Системы с попутным движением теплоносителя

При монтаже систем отопления в частных домах наиболее широкое применение получила двухтрубная разводка. Для ее реализации чаще всего применяются две основные принципиально разные схемы — попутная и тупиковая. Рассмотрим, чем отличается попутная система отопления, какими достоинствами и недостатками она обладает.

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.

Преимущества и недостатки петли Тихельмана

Как уже было сказано, основным достоинством петли Тихельмана является сбалансированность системы отопления. Она не требует установки дополнительной арматуры для регулировки потока, которая стоит достаточно дорого и к тому же может требовать обслуживания и выходить из строя.

Благодаря сбалансированности системы отопления попутного типа и одинаковой длины циркуляционных колец во всех радиаторах поддерживается практически одинаковый поток теплоносителя, а значит и греют они одинаково. В результате котел и циркуляционный насос работают в оптимальном режиме, и в целом обеспечивается оптимальное значение КПД системы. Соответственно вы получаете качественный обогрев помещений при снижении расхода энергоносителя и финансовых затрат на эксплуатацию системы.

Петля Тихельмана демонстрирует особую эффективность при создании достаточно крупных систем отопления со значительной протяженностью трубопроводов. В таких условиях спроектировать сбалансированную и хорошо работающую тупиковую систему бывает довольно проблематично. При использовании же попутной схемы особых сложностей с гидравлическим расчетом не возникает.

Схема с попутным движением теплоносителя, как правило, работает с принудительной циркуляцией. Однако может она применяться и в самотечных системах. Более того, в системе с естественной циркуляции теплоносителя петля Тихельмана представляет собой оптимальное решение именно за счет своей сбалансированности и отсутствия необходимости в регулирующей арматуре.

Преимущества системы с попутным движением теплоносителя оптимальным образом раскрываются при ее комплектации высококачественными отопительными приборами. Радиаторы Ogint сочетают в себе высокую тепловую эффективность и отличные гидравлические характеристики. Благодаря этому они позволяют добиться наилучшего режима работы отопления.

Помимо преимуществ петля Тихельмана имеет и ряд недостатков, которые ограничивают ее применение. К основным минусам относятся:

• более сложный монтаж за счет применения труб разного диаметра;
• увеличенная протяженность трубопровода, что приводит к удорожанию системы;
• наличие трех магистральных труб, что может ухудшать эстетические характеристики при открытой прокладке.

В связи с перечисленными недостатками системы с попутным движением теплоносителя имеют меньшее распространение, по сравнению с более простыми тупиковыми системами. Однако в ряде случаев именно такая схема является практически единственным решением для реализации действительно эффективного и экономичного отопления.

Попутное и тупиковое движение теплоносителя

В двухтрубных системах отопления часто используют попутное движение теплоносителя. Почему? В чем его преимущества? Чем тупиковая схема хуже?

Итак, попутное движение теплоносителя – это такое движение теплоносителя, при котором вода в подающем и обратном трубопроводе течет в одном направлении (Рис.1). При встречном (тупиковом) все как раз наоборот (Рис.2)

Рис.1 Схема двухтрубной системы отопления с попутным движением теплоносителя.

Рис.2 Схема двухтрубной системы отопления с тупиковым движением теплоносителя.

Рассмотрим и ту, и другую схему с точки зрения гидравлики и балансировки, протяженности трубопроводов и монтажа.

I. Гидравлика и балансировка.

Под гидравликой подразумевается непосредственный расчет потерь давления в ветках/кольцах. Балансировка же – это увязка веток между собой, а именно мы стремимся к тому, чтобы во всех кольцах/ветках были одинаковые потери давления. При расчете потерь давления сети нам необходимо посчитать потери давления в основном циркуляционном кольце (самом нагруженном и протяженном) и в остальных кольцах, чтобы увязать их с основным циркуляционным кольцом. Все просто: если в каком-то кольце потери давления меньше, чем в остальных, то вода будет стремиться именно в этот контур, следовательно, в других кольцах ее будет недостаточно. Это означает, что мы не получим требуемый расход теплоносителя в каждой ветке и соответственно необходимой теплоотдачи от отопительных приборов, в этом случае система считается разбалансированной. Гидравлика для попутного движения теплоносителя до удивления проста. Если у вас ветка из одинаковых по мощности и типоразмеру радиаторов (Рис.3), то потерю давления достаточно посчитать в контуре через любой радиатор, в остальных же контурах значение потерь давления такое же. Система, по умолчанию, является гидравлически увязанной, т.е. отбалансированной и не требует никаких радиаторных клапанов предварительной настройки.

Рис.3 Схема с попутным движением теплоносителя при одинаковой мощности приборов.

Однако, если мощность отопительных приборов разная либо они имеют разный типоразмер (что влияет на значение местного сопротивления прибора), то придется считать потери через каждый контур и увязывать приборы между собой с помощью термостатических клапанов (Рис.4).

Рис.4 Схема с попутным движением теплоносителя при разной мощности приборов.

При использовании встречной схемы движения теплоносителя, в любом случае, считаются потери давления через каждый контур и на каждый прибор ставится термостатический клапан. Но, можно сказать, что в случае установки термостатических клапанов на приборы при попутной схеме движения теплоносителя наиболее вероятно, что настройки клапана хватит для балансировки. Если же у нас тупиковая схема, то на первом приборе на ветке (Рис. 5) мы должны выставить максимальную настройку, т.е. максимально зажать сечение, и в случае, если система очень протяженная, настройки клапана может не хватить либо, если мы выставим максимальную настройку, сечение будет уменьшено настолько, что вода в отопительный прибор не потечет.

Рис.5 Настройка клапана – схема с тупиковым движением теплоносителя.

По критерию «Гидравлика и балансировка» более предпочтительна схема с попутным движением теплоносителя.

Однако, есть в такой схеме один «подводный камень». В данной схеме есть, так называемые, «точки равного давления». Если подводки к отопительному прибору будут присоединены к магистрали в данном месте, то вода в прибор не потечет. Что же это за точки? Предлагаю вам ознакомиться с рисунком 6.

Рис.6 Точки «равного давления» — схема с попутным движением теплоносителя.

Из рисунка видно, что данные точки расположены посередине контура, но в случае более сложной разводки предсказать, где эти точки труднее. А физика здесь проста: В точке 1, находящейся на подающем трубопроводе, и точке 2 – на обратном, давление одинаковое и вследствии того, что разности давления между этими точками нет, вода через прибор не течет.

Совет: стараться избегать таких точек и подключать прибор дальше от них!

II. Протяженность трубопроводов и монтаж.

Зачастую попутная схема требует более протяженных трасс, но это не всегда так. Все зависит от помещения и расположения приборов. Что касается монтажа, то схему тупиковую монтировать проще хотя бы потому, что диаметры параллельных участков и типоразмеры фасонных частей не отличаются. По критерию «Протяженность трубопроводов и монтаж» более оптимальна тупиковая схема. Для простоты и легкости сравнения приведенные факты о схемах движения теплоносителя представлены в сводной таблице 1.

Таблица 1. Сравнение схем движения теплоносителя попутной и тупиковой

Системы с попутным движением теплоносителя

Для создания автономных систем отопления сегодня чаще всего выбирается двухтрубная разводка, которая позволяет поддерживать равномерную температуру каждого радиатора и эффективно регулировать ее. В зависимости от характера движения теплоносителя в подающей и обратной магистрали, для ее реализации может быть выбрана тупиковая (встречная) или попутная схема. Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и минусы и лучше подходит для определенных условий монтажа. Использование попутной схемы или петли Тихельмана в некоторых случаях представляет собой единственный способ создания эффективного и стабильно работающего отопления. Разберем характерные особенности, плюсы и минусы этой схемы двухтрубной разводки.

Как работает петля Тихельмана

Наиболее распространенной в бытовых сетях является тупиковая схема движения теплоносителя. Ее принцип действия заключается в том, что нагретая вода от котла по подающей магистрали поступает в каждый радиатор, а на выходе из контура отопительного прибора по обратной магистрали сразу направляется к отопительному котлу. Таким образом потоки воды в «подаче» и «обратке» движутся навстречу друг другу. В данном случае подающая магистраль проходит от котла до последнего прибора, а обратная магистраль — в обратном направлении, начиная от последней батареи до котла.

Принципиальной особенностью системы попутного типа является то, что и в подающей, и в обратной трубе теплоноситель движется в одном и том же направлении. Обычно такая схема используется в сетях с нижней разводкой. При этом предусматривается прокладка не двух, а трех труб:

• подающий трубопровод;
• обратный трубопровод;
• трубопровод для возврата теплоносителя из обратной магистрали к котлу.

В данном случае «подача» также проходит от котла до последнего отопительного прибора. Обратная магистраль проходит от первого до последнего отопительного прибора. Таким образом теплоноситель движется по ней в том же направлении, что и по напорному трубопроводу. От последнего отопительного прибора он возвращается обратно к котлу по отдельной трубе.

Для чего используется попутная схема

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.

Плюсы и минусы

Главным плюсом петли Тихельмана является именно ее сбалансированность. Выбор такой схемы позволит сократить количество установленной регулирующей арматуры. Соответственно, отпадает необходимость обслуживания дополнительных устройств и возможность их выхода из строя. В результате повышается общая надежность системы и упрощается ее эксплуатация.

Также за счет того, что система является сбалансированной, все батареи в ее составе греют практически одинаково без применения дополнительных решений. Это оптимизирует работу котла и насоса, снижает износ оборудования. Кроме того, в таком режиме повышается эффективность работы системы.

Петля Тихельмана подходит для создания и систем с принудительной циркуляцией, и для самотечных систем. Наиболее распространены, безусловно, принудительные системы. Однако если возникает потребность создания системы с естественной циркуляцией теплоносителя, то хорошим выбором будет именно попутная схема. Это также объясняется сбалансированностью трубопровода и отсутствием необходимости в установке дополнительной регулирующей арматуры.

Радиаторы Lammin обладают высокой тепловой эффективностью и отличными гидравлическими характеристиками. Благодаря этому их использование дает возможность в полной мере использовать все преимущества данного типа отопительной системы.

Помимо перечисленных достоинств, петля Тихельмана имеет и ряд недостатков:

• существенное увеличение протяженности трубопроводов;
• необходимость использования труб различного диаметра;
• необходимость прокладки трех магистральных трубопроводов.

Главным минусом является увеличенная протяженность трубопроводов. Это приводит к значительному росту материальных затрат на комплектацию системы отопления. Кроме того, перечисленные недостатки усложняют работы по ее монтажу.

В связи с этими недостатками схемы с попутным движением применяются реже, чем тупиковые. Однако для создания крупных систем с протяженными трубопроводами такая схема зачастую является просто незаменимой и обеспечивает максимальную эффективность.