効率的な住宅暖房は、すべての住宅所有者にとって最も重要なタスクの1つです。この問題に対する興味深い解決策は、蒸気加熱システムであり、その動作原理と装置は通常の水回路とは異なります。
これは、独自の長所と短所があるため、最も簡単なオプションではありません。装置と組織の規則、蒸気冷却剤を使用したシステムの機能について説明します。民家で蒸気暖房を配置する方法とそれを適切に操作する方法を学びます。
蒸気システムの原理
水が一定の圧力で沸騰するとき、それはその温度を一定に保ちます。そのような沸騰の結果として生成された蒸気は、かなりの量の熱エネルギーを持っています。結露時、すなわち蒸気が液体に変わるとき、このエネルギーは解放され、環境に移ります。
この原理は、蒸気加熱システムの操作で使用されます。水はボイラーで沸騰し、蒸気はパイプを通ってラジエーターに移動し、凝縮して熱と分かれ、それによって室内の空気が加熱されます。
凝縮の過程で得られた水は、パイプを通って移動し続け、特別な貯蔵タンクに戻り、その後、ポンプを使用して自然または強制的にヒーターに流入します。
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組織スキームとデバイスの原理によると、蒸気と水の加熱は似ています。それらは同様の構造要素を含みます
違いは、蒸気が加熱装置に入り、凝縮時に蒸発熱を放出し、体積が数百倍減少することです。
クーラントの動きの種類に応じて、蒸気システムは重力と強制に分けられ、水と同じ規則がアセンブリと組織に現れます
蒸気システムの構造の特徴には、加熱装置が備えていなければならない耐熱性の向上が含まれます。結局、それらに入る蒸気の温度は+ 130 +に達することができます
パイプラインは蒸気システム自体の中で異なります。蒸気は蒸気パイプラインを介して供給されます。蒸気パイプラインは、凝縮物をボイラーに移送する凝縮物パイプラインよりも断面が広く、熱の影響を受けにくい必要があります。
ボイラーへの加熱のための復水戻りの変形例によれば、蒸気回路は開放と閉鎖に分けられます。最初に、凝縮物は最初にタンクに蓄積され、次にポンプによってボイラーに輸送されます。閉じた凝縮液では直接ボイラーに流れます
熱伝達の時間と電力のバランスをとるために、蒸気システムでは、多くの場合、標準バッテリーの代わりにフィンレジスタを使用します
蒸気加熱回路が閉じているのは、システム外でのクーラントの蒸発は除外する必要があります。蒸気の冷却時に蒸気の動きを妨げる装置内にエアバッグが形成されないように、凝縮液の量を正確に計算する必要があります
蒸気と水の加熱の類似
冷却剤としての蒸気の作用の詳細
蒸気加熱システムの種類
暖房器具の特徴
蒸気ラインと復水ライン
オープンスチームシステム
フィン付き加熱レジスタ
組織の正確さ
蒸気加熱システム内の圧力に応じて、次のように分類されます。
- 真空蒸気;
- 低圧;
- 高圧。
最初の圧力は0.1 MPa未満、2番目の圧力はさらに低い-0.07 MPa、3番目の圧力は0.07 MPaを超えます。オープン低圧システムは、大気から空気にアクセスできますが、クローズすることもできます。完全に気密。
この図は、蒸気加熱のレイアウトを示しています。加熱装置は、ラジエーター、凝縮水ラインの傾斜よりも下に配置する必要があります
このようなシステムは、通常、水の乾燥粒子を含まない、いわゆる乾燥飽和蒸気を使用します。システム内の蒸気の量は、その作業に反映されます。蒸気が小さすぎると、凝縮水が自由に排出できなくなり、冷たい空気がヒーターの下部に集まります。
十分な量の蒸気は、壁に押し出されて薄い水膜の形で流れ落ちる凝縮物の流出プロセスを改善します。
クローズドシステムでは、凝縮後の水はすぐに熱交換器に入りますが、多くの場合、最初にクーラントが貯蔵タンクに集められ、その後ボイラーにポンプで加熱され、オープンシステムが使用されます。
凝縮液は、加熱のために移動するパイプを完全に、または部分的にのみ満たすことができます。システムがオフになっている場合、システム内のパイプは乾燥したままになるため、後者のオプションが推奨されます。
凝縮後の蒸気加熱の熱媒体がボイラーに直接送られ、その後の加熱が行われる場合、システムはクローズドと呼ばれます。復水が最初に貯蔵タンクに集められ、そこからポンプによってボイラーにポンプで送られる場合、システムはオープンのカテゴリに属します
低圧システムの特徴
このようなシステムの一般的なバージョンは、凝縮液をボイラーに重力で戻し、パイプを完全には満たさない状態で閉じられ、上部のパイプレイアウトが使用されます。
最初に、システムは必要なレベルまで水で満たされ、その後加熱が始まります。復水は共通のライザーを流れ、設定レベルに達するとボイラーに強制的に排出されます。
下部配線の同じシステムでは、音響効果を低減するために、蒸気の移動方向にわずかに傾斜したパイプを設置することをお勧めします。凝縮水排出サイトにはループ状の水トラップが配置されており、蒸気が凝縮ラインに移動するのを防ぎます。
そのようなシステムの蒸気速度は中程度、0.14 m / s以下でなければなりません。さもなければ、蒸気は壁に蓄積された湿気の粒子も捕捉します。その結果、システムは多くのノイズで動作し、ウォーターハンマーのリスクを高めます。
結合された配線、すなわち家の2階または2階の床の下にパイプが敷設されている場合に使用される、上部と下部の配線の組み合わせ。水がボイラーに戻されるパイプのクリアランス。この場合、凝縮水によって閉じられます。
システム内の圧力が0.02 MPaを超える場合は、開放する必要があります。凝縮水タンクから空気を取り除き、蒸気がシステムから出ないようにするために、スチームトラップまたはウォータートラップを設置します。水は、アキュムレータから熱交換器にポンプによってポンプで送られます。これにより、アキュムレータを、熱交換器が配置されているレベルの下に設置できます。
ボイラー室のある民家を暖房するための熱媒体は、ボイラー室にある熱交換器で加熱されます。動作温度に達すると、蒸気はコレクターに移動し、流れを2つの回路に分割します。メインルーム用とボイラールーム用(+)
長所と短所の評価
良い蒸気加熱システムとは何ですか?従来の薪ストーブでも簡単に作ることができます。これは、集中ガス供給がなく、薪や他の固体燃料がすぐに利用できる地域で特に当てはまります。
熱媒体としての蒸気は、水よりもかなり進んでいます。建物を加熱する速度は3倍高いです。さらに、暖房が不足しているため、冬の寒さの間に蒸気暖房システムが故障することはほとんどありません。
炉が燃え尽きると、システムからの水は貯蔵タンクまたは熱交換器に集められ、パイプとラジエーターは空のままになります。水の加熱では、既知のように、回路全体が満たされている冷却液が凍結すると、パイプが破裂します。
最後に、これに起因する熱エネルギーの量が数倍に増加するため、蒸気加熱ラジエーターの寸法は水システムの場合よりも大幅に小さくする必要があります。これにより、暖房システムを自宅に設置するコストがわずかに削減されます。
蒸気加熱ラジエーター用の装飾グリルは、インテリアデザインの要素であるだけでなく、火傷からの保護手段でもあります。
これで蒸気システムの利点のリストが終わり、非常に重要な欠点に進むことができます。
- 火傷の危険性が高い;
- 運転中の騒音レベルの増加;
- システムの調整の難しさ;
- 高価なパイプなどを購入する必要性
安全基準では、家屋に住む人々の健康と生活に高いリスクをもたらすため、住宅地の蒸気暖房は推奨していません。
そのため、ラジエーターの動作温度は非常に高くなり、ラジエーターに触れると、深刻な火傷を負う可能性があります。したがって、すべてのラジエーターは、信頼できる装飾グリルで閉じる必要があります。
このようなシステム用の従来のPVCパイプは、高圧および100度を超える温度に耐える必要があるため機能しません。システムの他の要素にも同じ要件が適用されます。蒸気加熱管は、銅製または亜鉛メッキ鋼製である必要があります。
銅管は、蒸気加熱システムの通信に理想的ですが、決して安くはありません。これらのパイプを接続するには、溶接機が必要です
いずれにせよ、この瞬間は予算とは言えません。セキュリティの問題に最も注意を払う必要があります。銅パイプの溶接などのすべての設置作業には、最高品質のパフォーマンスが必要です。接続が壊れ、蒸気の流れが穴に漏れた場合、自宅のテナントの1人が重度のやけどを負う危険性があります。
ステンレス鋼パイプは、システム内の高温高圧などの蒸気加熱システムの一般的な負荷に耐えることができます
蒸気加熱のもう1つの欠点は、騒音レベルが高くなることです。この問題を解決するには、ラジエーターを適切に取り付ける必要があります。それらは特別なノイズ防止ブラケットに吊り下げられています。ボイラーまたはオーブンは、別の部屋に配置するのが最適です。また、銅パイプを壁の厚さに配置できるため、騒音レベルも低減されます。
最後に、蒸気暖房のある部屋で暖房温度を制御するのは少し難しいです。サーモスタットを設置して、蒸気の量を減らすことはできません。燃料の量を減らすことは必ずしも容易ではありませんが、建物内を換気する必要があります。蒸気加熱システムの設置作業を開始する前に、これらすべての点を考慮に入れる必要があります。
蒸気加熱システムの設計
小さな部屋でも、プロジェクトを設計するのが最善です。高い確率で「ランダム」に作成されたシステムは、すぐに手直しが必要になり、紙に描かれた図は、弱点を即座に特定して修正します。
たとえば、冷却液の自然循環を備えたシステムを作成するには、熱交換器、つまり暖房装置を家の最も低い場所に配置する必要があります。
自然なタイプの冷却液の動きがある暖房システムの蒸気および復水管は、その動きの方向に偏って配置されています(+)
これは、ストーブまたはボイラーがすべてのラジエーターおよび垂直に立っているのではなく、水平または垂直に対して斜めに立っているパイプの下にある必要があることを意味します。
この方法でヒーターを設置できない場合(家に地下室がない、地下室が他の目的で使用されているなど)、強制循環による加熱が推奨されます。
この図は、強制循環による暖房システムを示しています。その設置には、循環ポンプと貯蔵タンクが必要です
したがって、水を熱交換器に送り込むポンプを蒸気加熱回路に含める必要があります。暖房システムの設計で重要な点は、ラジエーターを接続する手順です。シリアル接続またはいわゆるワンパイプシステムでは、すべてのラジエーターを順番に接続します。
その結果、冷媒はシステム内を順次移動し、徐々に冷却されます。これは経済的な接続オプションであり、設置が簡単でコストもかかりません。
ただし、この方法では、最初のラジエーターが最も高温になり、最後の熱媒体がすでに半分冷却された状態になるため、加熱の均一性が損なわれます。
この図からわかるように、ラジエーターの1パイプ接続には、シリアルインストールが含まれます。最後のラジエーターでは、冷却剤はすでに冷却されています
ワンパイプソリューションは、国または小さな家で、80平方メートル未満の面積で蒸気暖房を接続する場合にのみ許容される場合があります。 m。広々としたコテージや2階建ての建物の場合は、ラジエーターが並列に接続されている2パイプシステムの方が適しています。
シングルパイプ方式では、各ラジエーターへの冷却剤の流れが連続的ではなく、同時に流れ、部屋はより均等に加熱されます。しかし、2パイプ回路では、2つのパイプを各ラジエーターに接続する必要があります:直接および「戻り」。
このようなシステムは実装がより難しく、単管システムを設置する場合よりも少しコストがかかります。ただし、給湯システムの大部分は、困難にもかかわらず、2パイプスキームに従って製造されており、非常にうまく機能しています。
この図は、蒸気加熱ラジエーターの2パイプ設置システムを示しています。各ラジエーターは共通のライザーに接続されており、冷却剤の均一な分配を保証する戻り管があります
薪ストーブを熱源として使用する場合は、すぐに特別な熱交換器を計算して設計する必要があります。それは金属パイプから溶接されたコイルのように見えます。このエレメントは、炉の設計に直接組み込まれており、個別にインストールされることはありません。
したがって、設計段階では新しい炉の設計も考慮する必要があります。既存のオーブンを使用できますが、内部に熱交換器を取り付けるには、部分的に分解する必要があります。
9 kWの熱を得るには、表面積が約1平方メートルの熱交換器が必要です。加熱領域が大きいほど、熱交換器の寸法も大きくなります。
それがボイラーの助けを借りて部屋を暖めることになっているなら、すべてが少し簡単です:あなたはそれを購入して設置する必要があります。通常、家の中で蒸気を加熱する場合は、ボイラーの水道管モデルを使用するのが最も効果的です。
ファイアチューブ、煙が充満したモデル、または組み合わせた煙とファイアチューブのモデルも、完全に受け入れ可能なオプションです。
時々、蒸気加熱の組織化のために、使用済みのエンジンオイルが燃焼される自家製のボイラーが使用されます。ただし、このオプションは、ガレージなどのユーティリティルームでの使用に適しています。アパートの建物の場合、このオプションはあまり良くありません。
薪ストーブに基づいて取り付け
プロジェクトが作成されたら、適切な材料とツールを購入します。システム要素の必要な数を計算すると、以前にコンパイルされたプロジェクトが許可されます。
すべてのターン、接続、T型、ラジエーターの設置場所などをマークする必要があります。さらに、ラジエーターを取り付けるパイプクランプとブラケットを購入する必要があります。
薪ストーブに基づいて配置された蒸気加熱システムのボイラーが直接取り付けられています。蒸気および復水ラインはボイラーに接続されています
パイプの長さもスキームに従って計算されます。必要に応じてシステム内の蒸気圧を下げるため、減圧弁が必要です。洗浄、メンテナンス、修理のためにシステムを完全に排水するには、油圧シャッターが必要です。
各ラジエーターの前に、修理、洗浄、または交換のために遮断する遮断弁を取り付けることをお勧めします。また、システムに入る空気を下げるために、ラジエーターにはMajewskiタップが取り付けられています。蒸気は液体ではなく気体ですが、システム内に空気が存在すると、その効果に悪影響を与える可能性があります。
ドライブやライザーではなく、ラジエーターで凝縮プロセスが正確に行われるようにするために、水のみが通過する出口にプラグ付きのT型を設置することをお勧めします。強制循環のシステムを設置する場合は、循環ポンプが必要になります。さらに、凝縮した水分を収集するためのコンテナが必要です。
重力システムはそのような装置を必要としません。しかし、水が熱交換器に送られるパイプは、さらに加熱するために液体をすばやく移動させるのに十分な幅でなければなりません。
蒸気暖房システムに減圧弁がないと、その装置が図に示されていますが、過圧により深刻な損傷を引き起こす可能性があります
通常の取り付け工具に加えて、間違いなく銅管を接続するための溶接機が必要になります。亜鉛メッキ鋼構造物は通常、ネジ接続されているため、注意深くシールする必要があります。炉から蒸気加熱をインストールする場合は、熱交換器の製造から始める必要があります。
薪ストーブに組み込まれた蒸気加熱熱交換器は、水が循環する中空の金属パイプのシステムで構成されています。要素は、炉のサイズと形状に対応する任意の形状を持つことができます
厚さ2.5〜3 mm、またはそれより少し厚い金属パイプから調理されます。熱交換器は、コイルの形と他の任意の形の両方で作ることができる。主なものは、デバイスが薪ストーブの内部に収まること、およびその表面が水を加熱して蒸気を生成するのに十分な大きさであることです。
熱交換器の溶接品質は、誇張することなく、理想的でなければなりません。デバイスが高温の蒸気からの高圧にさらされるため、継ぎ目の微視的な空洞でさえ許容できません。熱交換器を取り付ける準備ができたら、各溶接部を確認する必要があります。
これを行うには、最初にすべての継ぎ目を白いチョークで塗ります。その後、熱交換器の開口部の1つを閉じ、2番目に灯油を注ぎ込みます。次に、少し待ってから、継ぎ目の状態を評価する必要があります。亀裂があると灯油が漏れ、チョークが黒くなります。
特定された欠陥は修正され、デバイスの完全性を検証するためにテストが繰り返されます。今それは洗浄されるべきであり、それから薪ストーブを敷設し始めます。熱交換器は確実に火室に組み込まれ、パイプがその入力と出力に追加されます。これらは、熱交換器を家の暖房システムに接続するために使用されます。
炉の敷設は、このような構造の通常の方法で完了します。次に、暖房システムのパイプとラジエーターを、先に作成した設計に従って取り付けます。まず、蒸気暖房の作動による騒音を吸収するブラケットを使用してラジエーターを設置します。
Mayevskyタップは、空気を放出できるように各ラジエーターに取り付けられています。システムの最初に共通の遮断バルブを1つ設置する必要があるため、ラジエーターよりも1つ多い遮断バルブが必要になります。このタップの前には、減圧弁と減圧冷却ユニットも設置されています。
最終的にプロジェクトで提供される場合は、クーラントの貯蔵タンクと循環ポンプを設置します。強制循環ではなく自然循環で設計されたシステムの場合、タンクとポンプは必要ありません。ただし、熱交換器につながるパイプには、1メートルあたり約3 mmのわずかな傾斜が必要です。
家の中で蒸気を加熱するための最新のボイラーは、さまざまな燃料で稼働し、自動制御システムを備えた信頼性の高いデバイス
蒸気ボイラーを備えたシステムは、ほぼ同じ方法で取り付けられます。設計に従って、装置の機能に合わせて調整されます。たとえば、ボイラーには蒸気の圧力と温度の制御システムがすでに組み込まれているため、減圧弁と冷却器はほとんど必要ありません。
いくつかの便利なヒント
蒸気加熱システムを設置するときは、そのすべての要素が100度を超える高温に耐えなければならないことを覚えておく必要があります。たとえば、従来のメンブレンエキスパンダーは、最大が85度であるため、クーラントの量が増加した場合の予備容量として機能しません。
熱交換器が組み込まれている炉の煙突は、従来のストーブよりも早く汚染されます。したがって、煙突の掃除を計画し、より頻繁に実行する必要があります。
必要に応じて、熱交換器付きのオーブンも調理に使用できますが、これはあまり便利ではありません。暖房が必要でない夏は、このストーブは点火できません。代替案を探す必要があります。家の台所に別の便利なコンロがあればもっと簡単です。
自分の手で蒸気加熱システムを設計して組み立てる方法は、この記事で詳しく説明されています。
蒸気加熱のインストールの続きは、このファイルにあります:
暖房システムの強制循環と自然循環の違いについて、ここで詳しく説明します。
蒸気暖房は、自律暖房システムを実装するための最も簡単なオプションではありません。しかし、蒸気を使用した適切な設計と設置により、必要な熱量を効率的かつ比較的安価に家に提供できます。
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