- опис системи
- Область застосування
- Дані з гідравліки
- обв'язка котельні
- система трубопроводів
- арматура радіаторів
Одна з найцікавіших тем в теплотехніки - системи опалення з попутним двухтрубной подачею теплоносія, що іменується в середовищі майстрів схемою Тіхельмана. Пристрій їх дійсно унікально: система практично не вимагає балансування, відрізняється стабільністю роботи, але при цьому має і ряд недоліків.
опис системи
У професійних колах петля Тіхельмана іменується двухтрубной системою опалення з попутним рухом теплоносія. Таку назву повністю відображає суть і принцип роботи, відмінні риси найкраще видно на тлі двотрубної системи зі зворотним рухом теплоносія, яка знайома практично всім.
Уявімо радіаторну мережу, розгорнуту в прямий ряд. При класичній схемі тепловий вузол розташований на початку цього ряду, від нього вздовж всієї мережі слід дві труби для подачі гарячого і повернення холодного теплоносія відповідно. При цьому кожен радіатор являє собою свого роду шунт, тому, чим більше видалення нагрівального приладу від теплового вузла, тим вище гідравлічний опір в петлі його підключення.
1 - Двотрубна схема підключення радіаторів із зустрічним струмом теплоносія в подачі і обратке; 2 - схема підключення Петля Тіхельмана з попутним підключенням
Якщо ж ми ряд радіаторів звернемо в кільце, то обидва його краї будуть примикати до теплового вузла. В цьому випадку набагато вигідніше зробити так, щоб поворотний трубопровід направляв теплоносій НЕ назад в котельню, а продовжував слідувати далі по ланцюжку, тобто попутно подачі. Іншими словами труба подачі слід від теплового вузла і закінчується на крайньому радіаторі, в свою чергу поворотний трубопровід бере свій початок від першого радіатора і направляється в котельню. Цей же принцип може бути реалізований, навіть якщо радіатори розташовані в просторі лінійно, просто від місця врізки крайнього радіатора в обратку труба розгортається щоб повернути охолоджений теплоносій. При цьому на певній ділянці система опалення буде трёхтрубной, так петлю Тіхельмана теж іноді називають.
Петля Тіхельмана з розміщенням радіаторів по периметру будівлі. Від кожного радіатора загальна довжина труб подачі і обратки приблизно однакова. 1 - котел опалення; 2 - група безпеки; 3 - радіатори опалення; 4 - труба подачі; 5 - труба обратки; 6 - циркуляційний насос; 7 - розширювальний бак
Але навіщо потрібні такі складнощі? Якщо уважно вивчити схему, то виявиться, що сума довжин живить і поворотного трубопроводу для кожного радіатора однакова. Звідси висновок: гідравлічний опір кожної окремо взятої петлі підключення еквівалентно іншим ділянкам, тобто система просто не потребує балансуванню .
Область застосування
Проте, спокуса уникнути гідравлічного настроювання системи не повинен призводити до поспішних необдуманих вчинків. Двотрубна попутна система характеризується високою матеріаломісткістю, тому її монтаж виправданий далеко не у всіх випадках.
Розглянемо таке поняття як ступінь «притиснення» нагрівального приладу при балансуванні двухтрубной зворотного системи. Занижуючи умовний прохід в місці підключення декількох перших радіаторів можна скоротити витрату теплоносія в них, тим самим знизивши перепад тиску, щоб на наступних ділянках мережі зберігався достатній напір. Якщо радіаторна мережа складається з великого числа нагрівальних приладів, розташованих на великій відстані один від одного, обмежувати проток на початкових радіаторах доведеться до такої міри, що протоки в них буде недостатньо для нормального виділення тепла. Це змушує використовувати насоси з більш високою продуктивністю, через що при перебігу теплоносія в окремих вузлах утворюється відчутний шум. В цілому можна сказати, що пристрій двотрубної попутної системи виправдано тільки при кількості радіаторів більше 8-10 при загальній довжині трубопровідного става понад 70 м.
Матеріаломісткість системи Тіхельмана істотно збільшується при неможливості звернути радіаторну мережу в кільце, тобто розташувати опалювальний трубопровід строго по периметру будівлі. Цьому зазвичай заважають дверні прорізи та фронти скління в підлогу. У таких випадках доводиться монтувати додаткову трубу, по якій теплоносій буде повертатися в котельню, а оскільки загальна довжина довільно взятої петлі збільшується як мінімум на половину - збільшувати умовний прохід магістралі або продуктивність насоса. Уникнути додаткових витрат в принципі можна за рахунок влаштування колекторної (променевий) системи, проте краще попередньо виконати порівняльний розрахунок матеріаломісткості.
Дані з гідравліки
Робота системи, влаштованої за принципом петлі Тіхельмана, відрізняється високою стабільністю. Цей факт наочно демонструється даними гідравлічного розрахунку, однак для цього потрібне дотримання ряду монтажних правил.
Основним функціональним елементом такої системи залишається гідравлічний насос. Він створює тиск на виході, тобто на подачі, і розрідження на вході - обратке. Чисельно величина обох значень знижується в міру віддалення від насоса, причому падіння напору відбувається не лінійно, воно описується квадратичною величиною динамічного напору. Ця закономірність простежується і для подає гілки, і для поворотної, умовно падіння можна описати на прикладі трубопроводу довжиною 100 м:
Видалення від насоса в бік руху теплоносія (м) Тиск в подачі (% від номінального) Разрежение в обратке (% від номінального) Падіння тиску на радіаторі 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%
Це усереднені дані, але навіть по ним видно, що при удаваній рівномірності втрати напору в середині радіаторної мережі трохи вище, ніж по краях. Дійсно, за рахунок пропорційного зміни тиску і розрідження в кожному радіаторі підтримується практично однаковий перепад тисків в кожному нагрівальному приладі, однак для коректної і стабільної роботи петлі Тіхельмана слід дотримуватися ряду правил, про які йтиметься далі.
обв'язка котельні
Двотрубна система з попутним рухом теплоносія може бути як відкритою, так і закритою. Як ми вже говорили, основним функціонуючим елементом служить насос, тому його встановлення не уникнути. На природну циркуляцію не варто розраховувати навіть при правильно організованій верхньому розведенні труб. Як ми вже говорили, типова петля Тіхельмана містить 10 і більше радіаторів, продавити таке плече тільки гравітаційним переміщенням малоймовірно.
На виході подачі котла встановлюється традиційна «трійка» безпеки: автоматичний, підбурюючий клапан і манометр. Для відкритих систем вихід подачі повинен бути організований вертикальним каналом до висоти освіти ухилу, в найвищій точці встановлюється відкритий розширювальний бак. Далі труба подачі направляється безпосередньо в розвідні мережу.
На звороті котла встановлюється один циркуляційний насос, продуктивність якого визначається гідравлічним опором всієї системи. Безпосередньо перед насосом розташовується сітчастий фільтр, а відразу після насоса - трійник для підключення розширювального бака і манометр нижньої точки. Також в цьому місці виводиться заправний патрубок.
Запірна арматура котельні представлена повнопрохідними кульовими кранами, які встановлюються:
- по обидві сторони від насоса
- на відводі розширювального бака
- на заправну патрубку
- в точках підключення котла до магістралі
Додатково в котельні може бути встановлена зв'язує байпасна трубка, в розрив якої монтується електричний нормально закритий клапан, що спрацьовує при зупинці циркуляції. Врізка байпаса повинна здійснюватися до циркуляційного насоса: байпас призначений для захисту від температурного шоку і шунтирует він теплообмінник котла від магістралі, а не навпаки.
Система Тіхельмана хороша також і тим, що при відносно високій потужності радіатора мережі можлива робота від котла з вбудованим комплексом гідротехнічного устаткування. Однак при необхідності узгодити роботу радіаторної мережі і теплої підлоги кожне плече системи оснащується власним циркуляційним насосом. Якщо продуктивність в плечах істотно відрізняється, необхідна установка Гідрострелка.
система трубопроводів
Як верхню, так і нижню розводку петлі Тіхельмана прийнято виконувати трубами PPR. Якщо потрібно прихована прокладка труб, рекомендується використовувати систему PEX з насувна фітингами. Якщо прокладка труб виконується в щільних підставах, слід використовувати теплоізоляційну оболонку.
Система опалення Тіхельмана для одноповерхового будинку виконується вкрай просто. Трубопровід подачі теплоносія пролягає від теплового вузла уздовж всієї радіаторної мережі. Номінальний умовний прохід труби зберігається аж до передостаннього радіатора в ряду, після чого виконується перехід на діаметр підключення радіаторів, зазвичай це 20 мм поліпропілен або 16 мм PEX. Трубопровід поворотного струму прокладається в тому ж порядку, але назустріч подачі, тобто перший радіатор у напрямку струму гарячого теплоносія підключається зниженням діаметром.
Якщо система Тіхельмана влаштовується на декількох поверхах, потрібно монтаж вертикального стояка. Магістральна труба подачі слід до найвищої точки, звідки виконується відгалуження для заживлення верхнього поверху. Після цього магістраль розгортається вниз, на цій ділянці здійснюється врізка подачі для всіх нижніх поверхів. Загальний трубопровід поворотного струму виконується за аналогією з двухтрубной системою із зустрічним рухом теплоносія, тобто просто виконує роль збірної магістралі.
Діаметр труб для петлі Тіхельмана розраховується за загальними методиками теплотехнічного розрахунку, заснованих на виборі оптимального значення Kvs магістральних труб. При цьому бажано, щоб по ходу руху теплоносія не відбувалося ступеневої заниження умовного проходу, інакше природна балансування системи буде не настільки якісною. У системах з протяжністю розвідних трубопроводів до 120 м оптимальним вважається умовний прохід магістральних труб не менше 270 мм 2, а для труб підключення радіаторів - близько 130 мм 2.
арматура радіаторів
Часто можна зустріти думку, що двотрубна система опалення з попутним рухом теплоносія не потребує комплектації радіаторів регулювальної арматурою. Вважається, що нібито цей факт нівелює додаткові витрати на додаткові труби і фітинги для них. Однак коректна робота радіаторів в такому випадку навряд чи можлива.
Термостатичні головки для радіаторів в системі Тіхельмана повинні бути встановлені обов'язково. Без них ніяк не виконати індивідуальну настройку радіаторів в різних кімнатах, що не дуже комфортно при змінюються кліматичних умовах. Що до балансувальних клапанів (дроселів), то на цей рахунок суперечки особливо спекотні. Як згадувалося вище, навіть при попутному русі теплоносія відзначається перепад тиску на радіаторах. При грамотному розрахунку системи це явище можна компенсувати, варіюючи число секцій в радіаторах різних зон. Проте, якщо існує навіть мінімальний ризик помилки, краще встановити регулювальні клапани хоча б на кількох перших радіаторах з кожного краю.
Петля Тіхельмана також може збалансовуватися статичними методами регулювання. Мова йде про так званому «шайбованіі». Якщо гідравлічним розрахунком заздалегідь визначені коефіцієнти місцевих опорів, регулювальні клапани можуть бути замінені вставками, занижують умовний прохід на певну величину. З найпростіших варіантів можна запропонувати самостійно виготовлені кільцеві ущільнення з різним внутрішнім діаметром, які встановлюються в місцях нарізного підключення радіаторів.
рмнт.ру
13.02.18