la disposición de la tubería superior.
Primero, el sistema se llena con agua hasta el nivel requerido, después de lo cual comienza el calentamiento. El condensado fluye hacia abajo por el elevador común y cuando alcanza el nivel establecido es forzado a salir a la caldera.
En el mismo sistema con un cableado más bajo, se recomienda instalar tuberías con una ligera pendiente en la dirección del movimiento del vapor para reducir los efectos de sonido. Una trampa de agua en forma de bucle está dispuesta en el sitio de drenaje de condensado, lo que evita que el vapor se mueva a la línea de condensación.
La velocidad del vapor en tales sistemas debe ser moderada, no más de 0.14 m / s. De lo contrario, el vapor también capturará partículas de humedad acumuladas en las paredes. Como resultado, el sistema funciona con mucho ruido, lo que aumenta el riesgo de golpe de ariete.
Cableado combinado, es decirUna combinación de cableado superior e inferior, que se utiliza si las tuberías se colocan debajo del piso del piso superior o medio de la casa. La separación de las tuberías a través de las cuales se devuelve el agua a la caldera, en este caso se cerrará por condensado.
Si la presión en el sistema supera los 0.02 MPa, debe abrirse. El aire se elimina a través del tanque de almacenamiento de condensado, y para evitar que el vapor salga del sistema, se instala una trampa de vapor o una trampa de agua. El agua se bombea desde el acumulador al intercambiador de calor mediante una bomba, lo que permite que el acumulador se instale por debajo del nivel en el que se encuentra el intercambiador de calor.
Valoración de ventajas y desventajas.
¿Qué es un buen sistema de calentamiento por vapor? Es relativamente fácil de hacer incluso sobre la base de una estufa de leña convencional. Esto es especialmente cierto en áreas donde no hay suministro centralizado de gas, y la leña u otros combustibles sólidos están fácilmente disponibles.
El vapor como portador de calor está significativamente por delante del agua. La tasa de calentamiento de las instalaciones es tres veces mayor. Además, el sistema de calentamiento por vapor apenas puede fallar durante el frío invernal debido a la falta de calefacción.
Si el horno se quema, el agua del sistema se recogerá en el tanque de almacenamiento o en el intercambiador de calor, y las tuberías y los radiadores permanecerán vacíos. Con el calentamiento del agua, la congelación del refrigerante con el que se llena todo el circuito, como se sabe, conduce a la ruptura de la tubería.
Finalmente, las dimensiones de los radiadores de calentamiento por vapor deberían ser significativamente más pequeñas que para los sistemas de agua, ya que la cantidad de energía térmica resultante de esto aumenta varias veces. Esto reducirá ligeramente el costo de instalar un sistema de calefacción en el hogar.
Esto concluye la lista de ventajas del sistema de vapor, y podemos pasar a sus desventajas, que son bastante significativas:
- alto riesgo de quemaduras;
- aumento del nivel de ruido durante la operación;
- dificultades para ajustar el sistema;
- la necesidad de comprar caros caños, etc.
Las normas de seguridad no recomiendan el calentamiento con vapor para locales residenciales, ya que representa un alto riesgo para la salud y la vida de las personas que viven en la casa.
Por lo tanto, la temperatura de funcionamiento de los radiadores será muy alta; si los toca, puede sufrir quemaduras graves. Por lo tanto, todos los radiadores deberán cerrarse con rejillas decorativas confiables.
Las tuberías de PVC convencionales para dicho sistema no funcionarán, ya que deben soportar alta presión y una temperatura de más de 100 grados. Los mismos requisitos se aplican a otros elementos del sistema. Las tuberías de calentamiento por vapor deben ser de cobre o de acero galvanizado.
En cualquier caso, este momento no se puede llamar presupuesto. Los problemas de seguridad deben recibir la mayor atención. Todos los trabajos de instalación, por ejemplo, la soldadura de tuberías de cobre, requerirán un rendimiento de la más alta calidad. Si se rompe la conexión y sale una corriente de vapor hacia el agujero, uno de los inquilinos en el hogar corre el riesgo de sufrir quemaduras graves.
Otra desventaja del calentamiento por vapor es el aumento del nivel de ruido. Para solucionar este problema, los radiadores deben instalarse correctamente. Están suspendidos en soportes especiales antirruido. Una caldera u horno se coloca mejor en una habitación separada.Además, se pueden colocar tuberías de cobre en el grosor de las paredes, lo que también reducirá el nivel de ruido.
Finalmente, es un poco difícil controlar la temperatura de calentamiento en habitaciones con calefacción de vapor. No puede instalar un termostato y simplemente reducir la cantidad de vapor. Es necesario reducir la cantidad de combustible, que no siempre es fácil, o ventilar las instalaciones. Antes de comenzar a trabajar en la instalación de un sistema de calentamiento por vapor, se deben tener en cuenta todos estos puntos.
Diseñando un sistema de calentamiento por vapor
Incluso para una habitación pequeña, es mejor diseñar un proyecto. Un sistema hecho "al azar" con un alto grado de probabilidad pronto requerirá un nuevo trabajo, y un diagrama en papel identificará inmediatamente las debilidades y las corregirá.
Por ejemplo, para crear un sistema con circulación natural del refrigerante, el intercambiador de calor y, en consecuencia, el dispositivo de calentamiento, deben ubicarse en el punto más bajo de la casa.
Esto significa que la estufa o la caldera deben estar debajo de todos los radiadores, así como las tuberías que no están en posición vertical, sino horizontal o en ángulo con respecto a la vertical.
Si el calentador no se puede colocar de esta manera (no hay sótano en la casa, el sótano se usa para otros fines, etc.), se debe preferir calentar con circulación forzada.
Por lo tanto en circuito de calentamiento de vapor debe encender la bomba, que bombeará agua al intercambiador de calor. Un punto importante en el diseño del sistema de calefacción es el procedimiento para conectar radiadores. La conexión en serie o el llamado sistema de una tubería implica la conexión de todos los radiadores en orden.
Como resultado, el refrigerante se moverá secuencialmente a través del sistema, enfriándose gradualmente. Esta es una opción de conexión económica, que es más fácil de instalar y más barata a un costo.
Pero la uniformidad del calentamiento con este método se verá afectada, ya que el primer radiador será el más caliente y el último portador de calor llegará en un estado ya medio enfriado.
Una solución de una tubería puede ser aceptable solo cuando se conecta la calefacción de vapor en el país o en una casa pequeña, en un área de menos de 80 metros cuadrados. M. Y para una casa de campo espaciosa o un edificio de dos pisos, un sistema de dos tubos es más adecuado, en el que los radiadores están conectados en paralelo.
Un esquema de tubería única proporciona flujo simultáneo, pero no secuencial, de refrigerante a cada radiador, y las habitaciones se calientan de manera más uniforme. Pero con un circuito de dos tubos, habrá que conectar dos tubos a cada radiador: directo y de "retorno".
Tal sistema es más difícil de implementar y costará un poco más que cuando se instala un sistema de un solo tubo. Sin embargo, la gran mayoría de los sistemas de calentamiento de agua se fabrican de acuerdo con el esquema de dos tubos, a pesar de las dificultades, y funcionan con bastante éxito.
Si planea utilizar una estufa de leña como fuente de calor, debe calcular y diseñar de inmediato un intercambiador de calor especial. Parece una bobina soldada de tubos metálicos. Este elemento está integrado directamente en el diseño del horno y no se instala por separado.
Por lo tanto, el diseño de un nuevo horno también debe considerarse en la etapa de diseño.Puede usar un horno existente, pero tendrá que desmontarse parcialmente para montar el intercambiador de calor en el interior.
Para obtener 9 kW de calor, se requiere un intercambiador de calor con una superficie de aproximadamente un metro cuadrado. Cuanto mayor sea el área calentada, mayores serán las dimensiones del intercambiador de calor.
Si se supone que calienta la habitación con la ayuda de una caldera, entonces todo es un poco más fácil: debe comprarlo e instalarlo. Por lo general, para calentar con vapor en la casa, se recomienda tomar un modelo de tubo de agua de la caldera, como el más efectivo.
Aunque los modelos de tubo de fuego, lleno de humo o combinado de tubo de humo también pueden ser una opción perfectamente aceptable.
A veces para la organización del uso de calefacción de vapor. caldera caseraen el que se quema el aceite usado. Pero esta opción se considera adecuada para su uso en salas de servicios públicos, por ejemplo, en un garaje. Para un edificio residencial, esta opción no es demasiado buena.
Montaje sobre la base de una estufa de leña.
Si el proyecto está elaborado, es hora de abastecerse de los materiales y herramientas adecuados. Calcular el número requerido de elementos del sistema permitirá un proyecto compilado previamente.
Todas las vueltas, conexiones, tes, ubicaciones de instalación del radiador, etc. deben estar marcadas en él. Además, es necesario comprar abrazaderas de tubería, así como soportes en los que se instalarán los radiadores.
La longitud de las tuberías también se calcula de acuerdo con el esquema. Para reducir la presión de vapor en el sistema si es necesario, se necesita una válvula reductora de presión. Se necesita un obturador hidráulico para permitir que el sistema se drene por completo para su limpieza, mantenimiento o reparación.
Antes de cada radiador, se recomienda instalar una válvula de cierre, que la cerrará para su reparación, lavado o reemplazo. También instalado en radiadores Grúas Mayevskypara soplar aire en el sistema. Aunque el vapor es una sustancia gaseosa y no líquida, la presencia de aire en el sistema puede afectar negativamente su efectividad.
Para que el proceso de condensación ocurra precisamente en los radiadores, y no en el variador o en el elevador, se recomienda instalar una T con un tapón en la salida a través de la cual solo pasará agua. Si planea instalar un sistema con circulación forzada, necesitará una bomba de circulación. Además, necesita un recipiente para recoger la humedad condensada.
Los sistemas de gravedad no necesitan tales dispositivos. Pero la tubería, a través de la cual se dirige el agua al intercambiador de calor, debe ser lo suficientemente ancha como para proporcionar un movimiento rápido del líquido para un mayor calentamiento.
Además de la herramienta de instalación habitual, definitivamente necesitará una máquina de soldar para juntas de tubería de cobre. Las estructuras de acero galvanizado generalmente tienen conexiones roscadas que deben sellarse cuidadosamente. Si planea instalar calefacción de vapor desde el horno, deberá comenzar con la fabricación de un intercambiador de calor.
Se cocina con tubos metálicos de 2,5-3 mm de espesor o incluso un poco más gruesos. El intercambiador de calor se puede hacer tanto en forma de bobina como en cualquier otra forma. Lo principal es que el dispositivo cabe dentro estufa de leña, y también para que su superficie sea lo suficientemente grande como para calentar agua y generar vapor.
La calidad de soldadura del intercambiador de calor debe ser, sin exagerar, ideal.Incluso las cavernas microscópicas en las costuras son inaceptables, ya que el dispositivo estará expuesto a alta presión por el vapor caliente. Después de que el intercambiador de calor esté listo para la instalación, se debe verificar cada soldadura.
Para hacer esto, primero todas las costuras se untan con tiza blanca. Después de eso, una de las aberturas del intercambiador de calor se cierra y el queroseno se vierte en el segundo hasta que el dispositivo se llena hasta la parte superior. Ahora debe esperar un poco y luego evaluar el estado de las costuras. Si hay grietas, el queroseno se filtrará a través de ellas, y en esos lugares la tiza se oscurecerá.
Las fallas identificadas se corrigen y luego la prueba se repite para verificar la integridad del dispositivo. Ahora debe lavarse y luego comenzar a colocar la estufa de leña. El intercambiador de calor está integrado en la cámara de combustión de manera confiable, y se agregan tuberías a su entrada y salida, que luego se utilizan para conectar el intercambiador de calor al sistema de calefacción de la casa.
La colocación del horno se completa de la manera habitual para tales estructuras. Luego, las tuberías y radiadores del sistema de calefacción se instalan de acuerdo con el diseño elaborado anteriormente. Primero, los radiadores se instalan usando soportes que absorben el ruido de la operación de calentamiento por vapor.
Se instalan grifos Mayevsky en cada radiador para que se pueda liberar el aire. Necesitará una llave más que los radiadores, ya que necesita instalar una llave común al comienzo del sistema. Una válvula reductora de presión y una unidad de reducción y enfriamiento también se colocan frente a este grifo.
Al final, si el proyecto lo proporciona, instale una unidad para el refrigerante y bomba de circulación. Para sistemas diseñados con circulación natural en lugar de forzada, no se necesita un tanque y una bomba. Pero la tubería que conduce al intercambiador de calor necesita una ligera pendiente de aproximadamente 3 mm por metro.
Los sistemas con una caldera de vapor se montan aproximadamente de la misma manera: de acuerdo con el diseño y ajustados para las características del equipo. Por ejemplo, una válvula reductora de presión y un enfriador probablemente no sean necesarios, ya que un sistema de control de temperatura y presión de vapor ya está integrado en la caldera.
Algunos consejos útiles
Al instalar un sistema de calentamiento por vapor, debe recordarse que todos sus elementos deben soportar altas temperaturas, más de 100 grados. Por ejemplo, un expansor de membrana convencional como capacidad de reserva en caso de un aumento en el volumen de refrigerante no funcionará, porque su máximo es de 85 grados.
La chimenea del horno, en la que está incorporado el intercambiador de calor, se contaminará más rápido que una estufa convencional. Por lo tanto deshollinador necesita planificar y ejecutar con más frecuencia.
Un horno con un intercambiador de calor también se puede utilizar para cocinar, si se desea, pero esto no es muy conveniente. En verano, cuando no es necesario calentar, esta estufa no se puede encender. Habrá que buscar una alternativa. Es más fácil si hay una estufa conveniente separada para la cocina de la casa.
Se describe en detalle cómo diseñar y ensamblar un sistema de calentamiento por vapor con sus propias manos. en este articulorecomendado por nosotros para leer.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
En este video se presenta la experiencia práctica de convertir una estufa de leña en una caldera de calentamiento de vapor:
La continuación de la instalación de calentamiento por vapor se puede encontrar en este archivo:
La diferencia entre la circulación forzada y natural en los sistemas de calefacción se describe en detalle aquí:
La calefacción a vapor no es la opción más fácil para implementar un sistema de calefacción autónomo. Pero con un diseño e instalación adecuados con vapor, puede proporcionar de manera eficiente y relativamente económica a su hogar la cantidad necesaria de calor.
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Está claro que dicho calentamiento es muy efectivo, pero realmente es necesario evaluar no tanto sus ventajas como sus desventajas. Personalmente, veo el principal inconveniente no solo del costo de instalación de la calefacción a vapor, sino también de que habrá problemas con el control de la temperatura. Por cierto, el cuidado de tales sistemas es muy claro. Recomendaría permanecer en ordinario - calentamiento de agua.
No he visto calentamiento de vapor en Finlandia. Los amigos tienen su propia casa allí, en invierno no la usan. Completan la "no congelación" en el sistema de calefacción tradicional, pero cuando se esperan heladas por debajo de -15 grados, todavía está completamente drenado del sistema. Steam en este caso sería menos problemático, pero los costos de reequipar el sistema son enormes, nadie lo hace. Es mejor colocar dicho sistema de calefacción inicialmente durante la construcción a pedido de los clientes.