Система отопления Тихельмана: схема подключения, плюсы и минусы, монтаж

Виды двухтрубной системы отопления

Основные виды двухтрубной схемы отопления

Тупиковая схема двухтрубной системы является более популярной, чем петля Тихельмана. На ее сооружение обычно требуется меньшее количество материала.

Как сказано выше, основной принцип устройства тупиковой системы – постепенное снижение диаметров прямого и возвратного трубопроводов по длине ветки, от первого к последнему отопительному прибору.

Регулировка температуры осуществляется регулирующей арматурой. Стоит отметить, что при монтаже любого типа водяной системы отопления на каждый элемент нагрева следует устанавливать запорно-регулирующую арматуру. Это необходимо для отключения радиатора или иного нагревательного прибора для профилактики (промывки) или ремонта. При отключении любого прибора в двухтрубной сети система продолжает работать – это является весомым достоинством описываемой схемы.

Алгоритм регулировки заключается в следующем. На первом радиаторе регулирующая арматура закрывается максимально, оставляют небольшой проток теплоносителя. На каждом последующем приборе вентиль (или кран) приоткрывают немного больше. Такая ступенчатая регулировка позволяет выровнять давление по длине контура и настроить требуемые расходы теплоносителя (и соответственно – температуру).

Небольшим недостатком тупикового построения двухтрубной схемы является то, что при значительном открытии регулирующей арматуры на первом или втором радиаторе они могут заработать в режиме байпаса. Такая ситуация случается редко и вызвана обычно неверным выбором диаметров трубопроводов.

Более выгодной в гидравлическом плане является попутная схема, также известная под названием петли Тихельмана. Здесь прямой и обратный трубопроводы имеют одинаковый диаметр, подключаются к радиаторам с разных направлений. Это позволяет практически выровнять давление теплоносителя во всех приборах отопления без серьезной корректировки регулирующими устройствами – вентилями или кранами.

На монтаж линии по схеме Тихельмана требуется больше трубопровода, чем на сборку тупиковой ветви. Применение той или иной схемы обосновывается обычно строительными параметрами отапливаемого здания – размерами и взаимным расположением помещений.

Двухтрубная система позволяет монтировать на одну линию большее количество радиаторов, чем однотрубный аналог. Причем петля Тихельмана может качественно работать с большим числом элементов нагрева, чем тупиковая конфигурация за счет своего гидравлического строения.

Две основные разновидности двухтрубной системы – тупиковая и попутная – служат базовыми элементами. Общее же устройство всего комплекса отопления имеет следующие конструктивные решения:

1. Подключение веток системы к вертикальным стоякам при количестве этажей более 1;
2. Врезка веток системы в горизонтальные лежаки, размещаемые в нижней или верхней части здания;
3. Подключение тупиковых ветвей или попутных схем Тихельмана к распределительным коллекторам;
4. Сооружение двухтрубной системы с естественной циркуляцией.

Обязательным условием для подключения тупиковых или попутных веток к стоякам и лежакам является установка в месте присоединения балансировочных вентилей. Они необходимы для общей гидравлической настройки всей системы отопления.

Стоит отметить, что двухтрубная схема применяется в основном в системах закрытого типа с принудительной циркуляцией. Сооружение открытой системы с естественной циркуляцией чаще всего требует балансировки – установки запорно-регулирующей арматуры.

Схема двухтрубной системы с естественной циркуляцией теплоносителя

Для представленной схемы обязательным техническим решением будет установка крана и ограничение подачи в первый радиатор, иначе теплоноситель будет проходить по кратчайшему пути. При этом последующие радиаторы будут получать недостаточное количество тепла.

Установка крана или вентиля, имеющего определенное гидравлическое сопротивление, может внести дисбаланс в гравитационное движение теплоносителя. Поэтому лучшим решением для организации естественной циркуляции является однотрубная схема, выполняемая обычно в этом случае без байпасов.

Двухтрубная схема системы отопления – самая популярная конфигурация водяного радиаторного обогрева помещений. Благодаря своим достоинствам – маневренности, простоте балансировки, независимости приборов – она по праву занимает лидирующие позиции в проектных решениях комплексов отопления.

Рекомендуем прочитать:

Системы водоснабжения

Котлы

Автономное горячее водоснабжение частного дома

Виды и выбор душевых кабин

Комбинированные котлы отопления

Мобильный теплый пол

(Просмотров 7 103 , 5 сегодня)

Преимущества и недостатки

Двухтрубная петля для отопления дома имеет следующие преимущества:

• сумма длин обратки и подачи одинаковая для каждой батареи;
• гидравлические условия работы каждого отопительного прибора одинаковые;
• система не нуждается в балансировке;
• равная тепловая мощность всех радиаторов;
• стабильность работы всей системы.

Недостатки этой разводки заключаются в следующем:

1. Если в контуре установлено много радиаторов, то диаметр трубопровода нужно увеличивать.
2. Кольцевая укладка труб значительного диаметра требует большего расхода средств.
3. Чтобы обустроить разводку, трубопровод должен пройти по периметру всего здания, что сделать довольно сложно в любом случае, ведь мешают двери, высокие оконные проемы и лестничные клетки.
4. Эта разводка не подходит для небольшого дома, где намного выгоднее использовать тупиковую схему.

Недостатки тупиковой двухтрубной системы отопления

В тупиковой системе отопления теплоноситель поступает в прибор отопления, затем в обратный трубопровод, по которому движется к котлу. Чем ближе радиатор расположен к котлу, тем интенсивнее в нем процесс теплопередачи. И наоборот, чем дальше находится прибор отопления от котла, тем длиннее к нему путь теплоносителя и тем меньше запас его тепловой энергии. В итоге, в помещении, расположенном ближе к котлу жарко, а в удаленных комнатах, напротив, прохладно.

Недостатки двухтрубной системы отопления

Для того, чтобы устранить подобные «перекосы» в системе отопления применяют ее балансировку, с помощью запорной арматуры и труб различного диаметра меняя расход теплоносителя отдельно для каждого прибора отопления.

В свою очередь запорная арматура создает дополнительное сопротивление в системе отопления, для преодоления которого приходится устанавливать более мощный циркуляционный насос. При этом установка слишком мощного циркуляционного насоса может стать причиной возникновения гидравлических шумов в системе отопления, что может привести к нежелательным последствиям в ее работе.

Еще одним недостатком тупиковой системы отопления следует назвать сам процесс балансировки. При выполнении его в ручном режиме получить желаемый результат и равномерно обеспечить теплом весь дом бывает очень сложно, а управление нагревом приборов отопления  в автоматическом режиме может стоить дорого.

Всех перечисленных недостатков лишена система отопления Тихельмана.

Объем воды в системе

Конечно же, для того чтобы система отопления петля Тихельмана работала эффективно, перед ее монтажом следует рассчитать в том числе и необходимый расход теплоносителя. Чтобы определиться с этим параметром, следует прежде всего рассчитать теплопотери здания. Сделать это можно, воспользовавшись формулой G = S * 1 / Ро * (Тв — Тн)к. Здесь Po — сопротивление теплопередачи, Тв и Тн — температура воздуха на улице и в доме, к — понижающий коэффициент. Первый и последний показатель определяются по таблицам в зависимости от особенностей конструкции здания. Собственно сам расход теплоносителя рассчитывается по формуле Q = G/(c*(Т1-Т2)), где:

• с — удельная теплоемкость воды (4200),
• Т1 — ее температура в обратке,
• Т2 — в подающей трубе.

Последние два параметра определяются с учетом показателя нелинейности теплоотдачи радиаторов. В конечном итоге разница между их значениями должна быть равна примерно 15-20 С.

Расчет системы: диаметр труб

Конечно же, составление подробного проекта — это то, чего в первую очередь требует монтаж отопления петля Тихельмана. Расчет системы в данном случае производится в обычном порядке. Для того чтобы определить необходимый диаметр труб, нужно сначала вычислить нужную тепловую мощность системы. Сделать это можно по формуле Q = (V * Δt * K), где V — объем дома, Δt — разница температур в помещении и на улице, K — коэффициент теплопотерь. Последний параметр зависит от степени утепленности задания.

Коэффициент теплопотерь в зависимости от степени утепленности здания

Степень теплоизоляции	Коэффициент
Отсутствие теплоизоляции (или минимальная)	3-4
Облицовка кирпичом	2-2.9
Средний уровень теплоизоляции	1-1.9
Качественная изоляция, использование пластиковых окон и современных входных дверей	0.6-0.9

Далее нужно определиться со скоростью движения теплоносителя в магистралях. Диапазон значений оптимального показателя в данном случае находится между 0,36 и 0,7 м/с. Все полученные данные в конечном итоге следует подставить в специальную таблицу размеров труб. Чаще всего для обратной и подающей магистрали в таких системах приобретают металлопластик диаметром 26 мм. Радиаторы же подключают отрезками на 16 мм.

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.

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.

Плюсы схемы

Все больше владельцев частных домов решают устанавливать системы отопления по попутной схеме Тихельмана. Это неудивительно, она обладает довольно большим рядом плюсов:

Наверное, самым главным достоинством этого метода является то, что такая система отопления позволяет всем приборам отопления работать максимально эффективно

Например, подающая и обратная магистрали подключаются вместе, идя в одном направлении цепи радиаторов, отдача тепла каждого последующего радиатора уменьшается, последний может вообще остаться холодным; Трубы идут по двум отдельным цепям в одном направлении, КПД радиаторов становится заметно выше, продолжая уменьшаться; Благодаря петле Тихельмана радиаторы способны работать на 100%; Система имеет адаптивный характер, для установки подойдут маленькие и большие помещения бытового или промышленного назначения; Каждый радиатор дает одинаковое количество тепла, поэтому помещение прогреется равномерно; Способ прост в исполнении, не имеет сложных этапов, важно лишь следовать технологии; Присутствует возможность установки дополнительных устройств отопления; Так как радиаторы уже сбалансированы, не требуется тратить время на их балансировку ради равномерного прогрева, установка системы не требует покупки каких-либо дополнительных элементов; Отопление, установленное по схеме Тихельмана, прослужит очень долго

Принципиальная схема отопления Тихельмана

Плюсы и минусы

Попутная система имеет больше достоинств, чем недостатков.

Плюсы системы с попутным движением воды:

1. Вся система обогрева нагревается одинаково, от начального до последнего отопительного прибора. Во всех помещениях будет одинаково тепло.
2. Не нужно использовать дорогостоящее оборудование и непростую балансировку.
3. Вероятность установки регуляторов тепла.
4. Процесс установки попутной системы обогрева возможен собственными руками, особенные умения не нужны.
5. Система имеет продолжительный эксплуатационный срок.
6. Большая надежность и редкость неполадок.
7. Систему можно укладывать под полом.
8. Схема применима для домов в два этажа.
9. Система будет работать самостоятельно.

1. Очень высокий расход труб. Их длина больше, чем в обычных системах. К трубам требуется приличное количество единиц арматуры запорной.
2. Трубы имеют большее сечение если сравнивать с обыкновенными схемами, а это означает, обходятся дороже.
3. При сложной комбинации помещений использование схемы будет невозможным ввиду ограничений по обводам (нельзя использовать прямые углы, разную высоту труб).
4. При площади больших размеров дома и нескольких этажах подобная система обойдется в большую сумму.

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.

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.

Принцип действия попутной системы

Система отопления с попутным движением теплоносителя, которую также называют петля Тихельмана, получает сегодня все более широкое применение.

Особенно высокую эффективность данная схема демонстрирует при монтаже протяженных систем отопительных трубопроводов, например, если необходимо обеспечить эффективный обогрев большого двухэтажного дома.

Петля Тихельмана принципиально отличается от классической тупиковой (встречной) схемы. При встречной системе трубопровода подающая магистраль начинается от котла и заканчивается последним радиатором, а «обратка» начинается от последнего радиатора и заканчивается котлом. При этом теплоноситель в магистралях движется в противоположных направлениях. В системе с попутным движением теплоносителя подача проходит таким же образом, а вот обратная магистраль начинается с первого радиатора, после чего доходит до последнего радиатора и возвращается к котлу. Таким образом, по подающей и обратной магистралям теплоноситель движется в одном направлении.

Создание такой схемы объясняется необходимостью балансировки сети отопления. Если в одном из циркуляционных колец системы потери давления будут меньше, чем в остальных, то поток теплоносителя будет стремиться именно в эту ветку. Соответственно, напор на других радиаторах будет меньше, что приведет к снижению эффективности отопления в соответствующих помещениях. Балансировка предусматривает создание условий, при которых потери давления во всех ветках минимальны. В тупиковых системах для этого приходится устанавливать игольчатые вентили или специальные термостатические клапаны.

При использовании попутной системы задача балансировки решается намного проще.

Если система укомплектована радиаторами с одинаковым числом секций и одинакового типоразмера, то она является автоматически сбалансированной без необходимости применения дополнительной арматуры.

Если же используются разные радиаторы, то ставить арматуру придется. Однако и в этом случае сбалансировать попутную систему будет намного проще, чем тупиковую. Особенно это актуально при значительной протяженности трубопроводов.

Системы отопления с попутным движением теплоносителя, как правило, реализуются с нижней разводкой труб по горизонтальной схеме. При этом прокладывается три трубы:

• подающая магистраль;
• обратная магистраль;
• труба для возврата «обратки» к котлу.

Советы мастеру по монтажу отопления своими руками

1. На трубе, соединяющей расширительный бак с котлом, нельзя монтировать кран. Случайное его перекрывание может привести к разрушению системы.
2. Дымоход котла, установленного на мансарде, может быть слишком коротким. Для установки в таком месте больше подойдет котел с закрытой камерой сгорания подача воздуха к нему и отвод продуктов сгорания будет осуществляться по коаксиальному каналу типа «труба в трубе», выведенному через стену или крышу.
3. Одним из условий правильной работы котла является поступление к нему достаточного для горения количества воздуха. Для этого в наружной пене можно выполнить приточное отверстие. Со стороны котельной это отверстие должно находиться приблизительно на высоте 30 см от пола.
4. Газовый котел, особенно современный, будет хорошо работать только в чистом, сухом и хорошо проветриваемом помещении.
5. Желательно, чтобы вся система была выполнена из одного материала. Но некоторые производители котлов рекомендуют в пластиковых системах участок рядом с котлом монтировать из медных или стальных труб.
6. Стальные трубы, по сравнению с пластиковыми, имеют значительно меньший коэффициент теплового линейного расширения.
7. Укладывать в полу пластиковые трубы, учитывая их высокий коэффициент теплового линейного расширения, необходимо только в защитных трубах.
8. Для монтажа системы центрального отопления следует использовать только предназначенные для этого трубы. На трубах должны быть нанесены соответствующие маркировки.
9. Чтобы в процессе эксплуатации система, уложенная в полу, не протекала, соединение от коллектора к радиатору необходимо выполнять одним куском и после монтажа провести испытание давлением.
10. Участок труб между полом и радиатором необходимо прокладывать в стене или закрывать защитными гильзами.
11. Ручные воздушные клапаны представляют собой стандартное оснащение новых радиаторов. Кроме того, для удаления воздуха из системы используют автоматические воздушные клапаны.
12. Для крепления труб к полу используются специальные скобы. В местах прохода труб через дилатационный зазор их прокладывают в специальных гильзах (верхне фото), которые защищают от возможных повреждений.
13. Если уж очень хочется закрыть радиатор, лучше использовать для этого ажурный экран. Также необходимо оставить незакрытой головку термостатического клапана.
14. Установленная вертикально головка будет уменьшать приток горячей воды в радиатор больше, чем это было бы, если бы она была установлена правильно. В результате, в помещение будет поступать меньше тепла, чем нужно.
15. Головка с выносным (дистанционным) термодатчиком. Длина капилляра, соединяющего датчик с головкой, составляет 2 м.
16. К панельным радиаторам с нижним подключением подающую трубу необходимо подсоединять к внутреннему (ближе к центру) патрубку, а обратную – к крайнему. Обратное подсоединение приведет к снижению мощности радиатора почти наполовину.