System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Treść artykułu



Jednym z najbardziej interesujących tematów w ciepłownictwie są systemy grzewcze z towarzyszącym dwururowym doprowadzaniem chłodziwa, określane przez mistrzów jako schemat Tichelmana. Ich urządzenie jest naprawdę wyjątkowe: układ praktycznie nie wymaga wyważania, charakteryzuje się stabilną pracą, ale jednocześnie ma też szereg wad.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Opis systemu

W kręgach zawodowych pętla Tichelmana nazywana jest dwururowym systemem grzewczym z przepływającym ruchem chłodziwa. Ta nazwa w pełni odzwierciedla istotę i zasadę działania, charakterystyczne cechy najlepiej widać na tle systemu dwururowego z wstecznym ruchem chłodziwa, który jest znany prawie każdemu.

Wyobraź sobie sieć grzejników rozmieszczoną w linii prostej. W klasycznym schemacie urządzenie grzewcze znajduje się na początku tego rzędu, z niego wzdłuż całej sieci podążają dwie rury odpowiednio do dostarczania gorącego i powrotu zimnego chłodziwa. W tym przypadku każdy grzejnik jest rodzajem bocznika, dlatego im większa odległość urządzenia grzewczego od zespołu grzejnego, tym większy opór hydrauliczny w pętli jego podłączenia.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia1 – Schemat połączeń dwururowych grzejników z chłodziwem przeciwprądowym na zasilaniu i powrocie; 2 – schemat połączeń pętli Tichelmana z połączeniem przelotowym

Jeśli zwiniemy rząd grzejników w pierścień, wówczas obie jego krawędzie będą przylegały do ​​jednostki grzewczej. W takim przypadku znacznie bardziej opłaca się upewnić się, że rurociąg powrotny nie kieruje chłodziwa z powrotem do kotłowni, ale nadal podąża za łańcuchem, to znaczy po drodze. Innymi słowy, rura zasilająca biegnie od urządzenia grzewczego i kończy się na skrajnym grzejniku, z kolei rura powrotna wychodzi z pierwszego grzejnika i idzie do kotłowni. Tę samą zasadę można zastosować, nawet jeśli grzejniki są rozmieszczone liniowo w przestrzeni, po prostu z miejsca, w którym skrajny grzejnik jest włożony do rury powrotnej, rura rozwija się, aby zwrócić schłodzone chłodziwo. Jednocześnie w pewnym obszarze system grzewczy będzie trójprzewodowy, więc czasami nazywa się również pętlę Tichelmana.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczeniaPętla Tichelmana z rozmieszczeniem grzejników na obwodzie budynku. Z każdego grzejnika całkowita długość rur zasilających i powrotnych jest w przybliżeniu taka sama. 1 – kocioł grzewczy; 2 – grupa bezpieczeństwa; 3 – grzejniki; 4 – rura zasilająca; 5 – rura powrotna; 6 – pompa obiegowa; 7 – zbiornik wyrównawczy

Ale dlaczego takie komplikacje są konieczne? Jeśli dokładnie przestudiujesz schemat, okaże się, że suma długości rurociągów zasilających i powrotnych dla każdego grzejnika jest taka sama. Stąd wniosek: opór hydrauliczny każdej pojedynczej pętli przyłączeniowej jest równoważny reszcie sekcji, to znaczy system po prostu nie wymaga równoważenia.

Obszar zastosowań

Jednak pokusa unikania hydraulicznej regulacji systemu nie powinna prowadzić do pochopnych decyzji. System dwururowy charakteryzuje się dużym zużyciem materiału, dlatego nie we wszystkich przypadkach jego montaż jest uzasadniony.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Rozważmy taką koncepcję, jak stopień „dociśnięcia” urządzenia grzewczego przy równoważeniu dwururowego systemu powrotnego. Niedoszacowanie nominalnego przejścia w miejscu podłączenia kilku pierwszych grzejników umożliwia zmniejszenie natężenia przepływu chłodziwa w nich, a tym samym zmniejszenie spadku ciśnienia, tak aby w kolejnych odcinkach sieci pozostawało wystarczające ciśnienie. Jeśli sieć grzejników składa się z dużej liczby urządzeń grzewczych umieszczonych w dużej odległości od siebie, przepływ na początkowych grzejnikach będzie musiał być ograniczony do takiego stopnia, że ​​przepływ w nich nie wystarczy do normalnego wydzielania ciepła. Wymusza to stosowanie pomp o większej wydajności, dlatego podczas przepływu chłodziwa w poszczególnych węzłach generowany jest odczuwalny hałas. Ogólnie można powiedzieć, że urządzenie systemu dwururowego jest uzasadnione tylko wtedy, gdy liczba grzejników jest większa niż 8-10 przy całkowitej długości rozpórki rurociągu powyżej 70 m.

Zużycie materiałów w systemie Tichelman znacznie wzrasta, jeśli niemożliwe jest owinięcie sieci grzejników w pierścień, to znaczy umieszczenie rurociągu grzewczego ściśle wzdłuż obwodu budynku. Zwykle utrudniają to otwory drzwiowe i przeszklone fronty podłogi. W takich przypadkach konieczne jest zamontowanie dodatkowej rury, przez którą chłodziwo wróci do kotłowni, a ponieważ całkowita długość arbitralnie wybranej pętli wzrośnie o co najmniej połowę, aby zwiększyć nominalny otwór rurociągu lub wydajność pompy. Zasadniczo można uniknąć dodatkowych kosztów ze względu na urządzenie systemu kolektora (belki), jednak lepiej wykonać wstępne obliczenie porównawcze zużycia materiału.

Dane hydrauliczne

Działanie systemu opartego na zasadzie pętli Tichelmana jest bardzo stabilne. Fakt ten wyraźnie pokazują dane obliczeń hydraulicznych, ale wymaga to przestrzegania szeregu zasad instalacji..

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Głównym elementem funkcjonalnym takiego systemu jest pompa hydrauliczna. Wytwarza ciśnienie na wylocie, czyli na zasilaniu, a podciśnienie na wlocie – powrocie. Liczbowo wartość obu wartości maleje wraz z odległością od pompy, a spadek wysokości podnoszenia nie jest liniowy, opisuje go kwadratowa wartość dynamicznej wysokości podnoszenia. Wzorzec ten można prześledzić zarówno dla linii zasilającej, jak i powrotnej, konwencjonalnie spadek można opisać na przykładzie rurociągu o długości 100 m:

Odległość od pompy w kierunku ruchu chłodziwa (m) Ciśnienie zasilania (% nominalnego) Próżnia powrotna (% nominalnej) Spadek ciśnienia w chłodnicy
dziesięć 90% pięć % 95%
20 75% 20% 95%
trzydzieści 55% 35% 90%
50 45% 40% 85%
60 40% 45% 85%
70 35% 55% 90%
80 20% 75% 95%
90 pięć % 90% 95%

Są to dane uśrednione, ale nawet z nich widać, że przy pozornej jednorodności strata ciśnienia w środku sieci grzejników jest nieco większa niż na krawędziach. Rzeczywiście, ze względu na proporcjonalną zmianę ciśnienia i podciśnienia w każdym grzejniku, prawie taka sama różnica ciśnień jest utrzymywana w każdym urządzeniu grzewczym, jednak dla prawidłowego i stabilnego działania pętli Tichelmana należy przestrzegać szeregu zasad, które zostaną omówione dalej.

Orurowanie kotłowni

System dwururowy z przepływającym ruchem chłodziwa może być otwarty lub zamknięty. Jak już powiedzieliśmy, pompa jest głównym elementem roboczym, więc nie można uniknąć jej instalacji. Nie należy liczyć na naturalną cyrkulację, nawet przy odpowiednio zorganizowanej górnej części. Jak już powiedzieliśmy, typowa pętla Tichelmanna zawiera 10 lub więcej grzejników; jest mało prawdopodobne, aby takie ramię można było przecisnąć tylko przez ruch grawitacyjny..

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Na wylocie zasilania kotła zainstalowana jest tradycyjna trójka bezpieczeństwa: automatyczny odpowietrznik, zawór upustowy i manometr. W przypadku systemów otwartych wylot tłoczny musi być zorganizowany w kanale pionowym do wysokości nachylenia, w najwyższym punkcie należy zainstalować otwarte naczynie wzbiorcze. Ponadto rura zasilająca jest kierowana bezpośrednio do sieci dystrybucyjnej.

Na powrocie kotła zainstalowana jest jedna pompa obiegowa, której działanie zależy od oporu hydraulicznego całej instalacji. Bezpośrednio przed pompą znajduje się filtr siatkowy, a zaraz za pompą trójnik do podłączenia zbiornika wyrównawczego i manometru niskiego ciśnienia. Również w tym miejscu wyświetlana jest rura napełniająca.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Zawory odcinające kotłowni są reprezentowane przez zawory kulowe o pełnym prześwicie, które są zainstalowane:

  • po obu stronach pompy
  • na wylocie ze zbiornika wyrównawczego
  • na rurze wlewu
  • w punktach podłączenia kotła do sieci

Dodatkowo w kotłowni można zamontować obejściową rurkę łączącą, w której szczelinie zamontowany jest elektryczny zawór normalnie zamknięty, który wyzwalany jest w momencie zatrzymania cyrkulacji. Wkład obejściowy należy zamontować przed pompą obiegową: obejście ma za zadanie chronić przed szokiem temperaturowym i bocznikować wymiennik kotła od sieci, a nie odwrotnie.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

System Tichelman jest również dobry w tym, że przy stosunkowo dużej mocy sieci grzejnikowej można pracować z kotła ze zintegrowanym zespołem urządzeń hydraulicznych. Jeśli jednak konieczne jest skoordynowanie działania sieci grzejników i ciepłej podłogi, każde ramię systemu wyposażone jest we własną pompę obiegową. Jeśli wydajność w ramionach znacznie się różni, konieczna jest instalacja strzały hydraulicznej.

System rurociągów

Zarówno górne, jak i dolne okablowanie pętli Tichelmana są zwykle wykonane z rur PPR. W przypadku konieczności prowadzenia rur ukrytych, zaleca się stosowanie systemu PEX ze złączkami wtykowymi. W przypadku układania rur na podłożu twardym należy zastosować powłokę izolacyjną..

System ogrzewania Tichelmana dla domu parterowego jest niezwykle prosty. Rurociąg doprowadzający chłodziwo biegnie od zespołu grzewczego wzdłuż całej sieci grzejników. Nominalna nominalna średnica rury pozostaje do przedostatniego grzejnika w rzędzie, po czym następuje przejście na średnicę przyłącza grzejnika, zwykle polipropylen 20 mm lub PEX 16 mm. Rurociąg prądu powrotnego układa się w tej samej kolejności, ale w kierunku przepływu, to znaczy pierwszy grzejnik w kierunku przepływu gorącego chłodziwa jest połączony ze zmniejszoną średnicą.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Jeśli system Tichelman jest układany na kilku piętrach, wymagany jest montaż pionowego pionu. Główna rura zasilająca biegnie do najwyższego punktu, z którego wykonuje się odgałęzienie zasilające górną kondygnację. Następnie linia obniża się, w tej sekcji pasza jest odcięta dla wszystkich niższych pięter. Wspólny rurociąg prądu powrotnego jest wykonywany przez analogię z systemem dwururowym z przeciwnym ruchem chłodziwa, to znaczy po prostu działa jako linia zbiorcza.

Średnicę rur dla pętli Tichelmana oblicza się zgodnie z ogólnymi metodami obliczania inżynierii cieplnej, w oparciu o wybór optymalnej wartości Kvs głównych rur. Jednocześnie pożądane jest, aby stopniowe zaniżenie nominalnego otworu nie występowało w kierunku ruchu chłodziwa, w przeciwnym razie naturalne wyważenie systemu nie będzie tak wysokiej jakości. W systemach o długości rurociągów dystrybucyjnych do 120 m przyjmuje się, że średnica nominalna rur głównych wynosi co najmniej 270 mm2, a dla rur łączących grzejniki – około 130 mm2.

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Armatura grzejnika

Często można spotkać się z opinią, że dwururowy system grzewczy z przepływającym ruchem chłodziwa nie musi uzupełniać grzejników zaworami regulacyjnymi. Uważa się, że fakt ten rzekomo wyrównuje dodatkowe koszty dodatkowych rur i kształtek dla nich. Jednak prawidłowa praca grzejników w tym przypadku jest prawie niemożliwa..

Bezbłędnie należy zamontować głowice termostatyczne do grzejników w systemie Tichelmanna. Bez nich niemożliwe jest dostosowanie grzejników do różnych pomieszczeń, co nie jest zbyt wygodne w zmieniających się warunkach klimatycznych. Jeśli chodzi o zawory równoważące (przepustnice), kontrowersje w tej kwestii są szczególnie gorące. Jak wspomniano powyżej, nawet przy przechodzącym ruchu chłodziwa odnotowuje się spadek ciśnienia na grzejnikach. Przy prawidłowym obliczeniu systemu zjawisko to można skompensować, zmieniając liczbę sekcji w grzejnikach różnych stref. Jeśli jednak istnieje choćby minimalne ryzyko błędu, najlepiej jest zainstalować zawory regulacyjne przynajmniej na kilku pierwszych grzejnikach na każdym końcu..

System grzewczy Pętla Tichelmana: schemat i obliczenia

Pętlę Tichelmanna można również wyważyć za pomocą statycznych metod regulacji. Mowa o tak zwanej „pralce”. Jeśli lokalne współczynniki oporu są określone z góry za pomocą obliczeń hydraulicznych, zawory regulacyjne można zastąpić wkładkami, które zmniejszają rozmiar nominalny o określoną wartość. Z najprostszych opcji można zaoferować samodzielnie wykonane pierścienie O-ring o różnych średnicach wewnętrznych, które są instalowane na połączeniach gwintowanych chłodnicy..

Oceń artykuł
Codzienne wskazówki i instrukcje

Klikając przycisk „Prześlij komentarz” wyrażam zgodę na przetwarzanie danych osobowych i akceptuję politykę prywatności