Aquecimento a vapor em uma casa particular e em uma casa de campo com fogão ou caldeira

O aquecimento doméstico eficiente é uma das tarefas mais importantes para todos os proprietários. Uma solução interessante para esse problema pode ser um sistema de aquecimento a vapor, cujos princípios de operação e dispositivo diferem dos circuitos normais da água.

Esta não é a opção mais fácil, com seus próprios pontos fortes e fracos. Falaremos sobre as regras do dispositivo e organização, os recursos do sistema com um líquido de refrigeração vaporoso. Você aprenderá como organizar o aquecimento a vapor em uma casa particular e como operá-lo adequadamente.

O princípio do sistema de vapor

Quando a água ferve a uma pressão constante, mantém sua temperatura constante. O vapor gerado como resultado dessa fervura possui uma quantidade significativa de energia térmica. No momento da condensação, ou seja, Quando o vapor é convertido em líquido, essa energia é liberada e transferida para o meio ambiente.

Este princípio é usado na operação de sistemas de aquecimento a vapor. A água ferve na caldeira, o vapor se move através dos tubos para os radiadores, condensa e parte com o calor, aquecendo o ar na sala.

A água obtida no processo de condensação continua a se mover através dos tubos e retorna a um tanque de armazenamento especial e, em seguida, entra no aquecedor de forma natural ou forçada usando uma bomba.

Dependendo da pressão dentro do sistema de aquecimento a vapor, eles são divididos em:

• vapor de vácuo;
• baixa pressão;
• alta pressão.

No primeiro, a pressão é menor que 0,1 MPa, no segundo - ainda mais baixo - para 0,07 MPa, e no terceiro - mais que 0,07 MPa. Os sistemas abertos de baixa pressão têm acesso ao ar da atmosfera, mas também podem ser fechados, ou seja, completamente hermético.

Este diagrama ilustra o layout do aquecimento a vapor. O dispositivo de aquecimento deve estar localizado abaixo dos radiadores, a inclinação da linha de condensado

Tais sistemas geralmente usam o chamado vapor saturado seco, que não contém partículas em suspensão de água. A quantidade de vapor no sistema é refletida em seu trabalho. Se o vapor for muito pequeno, isso criará problemas para que o condensado seja drenado livremente e o ar frio será coletado na parte inferior do aquecedor.

Um volume suficiente de vapor melhora o processo de saída de condensado, que é empurrado para as paredes e flui para baixo na forma de uma fina película de água.

Em sistemas fechados, a água após a condensação entra imediatamente no trocador de calor, mas geralmente são usados ​​sistemas abertos nos quais o líquido de arrefecimento é coletado primeiro no tanque de armazenamento e depois bombeado para a caldeira para aquecimento.

O condensado pode encher completamente os tubos através dos quais se move para aquecimento ou apenas parcialmente. A última opção é preferível, pois quando o sistema é desligado, os tubos permanecem secos.

Se o transportador de calor do aquecimento a vapor após a condensação for transferido diretamente para a caldeira para aquecimento subsequente, o sistema será chamado de fechado. Se o condensado for coletado pela primeira vez em um tanque de armazenamento do qual é bombeado para a caldeira por uma bomba, o sistema é classificado como aberto

Características de sistemas de baixa pressão

Uma versão comum desse sistema é fechada, usando a gravidade retornando condensado para a caldeira, que não enche completamente os tubos, e o layout do tubo superior é usado.

Primeiro, o sistema é preenchido com água até o nível necessário, após o qual o aquecimento é iniciado. O condensado flui para baixo do riser comum e, quando atinge o nível definido, é forçado a entrar na caldeira.

No mesmo sistema com uma fiação mais baixa, é recomendável instalar tubos com uma ligeira inclinação na direção do movimento do vapor, a fim de reduzir os efeitos sonoros. Um coletor de água em forma de loop é disposto no local de drenagem de condensado, o que impede que o vapor se mova para a linha de condensação.

A velocidade do vapor nesses sistemas deve ser moderada, não superior a 0,14 m / s. Caso contrário, o vapor também capturará partículas de umidade acumuladas nas paredes. Como resultado, o sistema trabalha com muito ruído, aumentando o risco de golpe de aríete.

Fiação combinada, ou seja,uma combinação de fiação superior e inferior, usada se os tubos forem colocados sob o piso do piso superior ou do meio da casa. A folga dos tubos através dos quais a água é devolvida à caldeira, neste caso, será fechada por condensado.

Se a pressão no sistema exceder 0,02 MPa, ela deverá ser aberta. O ar é removido através do tanque de armazenamento de condensado e, para impedir que o vapor saia do sistema, um coletor de vapor ou coletor de água é instalado. A água é bombeada do acumulador para o trocador de calor por uma bomba, o que permite que o acumulador seja instalado abaixo do nível em que o trocador de calor está localizado.

O transportador de calor para aquecer uma casa particular com uma sala da caldeira é aquecido em um trocador de calor localizado na sala da caldeira. Ao atingir a temperatura de operação, o vapor se move para o coletor, dividindo o fluxo em dois circuitos: para as salas principais e para a sala das caldeiras (+)

Avaliação de vantagens e desvantagens

O que é um bom sistema de aquecimento a vapor? É relativamente fácil de fazer, mesmo com base em um fogão a lenha convencional. Isso é especialmente verdade em áreas onde não há suprimento centralizado de gás e a lenha ou outros combustíveis sólidos estão prontamente disponíveis.

O vapor como transportador de calor está significativamente à frente da água. A taxa de aquecimento das instalações é três vezes maior. Além disso, o sistema de aquecimento a vapor dificilmente pode falhar durante o frio do inverno devido à falta de aquecimento.

Se o forno queimar, a água do sistema será coletada no tanque de armazenamento ou no trocador de calor e os tubos e radiadores permanecerão vazios. Com o aquecimento da água, o congelamento do líquido de refrigeração com o qual todo o circuito é preenchido, como é conhecido, leva à ruptura do tubo.

Finalmente, as dimensões dos radiadores de aquecimento a vapor devem ser significativamente menores do que nos sistemas de água, uma vez que a quantidade de energia térmica resultante disso aumenta várias vezes. Isso reduzirá um pouco o custo da instalação de um sistema de aquecimento em casa.

Grelhas decorativas para radiadores de aquecimento a vapor não são apenas um elemento de design de interiores, mas também um meio de proteção contra queimaduras

Isso conclui a lista de vantagens do sistema de vapor e podemos avançar para suas desvantagens, que são bastante significativas:

• alto risco de queimaduras;
• aumento do nível de ruído durante a operação;
• dificuldades em ajustar o sistema;
• a necessidade de comprar tubos caros, etc.

Os padrões de segurança não recomendam aquecimento a vapor para instalações residenciais, pois isso representa um alto risco para a saúde e a vida das pessoas que moram na casa.

Portanto, a temperatura de operação dos radiadores será muito alta; se você tocá-los, poderá sofrer uma queimadura grave. Portanto, todos os radiadores deverão ser fechados com grades decorativas confiáveis.

Os tubos de PVC convencionais para esse sistema não funcionam, porque devem suportar alta pressão e uma temperatura superior a 100 graus. Os mesmos requisitos se aplicam a outros elementos do sistema. Os tubos de aquecimento a vapor devem ser de cobre ou de aço galvanizado.

Tubos de cobre são uma opção ideal, mas não barata, para comunicações em sistemas de aquecimento a vapor. Para conectar esses tubos, você precisa de uma máquina de solda

De qualquer forma, esse momento não pode ser chamado de orçamento. Questões de segurança devem receber a atenção mais próxima. Todo o trabalho de instalação, por exemplo, soldagem de tubos de cobre, exigirá o desempenho da mais alta qualidade. Se a conexão for interrompida e um fluxo de vapor escapar para o buraco, um dos inquilinos em casa corre o risco de queimaduras graves.

Tubos de aço inoxidável são capazes de suportar cargas típicas de sistemas de aquecimento a vapor, como alta temperatura e alta pressão no sistema

Outra desvantagem do aquecimento a vapor é o aumento do nível de ruído. Para corrigir esse problema, os radiadores devem ser instalados corretamente. Eles estão suspensos em suportes especiais anti-ruído. Uma caldeira ou forno é melhor colocada em uma sala separada.Além disso, tubos de cobre podem ser colocados na espessura das paredes, o que também reduzirá o nível de ruído.

Finalmente, é um pouco difícil controlar a temperatura do aquecimento em salas com aquecimento a vapor. Você não pode instalar um termostato e simplesmente reduzir a quantidade de vapor. É necessário reduzir a quantidade de combustível, que nem sempre é fácil, ou ventilar as instalações. Antes de iniciar o trabalho de instalação de um sistema de aquecimento a vapor, todos esses pontos devem ser levados em consideração.

Projetando um sistema de aquecimento a vapor

Mesmo para uma sala pequena, é melhor projetar um projeto. Um sistema feito “aleatoriamente” com um alto grau de probabilidade logo exigirá retrabalho, e um diagrama em papel identificará imediatamente os pontos fracos e os corrigirá.

Por exemplo, para criar um sistema com circulação natural do líquido de refrigeração, o trocador de calor e, consequentemente, o dispositivo de aquecimento, devem estar localizados no ponto mais baixo da casa.

Os tubos de vapor e condensado dos sistemas de aquecimento com um tipo natural de movimento do líquido de refrigeração são dispostos com uma inclinação no seu movimento (+)

Isso significa que o fogão ou a caldeira deve estar abaixo de todos os radiadores, além de tubos que não estão na vertical, mas na horizontal ou em ângulo com a vertical.

Se o aquecedor não puder ser colocado desta maneira (não há porão na casa, o porão é usado para outros fins etc.), o aquecimento com circulação forçada deve ser preferido.

O diagrama mostra um sistema de aquecimento com circulação forçada. Para sua instalação, você precisa de uma bomba de circulação e um tanque de armazenamento

Portanto, em circuito de aquecimento a vapor você deve ligar a bomba, que bombeará água para o trocador de calor. Um ponto importante no projeto do sistema de aquecimento é o procedimento para conectar os radiadores. A conexão serial ou o chamado sistema de um tubo envolve a conexão de todos os radiadores em ordem.

Como resultado, o líquido de refrigeração se moverá sequencialmente pelo sistema, resfriando gradualmente. Essa é uma opção de conexão econômica, mais fácil de instalar e mais barata a um custo.

Mas a uniformidade do aquecimento com esse método sofrerá, uma vez que o primeiro radiador será o mais quente e o último transportador de calor chegará em um estado já semi-resfriado.

A conexão de um tubo dos radiadores, como pode ser visto neste diagrama, envolve instalação serial. No último radiador, o refrigerante entra já resfriado

Uma solução de tubo único pode ser aceitável apenas ao conectar o aquecimento a vapor no país ou em uma casa pequena, em uma área de menos de 80 metros quadrados. m) Para uma cabana espaçosa ou um prédio de dois andares, um sistema de dois tubos é mais adequado, no qual os radiadores são conectados em paralelo.

Um esquema de tubo único fornece fluxo simultâneo, mas não seqüencial, de líquido de arrefecimento para cada radiador, e as salas são aquecidas de maneira mais uniforme. Mas com um circuito de dois tubos, dois tubos terão que ser conectados a cada radiador: direto e "retorno".

Esse sistema é mais difícil de implementar e custará um pouco mais do que na instalação de um sistema de tubo único. No entanto, a grande maioria dos sistemas de aquecimento de água é feita de acordo com o esquema de dois tubos, apesar das dificuldades, e funciona com bastante sucesso.

Este diagrama mostra um sistema de instalação de dois tubos para radiadores de aquecimento a vapor. Cada radiador está conectado a um riser comum e possui um tubo de retorno, o que garante uma distribuição uniforme do líquido de refrigeração

Se você planeja usar um fogão a lenha como fonte de calor, calcule e projete imediatamente um trocador de calor especial. Parece uma bobina soldada de tubos de metal. Este elemento é incorporado diretamente no design do forno e não é instalado separadamente.

Portanto, o design de um novo forno também deve ser considerado na fase de design.Você pode usar um forno existente, mas ele deverá ser parcialmente desmontado para montar o trocador de calor no interior.

Para obter 9 kW de calor, é necessário um trocador de calor com uma superfície de cerca de um metro quadrado. Quanto maior a área aquecida, maiores serão as dimensões do trocador de calor.

Se você deve aquecer a sala com a ajuda de uma caldeira, tudo fica um pouco mais fácil: você precisa comprá-lo e instalá-lo. Normalmente, para aquecimento a vapor em casa, recomenda-se que o modelo de tubo de água da caldeira seja o mais eficaz.

Embora os modelos de tubos de incêndio, tubos de fumaça ou tubos combinados de fumaça também possam ser uma opção perfeitamente aceitável.

Às vezes, para a organização do uso de aquecimento a vapor caldeira caseiraem que o óleo usado é queimado. Mas essa opção é considerada adequada para uso em salas de serviço público, por exemplo, em uma garagem. Para um edifício residencial, essa opção não é muito boa.

Montagem com base em um fogão a lenha

Se o projeto for elaborado, é hora de estocar os materiais e ferramentas certos. Calcular o número necessário de elementos do sistema permitirá um projeto compilado anteriormente.

Todas as curvas, conexões, camisetas, locais de instalação do radiador, etc. devem estar marcadas nele. Além disso, é necessário adquirir braçadeiras para tubos, bem como suportes nos quais os radiadores serão instalados.

A caldeira do sistema de aquecimento a vapor, organizada com base em um fogão a lenha, é instalada diretamente nela. Linhas de vapor e condensado são conectadas à caldeira

O comprimento dos tubos também é calculado de acordo com o esquema. Para reduzir a pressão de vapor no sistema, se necessário, é necessária uma válvula redutora de pressão. É necessário um obturador hidráulico para permitir que o sistema seja completamente drenado para limpeza, manutenção ou reparo.

Antes de cada radiador, é recomendável instalar uma válvula de fechamento, que a desligará para reparo, lavagem ou substituição. Também instalado em radiadores Guindastes Mayevskysoprar ar no sistema. Embora o vapor seja uma substância gasosa e não líquida, a presença de ar no sistema pode afetar adversamente sua eficácia.

Para que o processo de condensação ocorra com precisão nos radiadores, e não no inversor ou no riser, é recomendável instalar um T com um bujão através do qual apenas a água passará. Se você planeja instalar um sistema com circulação forçada, precisará de uma bomba de circulação. Além disso, você precisa de um recipiente para coletar umidade condensada.

Os sistemas de gravidade não precisam desses dispositivos. Mas o tubo, através do qual a água é direcionada para o trocador de calor, deve ser largo o suficiente para fornecer movimento rápido do líquido para aquecimento adicional.

A ausência de uma válvula redutora de pressão no sistema de aquecimento a vapor, cujo dispositivo é mostrado no diagrama, pode causar sérios danos devido à sobrepressão

Além da ferramenta de instalação usual, você definitivamente precisará de uma máquina de solda para juntas de tubos de cobre. As estruturas de aço galvanizado geralmente têm conexões rosqueadas que devem ser cuidadosamente vedadas. Se você planeja instalar aquecimento a vapor do forno, terá que começar com a fabricação de um trocador de calor.

Um trocador de calor com aquecimento a vapor embutido em um fogão a lenha consiste em um sistema de tubos ocos de metal através dos quais a água circula. O elemento pode ter uma forma arbitrária correspondente ao tamanho e forma do forno

É cozido a partir de tubos de metal com uma espessura de 2,5 a 3 mm ou até um pouco mais espessa. O trocador de calor pode ser feito na forma de uma bobina e em qualquer outra forma. O principal é que o dispositivo se encaixe dentro fogão a lenha, e também para que sua superfície seja grande o suficiente para aquecer água e gerar vapor.

A qualidade da soldagem do trocador de calor deve ser, sem exagero, ideal.Mesmo cavernas microscópicas nas costuras são inaceitáveis, pois o dispositivo será exposto a alta pressão do vapor quente. Depois que o trocador de calor estiver pronto para instalação, cada solda deve ser verificada.

Para fazer isso, primeiro todas as costuras são manchadas com giz branco. Depois disso, uma das aberturas do trocador de calor é fechada e o querosene é derramado na segunda até que o dispositivo esteja cheio até o topo. Agora você precisa esperar um pouco e avaliar a condição das costuras. Se houver rachaduras, o querosene vazará através delas e, nesses locais, o giz escurecerá.

As falhas identificadas são corrigidas e o teste é repetido para verificar a integridade do dispositivo. Agora deve ser lavado e, em seguida, comece a colocar o fogão a lenha. O trocador de calor é incorporado à fornalha de maneira confiável e os tubos são adicionados à sua entrada e saída, que são usados ​​para conectar o trocador de calor ao sistema de aquecimento da casa.

A colocação do forno é concluída da maneira usual para essas estruturas. Em seguida, os tubos e radiadores do sistema de aquecimento são instalados de acordo com o projeto elaborado anteriormente. Primeiro, os radiadores são instalados usando suportes que absorvem o ruído da operação de aquecimento a vapor.

Torneiras Mayevsky são instaladas em cada radiador para que o ar possa ser liberado. Você precisará de mais uma torneira de torneira do que dos radiadores, já que é necessário instalar uma torneira comum no início do sistema. Uma válvula redutora de pressão e uma unidade de redução e resfriamento também são colocadas em frente a esta torneira.

No final, se for previsto pelo projeto, instale uma unidade para o líquido de refrigeração e bomba de circulação. Para sistemas projetados com circulação natural e não forçada, não é necessário um tanque e uma bomba. Mas o tubo que leva ao trocador de calor precisa ter uma ligeira inclinação de cerca de 3 mm por metro.

As caldeiras modernas para aquecimento a vapor em casa são dispositivos confiáveis ​​operando com vários combustíveis e equipados com sistemas de controle automatizados

Os sistemas com caldeira a vapor são montados aproximadamente da mesma maneira: de acordo com o projeto e ajustados às características do equipamento. Por exemplo, uma válvula redutora de pressão e um refrigerador provavelmente não são necessários, pois um sistema de controle de pressão e temperatura do vapor já está integrado na caldeira.

Algumas dicas úteis

Ao instalar um sistema de aquecimento a vapor, deve-se lembrar que todos os seus elementos devem suportar altas temperaturas, mais de 100 graus. Por exemplo, um expansor de membrana convencional como capacidade de reserva no caso de um aumento no volume de refrigerante não funcionará, porque seu máximo é de 85 graus.

A chaminé do forno, na qual o trocador de calor está embutido, será mais contaminada mais rapidamente do que um fogão convencional. Portanto, limpeza de chaminés precisa planejar e executar com mais frequência.

Um forno com um trocador de calor também pode ser usado para cozinhar, se desejado, mas isso não é muito conveniente. No verão, quando o aquecimento não é necessário, este fogão não pode ser aceso. Terá que procurar uma alternativa. É mais fácil se houver um fogão conveniente separado para a cozinha da casa.

Como projetar e montar um sistema de aquecimento a vapor com suas próprias mãos é descrito em detalhes. neste artigorecomendado por nós para a leitura.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

A experiência prática na conversão de um fogão a lenha em uma caldeira de aquecimento a vapor é apresentada neste vídeo:

A continuação da instalação do aquecimento a vapor pode ser encontrada neste arquivo:

A diferença entre circulação forçada e natural em sistemas de aquecimento é descrita em detalhes aqui:

O aquecimento a vapor não é a opção mais fácil de implementar um sistema de aquecimento autônomo. Porém, com o design e a instalação adequados com vapor, você pode fornecer de forma eficiente e relativamente barata a sua casa com a quantidade necessária de calor.

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