Stoomverwarming in een particulier huis en op het buitenverblijf op basis van een kachel of ketel

Efficiënte verwarming van de woning – een van de belangrijkste taken voor elke huiseigenaar. Een interessante optie om deze taak op te lossen is een stoomverwarmingssysteem, waarvan de werkingsprincipes en het ontwerp verschillen van de gebruikelijke watersystemen.

Dit is niet de eenvoudigste optie, met zijn sterke en zwakke punten. Wij vertellen u over de regels voor installatie en organisatie, de kenmerken van het werk van een systeem met stoomvormig warmtemedium. U zult leren hoe u stoomverwarming in een privéwoning kunt aanleggen en hoe u deze correct kunt gebruiken.

Werkingsprincipe van het stoomsysteem

Wanneer water kookt bij constante druk, behoudt het zijn constante temperatuur. De stoom die door dit koken ontstaat, bevat een aanzienlijke hoeveelheid thermische energie. Op het moment van condensatie, d.w.z. wanneer stoom in vloeistof verandert, komt deze energie vrij en wordt overgedragen aan de omgeving.

Dit principe wordt gebruikt in stoomverwarmingssystemen. Water kookt in de ketel, stoom beweegt via leidingen naar radiatoren, condenseert daar en geeft warmte af, waardoor de lucht in de ruimte wordt verwarmd.

Het water dat tijdens condensatie wordt verkregen, blijft door de leidingen stromen en keert terug naar een speciale opslagtank, en stroomt vervolgens naar de verwarmer op natuurlijke wijze of geforceerd, met behulp van een pomp.

Afhankelijk van de druk in het stoomverwarmingssysteem worden ze onderverdeeld in:

• vacuümstoom;
• lage druk;
• hoge druk.

In de eerste is de druk lager dan 0,1 MPa, in de tweede – nog lager – tot 0,07 MPa, en in de derde – meer dan 0,07 MPa. Open systemen met lage druk hebben toegang tot lucht uit de atmosfeer, maar ze kunnen ook gesloten zijn, d.w.z. volledig luchtdicht.

In dit schema worden de principes van de leidingverdeling van stoomverwarming gedemonstreerd. Het verwarmingstoestel moet lager zijn geplaatst dan de radiatoren, en de condensaatleiding krijgt een helling.

In dergelijke systemen wordt meestal zogenaamde droge verzadigde stoom gebruikt, die geen zwevende waterdeeltjes bevat. De hoeveelheid stoom in het systeem heeft invloed op de werking. Als er te weinig stoom is, veroorzaakt dit problemen voor het vrije afvloeien van condensaat, en onderaan het verwarmingstoestel zal zich koude lucht verzamelen.

Een voldoende volume stoom verbetert het proces van condensafvoer, dat naar de wanden wordt gedreven en langs deze in de vorm van een dunne waterfilm stroomt.

In gesloten systemen stroomt het water na condensatie onmiddellijk naar de warmtewisselaar, maar open systemen worden vaak gebruikt, waarin het koelmiddel eerst in een reservoir wordt verzameld en vervolgens naar de ketel wordt gepompt voor verhitting.

Condensaat kan de leidingen waardoor het voor verwarming beweegt volledig vullen of slechts gedeeltelijk. De laatste optie heeft de voorkeur, omdat bij uitschakeling van het systeem de leidingen erin droog blijven.

Als het warmteoverdrachtsmedium van de stoomverwarming na condensatie direct naar de ketel wordt verplaatst voor verdere verhitting, wordt het systeem gesloten genoemd. Als het condensaat eerst in een opslagtank wordt verzameld, van waaruit het door een pomp naar de ketel wordt gepompt, behoort het systeem tot de categorie open systemen.

Eigenschappen van lagedruksystemen

Een veelvoorkomende variant van een dergelijk systeem – gesloten, met gebruik van zwaartekracht retour van condensaat naar de ketel, dat de leidingen niet volledig vult, waarbij een bovenleidingverdeling wordt toegepast.

Eerst wordt het systeem met water gevuld tot het vereiste niveau, daarna begint de verwarming. Condensaat stroomt langs de gemeenschappelijke stijgleiding en wordt bij het bereiken van het ingestelde niveau in de ketel geduwd.

In een dergelijk systeem met onderverdeling wordt aanbevolen om leidingen met een lichte helling in de richting van de stoombeweging te installeren om geluidseffecten te verminderen. Op de plaats waar condensaat wordt afgevoerd, wordt een lusvormige waterslot geplaatst die voorkomt dat stoom naar de condensatieleiding beweegt.

De stoomsnelheid in dergelijke systemen moet gematigd zijn, niet meer dan 0,14 m/s. Anders zal de stoom ook vochtdeeltjes meesleuren die zich op de muren hebben verzameld. Als gevolg hiervan werkt het systeem met veel lawaai en neemt het risico op waterslag toe.

Een gecombineerde verdeling, d.w.z. een combinatie van boven- en onderverdeling, wordt toegepast als leidingen onder de vloer van de bovenste of middelste verdieping van het huis worden gelegd. De ruimte in de leidingen waardoor water terugkeert naar de ketel zal in dit geval worden afgesloten door condensaat.

Als de druk in het systeem hoger is dan 0,02 MPa, moet het open worden gemaakt. Lucht wordt verwijderd via de condensaatopvang, en om te voorkomen dat stoom het systeem verlaat, wordt een condensafvoer of waterslot geplaatst. Het water uit de opvang wordt met een pomp naar de warmtewisselaar gepompt, waardoor de opvang lager kan worden geplaatst dan het niveau van de warmtewisselaar.

De warmtedrager voor de verwarming van een particulier huis met stookruimte wordt verwarmd in de warmtewisselaar die zich in de stookruimte bevindt. Bij het bereiken van de werktemperatuur gaat de stoom naar de verdeler, die de stroom splitst in twee circuits: voor de hoofdruimten en voor de stookruimte (+)

Beoordeling van voor- en nadelen

Waarom is een stoomverwarmingssysteem goed? Het is relatief eenvoudig te maken, zelfs op basis van een gewone houtkachel. Dit is vooral relevant in gebieden waar geen centrale gasvoorziening is, maar hout of andere vaste brandstoffen goed beschikbaar zijn.

Stoom als warmtedrager overtreft water aanzienlijk. De snelheid van het opwarmen van ruimtes is drie keer hoger. Bovendien kan een stoomverwarmingssysteem tijdens winterkou nauwelijks uitvallen door gebrek aan verwarming.

Als de vuurkist is uitgebrand, zal het water uit het systeem zich verzamelen in de opslag of in de warmtewisselaar, en blijven de leidingen en radiatoren leeg. Bij waterverwarming leidt het bevriezen van de warmtedrager, waarmee het hele circuit is gevuld, zoals bekend, tot het barsten van leidingen.

Tot slot moeten de afmetingen van radiatoren voor stoomverwarming aanzienlijk kleiner zijn dan voor watersystemen, omdat de hoeveelheid verkregen thermische energie meerdere keren toeneemt. Dit zal de kosten voor de installatie van het verwarmingssysteem van het huis enigszins verlagen.

Decoratieve roosters voor radiatoren van stoomverwarming – dit is niet alleen een element van interieurontwerp, maar ook een middel ter bescherming tegen brandwonden

Hiermee eindigt de lijst met voordelen van het stoomsysteem, en kan worden overgegaan naar de nadelen, die behoorlijk significant zijn:

• hoog risico op brandwonden;
• verhoogd geluidsniveau tijdens gebruik;
• moeilijkheden bij het regelen van de systeemwerking;
• noodzaak tot aanschaf van dure leidingen, enz.

Volgens de veiligheidsnormen wordt stoomverwarming niet aanbevolen voor woonruimtes, omdat het een hoog risico vormt voor de gezondheid en het leven van de bewoners.

De werktemperatuur van de radiatoren zal zeer hoog zijn; bij aanraking kunt u ernstige brandwonden oplopen. Daarom moeten alle radiatoren worden afgedekt met stevige decoratieve roosters.

Gewone PVC-buizen zijn niet geschikt voor een dergelijk systeem, omdat ze hoge druk en temperaturen boven 100 graden moeten kunnen weerstaan. Dezelfde eisen gelden voor de overige componenten van het systeem. Stoomverwarmingsbuizen moeten van koper of verzinkt staal zijn.

Koperen leidingen – een ideale, maar zeker niet goedkope optie voor leidingnetten van stoomverwarmingssystemen. Voor het verbinden van deze buizen is een lasapparaat nodig.

In ieder geval is dit aspect niet budgetvriendelijk. Er moet de grootst mogelijke aandacht worden besteed aan veiligheidskwesties. Alle montagewerkzaamheden, zoals het lassen van koperen buizen, vereisen een zo hoog mogelijke kwaliteit. Als een verbinding scheurt en er ontsnapt een straal stoom uit de opening, loopt een van de bewoners het risico ernstige brandwonden op te lopen.

Roestvrijstalen buizen zijn bestand tegen de typische belastingen van stoomverwarmingssystemen, zoals hoge temperaturen en verhoogde druk in het systeem.

Een ander nadeel van stoomverwarming – is het verhoogde geluidsniveau. Om dit probleem op te lossen, moeten de radiatoren correct worden gemonteerd. Ze worden opgehangen aan speciale geluiddempende beugels. De ketel of kachel kan het beste in een aparte ruimte worden geplaatst. Bovendien kunnen koperen leidingen in de muren worden ingebouwd, wat ook het geluidsniveau vermindert.

Tot slot is het enigszins lastig om de verwarmingstemperatuur in de kamers bij stoomverwarming te regelen. U kunt geen thermostaat installeren en eenvoudig de hoeveelheid stoom verminderen. U moet de hoeveelheid brandstof verminderen, wat niet altijd eenvoudig is, of de ruimtes ventileren. Voordat u begint met de installatie van een stoomverwarmingssysteem, moet u met al deze punten rekening houden.

Ontwerp van het stoomverwarmingssysteem

Zelfs voor een kleine ruimte is het het beste om een ontwerp te maken. Een systeem dat op goed geluk wordt gemaakt, zal hoogstwaarschijnlijk snel moeten worden aangepast, terwijl een op papier opgesteld schema direct zwakke punten kan identificeren en corrigeren.

Om bijvoorbeeld een systeem met natuurlijke circulatie van het warmtemedium te creëren, moeten de warmtewisselaar en dus het verwarmingstoestel zich op het laagste punt van het huis bevinden.

De stoomleiding en condensaatleiding van verwarmingssystemen met een natuurlijk type beweging van de warmtedrager worden aangelegd met een helling in de richting van de beweging (+)

Dit betekent dat de kachel of ketel lager moet staan dan alle radiatoren, en ook lager dan de leidingen die niet verticaal maar horizontaal of schuin staan.

Als het niet mogelijk is het verwarmingstoestel op deze manier te plaatsen (het huis heeft geen kelder, de kelder wordt voor andere doeleinden gebruikt, enz.), dient de voorkeur te worden gegeven aan verwarming met geforceerde circulatie.

Op de afbeelding is een verwarmingssysteem met geforceerde circulatie te zien. Voor de installatie ervan heeft u een circulatiepomp en een opslagtank nodig.

Daarom moet in het schema van de stoomverwarming een pomp worden opgenomen die water in de warmtewisselaar perst. Een belangrijk punt bij het ontwerpen van het verwarmingssysteem – is de aansluitvolgorde van de radiatoren. Serieaansluiting of het zogenaamde eenpijpssysteem houdt in dat alle radiatoren in volgorde worden aangesloten.

Als gevolg hiervan zal de warmtedrager achtereenvolgens door het systeem bewegen en geleidelijk afkoelen. Dit is een economische aansluitvariant, die eenvoudiger te installeren is en ook goedkoper uitvalt.

Maar de gelijkmatigheid van de verwarming zal eronder lijden, omdat de eerste radiator het heetst zal zijn en de warmtedrager de laatste radiator al half afgekoeld zal bereiken.

Eenpijpsaansluiting van radiatoren, zoals uit dit schema blijkt, houdt seriële montage in. De warmtedrager bereikt de laatste radiator reeds afgekoeld.

Een eenpijpsoplossing kan alleen acceptabel zijn bij het aansluiten van stoomverwarming in een vakantiehuis of in een klein huis, met een oppervlakte van minder dan 80 m². Voor een ruim huis of een gebouw met twee verdiepingen is een tweepijpssysteem geschikter, waarbij de radiatoren parallel worden aangesloten.

Het eenpijpsschema zorgt voor gelijktijdige, niet opeenvolgende toevoer van warmtedrager naar elke radiator, en de verwarming van de ruimtes is gelijkmatiger. Maar bij een tweepijpscircuit moeten er twee leidingen naar elke radiator worden geleid: de aanvoer en de retour.

Een dergelijk systeem is moeilijker te realiseren en is ook iets duurder dan bij de installatie van een eenpijpssysteem. Overigens is de overgrote meerderheid van de waterverwarmingssystemen uitgevoerd volgens een tweepijpsschema, ondanks de moeilijkheden, en functioneert het zeer goed.

Op dit schema wordt een tweepijpssysteem voor de montage van radiatoren van stoomverwarming getoond. Elke radiator wordt aangesloten op een gemeenschappelijke stijgleiding en heeft een retourleiding, wat zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de warmtedrager.

Als u een houtkachel als warmtebron wilt gebruiken, dan moet u direct een speciale warmtewisselaar berekenen en ontwerpen. Deze ziet eruit als een spiraal, gelast uit metalen buizen. Dit element wordt direct in de constructie van de kachel ingebouwd, en niet apart geïnstalleerd.

Daarom moet u het ontwerp van de nieuwe kachel ook in de ontwerpfase overdenken. U kunt ook een bestaande kachel gebruiken, maar u zult deze gedeeltelijk moeten demonteren om de warmtewisselaar erin te monteren.

Om 9 kW warmte te verkrijgen is een warmtewisselaar met een oppervlakte van ongeveer één vierkante meter nodig. Hoe groter het te verwarmen oppervlak, hoe groter de afmetingen van de warmtewisselaar moeten zijn.

Als u van plan bent de ruimte met een ketel te verwarmen, is het iets eenvoudiger: u moet deze kopen en installeren. Voor stoomverwarming in huis wordt meestal aanbevolen een waterpijpketelmodel te nemen, aangezien dit het meest efficiënt is.

Hoewel vuurpijp-, rookgas- of gecombineerde rookgas-vuurpijpmodellen ook een acceptabele optie kunnen zijn.

Soms wordt voor het organiseren van stoomverwarming een zelfgemaakte ketel gebruikt, waarin afgewerkte motorolie wordt verbrand. Maar deze optie wordt geschikt geacht voor gebruik in bijgebouwen, zoals in de garage. Voor een woonhuis is deze optie niet zo goed.

Montage op basis van een houtkachel

Als het project is opgesteld, is het tijd om de benodigde materialen en gereedschappen in te slaan. Het eerder opgestelde project stelt u in staat de benodigde hoeveelheid systeemelementen te berekenen.

Daarop moeten alle bochten, verbindingen, T-stukken, plaatsen waar radiatoren worden geïnstalleerd, enz. zijn aangegeven. Daarnaast moet u buisklemmen en beugels aanschaffen waarop de radiatoren worden geïnstalleerd.

De ketel van het stoomverwarmingssysteem, dat is gebaseerd op een houtkachel, wordt direct in de kachel geïnstalleerd. Op de ketel worden een stoomleiding en een condensaatleiding aangesloten.

De lengte van de buizen wordt ook berekend volgens het schema. Om indien nodig de stoomdruk in het systeem te verlagen, heeft u een reduceerklep nodig. Een waterslot is nodig om de mogelijkheid te bieden het systeem volledig te kunnen drogen voor reiniging, onderhoud of reparatie.

Voor elke radiator wordt aanbevolen een afsluitkraan te installeren, waarmee u de radiator kunt afsluiten voor reparatie, reiniging of vervanging. Ook worden op de radiatoren Maeyskranen geïnstalleerd om de lucht die in het systeem is gekomen af te laten. Hoewel stoom een gasvormige en geen vloeibare substantie is, kan de aanwezigheid van lucht in het systeem de efficiëntie ervan negatief beïnvloeden.

Om ervoor te zorgen dat het condensatieproces precies in de radiatoren plaatsvindt en niet in de accumulator of in de stijgbuis, wordt aanbevolen om bij de uitgang een T-stuk met een plug te installeren waar alleen water doorheen zal stromen. Als de installatie van een systeem met geforceerde circulatie is gepland, is een circulatiepomp nodig. Daarnaast is er een container nodig voor het opvangen van gecondenseerd vocht.

Zwaartekrachtsystemen hebben dergelijke apparaten niet nodig. Maar de buis waarlangs het water naar de warmtewisselaar wordt geleid, moet breed genoeg zijn om een snelle verplaatsing van de vloeistof voor verdere verwarming te garanderen.

Het ontbreken van een reduceerventiel in het stoomverwarmingssysteem, waarvan het apparaat in het schema wordt weergegeven, kan leiden tot ernstige schade als gevolg van overdruk.

Naast het gebruikelijke montagegereedschap is er zeker een lasapparaat nodig voor het verbinden van koperen buizen. Constructies van gegalvaniseerd staal hebben meestal schroefdraadverbindingen die zorgvuldig moeten worden afgedicht. Als u de installatie van stoomverwarming vanaf de kachel plant, dan moet u beginnen met de vervaardiging van de warmtewisselaar.

De warmtewisselaar voor stoomverwarming, die in een houtkachel wordt ingebouwd, bestaat uit een systeem van holle metalen buizen waar water doorheen circuleert. Het element kan een willekeurige vorm hebben die overeenkomt met de afmetingen en vorm van de kachel.

Het wordt gelast uit metalen buizen met een dikte van 2,5-3 mm of zelfs iets dikker. De warmtewisselaar kan zowel in de vorm van een spiraal als in elke andere vorm worden gemaakt. Het belangrijkste is dat het apparaat binnenin de houtkachel past, en dat het oppervlak groot genoeg is om het water te verwarmen en stoom te vormen.

De kwaliteit van het lassen van de warmtewisselaar moet zonder overdrijving ideaal zijn. Zelfs microscopische holtes in de naden zijn onaanvaardbaar, omdat het apparaat zal worden blootgesteld aan verhoogde druk van hete stoom. Nadat de warmtewisselaar klaar is voor installatie, moet elke lasnaad worden gecontroleerd.

Hiervoor worden eerst alle naden ingesmeerd met wit krijt. Vervolgens wordt een van de openingen van de warmtewisselaar afgesloten en in de tweede wordt kerosine gegoten totdat het apparaat tot de top is gevuld. Nu moet u even wachten en vervolgens de staat van de naden beoordelen. Als er scheuren zijn, zal kerosine erdoorheen sijpelen en op die plaatsen wordt het krijt donker.

De geconstateerde gebreken worden hersteld en vervolgens wordt de controle opnieuw uitgevoerd om de integriteit van het apparaat te verzekeren. Nu moet het worden gespoeld en vervolgens beginnen met het metselen van de houtkachel. De warmtewisselaar wordt stevig in de vuurkist ingebouwd en aan de in- en uitgang worden leidingen aangesloten, die vervolgens worden gebruikt om de warmtewisselaar met het verwarmingssysteem van het huis te verbinden.

Het bouwen van de kachel wordt op de gebruikelijke wijze voor dergelijke constructies voltooid. Vervolgens voert u de montage van de leidingen en radiatoren van het verwarmingssysteem uit volgens het eerder opgestelde ontwerp. Eerst installeert u de radiatoren, waarbij u beugels gebruikt die het geluid van de stoomverwarming dempen.

Op elke radiator wordt een Mayevsky-kraan geïnstalleerd om lucht te kunnen laten ontsnappen. U heeft één afsluitkraan meer nodig dan het aantal radiatoren, omdat u één gemeenschappelijke afsluitkraan aan het begin van het systeem moet installeren. Voor deze kraan plaatst u ook een reduceerventiel en een reduceer- en koelinstallatie.

Aan het einde, indien voorzien in het ontwerp, installeert u een opslagvat voor het verwarmingsmedium en een circulatiepomp. Voor systemen met natuurlijke in plaats van geforceerde circulatie zijn een vat en een pomp niet nodig. Maar aan de leiding die naar de warmtewisselaar leidt, moet u een kleine helling geven, ongeveer 3 mm per meter.

Moderne stoomketels voor thuisverwarming – zijn betrouwbare apparaten die op verschillende brandstoffen werken en zijn uitgerust met geautomatiseerde controlesystemen

Systemen met een stoomketel worden op ongeveer dezelfde manier gemonteerd: volgens het ontwerp en rekening houdend met de specifieke kenmerken van de apparatuur. Een reduceerventiel en koeler zijn bijvoorbeeld waarschijnlijk niet nodig, omdat het systeem voor druk- en temperatuurregeling van de stoom al in de ketel is ingebouwd.

Enkele nuttige tips

Bij het installeren van het stoomverwarmingssysteem moet u eraan denken dat alle onderdelen bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen, meer dan 100 graden. Een gewoon membraan-expansievat als reservevat voor het geval het volume van het verwarmingsmedium toeneemt, is bijvoorbeeld niet geschikt, omdat het maximum – 85 graden is.

De schoorsteen van de kachel waarin de warmtewisselaar is ingebouwd, zal sneller vervuilen dan die van een gewone kachel. Daarom moet u het reinigen van de schoorsteen vaker plannen en uitvoeren.

De kachel met warmtewisselaar kan desgewenst ook worden gebruikt om te koken, maar dat is niet erg handig. In de zomer, wanneer de verwarming niet nodig is, mag u deze kachel niet aansteken. U zult een alternatief moeten zoeken. Het is eenvoudiger als er in huis een aparte, handige kookkachel is.

Over hoe u een stoomverwarmingssysteem zelf kunt ontwerpen en samenstellen, wordt in detail beschreven in dit artikel, dat wij u aanbevelen te lezen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Praktische ervaring met het ombouwen van een houtkachel tot een stoomverwarmingsketel wordt getoond in deze video:

Het vervolg van het installatieproces van de stoomverwarming kunt u bekijken in dit bestand:

Over het verschil tussen geforceerde en natuurlijke circulatie in verwarmingssystemen wordt hier in detail verteld:

Stoomverwarming – is niet de eenvoudigste optie voor een autonoom verwarmingssysteem om te implementeren. Maar met een juist ontwerp en installatie kunt u met stoom uw huis efficiënt en relatief goedkoop van de benodigde hoeveelheid warmte voorzien.

Reageert u alstublieft op de door ons ter beoordeling gepresenteerde informatie. Stel vragen, deel nuttige informatie en voeg foto's toe over het onderwerp van het artikel. Onderin vindt u een blokformulier dat bedoeld is voor het plaatsen van berichten en communicatie.