Küttesüsteemi Tichelmani silmus: diagramm ja arvutus

Soojustehnika üks huvitavamaid teemasid on küttesüsteemid koos jahutussüsteemi kahetorusüsteemiga, mida kaptenid nimetavad Tichelmani skeemiks. Nende seade on tõesti ainulaadne: süsteem praktiliselt ei vaja tasakaalustamist, seda iseloomustab stabiilne töö, kuid samal ajal on sellel ka mitmeid puudusi.

Süsteemi kirjeldus

Professionaalsetes ringkondades nimetatakse Tichelmani silmust kahetorusüsteemseks küttesüsteemiks koos jahutusvedeliku mööduva liikumisega. See nimi peegeldab täielikult töö olemust ja põhimõtet, eristatavad omadused on kõige paremini näha kahetorusüsteemis koos jahutusvedeliku vastupidise liikumisega, mis on tuttav peaaegu kõigile.

Kujutage ette sirgjooneliselt kasutusele võetud radiaatorivõrku. Klassikalise skeemi kohaselt asub kütteseade selle rea alguses, sellest mööda kogu võrku tuleb järgida kahte toru vastavalt külma ja jahutusvedeliku tagastamiseks. Samal ajal on iga radiaator omamoodi šunt, seetõttu mida rohkem kütteseadet küttekehast eemaldatakse, seda suurem on hüdrauliline takistus selle ühenduse ahelas.

1 – kahe toruga ühendusskeem radiaatorite jaoks, millel on vastuvoolu jahutusvedelik toites ja tagasivoolus; 2 – juhtmestiku skeem Tichelmani silmus läbiva ühendusega

Kui rullime radiaatorite rea rõngasse, külgnevad mõlemad selle servad soojusüksusega. Sellisel juhul on palju tulusam veenduda, et tagasivoolutorustik ei saada jahutusvedelikku tagasi katlaruumi, vaid jätkab ahela järgimist, see tähendab kogu tee. Teisisõnu, toitetoru järgneb küttekehale ja lõpeb äärmise radiaatori juures, omakorda tagasivoolutoru pärineb esimesest radiaatorist ja läheb katlaruumi. Sama põhimõtet saab rakendada ka siis, kui radiaatorid asuvad ruumis lineaarselt, lihtsalt sellest kohast, kus äärmuslik radiaator sisestatakse tagasivoolutorusse, toru lahti jahtunud jahutusvedeliku tagastamiseks. Samal ajal on teatud piirkonnas küttesüsteem kolmetoruline, nii et mõnikord kutsutakse ka Tichelmani silmust.

Tichelmani silmus radiaatoritega, mis on paigutatud ümber hoone perimeetri. Iga radiaatori korral on toite- ja tagasivoolutorude kogupikkus umbes sama. 1 – küttekatel; 2 – turvarühm; 3 – kütteradiaatorid; 4 – toitetoru; 5 – tagasivoolutoru; 6 – tsirkulatsioonipump; 7 – paisupaak

Kuid miks on sellised komplikatsioonid vajalikud? Kui uurite diagrammi hoolikalt, selgub, et iga radiaatori toite- ja tagasivoolutorustiku pikkuste summa on sama. Siit järeldus: iga üksiku ühendussilmuse hüdrauliline takistus on samaväärne ülejäänud sektsioonidega, see tähendab, et süsteem lihtsalt ei vaja tasakaalustamist.

Kasutusala

Kiusatus vältida süsteemi hüdraulilist kohandamist ei tohiks siiski põhjustada kiirustades tehtud lööbeotsuseid. Kahe toruga seotud süsteemi iseloomustab suur materjalitarbimine, seetõttu pole selle paigaldamine igal juhul õigustatud.

Mõelgem sellisele kontseptsioonile nagu kütteseadme “pressimise” aste kahetorusüsteemi tagasivoolusüsteemi tasakaalustamisel. Kui alahinnatakse mõne esimese radiaatori ühenduspunktis nominaalset ava, on võimalik nendes jahutusvedeliku voolukiirust vähendada, vähendades sellega rõhulangut, nii et võrgu järgmistes sektsioonides säiliks piisav rõhk. Kui radiaatorivõrk koosneb suurest arvust kütteseadmetest, mis asuvad üksteisest väga kaugel, peab esialgsetel radiaatoritel olev vooluhulk olema piiratud sellisel määral, et neis olev vooluhulk ei oleks normaalse soojuse eraldumiseks piisav. See sunnib kasutama suurema mahutavusega pumpasid, mistõttu jahutusvedeliku voolus tekivad üksikutes sõlmedes märgatav müra. Üldiselt võib öelda, et kahetorusüsteemi läbimise süsteem on õigustatud ainult siis, kui radiaatorite arv on suurem kui 8-10 ja torujuhtme kogupikkus on üle 70 m.

Tichelmani süsteemi materjalitarbimine suureneb märkimisväärselt, kui radiaatori võrku on võimatu mähkida rõngasse, see tähendab küttejuhtme paigutamiseks rangelt mööda hoone perimeetrit. Tavaliselt takistavad seda ukseavad ja esikülje põrandale klaasimine. Sellistel juhtudel on vaja paigaldada täiendav toru, mille kaudu jahutusvedelik naaseb katlaruumi ja kuna suvaliselt võetud silmuse kogupikkus suureneb vähemalt poole võrra, tuleb suurendada põhiliini nominaalset läbipääsu või pumba võimsust. Põhimõtteliselt on kollektor (tala) süsteemi paigutuse tõttu võimalik lisakulutusi vältida, kuid siiski on parem viia läbi materjali tarbimise eelnev võrdlev arvutus..

Hüdraulilised andmed

Tichelmani silmuspõhimõttel põhineva süsteemi toimimine on väga stabiilne. Seda fakti näitavad selgelt hüdraulilise arvutuse andmed, kuid see nõuab mitmete paigaldusreeglite järgimist..

Sellise süsteemi peamine funktsionaalne element on hüdrauliline pump. See loob rõhu väljalaskeavas, see tähendab toites ja vaakumi sisselaskeavas – tagasivool. Numbriliselt väheneb mõlema väärtuse väärtus kaugusest pumbast ja rõhu langus ei toimu lineaarselt, seda kirjeldatakse dünaamilise rõhu ruutkeskmise väärtusega. Seda mustrit saab jälgida nii toitetorustiku kui ka tagasivoolutoru jaoks, tavaliselt võib langust kirjeldada 100 m pikkuse torujuhtme näitel:

Kaugus pumbast jahutusvedeliku liikumissuunas (m)	Toitesurve (% nimiväärtusest)	Tagasivoolu vaakum (% nominaalsest)	Radiaatori rõhulang
kümme	90%	viis protsenti	95%
20	75%	20%	95%
kolmkümmend	55%	35%	90%
50	45%	40%	85%
60	40%	45%	85%
70	35%	55%	90%
80	20%	75%	95%
90	viis protsenti	90%	95%

Need on keskmistatud andmed, kuid isegi nende põhjal on näha, et näiva ühtlikkusega on rõhukadu radiaatori võrgu keskel veidi suurem kui servades. Kuna rõhu ja vaakumi proportsionaalne muutus igas radiaatoris säilib tõepoolest igas kütteseadmes peaaegu sama rõhulanguse, tuleb Tichelmani silmuse korrektseks ja stabiilseks toimimiseks järgida mitmeid reegleid, mida arutatakse lähemalt.

Katlaruumi torustik

Kahetorusüsteem jahutusvedeliku mööduva liikumisega võib olla avatud või suletud. Nagu me juba ütlesime, on pump peamine töötav element, nii et selle paigaldamist ei saa vältida. Isegi õigesti korraldatud ülemise torustiku korral ei tohiks loomulikku ringlust loota. Nagu me juba ütlesime, sisaldab tüüpiline Tichelmani silmus 10 või enamat radiaatorit; on ebatõenäoline, et sellist kätt saab läbi pigistada ainult gravitatsiooni abil..

Katla etteandepunkti juurde paigaldatakse traditsiooniline turvakolmik: automaatne õhuava, õhutusventiil ja manomeeter. Avatud süsteemide korral tuleb väljalaskeava korraldada vertikaalsesse kanalisse kuni nõlva moodustumise kõrguseni, kõrgeimasse kohta paigaldatakse avatud paisupaak. Lisaks suunatakse toitetoru otse jaotusvõrku.

Katla tagasivoolule on paigaldatud üks tsirkulatsioonipump, mille jõudluse määrab kogu süsteemi hüdrauliline takistus. Otse pumba ees on kurn ja kohe pärast pumpa on tee paisupaagi ja madala manomeetri ühendamiseks. Ka selles kohas kuvatakse täitetoru.

Katlaruumi sulgeventiilid on täispuuritud kuulventiilidega, mis on paigaldatud:

• pumba mõlemal küljel
• paisupaagi väljalaskeava juures
• täitetorul
• katla peaga ühendamise kohtades

Lisaks saab katlaruumi paigaldada ühendava möödavoolutoru, mille vahe sisse on paigaldatud elektriliselt normaalselt suletud ventiil, mis käivitub ringluse peatamisel. Ümbersõit tuleb paigaldada tsirkulatsioonipumbast ülesvoolu: möödavool on ette nähtud kaitseks temperatuurilöögi eest ja möödub katla soojusvaheti vooluvõrgust, mitte vastupidi.

Tichelmani süsteem on hea ka selle poolest, et radiaatorivõrgu suhteliselt suure võimsusega on võimalik töötada sisseehitatud hüdrauliliste seadmete kompleksiga katlast. Kuid kui radiaatorivõrgu ja sooja põranda tööd on vaja koordineerida, on süsteemi mõlemad õlad varustatud oma tsirkulatsioonipumbaga. Kui jõudlus õlgades on oluliselt erinev, on vajalik hüdraulilise noole paigaldamine.

Torustikusüsteem

Tichelmani silmuse nii ülemine kui ka alumine juhtmestik on tavaliselt valmistatud PPR-torudega. Kui vajatakse varjatud torustikku, on soovitatav kasutada PEX-süsteemi koos sisseehitatavate liitmikega. Torude paigaldamiseks tahkesse alusesse tuleks kasutada isoleerivat kesta.

Ühekorruselise maja Tichelmani küttesüsteem on äärmiselt lihtne. Jahutusvedeliku toitetorustik kulgeb kütteüksusest kogu radiaatori võrgu ulatuses. Toru nominaalset läbimõõtu hoitakse seni, kuni reas on eelviimane radiaator, pärast mida viiakse üleminek radiaatori ühenduse läbimõõdule, tavaliselt 20 mm polüpropüleeni või 16 mm PEX. Tagasivoolutorustik paigaldatakse samas järjekorras, kuid toite suunas, see tähendab, et esimene radiaator kuuma jahutusvedeliku voolu suunas on ühendatud vähendatud läbimõõduga.

Kui Tichelmani süsteem on paigutatud mitmele korrusele, on vajalik vertikaalse püstiku paigaldamine. Peamine toitetoru järgneb kõrgeimasse punkti, millest ülemise korruse toitmiseks haru tehakse. Pärast seda pöördub joon allapoole, selles jaotises on kõigi alumiste korruste sööt sisse lõigatud. Ühine tagasivoolutorustik viiakse läbi analoogselt jahutussüsteemi vastassuunalise liikumisega kahetorusüsteemiga, see tähendab, et see toimib lihtsalt kogumisvoolikuna.

Tichelmani silmuse torude läbimõõt arvutatakse vastavalt soojustehnika arvutamise üldmeetoditele, tuginedes põhitorude optimaalse Kvs-väärtuse valimisele. Samal ajal on soovitav, et nimiava järkjärguline alahindamine ei toimuks jahutusvedeliku liikumissuunas, vastasel juhul pole süsteemi loomulik tasakaalustamine nii kõrge kvaliteediga. Jaotustorustiku pikkusega kuni 120 m süsteemides peetakse põhitorude nominaalset ava vähemalt 270 mm², ja radiaatorite ühendamiseks mõeldud torude jaoks – umbes 130 mm².

Radiaatori liitmikud

Võite sageli kokku puutuda arvamusega, et kahetorusüsteemi küttesüsteem koos jahutusvedeliku mööduva liikumisega ei pea radiaatorit juhtventiilidega täiendama. Arvatakse, et see fakt tasandab väidetavalt nende jaoks vajalike täiendavate torude ja liitmike lisakulud. Kuid radiaatorite korrektne töötamine on sel juhul vaevalt võimalik..

Tichelmanni süsteemi radiaatorite termostaatpead peavad olema tõrgeteta paigaldatud. Ilma nendeta on erinevates ruumides radiaatorite kohandamine võimatu, mis ei ole muutuvates kliimatingimustes eriti mugav. Mis puutub tasakaalustusventiilidesse (drosselid), siis pole selle punkti osas eriti vaieldav poleemika. Nagu ülalpool mainitud, täheldatakse isegi jahutusvedeliku mööduva liikumise korral rõhu langust radiaatorite kohal. Süsteemi õige arvutamise abil saab selle nähtuse kompenseerida, muutes sektsioonide arvu eri tsoonide radiaatorites. Kui on olemas isegi minimaalne vearisk, on kõige parem paigaldada juhtventiilid vähemalt esimestele radiaatoritele mõlemas otsas..

Tichelmanni ahelat saab tasakaalustada ka staatiliste reguleerimise meetoditega. Me räägime nn “seibist”. Kui kohalikud takistuskoefitsiendid on eelnevalt kindlaks määratud hüdrauliliste arvutuste abil, saab juhtventiilid asendada vahetükkidega, mis vähendavad nominaalsuurust teatud summa võrra. Lihtsamatest võimalustest võite pakkuda erineva siseläbimõõduga isetehtud O-rõngaid, mis paigaldatakse radiaatorite keermestatud ühendustesse.