Схема отопления и гидравлический расчет системы Тихельмана. Петля Тихельмана: схема для частных домов
Схема отопления Тихельмана
Петля Тихельмана — двухтрубная система с реверсивным движением теплоносителя
Система имеет и другие названия: часто ее называют попутной, характеризуя перемещение жидкого теплоносителя по двум входящим в нее контурам. Помимо этого, встречается наименование этой схемы возвратной с реверсивным движением. Одна из основных особенностей установки – одинаковая протяженность подающей и обратной труб. Поскольку гидравлика в разных элементах системы будет идентичной, крайние радиаторы получают одинаковое количество тепла. При этом обратка берет начало от первого из них, а подача оканчивается на последнем.
Особенности внутреннего устройства одноэтажных частных домов зачастую таковы, что не располагают к навешиванию труб отопления на стены. Обычно их принято прокладывать под напольным покрытием и защищать теплоизолом. Монтаж петли отопления Тихельмана, в частности, замкнутого круга на распределительный элемент, в таком случае упрощается.
В помещениях с высокими оконными рамами распространено применение внутрипольных конвекторов. Если сравнивать с лучевой конструкцией, петля отопления Тихельмана лучше подойдет для подсоединения данных элементов благодаря меньшему расходу топлива и надежности работы.
В двухэтажном доме устанавливают общий стояк и проводят два кольца для первого и второго этажей. Необходимо учитывать, что потери энергии у них окажутся сильно различными, и подбирать радиаторы и диаметры используемых труб исходя из этого. Применение раздельных конструкций позволит осуществлять их взаимную балансировку. В двухэтажном доме два крана удобно поместить в котельной по соседству друг с другом.
Сфера применения
Слишком большое использование материалов не всегда является оптимальным решением, поэтому для создания отопительной системы в многоэтажном доме подобная петля обычно не используется. Сделать это можно только в том случае, если имеется магистраль, которая отличается расположением радиаторов по периметру строения. А вот при кольцевой системе дела обстоят намного сложнее, ведь придется произвести серьезные траты на материалы, а также на создание замкнутого кольца. Последний вариант можно создать только при отсутствии каких-либо дополнительных преград в виде дверей или окон. В результате нужно будет уложить еще одну магистраль, чтобы теплоноситель мог возвращаться. Это будет крайне неэффективно и дорого, поэтому лучше всего отдать предпочтение другим вариантам отопительной системы.
Такая система в загородном доме будет крайне эффективной, однако нужно убедиться в том, что ничто не мешает ее работе на полную силу. Например, если петля удлиняется или увеличивается сечение труб, то это негативно скажется на работоспособности всей системы.
Если нужно уменьшить потребление теплоносителя в области подключения первой батареи, то диаметр трубы также нужно будет уменьшить. Благодаря этому удастся сохранить напор воды на других участках.
Кроме того, данный способ считается более рациональным и позволяет контролировать напор воды на любом участке.
Если появилась необходимость в том, чтобы уменьшить диаметры, нужно обязательно провести предварительные расчеты.
В противном случае радиаторы, которые находятся на большом расстояние от отопительного прибора, не смогут получить теплоноситель в нужном количестве.
Следует отметить, что при наличии специального насоса для увеличения производительности также нужно провести работы по устранению шума в процессе работы. Таким образом, использовать подобную систему можно только в тех сферах, где общая длина магистрали составляет не более 70 метров. Кроме того, допускается установка не более 10 радиаторов одновременно. Иначе не будет никакой эффективности, а разводка не позволит оправдать вложенных денег.
Алгоритм выполнения монтажных работ
Монтаждвухтрубной попутной системы отопления ведется в соответствии с определенным алгоритмом, где начальным этапом является подбор диаметра труб, а конечным – установка циркуляторного насоса.
Расчет диаметра трубопровода
Есть научно обоснованный способ расчета. Сечение трубы выбирается, исходя из объема теплоносителя, проходящего по трубе в единицу времени. Расчет начинают от дальнего радиатора по формуле:
G=3600×Q/(c×Δt), (1)
где: G − расход воды на обогрев дома (кг/ч);
Q − тепловая мощность, требуемая для обогрева (кВт);
c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
Δt − разность температур между горячим и холодным теплоносителем, принимается равной 20 °C.
Далее вычисляют сечение труб по формуле:
S=GV/(3600×v), (2)
где: S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
GV − объемный расход воды (м3/ч);
v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.
Полученная цифра – это сечение, исходя из него, подбирают внутренний диаметр трубопровода.
Такой расчет ведут по всем радиаторам до котла.
При расчете также можно ориентироваться на таблицу зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки.
Таблица зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки
Можно учитывать следующие ориентиры:
- При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
- При потерях от 15 до до 27 кВт (до 250 м кв. площади) потребуются трубы диаметром не менее 25 мм.
Провести расчет по приведенным формулам или гидравлическим таблицам для домовладельца является сложной задачей, поэтому можно основываться на рекомендуемых диаметрах труб.
Диаметр трубопровода должен быть одинаковый на всем его протяжении для обеспечения стабильной работы батарей. Рекомендуемый минимальный внутренний диаметр труб -20 мм.
Необходимо соблюдать следующие условия:
- Трубы класть под напольным покрытием для избегания высотных обводов. Если это невозможно, то нужно учитывать конфигурацию дома и максимально стремиться к одинаковой высоте прокладки труб.
- Материал труб – металлопластик или полипропилен с армированием алюминиевой фольгой. Такие трубы прочнее и прослужат долго.
- Радиаторы ставят биметаллические или стальные с нижней системой подключения. У таких батарей выше гидравлическое сопротивление, что балансирует систему. Мощность радиаторов должна быть одинакова по всей площади дома.
- На каждую батарею ставят балансировочный кран на обратке. Желательна установка терморегуляторов.
Установка котла
Помещение, где ставится котел, должно иметь высоту не менее 2,5 м. Объем помещения рекомендуется от 8 кубометров. Водогрейный котел требуется подбирать в зависимости от площади отапливаемого дома. Мощность котла для обогрева 10 кв. м. равна 1 кВт. Исходя из этого, подбирается мощность для всей системы.
Обвязка котла состоит из комплекта запорной арматуры, ее устанавливают в нескольких местах:
- На патрубке подпитки.
- По обеим сторонам насоса.
- У расширительного бака.
- На трубах, идущих от котла.
Протягивание магистрали
При монтаже магистрали попутной разводки системы отопления необходимо учесть следующее:
- Отводящую ветку магистрали надо располагать ниже подающей.
- Трубопроводы подачи и отвода тепла должны быть параллельны друг другу.
- Бак расширительный должен быть установлен выше котла отопления.
- На замыкающих радиаторах нужно установить вентили для спуска воды. Рекомендуется установить на каждой батарее термостатическую головку для обеспечения комфортности температуры.
- При прокладке магистрали прямые углы исключены во избежание возникновения воздушных пробок в системе.
- Расширительный бак должен устанавливаться в отапливаемом помещении.
- Все диаметры труб, фитингов и кранов должны соответствовать друг другу. Нельзя ставить трубы разного диаметра из-за попытки сэкономить. Нарушится давление воды в системе.
Установка циркуляционного насоса
Рассчитывать на естественную циркуляцию неразумно, так как в попутной системе отопления расположено 10 и более батарей. Гравитация не сможет сработать без принудительного давления. Циркуляционный насос устанавливают на обратной ветке возле котла. Насос врезается при помощи байпаса и трех вентилей. Рекомендуется установить фильтр.
Попутную систему отопления устанавливают в одно этажных и двухэтажных домах. В двухэтажных строениях при установке нужно учитывать некоторые нюансы:
- Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже. Если возникнет поломка в пределах одного этажа, на другом отопление будет полноценно работать.
- Для каждого этажа рекомендуется монтаж по отдельной схеме.
Петля Тихельмана — надежное отопление для больших домов, как сделать
Прошли уже те времена, когда монтировались самотечные и однотрубные системы, с использованием стальных труб большого диаметра. Сейчас такие варианты оказалась бы слишком дорогие, по сравнению с современными двухтрубными, а также менее эффективными и стабильными.
Петля Тихельмана — одна из самых широко применяемых в частных домах схем отопления. Ей свойственны устойчивость работы и равномерный прогрев всех радиаторов, — обеспечиваются главные требования, предъявляемые к системам отопления в частных домах.
Схема петля Тихельмана
Эту схему подключения отопительных приборов называют еще попутной. В ней обеспечивается следующее:
- Для каждого радиатора сумма длин подачи и обрати одинаковая.
- Гидравлические условия для каждого радиатора в системе одинаковые.
Если гидравлические сопротивления радиаторов равны, то через них пройдет равное количество теплоносителя с одинаковой температурой, соответственно, их тепловая мощность будет примерно равна.
Режимы работы не одинаковых радиаторов, или установленных в отдалении от магистрали, или установленных выше/ниже, в нишах…можно отрегулировать с помощью балансировочных кранов на отводах.
Подача заканчивается на последнем радиаторе, обратка начинается от первого радиатора.
Где применяется
Еще одна широко распространенная схеме отопления – тупиковая. В ней ближний к котлу радиатор будет прогреваться сильнее, а последний радиатор в тупике получит теплоносителя меньше других. Тупиковая схема приведена на рисунке.
Читайте также: Недостатки и преимущества существующих биогазовых установок
Для тупиковой схемы количество радиаторов в каждом плече ограничено.
Петля Тихельмана может включать в себя значительно большее количество радиаторов, чем плечо (или два плеча) тупиковой схемы. И применяться для отопления больших площадей.
Фактически петлю Тихельмана возможно применить и для отопления наибольшей площади одного этажа частного дома.
Как известно тупиковая схема без особых проблем балансируется, и работает удовлетворительно (разница мощностей радиаторов без балансировки не превышает 10%) если количество радиаторов в плече не превышает 5 шт. Соответственно на 2 плеча — до 10 шт. Свыше этого количества — область применения попутной схемы.
Можно ли петлю Тихельмана применить в небольших домах? Можно применить даже для одного радиатора. Но скорее всего это будет сделать проблематично и (или) не экономично. У этой схемы свои недостатки.
Недостатки
Включение большого количества радиаторов в кольцо Петли Тихельмана влечет увеличение диаметра трубопроводов.
Прокладка большого диаметра по кольцу влечет увеличение денежных затрат. Попытка уменьшать диамметры (только на конечных участках кольца требуется максимальный расход) в целом не благодарное занятие. Так как гидравлические условия подключения радиаторов станут разными, систему будет сложно настроить. Как правило по кольцу применяются одинаковый большой диаметр и на подаче и на обратке. Но в принципе уменьшение диаметров труб к середине возможна, при условии если длина участки с одинаковым диаметром и подачи и обратки будет примерно равна.
Тупиковая схема, у которой подача и обратка на последний радиатор могут быть минимального диаметра, – выгодней.
Второй главный недостаток связан с необходимостью обходить трубами здание по периметру вдоль наружных стен и возвращаться к котлу. Почти везде это сделать не просто — мешают двери, высокие окна, лестничные хода и другое.
Возвращать же обратку большим диаметром по направлению назад, т.е. фактически прокладывать три трубы – не выгодно.
В больших по площадях домах, где не был выполнен должны образом проект отопления, приходится заниматься «конструированием», совмещением различных схем, обратной протяжкой трубопроводов, чтобы обеспечить качественным радиаторным обогревом все закутки.
В небольших домах в основном проще, выгодней проложить трубопроводы по стенам по тупиковой схеме. Современные проекты предусматривают особенные решения…
Петля Тихельмана в современных больших домах
В современном дизайне частных домов не редко встречаются дополнительные двери на террасу, в сад, в неотапливаемые помещения, а также высокие окна до самого пола. Навеска труб на стены считается неприемлемой, элементом интерьера не соответствующим современным представлениям.
В основном предусматривается прокладка отопительного трубопровода под напольным покрытием в тоннелях, одетым в теплоизоляционные оболочки, чтобы не разрушать конструкции перегревом.
Полы делаются либо на лагах, либо укладывается толстая стяжка (теплый пол). Применяется в основном гибкий трубопровод, уголковые фитинги не используются.
В современных домах петля Тихельмана лишается своего главного недостатка — сложности прокладки замкнутого круга на распределитель. Может легко использоваться в небольших и больших площадях, при прокладке под полом.
В последнее время все чаще используются внутрипольные конвектора под высокими окнами. Петля Тихельмана окажется подходящей схемой для подключения конвекторов, более экономичной и устойчивой по сравнению с лучевой схемой при большом количестве (более 4 шт.) отопительных приборов.
Трубы, насосы для попутной схемы
Частные дома всегда сжатой компоновки, длинные магистрали к отопительным приборам отсутствуют, — повышенное гидравлическое сопротивление в схемах не встречается.
Рекомендации делать расчеты системы отопления излишни, так как точные теплопотери здания самостоятельно установить не удастся, а применяемое оборудование стандартно, остается лишь выбрать из пары-тройки образцов подходящее.
Для определения диаметра труб для петли Тихельмана можно воспользоваться табличными данными, зависимости диаметра от необходимой энергии.
При теплопотерях до 15 кВт (150 м кв.) площади подходящими окажутся трубы с внутренним диаметром 20 мм. Они же и используются для основных магистралей в большинстве случаев, — примерно до 8 радиаторов в кольце.
При теплопотерях от 15 до 27 кВт (до 250 м кв. площади) – нужно на магистралях применить трубы 25 мм, чтобы в дальнейшем экономичней оказалась работа насоса.
Диаметр трубопровода в петле можно уменьшить в соответствии с расчетом. И с условием указанным выше. Во всяком случае, к последнему радиатору по подаче прокладывается минимальный диаметр – 16 мм.
Все радиаторы подключаются отводками с внутренним диаметром 16мм.
Для отапливаемой площади до 180 м кв. можно применять насос 25- 40, до площади 250 м кв. — насос 25-60.
Отлично для петли Тихельмана подходят новые современные циркуляционные насосы типа Альфа, о которых можно прочитать ЗДЕСЬ
Для двухэтажного дома
Целесообразно делать общий стояк и прокладывать отдельное кольцо петли Тихельмана для каждого этажа. Важно учитывать, что энергопотери для каждого этажа будут значительно отличаться, в соответствии с этим и производится подбор радиаторов, а также диаметра труб.
Раздельные схемы в этажах позволят балансировать один этаж относительно другого и значительно упростят настройку системы. Важно лишь не забыть включить в контур попутки для каждого этажа балансировочный кран. Если этажей 2, то эти краны могут находиться рядом в котельной.
Как подключается теплый пол к Петле Тихельмана
Теплый пол подключается параллельно к попутной схеме, в пределах каждого этажа. При этом балансировочные краны радиаторной схемы на каждом этаж не должны влиять на работу теплого пола. Т.е. по схеме краны должны находиться дальше от котла, чем включение теплого пола.
Контур теплого пола со смесительным узлом обязательно снабжается своим циркуляционным насосом. Короткие контура с регулировкой ограничителями потока подключаются без дополнительного насоса, но учитываться в расчетах общей гидравлической схемы. Так как, скорее всего, понадобиться более мощный насос из-за увеличения общего расхода.
Петля Тихельмана своими руками
При монтаже системы отопления нужно не забыть вопросы слива жидкости и возможности завоздушивания. Поэтому делать обход трубопроводом дверного проема в принципе можно, но нужно не забыть поставить воздухоотводчик в высшей точке и обеспечить слив с нижней.
В целом же не редкость, когда делают более длинные тупиковые схемы, чтобы не связываться с перепадами высоты на которые вынуждает Петля Тихельмана.
Также стоит усомниться в качестве полипропиленовой пайки, и возможно взяться за металлопласстик, как делается качественное соединение металлопластиком читайте ЗДЕСЬ
При монтаже нужно не забыть главные правила:
- защиту твердотопливого котла от холодной обратке – как сделать
- установку гидроаккумулятора в систему отопления, который предстоит выбрать
А также многое другое.
Нужно не забыть, что петля Тихельмана – в общем-то «нежная» схема по неравенству гидравлических сопротивлений радиаторов, поэтому все радиаторы снабжаются на обратке настроечными кранами. Подробней о подключении радиаторов можно узнать, как делается
Решение Альберта Тихельмана
Немецкий инженер Альберт Тихельман в 1901 году предложил применить так называемую «возвратную систему реверсивного типа», изменив принцип работы «обратки». Что в последствии и получило название отопление петлей Тихельмана (попутная схема). Согласно его идее первый радиатор на получение горячего теплоносителя становился последним в «обратке», а первый в «обратке» (самый близкий к котлу) получал точно такой же горячий теплоноситель последним. В итоге улучшилась циркуляция теплоносителя во всей схеме, и был обеспечен одинаковый прогрев всех радиаторов, отпала необходимость в дополнительной регулирующей арматуре и приобретении радиаторов разных размеров, теплоноситель получил условия легкой проточности, а отопительные котлы смогли, наконец, проявить свою настоящую эффективность.
Проблема лишь была в том, что в 1901 году эта система могла функционировать лишь в одноэтажных зданиях, то есть строго горизонтально. Однако с появлением циркуляционных насосов, принудительно прокачивающих теплоноситель по системе, двухтрубная система отопления проявила себя во всей красе.
Современные распределительные коллекторы раскрывают все новые преимущества этой схемы, позволяя объединять в ней для одного дома и привычные всем радиаторы, и систему водяного теплого пола.
К недостаткам попутной схемы отопления Тихельмана следует все же отнести необходимость приобретения, кроме основных, еще и дополнительных труб большого диаметра, что связано с дополнительными расходами, а также следует при проектировании учитывать архитектурные особенности частного дома, поскольку на пути реализации такой схемы препятствиями могут стать, например, дверные проемы, а также другие архитектурные формы.
Достоинства и недостатки
Недостатком является необходимость укладки труб в стяжку из-за наличия преград по периметру помещения
К преимуществам установок данного типа стоит отнести равномерность прогревания всей сети и возможность регулировки теплоотдачи радиаторами. Схема отличается надежностью, в ней редко случаются сбои, особенно если сравнивать с работой других систем с большим числом отопительных элементов. Это делает ее хорошим вариантом для использования в частном доме.
Основной недостаток конструкции – ограничения, связанные с внутренними особенностями устройства помещений. Схема предполагает обход периметра здания с возвращением к котлу. Во многих постройках организовать это нелегко – не дают двери, лестничные пролеты и иные преграды. Также установка толстых труб предполагает увеличение стоимости конфигурации.
Как рассчитать необходимый диаметр труб?
Естественно, в процессе проектирования схемы отопительной системы в конкретном архитектурном объекте необходимо определиться с тем, каковым должен быть диаметр труб в конструкции. В данном случае предполагается вычисление общих тепло-мощностных показателей. Это необходимо сделать в первую очередь, так как в противном случае монтаж отопления будет затруднен. Итак, в процессе определения диаметра труб мы высчитываем мощность конструкции. Необходимо заранее определить такие параметры:
- объем дома;
- разность температур внутри помещений и в окружающей среде;
- стандартный коэффициент по потерям тепла, который в свою очередь напрямую зависит от того, насколько утепленным является архитектурный объем в целом.
Схема двухтрубной системы
В отношении коэффициента существуют уже заранее определенные числа, которые зависят от степени теплоизоляции архитектурного объекта. Так, если присутствует минимальная теплоизоляция или она полностью отсутствует, то коэффициент равен 3 или 4. В случае облицовки здания кирпичом данный показатель варьируется в диапазоне от 2 до 2.9. При условии среднего уровня изоляции тепла в помещениях предлагается коэффициент со значением порядка 1.8. В завершении стоит сказать, что, если дом утеплен качественными строительными материалами, а также при условии, что был проведен монтаж стеклопакетов и современных дверей на всех входах в здание, коэффициент теплопотерь является минимальным – не более, чем 0.9.
После расчетов, описанных выше, необходимо определить с какой скоростью теплоноситель будет передвигаться по трубам. Традиционный диапазон значений данного параметра – от 0.36 до 0.7 метров в секунду. Специалисты называют эти рамки оптимальными. Как правило, диаметр труб в районе 26 миллиметров является наиболее подходящим как для обратной магистрали, так и для подающей. Для подключения радиаторов к системе специалисты рекомендуют использовать 16-тимилиметровые трубы.
Арматура радиаторов
Часто можно встретить мнение, что двухтрубная система отопления с попутным движением теплоносителя не нуждается в комплектации радиаторов регулировочной арматурой. Считается, что якобы этот факт нивелирует дополнительные затраты на дополнительные трубы и фитинги для них. Однако корректная работа радиаторов в таком случае вряд ли возможна.
Термостатические головки для радиаторов в системе Тихельмана должны быть установлены обязательно. Без них никак не выполнить индивидуальную настройку радиаторов в разных комнатах, что не очень комфортно при изменяющихся климатических условиях. Что до балансировочных клапанов (дросселей), то на этот счёт споры особенно жаркие. Как упоминалось выше, даже при попутном движении теплоносителя отмечается перепад давления на радиаторах. При грамотном расчёте системы это явление можно компенсировать, варьируя число секций в радиаторах разных зон. Тем не менее, если существует даже минимальный риск ошибки, лучше установить регулировочные клапаны хотя бы на нескольких первых радиаторах с каждого края.
Петля Тихельмана также может балансироваться статическими методами регулировки. Речь идёт о так называемом «шайбовании». Если гидравлическим расчётом заранее определены коэффициенты местных сопротивлений, регулировочные клапаны могут быть заменены вставками, занижающими условный проход на определённую величину. Из простейших вариантов можно предложить самостоятельно изготовленные кольцевые уплотнения с разным внутренним диаметром, которые устанавливаются в местах резьбового подключения радиаторов.
Схема устройства петли Тихельмана в доме
Если хозяин решил использовать схему отопления Тихельмана для двухэтажного дома, необходимо придерживаться рекомендаций профессионалов:
- Правильно выбрать гидравлический насос – это основная деталь всей системы.
- Для каждого этажа выкладывается своя петля. Стояк формируется общий для всех этажей.
- Учитываются потери энергии на этажах, что требует тщательного подбора материала батарей, диаметра трубопровода. Для каждого этажа эти элементы выбираются с учетом особенностей подачи теплоносителя.
- В контур попутки встраивается балансировочный кран. Для строений в 2 этажа краны монтируются в помещении котельной.
На заметку! Если обустроить разделительные схемы, то упрощается поэтажная балансировка и настройка всей магистрали отопления в доме.
Обвязка котла
Как и системы любого отопления, 2-х трубные с попутным током носителя бывают открытыми и закрытыми. На выходе подающего патрубка нужно установить группу безопасности, которая включает предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик автоматического типа.
Если система открытого типа, то выход подающего конца магистрали представляет собой вертикальный канал – это разгонный стояк, в самой верхней точке которого устанавливается компенсационный бак (расширительный). После бака формируется подающий трубопровод, который отправляет теплоноситель в сеть отопления. Труба обратного тока дополняется циркуляционным насосом, выбирать который нужно с учетом гидравлического сопротивления всей магистрали отопления.
Важно! Чтобы насосное оборудование работало без перебоев, перед ним монтируется фильтр грубой очистки.
После насоса нужно установить тройник, посредством которого присоединяется расширительный бак, манометр для контроля уровня давления в нижней точке схемы и патрубок для слива и залива теплоносителя в магистраль.
Запорная арматура представлена шаровыми кранами с полным проходом, их устанавливают:
- с обеих сторон от насоса;
- на патрубке залива/слива воды;
- на отводе расширительного бака;
- в точках подключения котла к контуру отопления.
Если планируется монтаж закрытого клапана на байпасе, то точка врезки до насосного оборудования. Закрытый клапан на байпасе нужен для сработки при остановке циркуляции теплоносителя, чтобы защитить систему от холостого хода. В системе, где формируется несколько контуров с разной интенсивностью подачи теплоносителя, устанавливается гидрострелка. Это может быть раздача из отопительного прибора воды по магистрали с радиаторами и в контур теплого пола.
Трубопроводы
Если петля для отопления формируется в доме большой этажности, в расчет принимается общая площадь отапливаемых помещений, уровень теплопотерь – все это влияет на диаметр труб, которые будут применяться для обустройства магистрали.
При уровне теплопотерь не выше 15 кВт и площади в 150 м2 применяются трубы с показателем внутреннего сечения в 20 мм. Такие детали подходят для внутренних систем отопления, где количество батарей не превышает 8 единиц. Насос 25-40.
При условии потерь тепла в пределах 15-27 кВт и площади отопления не более 250 м2, нужно покупать трубы с сечением 25 мм (внутренний показатель). Насос 25-60. Допускается снижение параметров сечения трубопровода, но важно помнить, что для последнего радиатора диаметр подающего трубопровода не может быть менее 16 мм.
Совет! Чтобы не выбирать отводы для подключения батарей, применяются детали с сечением в 16 мм. Их используют для присоединения всех радиаторов в доме.
Мифы вокруг приспособления
Если вам придется когда-нибудь столкнуться с необходимостью сделать выбор между такими системами для отопления дома, как попутная и тупиковая, вы наверняка заметите, насколько неоднозначные отзывы и мифы относительно первого варианта заполняют сетевое пространство. Между тем, практика показывает, что львиная доля публикаций псевдопрофессионалов не имеет никакой практической почвы и построены исключительно в гипотетической плоскости. Итак, специалисты выделяют три наиболее распространённых мифа, которые порочат славу отопления с попутным движением теплоносителя:
- Необходимость в балансировании такой системы отсутствует, а потому на отопительном приборе в ее конструкции не нужно проводить монтаж клапанов балансировочного типа;
- В данной конструкции можно специально уменьшить как диаметр, так и длину трубопровода.
- В каждом циркуляционном кольце присутствует одинаковое гидросопротивление.
Стоит отметить, что существуют определенные государственные стандарты, а также специальные учебники, обратившись к которым вы сможете быстро убедиться в ложности мифов, представленных выше.
Пример схемы “петли”
Что представляет собой система и как она монтируется
Схема отопления петля Тихельмана на самом деле очень проста. В этом случае подающая труба протягивается обычным образом — то есть от котла к последнему радиатору. Обратная же монтируется к нагревательному агрегату не от последней батареи (как в обычных тупиковых системах), а от первой. При такой разводке сумма длин всех труб, подключенных к каждому радиатору, получается одинаковой. То есть до последней батареи идет длинная подача, от нее же отводится короткая обратка. От первого радиатора — соответственно, наоборот.
Данные по гидравлике
Работа системы, устроенной по принципу петли Тихельмана, отличается высокой стабильностью. Сей факт наглядно демонстрируется данными гидравлического расчёта, однако для этого требуется соблюдение ряда монтажных правил.
Читайте также: Бытовое электрооборудование для электрического отопления
Основным функциональным элементом такой системы остаётся гидравлический насос. Он создает давление на выходе, то есть на подаче, и разрежение на входе — обратке. Численно величина обоих значений снижается по мере удаления от насоса, причём падение напора происходит не линейно, оно описывается квадратичной величиной динамического напора. Эта закономерность прослеживается и для подающей ветки, и для возвратной, условно падение можно описать на примере трубопровода длиной 100 м:
| Удаление от насоса в сторону движения теплоносителя (м) | Давление в подаче (% от номинального) | Разрежение в обратке (% от номинального) | Падение давления на радиаторе |
| 10 | 90 % | 5 % | 95 % |
| 20 | 75 % | 20 % | 95 % |
| 30 | 55 % | 35 % | 90 % |
| 50 | 45 % | 40 % | 85% |
| 60 | 40 % | 45 % | 85 % |
| 70 | 35 % | 55 % | 90 % |
| 80 | 20 % | 75 % | 95 % |
| 90 | 5 % | 90 % | 95 % |
Это усреднённые данные, но даже по ним видно, что при кажущейся равномерности потери напора в середине радиаторной сети немного выше, нежели по краям. Действительно, за счёт пропорционального изменения давления и разрежения в каждом радиаторе поддерживается практически одинаковый перепад давлений в каждом нагревательном приборе, однако для корректной и стабильной работы петли Тихельмана следует соблюдать ряд правил, о которых речь пойдет дальше.
Самотечный вариант
Он является наиболее простым и примитивным. Следовательно, такая система дешева и не слишком сложна в реализации, так как осуществляется в зависимости от планировки жилья. Но в этом и кроются ее недостатки.Она представляет собой большую металлическую трубу, подсоединенную к котлу и проходящую по всему дому (это обязательное условие), по которой течет теплоноситель.
Минусом такой схемы является необходимость в массивных трубах с большим сечением в диаметре, так как монтаж более тонких или добавление в систему батарей приводит к падению эффективности отопления по причине снижения скорости потока воды. В целях повышения КПД данной отопительной системы в доме монтируется не одна, а две трубы, что причиняет жильцам еще большие неудобства.
Традиционно используемые схемы отопления
В зависимости от вида трассы трубной прокладки и подключению труб к отопительным приборам различают следующие системы:
- Однотрубная. Циркуляция теплового носителя осуществляется по одной трубе без использования насосов. На магистрали выполняется последовательное подключение радиаторных батарей, от самого последнего по трубе в котёл возвращается охлаждённый носитель (“обратка”). Система проста в исполнении и экономична за счёт потребности меньшего количества труб. Но параллельное движение потоков приводит к постепенному остыванию воды, в результате к радиаторам, расположенным в конце последовательной цепочке, носитель поступает значительно охлаждённым. Этот эффект возрастает при увеличении числа радиаторных секций. Поэтому в комнатах, расположенных вблизи котла, будет чрезмерно жарко, а в удалённых холодно. Для увеличения теплоотдачи увеличивают количество секций в батареях, устанавливают разные диаметры труб, дополнительную регулирующую арматуру, выполняют обустройство каждого радиатора байпасами.
- Двухтрубная. Каждая радиаторная батарея подключается параллельно к трубам прямой подаче горячего теплоносителя и “обратке”. То есть каждый прибор снабжается индивидуальным выходом в “обратку”. При одновременном сбросе остывшей воды в общий контур, теплоноситель возвращается на подогрев в котёл. Но при этом также нагрев отопительных приборов постепенно уменьшается по мере их удаления от источников подачи тепла. Радиатор, расположенный в сети первым, получает наиболее горячую воду и первым отдаёт носитель в “обратку”, а расположенный в конце получает теплоноситель последним с пониженной температурой нагрева и также последним отдаёт воду в обратный контур. На практике в первом приборе циркуляция горячей воды получается наилучшей, а в последнем наихудшей. Стоит отметить и возросшую цену таких систем по сравнению с однотрубными.
Обе схемы оправданы для небольших площадей, но неэффективны при протяжённых сетях.
Усовершенствованной двухтрубной является схема отопления Тихельмана. При выборе конкретной системы определяющим является наличие финансовых возможностей и способность обеспечения отопительной системы оборудованием, обладающим оптимальными требуемыми характеристиками.
Процесс установки системы
Работы по монтажу отопления Тихельмана начинаются с установки котла, размещать который полагается в помещении не ниже 250 см. Мощность устройства зависит от обогреваемой площади: на 10 м2 площади потребуется 1000 Вт.
После этого нужно выполнить следующие действия:
- Навесить секции радиаторов. Определив нужное число элементов, разметить их будущую локализацию – обычно их помещают под окнами. Укрепить радиаторы кронштейнами.
- Протянуть трубы из металлопластика, по которым будут идти подача и обратка. Такой материал рекомендуется благодаря простоте установки и устойчивости к высоким температурам. Диаметры должны быть 20-25 мм (у магистральных труб) и 16 мм (подключение батарей).
- Смонтировать циркуляционный насос на обратке рядом с котлом. Перед ним нужно поместить устройство фильтрации. Врезают насос через байпас с тремя кранами.
- Установить расширительный бачок и предохранительные детали, отвечающие за безопасность системы.
Самый простой и недорогой метод подготовки воды — использование в петле Тихельмана косвенного бойлера. Автоматизированные котлы обычно легко коммутируются с устройством нагрева и осуществляют управление им. В ином случае для включения бойлера потребуется создание обвязки.
В подсобных и хозяйственных постройках считается допустимым размещать обводной трубопровод непосредственно над дверьми. В этом случае в высшей точке конфигурации нужно поместить устройство отвода воздуха, а в нижней обустроить сливной механизм.
Возможности применения петлевой сети
Рассматривая, где именно подойдет петля для отопления, следует отметить, что система будет уместной для сети с включением 10 и более радиаторов. Проблема в том, что отопление петля Тихельмана для двухэтажного дома требует большого количества материалов из-за периметральной выкладки системы.
Есть несколько нюансов:
- Если обходу труб мешают двери, окна, укладывается еще один контур для обратной циркуляции воды и возврата ее в котельную. Снизить расход теплоносителя рекомендуется уменьшением сечения труб к первым батареям, но при условии, что общее количество радиаторов не более 10.
- Если приборов прогрева более 10, и они стоят далеко друг от друга, снижение диаметра труб приведет к неравномерному прогреву помещений. Повышение производительности установкой насоса большей мощности не решает проблему – при работе система начнет шуметь.
Монтаж петли Тихельмана оправдан только в случае установки сети с большим количеством батарей.
Трубы и насосы для попутной схемы
Армированный полипропилен диаметром 2 см для отопления площади свыше 150 кв. м
Поскольку постройки в частном секторе отличаются компактностью компоновки и отсутствием длинных магистральных путей к отоплению, высокое гидравлическое сопротивление для таких систем нехарактерно. Чтобы определить, какой диаметр должен быть у трубопроводов, можно использовать таблицу, описывающую связь этого параметра с требуемой энергией.
Двухтрубная система
В небольших по площади помещениях (150 м2 и меньше) потери тепла не превышают 15 кВт. В таком случае рекомендуется выбирать изделия с внутренним диаметром 2 см и подключать насос 25-40. В конструкциях, обогревающих большие площади, где затрачивается 15-30 кВт, в магистральных путях используют показатель 25 мм. У петельных конфигураций и ответвлений его немного уменьшают. Для подсоединения радиаторных элементов и подачи на последний из них применяют минимальное значение параметра – 16 мм. Для такой установки подойдет насос 25-60.
Петля Тихельмана своими руками
При самостоятельном монтаже такой конструкции нужно обращать внимание на следующие моменты: тип и размеры используемых труб, подбор мощностей задействованных компонентов и их обвязку. Также надо учитывать, что конфигурация с перепадами высоты (с прокладкой труб над дверным проемом) требует отвода воздуха и обеспечения слива. Иногда вместо обустройства такой установки делают выбор в пользу тупиковой схемы, отличающейся большей длиной путей.
На подаче размещаются компоненты, отвечающие за безопасность системы. Они включают в себя манометр, клапан для стравливания и устройство автоматического сброса воздушных масс. Открытая конфигурация предполагает вертикальную проводку пути до начала уклонения, при этом в высшей точке помещают расширитель. После этого магистраль ведется к оставшимся компонентам сети.
На обратном пути устанавливают насос, мощности которого должно хватать для нейтрализации сопротивления гидравлики. В обвязочную систему для котла входят запорные арматурные элементы, монтируемые рядом с ним на обе трубы и поблизости от расширительного бака. Также их крепят по бокам насоса и на находящийся возле него подпиточный патрубок.
Обвязка котельной
Двухтрубная система с попутным движением теплоносителя может быть как открытой, так и закрытой. Как мы уже говорили, основным функционирующим элементом служит насос, поэтому его установки не избежать. На естественную циркуляцию не стоит рассчитывать даже при правильно организованной верхней разводке труб. Как мы уже говорили, типичная петля Тихельмана содержит 10 и более радиаторов, продавить такое плечо только гравитационным перемещением маловероятно.
На выходе подачи котла устанавливается традиционная «тройка» безопасности: автоматический воздухоотводчик, стравливающий клапан и манометр. Для открытых систем выход подачи должен быть организован вертикальным каналом до высоты образования уклона, в самой верхней точке устанавливается открытый расширительный бак. Далее труба подачи направляется непосредственно в разводящую сеть.
На обратке котла устанавливается один циркуляционный насос, производительность которого определяется гидравлическим сопротивлением всей системы. Непосредственно перед насосом располагается сетчатый фильтр, а сразу после насоса — тройник для подключения расширительного бака и манометр нижней точки. Также в этом месте выводится заправочный патрубок.
Запорная арматура котельной представлена полнопроходными шаровыми кранами, которые устанавливаются:
- по обе стороны от насоса
- на отводе расширительного бака
- на заправочном патрубке
- в точках подключения котла к магистрали
Дополнительно в котельной может быть установлена связывающая байпасная трубка, в разрыв которой монтируется электрический нормально закрытый клапан, срабатывающий при остановке циркуляции. Врезка байпаса должна осуществляться до циркуляционного насоса: байпас предназначен для защиты от температурного шока и шунтирует он теплообменник котла от магистрали, а не наоборот.
Система Тихельмана хороша также и тем, что при относительно высокой мощности радиаторной сети возможна работа от котла со встроенным комплексом гидротехнического оборудования. Однако при необходимости согласовать работу радиаторной сети и теплого пола каждое плечо системы оснащается собственным циркуляционным насосом. Если производительность в плечах существенно отличается, необходима установка гидрострелки.
Также рекомендуем:
Пост опубликован: 25.04.2019