Schemi di impianto di riscaldamento a vapore + esempio di calcolo del sistema a vapore

I proprietari di case private si trovano inevitabilmente ad affrontare la questione del riscaldamento della propria abitazione. Ognuno cerca di scegliere una soluzione che permetta di riscaldare l'ambiente in modo efficiente, consumando la minima quantità di combustibile.

Molti proprietari di villette e case di campagna sono attratti dallo schema di riscaldamento a vapore, in cui il vapore è in grado di riscaldare l'ambiente in pochi minuti. Prima di decidere di installare un tale sistema, è necessario studiarne le caratteristiche operative e confrontare tutti i pro e i contro.

La aiuteremo a districarsi in queste questioni. Descriveremo inoltre diversi schemi di riscaldamento a vapore, forniremo la metodologia di calcolo e le regole per l'installazione del sistema.

Riscaldamento a vapore: schemi e caratteristiche di installazione

Senza un sistema di riscaldamento, la vita in una casa di campagna nei mesi autunnali, primaverili e ancor più invernali è impossibile. Spesso per villette e cottage, visitati periodicamente dai proprietari, si sceglie la soluzione del riscaldamento a vapore.

Esso è in grado di garantire un riscaldamento molto rapido di tutta la casa, il che farà piacere al proprietario e ai suoi ospiti che decidono di trascorrere il fine settimana in campagna.

Caratteristiche fondamentali del riscaldamento a vapore

Il riscaldamento a vapore è comodo da installare in case raramente visitate dai proprietari. Tutto grazie alle caratteristiche del fluido termovettore che circola nelle tubazioni. Si tratta del vapore che si genera solo quando la caldaia di riscaldamento è in funzione.

Infatti, quando non c'è nessuno nella casa di campagna e all'esterno la temperatura è -15°C o meno, non ci si deve preoccupare che i tubi possano scoppiare, come invece accade nel caso del fluido termovettore ad acqua.

Le case residenziali perdono una certa quantità di calore. Inoltre, per compensarla sarà necessaria una diversa quantità di energia. Questo indicatore dipende dalla regione di residenza (+).

Il riscaldamento a vapore ha i suoi vantaggi:

• grande quantità di calore rilasciata durante la condensazione;
• richiederà una superficie minore dei radiatori nell'ambiente;
• avvio e arresto rapidi del sistema;
• risparmio sui costi di riscaldamento;
• resistenza al gelo.

Per quanto riguarda la quantità di calore rilasciata durante la condensazione del vapore, essa supera di molte volte il calore ceduto dall'acqua calda che circola nell'impianto di riscaldamento.

1 kg di vapore a 130°C durante la condensazione rilascia un'energia pari a 2300 kJ/kg. Per quanto riguarda il volume, la condensa occupa da 400 a 1500 volte meno spazio della stessa massa di vapore.

Per il riscaldamento a vapore si possono utilizzare tubi di rame, se il bilancio familiare può sostenere il loro costo elevato.

Questa caratteristica consente di utilizzare tubi di diametro minore. Nelle stanze piccole si può fare a meno dei radiatori – il calore irradiato dal tubo sarà sufficiente per riscaldarle.

Un'altra caratteristica è il rapido riscaldamento dell'ambiente. È comodo quando, recandosi fuori città per qualche ora, non è necessario occuparsi a lungo del riscaldamento. Il tempo risparmiato può essere utilizzato per attività più piacevoli, ad esempio grigliare degli spiedini e chiacchierare più a lungo con gli amici.

Data la specificità del fluido termovettore, è possibile utilizzare tubi di costruzione speciale – alettati.

Partendo dalla casa di campagna durante la stagione fredda, non è necessario perdere tempo nella conservazione dell'impianto di riscaldamento, nello scarico dell'acqua e in altre misure volte a proteggere il sistema da guasti.

In assenza di combustibile nella caldaia a vapore, il vapore non entra nella tubazione del vapore. Di conseguenza, non c'è acqua nella tubazione di condensa. Pertanto, non si verificheranno problemi di congelamento del sistema.

I tubi alettati possono essere realizzati a forma di registro, che viene utilizzato al posto dei radiatori

Svantaggi del sistema di riscaldamento a vapore

Il riscaldamento a vapore, oltre ai suoi vantaggi, presenta anche degli svantaggi.

In primo luogo, un alto grado di pericolosità. Ciò è dovuto alla specificità del fluido termovettore.

Quando il vapore sotto pressione scorre nel tubo:

• in caso di rottura della tubazione del vapore, può ferire gravemente una persona;
• in caso di contatto accidentale con la superficie del tubo o del radiatore, si può facilmente ottenere un'ustione;
• in caso di uso improprio di apparecchiature sovradimensionate, queste possono esplodere.

In secondo luogo, l’incrostazione della polvere che si deposita sulla superficie della tubazione del vapore. Sotto l’azione delle alte temperature, le particelle di polvere si decompongono. I prodotti della loro decomposizione hanno un effetto negativo sugli abitanti della casa, specialmente se tra di loro ci sono allergici.

Per la tubazione del vapore è conveniente utilizzare tubi di rame. Ma lavorare con essi è difficile: sono necessarie competenze di saldatura o un esperto in questo campo.

In terzo luogo, l'aria eccessivamente secca che tutti gli abitanti della casa sono costretti a respirare. Per migliorare il microclima interno, sarà necessario scegliere un umidificatore. Si tratta di una voce di spesa aggiuntiva che va prevista già in fase di progettazione dell'impianto di riscaldamento.

In quarto luogo, la temperatura del fluido termovettore è semplicemente impossibile da regolare e ridurre a piacere. Questo svantaggio crea molte difficoltà nell’utilizzo del sistema di riscaldamento a vapore in case con residenza permanente.

La soluzione a questa situazione è la posa di più rami della tubazione del vapore con il loro successivo inserimento in funzione secondo necessità.

Toccare i tubi del riscaldamento a vapore è pericoloso – si può facilmente ottenere un'ustione

In quinto luogo, è necessario utilizzare valvole speciali per vapore, progettate per funzionare con il vapore. Lo stesso vale per il materiale dei tubi e dei radiatori di riscaldamento.

Bisogna considerare che la durata della tubazione di condensa sarà significativamente inferiore rispetto al riscaldamento ad acqua, dove sono installati tubi di ritorno dello stesso materiale. Ciò vale in particolare per le tubazioni di condensa a secco.

In sesto luogo, è necessario curare la corretta finitura delle pareti. Le carte da parati in carta non hanno il necessario livello di resistenza al calore. Qui è adatto l’intonaco cementizio, verniciato con apposita pittura.

Uno dei materiali resistenti al calore è il foglio di amianto. Può essere utilizzato per rivestire le pareti, proteggendo il materiale infiammabile dall'elevata temperatura del tubo del vapore.

Un'altra opzione interessante è la finitura in stile loft. A tal scopo, la superficie interna della parete lungo la quale passerà il tubo del vapore può essere rivestita con mattoni refrattari. Questo non solo creerà un'atmosfera unica, ma proteggerà anche gli abitanti dall'impatto del tubo caldo sul materiale delle pareti.

Lo stile loft prevede l'uso di elementi industriali insieme a mobili lussuosi.

In settimo luogo, la necessità di allestire un locale per la caldaia. Non è consentito posizionare una caldaia a vapore in una stanza abitabile. È molto pericoloso. Il luogo in cui viene collocata la caldaia deve essere rivestito con materiali resistenti al calore e ben ventilato.

Tra i materiali refrattari, i produttori offrono una grande varietà di mattoni. È possibile scegliere il colore e la tonalità desiderati, che si integrano perfettamente nell'arredamento.

Schemi di riscaldamento a vapore

Il sistema di riscaldamento che utilizza il vapore come fluido termovettore ha diversi schemi.

Possono essere classificati in base ai seguenti parametri:

• pressione nell'impianto;
• modalità di comunicazione con l'atmosfera;
• schema di collegamento dei tubi;
• metodo di recupero della condensa.

La pressione in un sistema di riscaldamento a vapore (PO) in funzione può essere alta o più bassa.

In base al suo valore assoluto, si distinguono sistemi:

• a bassa pressione – meno di 0,7 kgf/cm²;
• ad alta pressione – più di 0,7 kgf/cm²;
• sistemi a vuoto-vapore – meno di 1 kgf/cm².

La prima opzione è consigliata per uso domestico. Le caldaie speciali progettate per il riscaldamento a vapore consentono di realizzare un sistema a bassa pressione in una casa privata o in una casa di campagna. Possono funzionare con diversi tipi di combustibile: carbone, legna, gas, olio combustibile.

Per la caldaia a vapore è importante predisporre un locale separato, per proteggere tutti i membri della famiglia da possibili pericoli.

La seconda opzione è pericolosa per l'uso domestico. Per lavorare con sistemi ad alta pressione sono necessarie conoscenze e specializzazione adeguate. Se un artigiano non preparato decidesse di montare un impianto di riscaldamento a vapore ad alta pressione nella sua casa di campagna, rischierebbe, nel migliore dei casi, di perdere la casa.

La caldaia che funziona ad alta pressione è caratterizzata da dimensioni grandi e da un costo molto elevato. Questa variante viene utilizzata nell'industria. Tuttavia, molti appassionati del fai-da-te tentano sperimentalmente di realizzare un impianto simile con le proprie mani. È estremamente pericoloso utilizzare una tale variante in un sistema di riscaldamento.

Per case e villette vengono utilizzate caldaie domestiche che producono vapore. Si tratta di apparecchi a bassa pressione (+)

Il sistema a vapore sottovuoto si differenzia dai primi due per la presenza di un raccoglitore d'aria e di un dispositivo aggiuntivo che garantisce il vuoto in tutto lo spazio interno.

A seconda del modo di connessione con l'atmosfera, si distinguono schemi aperti e chiusi di riscaldamento a vapore. Nel primo caso, il sistema è collegato con l'atmosfera – è aperto. Nel secondo, è completamente isolato dall'effetto della pressione atmosferica e dall'ingresso di aria dall'ambiente circostante.

Lo schema monotubo per riscaldamento a vapore non differisce in nulla da un sistema ad acqua, tranne che per il diametro delle tubazioni per vapore e condensa.

In base al metodo di tracciato delle tubazioni, gli schemi di riscaldamento a vapore possono essere:

• orizzontali monotubo;
• verticali bitubo.

I primi vengono solitamente utilizzati in case e edifici a uno o due piani con un'altezza del soffitto fino a 2,7 m e una superficie fino a 80 m², dove non è necessario regolare la temperatura. I secondi sono più adatti per realizzare un sistema di riscaldamento a vapore in edifici con 3 o più piani.

Lo schema bitubo è efficace in case con molti piani e una grande superficie riscaldata.

Inoltre, i sistemi di riscaldamento a vapore possono essere montati:

• con distribuzione superiore, media o inferiore;
• con tubazione umida o asciutta per il movimento della condensa;
• con movimento a fondo cieco o parallelo sia del vapore che della condensa.

Il metodo di ritorno della condensa distingue uno schema chiuso e uno aperto. Nel primo caso, l'acqua formata durante la condensazione viene diretta per gravità alla caldaia. In questo caso, è necessario mantenere la pendenza raccomandata delle tubazioni di vapore e condensa – da 1,0 a 0,5 cm di pendenza per metro lineare.

Inoltre, la pendenza deve essere correttamente realizzata nella direzione del movimento del vapore per la tubazione del vapore e nella direzione del movimento della condensa per il tubo di ritorno. La caldaia stessa, con questo schema, deve essere posizionata al di sotto del livello del tubo di ritorno.

Schema del sistema di una caldaia a vapore con reti aperte prevede l'utilizzo di acqua di reintegro mediante pompe. Spiegazioni: 1 – pompa di rete, 2 – pompa di reintegro, 3 – serbatoio dell'acqua, 4 – regolatore di contropressione, 5 – pompa dell'acqua di fonte, 6 – raffreddatore, 7 – riscaldatore d'acqua, 8 – filtro, 9 – serbatoio della condensa, 10- pompa della condensa, 11 – riscaldatore dell'acqua depurata, 12 – disaeratore, 13 – separatore di vapore, 14 – pompa di alimentazione, 15 – caldaia a vapore, 16 – unità di riduzione e raffreddamento, 17 – riscaldatore dell'acqua di rete, 18 – raffreddatore della condensa dei riscaldatori dell'acqua di rete (+)

Nello schema di un sistema di riscaldamento a vapore aperto è presente un contenitore speciale per la raccolta della condensa – un serbatoio. Da esso, mediante una pompa, il liquido può essere inviato alla caldaia o rimosso dall'impianto di riscaldamento. Nel secondo caso, deve essere attuato un reintegro costante della caldaia con acqua fresca per la produzione ininterrotta di vapore.

Per una casa di campagna è preferibile scegliere uno schema di riscaldamento a vapore chiuso con distribuzione superiore e condotto della condensa umido, cioè riempito d'acqua per l'intero volume del canale. Per gli schemi aperti si utilizza la variante con tubazione asciutta per il movimento della condensa, riempita parzialmente di condensa.

I diametri della tubazione per la raccolta e il movimento della condensa possono essere scelti utilizzando le informazioni di riferimento per progettisti (+)

Come calcolare correttamente un sistema a vapore

Dopo aver scelto un sistema a vapore, bisognerà redigere un progetto della sua disposizione nell'edificio ed eseguire dei calcoli preliminari.

Ci sono due opzioni:

• eseguire il calcolo dei componenti principali del riscaldamento a vapore da soli;
• rivolgersi a un professionista – un progettista.

Il secondo metodo per risolvere questo problema è il più preferibile. Infatti, solo uno specialista che ha alle spalle più di un progetto di impianto di riscaldamento realizzato con successo è in grado di tenere conto di tutte le richieste del proprietario, senza dimenticare i requisiti normativi.

Se non c'è la possibilità o la voglia di rivolgersi a un progettista, si può procedere al calcolo autonomo dell'impianto di riscaldamento a vapore. Si possono utilizzare normative e raccomandazioni utili tratte dalla letteratura specializzata, ad esempio dal manuale del progettista.

Per il calcolo, bisognerà prendere la pianta della propria casa e calcolare l'area da riscaldare. Poi indicare le posizioni dei radiatori di riscaldamento.

Nel riscaldamento a vapore, spesso si utilizzano al posto dei radiatori dei registri realizzati con tubi zincati o alettati. Possono avere un design decorativo.

I radiatori vengono scelti in base alla potenza richiesta. Inoltre, è importante considerare le caratteristiche tecniche dell'apparecchio che si preferisce – deve sopportare il carico quando si lavora con il vapore.

È meglio non utilizzare i radiatori in ghisa per l'installazione di un impianto di riscaldamento a vapore in una casa di campagna poco frequentata. Rimanendo freddi per lungo tempo, potrebbero non sopportare un riscaldamento improvviso e scoppiare.

È preferibile calcolare la lunghezza della tubatura del vapore e della condensa trovandosi direttamente nell'ambiente. In questo modo è più comodo pianificare l'altezza di posa e i punti di installazione dei radiatori, se necessari.

Per il riscaldamento a vapore si possono utilizzare tubi metallici in acciaio zincato o in rame

Dopo aver calcolato il numero necessario di metri lineari di tubo, non bisogna dimenticare la valvolame a vapore – valvole, raccordi a T, e, se necessario, scaricatori di condensa e pompe.

Per determinare la potenza della caldaia a vapore è necessario calcolare il volume di tutti gli ambienti riscaldati e moltiplicare questo numero per il valore dell'energia necessaria per riscaldare 1 m³. Questo valore dipende dalla regione di residenza. Ad esempio, per la parte europea il valore è di 40 W.

Si può calcolare la potenza della caldaia per una casa con 3 stanze e con un'altezza del soffitto di 2,6 m.

Per prima cosa bisogna calcolare l'area delle singole stanze:

• 1ª stanza: 5*2,95=14,75 m²;
• 2ª stanza: 3*2,45=7,35 m²;
• 3ª stanza: 2*5,4=10,8 m².

Poi bisogna calcolare il volume totale della casa: 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6= 38,09+19,11+28,08= 57,02 m³.

Ora il volume ottenuto va moltiplicato per il fabbisogno termico: 57,02*40 W=2288 W. Al valore ottenuto bisogna aggiungere un margine di potenza di almeno il 20%: 2288*1,2=2745,6 W o circa 3 kW.

Il secondo metodo per determinare la potenza è in base all'area. Si considera approssimativamente che per riscaldare ogni 10 m² sia necessaria 1 kW di potenza della caldaia + 30% di margine, se l'altezza del soffitto non supera il livello consentito fino a 2,7 m.

Inoltre, è necessario acquistare un apparecchio con una potenza superiore del 20-30% rispetto al valore calcolato. In pratica, gli specialisti consigliano di scegliere una caldaia con una potenza almeno del 30% maggiore, in modo che non lavori al limite delle sue capacità.

Per il riscaldamento a vapore è possibile utilizzare solo un apparecchio certificato. Utilizzare una caldaia fatta in casa è molto pericoloso – si può rimanere seriamente feriti in caso di esplosione.

La scelta di una caldaia a vapore dovrebbe essere effettuata presso un produttore affidabile. L'apparecchio deve essere dotato di un certificato di qualità e della garanzia del produttore. La caldaia a vapore deve essere obbligatoriamente equipaggiata con una valvola di sicurezza. Inoltre, saranno necessari dispositivi di controllo della temperatura e della pressione, nonché un riduttore di pressione per normalizzarla, se necessario.

Errori nell'installazione del riscaldamento a vapore

Quando si installa un riscaldamento individuale, è necessario informarsi attentamente sulle opzioni disponibili.

Per la propria abitazione è meglio scegliere l'opzione più adatta, in modo da ottenere in futuro:

• un consumo economico di carburante;
• un riscaldamento efficiente;
• la comodità della manutenzione del sistema;
• una lunga durata dell'attrezzatura.

Se si opta per il riscaldamento a vapore tra tutte le opzioni, è importante cercare di evitare gli errori commessi durante la sua installazione.

In primo luogo, spesso i proprietari di casa credono che il fluido termovettore nel sistema sia l'acqua. Non è così. Nel riscaldamento a vapore, attraverso tubi e radiatori circolerà proprio il vapore.

Di conseguenza, è necessario scegliere correttamente il materiale dei raccordi a cui entreranno in contatto il vapore e l'acqua ottenuta dalla condensazione.

Per evitare ustioni durante l'uso del riscaldamento a vapore, è meglio prevedere una protezione sui radiatori

In secondo luogo, già in fase di progettazione del sistema di riscaldamento si dimentica di prevedere una protezione su radiatori e tubi. Il vapore che si muove attraverso la tubatura del vapore ha una temperatura di 100 °C. Riscalda tutti gli elementi della struttura abbastanza intensamente, il che rappresenta un pericolo per gli abitanti della casa/cottage.

In terzo luogo, durante l'installazione della tubatura del vapore e della condensa, i principianti dimenticano di prevedere una pendenza nella direzione del movimento del vapore e dell'acqua rispettivamente.

In quarto luogo, alcuni hobbisti scelgono erroneamente la potenza della caldaia. Di conseguenza, anziché la temperatura desiderata nella stanza, ottengono +13-15 °C. Per una vita quotidiana confortevole, un tale regime termico è chiaramente insufficiente.

In quinto luogo, i saldatori inesperti possono commettere errori nella saldatura della tubatura del vapore. Di conseguenza, il tubo potrebbe rompersi in qualsiasi momento e il flusso di vapore, che si muove sotto pressione al suo interno, si riverserebbe direttamente sulla persona che si trova nelle vicinanze. Questa è una situazione estremamente pericolosa, di cui non bisogna dimenticare la possibilità.

Nel progettare la disposizione del sistema di riscaldamento, non bisogna dimenticare il corretto bypass delle aperture delle porte (+)

Tutti questi errori sono probabili quando si allestisce autonomamente l'impianto di riscaldamento. Volendo risparmiare e avendo scelto l'opzione a vapore, i proprietari decidono di provvedere da soli, senza rivolgersi a un progettista professionista, a un saldatore o ad altri specialisti.

La mancanza di esperienza pratica personale e un atteggiamento superficiale verso il processo possono ostacolare la corretta installazione del riscaldamento a vapore. Alcuni degli errori commessi durante il montaggio non solo possono sconvolgere la vita quotidiana, ma anche danneggiare seriamente la salute degli occupanti della casa.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Materiale video sulla struttura della caldaia a vapore:

Video su come saldare i tubi:

Video illustrativo sulle caratteristiche di installazione e saldatura dei tubi di rame:

Video sul riscaldamento a vapore:

Video dettagliato sul funzionamento della caldaia a vapore:

Dopo aver esaminato i pro e i contro del riscaldamento a vapore, si può decidere se questa opzione è adatta a soddisfare le esigenze di una specifica abitazione.

Se si decide di utilizzare il riscaldamento a vapore, bisognerà scegliere lo schema più ottimale per la propria casa. Per il calcolo dell'impianto di riscaldamento è meglio rivolgersi a specialisti, per proteggere se stessi e i propri familiari.

Se ha esperienza nel riscaldamento della casa con un sistema a vapore, la preghiamo di condividere le informazioni con i nostri lettori. Lascia un commento all'articolo e poni le tue domande nel modulo sottostante.