Система отопления петля тихельмана: схема и расчёт

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:

1. При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
2. 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:

1. На патрубке подпитки.
2. По обеим сторонам насоса.
3. У расширительного бака.
4. 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.

Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже

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.

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:

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.

Устройство и особенности однотрубной системы

Такие системы отопления могут быть:

• горизонтальными (проточные);
• с верхней разводкой (вертикальные).

Обе системы могут быть как закрытыми, так и открытыми.

1. радиаторный регулятор;
2. шаровые краны;
3. термостатический клапан и пр.

Как уже упоминалось в начале статьи, одним из преимуществ однотрубной системы является возможность спрятать коммуникации в полу. Это немаловажный фактор, ведь сейчас мало кто прячет радиаторы отопления за занавесками, да это и не практично, так как нарушается циркуляция воздуха возле батарей, вследствие чего приходится поднимать температуру на котле, а это приводит к лишним расходам топлива.

Преимущества

1. Монтаж однотрубной системы выполняется меньшим количеством труб (30–40%).
2. Несложная схема разводки, монтаж которой сможет выполнить неспециалист.
3. По сравнению с двухтрубной отопительной системой монтаж однотрубной выполняется быстрее.
4. Система может быть смонтирована как в одноэтажном доме, так и доме с несколькими этажами.
5. Не возникает проблем по поводу того, как при монтаже труб обойти дверной проем.

Недостатки

Поговорив о преимуществах, нужно упомянуть и недостатки.

1. На каждой батарее должен быть установлен кран Маевского или автоматическая система стравливания с системы воздуха.
2. Неравномерное распределение теплоносителя – к каждой следующей батарее приходит более охлажденная вода, поэтому КПД последнего радиатора будет невысоким. Положение можно улучшить, установив в систему циркуляционный насос.

Монтаж

Процесс установки системы отопления Тихельмана заключается в последовательности следующих действий:

1. Для начала производится монтаж котла. Для того, чтобы его расположить в помещении, минимальная высота от пола до потолка должна составлять 2,5 м, допустимый объём помещения равен 8 м³. Для того, чтобы узнать необходимую мощность агрегата, нужно выполнить расчет (примеры можно найти в специализированных справочных изданиях). Для обогрева 10 м² понадобится примерно мощность в 1кВт.
2. Следующий этап — навешивание радиаторных секций. Изначально нужно определить сколько радиаторов вам нужно, затем необходимо сделать разметку их расположения (обычно их размещают под оконными проёмами) и крепление посредством специальных кронштейнов.
3. Далее переходим к этапу протягивания магистрали попутной системы отопления. Лучше всего использовать металопластиковые трубы, которые хорошо справляются с высокими температурами, а также порадуют владельцев долгим сроком эксплуатации и простотой монтажа. Основные трубопроводы (подача и “обратка”) от 20-ти до 26-ти мм и 16-ти мм для подсоединения радиаторов.
4. Монтаж циркуляционного насоса. Он должен быть установлен на обратной трубе максимально близко к котлу. Врезать его нужно через байпас с тремя кранами. Перед насосом должен стоять специальный фильтр. Пренебрегать этим требованием не стоит, поскольку он оказывает непосредственное влияние на срок службы оборудования.
5. Монтаж расширительного бака и элементов, которые отвечают за безопасность работы оборудования. Для отопительной системы с попутным движением теплоносителя подходят исключительно мембранные расширительные бачки. Элементы группы безопасности входят комплектацию совместно с котлом.

Если вы собрались применить схему Тихельмана для двухэтажного дома, то здесь есть специальная технология.

Разводка труб осуществляется с завязыванием всего здания полностью, а не каждого этажа по отдельности. Также следует на каждом этаже установить по одному циркуляционному насосу и оставить неизменными равные длины обратных и подающих трубопроводов для каждого радиатора в отдельности в соответствии с основными требованиями попутной двухтрубной отопительной системы. Если установить один насос, то в случае его поломки система отопления во всем доме придет в бездействие.

Многие специалисты считают целесообразным устройство общего стояка на два этажа с отдельной трубной разводкой на каждом этаже. Такими образом можно учесть разницу потерь тепла на каждом этаже и подобрать нужные диаметры труб, а также требуемое число секций в батареях.

Раздельная попутная схема отопления на этажах сделает настройку системы гораздо проще, а также позволит осуществить оптимальную балансировку нагрева всего здания. Однако, здесь нужно будет врезать в контур попутки балансировочный кран для каждого этажа. Краны могут быть размещены один около другого непосредственно рядом с котлом.

Популярность и широкое применение схемы отопления Тихельмана полностью оправдано, множество положительных отзывов довольных владельцев домов, использующих подобную схему является прямым подтверждением.

Схема устройства петли Тихельмана в доме

Если используется схема отопления Тихельмана для двухэтажного дома, то в процессе монтажа придерживаются следующих правил:

1. Главный элемент системы – гидравлический насос.
2. Обязательно делается общий стояк, а для каждого этажа прокладывается своя отдельная петля.
3. На разных этажах энергопотери будут значительно отличаться, поэтому радиаторы и диаметр труб подбираются отдельно для каждого этажа.
4. Разделительные схемы позволяют выполнять балансировку поэтажно и существенно упрощают настройку всей системы.
5. На каждом этаже в контуре попутки должен быть установлен балансировочный кран. Для двухэтажных построек эти краны можно установить рядом в помещении котельной.

Обвязка котла

Двухтрубные системы с попутной циркуляцией теплоносителя могут быть закрытыми и открытыми.

На выходе подающего трубопровода из котла устанавливаются приборы безопасности:

• предохранительный клапан;
• автоматический воздухоотводчик;
• манометр.

В открытых системах выход подающего трубопровода организовывается в виде вертикального канала, в верхней точке которого устанавливается расширительный бак. После него подающая труба идет в разводящую сеть.

На обратном трубопроводе монтируется циркуляционный насос. При определении его производительности учитывают гидравлическое сопротивление системы. Перед насосным оборудованием устанавливается фильтр грубой очистки. После насоса монтируют тройник для присоединения расширительного бака, а также манометр для определения давления в нижней точке системы. В этом же месте выводится патрубок для слива или заправки контура теплоносителем.

Схема самотечной отопительной системы с естественной циркуляцией

В качестве запорной арматуры используются шаровые краны с полным проходом. Они монтируются в следующих местах:

• с двух сторон от насосного оборудования;
• на заправочном патрубке;
• на отводе расширительной емкости;
• в тех местах, где котел подключается к контуру.

Иногда в котельной на байпасе устанавливают закрытый клапан, который срабатывает при остановке циркуляции теплоносителя. Его врезают до циркуляционного насоса. Байпас защищает систему от работы вхолостую и температурного шока.

Трубопроводы

Если монтируется отопление (петля Тихельмана для двухэтажного дома), то при выборе сечения трубопровода учитывают теплопотери и площадь помещения:

1. Если тепловые потери не превышают 15 кВт при отапливаемой площади 150 м², то подойдут трубы, внутренний диаметр которых равен 2 см. В большинстве случаев именно они применяются для устройства внутренней магистрали в системе с количеством радиаторов не более 8 штук. При такой площади отопления подойдет насос 25-40.
2. Если теплопотери находятся в пределах 15-27 кВт, а площадь дома не превышает 250 м², подойдут трубопроводы с внутренним диаметром 2,5 см. Это позволит оптимизировать работу насосного оборудования. При площади дома не более 250 квадратов используют насосное оборудование 25-60.

При проведении необходимых расчетов диаметр трубопровода можно уменьшить. При этом стоит учитывать, что подающий трубопровод, идущий к последнему радиатору, должен иметь сечение не менее 1,6 см.

Арматура

Для правильной работы радиаторов их обязательно укомплектовывают регулировочной арматурой. Благодаря этому температурный режим можно отрегулировать в каждой отдельной комнате.

Чтобы отрегулировать перепады давления в отопительных приборах, можно установить в каждом радиаторе отличающееся число секций. Но для этого нужно выполнить правильные расчеты. Если есть вероятность ошибки, то лучше установить на приборы регулировочные клапаны

Особенно это важно сделать на первых радиаторах с каждого края

Для балансировки петли Тихельмана могут использоваться методы статической регулировки. В этом случае вместо регулировочных клапанов используют вставки, которые уменьшают условный проход на заданную величину. Кольцевые уплотнения с разным диаметром можно изготовить самостоятельно. Они устанавливаются в месте резьбового подключения батареи.

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.

Рекомендации по монтажу

Если работа по сборке системы будет проводиться собственноручно, то мастеру потребуется пошаговое описание монтажного процесса.

Важно соблюдать такие правила:

• требуется обустраивать 2 контура: для горячей и холодной воды;
• трубы нужно укладывать с небольшим уклоном, направленным к последнему радиатору;
• оба контура укладываются параллельно друг другу;
• для предупреждения утраты тепла в главном стояке, лучше обернуть его изолятором;
• монтаж емкости для сбора лишнего объема воды осуществляется в наивысшей точке;
• размеры труб и соединительных деталей должны совпадать;
• все части системы изготовлены из одного материала.

Последовательность выполнения работ такая:

1. Отведение основного стояка от котла. Тут же монтируется расширительная емкость.
2. Разведение подводящих труб.
3. Одновременная укладка трубы, при помощи которой в котел подается холодная жидкость.
4. Фиксация насоса.
5. Крепление батарей или радиаторов.

Перед тем как заправлять 2-х трубные системы отопления, нужно внимательно осмотреть все ли соединения надежно затянуты.

Характеристика системы, плюсы и минусы

Данного рода отопительные системы отличаются тем, что в их составе находятся сразу две ветки трубопровода. Первая передает подогретый теплоноситель по всех элементах системы, а когда он (теплоноситель) охлаждается, то вторая ветка транспортирует его обратно к котлу. Существенным преимуществом по сравнению с однотрубной конструкцией является то, что теплоноситель подается во все элементы с одинаковой температурой, не теряя тепла при достижении самой отдаленной точки системы.

Важно! Нельзя твердить, что двойной трубопровод – это покупка двойного количества труб. Дело в том, что в этом случае большого диаметра этих труб не нужно, да и размеры вентилей и крепежных элементов тоже будут меньшими

Получается, что ценовая разница между обеими системы несущественна.

Что такое петля Тихельмана

Петля Тихельмана (еще называют «попутной схемой») — это схема разводки труб системы отопления. Такая схема сочетает в себе одновременно достоинства двух распространенных схем: ленинградской и двухтрубной, при этом обладая дополнительными преимуществами.

Если сравнивать с двухтрубной схемой, то при применении петли Тихельмана нет необходимости устанавливать дорогостоящие регулировочные системы. Отопительные приборы работают как один большой радиатор. Проток теплоносителя одинаков по всему контуру отопления. Отсутствуют сужения труб и тупиковые радиаторы, в которых проток хуже всего. Недостаток в сравнении с двухтрубной схемой отопления — необходимо всю ветку делать трубой большого диаметра, что может сильно сказаться на стоимости всей системы в целом.

Если сравнить с ленинградской (однотрубной) схемой — преимущество в том, что теплоноситель не пройдет по трубе мимо радиатора. Ленинградская схема очень требовательна к проекту схемы и монтажу. При невысокой квалификации выполнения либо первого либо второго, будет невозможно заставить воду проходить через отопительный прибор, она пройдет по трубе мимо. Радиатор же останется чуть теплым. К тому же, в ленинградской схеме первые по току воды радиаторы будут горячее, чем последуюцие. Так как вода дойдет до них уже охлажденная. Недостаток петли Тихельмана по сравнению с «ленинградкой» — увеличение расхода трубы почти в 2 раза.

Из общих достоинств хочется отметить, что такую схему трудно разбалансировать. Условия для движения теплоносителя почти идеальные, что, к тому же положительно отражается работе теплогенератора (будь то котел, солнечные системы или что-то еще).

Основной недостаток попутной схемы отоплния — определенные требования к помещению. На практике не всегда удается организовать круговое движение теплоносителя. Могут помешать дверные проемы, архитектурные особенности и т.п. К тому же возможно ее примененние только при горизонтальной разводке, при вертикальной петля Тихельмана не применима.

Система Тихельмана в двухэтажном доме

В частном доме жильцы предпочитают пользоваться автономными системами отопления. Чтобы получить тепловую энергию, используют самостоятельный генератор тепла. Обычно такими генераторами являются котлы среднего размера. Самой работоспособной и популярной является схема подключения под названием «Схема Тихельмана».

Если разрабатывается схема Тихельмана отопления 2 х этажного частного дома, то задача становится сложнее

Преимущество схемы заключатся в способности самостоятельной балансировки. Одну ветку схемы можно использовать для обвязки двух домов. При условии, что используется принудительная циркуляция теплового носителя. Классическая двухтрубная схема предполагает начало обратной магистрали от последней батареи, а конец схемы находится там, где расположен котел. А вот схема Тихельмана имеет противоположную конструкцию.

Преимущества схемы:

• Сбалансированность системы;
• Отсутствие регулировочного оборудования;
• Одинаковый проток по все системе отопления;
• Оптимальная работа теплорегулирующего оборудования.

Схема имеет и недостатки. Для того чтобы она работала правильно и эффективно, необходимо использовать дополнительные трубы, имеющие большой диаметр. Покупка оборудования предполагает дополнительные расходы.

Схема отопительной системы для дома петли Тихельмана

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.

Одной из самых популярных разновидностей систем отопления в наше время является так называемая петля Тихельмана. Схема эта достаточно простая, но при выполнении разводки в данном случае, конечно же, нужно придерживаться определенной технологии. Перед монтажом такой системы обязательно следует составить подробный проект, сделав все необходимые расчеты. Схема отопления петля Тихельмана на самом деле очень проста. В этом случае подающая труба протягивается обычным образом — то есть от котла к последнему радиатору.

Петля Тихельмана окажется подходящей схемой для подключения конвекторов, более экономичной и устойчивой по сравнению с лучевой схемой при большом количестве более 4 шт. 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 м кв.

Область применения

Они же и используются для основных магистралей в большинстве случаев, — примерно до 8 радиаторов в кольце. При теплопотерях от 15 до 27 кВт до м кв. Диаметр трубопровода в петле можно уменьшить в соответствии с расчетом. И с условием указанным выше.

Что представляет собой система и как она монтируется

Во всяком случае, к последнему радиатору по подаче прокладывается минимальный диаметр — 16 мм. Для отапливаемой площади до м кв. 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

Похожие записи:

Камни для колодца Как выбрать входную металлическую дверь в квартиру? Пескоуловитель для ливневой канализации Каркас для гипсокартона на потолок видео уроки Ливневка вокруг дома: особенности устройства и монтажа Как правильно сделать отмостку вокруг дома своими руками