Schémata konstrukce parního vytápění + příklad výpočtu parního systému

Majitelé rodinných domů se nevyhnutelně setkávají s otázkou vytápění svého obydlí. Každý se snaží vybrat variantu, která umožňuje kvalitně vytápět místnost a přitom spotřebovávat minimální množství paliva.

Mnoho vlastníků venkovských nemovitostí a chatových domů přitahuje schéma parního vytápění, při kterém je pára schopna vytopit místnost během několika minut. Než se rozhodnete pro instalaci takového systému, je nutné prostudovat zvláštnosti jeho fungování a zvážit všechna pro a proti.

Pomůžeme vám se v těchto otázkách zorientovat. A také popíšeme různé schémata parního vytápění, uvedeme metodiku výpočtu a pravidla pro zařízení systému.

Parní vytápění: schémata a zvláštnosti zařízení

Bez topného systému je život ve venkovském domě v podzimních, jarních a tím spíše zimních měsících nemožný. Často pro chaty a chalupy, které majitelé navštěvují jen občas, vybírají variantu parního vytápění.

Je schopno zajistit velmi rychlé vytopení celého domu, což potěší majitele i jeho hosty, kteří se rozhodli strávit víkend na chatě.

Zásadní zvláštnosti vytápění párou

Parní vytápění je vhodné instalovat v domech, které majitelé navštěvují jen zřídka. Je to díky vlastnostem topného média cirkulujícího v potrubí. Jedná se o páru, která vzniká pouze při provozu topného kotle.

Když totiž na chatě nikdo není a venku mráz -15°C a více, nemusíte se bát, že prasknou trubky, jako je tomu v případě vodního topného média.

Obytné domy ztrácejí určité množství tepla. K jeho doplnění je potřeba různé množství energie. Tento ukazatel závisí na regionu bydliště (+)

Parní vytápění má své výhody:

• velké množství tepla uvolněného při kondenzaci;
• menší plocha tepelných zářičů v místnosti;
• rychlý start a zastavení systému;
• úspora nákladů na vytápění;
• odolnost proti mrazu.

Co se týče množství tepla uvolněného při kondenzaci páry, to mnohonásobně převyšuje teplo vydávané ohřátou vodou cirkulující v topném systému.

1 kg páry o teplotě 130°C při kondenzaci uvolní energii rovnající se 2300 kJ/kg. Co se týče objemu, kondenzát zaujímá 400–1500krát méně místa než stejná hmotnost páry.

Pro parní vytápění lze použít měděné trubky, pokud rodinný rozpočet unese jejich vysokou cenu.

Tato vlastnost umožňuje použít trubky menšího průměru. V malých místnostech se lze obejít bez radiátorů – teplo vyzařované trubkou bude dostačovat k jejich vytápění.

Další charakteristikou je rychlé vytopení místnosti. Je to výhodné, když se vydáte na několik hodin mimo město – nebudete muset dlouho řešit otázku vytápění. Ušetřený čas lze využít pro příjemnější starosti, například opéct špízy a déle si povídat s přáteli.

Vzhledem ke specifikům topného média lze použít trubky zvláštní konstrukce – žebrované nebo s žebry.

Při odjezdu z chaty v chladném období roku nemusíte ztrácet čas konzervací topného systému, vypouštěním vody a dalšími opatřeními určenými k ochraně systému před poruchou.

Pokud v parním kotli není palivo, pára se nedostává do parovodu. Následně není voda v kondenzátovodu. Proto nevzniknou problémy se zamrzáním systému.

Žebrované trubky mohou být provedeny ve tvaru registru, který se používá místo radiátorů

Nevýhody parního systému vytápění

Parní vytápění má kromě svých výhod i nevýhody.

Za prvé, vysoký stupeň nebezpečí. Je to dáno specifikou teplonosného média.

Když pára pod tlakem proudí potrubím, pak:

• při protržení parovodu může vážně zranit člověka;
• při náhodném dotyku povrchu trubky nebo radiátoru snadno dojde k popálení;
• při nesprávném provozu extrémně výkonného zařízení může dojít k výbuchu.

Za druhé, zapečení prachu, který se dostane na povrch parovodu. Vlivem vysoké teploty se částečky prachu rozkládají. Produkty jejich rozpadu negativně působí na obyvatele domu, zvláště pokud jsou mezi nimi alergici.

Pro parovod je vhodné použít měděné trubky. Ale práce s nimi je náročná – budou zapotřebí dovednosti pájení nebo odborník v této oblasti.

Za třetí, přesušený vzduch, který jsou nuceni dýchat všichni obyvatelé domu. Pro zlepšení mikroklimatu v místnosti je třeba vybrat zvlhčovač vzduchu. To je další položka výdajů, kterou je třeba zohlednit již ve fázi návrhu topného systému.

Za čtvrté, teplotu teplonosného média nelze jednoduše regulovat a snižovat podle potřeby. Tato nevýhoda vytváří mnoho obtíží při používání parního topného systému v domech s trvalým bydlením.

Východiskem z této situace je položení několika větví parovodu s následným zapojením do provozu podle potřeby.

Dotýkat se trubek parního vytápění je nebezpečné – snadno se lze popálit

Za páté, je nutné použít speciální parní armatury určené pro práci s párou. To se týká i materiálu trubek a topných radiátorů.

Je třeba vzít v úvahu, že životnost kondenzátovodu bude výrazně kratší ve srovnání s vodním vytápěním, kde jsou instalovány zpětné trubky ze stejného materiálu. To se týká zejména suchých kondenzátních potrubí.

Za šesté, je třeba se postarat o vhodnou úpravu stěn. Papírové tapety totiž nemají potřebnou úroveň odolnosti vůči teplu. Zde se hodí cementová omítka natřená vhodnou barvou.

Jedním z žáruvzdorných materiálů je azbestový list. Lze jím obložit stěny, aby byl chráněn hořlavý materiál před působením vysoké teploty parovodu.

Další zajímavou variantou je úprava v loftovém stylu. K tomu lze vnitřní povrch stěny, po které bude vést parovod, obložit žáruvzdornými cihlami. To nejen vytvoří jedinečnou atmosféru, ale také ochrání obyvatele při působení horké trubky na materiál stěn.

Loftový styl zahrnuje použití průmyslových prvků spolu s luxusními kusy nábytku

Za sedmé, potřeba vybavení místnosti pro kotelnu. Není přípustné umístit parní kotel v obytné místnosti. To je velmi nebezpečné. Umístění kotle musí být vybaveno žáruvzdornými materiály a dobře větrané.

Mezi žáruvzdornými materiály výrobci nabízejí širokou škálu cihel. Lze vybrat požadovanou barvu a odstín, který se dokonale hodí do interiéru.

Schémata parního vytápění

Varianta vytápění využívající páru jako nosič tepla má nejrůznější schémata.

Lze je klasifikovat podle následujících parametrů:

• tlaku v systému;
• způsobu spojení s atmosférou;
• schématu zapojení trubek;
• způsobu vrácení kondenzátu.

Tlak v funkčním systému parního vytápění (PV) může být vysoký nebo nižší.

V závislosti na jeho absolutní hodnotě rozlišujeme systémy:

• nízkého tlaku – méně než 0,7 kgf/cm²;
• vysokého tlaku – více než 0,7 kgf/cm²;
• vakuově-parní – méně než 1 kgf/cm².

První varianta je doporučena pro domácí použití. Speciální kotle určené pro parní vytápění umožňují realizovat systém nízkého tlaku v rodinném domě nebo na chatě. Mohou pracovat na různá paliva – uhlí, dřevo, plyn, topný olej.

Pro parní kotelnu je důležité zařídit samostatnou místnost, aby byli všichni členové rodiny chráněni před možnými nebezpečími.

Druhá varianta je nebezpečná pro použití v domácím prostředí. Pro práci se systémy vysokého tlaku jsou vyžadovány odpovídající znalosti a specializace. Pokud se nepřipravený kutil rozhodne sestavit parní vytápění vysokého tlaku na své chatě, riskuje, že v nejlepším případě o chatu přijde.

Kotel pracující pod vysokým tlakem se vyznačuje velkými rozměry a velmi vysokou cenou. Tato varianta se používá v průmyslu. Mnoho domácích kutilů se však experimentálně snaží realizovat podobné zařízení vlastníma rukama. Tuto variantu je extrémně nebezpečné používat v topném systému.

Pro domy a chaty se používají domácí kotle vyrábějící páru. Jedná se o jednotky nízkého tlaku (+)

Vakuově-parní systém se od prvních dvou liší přítomností vzduchojemu a přídavného zařízení zajišťujícího vakuování celého vnitřního prostoru.

Podle způsobu spojení s atmosférou se rozlišují otevřená a uzavřená schémata parního vytápění. V prvním případě má systém spojení s atmosférou – je otevřený. Ve druhém případě je zcela izolován od vlivu atmosférického tlaku a přívodu vzduchu z okolního prostředí.

Jednotrubkové schéma pro parní vytápění se neliší od vodního systému, kromě průměru potrubí pro páru a kondenzát.

Podle způsobu vedení potrubí se schémata parního vytápění dělí na:

• horizontální jednotrubková;
• vertikální dvoutrubková.

První se používají zpravidla v jednopatrových a dvoupatrových domech a stavbách s výškou stropů do 2,7 m a plochou do 80 m², kde není nutné regulovat teplotu. Druhé jsou vhodnější pro realizaci systému parního vytápění v budovách se 3 a více podlažími.

Dvoutrubkové schéma je účinné v domech s velkým počtem podlaží a velkou vytápěnou plochou

Kromě toho mohou být systémy parního vytápění montovány:

• s horním, středním nebo spodním rozvodem;
• s mokrým nebo suchým potrubím pro pohyb kondenzátu;
• s protiproudým nebo souběžným pohybem páry i kondenzátu.

Způsob vracení kondenzátu umožňuje rozlišit uzavřené a otevřené schéma. V prvním případě voda vzniklá při kondenzaci samospádem směřuje do kotle. V tomto případě je nutné dodržovat doporučený sklon parního a kondenzátního potrubí – od 1,0 do 0,5 cm sklonu na 1 běžný metr.

Přičemž sklon je správné provést ve směru pohybu páry u parovodu a ve směru pohybu kondenzátu u zpátečního potrubí. Samotný kotel musí být při tomto schématu umístěn pod úrovní zpátečního potrubí.

Schéma zařízení parní kotelny při otevřených sítích předpokládá použití doplňování vody pomocí čerpadel. Vysvětlení: 1 – síťové čerpadlo, 2 – doplňovací čerpadlo, 3 – nádrž s vodou, 4 – regulátor podpory, 5 – čerpadlo zdrojové vody, 6 – chladič, 7 – ohřívač vody, 8 – filtr, 9 – kondenzátní nádrž, 10 – kondenzátní čerpadlo, 11 – ohřívač vyčištěné vody, 12 – odvzdušňovač, 13 – separátor páry, 14 – napájecí čerpadlo, 15 – parní kotel, 16 – redukčně-chladicí zařízení, 17 – ohřívač síťové vody, 18 – chladič kondenzátu ohřívačů síťové vody (+)

V schématu otevřeného systému parního vytápění je přítomna speciální nádrž pro sběr kondenzátu – zásobník. Z něj pomocí čerpadla může být kapalina směrována do kotle nebo odváděna z topného systému. V druhém případě musí být realizováno stálé doplňování kotle čerstvou vodou pro nepřetržitou tvorbu páry.

Pro venkovský dům je vhodnější zvolit schéma uzavřeného parního vytápění s horním rozvodem a mokrým kondenzátním potrubím, tj. celý objem kanálu naplněný vodou. Pro otevřená schémata se používá varianta suchého potrubí pro pohyb kondenzátu, částečně naplněného kondenzátem.

Průměry potrubí pro sběr a pohyb kondenzátu lze vybrat pomocí referenčních informací pro projektanty (+)

Jak správně vypočítat parní systém

Pokud jste se rozhodli pro parní systém, je třeba vypracovat projekt jeho umístění v budově a provést předběžné výpočty.

Existují dvě možnosti:

• provést výpočet hlavních součástí parního vytápění vlastními silami;
• obrátit se o pomoc na profesionála – projektanta.

Druhý způsob řešení tohoto problému je nejvýhodnější. Jen odborník, který má za sebou nejeden úspěšně realizovaný projekt na zařízení topného systému, je schopen zohlednit všechna přání majitele, aniž by zapomněl na normativní požadavky.

Pokud není možné nebo chcete se obrátit na projektanta, můžete přistoupit k samostatnému výpočtu topného systému parou. Lze použít normy a užitečná doporučení z odborné literatury, např. z příručky projektanta.

Pro výpočet je třeba vzít plán svého domu a vypočítat plochu, kterou je třeba vytápět. Poté označit místa umístění topných těles.

Při parním vytápění se často místo baterií používají registry z pozinkovaných nebo žebrovaných trubek. Mohou mít designové provedení.

Radiátory se vybírají podle požadovaného výkonu. Dále je důležité zohlednit technické vlastnosti vybraného zařízení – musí vydržet zatížení při práci s párou.

Litínové radiátory je lepší nepoužívat v zařízení parního vytápění zřídka navštěvované chaty. Po dlouhém stání v chladu nemusí zvládnout prudký ohřev a prasknout.

Nejlépe je vypočítat délku parního a kondenzačního potrubí přímo v místnosti. Tak je snazší naplánovat výšku jejich vedení a místa instalace radiátorů, pokud budou potřeba.

Pro parní vytápění lze použít kovové trubky z pozinkované oceli nebo mědi

Po výpočtu potřebného počtu běžných metrů trubky nezapomeňte na parní armatury – ventily, T-kusy, případně odvaděče kondenzátu, čerpadlo.

Pro určení výkonu parního kotle je třeba vypočítat objem všech vytápěných místností a vynásobit toto číslo ukazatelem potřebného množství energie na vytápění 1 m³. Tento ukazatel závisí na regionu bydliště. Například pro evropskou část činí ukazatel 40 W.

Lze vypočítat výkon kotle pro 3pokojový dům s výškou stropů 2,6 m.

Nejprve je třeba vypočítat plochu jednotlivých místností:

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

Poté je třeba vypočítat objem celého domu: 14,75*2,6+7,35*2,6+10,8*2,6= 38,09+19,11+28,08= 57,02 m³.

Nyní je třeba vynásobit získaný objem potřebami tepla: 57,02*40 W=2288 W. K získané hodnotě je třeba přidat rezervu výkonu nejméně 20%: 2288*1,2=2745,6 W nebo asi 3 kW.

Druhá možnost určení výkonu – podle plochy. Předpokládá se, že pro vytápění každých 10 m² je zapotřebí 1 kW výkonu kotle + 30% rezerva, pokud výška stropů nepřesahuje přípustnou úroveň do 2,7 m.

Navíc je třeba koupit agregát o 20-30% vyšší než vypočtený výkon. V praxi odborníci doporučují brát kotel nejméně o 30% silnější, aby nepracoval na hranici svých sil.

Pro parní vytápění lze použít pouze certifikovaný agregát. Použít podomácku vyrobený kotel je velmi nebezpečné – při jeho výbuchu se můžete vážně zranit.

Parní kotel by měl být vybírán od prověřeného výrobce. Zařízení musí mít certifikát kvality a záruku výrobního závodu. Parní kotel musí být vybaven pojistným ventilem. Dále budou potřeba přístroje pro kontrolu teploty a tlaku a reduktor pro normalizaci tlaku, pokud to bude nutné.

Chyby při zařizování vytápění párou

Při zařizování individuálního vytápění je nutné se důkladně seznámit s existujícími variantami.

Pro svůj dům je třeba vybrat nejvhodnější variantu, abyste v budoucnu získali:

• úspornou spotřebu paliva;
• efektivní vytápění;
• pohodlí údržby systému;
• dlouhou životnost zařízení.

Rozhodnete-li se ze všech variant vytápění pro parní, je důležité se snažit vyvarovat se chyb, které se při jeho zařizování dělají.

Za prvé, majitelé domů se často domnívají, že v systému cirkuluje voda. To není pravda. Při parním vytápění bude potrubím a radiátory cirkulovat pára.

Z toho vyplývá, že je třeba správně zvolit materiál armatur, které budou v kontaktu s párou a vodou vznikající kondenzací.

Aby se předešlo popáleninám při provozu parního vytápění, je lepší zajistit ochranu na radiátory

Za druhé, již ve fázi navrhování topného systému se zapomíná na ochranu radiátorů a potrubí. Pára pohybující se parovodem má teplotu od 100°C. Ohřívá všechny prvky konstrukce natolik, že to představuje nebezpečí pro obyvatele domu/chaty.

Za třetí, při montáži parovodu a kondenzátovodu začínající řemeslníci zapomínají zajistit sklon ve směru pohybu páry a vody.

Za čtvrté, někteří domácí kutilové nesprávně volí výkon kotle. Výsledkem je, že místo požadované teploty v místnosti dostanou +13–15°C. Pro každodenní komfortní bydlení tento teplotní režim rozhodně nestačí.

Za páté, nezkušení svářeči mohou při svařování parovodu udělat chyby. V důsledku toho může kdykoli dojít k protržení potrubí a proud páry pohybující se pod tlakem se vyřítí přímo na osobu stojící poblíž. To je extrémně nebezpečná situace, na jejíž možnost vzniku by se nemělo zapomínat.

Při navrhování dispozice topného systému je třeba nezapomenout na správné obvedení dveřních otvorů (+)

Všechny tyto chyby jsou pravděpodobné při samostatném zařizování topného systému. Ve snaze ušetřit a zvolit variantu s párou se majitelé rozhodnou poradit si vlastními silami, aniž by se obrátili na profesionálního projektanta, svářeče a další specialisty.

Chybějící osobní praktická zkušenost a lehkovážný přístup k procesu může narušit správné uspořádání parního vytápění. Některé z chyb při instalaci mohou nejen narušit běžný život, ale také vážně poškodit zdraví obyvatel domu.

Závěry a užitečné video k tématu

Video o konstrukci parního kotle:

Video o tom, jak svařovat trubky:

Názorné video o zvláštnostech montáže a pájení měděných trubek:

Video o vytápění párou:

Podrobné video o provozu parního kotle:

Po seznámení s kladnými i zápornými stránkami parního vytápění se můžete rozhodnout, zda je tato možnost vhodná pro potřeby konkrétního domu.

Pokud se rozhodnete používat vytápění párou, bude třeba vybrat nejoptimálnější schéma pro váš dům. Pro výpočet otopné soustavy je lepší obrátit se na odborníky, abyste ochránili sebe i své blízké.

Pokud máte zkušenosti s vytápěním domu pomocí parního otopného systému, podělte se prosím o informace s našimi čtenáři. Zanechte komentáře k článku a ptejte se v níže uvedeném formuláři.