Riscaldamento a vapore in una casa privata e in una casa di campagna basato su stufa o caldaia

Un riscaldamento efficiente dell'abitazione è uno dei compiti più importanti per ogni proprietario di casa. Un'opzione interessante per risolvere questo problema potrebbe essere un sistema di riscaldamento a vapore, i cui principi di funzionamento e struttura differiscono dai consueti schemi ad acqua.

Non è l'opzione più semplice, ha i suoi punti di forza e debolezza. Vi parleremo delle regole di installazione e organizzazione, delle caratteristiche operative del sistema con refrigerante a vapore. Lei imparerà come allestire il riscaldamento a vapore in una casa privata e come gestirlo correttamente.

Principio di funzionamento del sistema a vapore

Quando l'acqua bolle a pressione costante, mantiene la sua temperatura costante. Il vapore prodotto da tale ebollizione possiede una notevole quantità di energia termica. Al momento della condensazione, cioè quando il vapore si trasforma in liquido, questa energia viene rilasciata e trasmessa all'ambiente circostante.

Questo principio viene utilizzato nel funzionamento dei sistemi di riscaldamento a vapore. L'acqua bolle nella caldaia, il vapore si sposta attraverso i tubi verso i radiatori, lì si condensa e cede il calore, riscaldando così l'aria nell'ambiente.

L'acqua ottenuta nel processo di condensazione continua a muoversi attraverso i tubi e ritorna in un accumulatore speciale, quindi raggiunge il riscaldatore in modo naturale o forzato, tramite una pompa.

A seconda della pressione all'interno del sistema di riscaldamento a vapore, si dividono in:

• a vapore sotto vuoto;
• di bassa pressione;
• ad alta pressione.

Nei primi la pressione è inferiore a 0,1 MPa, nei secondi è ancora più bassa – fino a 0,07 MPa, mentre nei terzi è superiore a 0,07 MPa. I sistemi aperti a bassa pressione hanno accesso all'aria atmosferica, ma possono anche essere chiusi, cioè completamente ermetici.

In questo schema vengono illustrati i principi della distribuzione del riscaldamento a vapore. L'apparecchio di riscaldamento deve essere posizionato più in basso rispetto ai radiatori, e al condotto del condensato viene data una pendenza.

In tali sistemi viene solitamente utilizzato il cosiddetto vapore saturo secco, che non contiene particelle d'acqua sospese. La quantità di vapore nel sistema influisce sul suo funzionamento. Se il vapore è troppo scarso, ciò creerà problemi per lo scarico libero del condensato e nella parte inferiore dell'apparecchio di riscaldamento si accumulerà aria fredda.

Un volume di vapore sufficiente migliora il processo di deflusso del condensato, che viene spinto verso le pareti e scorre su di esse sotto forma di una sottile pellicola d'acqua.

Nei sistemi chiusi, l'acqua dopo la condensazione entra immediatamente nello scambiatore di calore, ma spesso vengono utilizzati sistemi aperti, in cui il fluido termovettore viene prima raccolto in un accumulatore, poi pompato nella caldaia per il riscaldamento.

Il condensato può riempire completamente i tubi attraverso i quali si muove per il riscaldamento, oppure solo parzialmente. Quest'ultima opzione è preferibile, poiché quando il sistema viene spento, i tubi rimarranno asciutti.

Se il fluido termovettore del riscaldamento a vapore dopo la condensazione si sposta direttamente nella caldaia per il successivo riscaldamento, il sistema si dice chiuso. Se il condensato viene prima raccolto in un serbatoio di accumulo, da cui viene pompato nella caldaia mediante una pompa, il sistema appartiene alla categoria dei sistemi aperti.

Caratteristiche dei sistemi a bassa pressione

Una variante comune di tale sistema è quella chiusa, con ritorno per gravità del condensato alla caldaia, che non riempie completamente i tubi; in questo caso viene utilizzata una distribuzione dei tubi superiore.

Prima si riempie il sistema d'acqua fino al livello necessario, dopodiché inizia il riscaldamento. Il condensato scorre lungo la colonna montante comune e, raggiunto il livello prestabilito, viene spinto nella caldaia.

In un sistema simile con distribuzione inferiore, si consiglia di installare tubi con una leggera pendenza nella direzione del movimento del vapore per ridurre gli effetti sonori. Nel punto di scarico della condensa, si realizza un sifone ad anello che impedisce il passaggio del vapore nella linea di condensazione.

La velocità del vapore in tali sistemi deve essere moderata, non superiore a 0,14 m/s. Altrimenti, il vapore trascinerà anche le particelle di umidità accumulate sulle pareti. Di conseguenza, il sistema funziona con molto rumore e aumenta il rischio di colpi d'ariete.

La distribuzione combinata, cioè la combinazione di distribuzione superiore e inferiore, viene utilizzata se i tubi vengono posati sotto il pavimento del piano superiore o intermedio della casa. In questo caso, lo spazio dei tubi attraverso cui l'acqua ritorna alla caldaia sarà coperto di condensa.

Se la pressione nel sistema supera 0,02 MPa, deve essere resa aperta. L'aria viene eliminata attraverso il serbatoio di accumulo della condensa e, per evitare che il vapore lasci il sistema, si installa uno scaricatore di condensa o un sifone. L'acqua dal serbatoio viene pompata nello scambiatore di calore, permettendo di posizionare il serbatoio al di sotto del livello in cui si trova lo scambiatore.

Il fluido termovettore per il riscaldamento di una casa privata con caldaia viene riscaldato nello scambiatore di calore situato in centrale termica. Una volta raggiunta la temperatura di esercizio, il vapore si sposta nel collettore che divide il flusso in due circuiti: per i locali principali e per la centrale termica (+)

Valutazione dei vantaggi e degli svantaggi

Perché il sistema di riscaldamento a vapore è così valido? È relativamente semplice da realizzare anche a partire da una normale stufa a legna. Ciò è particolarmente utile nelle aree in cui non è disponibile la fornitura centralizzata di gas, ma la legna o altro combustibile solido sono facilmente reperibili.

Il vapore come fluido termovettore supera di gran lunga l'acqua. La velocità di riscaldamento degli ambienti è tre volte superiore. Inoltre, il sistema di riscaldamento a vapore difficilmente può guastarsi durante i freddi invernali a causa della mancanza di riscaldamento.

Se il focolare si è spento, l'acqua del sistema si raccoglierà nel serbatoio o nello scambiatore, mentre i tubi e i radiatori rimarranno vuoti. Nel riscaldamento ad acqua, come è noto, il congelamento del fluido termovettore, con cui è riempito tutto il circuito, porta alla rottura dei tubi.

Infine, le dimensioni dei radiatori per il riscaldamento a vapore devono essere significativamente inferiori rispetto ai sistemi ad acqua, poiché la quantità di energia termica ottenuta aumenta di diverse volte. Ciò ridurrà leggermente i costi di installazione dell'impianto di riscaldamento domestico.

Le griglie decorative per radiatori del riscaldamento a vapore – non sono solo un elemento di design d'interni, ma anche un mezzo di protezione dalle ustioni

Qui termina l'elenco dei vantaggi del sistema a vapore, e si può passare ai suoi svantaggi, che sono piuttosto significativi:

• elevato rischio di ustioni;
• livello elevato di rumore durante il funzionamento;
• difficoltà nella regolazione del funzionamento del sistema;
• necessità di acquistare tubi costosi e simili.

Secondo le norme di sicurezza, il riscaldamento a vapore non è raccomandato per gli ambienti residenziali, poiché rappresenta un grave pericolo per la salute e la vita delle persone che abitano nella casa.

Così, la temperatura di esercizio dei radiatori sarà molto alta; toccandoli si può riportare una grave ustione. Pertanto, tutti i radiatori dovranno essere coperti con robuste griglie decorative.

I normali tubi in PVC non sono adatti per un tale sistema, poiché devono resistere a pressione elevata e temperature superiori a 100 gradi. Gli stessi requisiti valgono anche per gli altri elementi del sistema. I tubi del riscaldamento a vapore devono essere in rame o in acciaio zincato.

Tubi di rame – una soluzione ideale ma non certo economica per le tubazioni dei sistemi di riscaldamento a vapore. Per collegare questi tubi sarà necessaria una saldatrice

In ogni caso, questo aspetto non può essere definito economico. Si deve prestare la massima attenzione alle questioni di sicurezza. Tutti i lavori di installazione, ad esempio la saldatura dei tubi di rame, richiedono un'esecuzione di altissima qualità. Se un giunto si rompe e un getto di vapore fuoriesce dal foro, qualcuno degli occupanti della casa rischia di riportare gravi ustioni.

I tubi in acciaio inossidabile sono in grado di sopportare i carichi tipici dei sistemi di riscaldamento a vapore, come l'alta temperatura e l'elevata pressione nell'impianto

Un altro inconveniente del riscaldamento a vapore – il livello elevato di rumore. Per eliminare questo problema, è necessario installare correttamente i radiatori. Vengono appesi a speciali staffe anti-rumore. La caldaia o la stufa è meglio posizionarla in un locale separato. Inoltre, i tubi di rame possono essere inseriti nello spessore delle pareti, riducendo così il rumore.

Infine, regolare la temperatura di riscaldamento nelle stanze con il riscaldamento a vapore è un po' difficoltoso. Non è possibile installare un termostato e semplicemente ridurre la quantità di vapore. Si dovrà ridurre la quantità di combustibile, cosa non sempre semplice, o arieggiare i locali. Prima di iniziare i lavori di installazione dell'impianto di riscaldamento a vapore, è necessario tenere conto di tutti questi aspetti.

Progettazione del sistema di riscaldamento a vapore

Anche per un piccolo ambiente, è meglio redigere un progetto. Un sistema realizzato 'alla carlona' molto probabilmente richiederà presto una modifica, mentre uno schema su carta permetterà di individuare immediatamente i punti deboli e correggerli.

Ad esempio, per creare un sistema a circolazione naturale del fluido termovettore, lo scambiatore di calore e, di conseguenza, l'apparecchio di riscaldamento, devono essere posizionati nel punto più basso della casa.

La tubazione del vapore e quella della condensa degli impianti di riscaldamento con circolazione naturale del fluido termovettore devono essere installate con una pendenza nella direzione del flusso (+)

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 (in casa non c'è seminterrato, il seminterrato è utilizzato per altri scopi, ecc.), si dovrebbe optare per un riscaldamento a circolazione forzata.

Nello schema è rappresentato un impianto di riscaldamento a circolazione forzata. Per la sua installazione saranno necessari una pompa di circolazione e un serbatoio di accumulo.

Pertanto, nello schema del riscaldamento a vapore è necessario includere una pompa che immetta l'acqua nello scambiatore di calore. Un punto importante nella progettazione del sistema di riscaldamento – è l'ordine di collegamento dei radiatori. Il collegamento in serie, o cosiddetto sistema monotubo, prevede la connessione di tutti i radiatori in sequenza.

Di conseguenza, il fluido termovettore si muoverà progressivamente attraverso il sistema, raffreddandosi gradualmente. È una soluzione di collegamento economica, più semplice da installare e meno costosa.

Tuttavia, l'uniformità del riscaldamento con questo metodo ne risentirà, poiché il primo radiatore sarà il più caldo, mentre l'ultimo riceverà il fluido termovettore già parzialmente raffreddato.

Il collegamento monotubo dei radiatori, come si vede da questo schema, prevede un'installazione in serie. L'ultimo radiatore riceve il fluido termovettore già raffreddato.

La soluzione monotubo può essere accettabile solo per il collegamento del riscaldamento a vapore in una casa di campagna o in una piccola abitazione, con una superficie inferiore a 80 mq. Invece per un ampio cottage o un edificio a due piani è più adatto un sistema bitubo, in cui i radiatori sono collegati in parallelo.

Lo schema con un solo tubo garantisce un arrivo simultaneo, non sequenziale, del fluido termovettore a ciascun radiatore, e il riscaldamento degli ambienti è più uniforme. Ma con un circuito bitubo, a ciascun radiatore bisognerà collegare due tubi: quello di mandata e quello di ritorno.

Un tale sistema è più complesso da realizzare e costa anche leggermente di più rispetto all'installazione di un sistema monotubo. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli impianti di riscaldamento ad acqua è realizzata secondo lo schema bitubo, nonostante le difficoltà, e funziona con successo.

In questo schema è mostrato un sistema a due tubi per il montaggio di radiatori a vapore. Ogni radiatore è collegato a un montante comune e ha un tubo di ritorno, garantendo una distribuzione uniforme del fluido termico.

Se si prevede di utilizzare una stufa a legna come fonte di calore, è necessario calcolare e progettare immediatamente uno scambiatore di calore speciale. Si presenta come un serpentino saldato con tubi metallici. Questo elemento viene integrato direttamente nella struttura della stufa, senza essere installato separatamente.

Pertanto, il progetto di una nuova stufa deve essere pianificato già in fase di progettazione. Si può anche utilizzare una stufa esistente, ma sarà necessario smontarla parzialmente per installare lo scambiatore di calore all'interno.

Per ottenere 9 kW di calore, è necessario uno scambiatore di calore con una superficie di circa un metro quadrato. Maggiore è l'area da riscaldare, maggiori devono essere le dimensioni dello scambiatore.

Se si prevede di riscaldare l'ambiente con una caldaia, la situazione è leggermente più semplice: basta acquistarla e installarla. Di solito, per il riscaldamento a vapore in una casa, si consiglia di scegliere un modello di caldaia a tubi d'acqua, poiché è il più efficiente.

Tuttavia, anche i modelli a tubi di fumo, a tubi di gas combusti o combinati (tubi di gas e fumo) possono costituire un'opzione accettabile.

A volte, per organizzare il riscaldamento a vapore, si utilizza una caldaia fatta in casa in cui si brucia olio esausto per motori. Ma questa opzione è considerata adatta per locali di servizio, ad esempio in un garage. Per un'abitazione, questa soluzione non è molto adatta.

Installazione basata su stufa a legna

Se il progetto è stato redatto, è il momento di procurarsi i materiali e gli strumenti necessari. Il progetto precedentemente elaborato consentirà di calcolare la quantità necessaria di componenti del sistema.

Su di esso devono essere indicati tutti i cambi di direzione, i collegamenti, i raccordi a T, i punti di installazione dei radiatori, ecc. Inoltre, è necessario acquistare fascette per i tubi e staffe su cui verranno montati i radiatori.

La caldaia del sistema di riscaldamento a vapore, realizzato sulla base di una stufa a legna, viene installata direttamente al suo interno. Alla caldaia vengono collegati il tubo del vapore e il tubo del condensato.

La lunghezza dei tubi viene calcolata in base allo schema. Per ridurre la pressione del vapore nel sistema quando necessario, è necessario un regolatore di pressione. Un sifone idraulico è necessario per consentire lo svuotamento completo del sistema per la pulizia, la manutenzione o la riparazione.

Davanti a ogni radiatore si consiglia di installare una valvola di intercettazione che permetta di scollegarlo per riparazioni, pulizia o sostituzione. Inoltre, sui radiatori si montano valvole di Mayevsky per far uscire l'aria eventualmente presente nell'impianto. Sebbene il vapore sia una sostanza gassosa e non liquida, la presenza di aria nell'impianto può influire negativamente sulla sua efficienza.

Per garantire che la condensazione avvenga proprio nei radiatori e non nel serbatoio o nella colonna montante, si consiglia di installare all'uscita un raccordo a T con tappo, attraverso il quale passerà solo l'acqua. Se è previsto un impianto a circolazione forzata, sarà necessaria una pompa di circolazione. Inoltre, serve un recipiente per la raccolta della condensa.

I sistemi a gravità non necessitano di tali dispositivi. Tuttavia, il tubo attraverso il quale l'acqua viene condotta allo scambiatore di calore deve essere abbastanza largo da garantire un rapido movimento del liquido per il successivo riscaldamento.

L'assenza di una valvola di riduzione nell'impianto di riscaldamento a vapore, il cui dispositivo è mostrato nello schema, può causare gravi danni a causa della pressione eccessiva.

Oltre ai normali utensili di montaggio, sarà necessario un saldatore per la giunzione dei tubi di rame. Le strutture in acciaio zincato di solito hanno giunzioni filettate che vanno sigillate accuratamente. Se si prevede di installare il riscaldamento a vapore da una stufa, bisognerà iniziare con la realizzazione dello scambiatore di calore.

Lo scambiatore di calore per riscaldamento a vapore, installato in una stufa a legna, è costituito da un sistema di tubi metallici cavi in cui circola l'acqua. L'elemento può avere una forma arbitraria, corrispondente alle dimensioni e alla forma della stufa.

Viene saldato con tubi metallici di spessore 2,5-3 mm o anche leggermente più spessi. Lo scambiatore può essere realizzato sia a forma di serpentina, sia in qualsiasi altra forma. L'importante è che il dispositivo entri all'interno della stufa a legna e che la sua superficie sia sufficientemente grande per riscaldare l'acqua e produrre vapore.

La qualità della saldatura dello scambiatore di calore deve essere, senza esagerazione, perfetta. Anche cavità microscopiche nelle giunzioni sono inaccettabili, poiché il dispositivo sarà sottoposto a pressione elevata dal vapore caldo. Dopo che lo scambiatore di calore è pronto per l'installazione, è necessario verificare ogni saldatura.

A tal fine, si spalmano prima tutte le giunzioni con gesso bianco. Successivamente, si chiude una delle aperture dello scambiatore di calore e nell'altra si versa cherosene fino a riempire completamente il dispositivo. Ora bisogna attendere un po' e poi valutare le condizioni delle giunzioni. Se ci sono crepe, il cherosene filtrerà attraverso di esse e in questi punti il gesso si scurirà.

I difetti riscontrati vengono corretti, poi si ripete la verifica per assicurarsi dell'integrità del dispositivo. Ora va risciacquato, quindi si inizia la costruzione della stufa a legna. Lo scambiatore di calore viene installato saldamente nel focolare, e ai suoi ingressi e uscite si collegano i tubi, che verranno poi utilizzati per collegare lo scambiatore di calore all'impianto di riscaldamento della casa.

La costruzione del forno viene completata nel modo usuale per tali strutture. Successivamente, si esegue l'installazione dei tubi e dei radiatori del sistema di riscaldamento in base al progetto precedentemente redatto. Per prima cosa si montano i radiatori, utilizzando supporti che attutiranno il rumore del funzionamento del riscaldamento a vapore.

Su ogni radiatore si installano i rubinetti di Maevskij per permettere lo sfiato dell'aria. Sarà necessario un rubinetto di intercettazione in più rispetto al numero di radiatori, poiché è necessario installare un rubinetto di intercettazione generale all'inizio dell'impianto. Prima di questo rubinetto si posizionano anche una valvola riduttrice di pressione e un'unità di raffreddamento e riduzione.

Alla fine, se previsto dal progetto, si installa un accumulatore per il fluido termovettore e una pompa di circolazione. Per gli impianti a circolazione naturale, e non forzata, il serbatoio e la pompa non sono necessari. Tuttavia, al tubo che porta allo scambiatore di calore va dato un leggero inclinazione, circa 3 mm per ogni metro.

Le caldaie moderne per il riscaldamento a vapore in casa – sono dispositivi affidabili, che funzionano con vari combustibili e sono dotati di sistemi di controllo automatizzati

Gli impianti con caldaia a vapore vengono montati più o meno allo stesso modo: in base al progetto e tenendo conto delle peculiarità dell'apparecchiatura. Ad esempio, la valvola riduttrice di pressione e il raffreddatore probabilmente non saranno necessari, poiché il sistema di controllo della pressione e della temperatura del vapore è già incorporato nella caldaia.

Alcuni consigli utili

Durante l'installazione dell'impianto di riscaldamento a vapore, è necessario ricordare che tutti i suoi componenti devono resistere a temperature elevate, superiori a 100 gradi. Ad esempio, un normale vaso d'espansione a membrana come serbatoio di riserva nel caso di aumento del volume del fluido termovettore non è adatto, perché il suo massimo – è di 85 gradi.

La canna fumaria della stufa in cui è integrato lo scambiatore si sporcherà più rapidamente di quella di una stufa normale. Pertanto, la pulizia della canna fumaria va pianificata e eseguita più spesso.

La stufa con scambiatore di calore, se lo si desidera, può essere utilizzata anche per cucinare, ma non è molto comodo. Nel periodo estivo, quando il riscaldamento non è necessario, non è possibile accendere questa stufa. Bisognerà cercare un'alternativa. È più semplice se in casa è predisposta una stufa separata e comoda per la cucina.

Su come progettare e assemblare un sistema di riscaldamento a vapore con le proprie mani, è descritto in dettaglio in questo articolo, che consigliamo di leggere.

Conclusioni e video utili sull'argomento

L'esperienza pratica sulla trasformazione di una stufa a legna in una caldaia per riscaldamento a vapore è presentata in questo video:

La continuazione del processo di installazione del riscaldamento a vapore può essere visualizzata in questo file:

Sulla differenza tra circolazione forzata e naturale negli impianti di riscaldamento è spiegato in dettaglio qui:

Il riscaldamento a vapore – non è l'opzione più semplice da realizzare tra i sistemi di riscaldamento autonomi. Ma con una corretta progettazione e installazione, utilizzando il vapore, è possibile fornire alla propria casa la quantità necessaria di calore in modo efficace e relativamente economico.

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