Een van de meest interessante onderwerpen in warmtetechniek zijn verwarmingssystemen met een bijbehorende tweepijps koelmiddeltoevoer, bij de meesters het Tichelman-schema genoemd. Hun apparaat is echt uniek: het systeem hoeft praktisch niet te worden gebalanceerd, wordt gekenmerkt door een stabiele werking, maar heeft tegelijkertijd ook een aantal nadelen.
Systeembeschrijving
In professionele kringen wordt de Tichelman-lus een tweepijpsverwarmingssysteem genoemd met een passerende beweging van het koelmiddel. Deze naam weerspiegelt volledig de essentie en het werkingsprincipe, de onderscheidende kenmerken zijn het best te zien tegen de achtergrond van een tweepijpsysteem met een omgekeerde beweging van de koelvloeistof, die bij bijna iedereen bekend is.
Stel je een radiatornetwerk voor dat in een rechte lijn wordt ingezet. In het klassieke schema bevindt de verwarmingseenheid zich aan het begin van deze rij, van daaruit langs het hele netwerk volgen twee leidingen voor het leveren van respectievelijk warme en terugkerende koude koelvloeistof. Tegelijkertijd is elke radiator een soort shunt, dus hoe meer het verwarmingsapparaat van de verwarmingseenheid wordt verwijderd, hoe hoger de hydraulische weerstand in de lus van zijn verbinding.
1 – Tweepijps aansluitschema van radiatoren met tegenstroomkoelmiddel in de aanvoer en retour; 2 – bedradingsschema Tichelman-lus met doorlopende verbinding
Als we een rij radiatoren in een ring rollen, zullen beide randen aansluiten op de warmte-eenheid. In dit geval is het veel winstgevender om ervoor te zorgen dat de retourleiding het koelmiddel niet terug naar de stookruimte leidt, maar de ketting blijft volgen, dat wil zeggen, onderweg. Met andere woorden, de aanvoerleiding volgt vanuit de verwarmingseenheid en eindigt bij de uiterste radiator, de retourleiding is op zijn beurt afkomstig van de eerste radiator en gaat naar de stookruimte. Hetzelfde principe kan worden geïmplementeerd, zelfs als de radiatoren lineair in de ruimte zijn geplaatst, simpelweg vanaf de plaats waar de extreme radiator in de retourleiding wordt gestoken, ontvouwt de buis zich om het gekoelde koelmiddel terug te voeren. Tegelijkertijd zal in een bepaald gebied het verwarmingssysteem driepijps zijn, dus de Tichelman-lus wordt ook wel eens genoemd.
Tichelman-lus met de plaatsing van radiatoren rond de omtrek van het gebouw. Vanaf elke radiator is de totale lengte van de aanvoer- en retourleidingen ongeveer gelijk. 1 – verwarmingsketel; 2 – beveiligingsgroep; 3 – verwarmingsradiatoren; 4 – toevoerleiding; 5 – retourleiding; 6 – circulatiepomp; 7 – expansievat
Maar waarom zijn dergelijke complicaties nodig? Als je het diagram goed bestudeert, blijkt dat de som van de lengtes van de aanvoer- en retourleidingen voor elke radiator hetzelfde is. Vandaar de conclusie: de hydraulische weerstand van elke individuele verbindingslus is gelijk aan de rest van de secties, dat wil zeggen dat het systeem eenvoudigweg niet hoeft te worden uitgebalanceerd.
Toepassingsgebied
De verleiding om het systeem niet hydraulisch aan te passen, mag echter niet leiden tot overhaaste beslissingen. Het tweepijps bijbehorende systeem wordt gekenmerkt door een hoog materiaalverbruik, daarom is de installatie niet in alle gevallen gerechtvaardigd.
Laten we een dergelijk concept beschouwen als de mate van “persing” van het verwarmingsapparaat bij het balanceren van een tweepijpsretoursysteem. Door de nominale doorlaat op het aansluitpunt van de eerste paar radiatoren te onderschatten, is het mogelijk om het debiet van het koelmiddel daarin te verminderen, waardoor de drukval wordt verminderd, zodat er voldoende druk blijft in de volgende delen van het netwerk. Als het radiatornetwerk bestaat uit een groot aantal op grote afstand van elkaar geplaatste verwarmingsapparaten, zal het debiet op de initiële radiatoren zodanig beperkt moeten worden dat het debiet daarin niet voldoende zal zijn voor normale warmteafgifte. Dit dwingt het gebruik van pompen met een hogere capaciteit, waardoor er een merkbaar geluid wordt gegenereerd tijdens de stroming van het koelmiddel in individuele knooppunten. Over het algemeen kunnen we zeggen dat het apparaat van een tweepijpsdoorvoersysteem alleen gerechtvaardigd is als het aantal radiatoren meer dan 8-10 is met een totale lengte van de pijpleidingsteun van meer dan 70 m.
Het materiaalverbruik van het Tichelman-systeem neemt aanzienlijk toe als het onmogelijk is om het radiatornetwerk in een ring te wikkelen, dat wil zeggen om de verwarmingsleiding strikt langs de omtrek van het gebouw te plaatsen. Dit wordt meestal bemoeilijkt door deuropeningen en beglaasde fronten naar de vloer. In dergelijke gevallen is het noodzakelijk om een extra leiding te monteren waardoor het koelmiddel naar de stookruimte zal terugkeren, en aangezien de totale lengte van een willekeurig genomen lus met ten minste de helft toeneemt, om de nominale leidingboring of pompprestatie te vergroten. In principe is het mogelijk om extra kosten te vermijden door de inrichting van het collector (balk) systeem, maar het is beter om eerst een vergelijkende berekening van het materiaalverbruik uit te voeren.
Hydraulische gegevens
De werking van het systeem op basis van het Tichelman-lusprincipe is zeer stabiel. Dit feit wordt duidelijk aangetoond door de hydraulische rekengegevens, maar dit vereist naleving van een aantal installatieregels..
Het belangrijkste functionele element van een dergelijk systeem is de hydraulische pomp. Het creëert druk bij de uitlaat, dat wil zeggen bij de toevoer, en een vacuüm bij de inlaat – retour. Numeriek neemt de waarde van beide waarden af met de afstand tot de pomp, en de drukval treedt niet lineair op, maar wordt beschreven door de kwadratische waarde van de dynamische druk. Dit patroon kan zowel voor de aanvoerleiding als voor de retourleiding worden getraceerd, conventioneel kan de val worden beschreven aan de hand van het voorbeeld van een leiding van 100 m lang:
Afstand van de pomp in de bewegingsrichting van de koelvloeistof (m) Toevoerdruk (% van nominaal) Retourvacuüm (% van nominaal) Radiatordrukval tien 90% vijf% 95% 20 75% 20% 95% dertig 55% 35% 90% 50 45% 40% 85% 60 40% 45% 85% 70 35% 55% 90% 80 20% 75% 95% 90 vijf% 90% 95% Dit zijn gemiddelde gegevens, maar zelfs daaruit is te zien dat met een schijnbare uniformiteit het drukverlies in het midden van het radiatornetwerk iets hoger is dan aan de randen. Inderdaad, vanwege de proportionele verandering in druk en vacuüm in elke radiator, wordt bijna hetzelfde drukverschil in elk verwarmingsapparaat gehandhaafd, maar voor de juiste en stabiele werking van de Tichelman-lus moeten een aantal regels in acht worden genomen, die verder zullen worden besproken.
Leidingen van ketelruimten
Een tweepijpssysteem met een passerende beweging van het koelmiddel kan open of gesloten zijn. Zoals we al zeiden, is de pomp het belangrijkste functionerende element, dus de installatie ervan kan niet worden vermeden. U moet niet rekenen op een natuurlijke circulatie, zelfs niet met goed georganiseerde biezen aan de bovenzijde. Zoals we al zeiden, bevat een typische Tichelmann-lus 10 of meer stralers; het is onwaarschijnlijk dat een dergelijke arm alleen door zwaartekrachtbeweging kan worden geduwd..
De traditionele veiligheidstrojka is geïnstalleerd bij de toevoeruitlaat van de ketel: een automatische ontluchter, een ontluchtingsklep en een manometer. Bij open systemen moet de persuitlaat in een verticaal kanaal worden aangebracht tot aan de hoogte van de vorming van de helling, op het hoogste punt wordt een open expansievat geïnstalleerd. Verder wordt de toevoerleiding rechtstreeks naar het distributienetwerk geleid.
Op de ketelretour is één circulatiepomp geïnstalleerd, waarvan de prestatie wordt bepaald door de hydraulische weerstand van het hele systeem. Een zeef bevindt zich direct voor de pomp, en direct na de pomp is er een T-stuk voor het aansluiten van een expansievat en een lage-puntmanometer. Ook op deze plek wordt de vulpijp weergegeven.
De afsluiters van de ketelruimte worden vertegenwoordigd door kogelkranen met volledige doorlaat, die zijn geïnstalleerd:
- aan beide zijden van de pomp
- bij de uitlaat van het expansievat
- bij de vulpijp
- op de punten van aansluiting van de ketel op de hoofdleiding
Bovendien kan in de stookruimte een aansluitende bypass-buis worden geïnstalleerd, in de opening waarvan een elektrische normaal gesloten klep is geïnstalleerd, die wordt geactiveerd wanneer de circulatie wordt gestopt. Het bypass-inzetstuk moet vóór de circulatiepomp worden uitgevoerd: de bypass is ontworpen om te beschermen tegen temperatuurschokken en hij shunt de warmtewisselaar van de ketel van het net, en niet omgekeerd.
Het Tichelman-systeem is ook goed omdat het met een relatief hoog vermogen van het radiatornetwerk mogelijk is om te werken vanuit een ketel met een ingebouwd complex van hydraulische apparatuur. Als het echter nodig is om de werking van het radiatornetwerk en de warme vloer te coördineren, is elke arm van het systeem uitgerust met een eigen circulatiepomp. Als de prestaties in de schouders aanzienlijk verschillen, is de installatie van een hydraulische pijl noodzakelijk.
Leidingsysteem
Zowel de bovenste als de onderste bedrading van de Tichelman-lus worden meestal gemaakt met PPR-buizen. Als verborgen leidingen nodig zijn, wordt aanbevolen om het PEX-systeem met insteekkoppelingen te gebruiken. Als buizen in vaste ondergronden moeten worden gelegd, moet een isolatiemantel worden gebruikt..
Het verwarmingssysteem van Tichelman voor een huis met één verdieping is uiterst eenvoudig. De koelmiddeltoevoerleiding loopt van de verwarmingseenheid langs het gehele radiatornetwerk. De nominale nominale buisdiameter blijft behouden tot de voorlaatste radiator in de rij, waarna de overgang naar de diameter van de radiatoraansluiting wordt gemaakt, meestal 20 mm polypropyleen of 16 mm PEX. De retourstroomleiding wordt in dezelfde volgorde gelegd, maar naar de stroom toe, dat wil zeggen, de eerste radiator in de richting van de hete koelmiddelstroom is verbonden met een kleinere diameter.
Als het Tichelman-systeem over meerdere verdiepingen wordt verdeeld, is installatie van een verticale riser vereist. De hoofdtoevoerleiding volgt naar het hoogste punt van waaruit een aftakking wordt gemaakt om de bovenverdieping te voeden. Daarna draait de lijn naar beneden, in deze sectie wordt het voer ingekort voor alle onderste verdiepingen. De gemeenschappelijke retourstroompijpleiding wordt uitgevoerd naar analogie met een tweepijpssysteem met een tegengestelde beweging van het koelmiddel, dat wil zeggen, het fungeert eenvoudig als een verzamellijn.
De diameter van de leidingen voor de Tichelman-lus wordt berekend volgens de algemene berekeningsmethoden voor warmtetechniek, op basis van de keuze van de optimale Kvs-waarde van de hoofdleidingen. Tegelijkertijd is het wenselijk dat een stapsgewijze onderschatting van de nominale boring niet optreedt in de bewegingsrichting van het koelmiddel, anders zal de natuurlijke uitbalancering van het systeem niet zo hoogwaardig zijn. In systemen met een lengte van distributieleidingen tot 120 m, wordt de nominale doorlaat van de hoofdleidingen geacht minimaal 270 mm te zijn2, en voor buizen die radiatoren verbinden – ongeveer 130 mm2.
Radiator fittingen
Vaak kun je de mening tegenkomen dat een tweepijps verwarmingssysteem met een passerende beweging van het koelmiddel de radiatoren niet hoeft te completeren met regelkleppen. Aangenomen wordt dat dit feit zogenaamd de extra kosten voor extra buizen en fittingen daarvoor compenseert. De juiste werking van de radiatoren is in dit geval echter nauwelijks mogelijk..
Thermostaatkoppen voor radiatoren in het Tichelmann-systeem moeten absoluut worden geïnstalleerd. Zonder hen is het onmogelijk om radiatoren in verschillende kamers aan te passen, wat niet erg comfortabel is onder veranderende klimatologische omstandigheden. Wat betreft de inregelafsluiters (gaskleppen), de controverse is bijzonder hoog op dit punt. Zoals hierboven vermeld, wordt zelfs bij een passerende beweging van het koelmiddel een drukval over de radiatoren opgemerkt. Met de juiste berekening van het systeem kan dit fenomeen worden gecompenseerd door het aantal secties in de radiatoren van verschillende zones te variëren. Als er echter zelfs maar een minimaal risico op fouten is, is het het beste om regelkleppen te installeren op ten minste de eerste paar radiatoren aan elk uiteinde..
De Tichelmann-lus kan ook worden gecompenseerd door statische aanpassingsmethoden. We hebben het over de zogenaamde “wasmachine”. Als de lokale weerstandscoëfficiënten vooraf zijn bepaald door hydraulische berekening, kunnen de regelkleppen worden vervangen door inzetstukken die de nominale maat met een bepaald bedrag verlagen. Van de eenvoudigste opties kunt u zelfgemaakte O-ringen met verschillende binnendiameters aanbieden, die worden geïnstalleerd op de plaatsen van schroefdraadverbindingen van radiatoren.
Kunt u alstublieft het diagram en de berekening van het Tichelman-lus verwarmingssysteem delen? Ik zou graag meer willen weten over de werking en efficiëntie van dit systeem. Bedankt!