- El principio del sistema de vapor.
- Características de los sistemas de baja presión.
- Evaluación de ventajas y desventajas.
- Diseñar un sistema de calentamiento de vapor.
- Instalación en la base de una estufa de leña.
- Algunos consejos útiles
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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La calefacción eficiente del hogar es una de las tareas más importantes para todos los propietarios. Una solución interesante para este problema puede ser un sistema de calentamiento por vapor, cuyos principios de funcionamiento y estructura difieran de los esquemas de agua habituales.
Esta no es la opción más fácil, con sus propias fortalezas y debilidades. Hablaremos sobre las reglas del dispositivo y la organización, las características del sistema con un refrigerante vaporoso. Aprenderá cómo organizar el calentamiento de vapor en una casa privada y cómo operarlo adecuadamente.
El principio del sistema de vapor.
Cuando el agua hierve a presión constante, mantiene su temperatura constante. El hervor de vapor resultante tiene una cantidad significativa de energía térmica. En el momento de la condensación, es decir. Cuando el vapor se convierte en un líquido, esta energía se libera y se transfiere al medio ambiente.
Este principio se utiliza en el funcionamiento de los sistemas de calefacción por vapor. El agua hierve en la caldera, el vapor se desplaza a través de las tuberías hacia los radiadores, se condensa y deja el calor, calentando así el aire de la habitación.
El agua obtenida durante el proceso de condensación continúa moviéndose a través de las tuberías y regresa al acumulador especial, y luego fluye hacia el calentador de forma natural o por la fuerza, utilizando una bomba.
De acuerdo con los esquemas de organización y los principios del dispositivo, el calentamiento de vapor y agua son similares. Incluyen elementos estructurales similares. 
La diferencia es que el vapor llega a los dispositivos de calefacción, que durante la condensación desprenden el calor de la evaporación y disminuyen el volumen en un factor de cientos. 
Por el tipo de movimiento del refrigerante, los sistemas de vapor también se dividen en gravitacionales y forzados, iguales a las reglas del agua, que se manifiestan en el ensamblaje y la organización. 
Las características especiales de la construcción de sistemas de vapor incluyen una mayor resistencia al calor, que los dispositivos de calefacción deben poseer. Después de todo, la temperatura del vapor que ingresa puede alcanzar + 130º. 
Dentro de los propios sistemas de vapor, las tuberías son diferentes. El vapor se suministra a través de líneas de vapor, que deben ser más anchas en la sección transversal y más resistentes a los efectos térmicos que las líneas de condensado que transfieren el condensado a la caldera. 
De acuerdo con la opción del flujo de retorno del condensado para calentar en la caldera, los circuitos de vapor se dividen en abierto y cerrado. En el primer condensado, primero se acumula en el tanque, luego se transporta por la bomba a la caldera. En condensado cerrado se desplaza inmediatamente a la caldera. 
Para equilibrar la transferencia de calor en tiempo y energía, en los sistemas de vapor en lugar de las baterías estándar, a menudo se utilizan registros con aletas 
Los circuitos de calentamiento de vapor son solo de tipo cerrado, ya que La evaporación del refrigerante fuera del sistema debe ser excluida. El volumen de condensado debe calcularse con precisión de manera que cuando el vapor se enfríe, los dispositivos no formen bolsas de aire que interfieran con el movimiento del vapor.
Dependiendo de la presión dentro del sistema de calentamiento de vapor, se dividen en:
- vapor de vacío
- baja presión
- alta presion
En el primero, la presión es menor que 0.1 MPa, en el segundo, incluso más bajo, a 0.07 MPa, y en el tercero, más de 0.07 MPa. Los sistemas abiertos de baja presión tienen acceso al aire de la atmósfera, pero pueden estar cerrados, es decir, completamente sellado.
Este esquema demuestra los principios de la distribución de calentamiento por vapor. El calentador debe estar ubicado más abajo que los radiadores; se coloca una pendiente en la línea de condensado.
En tales sistemas, comúnmente se utiliza el llamado vapor saturado seco, que no contiene partículas suspendidas de agua. La cantidad de vapor en el sistema se refleja en su trabajo. Si el vapor es demasiado pequeño, creará problemas para el flujo libre de condensado y el aire frío se acumulará en la parte inferior del calentador.
Una cantidad suficiente de vapor mejora la salida de condensado, que se empuja hacia las paredes y fluye hacia abajo en forma de una fina película de agua.
En sistemas cerrados, el agua después de la condensación ingresa inmediatamente en el intercambiador de calor, pero a menudo se usan sistemas abiertos en los que el tanque de almacenamiento recoge el refrigerante y luego lo bombea a la caldera para calentarlo.
El condensado puede llenar completamente las tuberías a través de las cuales se mueve para calentar o solo parcialmente. La última opción es preferible, ya que cuando se apaga el sistema, las tuberías permanecerán secas.
Si el transportador de calor del vapor calienta después de que la condensación se mueve directamente a la caldera para un calentamiento posterior, el sistema se llama cerrado. Si el condensado se recolecta primero en un tanque de almacenamiento, desde el cual se bombea a la caldera mediante una bomba, el sistema se clasifica como abierto.
Características de los sistemas de baja presión.
Una variante común de un sistema de este tipo está cerrada, utilizando el retorno por gravedad a la caldera de condensado, que no llena completamente las tuberías, y se aplica el cableado de la tubería superior.
Primero, el sistema se llena con agua hasta el nivel requerido, luego comienza el calentamiento. El condensado fluye por el conducto ascendente general y, cuando alcanza el nivel especificado, se empuja hacia la caldera.
En el mismo sistema con cableado inferior, se recomienda instalar tuberías con una ligera desviación en la dirección del flujo de vapor para reducir los efectos del ruido. En el lugar del drenaje de condensado, se dispone un bloque hidráulico en forma de bucle, que evita que el vapor se mueva a la tubería de condensación.
La velocidad del vapor en tales sistemas debe ser moderada, no más de 0.14 m / s. De lo contrario, el vapor capturará partículas de humedad acumuladas en las paredes. Como resultado, el sistema funciona con mucho ruido, lo que aumenta el riesgo de golpe de ariete.
Cableado combinado, es decir, una combinación de cableado superior e inferior, que se utiliza si los tubos se colocan debajo del piso del piso superior o medio de la casa. El lumen de las tuberías a través de las cuales el agua regresa a la caldera, en este caso, se cerrará por condensado.
Si la presión en el sistema supera los 0.02 MPa, debe abrirse. El aire se elimina a través del tanque de condensado, y para evitar que el vapor salga del sistema, se instala una trampa de vapor o un bloqueo hidráulico. El agua del tanque de almacenamiento es bombeada al intercambiador de calor por la bomba, lo que permite que el tanque de almacenamiento se instale por debajo del nivel en el que se encuentra el intercambiador de calor.
El transportador de calor para calentar una casa privada con una sala de calderas se calienta en un intercambiador de calor ubicado en la sala de calderas. Cuando se alcanza la temperatura de trabajo, el vapor se desplaza al colector dividiendo el flujo en dos circuitos: para las salas principales y para la sala de calderas (+)
Evaluación de ventajas y desventajas.
¿Qué es un buen sistema de calentamiento de vapor? Es relativamente fácil de hacer, incluso sobre la base de una estufa de leña convencional. Esto es especialmente cierto en áreas donde no hay suministro de gas centralizado, y la leña u otros combustibles sólidos están fácilmente disponibles.
El vapor como refrigerante está muy por delante del agua. La tasa de calentamiento del local es tres veces mayor. Además, el sistema de calefacción de vapor apenas puede fallar durante el frío invernal debido a la falta de calefacción.
Si la cámara de combustión se quema, el agua del sistema se recogerá en el acumulador o en el intercambiador de calor, y las tuberías y los radiadores permanecerán vacíos. Cuando el calentamiento del agua congela el refrigerante, que llena todo el circuito, como es bien sabido, conduce a la ruptura de las tuberías.
Finalmente, las dimensiones de los radiadores de calentamiento por vapor deben ser significativamente menores que para los sistemas de agua, ya que la cantidad de energía térmica producida como resultado aumenta varias veces. Esto reducirá ligeramente el costo de instalar el sistema de calefacción en el hogar.
Las rejillas decorativas para radiadores de vapor no solo son un elemento de diseño de interiores, sino también un medio de protección contra las quemaduras.
Con esto concluye la lista de ventajas del sistema de vapor, y puede pasar a sus desventajas, que son bastante importantes:
- alto riesgo de quemaduras;
- aumento del nivel de ruido durante la operación;
- dificultades con el ajuste del sistema;
- La necesidad de comprar tubos caros, etc.
Los estándares de seguridad para la calefacción con vapor no se recomiendan para las instalaciones residenciales, ya que representan un alto riesgo para la salud y la vida de las personas que viven en la casa.
Por lo tanto, la temperatura de trabajo de los radiadores será muy alta; si los toca, puede sufrir una quemadura grave. Por lo tanto, todos los radiadores deberán cerrar rejillas decorativas confiables.
Las tuberías de PVC convencionales para dicho sistema no funcionarán, ya que deben soportar altas presiones y temperaturas de más de 100 grados. Los mismos requisitos se aplican al resto del sistema. Las tuberías de calentamiento de vapor deben ser de cobre o de acero galvanizado.
Las tuberías de cobre son una opción ideal, pero no del todo barata, para las comunicaciones de los sistemas de calefacción a vapor. Necesitará una máquina de soldar para conectar estos tubos.
En cualquier caso, este momento no puede ser llamado un presupuesto. Las cuestiones de seguridad deben recibir la mayor atención. Todos los trabajos de instalación, como la soldadura de tuberías de cobre, requerirán el mejor rendimiento de calidad. Si se rompe la conexión y se escapa un chorro de vapor al agujero, uno de los residentes de la casa corre el riesgo de sufrir quemaduras graves.
Los tubos de acero inoxidable son capaces de soportar cargas típicas para sistemas de calentamiento de vapor como alta temperatura y alta presión en el sistema.
Otra desventaja del calentamiento por vapor es el aumento del ruido. Para solucionar este problema, debe instalar correctamente los radiadores. Se cuelgan en soportes especiales anti-ruido. La caldera o la estufa se colocan mejor en una habitación separada. Además, los tubos de cobre se pueden colocar en las paredes gruesas, lo que también reduce el nivel de ruido.
Por último, es un poco difícil regular la temperatura de calefacción en habitaciones con calefacción de vapor. No se puede instalar el termostato y solo reducir la cantidad de vapor. Será necesario reducir la cantidad de combustible, que no siempre es fácil, o ventilar las instalaciones. Antes de comenzar la instalación del sistema de calefacción a vapor, todos estos puntos deben tenerse en cuenta.
Diseñar un sistema de calentamiento de vapor.
Incluso para una habitación pequeña es mejor hacer un proyecto. El sistema, hecho en la "posibilidad" con un alto grado de probabilidad, pronto requerirá una revisión, y el esquema trazado en el papel permitirá identificar inmediatamente los puntos débiles y corregirlos.
Por ejemplo, para crear un sistema con circulación natural del refrigerante, el intercambiador de calor y, en consecuencia, el dispositivo de calefacción, deben ubicarse en el punto más bajo de la casa.
La línea de vapor y la línea de condensación de los sistemas de calefacción con un tipo natural de movimiento de refrigerante están dispuestas con una inclinación hacia su movimiento (+)
Esto significa que la estufa o la caldera deben estar debajo de todos los radiadores, así como las tuberías que no están en posición vertical, sino horizontal o en ángulo con respecto a la vertical.
Si el calentador no se coloca de esta manera (no hay sótano en la casa, el sótano se usa para otros fines, etc.), se debe dar preferencia al calentamiento con circulación forzada.
El diagrama muestra un sistema de calefacción con circulación forzada. Para su instalación se necesitará una bomba de circulación y un tanque de almacenamiento.
Por lo tanto, en el esquema de calentamiento por vapor, debe incluir una bomba que inyectará agua en el intercambiador de calor. Un punto importante en el diseño del sistema de calefacción es cómo conectar los radiadores. La conexión consecutiva o el llamado sistema de una tubería implica la conexión de todos los radiadores en orden.
Como resultado, el refrigerante se moverá secuencialmente a través del sistema, enfriándose gradualmente. Esta es una opción de conexión económica que es más fácil de instalar y cuesta menos.
Pero la uniformidad del calentamiento con este método sufrirá, ya que el primer radiador será el más caliente y el último refrigerante llegará en el estado ya medio enfriado.
La conexión de un solo tubo de los radiadores, como se puede ver en este diagrama, implica la instalación secuencial. El refrigerante del último radiador ya está refrigerado.
La solución de monotubos puede ser aceptable solo cuando se conecta calefacción de vapor en el país o en una casa pequeña, en un área de menos de 80 metros cuadrados. m. Y para una casa espaciosa o un edificio de dos pisos, un sistema de dos tuberías es más adecuado, en el cual los radiadores están conectados en paralelo.
El esquema de una sola tubería garantiza el suministro simultáneo y no secuencial de refrigerante a cada radiador, y el calentamiento de las habitaciones se realiza de manera más uniforme. Pero con un circuito de dos tuberías, habrá que llevar dos tuberías a cada radiador: una línea recta y una "tubería de retorno".
Tal sistema es más difícil de implementar y será un poco más costoso que instalar un sistema de tubería única. Sin embargo, la gran mayoría de los sistemas de calentamiento de agua se hacen de acuerdo con el esquema de dos tuberías, a pesar de las dificultades, y funciona con bastante éxito.
Este diagrama muestra un sistema de instalación de dos tuberías para radiadores de vapor. Cada radiador está conectado a un elevador común y tiene un tubo de retorno que garantiza una distribución uniforme del refrigerante
Si se supone que una estufa de leña debe usarse como fuente de calor, entonces se debe calcular y diseñar inmediatamente un intercambiador de calor especial. Parece una bobina, soldada a partir de tubos de metal. Este elemento está integrado directamente en el diseño del horno y no se instala por separado.
Por lo tanto, el diseño de un nuevo horno también debe considerarse en la etapa de diseño. También puede usar un horno existente, pero tendrá que ser desmontado parcialmente para montar el intercambiador de calor en el interior.
Para producir 9 kW de calor, se requiere un intercambiador de calor con una superficie de aproximadamente un metro cuadrado. Cuanto más grande sea el área calentada, más grande debe ser el tamaño del intercambiador de calor.
Si calienta la habitación con la ayuda de una caldera, entonces todo es un poco más sencillo: debe comprarlo e instalarlo. Por lo general, para calentar con vapor en la casa, se recomienda tomar el modelo de tubo de agua de la caldera como el más efectivo.
Aunque los modelos de tubo de humo, tubo de humo o tubo de humo y tubo de fuego combinados también pueden ser una opción aceptable.
A veces para la organización de calentamiento de vapor utilizando una caldera casera, que quema el aceite de motor de desecho. Pero esta opción se considera adecuada para su uso en cuartos de servicio, por ejemplo, en el garaje. Para una casa residencial esta opción no es demasiado buena.
Instalación en la base de una estufa de leña.
Si el proyecto está hecho, es hora de abastecerse de los materiales y herramientas necesarios. Calcular el número requerido de elementos del sistema permitirá el borrador redactado anteriormente.
Deben estar marcados todos los giros, conexiones, tees, sitios de instalación de radiadores, etc. Además, es necesario comprar abrazaderas para tuberías, así como soportes en los que se instalarán los radiadores.
La caldera del sistema de calefacción a vapor, construida sobre la base de una estufa de leña, se instala directamente en ella. Las líneas de vapor y condensado están conectadas a la caldera.
La longitud de las tuberías también se calcula de acuerdo con el esquema. Para reducir la presión de vapor en el sistema, si es necesario, necesita una válvula reductora de presión. Se necesita un obturador hidráulico para permitir el drenaje completo del sistema para la limpieza, el mantenimiento o la reparación.
Se recomienda instalar una llave de paso delante de cada radiador, que permitirá que se desconecte para su reparación, lavado o reemplazo. Además, los grifos de Mayevsky están instalados en los radiadores para bajar el aire que ha entrado en el sistema. Aunque el vapor es una sustancia gaseosa en lugar de líquida, la presencia de aire en el sistema puede afectar negativamente su eficiencia.
Para que el proceso de condensación se produzca en los radiadores, y no en el acumulador o en el tubo ascendente, se recomienda instalar una T con un tapón en la salida, a través de la cual solo pasará el agua. Si se planea la instalación de un sistema con circulación forzada, se requerirá una bomba de circulación. Además, necesitas un recipiente para recoger la humedad condensada.
Los sistemas autodirigidos no necesitan tales dispositivos. Pero la tubería, a través de la cual el agua se dirige al intercambiador de calor, debe ser lo suficientemente ancha como para garantizar el movimiento rápido del fluido para un mayor calentamiento.
La ausencia de una válvula reductora de presión en el sistema de calentamiento por vapor, cuyo dispositivo se muestra en el diagrama, puede provocar daños graves debido a la presión excesiva.
Además de las herramientas de instalación habituales, definitivamente necesitará una máquina de soldar para conectar tuberías de cobre. Las estructuras de acero galvanizado generalmente tienen conexiones roscadas que deben sellarse cuidadosamente. Si planea instalar calentamiento de vapor desde el horno, entonces debe comenzar con la fabricación del intercambiador de calor.
Un intercambiador de calor a vapor que se construye en una estufa de leña consiste en un sistema de tubos de metal huecos a través de los cuales circula el agua. El elemento puede ser de forma arbitraria, correspondiente al tamaño y la forma del horno.
Se hierve de tubos de metal de 2, 5 a 3 mm de espesor o incluso un poco más gruesos. El intercambiador de calor se puede hacer como una bobina o en cualquier otra forma. Lo principal es que el dispositivo encaja dentro de la estufa de leña, y también que su superficie es lo suficientemente grande como para calentar el agua y generar vapor.
La calidad de la soldadura del intercambiador de calor debe ser perfecta sin exageraciones. Incluso las cavidades microscópicas en las costuras son inaceptables, ya que el dispositivo estará expuesto al aumento de la presión del vapor caliente. Después de que el intercambiador de calor esté listo para la instalación, se debe revisar cada soldadura.
Para ello, en primer lugar todas las costuras untadas con tiza blanca. Después de eso, uno de los orificios del intercambiador de calor se cierra, y el queroseno se vierte en el segundo hasta que el dispositivo se llena hasta la parte superior. Ahora debe esperar un poco y luego evaluar la condición de las costuras. Si hay grietas, el queroseno se filtrará a través de ellas, y en esos lugares la tiza se oscurecerá.
Las fallas identificadas se corrigen y luego se repite la prueba para garantizar la integridad del dispositivo. Ahora debe ser lavado, y luego comenzar a poner la estufa de leña. El intercambiador de calor está integrado de manera confiable en la cámara de combustión, y las tuberías están conectadas a su entrada y salida, que luego se utilizan para conectar el intercambiador de calor al sistema de calefacción de la casa.
La colocación del horno se completa de la manera habitual para tales estructuras. Luego, la instalación de tuberías y radiadores del sistema de calefacción se lleva a cabo de acuerdo con el proyecto elaborado anteriormente. Primero, instale los radiadores, utilizando soportes que apaguen el ruido del trabajo de calentamiento por vapor.
Los grifos de Mayevsky están instalados en cada radiador para que el aire pueda ser liberado. Necesitará una válvula de cierre más que los radiadores, ya que necesita instalar una válvula de cierre común al principio del sistema. Frente a esta grúa también colocaron una válvula reductora y una unidad de enfriamiento de reducción.
Al final, si está previsto en el proyecto, instale un tanque de almacenamiento para el transportador de calor y una bomba de circulación. Para los sistemas construidos con circulación natural en lugar de forzada, el tanque y la bomba no son necesarios. Pero la tubería que conduce al intercambiador de calor, debe dar una pequeña pendiente, aproximadamente 3 mm por metro.
Las calderas modernas para calentar con vapor en la casa son dispositivos confiables que funcionan con varios combustibles y están equipados con sistemas de control automatizados.
Los sistemas con una caldera de vapor se montan aproximadamente de la misma manera: de acuerdo con el diseño y ajustados para las características del equipo. Por ejemplo, lo más probable es que no se necesiten una válvula reductora de presión y un enfriador, ya que el sistema de control de presión y temperatura para el vapor ya está integrado en la caldera.
Algunos consejos útiles
Al instalar un sistema de calefacción a vapor, debe recordarse que todos sus elementos deben soportar altas temperaturas, más de 100 grados. Por ejemplo, un expansor de membrana convencional como tanque de reserva en caso de un aumento en el volumen de refrigerante no funcionará, porque su máximo es de 85 grados.
La chimenea de la estufa, en la que está integrado el intercambiador de calor, se contaminará más rápido que una estufa convencional. Por lo tanto, la limpieza de la chimenea se debe planificar y llevar a cabo con mayor frecuencia.
Una estufa con un intercambiador de calor también se puede usar para cocinar, si se desea, pero esto no es muy conveniente. En el verano, cuando la calefacción no es necesaria, este horno no puede encenderse. Tendremos que buscar una alternativa. Es más sencillo si se dispone de una estufa conveniente separada para la cocina en la casa.
En este artículo se describe detalladamente cómo diseñar y ensamblar un sistema de calefacción a vapor con sus propias manos, que recomendamos leer.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
La experiencia práctica en rehacer una estufa de leña en una caldera de vapor se presenta en este video:
La continuación del proceso de instalación del calentamiento por vapor se puede ver en este archivo:
La diferencia entre la circulación forzada y natural en los sistemas de calefacción se describe en detalle aquí:
El calentamiento por vapor no es la opción más fácil para implementar un sistema de calefacción autónomo. Pero con el diseño e instalación correctos con vapor, puede proporcionar a su casa la cantidad necesaria de calor de manera eficiente y relativamente económica.
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