Parní vytápění v soukromém domě a na chatě na bázi kamen nebo kotle

Efektivní vytápění obydlí – jeden z nejdůležitějších úkolů pro každého majitele domu. Zajímavým řešením tohoto úkolu může být parní topný systém, jehož principy a zařízení se liší od běžných vodních schémat.

Není to nejjednodušší varianta, má své silné a slabé stránky. Povíme vám o pravidlech zařízení a organizace, zvláštnostech provozu systému s parním nosičem tepla. Dozvíte se, jak zařídit parní vytápění v rodinném domě a jak ho správně provozovat.

Princip činnosti parního systému

Když voda vře při stálém tlaku, udržuje si stálou teplotu. Pára vzniklá tímto varem má značné množství tepelné energie. V okamžiku kondenzace, tj. při přeměně páry na kapalinu, se tato energie uvolňuje a předává se okolí.

Tento princip se využívá v provozu parních topných systémů. Voda se vaří v kotli, pára se pohybuje potrubím k radiátorům, tam kondenzuje a odevzdává teplo, čímž ohřívá vzduch v místnosti.

Voda získaná během kondenzace pokračuje v pohybu potrubím a vrací se do speciálního zásobníku, poté proudí k ohřívači přirozeně nebo násilně pomocí čerpadla.

Podle tlaku uvnitř systému parního vytápění se dělí na:

• vakuově-parní;
• nízkého tlaku;
• vysokého tlaku.

V prvních je tlak menší než 0,1 MPa, ve druhých – ještě nižší – do 0,07 MPa, a ve třetích – více než 0,07 MPa. Otevřené systémy nízkého tlaku mají přístup vzduchu z atmosféry, ale mohou být i uzavřené, tj. zcela hermetické.

Na tomto schématu jsou demonstrovány principy rozvodu parního vytápění. Topné zařízení musí být umístěno níže než radiátory, potrubí kondenzátu má sklon.

V takových systémech se obvykle používá tzv. suchá sytá pára, která neobsahuje suspendované částice vody. Množství páry v systému ovlivňuje jeho provoz. Pokud je páry příliš málo, způsobí to problémy pro volný odtok kondenzátu a ve spodní části topného zařízení se bude shromažďovat studený vzduch.

Dostatečný objem páry zlepšuje proces odtoku kondenzátu, který je vytlačován ke stěnám a stéká po nich v podobě tenkého vodního filmu.

V uzavřených systémech voda po kondenzaci okamžitě vstupuje do výměníku tepla, ale často se používají otevřené systémy, ve kterých se teplonosná látka nejprve shromažďuje v zásobníku a poté se přečerpává do kotle k ohřevu.

Kondenzát může zcela zaplnit trubky, kterými se pohybuje k ohřevu, nebo jen částečně. Poslední varianta je výhodnější, protože při vypnutí systému zůstanou trubky v něm suché.

Pokud se teplonosná látka parního vytápění po kondenzaci pohybuje přímo do kotle k následnému ohřevu, nazývá se systém uzavřený. Pokud se kondenzát nejprve shromažďuje v zásobní nádrži, ze které je přečerpáván do kotle čerpadlem, systém patří do kategorie otevřených.

Zvláštnosti systémů nízkého tlaku

Běžná varianta takového systému – uzavřená, s využitím samospádového vracení kondenzátu do kotle, který nezaplňuje trubky zcela, přičemž se používá horní rozvod trubek.

Nejprve se systém naplní vodou na potřebnou úroveň, poté začíná ohřev. Kondenzát stéká po společném stoupačce a po dosažení nastavené úrovně je vytlačován do kotle.

V takovém systému s dolním rozvodem se doporučuje instalovat potrubí s mírným sklonem ve směru pohybu páry, aby se snížily hlukové efekty. Na místě odvodu kondenzátu se vytvoří smyčkový hydrostatický uzávěr, který zabraňuje pohybu páry do kondenzačního potrubí.

Rychlost páry v takových systémech by měla být mírná, ne více než 0,14 m/s. Jinak bude pára zachycovat i částice vlhkosti nahromaděné na stěnách. V důsledku toho systém pracuje s velkým hlukem, zvyšuje se riziko vzniku vodních rázů.

Kombinovaný rozvod, tedy kombinace horního a dolního rozvodu, se používá, pokud jsou trubky uloženy pod podlahou horního nebo středního patra domu. Průsvit trubek, kterými se voda vrací do kotle, bude v tomto případě uzavřen kondenzátem.

Pokud tlak v systému překročí 0,02 MPa, měl by být systém otevřený. Vzduch se odstraňuje přes zásobník kondenzátu, a aby systém neopouštěla pára, instaluje se odvaděč kondenzátu nebo hydrostatický uzávěr. Voda ze zásobníku se čerpadlem přečerpává do výměníku tepla, což umožňuje umístit zásobník pod úroveň, na které se výměník tepla nachází.

Tepelná nosič pro vytápění soukromého domu s kotelnou se ohřívá ve výměníku tepla umístěném v kotelně. Po dosažení provozní teploty se pára pohybuje do kolektoru, který rozděluje tok na dva okruhy: pro hlavní místnosti a pro kotelnu (+)

Hodnocení výhod a nevýhod

Čím je systém parního topení dobrý? Je relativně snadné jej vyrobit i na bázi běžných kamen na dřevo. To je obzvláště relevantní v oblastech, kde není centralizované zásobování plynem, ale dřevo nebo jiné pevné palivo je snadno dostupné.

Pára jako tepelný nosič výrazně předčí vodu. Rychlost vytápění místností je u ní třikrát vyšší. Kromě toho může parní topný systém jen stěží selhat během zimních mrazů kvůli nedostatku tepla.

Pokud topeniště dohořelo, voda ze systému se shromáždí v zásobníku nebo ve výměníku tepla, zatímco potrubí a radiátory zůstanou prázdné. U vodního vytápění známé zamrzání tepelného nosiče, který vyplňuje celý okruh, vede k prasknutí potrubí.

Konečně rozměry radiátorů parního topení by měly být výrazně menší než u vodních systémů, protože množství získané tepelné energie se několikrát zvyšuje. To mírně sníží náklady na instalaci topného systému domu.

Dekorativní mřížky pro radiátory parního topení – to není jen prvek interiérového designu, ale také prostředek ochrany před popáleninami

Tím se seznam výhod parního systému uzavírá a lze přejít k jeho nevýhodám, které jsou poměrně významné:

• vysoké riziko popálení;
• zvýšená hladina hluku při provozu;
• obtíže s regulací provozu systému;
• nutnost nákupu drahých trubek apod.

Bezpečnostní normy nedoporučují parní vytápění pro obytné místnosti, protože představuje vysoké riziko pro zdraví a život obyvatel domu.

Pracovní teplota radiátorů bude velmi vysoká, při dotyku můžete utrpět vážné popáleniny. Proto bude nutné všechny radiátory zakrýt spolehlivými dekorativními mřížkami.

Běžné PVC trubky pro takový systém nejsou vhodné, protože musí odolávat vysokému tlaku a teplotě nad 100 stupňů. Stejné požadavky platí i pro ostatní prvky systému. Trubky parního vytápění musí být měděné nebo z pozinkované oceli.

Měděné trubky – ideální, ale vůbec ne levná varianta rozvodů pro systémy parního vytápění. Ke spojení těchto trubek bude potřeba svářečka

V každém případě tento aspekt není levný. Bezpečnosti je třeba věnovat největší pozornost. Veškeré montážní práce, například svařování měděných trubek, vyžadují co nejkvalitnější provedení. Pokud spojení praskne a otvorem unikne proud páry, někdo z obyvatel domu riskuje vážné popáleniny.

Trubky z nerezové oceli jsou schopny odolávat takovým typickým zatížením pro systémy parního vytápění, jako je vysoká teplota a zvýšený tlak v systému

Další nevýhodou parního vytápění – je zvýšená hladina hluku. K odstranění tohoto problému je třeba správně provést montáž radiátorů. Zavěšují se na speciální protihlukové konzoly. Kotel nebo kamna je nejlepší umístit do samostatné místnosti. Kromě toho lze měděné trubky umístit do tloušťky stěn, což také sníží hladinu hluku.

Konečně, regulace teploty vytápění v místnostech při parním vytápění je poněkud obtížná. Nelze nainstalovat termostat a jednoduše snížit množství páry. Bude nutné snížit množství paliva, což není vždy jednoduché, nebo větrat místnosti. Před zahájením prací na instalaci parního topného systému je třeba všechny tyto body zohlednit.

Projektování systému parního vytápění

I pro malou místnost je nejlepší vypracovat projekt. Systém vytvořený „na blind“ s velkou pravděpodobností brzy vyžádá předělání, zatímco schéma na papíře umožní okamžitě odhalit slabá místa a opravit je.

Například pro vytvoření systému s přirozenou cirkulací teplonosné látky by měl být výměník tepla, a tedy i topné zařízení, umístěn v nejnižším bodě domu.

Parní potrubí a kondenzátní potrubí otopných soustav s přirozeným typem pohybu teplonosné látky se zřizují se sklonem ve směru jejího pohybu (+)

To znamená, že kamna nebo kotel musí být umístěny níže než všechny radiátory a také trubky, které nejsou svislé, ale vodorovné nebo šikmé.

Pokud není možné umístit topné zařízení tímto způsobem (v domě není sklep, sklep je využit pro jiné účely apod.), je třeba dát přednost vytápění s nuceným oběhem.

Na schématu je zobrazena otopná soustava s nuceným oběhem. Pro její montáž bude potřeba oběhové čerpadlo a zásobní nádrž.

Proto je nutné do schématu parního vytápění zahrnout čerpadlo, které bude vhánět vodu do výměníku tepla. Důležitým momentem při navrhování otopné soustavy – je pořadí připojení radiátorů. Sériové připojení neboli tzv. jednotrubková soustava předpokládá spojení všech radiátorů za sebou.

V důsledku toho se bude teplonosná látka postupně pohybovat soustavou a postupně chladnout. Jedná se o ekonomickou variantu připojení, která je jednodušší na instalaci a také levnější.

Ale rovnoměrnost vytápění při tomto způsobu utrpí, protože první radiátor bude nejteplejší a do posledního se teplonosná látka dostane již v napůl vychladlém stavu.

Jednotrubkové připojení radiátorů, jak je vidět z tohoto schématu, předpokládá sériovou montáž. K poslednímu radiátoru přichází teplonosná látka již vychladlá.

Jednotrubkové řešení může být přijatelné pouze při instalaci parního vytápění na chatě nebo v malém domě o ploše menší než 80 m². Pro prostornou vilu nebo dvoupodlažní budovu je vhodnější dvoutrubková soustava, při které jsou radiátory připojeny paralelně.

Schéma s jednou trubkou zajišťuje současný, nikoli postupný přívod teplonosné látky do každého radiátoru, a vytápění místností je rovnoměrnější. Ale u dvoutrubkového okruhu bude nutné ke každému radiátoru přivést dvě trubky: přímou a zpětnou.

Takový systém je složitější na realizaci a také vyjde o něco dráž než instalace jednotrubkové soustavy. Nicméně naprostá většina systémů vodního vytápění je provedena podle dvoutrubkového schématu, navzdory obtížím, a funguje zcela úspěšně.

Na tomto schématu je zobrazen dvoutrubkový systém montáže radiátorů parního vytápění. Každý radiátor je připojen ke společnému stoupačce a má zpětnou trubku, což zajišťuje rovnoměrné rozložení teplonosné látky.

Pokud se jako zdroj tepla předpokládá použití kamen na dřevo, je třeba okamžitě vypočítat a navrhnout speciální výměník tepla. Vypadá jako had, svařený z kovových trubek. Tento prvek se zabudovává přímo do konstrukce kamen, nikoli se instaluje samostatně.

Proto je třeba promyslet projekt nových kamen již ve fázi plánování. Lze použít i stávající kamna, ale bude nutné je částečně rozebrat, aby se do nich výměník tepla vmontoval.

Pro získání 9 kW tepla je zapotřebí výměník tepla s plochou povrchu asi jeden metr čtvereční. Čím větší je vytápěná plocha, tím větší musí být rozměry výměníku tepla.

Pokud se předpokládá vytápění místnosti pomocí kotle, je to o něco jednodušší: stačí jej koupit a nainstalovat. Obvykle se pro parní vytápění v domě doporučuje zvolit vodotrubný model kotle jako nejúčinnější.

Ačkoli žárotrubné, kouřové nebo kombinované kouřovo-žárotrubné modely mohou být také zcela přijatelnou variantou.

Někdy se pro organizaci parního vytápění používá domácí kotel, ve kterém se spaluje odpadní motorový olej. Tato varianta se však považuje za vhodnou pro použití v pomocných prostorách, například v garáži. Pro obytný dům tato varianta není příliš vhodná.

Montáž na bázi dřevěných kamen

Pokud je projekt hotov, je čas zásobit se potřebnými materiály a nástroji. Vypočítat potřebné množství prvků systému umožní dříve vypracovaný projekt.

Na něm musí být vyznačeny všechny ohyby, spoje, T-kusy, místa instalace radiátorů atd. Kromě toho je nutné zakoupit svorky pro trubky a také držáky, na kterých budou radiátory nainstalovány.

Kotel systému parního vytápění, zřízeného na bázi kamen na dřevo, se instaluje přímo do nich. Ke kotli se připojují parovod a kondenzátovod.

Délka trubek se také vypočítá podle schématu. Aby bylo možné v případě potřeby snížit tlak páry v systému, bude zapotřebí redukční ventil. Hydraulický uzávěr je potřebný k zajištění možnosti úplného vysušení systému pro čištění, údržbu nebo opravu.

Před každým radiátorem se doporučuje nainstalovat uzavírací ventil, který umožní jej odpojit pro opravu, propláchnutí nebo výměnu. Na radiátory se také instalují ventily Majevského, aby se vypustil vzduch, který se dostal do systému. I když pára je plynná, nikoli kapalná substance, přítomnost vzduchu v systému může negativně ovlivnit jeho účinnost.

Aby proces kondenzace probíhal právě v radiátorech, a ne v akumulátoru nebo ve stoupačce, doporučuje se na výstupu nainstalovat T-kus se zátkou, kterým bude procházet pouze voda. Pokud je plánována instalace systému s nuceným oběhem, bude potřeba oběhové čerpadlo. Kromě toho je potřebná nádoba na sběr zkondenzované vlhkosti.

Samospádové systémy taková zařízení nevyžadují. Avšak trubka, kterou je voda vedena k tepelnému výměníku, musí být dostatečně široká, aby umožnila rychlý pohyb kapaliny pro další ohřev.

Absence redukčního ventilu v systému parního vytápění, jehož zařízení je znázorněno na schématu, může vést k vážným poškozením v důsledku nadměrného tlaku.

Kromě běžného montážního nářadí bude nezbytně nutný svářecí přístroj pro spojování měděných trubek. Konstrukce z pozinkované oceli mají obvykle závitová spojení, která je třeba pečlivě utěsnit. Pokud je plánována instalace parního vytápění z kamen, bude nutné začít výrobou tepelného výměníku.

Tepelný výměník parního vytápění, vestavěný do kamen na dřevo, se skládá ze systému dutých kovových trubek, ve kterých cirkuluje voda. Prvek může mít libovolný tvar odpovídající rozměrům a tvaru kamen.

Svařuje se z kovových trubek o tloušťce 2,5–3 mm nebo i o něco silnějších. Tepelný výměník lze vyrobit jak ve formě hadovky, tak v libovolném jiném tvaru. Hlavní je, aby se zařízení vešlo dovnitř kamen na dřevo, a také aby jeho povrch byl dostatečně velký pro ohřev vody a tvorbu páry.

Kvalita svaření tepelného výměníku musí být bez nadsázky ideální. I mikroskopické dutiny ve svarech jsou nepřípustné, protože zařízení bude vystaveno působení zvýšeného tlaku od horké páry. Poté, co je tepelný výměník připraven k instalaci, je třeba zkontrolovat každý svar.

K tomu se nejprve všechny svary natřou bílou křídou. Poté se jeden z otvorů tepelného výměníku uzavře a do druhého se nalije petrolej, dokud není zařízení naplněno až po okraj. Nyní je třeba chvíli počkat a poté posoudit stav svarů. Pokud jsou praskliny, petrolej jimi prosákne a na takových místech křída ztmavne.

Zjištěné nedostatky se opraví a poté se kontrola provede znovu, aby se potvrdila celistvost zařízení. Nyní je třeba jej propláchnout a poté začít se stavbou kamen na dřevo. Tepelný výměník se spolehlivě vestaví do topeniště a k jeho vstupu a výstupu se připojí trubky, které se pak použijí k propojení tepelného výměníku s otopným systémem domu.

Pokládku pece dokončují v obvyklém pořadí pro takové stavby. Poté provádějí montáž trubek a radiátorů topného systému podle dříve vypracovaného projektu. Nejprve instalují radiátory, přičemž používají konzoly, které utlumí hluk z provozu parního topení.

Na každý radiátor se instalují kohouty Mayevského, aby bylo možné vypustit vzduch. Uzavíracích kohoutů bude potřeba o jeden více než radiátorů, protože je třeba nainstalovat jeden společný uzavírací kohout na samém začátku systému. Před tímto kohoutem se také umístí redukční ventil a redukčně-chladicí zařízení.

Na konci, pokud to projekt předpokládá, se instaluje zásobník pro teplonosné médium a cirkulační čerpadlo. U systémů s přirozenou, nikoli nucenou cirkulací, nádrž a čerpadlo nejsou potřeba. Ale trubce, která vede k výměníku tepla, je třeba dát mírný sklon, přibližně 3 mm na každý metr.

Moderní kotle pro parní vytápění v domě – jsou to spolehlivá zařízení pracující na různá paliva a vybavená automatizovanými kontrolními systémy.

Systémy s parním kotlem se montují přibližně stejně: podle projektu a s ohledem na specifika zařízení. Například redukční ventil a chladič pravděpodobně nebudou potřeba, protože systém kontroly tlaku a teploty páry je již zabudován v kotli.

Několik užitečných rad

Při montáži systému parního vytápění je třeba pamatovat na to, že všechny jeho prvky musí vydržet vysokou teplotu, přes 100 stupňů. Například běžná membránová expanzní nádoba jako rezervní nádrž pro případ zvýšení objemu teplonosného média není vhodná, protože její maximum – je 85 stupňů.

Komín pece, do které je zabudován výměník tepla, se bude zanášet rychleji než u běžných kamen. Proto je třeba čištění komína plánovat a provádět častěji.

Pec s výměníkem tepla lze v případě potřeby použít také k vaření, ale není to příliš pohodlné. V letním období, kdy není potřeba vytápění, tuto pec nelze zapálit. Bude nutné hledat alternativu. Jednodušší je, pokud je v domě pro kuchyň zřízena samostatná vhodná pec.

O tom, jak navrhnout a sestavit systém parního vytápění vlastníma rukama, je podrobně popsáno v tomto článku, který doporučujeme k přečtení.

Závěry a užitečné video k tématu

Praktické zkušenosti s přestavbou kamen na dřevo na kotel parního vytápění jsou uvedeny v tomto videu:

Pokračování procesu montáže parního vytápění lze vidět v tomto souboru:

O rozdílu mezi nucenou a přirozenou cirkulací v topných systémech je podrobně popsáno zde:

Parní vytápění – není nejjednodušší variantou autonomního topného systému k realizaci. Ale při správném návrhu a montáži lze pomocí páry efektivně a relativně levně zajistit svému domu potřebné množství tepla.

Prosím, komentujte informace, které jsme vám předložili k posouzení. Pokládejte otázky, sdílejte užitečné informace a přidávejte fotografie k tématu článku. Dole je blokový formulář určený pro vkládání příspěvků a komunikaci.