Петля Тихельмана. Попутная система отопления. Схемы, расчет и выбор диаметров.
Схема попутной системы отопления, называемая петлей Тихельмана.
Рисунок: Петля Тихельмана схема в частном доме.
Схему называют попутной, потому что движение теплоносителя подачи и обратки двигаются в одном направление. То есть двигаются попутно. Это система отопления с попутным движением теплоносителя.
Придумал и открыл такую цепь немецкий инженер Альберт Тихельман (Albert Tichelmann, 1861-1926). В 1901 году в честь Альберта Тихельмана и была названа эта цепь петля Тихельмана. К сожалению подробной биографии не существует. Идея этой цепи по многим мнениям это усовершенствование двухтрубной тупиковой системы, у которой есть недостатки по отдаленности потребителей от начала магистральных труб, что приводит к уменьшению давления и расходов у потребителей. Двухтрубную тупиковую можно переделать в попутную(петлю Тихельмана) добавив третий трубопровод. Об этом будет сказано ниже о трехтрубной системе.
Существуют ли достоинство у петли Тихельмана?
Петля Тихельмана не обладает большими достоинствами, о которых многие говорят. В этом вы убедитесь, когда ознакомитесь со всей статьей.
Достоинство, которое разрекламировано в сети интернет – это то, что радиаторы не нуждаются в балансировке расходов. Однако это утверждение ошибочно! Чтобы понять это познакомьтесь со всей статьей.
Петля Тихельмана может называться трехтрубной системой
В некоторых случаях такую цепь называют трехтрубкой, когда схема выглядит таким образом:
Рисунок: Петля Тихельмана трехтрубная.
Под радиаторами находятся три трубопровода. Такая трехтрубка получается экономически не выгодной по материалам, монтажу и занимает больше пространство под радиаторами. Поэтому трехтрубка не делается, и в место нее делается двухтрубная тупиковая.
Попутная система отопления, больше подходит в случаях, когда по всему периметру дома стоят радиаторы.
Рисунок: Двухтрубная попутная система отопления двухэтажного дома. Две петли Тихельмана.
Но пустить трубы по периметру бывает проблематично из-за входной или балконной двери. Также мешают лестницы.
Поэтому чаще всего, если есть двери по периметру, то делают двухтрубную тупиковую.
Чем же петля Тихелмана так примечательна?
В отличие от двухтрубной тупиковой, у такой цепи сумма длин подающей и обратной трубы до каждого радиатора равна одному значению. Это можно посчитать на схеме:
К примеру, предположим, что радиаторы удалены друг от друга на 1 метр. Тогда до каждого радиатора сумма длин подающей и обратной трубы будет равна 11 метрам.
1 радиатор = 1 + 10 = 11 м.
2 радиатора = 2 + 9 = 11 м.
3 радиатора = 3 + 8 = 11 м.
И так далее.
Петля Тихельмана в отличие от двухтрубной тупиковой, дает ошибочное представление того, что такая цепь не нуждается в балансировке расходов между радиаторами, потому что до каждого радиатора одна и та же сумма длин труб подачи и обратки. И получается, что якобы, радиаторы находятся в одинаковых гидравлических условиях. Однако это заблуждение получило широкую огласку среди населения и сантехников. И по-прежнему появляются цепи Тихельмана с плохо греющими средними радиаторами.
Что мешает петле Тихельмана быть идеальной системой отопления?
Почему не греет петля тихельмана?
Каждый радиатора в цепи петли Тихельмана является байпасом цепи для другого радиатора так же, как и в двухтрубной тупиковой системе отопления. Теплоносителю легче пробежать по ближнему радиатору к котлу, чем по отдаленному от котла. Происходит опрокидывание потока в петле Тихельмана через радиаторы с малым гидравлическим сопротивлением. Поэтому так важно создавать искусственное гидравлическое сопротивление радиаторным веткам.
Какие условия нужно соблюдать в петле Тихельмана для того, чтобы средние радиаторы грели хорошо?
Каждая радиаторная ветка должна обладать гидравлическим сопротивлением равной 0,5-1 Kvs. Это сопротивление может выдать термостатический или балансировочный клапан, который ставится на линию радиатора. Как правило, когда делается экономия на термостатических и балансировочных клапанах (то есть не устанавливаются), то каждая радиаторная ветка начинает обладать малым гидравлическим сопротивлением, что сравнимо с тем, как если бы вы просто соединили подачу и обратку трубой (Грубо сделали байпас).
Примечание: Для гравитационных систем отопления с естественной циркуляцией радиаторным веткам не нужно создавать искусственное сопротивление. Потому что за счет естественного напора теплоносителя радиаторная ветка сама влияет на свой расход.
Петля Тихельмана может применяться без насоса, но только с большими диаметрам, как это делается для гравитационных систем отопления с естественной циркуляцией. А для расчета диаметров вам поможет программа симулятор системы отопления: Подробнее о программе
Экономическая разница между петлей Тихельмана (попутной) и Двухтрубной тупиковой?
Стоимость попутной системы отопления может быть дороже, чем двухтрубная тупиковая. Потому что по периметру можно пустить две двухтрубные тупиковые. И диаметр трубопровода будет меньше, потому что расход на половину будет меньше.
Действительно расчеты и практика показывает, что попутная система отопления (петля Тихельмана) получается дороже из-за больших диаметров.
Были рассчитаны цены на материалы из 7 радиаторов по периметру дома с полипропиленовой трубой. Была использована петля Тихельмана и двухтрубная тупиковая в два крыла по периметру. Цены взяты от производителя Valtec. Весь материал Valtec.
При использовании полипропиленовой трубы, в двухтрубной тупиковой системе отопления в семь радиаторов сэкономили 1200 рублей по отношению к петле Тихельмана.
Также были рассчитаны цены на материалы из 7 радиаторов по периметру дома с металлопластиковой трубой. Была использована петля Тихельмана и двухтрубная тупиковая в два крыла по периметру. Цены взяты от производителя Valtec. Весь материал Valtec.
При использовании металлопластиковой трубы, в двухтрубной тупиковой системе отопления в семь радиаторов сэкономили 2646 рублей по отношению к петле Тихельмана.
Кстати в некоторых случаях вы можете сэкономить на балансировочных клапанах, если используете на радиаторной ветке 16мм трубу с термостатическим клапаном. Сопротивление термоклапана и 16мм труба увеличивают гидравлическое сопротивление. В таком случае нужно тестировать в программе симуляторе.
В петле Тихельмана требуются тройники нестандартной последовательности диаметров. Например, 32х20х25мм., которые вы можете не найти на рынке. У металлопластиковой трубы имеются больше разновидностей тройниковых переходов, чем на полипропилене.
Если думать о перепаде давлений всей цепи, то двухтрубная тупиковая оказалось меньше, чем попутная(петля Тихельмана). Петля Тихельмана составила 0,9 м.в.ст. Двухтрубная тупиковая 0,6 м.в.ст.
Раздутый миф о том, что петля Тихельмана не нуждается в балансировке радиаторов, абсолютно разрушен! И польза от такой цепи становится бесполезной. Можно по периметру пустить две двухтрубные тупиковые системы отопления с меньшим диаметром.
Есть некоторые соображения, что больший диаметр заменяет две трубы с маленьким диаметром. Но расчеты по сечению диаметров показывают, что выгоднее брать маленький диаметр, чем большой. То есть по отношению к сечению внутреннего диаметра получается, что маленькое внутреннее сечение стоит дешевле (не на много). И этот аргумент не в пользу петли Тихельмана.
Есть еще одна особенность гидравлики, что в большом диаметре меньше потерь напора при одинаковых скоростях движения теплоносителя. Это доказывается формулами по расчету потерь напора. Получается, что в большом диаметре мы можем больше получить расход теплоносителя. Но овчинка выделки не стоит при малом бюджете частного дома. Провел экспериментальный расчет трубы длиной 10 метров, при скорости 0,62 м/сек. получили разницу потерь напора с 0,32 до 0,51 м.в.ст. То есть, увеличивая сечение диаметра в два раза, мы получим расход на 130% больше. То есть увеличение расхода будет не в два раза больше, а 2,3 раз больше. Увеличение расхода связано именно с тем, что в больших диаметрах трубопровода меньше потерь напора по отношению к площади сечения диаметра. Конечно, эти данные будут зависеть от условий диаметров, потерь напора и скорости теплоносителя. Для каждого случая этот эффект будет разным. Поэтому не стоит сразу переходить на большие диаметры, нужно тестировать каждый отдельный случай в цепи.
Для расчета цепи системы отопления, необходимо разделиться на маленькие диаметры труб и развести больше труб маленьких диаметров, чем больших. На больших диметрах дороже тройники и фитинги для переходов на другие диаметры. Ну а чем больше труб, тем больше работы по монтажу.
Монтаж петли тихельмана
Монтаж петли Тихельмана не сильно отличается от двухтрубной тупиковой системы отопления. Но вот тройники получается не стандартными. Например, 32х20х25мм. Такие тройники сложно найти на рынке. Если их не найти, то будите покупать переходники на определенные диаметры. У полипропилена фитинги стоят намного дешевле, чем у металлопластиковой трубы. Поэтому для металлопластика это будет дорогое удовольствие.
Какие выбрать диаметры в петле Тихельмана?
Диаметры в петле Тихельмана не простая задача, как и выбор диаметров в двухтрубной тупиковой системе отопления. Принцип выбора диаметров зависит от расходов и потерь напора в трубопроводе.
Ниже вы увидите как выбираются диаметры.
Плохие цепи петли Тихельмана
Плохо будут работать средние радиаторы, если отсутствует искусственное гидравлическое сопротивление на радиаторных ветках. Искусственное сопротивление создается балансировочными или термостатическими клапанами. У которых пропускная способность равна 0,5 – 1,1 Kvs.
Напорная система отопления с шаровыми кранами и полипропиленовой трубой 20 мм.
Нельзя делать так на шаровых кранах:
Такая радиаторная ветка обладает малым гидравлическим сопротивлением. Она съест большой расход и другим радиаторам останется мало.
Была протестирована цепь на 5 радиаторов с магистральной трубой ПП 25мм.
Расходы у радиаторов не одинаковые. На третьем радиаторе самый маленький расход. Это вызвано тем, что на радиаторных ветках стоят шаровые краны.
Если добавить в цепь термостатические клапана, то расходы станут более разделенными поровну:
Картина уже лучше! Но диаметры можно уменьшить в некоторых местах и сэкономить на этом. Например, на подаче в магистрали до 4 радиатора и на обратке от 2 радиатора.
Если мы попробуем на всей магистрали оставить ПП20мм, то получим следующие расходы.
Если бы мы использовали термоклапан или любое регулирующее устройство на 2 Kvs, то переход диаметров нужно было бы делать обязательно!
Потому что, если кто-нибудь полностью откроет кран, то это помешает работать нормально другим радиаторам. Встречаются регулировочные клапана для радиаторов на 5 Kvs. Ну если вы будите подкручивать нижний клапан для уменьшения пропускной способности, то тогда занимайтесь такой регулировкой. Конечно, лучше будет использовать закрытые балансировочные клапана, к которым не будет доступа к регулировке посторонними людьми.
Для того, чтобы улучшить разделение расходов на 5 радиаторов с применением регулирующих клапанов с большей пропускной способностью необходимо использовать трубы ПП32, ПП25 и ПП20.
Хорошие цепи петли Тихельмана
Критерии выбора диаметров:
Выбор диаметров для петли Тихельмана выбираелся исходя из перепада цепи максимум 1 м.в.ст. Температурный перепад радиаторов 20 градусов. Температура на входе 90 радусов. Разница выдаваемой мощности между радиаторами не превышает 200 Вт. Разница температурных перепадов между радиаторами не превышает 5 градусов.
Примечание: Указанные диаметры не применяются для низкотемпературных систем отопления. Для низкотемпературных систем нужно уменьшать температурный перепад до 10 градусов и это требует увеличение расхода в два раза.
Я приготовил цепи петель Тихельмана на 5 и 7радиаторов для металлопластиковой и полипропиленовой трубы.
5 радиаторов полипропиленовая труба, Kvs = 0,5.
5 радиаторов металлопластиковая труба, Kvs = 0,5.
7 радиаторов полипропиленовая труба, Kvs = 0,5.
В этой цепи используется ПП32 мм. Если вы поставите балансировочный клапан на 1 и 7 радиатор, то можно поменять трубу с ПП32 на ПП26 мм. Необходимо поджать балансировочные клапана на 1 и 7 радиаторах.
7 радиаторов металлопластиковая труба, Kvs = 0,5.
Тесты по выбору диаметров проводились в программе симуляторе системы отопления.
Программа применяется для тестирования систем отопления, перед тем как монтировать на объекте. Также можно тестировать существующие системы отопления, чтобы улучшать работу существующей системы отопления.
Если вам нужны расчеты диаметров для вашей системы отопления на 10 радиаторов, то обращайтесь за услугами по расчету сюда: Заказать услугу по расчету
Расчет петли тихельмана
Как и в двухтрубной тупиковой системе отопления, диаметры тоже приходится выбирать исходя из расхода и потерь напора теплоносителя. Петля Тихельмана является сложной цепью, и математический расчет сильно усложняется.
Если в двухтрубной тупиковой уравнение цепи выглядит проще, то для петли Тихельмана уравнение цепи выглядит так:
Как настроить петлю Тихельмана? Как настроить попутную систему отопления?
Как правило, у петли Тихельмана есть условия, когда средние радиаторы плохо греют в таком случае, как и в духтрубной тупиковой, зажимаем балансировочные клапана на радиаторах находящиеся ближе к котлу. Чем ближе радиаторы к котлу, тем сильнее зажимаем.
Выводы
Система отопления петля Тихельмана получается дороже, но не намного. Возможно, что удастся уложиться примерно в одну цену, как с двухтрубной тупиковой.
Попутная разводка системы отопления усложняется поиском тройников с диаметрами определенной последовательностью, придется поискать уникальные тройники, если радиаторов 7 и более штук.
Петля Тихельмана нуждается в балансировке расходов между радиаторами.
Переходы диаметров в петле Тихельмана на магистральных линиях делать можно или даже нужно, если есть условия, когда это нужно делать обязательно.
К сожалению, система петля Тихельмана в отоплении встречается крайне редко. И поэтому о ней так много слухов и домыслов. И не удивительно, ведь она не имеет особо сильных преимуществ по сравнению с двухтрубной тупиковой системой отопления.
Только петля Тихельмана в частном доме получила наибольшее распространение, потому что хозяева своих домов, получили дезинформацию о том, что такая цепь якобы не нуждается в балансировке радиаторов.
Петля Тихельмана минусы:
Получается дороже.
Конструктивно тяжело пропустить трубы по всему периметру. Мешаются двери.
Сложно найти на рынке тройники диаметрами определенной последовательности. 32х20х25мм.
Отзывы петли Тихельмана
Ко мне обращаются не мало клиентов, у которых бывают проблемы с прогревом средних радиаторов в петле Тихельмана. Поэтому отзывы обычно не утешительные. Клиенты жалуются на петлю Тихельмана. Выше я объяснил, из-за чего это происходит и как заставить работать средние радиаторы в цепи петля Тихельмана.
