Система отопления Петля Тихельмана: схема и расчёт

Описание системы

В профессиональных кругах петля Тихельмана именуется двухтрубной системой отопления с попутным движением теплоносителя. Такое название полностью отражает суть и принцип работы, отличительные черты лучше всего видны на фоне двухтрубной системы с обратным движением теплоносителя, которая знакома практически всем.

Представим радиаторную сеть, развёрнутую в прямой ряд. При классической схеме тепловой узел расположен в начале этого ряда, от него вдоль всей сети следует две трубы для подачи горячего и возврата холодного теплоносителя соответственно. При этом каждый радиатор представляет собой своего рода шунт, поэтому, чем больше удаление нагревательного прибора от теплового узла, тем выше гидравлическое сопротивление в петле его подключения.


1 — Двухтрубная схема подключения радиаторов со встречным током теплоносителя в подаче и обратке; 2 — схема подключения Петля Тихельмана с попутным подключением

Если же мы ряд радиаторов свернём в кольцо, то оба его края будут примыкать к тепловому узлу. В этом случае гораздо выгоднее сделать так, чтобы возвратный трубопровод направлял теплоноситель не обратно в котельную, а продолжал следовать далее по цепочке, то есть попутно подаче. Иными словами труба подачи следует от теплового узла и заканчивается на крайнем радиаторе, в свою очередь возвратный трубопровод берет свое начало от первого радиатора и направляется в котельную. Этот же принцип может быть реализован, даже если радиаторы расположены в пространстве линейно, просто от места врезки крайнего радиатора в обратку труба разворачивается чтобы вернуть охлажденный теплоноситель. При этом на определенном участке система отопления будет трёхтрубной, так петлю Тихельмана тоже иногда называют.

Система отопления Петля Тихельмана: схема и расчёт
Петля Тихельмана с размещением радиаторов по периметру здания. От каждого радиатора общая длина труб подачи и обратки примерно одинакова. 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — труба подачи; 5 — труба обратки; 6 — циркуляционный насос; 7 — расширительный бак 

Но зачем нужны такие сложности? Если внимательно изучить схему, то окажется, что сумма длин питающего и возвратного трубопровода для каждого радиатора одинакова. Отсюда вывод: гидравлическое сопротивление каждой отдельно взятой петли подключения эквивалентно остальным участкам, то есть система попросту не нуждается в балансировке.

Плюсы и минусы

Система Тихельмана набирает обороты и владельцы частных домов все чаще отдают ей предпочтение, обусловлено это безусловно рядом достоинств, которым она обладает:

  • система — универсальная, подходит для разных по размеру помещений, начиная от самых маленьких и заканчивая большими площадями. Это могут быть как бытовые, так и промышленные помещения;
  • при желании вы можете установить сразу несколько отопительных агрегатов;
  • помещения прогреваются качественно, а тепло распределяется равномерно;
  • не требуется сложная балансировка, а также в монтаже дорогого регулировочного оборудования нет необходимости;
  • в установке сложностей не возникает, главное — точно соблюдать технологию;
  • система отличается длительным сроком эксплуатации.

Несмотря на большое количество достоинств, имеются и некоторые недостатки, которые также необходимо учитывать при установке системы отопления Тихельмана:

  • подобная система влетит в копеечку, обусловлено это повышенной длиной трубопроводов и недопустимостью применения малых диаметров;
  • с петлей могут возникнуть трудности, т.к. ее не всегда удается проложить по периметру дома из-за особенностей постройки в каждом отдельном случае (например, слишком высокие оконные и дверные проёмы, лестничные пролёты и т.д.);
  • Однако, благодаря появлению современных циркуляционных насосов, которые позволяют эффективно прокачивать теплоноситель, попутная систему отопления обрела широкую популярность.

Особенности тупиковой системы отопления.

Область применения

Тем не менее, соблазн избежать гидравлической настройки системы не должен приводить к поспешным необдуманным решениям. Двухтрубная попутная система характеризуется высокой материалоёмкостью, потому её монтаж оправдан далеко не во всех случаях.

Рассмотрим такое понятие как степень «прижатия» нагревательного прибора при балансировке двухтрубной обратной системы. Занижая условный проход в месте подключения нескольких первых радиаторов можно сократить расход теплоносителя в них, тем самым снизив перепад давления, чтобы на последующих участках сети сохранялся достаточный напор. Если радиаторная сеть состоит из большого числа нагревательных приборов, расположенных на большом удалении друг от друга, ограничивать проток на начальных радиаторах придётся до такой степени, что протока в них будет недостаточно для нормального выделения тепла. Это вынуждает использовать насосы с более высокой производительностью, из-за чего при течении теплоносителя в отдельных узлах образуется ощутимый шум. В целом можно сказать, что устройство двухтрубной попутной системы оправдано только при количестве радиаторов более 8–10 при общей длине трубопроводного става свыше 70 м.

Материалоёмкость системы Тихельмана существенно увеличивается при невозможности завернуть радиаторную сеть в кольцо, то есть расположить отопительный трубопровод строго по периметру здания. Этому обычно мешают дверные проемы и фронты остекления в пол. В таких случаях приходится монтировать дополнительную трубу, по которой теплоноситель будет возвращаться в котельную, а поскольку общая длина произвольно взятой петли увеличивается как минимум на половину — увеличивать условный проход магистрали или производительность насоса. Избежать дополнительных затрат в принципе можно за счёт устройства коллекторной (лучевой) системы, однако лучше предварительно выполнить сравнительный расчёт материалоёмкости.

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.

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.

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.

Достоинства и недостатки системы Тихельмана

  • универсальность для монтажа в помещениях различного назначения, планировки и размера. Возможность установки большого числа приборов. Оптимальность отопления дачных построек с равномерным прогревом при кратковременных ночёвках в зимнее время;
  • отсутствует необходимость в сложной балансировке с установкой дорогостоящего регулировочного оборудования;
  • равномерный прогрев всех помещений в здании с возможностью регулировки отдачи тепла каждым радиатором;
  • простота выполнения монтажных работ и обслуживания системы;
  • долговечность эксплуатации и редко возникающие поломки.
  • дороговизна, вызванная повышенной длиной трубопроводов и невозможностью использования малых диаметров;
  • прокладку петли не всегда возможно выполнить по периметру дома из-за мешающих особенностей архитектуры (высокие оконные и дверные проёмы, лестничные пролёты и другие препятствия).

Появление современных циркуляционных насосов со способностью эффективного прокачивания теплоносителей сделало попутную систему отопления одной из самых востребованных.

Попутная схема разводки отопительного трубопровода отличается тем, что является саморегулирующейся. Если она собрана правильно, то после монтажа ее настраивать не нужно. На каждом радиаторе в этой системе должна возникнуть одинаковая разница давлений между подачей и обраткой. Каждый отопительный прибор в попутной схеме работает в одинаковых гидравлических условиях.

Как устроена попутка

Одинаковая разница давлений на радиаторах возникает потому, что сумма длин подачи и обратки для каждого одинаковая. Это можно наглядно увидеть на схеме. Возьмите любую батарею из системы, и оцените суммарную длину подающего и отводящего трубопровода до котла.

Т.е. все отопительные приборы находятся в одинаковых условиях автоматически, а это именно то, что на других схемах добиваются тонкой настройкой и добиться иногда не могут. Например, сложная настройка у лучевой схемы, где каждая батарея подключена длинной парой трубопроводов к одному коллектору. Длины этих трубопроводов разные, радиаторы взаимно влияют друг на друга, поэтому систему приходится тщательно регулировать.

Попутная система отопления схема

Диаметры трубопроводов

Желательно, чтобы диаметр магистрального трубопровода (и подачи и обратки) был бы одинаков на протяжении всего кольца, за исключением подключения последнего радиатора. Где с точки разветвления на предпоследний, можно использовать меньший диаметр, ведь это будет уже не магистраль, а отвод на последний в схеме отопительный прибор. Т.е. конечный отрезок и подачи и обратки может быть с меньшим диаметром.

Выдержка одного значительного диаметра магистралей необходима, чтобы обеспечить одинаковые условия для радиаторов. Т.е. чтобы эта «попутка» была бы сбалансированной системой, где все батареи работают стабильно в одних условиях.

Если же начать «играться» в экономию и уменьшать диаметр магистрали по ходу движения жидкости (ведь ее требуется меньше с каждым ответвлением), то очень просто сделать, так что группа последних радиаторов будет всегда холоднее, т.е. система получится сложнонастраиваемой.
Попутная система отопления схема
Таким образом, для небольшого дома с 6 – 8 радиаторами от котла прокладывается трубопровод с диаметром 26 мм (наружный для металлопластика, для полипропилена и др. материалов — другие значения), затем до предпоследнего прибора, — 16 мм. Наоборот, для обратки, – от первой батареи 16 мм, затем от второго – 26 мм кольцо до котла.

Но это лишь пример для небольшой системы, а если дом большой, то и диаметр магистралей возможно нужен побольше, чтобы на конечных участках трубопровод не шумел, чтобы скорость в нем не превысила 0,7 м/с. Определить необходимый диаметр можно несложным подбором по подключенной мощности, пример расчета можно обнаружить и на данном ресурсе.

Попутная система отопления схема

Всегда ли нужна попутка

Попутная система отопления подороже по сравнению с тупиковой, процентов на 20. Денежный перерасход связан с применением труб большого диаметра, и в особенности их фитингов – тройников на ответвлениях радиаторов и переходников на меньший диаметр, которым подключены радиаторы.

В тупиковой же схеме диаметры труб будут меньшими, так как вся мощность разделяется на 2 и более плечей, по выходу из котла.

Особенно громоздкой становится попутка, когда нет возможности провести трубы по кольцу по периметру дома – от выхода котла к его входу. Тогда обратку приходится возвращать тем же путем, где и уложена подача.

Получается сложная петля уже из трех магистральных трубопроводов большой толщины. Этого нужно избегать и преобразовать попутку в более простую тупиковую схему по конкретным обстоятельствам.

Обычный же переход на тупиковую систему происходит при снижении количества радиаторов до 10 и менее. Тогда появляется возможность сбалансировать радиаторы в тупиках и сами плечи без особого наращивания мощности насоса.

Попутная система отопления схема

При наличии 3, 4 и даже 5 радиаторов в плече нет проблемы с балансировкой всех радиаторов и плечей в тупиковой схеме отопления.

А если те же десять радиаторов приходится делить по плечам как 6 и 4, — то лучше делать самонастраивающуюся попутку, так как при 6 отопительных приборах и неравнозначных тупиках придется излишне увеличивать мощность насоса и слишком «зажимать» ближе расположенные к нему батареи.

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.

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:

  1. 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.
  2. 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.

Петля Тихельмана своими руками

Обвязка для петли Тихельмана в системе отопления

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.

Гидравлический расчет

В данной схеме требуется расчет мощности циркуляционного насоса в зависимости от длины магистрали

Важный компонент схемы – гидравлический насос, создающий давление на подаче и разрежение на обратном пути. Данные расчета демонстрируют, что значения обоих параметров уменьшаются по мере увеличения расстояния от насоса в направлении перемещения теплоносителя. Если замерить данные на стометровой трубе, получается, что при удалении на 10 м давление на подаче будет составлять 90% от номинала, а обратное разрежение – 5%. При дальности в 20 м эти параметры будут равны 75% и 20% соответственно, а падение на радиаторном элементе в обоих случаях составит 95%. На расстоянии 50-60 м цифры смещаются к середине (45 и 40, 40 и 45 соответственно), а спад на радиаторе равен 85%. При дальнейшем удалении от насоса пропорции продолжают меняться в сторону увеличения разрежения; снижение давления на дистанции 70 м составит 90%, а на 80 м и более – 95%. Таким образом, в средней части потери напора будут немного больше, чем в начале и конце. Пропорционально меняющиеся показатели позволяют поддерживать примерно равные перепады давлений радиаторов.

При корректном монтаже, отсутствии перепадов сечения магистральной трубы и одинаковой высоте расположения радиаторов система функционирует бесперебойно. Мощности задействованных батарей будут равны между собой.

Преимущества и недостатки

К достоинствам относят:

  • равность длины трубопроводов подачи и обратного тока для каждого прибора отопления;
  • одинаковость гидравлических условий для батарей;
  • отсутствие работ по балансировке;
  • стабильность работы всей магистрали.

Благодаря одинаковой тепловой мощности батарей, конструкция обеспечивает равномерность подачи тепла в радиаторы при любом отдалении от прибора нагрева.

равномерность подачи тепла

Минусы тоже есть:

  1. Необходимо просчитать количество радиаторов. Если батарей много, то придется покупать трубы с большим диаметром, а это увеличивает расходы.
  2. Для правильного выполнения разводки трубопровод выкладывается по периметру строения, а это дополнительные сложности в зонах входных проемов, окон

Схема устройства

Наиболее важным отопительным элементом, который обеспечивает стабильную работу всей системы, является гидравлический насос. При его помощи нужно будет оборудовать общий стояк, однако при этом на каждом этаже дополнительно укладывается отдельная петля. Отличительная особенность подобной системы в том, что сопротивление внутри трубы одинаковое. При этом для создания подобной системы нужно будет тщательно просчитать протяженность трубопровода как для всей системы, так и для каждой отдельно взятой трубы.

Следует отметить, у каждого частного дома, в зависимости от его проектных и конструктивных особенностей, имеются определенные теплопотери, поэтому и нужно данный параметр считать отдельно для каждой части системы.

Отличительная особенность системы разделения в том, что она позволяет производить балансировку, тем самым делая процесс настройки петли максимально простым.

При желании обустроить подобную систему в частном доме необходимо придерживаться определенных рекомендаций:

  1. Правильно выбрать тип гидравлического насоса, так как именно данная деталь играет самую важную роль в процессе работы всей системы.
  2. Для каждого этажа нужно будет выложить свою петлю.
  3. Перед выбором наиболее оптимальных материалов следует также провести тщательные просчеты потери тепла и энергии. Кроме того, выбирать определенный материал нужно с учетом всех особенностей подачи теплоносителя на этаж.
  4. В попутку обязательно нужно встроить балансировочный кран. Если же в доме несколько этажей, то такой кран нужно будет поставить в котельной.

Обвязка котла

Как и любая другая отопительная система, петля Тихельмана может быть открытой или закрытой. На выходе обязательно следует смонтировать группу безопасности, которая при необходимости включит предохранитель, манометр и начнет отводить воздух из помещения.

Если же система открытого типа, то здесь не получится обойтись без разгонного стояка. На самой верхней его части дополнительно устанавливается расширительный бак, после которого создается трубопровод для отправления теплоносителя. При необходимости труба обратного тока дополняется при помощи специального насоса, выбрать который можно с учетом сопротивления внутри системы.

Перед началом обвязки котла обязательно стоит убедиться в том, что насосы работают без сбоев, а также следует установить фильтры для очистки воды. Это поможет гарантировать стабильную работу отопительной системы в будущем, а также избавит владельца от необходимости проводить очистительные работы.

После того как все работы проведены, необходимо будет установить тройник, который включает в себя расширительный бак, манометр и систему контроля уровня давления в магистрали. Пристальное внимание нужно уделить выбору запорной арматуры, которая может быть выполнена в виде шаровых кранов. Они должны устанавливаться не только со всех сторон от насоса, но и на отводе расширительного бачка.

Если организуется отопительная система, где находятся контуры с различной скоростью подачи теплоносителя, то нужно будет смонтировать гидрострелку.

Трубопроводы

Двухтрубная система создается легко, а вот трехтрубную создать не очень просто. Отопительная система подключается через трубы, сечение которых нужно будет дополнительно высчитать. Для этого используются два наиболее важных параметра – площадь помещения, а также уровень теплопотери. Последний показатель понять достаточно легко. Если комната не превышает 150 метров кв., то теплопотери составляют не более 15 кВт. Здесь все зависит от того, какие материалы использовались при строительстве объекта, а также утеплен ли он при помощи специальных средств. Нужно будет проложить линии, диаметр которых не более 2 см, а также насосное оборудование на 25-40 кВт.

Если потери тепла варьируются в диапазоне 15-27 кВт, то нужно будет приобрести трубы, диапазон которых составляет 25 мм. При необходимости можно использовать трубы с меньшим сечением, однако стоит быть предельно внимательным с расчетами, так как это может негативно сказаться на эффективности всей системы.

Технология установки петли Тихельмана в частном доме

Правила формирования схемы отопления Тихельмана для двухэтажного дома просты:

  • основной конструкционный элемент – насос гидравлического типа;
  • формируется общий стояк отопления;
  • на каждый этаж выкладывается собственная петля;
  • диаметр труб и батарей выбирается по отдельности для каждого этажа;
  • в контур попутки установить балансировочный кран – на каждый отдельный этаж.

На заметку! В строениях от 2-х этажей поэтажные краны монтируются рядом в котельной.

Обвязка на котел

Различается открытая и закрытая двухтрубная сеть с попутной циркуляцией теплоносителя. Поскольку радиаторов подключается более 10 штук, продавить плечо гравитационными силами невозможно, потому на выходе по трубопроводу подачи монтируется система безопасности из автоматического воздухоотводчика, клапана стравливающего и водомера.

Важно! Открытые сети оснащаются вертикальным разгонным каналом до предела высоты образования уклона. В верхней точке сети монтируется открытый расширительный бак, затем трубопровод подачи направляется в разводящую систему.

обвязка на котел

Схема однотрубной отопительной системы для частного дома

На магистрали возвратной циркуляции врезаются:

  • циркуляционный насос, мощность которого определяется в соответствии с показателями гидравлического сопротивления сети;
  • перед насосом интегрируется сетчатый грязевой фильтр;
  • после насосного оборудования врезается тройник для присоединения расширительного бака, манометра нижней точки;
  • в зоне монтажа группы безопасности врезается сливной или заправочный патрубок.

Обвязка трубопроводов

Для верхней и нижней разводки подбираются трубы PPR. При условии скрытой выкладки покупается трубопровод PEX с фитингами надвижного типа. Если трубы прокладываются в плотных основаниях, обязательно применяется теплоизоляционная оболочка.

Подбор сечения трубопровода:

  1. Теплопотери дома в 150 м2 не более 15 кВт – сечение внутреннего туннеля не более 20 мм. Применяются такие трубы для внутренних магистралей сети с батареями до 8 единиц. Насос выбирается 25-40.
  2. Теплопотери дома площадью в 250 м2 в пределах 15-27 кВт – сечение труб до 25 мм, насос 25-60.

Важно! Трубопровод подачи к последней в ряду батарее не может быть сечением ниже 16 мм. Присоединение батарей осуществляется отводками с тем же диаметром (16 мм).

Традиционно используемые схемы отопления

В зависимости от вида трассы трубной прокладки и подключению труб к отопительным приборам различают следующие системы:

  1. 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.
  2. 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.

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.

Система трубопроводов

Как верхнюю, так и нижнюю разводку петли Тихельмана принято выполнять трубами PPR. Если требуется скрытая прокладка труб, рекомендуется использовать систему PEX с надвижными фитингами. Если прокладка труб выполняется в плотных основаниях, следует использовать теплоизоляционную оболочку.

Система отопления Тихельмана для одноэтажного дома выполняется крайне просто. Трубопровод подачи теплоносителя пролегает от теплового узла вдоль всей радиаторной сети. Номинальный условный проход трубы сохраняется вплоть до предпоследнего радиатора в ряду, после чего выполняется переход на диаметр подключения радиаторов, обычно это 20 мм полипропилен или 16 мм PEX. Трубопровод возвратного тока прокладывается в том же порядке, но навстречу подаче, то есть первый радиатор по направлению тока горячего теплоносителя подключается заниженным диаметром.

Система отопления Петля Тихельмана: схема и расчёт

Если система Тихельмана устраивается на нескольких этажах, требуется монтаж вертикального стояка. Магистральная труба подачи следует до самой высокой точки, откуда выполняется ответвление для запитки верхнего этажа. После этого магистраль разворачивается вниз, на этом участке осуществляется врезка подачи для всех нижних этажей. Общий трубопровод возвратного тока выполняется по аналогии с двухтрубной системой со встречным движением теплоносителя, то есть попросту выполняет роль сборной магистрали.

Диаметр труб для петли Тихельмана рассчитывается по общим методикам теплотехнического расчёта, основанных на выборе оптимального значения Kvs магистральных труб. При этом желательно, чтобы по ходу движения теплоносителя не происходило ступенчатого занижения условного прохода, иначе естественная балансировка системы будет не столь качественной. В системах с протяженностью разводящих трубопроводов до 120 м оптимальным считается условный проход магистральных труб не менее 270 мм2, а для труб подключения радиаторов — порядка 130 мм2.

Система отопления Петля Тихельмана: схема и расчёт

Порядок выполнения монтажных работ

Работы состоят из следующих операций:

  1. Установка котла. Необходимая минимальная высота комнаты для его размещения 2,5 м, допустимый объём помещения равен 8-ми куб. м. Требуемая мощность оборудования определяется расчётом (примеры приведены в специальных справочных изданиях). Ориентировочно для обогрева 10-ти кв. м необходима мощность в 1кВт.
  2. Навеска радиаторных секций. Рекомендуется использование в частных домах биометрических изделий. После подбора необходимого количества радиаторов, выполняется разметка их расположения (как правило, под оконными проёмами) и крепление с помощью специальных кронштейнов.
  3. Протягивание магистрали попутной системы отопления. Оптимально применение металлопластиковых труб, успешно выдерживающих высокие температурные режимы, отличающиеся долговечностью и лёгкостью монтажа. Основные трубопроводы (подача и “обратка”) от 20-ти до 26-ти мм и 16-ти мм для подсоединения радиаторов.
  4. Установка циркуляционного насоса. Монтируется на обратной трубе вблизи котла. Врезка выполняется через байпас с 3-мя кранами. Перед насосом обязательна установка специального фильтра, что послужит значительному увеличению сроков эксплуатации прибора.
  5. Монтаж расширительного бака и элементов обеспечивающих безопасность работы оборудования. Для системы отопления с попутным движением теплоносителя выбираются только мембранные расширительные бачки. Элементы группы безопасности поставляются в комплекте с котлом.

Для обводки магистралью дверных проёмов в подсобках и помещениях хозяйственного назначения допускается монтировать трубы прямо над дверью. В этом месте, для исключения накапливания воздуха, обязательно устанавливаются автоматические воздухоотводчики. В жилых помещениях трубы могут прокладываться под дверью в теле пола или обходом препятствия с использованием третьей трубы.

Схема Тихельмана для двухэтажных домов предусматривает определённую технологию. Трубная разводка выполняется с завязыванием всего здания целиком, а не каждого этажа по отдельности. Рекомендуется на каждом этаже устанавливать по одному циркуляционному насосу с сохранением равных длин обратных и подающих трубопроводов для каждого радиатора в отдельности в соответствии с основным условиям попутной двухтрубной системы отопления. Если установить один насос, что вполне допустимо, то при его выходе из строя произойдёт отключение отопительной системы во всём здании.

Многие специалисты считают целесообразным устройство общего стояка на два этажа с отдельной трубной разводкой на каждом этаже. Это позволит учесть различие потерь тепла на каждом этаже с подбором диаметров труб и количества необходимых секций в радиаторных батареях.

Раздельная попутная схема отопления на этажах значительно упростит настройку системы и позволит осуществить оптимальную балансировку нагрева всего здания. Но для получения должного эффекта обязательно необходима врезка в контур попутки балансировочного крана для каждого из двух этажей. Краны можно расположить рядом непосредственно вблизи котла.

Для чего используется попутная схема

петля Тихельмана

Попутная система отопления применяется в тех случаях, когда необходимо решить проблему сложной балансировки трубопроводной сети. Такая балансировка требуется для того, чтобы обеспечить равномерное распределение тепла между подключенными радиаторами. Чем ближе батарея расположена к котлу, тем меньшими будут в ее контуре потери давления по сравнению с контурами других батарей. Соответственно основной поток теплоносителя будет стремиться именно в этот контур. В результате в сети отопления тупикового типа возникает ситуация, когда в первом от котла отопительном приборе поддерживается слишком высокая температура, а последний радиатор оказывается слишком холодным и не может эффективно обогревать помещение.

Для устранения этого дисбаланса на каждый радиатор приходится ставить игольчатый вентиль или термостатический клапан для регулировки объема теплоносителя, подаваемого на каждый прибор. Таким образом, давление на конкретной батарее будет тем ниже, чем ближе она расположена к котлу. Однако серьезные сложности с балансировкой возникают, когда необходимо создать отопительную сеть значительной протяженности, например, если нужно обогреть двухэтажный дом. В таких случаях на первом радиаторе давление может быть занижено настолько, что теплоноситель в него просто не потечет, либо может не хватить настройки клапана. В этом случае оптимальным будет использование варианта с попутным движением теплоносителя.

Вариант с попутным движением теплоносителя дает возможность намного легче решить вопрос балансировки. Собственно, такой вопрос возникает только в том случае, если используются батареи с разными характеристиками. Если все радиаторы в системе отопления имеют одно и то же число секций и одинаковые размеры, то попутная разводка является сбалансированной изначально и не требует применения специальной регулирующей арматуры. При разном количестве секций или при разных типоразмерах установленных в системе радиаторов ее придется балансировать. Однако сделать это будет намного легче по сравнению с тупиковой схемой.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector