Система отопления с попутным движением теплоносителя

Попутная система отопления используется при обогреве частных домовладений. Систему можно смонтировать своими руками, если у владельца есть инженерные навыки. Применяется в одноэтажных и двухэтажных строениях большой площади.

Характеристика и особенности системы

Система отопления с попутным движением теплоносителя спроектирована в 1901 году инженером Тихельманом. В такой системе жидкость перемещается в попутном направлении по обоим контурам: подаче и обратке. Длина труб по контурам одинакова, гидравлические условия схожи. Поэтому последний отопительный прибор нагревается также хорошо, как и первый. Такая система позволяет равномерно обогревать все помещения, экономить топливо. Попутная система отопления имеет альтернативное название – «петля Тихельмана», в честь ее создателя. Установка такой системы рекомендуется для обогрева больших помещений с 10 или более радиаторами. В небольших домах применение такой системы нацелесообразно.

Для установки попутной системы обычно нужен циркуляционный насос. Самотечная система возможна при сравнительно небольшом числе отопительных приборов (не более 10) и одноэтажной разводке.

Преимущества и недостатки

Попутная система имеет больше плюсов, чем минусов.

Преимущества системы с попутным движением воды:

1. Вся система отопления прогревается равномерно, от начального до последнего радиатора. В каждом помещении будет одинаково тепло.
2. Не нужно применять дорогое оборудование и сложную балансировку.
3. Возможность установки регуляторов тепла.
4. Монтаж попутной системы отопления возможен своими руками, особые навыки не требуются.
5. Система имеет долгий срок эксплуатации.
6. Высокая надежность и редкость поломок.
7. Систему можно прокладывать под полом.
8. Схема применима для двухэтажных домов.
9. Система может работать самотеком.

1. Повышенный расход труб. Их длина больше, чем в традиционных системах. К трубам требуется большое количество единиц запорной арматуры.
2. Трубы имеют большее сечение по сравнению с обычными схемами, а значит, обойдутся дороже.
3. При сложной конфигурации помещений применение схемы становится невозможным ввиду ограничений по обводам (нельзя применять прямые углы, разную высоту труб).
4. При большой площади дома и нескольких этажах такая система обойдется в значительную сумму.

Традиционно используемые схемы

Традиционно для отопления домов применяют однотрубные или двухтрубные системы. Однотрубная схема подразумевает установку одного контура с теплоносителем.

Основным плюсом такой системы является небольшая общая длина трубопровода. Соответственно меньше финансовые затраты на прокладку системы, монтаж ведется быстрее, ниже аварийность. Минусом такой схемы является снижение температуры воды при проходе по трубам, последний радиатор может быть недостаточно горячим.

Используемые схемы для попутной системы отопления

Двухтрубная схема (двухконтурная) требует установки двух контуров для циркуляции воды от котла до батарей отопления. Первая труба подает тепло от котла в радиаторы, вторая является обратной, остывшая вода перемещается в обратном направлении. Схемы разводки в обоих случаях довольно просты.

При двухконтурной схеме батареи подсоединяют параллельно их можно выборочно перекрывать при необходимости.

Двухтрубные традиционные системы также называют тупиковыми. Основное отличие от «петли Тихельмана» в том, что подача теплоносителя подающей и обратной магистралей идет по разным направлениям. Горячая вода идет от котла к батарее, отдает тепло и отводится в «обратку», двигаясь к котлу. Встречное движение воды имеет некоторые недостатки: ближние к котлу радиаторы греются быстрее и помещения отапливаются неравномерно.

Тупиковая и попутная схема движения теплоносителя

Попутная система отопления частного дома имеет преимущества по сравнению с тупиковой по гидравлике. Теплоноситель перемещается в одном направлении, вода проходит одинаковое расстояние и этим обеспечивается оптимальная сбалансированность системы. Радиаторы используются одинаковые по размеру и мощности.

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:

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:

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:

1. При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
2. 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.

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:

1. На патрубке подпитки.
2. По обеим сторонам насоса.
3. У расширительного бака.
4. 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.

Возможные осложнения при монтаже

При соблюдении одинакового диаметра труб отопления, расположения радиаторов на одной высоте – обычно проблем при монтаже и после него не возникает.

Проблемы могут быть при нарушении порядка монтажа:

• Некачественная пайка труб из полипропилена приведет к зауживанию диаметра трубы.
• Установка радиаторов из разного материала и разной мощности нарушить сбалансированность системы.
• Отсутствие балансировочных вентилей для выравнивания гидравлического давления.
• Расположение ветки магистрали с перепадом высоты.
• Неверный выбор насоса. Напор должен быть не менее 0,2 кгс/см2.
• Применение труб разного диаметра может привести к разбалансировке системы и затруднению прохождения теплоносителя.

Попутная двухконтурная система отопления рекомендуется для отопления в одноэтажных домах. Не требует сложных расчетов, балансировки и особых способов проведения монтажа. Стоимость такой системы дороже традиционной, но это компенсируется долговечностью и простотой эксплуатации. Кроме того, такую систему владелец дома может установить самостоятельно, не применяя сложных инженерных решений, инструментов и материалов.

Каждый застройщик при проектировании и создании системы отопления (СО) сталкивается с проблемой выбора схемы разводки. С одной стороны, схема системы отопления должна быть максимально простой, эффективной и надежной. С другой – не должна быть излишне дорогой. В этой публикации будет рассмотрены достоинства и недостатки различных СО с точки зрения простоты гидравлической увязки, балансировки контура, протяженности трубопровода и сложности монтажа.

Принцип работы встречной и попутной СО

Итак, попутная система отопления представляет собой двухтрубный отопительный контур, в котором теплоноситель, как в трубопроводе «подачи», так и в «обратке» перемещается в одинаковом направлении.

Подающая труба монтируется по периметру отапливаемого помещения (здания). К ней, последовательно, подключаются все отопительные приборы (батареи). Оканчивается труба подачи на последнем, по ходу движения теплоносителя, радиаторе в ветке.

Основным достоинством данного варианта является равная протяженность подающего и обратного трубопровода теплоснабжения к каждому отопительному прибору. Именно это и делает возможным равномерный прогрев радиаторов не зависимо от места их расположения и удаленности от котельной установки (стояка). Данный тип разводки, как нельзя лучше подходит для организации СО на больших площадях. Специалисты отмечают некоторое снижение температуры теплоносителя в подающей трубе, которое, как правило, не является критичным.

Недостатком такой схемы является трудоемкость монтажа и больший (в сравнении с тупиковой разводкой) расход материалов. Удорожание СО происходит за счет необходимости использования магистрального трубопровода повышенного сечения.

Во встречных, или, как их еще называют, тупиковых системах отопления, движение теплоносителя в подающей магистрали происходит в противоположном направлении по отношению к перемещению воды в обратном отопительном контуре.

Особенностью данной СО является различная длина циркуляционных колец. Другими словами, чем дальше от котельной установки или стояка находится отопительный прибор, тем большая протяженность трубопровода задействована в данном циркуляционном кольце. Такое неравенство и является основным недостатком тупиковых СО.

Достоинствами СО с встречным перемещением теплоносителя являются:

• использование меньшего количества трубы, арматуры и пр.;
• возможность реализации в домах со сложными многоуровневыми СО.

Этот способ прокладки трубопровода прекрасно себя показал в СО с небольшим количеством радиаторов в каждой ветке и с разницей в протяженности не более 20 м.

Далее более подробно рассмотрим все достоинства и недостатки данных типов разводки.

Что нужно знать о гидравлике и балансировке

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления заключается в расчете потерь давления в каждом циркуляционном кольце. Чтобы сделать расчет в «попутных» СО необходимо рассчитать потери в одной циркуляционной петле. В остальных ветках потери будут идентичными.

Балансировка систем отопления – это процесс уравновешивания давлений в каждом циркуляционном кольце. Для чего это нужно? Если в одной ветке потери давления будут выше, чем в остальных, то теплоноситель (по аналогии с электрическим током) будет перемещаться по пути наименьшего сопротивления.

Попутные СО (при одинаковой мощности радиаторов и диаметре трубопровода), по умолчанию можно считать гидравлически увязанными, без применения дополнительного оборудования.

Важно! Если в данных СО применяются приборы различной мощности или типоразмера, то расчет потерь производится на каждой циркуляционной петле.

Чтобы сделать расчет гидравлики во встречных СО, необходимо рассчитать потери давления в каждом циркуляционном кольце контура.

Балансировка производится термостатическими клапанами для радиаторов отопления. Порядок выполнения регулировки следующий: на первой батарее клапан настраивается на максимально допустимое сужение проходного сечения. Далее производится настройка арматуры с целью гидравлической увязки. Другими словами, настройкой термостатических клапанов следует добиться одинаковых показателей потерь давления в каждой ветке контура.

Несмотря на простоту балансировки СО с одинонаправленным перемещением теплоносителя, данные схемы имеют один огромный недостаток, который называется «точки одинакового давления» на контурах «подачи» и «обратки». Расположение данных точек более наглядно показано на рисунке.

Если присоединить радиатор к трубам в данных местах, то теплоноситель не будет поступать в прибор, так как давление на этом участке в подающем и обратном контуре равно. Грамотно рассчитать места подключения радиаторов в сложных по конфигурации СО может только профессионал.

Для наглядности, все достоинства и недостатки разводки представлены в таблице

Справедливости ради стоит сказать несколько слов о коллекторно-лучевой разводке. Проблема в том, что данный тип подключения отопительных устройств, для качественной работы, требует обязательной и достаточно сложной регулировки каждой циркуляционной ветки. При неправильной настройке теплоноситель может перестать циркулировать в кольце. Из-за сложностей монтажа и балансировки, данная разводка СО применяется застройщиками крайне редко.

Вывод: С точки зрения простоты балансировки и гидравлической увязки, «попутка» более предпочтительна. Что касается протяженности трубопровода и сложности монтажа, то тут предпочтение стоит отдать встречным схемам.

Совет: Несмотря на достоинства и недостатки различных решений СО, доверять их проектирование и монтаж необходимо только специалистам.

В частных или дачных домах люди зачастую используют автономное отопление для обогрева своего жилища. Это объясняется тем, что в большинство районов не проведено централизованное. Для этих целей используют небольшие теплогенераторы, которые могут работать на жидком или твёрдом топливе, электроэнергии, а также на газе. Чаще всего применяют двухконтурную систему. Попутная схема отопления является хорошей альтернативой традиционным.

Обычно для обогрева своего жилья используют жидкий теплоноситель. Такие системы отличаются простотой и высокой надёжностью. К основному оборудованию можно отнести такие элементы:

1. 1. Теплогенератор (котёл какого-либо типа).
2. 2. Расширительный бак.
3. 3. Трубы.
4. 4. Радиаторы.
5. 5. Различная арматура.

Различают однотрубную и двухтрубную системы. В первой теплоноситель циркулирует по одной трубе. Для неё не нужно применять циркуляционные насосы. Все радиаторы последовательно подключены к магистрали. После последней батареи жидкость возвращается к котлу по обратке. Однотрубная система является очень простой в монтаже, а также на неё потребуется меньше материала.

Но в такой схеме вода постепенно остывает от радиатора к радиатору. К последней батарее она приходит уже в охлаждённом виде.

Приходится с каждым последующим тепловым устройством увеличивать количество секций для полноценного обогрева помещения. Также желательно применять регулирующую арматуру на каждом приборе, отдающем тепло. Это приемлемый вариант для одноэтажного дома.

Двухтрубная является более трудной схемой. Систему отопления с попутным движением теплоносителя можно выполнить только в таком виде. Каждый радиатор подключается сразу к двум трубам. По одной идёт горячий теплоноситель, а по другой остывший возвращается в котёл.

Батарея, находящаяся в системе ближе к теплогенератору, получает самую горячую воду. Она первой передаёт жидкость в обратную трубу. Последние радиаторы получают теплоноситель с более низкой температурой. Также следует помнить, что двухтрубная система гораздо дороже, если сравнивать с однотрубной.

Обе схемы хороши на маленьких или средних площадях, но малоэффективны на больших. Усовершенствованием двухтрубной сети является система Тихельмана. В двухэтажном доме такой тип отопления считается лучшим. Но важным фактором во время выбора схемы остаётся наличие финансовой возможности.

В 1901 году идея изменения работы обратного движения воды была обоснована инженером Тихельманом. В его честь была названа система — «петля Тихельмана». Также её ещё называют возвратной системой с реверсивным движением теплоносителя. Из-за того что жидкость движется по обоим контуром (по подаче и обратке) в одинаковом или же попутном направлении, для данной схемы придумали и третье название — «система с попутным направлением движения тепловых носителей».

Сама идея заключается в том, что длина труб для подачи и обратки одинаковая. На всех участках трубопровода создаются схожие гидравлические условия. Благодаря этому последний радиатор в сети получает столько же тепловой энергии, как и первый. Это позволяет более эффективно использовать отопительную систему, а также экономить на топливе.

Как и любая система, схема Тихельмана имеет свои преимущества и недостатки. Её достоинства ярко выражены в помещениях различного типа, размера и назначения. Основные преимущества:

1. 1. Равномерный прогрев всей отопительной сети.
2. 2. Не требуется сложная балансировка, а также монтаж дорогого оборудования.
3. 3. Возможность регулирования количества отдаваемого тепла батареей.
4. 4. Монтажные работы не требуют какой-либо специальной квалификации.
5. 5. Имеет длительный срок эксплуатации.
6. 6. Редко бывают поломки в системе отопления. Схема попутки очень надёжная.

Данный тип обустройства отопления для частного дома имеет и свои недостатки. К наиболее значимому можно отнести высокую стоимость, которая обуславливается увеличением затрат на трубопровод. Также петлю Тихельмана не всегда можно применить из-за архитектурных особенностей постройки.

Циркуляционные насосы высокой мощности сделали попутную схему наиболее востребованной для частных домов. Такая разводка является саморегулирующейся. При правильном монтаже она не требует никаких дополнительных настроек.

Для нормального функционирования необходимо правильно собрать отопительную сеть. Это позволит максимизировать эффективность работы всего оборудования. Создание выполняется в следующей последовательности:

1. 1. Монтаж котла. Высота помещения должна составлять минимум 2,5 м, а объём — начинаться от 8 кубометров.
2. 2. Установка радиаторов. Желательно применять биметаллические изделия.
3. 3. Прокладка магистральной трубы, способной выдерживать высокие температуры. Минимальный диаметр должен быть равен 20 мм. Для подключения батареи применяют трубу в 16 мм.
4. 4. Монтаж циркуляционного насоса. Обычно его устанавливают возле котла на обратке. Врезается в систему с применением байпаса и трёх вентилей. Для увеличения срока эксплуатации насоса необходимо также ставить фильтр.
5. 5. Установка расширительного бака и группы безопасности. Монтаж производится в любой точке системы.

Чтобы обойти дверные проёмы в хозяйственных помещениях, можно монтировать трубопровод над дверью. В этом же месте устанавливают автоматический воздухоотводчик. В жилых комнатах магистраль следует провести под полом для обхода препятствий.

Схема Тихельмана в двухэтажном доме имеет некие дополнения. Разводка распространяется на всё здание, а не на отдельные этажи. На каждом этаже желательно монтировать циркуляционный насос. Если он будет один, то при поломке отопление отключится во всём здании.

Также специалисты часто обустраивают общий стояк на несколько этажей с отдельными разводками. Благодаря этому можно просчитать диаметры труб и требуемое количество секций. Раздельная схема в большой мере упрощает настройку и балансировку нагрева. Для хорошего эффекта следует на каждый этаж врезать балансировочный вентиль, который можно расположить вблизи котла.

Следует сохранять диаметр магистрали на всём протяжении кольца (кроме подсоединения последнего радиатора). После предпоследней батареи можно заужать сечение трубы, которая пойдёт на последний, так как это уже не будет считаться магистралью. Соблюдение одинакового диаметра требуется для того, чтобы создать одинаковые условия для всех отопительных приборов. В таком случае устройства будут работать стабильно.

Можно, конечно, попробовать и сэкономить на заужении главной трубы. Довольно часто это приводит к тому, что последние батареи всегда более холодные, чем первые. Система становится сложно настраиваемой.

Для маленького дома с несколькими радиаторами магистраль должна быть диаметром в 26 мм. Подсоединяются батареи трубой в 16 мм.

Если дом довольно большой, то сечение магистрали увеличивается. Это необходимо для того, чтобы на последних участках сети не шумели трубы, а скорость течения воды не превышала 0,7 м/с.

Попутная система отопления гораздо дороже, чем тупиковая. В первую очередь это связано с использованием большого количества труб с большим сечением и множества различных фитингов. В тупиковых схемах диаметры магистралей обычно меньше.

В некоторых случаях трубу с обратным направлением теплоносителя требуется прокладывать по тому же пути, что и подачу. Это делает систему особенно громоздкой. Желательно этого избегать. Из схемы попутного отопления лучше сделать обычную тупиковую. Такое возможно, если уменьшить количество батарей до 10 или же менее.

Если количество радиаторов до 5, то с балансировкой не возникает никаких проблем. Если же их 10, и они разделяются по двум неравным плечам, то в этом случае лучше собрать попутную схему. Иначе давление в разных плечах тупиковой системы будет слишком сильно отличаться, что приведёт к зажиму ближайших радиаторов.

Если сечение магистральной трубы будет одинаковым, а все батареи расположатся на одном уровне по высоте, то никаких проблем с функционированием попутной схемы не возникнет. Все радиаторы будут иметь примерно одинаковую мощность.

Неполадки с работой отдельных отопительных приборов появляются только при нарушениях правил монтажа. Например, во время пайки полипропиленовых труб произойдёт наплыв пластика на внутреннее сечение, что заузит диаметр. Попутная система является очень стабильной, но нарушать рекомендации по её созданию нельзя.

Необходимо только совместить очень мощные радиаторы с другими. Если этого не сделать, то сеть не сможет нормально работать. Например, в одной комнате установлен отопительный прибор с мощностью в 6 кВт, а в другой — в 0,5 кВт. При настраивании обогрева под 6-киловатник на радиатор в 0,5 кВт будет подаваться чрезмерное давление. Решением такой проблемы становятся балансировочные вентили. Их надо устанавливать хотя бы на маломощные приборы.

Попутку можно собрать и своими руками. Следует только учесть основные факторы:

1. 1. Вид и сечение труб.
2. 2. Обвязка радиаторов, а также котла.
3. 3. Правильный выбор мощности батарей.
4. 4. Подбор фитингов.
5. 5. Возможные проблемы, которые могут возникнуть при монтаже.
6. 6. Способы создания отопительной сети.

С такой задачей смогут справиться даже новички. Следует только придерживаться всех рекомендаций.

Попутка может выполняться как в виде закрытой, так и в виде открытой системы отопления. Главным элементом для функционирования является циркуляционный насос, поэтому его монтаж обязателен. Нельзя полностью полагаться на естественную циркуляцию теплоносителя даже при хорошей организации разводки. Стандартная петля Тихельмана состоит минимум из 10 батарей. Гравитационное перемещение вряд ли сможет продавить воду через всю сеть.

На подаче устанавливается группа безопасности, которая состоит из манометра, автоматического сбросника воздуха, а также стравливающего клапана. В открытых схемах подача должна идти вертикально до начала уклона. В верхней точке монтируют расширитель открытого типа. Затем магистраль направляется к остальной сети.

На обратке монтируют насос. Его мощности должно быть достаточно для подавления гидравлического сопротивления. Рядом устанавливают патрубок для подпитки. Обвязка котла состоит из запорных арматур, которые ставят:

1. 1. На патрубке подпитки.
2. 2. С двух сторон насоса.
3. 3. Возле расширительного бачка.
4. 4. Возле котла на обеих трубах.

Также дополнительно может монтироваться байпасная трубка. В неё устанавливают электрический клапан, который срабатывает во время остановки циркуляции.