Попутная или встречная (тупиковая) двухтрубная система отопления? При выборе двухтрубной СО дома, мы задаемся вопросом: "Какую схему выбрать, попутную или встречную (тупиковую). Название такое происходит из-за попутного или встречного направления потоков теплоносителя в магистралях. Встречную проектировщики называют тупиковой. Также буду её называть.
К сожалению, весь интернет забит мифами и легендами о "попутной" системе. Которые на поверку оказываются неправдой.
Но у обоих этих схем, и у попутной и у тупиковой, есть свои преимущества и недостатки. Поэтому в каждом конкретном случае, оптимальным выбором может быть как одна, так и другая из этих схем. Для выбора между ними, нужно рассматривать исходные данные в комплексе. Для каждого отдельного дома и условий. От правильности подхода к выбору в конечном счёте это будет влиять на эффективность отопления. Как и от правильности выбора люка перекрытия, например на luk-opttorg.ru
Рассмотрим некоторые мифы про попутную систему:1. Попутную систему не требуется балансировать. И в ней на ОП (отопительном приборе) не требуется установка балансировочных клапанов.
2. Гидросопротивление циркуляционных колец в попутной системе одинаковое.
3. В попутной системе длину и диаметр трубопроводов можно сделать меньше, чем во "встречной" (тупиковой) системе.
Миф первый.Да, если рассматривать гидравлику СО поверхностно, не учитывая многих важных параметров, то судя по графикам распределения циркуляционного напора в циркуляционных кольцах попутной системы, можно ошибочно предполагать, что не только в идеальной, но и в реальной системе напор на входе в каждый ОП (отопительный прибор) будет одинаковым. Ведь вроде и график это доказывает, опираясь на то, что в попутной системе длина всех циркуляционных колец одинакова.
Слева на графике показаны напоры (перепады давлений дельта Р) на входе и выходе ОП в попутной система между точками А и В, C и D, E и F ка. А на графике справа - во встречной (тупиковой) системе. Да, на идеальном графике, на всех трех ОП напор (дельта Р) в попутной системе одинаковы, а во встречной - сильно отличаются друг от друга.
Да, в идеале это так. Но в реальности, при учете всех гидравлических параметров, это оказывается иногда далеко не так. Так может быть только гипотетически, и то
- если расход теплоносителя через все циркуляционные кольца одинаков;
- все мощности ОП одинаковы;
- диаметры магистралей везде одинаковы и больше, чем в тупиковой схеме;
- все трубы магистралей проложены без поворотов;
- циркуляционный насос в системе должен быть подобран идеально с учетом напора и производительности. В реальности же таких насосов не существует.
В реальной же системе:
- не делают магистрали одинаковыми диаметрами;
- стараются применить магистрали мЕньшего диаметра для экономии стоимости труб;
- расход теплоносителя через разные ОП разный;
- мощность ОП в каждом помещении нужна разная;
- температура поступающего в ОП теплоносителя в каждом ОП разная;
- невозможно проложить магистрали в углах дома, без поворотов (уголков или правильнее отводов на 90 градусов). А каждый такой уголок, вносит существенные изменения в идеальную таблицу распределения напоров (дельта Р) на ОП. Причем, чем больше скорость теплоносителя, тем большие искажения в идеальную схему вносит такой уголок (отвод). Пример из жизни, Вы не сможете вписаться в крутой поворот при езде на авто на большой скорости, поэтому будете вынуждены снизить скорость.
Вот скан из учебника, иллюстрирующий, почему при неверном проектировании в попутке может наблюдаться "опрокидывание" циркуляции, когда через ОП теплоноситель начинает циркулировать не как положено (из магистрали подачи в магистраль обратки), а наоборот.
Давайте сделаем сравнительные расчёты для попутной и встречной систем в специализированной и сертифицированной программе Аудитор СО 3.8 (или в какой-либо её безплатной версии, например, Валтек СО или Герц СО).
Расчет будем делать для дома полезной площадью 64 м2, 8 на 8 метров и для "идеальных" ("тепличных") условий:
- Все магистрали, для начала, возьмем одинакового диаметра;
- Все ОП подберём примерно одинаковой отдаваемой мощности, учитывая остывание теплоносителя к концу контура. Магистрали открыто проложенные, т.е. они также отдают тепло в помещения, а следовательно теплоноситель по мере своего продвижения к концу контура - остывает;
- Сделаем в доме только одно помещение. Поэтому при использовании восьми ОП, от каждого ОП нам нужно будет получить по 12,5% нужной помещению 100% мощности. Предположим, что весь дом имеет теплопотери 6400 Вт. Тогда от каждого из восьми ОП, нам нужно получить по 800 Вт тепловой мощности;
- При выборе труб, для наглядности используем медные трубы, так как у них типоразмеры диверсифицированы в более широком диапазоне, чем у стальных и ППр труб. Медные трубы будем использовать в примерах диаметрами в мм (наружный/внутренний) 28/25, 22/20, 18/16, 15/13, 12/10 мм;
- ОП (отопительные приборы) будем, для примера, использовать стальные панельные - Лидея тип 10 (нагляднее будет видна разница типоразмера для получения одной и той же теплоотдачи в начале и в конце контура СО);
- при подборе мощности ОП будем учитывать не более 30% отдаваемого в помещения магистралями тепла (теплый "плинтус"). Т.е. если магистрали дают тепла 100 Ватт, то мощность ОП не будем уменьшать более, чем на 30 Ватт.
Вот этажный план для такого гипотетического (упрощенного) дома
и гидравлическая схема
также эта же схема в формате ПДФ, если есть желание рассмотреть в более чётком виде -
На схеме массовый расход теплоносителя в кг/сек обозначается G. А мощность теплового потока в Ваттах, обозначается Q. Преднастройки Kv термоклапанов, обозначаются - n.
На скане со схемой выделен черным столбец, с необходимыми для сбалансированности системы (на жаргоне проектировщиков "для увязки колец") дополнительными необходимыми гидросопротивлениями в циркуляционных кольцах. Эти дополнительные гидросопротивления можно создать, применив термоклапаны повышенного сопротивления с "преднастройками", или установив балансировочные клапаны на обратки ОП, или применив дроссельные шайбы на обратных присоединениях ОП к магистралям. Дроссельные шайбы можно изготовить из монеток, просверлив отверстия (со снятием фасок) диаметрами, полученными в результате гидравлического расчёта.
В столбце на скане схемы (выделенном черным), видно, что для гидравлической устойчивости (и сбалансированности) попутной СО, нужно сделать дополнительные гидросопротивления на обратках ОП от 922 до 1397 Паскалей. Естественно, что эти цифры действительны только для всех, указанных на схеме гидравлических параметрах. Например, при обеспечении насосом производительности 0,34 м3/час при преодолении гидросопротивления системы в 0,27 метра водяного столба (см.необходимые параметры насоса в красной рамочке).
Посмотрим, что изменилось при применении метода "телескопа". Тот же поэтажный план для того же дома и для той же системы.
Видим, что помимо экономии на диаметрах магистралей, получаем более гидравлически сбалансированную систему (интервал широты диапазона дополнительных необходимых гидосопротивлений меньше). Что смотрим на гидравлической схеме:
Также привожу для желающих рассмотреть схему в лучшем разрешении в формате ПДФ - Видим, что для того, чтобы увязать циркуляционные кольца, потребуется уже гораздо меньший интервал диапазона гидравлических настроек арматуры, от 1302 до 1366 Паскаль с Kv 0,354 - 0,402 (значения выделены черным в столбце дельта Р нужных дополнительных гидросопротивлений).
Получается, что "увязка колец" находится в допустимом интервале и балансировки системы, вроде бы не требуется. "Невязка колец" (отклонения от оптимального расхода тепоносителя) в данном случае даже без балансировочной арматуры не превысит 3%.
Этот мЕньший требуемый диапазон интервала регулировки балансировочных клапанов и является преимуществом попутной схемы. Но в реальном доме, в разных помещениях требуется разная тепловая мощность ОП. Поэтому в разных ОП требуется разный массовый расход теплоносителя. А потому, и скорее всего, потребуется всё равно увязка колец (балансировка системы).
Также приведу схему с увязкой циркуляционных колец, с помощью дроссельных шайб. Диаметры магистралей уменьшены в пределах возможностей циркуляционного насоса:
Необходимые дополнительные сопротивления в виде отверстий в дроссельных шайбах видны в выделенном черным столбце. Диаметр отверстий в дроссельных шайбах, обозначен в столбце "Настройки". Видно, что самые большие диаметры отверстий требуются в середине тупикового контура, а самые малые диаметры в начале и конце тупикового контура. Именно дроссельными шайбами (или балансировочными клапанами) предотвращается "опрокидывание" циркуляции в попутной системе. И особенно это актуально при зауженных диаметрах магистралей.
Вопросы повышения гидравлической устойчивости 2-х трубной системы и авторитетов термоклапанов, рассматриваю в продолжении в статье "Гидравлическая устойчивость. Авторитеты клапанов" - http://master-otoplenie.ru/otoplenie/75-gidravlicheskaya-ustoychivost.html Далее рассмотрим расчет "тупиковой" схемы с одинаковыми диаметрами магистралей. Вот поэтажная схема тупиковая схема с равными диаметрами магистралей -
И гидравлическая схема -
Также схема с лучшей разборчивостью в формате ПДФ -
На скане со схемой, в столбце с необходимыми для увязки колец дополнительными гидросопротивлениям видим, что дополнительные сопротивления нужны от 1144 до 2478 Паскаль, т.е. Kv термоклапана (выполняющего функцию дроссельной шайбы) должно регулироваться в интервале 0,261 - 0,414 м3/ч. Для увеличения скорости движения теплоносителя, с целью уменьшения его остывания и с целью уменьшить в конце контура типоразмера ОП, можно применить в магистралях переменные диаметры (еще иногда называют "телескопом"). Также получить экономию применяя трубы меньше диаметра, чем в схеме с одинаковыми диаметрами магистралей.
Посмотрим, что из этого получается:
Этажный план -
Гидравлическая схема -
Схема в ПДФ - На скане со схемой, в столбце с необходимыми для увязки колец дополнительными гидросопротивлениям видим, что широта диапазона дополнительных необходимых сопротивлений увеличилась. Теперь настройки требуется уже от 3449 до 7822 Паскаль, т.е. Kv термоклапана (выполняющего функцию дроссельной шайбы) должно регулироваться в интервале 0,147 - 0,237 м3/ч. Kv изменилось по сравнению со схемой с равными диаметрами магистралей потому, что гидросопротивление системы увеличилось. И в этой схеме насос должен обеспечить напор уже 0,88 м.в.ст (метра водяного столба) при производительности 0,34 м3/ч. В предыдушей схеме, напор насоса при той же производительности требовался 0,32 м.в.ст.
Обратите внимание, что во всех схемах размеры ОП к концу магистрали подачи увеличиваются. Это происходит из-за остывания теплоносителя в магистралях. Поэтому, чтобы, к примеру, получить в конце магистрали подачи, те же требуемые 560 Ватт от каждого ОП, в начале магистрали подачи достаточно радиатора длиной 1,2 метра, а в конце уже требуется радиатор длиной 1,5 или 1,6 метра. Так как в первый ОП на магистрали подачи теплоноситель поступает с температурой +79 градусов, а в последний на магистрали подачи - только +67 градусов (с равными диаметрами магистралей) или +70 градусов (с переменным диаметром магистралей). Поэтому, если бы мы взяли все ОП одинакового размера, то чем дальше бы этот ОП располагался на магистрали подачи, тем больше была бы недостача тепла от последующих ОП.
Пугаться теплопотерь на магистралях и теплоизолировать магистрали не стоит. Ведь это тепло поступает в дом (и его можно и нужно учесть). Также это тепло равномерно подогревает наружные стены по периметру, выполняя функцию "теплого плинтуса". Часто это снимает проблему сыреющих углов.
Потребная суммарная тепловая мощность ОП взята не 6400 Ватт, а 4480 Ватт. Так как остальную доля тепла (1920 Ватт) будут давать открыто проложенные магистрали. Напомню, что в расчете уменьшал мощность ОП не более, чем на 30%, от количества тепла отдаваемого открыто проложенными трубопроводами.
Выводы. Что же всё-таки выбрать? Попутную или тупиковую схему? 1. Первое что нужно учесть, это длину периметра дома. Слишком длинный попутный контур потребует применения магистрали увеличенного диаметра. Что в свою очередь понизит скорость теплоносителя и увеличит остывание теплоносителя к концу магистрали подачи. А это потребует увеличения типоразмера ОП, что увеличит их стоимость.
Исходя из опыта гидравлических расчетов СО для разных домов, делаю вывод, что периметр дома в 30-36 пог.метров, является условным пределом, за которым лучше переходить на тупиковую схему, разделяя один этаж на два или более тупиковых контуров.
2. Если гнаться за совсем уж бюджетной СО, без возможности покомнатного регулирования отопления, то попутная схема, может быть и предпочтительнее. Для дома с небольшим периметром. В попутной схеме, широта диапазона регулировки Kv у балансировочных клапанов требуется как правило меньше. А это позволяет применять менее дорогую балансировочную арматуру на ОП. Например, можно использовать комплект из балансировочного клапана и термоклапана (без преднастроек Kv) стоимостью около 600 рублей без термоголовки (термоэлемента) или около 950 рублей (с термоголовкой). Где балансировочный клапан имеет диапазон регулировки Kv 0,18 - 1,34 м3/ч.
3. Если же дом имеет больший периметр, то для уменьшения диаметров магистралей, и недопустимости завышения стоимости ОП из-за излишнего остывания теплоносителя в магистралях, то лучше делать тупиковую схему. По возможности разделяя площадь одного этажа на несколько тупиковых контуров (веток). Но при чрезмерно длинных тупиковых ветках, балансировочная арматура будет подороже. Потребуется применить термоклапаны с преднастройками Kv. Также желательно нужно будет рассчитать гидравлически возможность применения того или иного конкретного термоклапана в конкретной системе. Ибо у одного клапана диапазон регулировки Kv может быть 0,04-0,73 , а у другого 0,15 - 0,41 м3/ч. И если первый клапан подойдет, то второй подойдет не всегда.
4. Учесть, что попутная схема при одной и той же длине периметра дома, и при одном и том же диаметре магистралей, будет всегда иметь бОльшее гидросопротивление, чем если схема разделена на два или более тупиковых контуров. А это при использовании встроенного циркуляционного насоса в настенный котел, может сделать невозможным обеспечение СО необходимым массовым расходом теплоносителя. Необходимый массовый расход, очень сильно зависит от нужного графика работы котла (от дельты Т).
Если в рассматриваемых выше случаях расчета, график котла проектировался 80/60 градусов, то при применении пластиковых труб и неконденсационного котла, график котла желательно проектировать 70/60. А такой график потребует увеличения массового расхода теплоносителя примерно вдвое. При увеличившимся же массовом расходе теплоносителя, увеличится и скорость теплоносителя, а значит линейное сопротивление труб (увеличится падение циркуляционного напора). При этом гидросопротивление всей системы сильно вырастет. Но не каждый насос, сможет обеспечить такой расход. Ставить же более мощный насос - далеко не всегда возможно или потребует применения гидроразделителя (гидрострелки). И с более мощным насосом скорости теплоносителя могут превысить нормы, и в системе возможно будут слышны кавитационные шумы в трубах и отопительных приборах.
Закончу эту статью, дополнив её расчетом для этого же дома с двумя тупиковыми ветками (контурами). Т.е. покажу, как можно улучшить гидравлику системы и сэкономить на стоимости ОП.
Посмотрим, что можно улучшить:
Этажный план -
Гидравлическая схема -
Схема в ПДФ -
На скане со схемой, в столбце с необходимыми для увязки колец
дополнительными гидросопротивлениям видим, что широта диапазона дополнительных
необходимых сопротивлений уменьшилась. Теперь настройки требуется уже от 2293 до 4338 Паскаль, т.е. Kv термоклапана (выполняющего функцию дроссельной шайбы) должно регулироваться в интервале 0,178 - 0,256 м3/ч. Kv изменилось по сравнению со схемой с одним тупиковым контуром (веткой) , потому, что гидросопротивление системы изменилось. И в этой
схеме насос должен обеспечить напор 0,59 м.в.ст (метра водяного
столба) при производительности 0,30 м3/ч.
Обратите внимание, что во всех схемах размеры ОП к концу магистрали
подачи увеличиваются. Это происходит из-за остывания теплоносителя в
магистралях. Но в схеме с двумя тупиковыми ветками остывание теплоносителя в конце магистрали подачи меньше, чем в одноконтурной схеме. Поэтому, чтобы, получить в конце магистрали
подачи, те же требуемые 560 Ватт от каждого ОП, в конце ветки требуется
радиатор длиной 1,4 м, а не 1,5 или 1,6 метра. В последней схеме в первый ОП на магистрали
подачи теплоноситель также поступает с температурой +79 градусов, но в
последний на магистрали подачи - уже не +67-70 градусов, а +72,6 градуса. Поэтому, типоразмеры многих ОП уменьшились, что уменьшило и их покупную стоимость.
Также можно сравнить, сколько и каких диаметров трубы нужно было использовать в предыдущей схеме и в последней схеме -
И сколько можно сэкономить на трубах в последнем варианте -
Также и радиаторные термоклапаны с преднастройками Kv можно будет выбрать менее дорогие.
Вопросы повышения гидравлической устойчивости 2-х трубной системы и авторитетов
термоклапанов, рассматриваю в продолжении в статье "Гидравлическая устойчивость. Авторитеты клапанов" - http://master-otoplenie.ru/otoplenie/75-gidravlicheskaya-ustoychivost.html
Вопросы по теме этой статьи можно задавать на форуме по ссылке - http://master-otoplenie.ru/forum/showtopic-87 Автор
Инчин Владимир Владимирович
Копирование не возбраняется, при указании авторства и размещении активной прямой ссылки на этот сайт. |
ПОПУЛЯРНОЕ ЗА МЕСЯЦ
Плохо греют батареи
Батарея плохо греет. Центральное отопление. Вертикальная однотрубная система многоэтажек.
Кислородопроницаемость труб
Пластиковые трубы или Вреден ли кислород, растворенный в теплоносителе системы отопления
Как выбрать систему отопления. Что Вы хотели знать. Часть 1.
Система отопления. Кратко обо всем, что Вам хотелось бы знать.
ОБЛАКО ТЕГОВ
ОПРОС
Какой материал труб вы используете?
Все опросы