Riscaldamento a vapore in una casa privata e in una casa di campagna basato su una stufa o una caldaia
Il riscaldamento domestico efficiente è uno dei compiti più importanti per ogni proprietario di casa.Una soluzione interessante a questo problema potrebbe essere un sistema di riscaldamento a vapore, i cui principi di funzionamento e struttura differiscono dai normali circuiti idraulici.
Questa non è l’opzione più semplice e ha i suoi punti di forza e di debolezza. Parleremo delle regole di progettazione e organizzazione, delle caratteristiche del sistema con refrigerante a vapore. Imparerai come installare il riscaldamento a vapore in una casa privata e come utilizzarlo correttamente.
Il contenuto dell'articolo:
Principio di funzionamento del sistema a vapore
Quando l'acqua bolle a pressione costante, mantiene la sua temperatura costante. Il vapore formato a seguito di tale ebollizione ha una quantità significativa di energia termica. Al momento della condensazione, cioè Quando il vapore si trasforma in liquido, questa energia viene rilasciata e trasferita all'ambiente.
Questo principio viene utilizzato nel funzionamento dei sistemi di riscaldamento a vapore. L'acqua bolle nella caldaia, il vapore si sposta attraverso i tubi fino ai radiatori, dove si condensa e si dissolve con il calore, riscaldando così l'aria nella stanza.
L'acqua ottenuta durante il processo di condensazione continua a muoversi attraverso i tubi e ritorna in un apposito serbatoio di stoccaggio, per poi fluire al riscaldatore in modo naturale o forzato tramite una pompa.
A seconda della pressione all'interno del sistema di riscaldamento a vapore, si dividono in:
- vuoto-vapore;
- bassa pressione;
- alta pressione.
Nel primo la pressione è inferiore a 0,1 MPa, nel secondo - ancora più bassa - fino a 0,07 MPa e nel terzo - superiore a 0,07 MPa. I sistemi aperti a bassa pressione hanno accesso all'aria atmosferica, ma possono anche essere chiusi, ad es. completamente sigillato.
Tali sistemi utilizzano solitamente il cosiddetto vapore saturo secco, che non contiene particelle di acqua in sospensione. La quantità di vapore nel sistema influisce sul suo funzionamento. Se c'è troppo poco vapore, si creeranno problemi per il libero flusso della condensa e si accumulerà aria fredda sul fondo del dispositivo di riscaldamento.
Un sufficiente volume di vapore migliora il processo di deflusso della condensa, che viene spinta verso le pareti e scorre lungo le stesse sotto forma di un sottile velo d'acqua.
Nei sistemi chiusi, l'acqua entra immediatamente nello scambiatore di calore dopo la condensazione, ma spesso vengono utilizzati sistemi a circuito aperto in cui il liquido di raffreddamento viene prima raccolto in un serbatoio di stoccaggio e quindi pompato nella caldaia per il riscaldamento.
La condensa può riempire completamente o solo parzialmente le tubazioni attraverso le quali si muove per il riscaldamento. È preferibile quest'ultima opzione, poiché quando il sistema è spento, i tubi al suo interno rimarranno asciutti.
Caratteristiche dei sistemi a bassa pressione
Una versione comune di tale sistema è chiusa, utilizzando il ritorno per gravità della condensa alla caldaia, che non riempie completamente i tubi, e viene utilizzata una distribuzione del tubo superiore.
Innanzitutto, il sistema viene riempito con acqua al livello richiesto, dopodiché inizia il riscaldamento. La condensa defluisce lungo una colonna montante comune e, raggiunto un livello prestabilito, viene forzata nella caldaia.
Nello stesso impianto con distribuzione dal basso è consigliabile installare tubazioni con una leggera pendenza nella direzione del movimento del vapore per ridurre gli effetti sonori. Nel punto in cui viene scaricata la condensa è installata una tenuta idraulica a forma di anello che impedisce il movimento del vapore sulla linea della condensa.
La velocità del vapore in tali sistemi dovrebbe essere moderata, non superiore a 0,14 m/s. In caso contrario il vapore catturerà anche le particelle di umidità accumulate sulle pareti. Di conseguenza, il sistema funziona con più rumore e aumenta il rischio di colpi d'ariete.
Cablaggio combinato, ad es. una combinazione di cablaggio superiore e inferiore viene utilizzata se i tubi vengono posati sotto il pavimento del piano superiore o intermedio della casa. Il lume delle tubazioni attraverso le quali l'acqua ritorna alla caldaia sarà in questo caso chiuso dalla condensa.
Se la pressione nel sistema supera 0,02 MPa, è necessario aprirlo. L'aria viene rimossa attraverso un serbatoio di stoccaggio della condensa e per impedire la fuoriuscita del vapore dal sistema è installato uno scarico della condensa o una tenuta idraulica. L'acqua dal serbatoio di accumulo viene pompata nello scambiatore di calore, il che consente di installare il serbatoio di accumulo al di sotto del livello in cui si trova lo scambiatore di calore.
Valutare vantaggi e svantaggi
Quali sono i vantaggi di un sistema di riscaldamento a vapore? È relativamente facile da realizzare anche sulla base di una stufa a legna convenzionale. Ciò è particolarmente vero nelle aree in cui non esiste una fornitura centralizzata di gas, ma la legna da ardere o altri combustibili solidi sono abbastanza accessibili.
Il vapore è molto più avanti dell'acqua come refrigerante. La sua velocità di riscaldamento è tre volte superiore. Inoltre, è improbabile che un sistema di riscaldamento a vapore si guasti durante il freddo invernale a causa della mancanza di riscaldamento.
Se il focolare si brucia, l'acqua dell'impianto si raccoglierà nel serbatoio di accumulo o nello scambiatore di calore e i tubi e i radiatori rimarranno vuoti. È noto che nel riscaldamento dell'acqua il congelamento del liquido di raffreddamento che riempie l'intero circuito porta alla rottura del tubo.
Infine, le dimensioni dei radiatori per il riscaldamento a vapore dovrebbero essere significativamente inferiori rispetto ai sistemi ad acqua, poiché la quantità di energia termica ottenuta di conseguenza aumenta più volte. Ciò ridurrà leggermente i costi di installazione di un sistema di riscaldamento a casa.
Questo conclude l'elenco dei vantaggi del sistema a vapore e possiamo passare ai suoi svantaggi, che sono piuttosto significativi:
- alto rischio di ustioni;
- aumento del livello di rumore durante il funzionamento;
- difficoltà nell'adeguamento del funzionamento del sistema;
- la necessità di acquistare tubi costosi, ecc.
Gli standard di sicurezza sconsigliano il riscaldamento a vapore per i locali residenziali, poiché rappresenta un rischio elevato per la salute e la vita delle persone che vivono in casa.
Pertanto, la temperatura di funzionamento dei radiatori sarà molto alta e se li tocchi potresti procurarti gravi ustioni. Pertanto, tutti i radiatori dovranno essere coperti con griglie decorative affidabili.
I normali tubi in PVC non sono adatti per un tale sistema, poiché devono resistere ad alta pressione e temperature superiori a 100 gradi. Gli stessi requisiti si applicano ad altri elementi del sistema. I tubi del riscaldamento a vapore devono essere in rame o acciaio zincato.
In ogni caso, questo momento non può essere definito di bilancio. Occorre prestare la massima attenzione alle questioni legate alla sicurezza. Tutti i lavori di installazione, ad esempio la saldatura di tubi di rame, richiederanno prestazioni della massima qualità. Se il collegamento si rompe e dal foro fuoriesce un flusso di vapore, uno degli occupanti della casa rischia gravi ustioni.
Un altro svantaggio del riscaldamento a vapore è l’aumento del livello di rumore. Per risolvere questo problema, è necessario installare correttamente i radiatori. Sono sospesi su apposite staffe antirumore. È meglio posizionare la caldaia o la stufa in una stanza separata. Inoltre, è possibile posizionare tubi di rame nello spessore delle pareti, riducendo così anche il livello di rumore.
Infine, negli ambienti con riscaldamento a vapore è un po’ difficile regolare la temperatura di riscaldamento. Non è possibile installare un termostato e ridurre semplicemente la quantità di vapore. Dovrete ridurre la quantità di carburante, cosa non sempre facile, oppure aerare i locali. Prima di iniziare i lavori sull'installazione di un sistema di riscaldamento a vapore, è necessario tenere conto di tutti questi punti.
Progettazione di un sistema di riscaldamento a vapore
Anche per una stanza piccola è meglio elaborare un progetto. Un sistema realizzato a caso molto probabilmente richiederà presto una rielaborazione e un diagramma redatto su carta consentirà di identificare immediatamente i punti deboli e correggerli.
Ad esempio, per creare un sistema con circolazione naturale del refrigerante, lo scambiatore di calore e, di conseguenza, il dispositivo di riscaldamento, dovrebbero essere posizionati nel punto più basso della casa.
Ciò significa che la stufa o la caldaia devono essere posizionate sotto tutti i radiatori, così come i tubi che non sono verticali, ma orizzontali o inclinati rispetto alla verticale.
Se non è possibile posizionare l'apparecchio di riscaldamento in questo modo (la casa non ha un seminterrato, il seminterrato viene utilizzato per altri scopi, ecc.), si dovrebbe dare la preferenza al riscaldamento a circolazione forzata.
Pertanto dentro schema di riscaldamento a vapore è necessario accendere la pompa che pomperà l'acqua nello scambiatore di calore. Un punto importante nella progettazione di un impianto di riscaldamento è l'ordine in cui sono collegati i radiatori.Una connessione sequenziale o il cosiddetto sistema monotubo prevede il collegamento di tutti i radiatori in ordine.
Di conseguenza, il liquido di raffreddamento si sposterà in sequenza attraverso il sistema, raffreddandosi gradualmente. Questa è un'opzione di connessione economica, più facile da installare e più economica.
Ma l'uniformità del riscaldamento con questo metodo ne risentirà, poiché il primo radiatore sarà il più caldo e l'ultimo liquido di raffreddamento entrerà in uno stato semiraffreddato.
Una soluzione monotubo può essere accettabile solo quando si collega il riscaldamento a vapore in una casa di campagna o in una piccola casa con una superficie inferiore a 80 metri quadrati. M. E per un cottage spazioso o un edificio a due piani, è più adatto un sistema a due tubi in cui i radiatori sono collegati in parallelo.
Il design a tubo singolo garantisce un flusso di refrigerante simultaneo anziché sequenziale in ciascun radiatore e le stanze vengono riscaldate in modo più uniforme. Ma con un circuito a due tubi, sarà necessario collegare due tubi a ciascun radiatore: diretto e ritorno.
Un sistema del genere è più difficile da implementare e costerà leggermente di più rispetto all'installazione di un sistema a tubo singolo. Tuttavia, la stragrande maggioranza dei sistemi di riscaldamento dell'acqua è realizzata secondo uno schema a due tubi, nonostante le difficoltà, e funziona con successo.
Se prevedi di utilizzare una stufa a legna come fonte di calore, dovresti immediatamente calcolare e progettare uno scambiatore di calore speciale. Sembra una bobina saldata da tubi metallici. Questo elemento è integrato direttamente nella struttura del forno e non viene installato separatamente.
Pertanto, in fase di progettazione è opportuno considerare anche la progettazione di un nuovo forno. È possibile utilizzare anche una stufa già esistente, ma dovrà essere parzialmente smontata per poter installare al suo interno lo scambiatore di calore.
Per ottenere 9 kW di calore è necessario uno scambiatore di calore con una superficie di circa un metro quadrato. Maggiore è l'area riscaldata, maggiore dovrebbe essere la dimensione dello scambiatore di calore.
Se prevedi di riscaldare la stanza utilizzando una caldaia, tutto è un po 'più semplice: devi acquistarla e installarla. Di solito, per il riscaldamento a vapore in una casa, si consiglia di utilizzare un modello di caldaia a tubi d'acqua, poiché è il più efficiente.
Tuttavia anche i modelli a tubi di fumo, a combustione di fumo o combinati fumo-fuoco possono essere un'opzione del tutto accettabile.
A volte usano il riscaldamento a vapore per organizzarsi caldaia fatta in casa, in cui viene bruciato l'olio motore usato. Ma questa opzione è considerata adatta per l'uso nei locali tecnici, ad esempio in un garage. Per un edificio residenziale, questa opzione non è molto buona.
Installazione basata su stufa a legna
Se il progetto è stato redatto, è il momento di fare scorta dei materiali e degli strumenti necessari. Un progetto precedentemente redatto ti consentirà di calcolare il numero richiesto di elementi del sistema.
Su di esso devono essere contrassegnate tutte le svolte, i collegamenti, i raccordi a T, le posizioni di installazione del radiatore, ecc. Inoltre, è necessario acquistare fascette stringitubo e staffe su cui verranno installati i radiatori.
Anche la lunghezza dei tubi viene calcolata secondo lo schema. Per ridurre, se necessario, la pressione del vapore nel sistema, è necessaria una valvola riduttrice di pressione. La tenuta idraulica è necessaria per consentire il completo drenaggio del sistema per la pulizia, la manutenzione o la riparazione.
Si consiglia di installare una valvola di intercettazione davanti a ciascun radiatore, che ne consentirà lo spegnimento per riparazione, lavaggio o sostituzione. Installabile anche su radiatori Gru Maevskijper rilasciare l'aria intrappolata nel sistema. Nonostante il vapore sia una sostanza gassosa e non un liquido, la presenza di aria nell'impianto può influenzarne negativamente l'efficienza.
Per garantire che il processo di condensa avvenga nei radiatori e non nel serbatoio di accumulo o nel montante, si consiglia di installare un raccordo a T con un tappo all'uscita attraverso il quale passerà solo l'acqua. Se prevedi di installare un impianto a circolazione forzata avrai bisogno di una pompa di circolazione. Inoltre, è necessario un contenitore per raccogliere l'umidità condensata.
I sistemi a flusso gravitazionale non necessitano di tali dispositivi. Ma il tubo che porta l'acqua allo scambiatore di calore deve essere sufficientemente largo da consentire al liquido di spostarsi rapidamente per un ulteriore riscaldamento.
Oltre ai consueti strumenti di installazione, avrai sicuramente bisogno di una saldatrice collegamenti per tubi in rame. Le strutture in acciaio zincato hanno solitamente connessioni filettate che devono essere accuratamente sigillate. Se prevedi di installare il riscaldamento a vapore da un forno, dovrai iniziare con la produzione di uno scambiatore di calore.
È realizzato con tubi metallici di spessore 2,5-3 mm o anche leggermente più spessi. Lo scambiatore di calore può essere realizzato sotto forma di serpentino o in qualsiasi altra forma. La cosa principale è che il dispositivo si adatti all'interno stufa a legna, e anche che la sua superficie sia abbastanza grande da riscaldare l'acqua e generare vapore.
La qualità della saldatura dello scambiatore di calore deve essere, senza esagerare, ideale. Anche le cavità microscopiche nelle cuciture sono inaccettabili, poiché il dispositivo sarà esposto ad una maggiore pressione del vapore caldo. Una volta che lo scambiatore di calore è pronto per l'installazione, è necessario controllare ogni saldatura.
Per fare questo, ricopri prima tutte le cuciture con il gesso bianco. Successivamente, uno dei fori dello scambiatore di calore viene chiuso e il cherosene viene versato nel secondo fino a riempire completamente il dispositivo. Ora devi aspettare un po 'e poi valutare lo stato delle cuciture. Se ci sono delle crepe, il cherosene filtrerà attraverso di esse e in tali punti il gesso si scurirà.
I difetti identificati vengono corretti e quindi il test viene ripetuto per garantire l'integrità del dispositivo. Ora dovresti lavarlo e poi iniziare a posare la stufa a legna.Lo scambiatore di calore è integrato saldamente nel focolare e al suo ingresso e alla sua uscita sono collegati dei tubi, che vengono quindi utilizzati per collegare lo scambiatore di calore all'impianto di riscaldamento della casa.
La posa del forno viene completata in modo consueto per tali strutture. Quindi i tubi vengono installati e radiatori dell'impianto di riscaldamento secondo il progetto redatto in precedenza. Innanzitutto, vengono installati i radiatori, utilizzando staffe che smorzeranno il rumore derivante dal funzionamento del riscaldamento a vapore.
Su ciascun radiatore sono installati i rubinetti Mayevski in modo che l'aria possa fuoriuscire. Avrai bisogno di una valvola di intercettazione in più rispetto ai radiatori, poiché è necessario installare una valvola di intercettazione comune all'inizio del sistema. Davanti a questo rubinetto sono installati anche un riduttore di pressione e un gruppo riduttore-refrigerante.
Alla fine, se previsto dal progetto, viene installato un serbatoio di stoccaggio del liquido refrigerante pompa di circolazione. Per gli impianti progettati a circolazione naturale anziché forzata non sono necessari serbatoio e pompa. Ma il tubo che conduce allo scambiatore di calore deve avere una leggera pendenza, circa 3 mm per metro.
I sistemi con caldaia a vapore vengono installati più o meno allo stesso modo: secondo il progetto e adattati alle caratteristiche dell'apparecchiatura. Ad esempio, molto probabilmente non saranno necessari una valvola riduttrice di pressione e un refrigeratore poiché il sistema di controllo della pressione e della temperatura del vapore è già integrato nella caldaia.
Alcuni consigli utili
Quando si installa un sistema di riscaldamento a vapore, è necessario ricordare che tutti i suoi elementi devono resistere a temperature elevate, superiori a 100 gradi.Ad esempio, un normale espansore a membrana non funzionerà come serbatoio di riserva in caso di aumento del volume del liquido refrigerante, poiché il suo massimo è di 85 gradi.
La canna fumaria di una stufa con scambiatore di calore incorporato si sporcherà più velocemente di quella di una stufa tradizionale. Ecco perché pulizia del camino devono essere pianificati ed eseguiti più spesso.
Volendo, per cucinare si può utilizzare anche un forno con scambiatore di calore, ma questo non è molto conveniente. In estate, quando non serve il riscaldamento, questa stufa non può essere accesa. Dovremo cercare un'alternativa. È più semplice se in casa c'è una stufa separata e comoda per la cucina.
Come progettare e assemblare un sistema di riscaldamento a vapore con le proprie mani è descritto in dettaglio. In questo articolo, che consigliamo per la lettura.
Conclusioni e video utile sull'argomento
L'esperienza pratica nella conversione di una stufa a legna in una caldaia per il riscaldamento a vapore è presentata in questo video:
La continuazione del processo di installazione del riscaldamento a vapore può essere visualizzata in questo file:
La differenza tra circolazione forzata e naturale negli impianti di riscaldamento è descritta in dettaglio qui:
Il riscaldamento a vapore non è l’opzione più semplice da implementare per un sistema di riscaldamento autonomo. Ma con una corretta progettazione e installazione, il vapore può essere utilizzato per fornire alla tua casa la quantità di calore necessaria in modo efficace e relativamente economico.
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È chiaro che tale riscaldamento è molto efficace, ma in realtà è necessario valutare non tanto i suoi vantaggi quanto i suoi svantaggi. Personalmente, vedo lo svantaggio principale non solo nel costo di installazione del riscaldamento a vapore, ma anche nel fatto che sorgeranno problemi con la regolazione della temperatura. A proposito, tali sistemi richiedono cure molto precise. Consiglierei di restare con il riscaldamento dell'acqua convenzionale.
Non ho visto il riscaldamento a vapore in Finlandia. Gli amici hanno la loro casa lì, ma non la usano in inverno. Versano "antigelo" nel sistema di riscaldamento tradizionale, ma quando si prevedono gelate inferiori a -15 gradi, viene comunque completamente scaricato dal sistema. In questo caso il vapore causerebbe meno problemi, ma i costi per riattrezzare il sistema sono enormi e nessuno è d’accordo a farlo. È meglio installare un tale sistema di riscaldamento inizialmente durante la costruzione su richiesta dei clienti.