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:
- При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
- 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:
- На патрубке подпитки.
- По обеим сторонам насоса.
- У расширительного бака.
- 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.
Схема устройства петли Тихельмана в доме
Если хозяин решил использовать схему отопления Тихельмана для двухэтажного дома, необходимо придерживаться рекомендаций профессионалов:
- Правильно выбрать гидравлический насос – это основная деталь всей системы.
- Для каждого этажа выкладывается своя петля. Стояк формируется общий для всех этажей.
- Учитываются потери энергии на этажах, что требует тщательного подбора материала батарей, диаметра трубопровода. Для каждого этажа эти элементы выбираются с учетом особенностей подачи теплоносителя.
- В контур попутки встраивается балансировочный кран. Для строений в 2 этажа краны монтируются в помещении котельной.
Обвязка котла
Как и системы любого отопления, 2-х трубные с попутным током носителя бывают открытыми и закрытыми. На выходе подающего патрубка нужно установить группу безопасности, которая включает предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик автоматического типа.
Если система открытого типа, то выход подающего конца магистрали представляет собой вертикальный канал – это разгонный стояк, в самой верхней точке которого устанавливается компенсационный бак (расширительный). После бака формируется подающий трубопровод, который отправляет теплоноситель в сеть отопления. Труба обратного тока дополняется циркуляционным насосом, выбирать который нужно с учетом гидравлического сопротивления всей магистрали отопления.
После насоса нужно установить тройник, посредством которого присоединяется расширительный бак, манометр для контроля уровня давления в нижней точке схемы и патрубок для слива и залива теплоносителя в магистраль.
Запорная арматура представлена шаровыми кранами с полным проходом, их устанавливают:
- с обеих сторон от насоса;
- на патрубке залива/слива воды;
- на отводе расширительного бака;
- в точках подключения котла к контуру отопления.
Если планируется монтаж закрытого клапана на байпасе, то точка врезки до насосного оборудования. Закрытый клапан на байпасе нужен для сработки при остановке циркуляции теплоносителя, чтобы защитить систему от холостого хода. В системе, где формируется несколько контуров с разной интенсивностью подачи теплоносителя, устанавливается гидрострелка. Это может быть раздача из отопительного прибора воды по магистрали с радиаторами и в контур теплого пола.
Трубопроводы
Если петля для отопления формируется в доме большой этажности, в расчет принимается общая площадь отапливаемых помещений, уровень теплопотерь – все это влияет на диаметр труб, которые будут применяться для обустройства магистрали.
При уровне теплопотерь не выше 15 кВт и площади в 150 м2 применяются трубы с показателем внутреннего сечения в 20 мм. Такие детали подходят для внутренних систем отопления, где количество батарей не превышает 8 единиц. Насос 25-40.
При условии потерь тепла в пределах 15-27 кВт и площади отопления не более 250 м2, нужно покупать трубы с сечением 25 мм (внутренний показатель). Насос 25-60
Допускается снижение параметров сечения трубопровода, но важно помнить, что для последнего радиатора диаметр подающего трубопровода не может быть менее 16 мм
Арматура
Чтобы обеспечить функциональность схемы, устанавливается регулировочная арматура. Для выравнивания перепадов давления рекомендуется подбирать разное количество секций в каждом радиаторе, но тут потребуются точные расчеты, произвести которые может только специалист.
Чтобы избежать ошибки в расчетах, можно установить на батареи регулировочные клапаны, на первых крайних в ряду радиаторах клапаны монтируются в обязательном порядке.
Если нет регулировочных клапанов, то применяется метод статической регулировки для балансировки петли Тихельмана. Такая система требует монтажа вставок, уменьшающих условный проход на определенную величину. Уплотнения в виде колец разного диаметра можно сделать своими руками, а ставить кольца следует в точку резьбового присоединения батареи.
Двухтрубная система отопления, в которой теплоноситель подается по трубе подачи, а, затем, пройдя через прибор отопления, поступает в обратный трубопровод, является одной из самых распространенных.
Различают два вида двухтрубных систем отопления:
- тупиковая система отопления
- система отопления с попутным движением воды, называемая также системой Тихельмана, в честь инженера, разработавшего и с успехом применившего ее на практике.
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.
Водяное отопление
Отопление, в котором обогрев помещения осуществляется за счет нагретой воды, является самой распространенной и популярной системой. Водяное отопление делится на два типа: зависимую и независимую систему.
Виды разводок
Разводка для отопления водяного типа может быть смонтирована в трех разных вариантах: однотрубная, двухтрубная, коллекторная. Двухтрубная система разводки для отопления является составной частью списка, в который входят и другие многоконтурные системы, такие как: трехтрубная, четырехтрубная и прочие. В однотрубной системе отопления выделяется бифилярная система отопления, в которой присутствуют два типа приспособлений. Вода, нагреваемая котлом, при этом движется в разных направлениях и обладает совершенно разной температурой. Есть также стояковая система, которая является однотрубной по гидравлической связи двухтрубной по приборам для передачи тепла.
В зависимой системе наличествуют оба вида стояков, как горизонтальные. так и вертикальные. Немногое, что является для них общим — это похожесть на однотрубную систему. Здесь применяются приспособления, которые могут нагреваться автономно — это так называемые змеевики (берется пара штук). Их стоит крепить к верхней и нижней частям труб системы.
Бифилярная система отопления
При использовании двухпоточной системы, где расположение равняется на линию горизонта, применяются приборы трубчатого типа: ими могут оказаться как радиаторы разных размеров, так и конвекторы с трубами. У последних названных объектов на поверхности могут быть дополнительно нанесены ребрышки.
Горизонтальная система отопления имеет один существенный недостаток. При ее установке регулировать температурные режимы на отдельных участках системы уже не получится. Необходимо проводить, например, цепную регулировку аккуратно собранного оборудования. Для реализации этой возможности необходимо устанавливать конвекторы отопления, в которых есть прослойка-клапан из воздуха.
Бифилярная система очень популярна при условии пофасадных горизонтальных ветвей. Ее очень часто используют для того, чтобы нагревать в холодное время года различные здания сельскохозяйственного назначения, одна из удобных среди систем от водяного до инверторного отопления
Попутное и тупиковое движение теплоносителя. — Заметки юного инженера
В двухтрубных системах отопления часто используют попутное движение теплоносителя. Почему? В чем его преимущества? Чем тупиковая схема хуже? Для начала разберемся, “who is who”, так сказать. 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 я имею ввиду 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.
Все мы знаем, что 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!!!
Схема подключения лучевой разводки
Выбирая отопительную схему, в большинстве случаев останавливаются на лучевой поэтажной разводке трубопровода. Все трубы скрываются от глаз в толще пола. Коллектор – главный распределительный орган устанавливается в нише стенового ограждения, часто в специальный шкаф, расположенный в центре дома/квартиры.
В подавляющем большинстве случаев реализации лучевой разводки требуется наличие циркуляционного насоса, а иногда нескольких, установленных на каждое кольцо или ветку. Его необходимость описана выше. Лучевую разводку сборки системы отопления чаще всего выполняют на базе одно- и двухтрубного монтажа, практически полностью вытесняя тройниковый тип подключения.
Это упрощенная схема лучевой разводки, в которой каждый радиатор подключается к разъему коллектора для прямой и обратной подачи теплоносителя
На каждом этаже возле стояка двухтрубной системы монтируются подающий и обратный коллекторы. Под полом трубы от обоих коллекторов проходят в стене или под полом и подключаются к каждому радиатору в рамках этажа.
Каждый из контуров должен иметь приблизительно одинаковую протяженность. Если этого не получается достичь, то каждое кольцо необходимо оснастить собственным циркуляционным насосом и автоматикой для регулировки температуры.
При этом изменение температурного режима будет полностью независимым на каждом контуре и не будет влиять друг на друга. Т.к. трубопровод будет находиться под стяжкой, каждый радиатор нужно оборудовать воздушным краном. Воздухоотводчик можно разместить также и на коллекторе.
Предварительный этап
До начала работ задача хозяина заключается в правильном подборе всех комплектующих и мест расположения оборудования, а именно:
- определить места расположения радиаторов;
- выбрать тип радиаторов, исходя из показателей давления и типа теплоносителя, а также определить количество секций или площадь панелей (сделать расчет тепловых потерь и подсчитать тепловую мощность, необходимую для качественного обогрева каждой комнаты);
- изобразить схематично расположение радиаторов и маршруты прохождения трубопровода, не забыв про остальные элементы системы отопления (котел, коллекторы, насос и т.д.);
- составить бумажный список всех элементов и сделать покупки. Чтобы не ошибиться в расчета, можно пригласить специалиста.
Итак, чтобы приступить к следующему этапу, необходимо учесть правила монтажа лучевой системы
Правила установки лучевой разводки
Если вы выбрали укладку труб под пол, следуйте нескольким правилам, которые помогут избежать теплопотерь и замерзания теплоносителя. Между черновым и чистовым полом должно быть достаточно пространства (об этом далее в описании).
При монтаже труб в пол важно учесть несколько требований, одним из которых является наличие достаточного пространства между чистовым и черновым полами
В качестве чернового пола может быть бетонная фундаментная плита. По ней сначала укладывают слой утеплителя, затем устраивают трубопровод. Если проложить трубы без теплоизолирующей подложки, то вода на данных участках может замерзнуть, теряя много тепла.
Что касается труб, то лучше остановить свой выбор на полиэтиленовых или металлопластиковых моделях, которые обладают высокой гибкостью. Трубопровод из полипропилена плохо гнется, поэтому не подходит для лучевой разводки.
Трубопровод необходимо прикрепить к основанию, чтобы он не всплыл во время заливки чистовым слоем стяжки. Закрепить можно с помощью монтажной ленты, пластиковых хомутов или другими доступными методами.
Трубу под стяжкой нужно обязательно утеплить, чтобы снизить теплопотери доя минимума, а на первом этаже обязательно необходимо уложить слой теплоизоляции
Затем вокруг трубопровода укладываем утеплитель слоем в 50 мм из пеноплекса или пенопласта. Изоляцию также крепим к основанию пола с помощью дюбелей-гвоздей. Финальным этапом является заливка раствором слоем 5-7 см, который будет служить основанием чистового пола. На эту поверхность можно уже укладывать любое напольное покрытие.
Если укладка труб производится на втором этаже и выше, то монтаж слоя теплоизоляции является опциональным
Запомните одно важное правило, на участках трубопровода, находящегося под полом, не должно быть никаких соединений
При наличии циркуляционного насоса достаточной мощности и производительности коллектор иногда размещают на этаж ниже относительно уровня расположения радиаторов.
Если коллектор размещается на нижнем уровне (подвале), то нужно учесть несколько правил правильной подводки труб от гребенки к радиаторам, которые находятся на следующем уровне
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
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
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.
