Chauffage à vapeur dans une maison privée et dans une maison de campagne basée sur un poêle ou une chaudière
Un chauffage domestique efficace est l'une des tâches les plus importantes pour chaque propriétaire. Une solution intéressante à ce problème peut être un système de chauffage à vapeur dont les principes de fonctionnement et d'appareil diffèrent des circuits d'eau habituels.
Ce n'est pas l'option la plus simple, avec ses propres forces et faiblesses. Nous parlerons des règles de l'appareil et de l'organisation, des caractéristiques du système avec un liquide de refroidissement vaporeux. Vous apprendrez comment organiser le chauffage à vapeur dans une maison privée et comment le faire fonctionner correctement.
Le contenu de l'article:
Le principe du système vapeur
Lorsque l'eau bout à une pression constante, elle maintient sa température constante. La vapeur produite à la suite de cette ébullition a une quantité importante d'énergie thermique. Au moment de la condensation, c'est-à-dire lorsque la vapeur est convertie en liquide, cette énergie est libérée et transférée dans l'environnement.
Ce principe est utilisé dans le fonctionnement des systèmes de chauffage à vapeur. L'eau bout dans la chaudière, la vapeur se déplace dans les tuyaux jusqu'aux radiateurs, elle se condense et se sépare de la chaleur, chauffant ainsi l'air de la pièce.
L'eau obtenue au cours de la condensation continue de se déplacer à travers les tuyaux et retourne dans un réservoir de stockage spécial, puis elle entre dans le réchauffeur naturellement ou avec force à l'aide d'une pompe.
Selon la pression à l'intérieur du système de chauffage à vapeur, ils sont divisés en:
- vapeur sous vide;
- basse pression;
- haute pression.
Dans le premier, la pression est inférieure à 0,1 MPa, dans le second - encore plus bas - à 0,07 MPa, et dans le troisième - à plus de 0,07 MPa. Les systèmes ouverts à basse pression ont accès à l'air de l'atmosphère, mais ils peuvent également être fermés, c'est-à-dire complètement étanche.
De tels systèmes utilisent généralement de la vapeur dite saturée sèche, qui ne contient pas de particules d'eau en suspension. La quantité de vapeur dans le système se reflète dans son travail. Si la vapeur est trop petite, cela créera des problèmes pour que le condensat puisse s'écouler librement et l'air froid s'accumulera au fond du réchauffeur.
Un volume de vapeur suffisant améliore le processus de sortie du condensat, qui est poussé vers les parois et s'écoule vers le bas sous la forme d'un mince film d'eau.
Dans les systèmes fermés, l'eau après condensation pénètre immédiatement dans l'échangeur de chaleur, mais souvent des systèmes ouverts sont utilisés dans lesquels le liquide de refroidissement est d'abord recueilli dans le réservoir de stockage, puis pompé vers la chaudière pour le chauffage.
Le condensat peut remplir complètement les tuyaux à travers lesquels il se déplace pour le chauffage ou seulement partiellement. Cette dernière option est préférable car lorsque le système est éteint, les tuyaux qui s'y trouvent restent secs.
Caractéristiques des systèmes basse pression
Une version courante d'un tel système est fermée, utilisant du condensat renvoyant par gravité à la chaudière, qui ne remplit pas complètement les tuyaux, et la disposition des tuyaux supérieurs est utilisée.
Tout d'abord, le système est rempli d'eau jusqu'au niveau requis, après quoi le chauffage commence. Le condensat s'écoule dans la colonne montante commune et lorsqu'il atteint le niveau défini, il est forcé dans la chaudière.
Dans le même système avec un câblage inférieur, il est recommandé d'installer des tuyaux avec une légère pente dans le sens du mouvement de la vapeur afin de réduire les effets sonores. Un piège à eau en forme de boucle est disposé sur le site de drainage des condensats, ce qui empêche la vapeur de se déplacer vers la conduite de condensation.
La vitesse de vapeur dans de tels systèmes devrait être modérée, pas plus de 0,14 m / s. Sinon, la vapeur capturera également les particules d'humidité accumulées sur les murs. En conséquence, le système fonctionne avec beaucoup de bruit, augmentant le risque de coup de bélier.
Câblage combiné, c.-à-d.une combinaison de câblage supérieur et inférieur, utilisée si des tuyaux sont posés sous le plancher de l'étage supérieur ou intermédiaire de la maison. Le dégagement des tuyaux par lesquels l'eau est renvoyée vers la chaudière, dans ce cas sera fermé par le condensat.
Si la pression dans le système dépasse 0,02 MPa, elle doit être ouverte. L'air est évacué par le réservoir de stockage des condensats et pour empêcher la vapeur de quitter le système, un purgeur de vapeur ou un purgeur d'eau sont installés. L'eau est pompée de l'accumulateur vers l'échangeur de chaleur par une pompe, ce qui permet d'installer l'accumulateur en dessous du niveau auquel l'échangeur de chaleur est situé.
Évaluation des avantages et des inconvénients
Qu'est-ce qu'un bon système de chauffage à vapeur? Il est relativement facile à réaliser même sur la base d'un poêle à bois conventionnel. Cela est particulièrement vrai dans les régions où l'approvisionnement en gaz n'est pas centralisé et où le bois de chauffage ou d'autres combustibles solides sont facilement disponibles.
La vapeur en tant que caloporteur est nettement en avance sur l'eau. Le taux de réchauffement des locaux est trois fois plus élevé. De plus, le système de chauffage à vapeur peut difficilement échouer pendant le froid hivernal en raison du manque de chauffage.
Si la fournaise brûle, l'eau du système sera recueillie dans le réservoir de stockage ou dans l'échangeur de chaleur, et les tuyaux et les radiateurs resteront vides. Avec le chauffage de l'eau, le gel du liquide de refroidissement dont tout le circuit est rempli, comme on le sait, conduit à la rupture de la conduite.
Enfin, les dimensions des radiateurs de chauffage à vapeur devraient être nettement plus petites que pour les systèmes à eau, car la quantité d'énergie thermique qui en résulte augmente plusieurs fois. Cela réduira légèrement le coût d'installation d'un système de chauffage à la maison.
Ceci conclut la liste des avantages du système à vapeur, et nous pouvons procéder à ses inconvénients, qui sont assez importants:
- risque élevé de brûlures;
- augmentation du niveau de bruit pendant le fonctionnement;
- difficultés à ajuster le système;
- la nécessité d'acheter des tuyaux coûteux, etc.
Les normes de sécurité ne recommandent pas le chauffage à vapeur pour les locaux résidentiels, car il présente un risque élevé pour la santé et la vie des personnes vivant dans la maison.
Ainsi, la température de fonctionnement des radiateurs sera très élevée, si vous les touchez, vous pouvez avoir une grave brûlure. Par conséquent, tous les radiateurs devront être fermés avec des grilles décoratives fiables.
Les tuyaux en PVC conventionnels pour un tel système ne fonctionneront pas, car ils doivent résister à une pression élevée et à une température de plus de 100 degrés. Les mêmes exigences s'appliquent aux autres éléments du système. Les tuyaux de chauffage à vapeur doivent être en cuivre ou en acier galvanisé.
En tout cas, ce moment ne peut être qualifié de budget. Les problèmes de sécurité doivent recevoir la plus grande attention. Tous les travaux d'installation, par exemple le soudage de tuyaux en cuivre, exigeront des performances de la plus haute qualité. Si la connexion se rompt et qu'un jet de vapeur s'échappe dans le trou, l'un des locataires à la maison risque de graves brûlures.
Un autre inconvénient du chauffage à vapeur est l'augmentation du niveau de bruit. Pour résoudre ce problème, les radiateurs doivent être installés correctement. Ils sont suspendus sur des supports spéciaux anti-bruit. Une chaudière ou un four est mieux placé dans une pièce séparée.De plus, des tuyaux en cuivre peuvent être placés dans l'épaisseur des murs, ce qui réduira également le niveau de bruit.
Enfin, il est un peu difficile de contrôler la température de chauffage dans les pièces avec chauffage à vapeur. Vous ne pouvez pas installer un thermostat et simplement réduire la quantité de vapeur. Il est nécessaire de réduire la quantité de carburant, ce qui n'est pas toujours facile, ou de ventiler les locaux. Avant de commencer les travaux d'installation d'un système de chauffage à vapeur, tous ces points doivent être pris en compte.
Conception d'un système de chauffage à vapeur
Même pour une petite pièce, il est préférable de concevoir un projet. Un système fait «au hasard» avec un degré élevé de probabilité nécessitera bientôt une refonte, et un diagramme sur papier identifiera immédiatement les faiblesses et les corrigera.
Par exemple, afin de créer un système avec une circulation naturelle du liquide de refroidissement, l'échangeur de chaleur et, par conséquent, le dispositif de chauffage, doivent être situés au point le plus bas de la maison.
Cela signifie que le poêle ou la chaudière doit être en dessous de tous les radiateurs, ainsi que des tuyaux qui ne sont pas debout verticalement, mais horizontalement ou à un angle par rapport à la verticale.
Si le chauffage ne peut pas être placé de cette façon (il n'y a pas de sous-sol dans la maison, le sous-sol est utilisé à d'autres fins, etc.), le chauffage à circulation forcée doit être préféré.
Par conséquent, circuit de chauffage à vapeur vous devez allumer la pompe, qui pompera l'eau dans l'échangeur de chaleur. Un point important dans la conception du système de chauffage est la procédure de raccordement des radiateurs. La connexion en série ou le système dit monotube implique la connexion de tous les radiateurs dans l'ordre.
En conséquence, le liquide de refroidissement se déplacera séquentiellement à travers le système, se refroidissant progressivement. Il s'agit d'une option de connexion économique, plus facile à installer et moins coûteuse.
Mais l'uniformité du chauffage avec cette méthode en souffrira, car le premier radiateur sera le plus chaud et le dernier caloporteur arrivera dans un état déjà à moitié refroidi.
Une solution monotube peut être acceptable uniquement lors du raccordement du chauffage à vapeur dans le pays ou dans une petite maison, sur une superficie de moins de 80 mètres carrés. m. Et pour un chalet spacieux ou un bâtiment à deux étages, un système à deux tuyaux est plus approprié, dans lequel les radiateurs sont connectés en parallèle.
Un schéma monotube fournit un flux simultané, mais pas séquentiel, de liquide de refroidissement à chaque radiateur, et les pièces sont chauffées plus uniformément. Mais avec un circuit à deux tuyaux, deux tuyaux devront être connectés à chaque radiateur: direct et «retour».
Un tel système est plus difficile à mettre en œuvre, et il coûtera un peu plus cher que lors de l'installation d'un système monotube. Cependant, la grande majorité des systèmes de chauffage de l'eau sont fabriqués selon le schéma à deux tuyaux, malgré les difficultés, et fonctionnent assez bien.
Si vous prévoyez d'utiliser un poêle à bois comme source de chaleur, vous devez immédiatement calculer et concevoir un échangeur de chaleur spécial. Il ressemble à une bobine soudée à partir de tuyaux métalliques. Cet élément est intégré directement dans la conception du four et n'est pas installé séparément.
Par conséquent, la conception d'un nouveau four devrait également être considérée au stade de la conception.Vous pouvez utiliser un four existant, mais il devra être partiellement démonté pour monter l'échangeur de chaleur à l'intérieur.
Pour obtenir 9 kW de chaleur, un échangeur de chaleur d'une surface d'environ un mètre carré est nécessaire. Plus la zone chauffée est grande, plus les dimensions de l'échangeur de chaleur doivent être grandes.
S'il est censé chauffer la pièce à l'aide d'une chaudière, alors tout est un peu plus facile: vous devez l'acheter et l'installer. Habituellement, pour le chauffage à la vapeur dans la maison, il est recommandé de prendre un modèle à tube d'eau de la chaudière, comme le plus efficace.
Bien que les modèles à tubes de fumée, à fumée ou à tubes de fumée combinés puissent également être une option parfaitement acceptable.
Parfois pour l'organisation de l'utilisation du chauffage à vapeur chaudière maisondans lequel l'huile usée est brûlée. Mais cette option est considérée comme appropriée pour une utilisation dans les buanderies, par exemple, dans un garage. Pour un immeuble résidentiel, cette option n'est pas trop bonne.
Montage sur base d'un poêle à bois
Si le projet est élaboré, il est temps de s'approvisionner en bons matériaux et outils. Calculer le nombre requis d'éléments du système permettra un projet précédemment compilé.
Tous les virages, connexions, tés, emplacements d'installation du radiateur, etc. doivent y être marqués. De plus, il est nécessaire d'acheter des colliers de serrage, ainsi que des supports sur lesquels les radiateurs seront installés.
La longueur des tuyaux est également calculée selon le schéma. Afin de réduire la pression de vapeur dans le système si nécessaire, une soupape de réduction de pression est nécessaire. Un obturateur hydraulique est nécessaire pour permettre au système d'être complètement vidangé pour le nettoyage, l'entretien ou la réparation.
Avant chaque radiateur, il est recommandé d'installer un robinet d'arrêt qui le fermera pour réparation, rinçage ou remplacement. Également installé sur les radiateurs Grues Mayevskypour souffler de l'air dans le système. Bien que la vapeur soit une substance gazeuse et non liquide, la présence d'air dans le système peut nuire à son efficacité.
Pour que le processus de condensation se produise précisément dans les radiateurs, et non dans le variateur ou dans la colonne montante, il est recommandé d'installer un té avec un bouchon à la sortie à travers lequel seule l'eau passera. Si vous prévoyez d'installer un système à circulation forcée, vous aurez besoin d'une pompe de circulation. De plus, vous avez besoin d'un récipient pour recueillir l'humidité condensée.
Les systèmes gravitaires n'ont pas besoin de tels dispositifs. Mais le tuyau, à travers lequel l'eau est dirigée vers l'échangeur de chaleur, doit être suffisamment large pour permettre un mouvement rapide du liquide pour un chauffage ultérieur.
En plus de l'outil d'installation habituel, vous aurez certainement besoin d'une machine à souder pour joints de tuyaux en cuivre. Les structures en acier galvanisé ont généralement des raccords filetés qui doivent être soigneusement scellés. Si vous prévoyez d'installer un chauffage à vapeur à partir du four, vous devrez commencer par la fabrication d'un échangeur de chaleur.
Il est cuit à partir de tuyaux métalliques de 2,5 à 3 mm d'épaisseur ou même légèrement plus épais. L'échangeur de chaleur peut être réalisé à la fois sous forme de serpentin et sous toute autre forme. L'essentiel est que l'appareil s'insère à l'intérieur poêle à bois, et aussi pour que sa surface soit suffisamment grande pour chauffer l'eau et générer de la vapeur.
La qualité de soudage de l'échangeur de chaleur doit être, sans exagération, idéale.Même les cavernes microscopiques dans les coutures sont inacceptables, car l'appareil sera exposé à une pression élevée de la vapeur chaude. Une fois l'échangeur de chaleur prêt à être installé, chaque soudure doit être vérifiée.
Pour ce faire, toutes les coutures sont d'abord enduites de craie blanche. Après cela, l'une des ouvertures de l'échangeur de chaleur est fermée et du kérosène est versé dans le second jusqu'à ce que l'appareil soit rempli au sommet. Maintenant, vous devez attendre un peu, puis évaluer l'état des coutures. S'il y a des fissures, du kérosène s'en échappera et, à ces endroits, la craie s'assombrira.
Les défauts identifiés sont corrigés, puis le test est répété pour vérifier l'intégrité de l'appareil. Maintenant, il doit être lavé, puis commencez à poser le poêle à bois. L'échangeur de chaleur est intégré de manière fiable dans le foyer et des tuyaux sont ajoutés à ses entrées et sorties, qui sont ensuite utilisées pour connecter l'échangeur de chaleur au système de chauffage de la maison.
La pose du four est terminée de la manière habituelle pour de telles structures. Ensuite, les tuyaux et les radiateurs du système de chauffage sont installés conformément à la conception établie précédemment. Tout d'abord, les radiateurs sont installés à l'aide de supports qui absorbent le bruit du fonctionnement du chauffage à vapeur.
Des robinets Mayevsky sont installés sur chaque radiateur afin que l'air puisse être libéré. Vous aurez besoin d'un robinet d'arrêt de plus que les radiateurs, car vous devez installer un robinet d'arrêt commun au tout début du système. Une soupape de réduction de pression et une unité de réduction et de refroidissement sont également placées devant ce robinet.
Au final, si cela est prévu par le projet, installez un entraînement pour le liquide de refroidissement et pompe de circulation. Pour les systèmes conçus avec une circulation naturelle plutôt que forcée, un réservoir et une pompe ne sont pas nécessaires. Mais le tuyau qui mène à l'échangeur de chaleur doit avoir une légère pente d'environ 3 mm par mètre.
Les systèmes avec une chaudière à vapeur sont montés à peu près de la même manière: conformément à la conception et ajustés en fonction des caractéristiques de l'équipement. Par exemple, un détendeur et un refroidisseur ne sont probablement pas nécessaires, car un système de contrôle de la pression et de la température de la vapeur est déjà intégré dans la chaudière.
Quelques conseils utiles
Lors de l'installation d'un système de chauffage à vapeur, il ne faut pas oublier que tous ses éléments doivent résister à des températures élevées, supérieures à 100 degrés. Par exemple, un expanseur à membrane conventionnel comme capacité de réserve en cas d'augmentation du volume de liquide de refroidissement ne fonctionnera pas, car son maximum est de 85 degrés.
La cheminée du four, dans laquelle l'échangeur de chaleur est intégré, sera plus contaminée plus rapidement qu'un poêle conventionnel. Par conséquent ramoneur besoin de planifier et d'exécuter plus souvent.
Un four avec un échangeur de chaleur peut également être utilisé pour la cuisson, si vous le souhaitez, mais ce n'est pas très pratique. En été, lorsque le chauffage n'est pas nécessaire, ce poêle ne peut pas être allumé. Faudra chercher une alternative. C'est plus facile s'il y a un poêle pratique séparé pour la cuisine dans la maison.
La conception et l'assemblage d'un système de chauffage à vapeur de vos propres mains sont décrits en détail. dans cet articlerecommandé par nous pour la lecture.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Une expérience pratique sur la conversion d'un poêle à bois en chaudière à vapeur est présentée dans cette vidéo:
La suite de l'installation du chauffage à vapeur se trouve dans ce dossier:
La différence entre la circulation forcée et naturelle dans les systèmes de chauffage est décrite en détail ici:
Le chauffage à la vapeur n'est pas l'option la plus simple pour mettre en œuvre un système de chauffage autonome. Mais avec une conception et une installation appropriées avec de la vapeur, vous pouvez fournir de manière efficace et relativement peu coûteuse à votre maison la quantité de chaleur nécessaire.
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Il est clair qu'un tel chauffage est très efficace, mais il faut vraiment évaluer non pas tant ses avantages que ses inconvénients. Personnellement, je vois le principal inconvénient non seulement du coût d'installation du chauffage à vapeur, mais aussi du fait qu'il y aura des problèmes avec le contrôle de la température. Soit dit en passant, l'entretien de ces systèmes est très clair. Je recommanderais de rester sur le chauffage à eau ordinaire.
Je n'ai pas vu de chauffage à vapeur en Finlande. Les amis y ont leur propre maison, en hiver ils ne l'utilisent pas. Ils remplissent le «non-gel» dans le système de chauffage traditionnel, mais si vous prévoyez des gelées inférieures à -15 degrés, il est quand même complètement vidé du système. La vapeur dans ce cas serait moins gênante, mais les coûts de rééquipement du système sont énormes, personne n'y va. Il est préférable de poser un tel système de chauffage initialement pendant la construction à la demande des clients.