Jak funguje dvoutrubkový topný systém?

Mnoho instalatérů má hřích předsudků. Například mistr považuje jednotrubkovou elektroinstalaci za nejlepší a nabízí ji všem zákazníkům – majitelům soukromých domů. Takové nabídky často skrývají nízkou kvalifikaci interpreta nebo nějaký benefit. Naším úkolem je zvážit, jak funguje dvoutrubkový topný systém, objektivně vyhodnotit výhody a nevýhody a dát doporučení pro výběr schématu.

Jak funguje dvouokruhové vytápění?

Konstrukce dvoutrubkového systému ohřevu vody zahrnuje přívod a odvod chladicí kapaliny z každého radiátoru prostřednictvím dvou samostatných vedení. Zjednodušeně: vstup baterie je připojen k přívodnímu vedení, výstup ke zpětnému vedení. Prvním potrubím je ohřátá voda z kotle distribuována do všech topných zařízení, druhé potrubí shromažďuje ochlazenou chladicí kapalinu a posílá ji zpět do generátoru tepla.

Příklad distribuce a návratu chladicí kapaliny z baterií po dvou liniích

Vlastnosti dvouokruhového rozvodu vody:

• pokud jsou všechny prvky systému vypočteny správně, pak každý chladič přijímá chladicí kapalinu o stejné teplotě;
• změna průtoku vody jednou baterií v důsledku nastavení má malý vliv na provoz sousedních topných zařízení;
• počet radiátorů na jedné větvi může dosáhnout 40 ks. za předpokladu, že kapacita čerpadla a průměr přívodního potrubí poskytují vypočítaný průtok vody.

Poznámka. Číslo 40 je převzato na základě praktických zkušeností s projektováním a montáží vytápění ve výrobní dílně. Na venkovských chatách není na jednu větev připojeno tolik zařízení, maximálně 10 kusů. Pokud je nutné provést elektroinstalaci ve vícepodlažní budově, je tepelná síť rozdělena do několika dvoutrubkových okruhů.

Pohyb vody potrubím a bateriemi je zajištěn dvěma způsoby – přirozeným (konvekcí) a nuceným. Existuje také několik možností pro dodávku chladicí kapaliny, proto doporučujeme zvážit každé schéma samostatně.

Dvoutrubková klasická elektroinstalace uzavřeného typu – napojení na stojací kotel

4 typy 2trubkových systémů

V závislosti na podmínkách pro pokládku potrubí a další provoz v soukromých domech se používají následující možnosti pro dvoutrubková schémata:

1. Gravitace nebo gravitace s přirozenou cirkulací ohřáté vody.
2. Klasický slepý systém vytápění.
3. Prstencová smyčka s paralelním pohybem chladicí kapaliny, známá také jako Tichelmanova smyčka.
4. Sálavý s individuálním rozvodem tepla do radiátorů z rozvodného rozdělovače.

Poznámka. Dvoutrubkové vytápění zahrnuje i podlahové vytápění. Topné okruhy fungují jako baterie, roli sítě plní přívodní potrubí a hřeben se směšovací jednotkou. Provedení podlahového vytápění se blíží kolektorovému okruhu.

V gravitační verzi systém pracuje bez přetlaku, chladivo je v kontaktu s atmosférou přes otevřenou expanzní nádobu. Zbývající 3 varianty okruhů jsou uzavřené, pracují pod tlakem 1-2.5 Bar a pouze s nuceným oběhem teplé vody. Nyní budeme analyzovat každé schéma pomocí konkrétního příkladu dvoupatrového domu.

Gravitační ohřev

Princip činnosti systému s přirozeným pohybem chladiva je založen na fenoménu konvekce – horká a méně hustá kapalina má tendenci stoupat potrubím, vytlačována těžšími studenými vrstvami. Kotel ohřívá vodu, ta se stává lehčí a pohybuje se vertikálním stoupacím potrubím rychlostí 0.1-0.3 m/s, poté se rozptýlí po rozvodech a radiátorech.

Vyjasnění. Rozumí se, že ohřívaná a chlazená kapalina je umístěna v jednom uzavřeném okruhu, v tomto případě topné síti soukromého domu.

Uveďme charakteristiky dvoutrubkového gravitačního systému dvoupatrové budovy znázorněné na obrázku:

1. Způsob uložení rozvodů je horizontální nadzemní rozvod, vycházející ze společné stoupačky. Ten stoupá z kotle, v nejvyšším bodě je expanzní nádoba komunikující s atmosférou.
2. Vodorovné úseky se pokládají s minimálním sklonem 3 mm na běžný metr dálnice. Přívod je nakloněn směrem k radiátorům, návrat – ke zdroji tepla.
3. Průměry trubek jsou oproti tlakovým systémům větší, protože jsou dimenzovány pro nízké průtoky vody.

Důležitá nuance. Pro realizaci stabilního gravitačního proudění je třeba použít trubky Ø40-50 mm (vnitřní). Minimální přípustný průměr rozvodných a sběrných větví je DN25, umístěných v blízkosti posledních baterií.

V jednopatrovém domě se používá podobná schéma, ale s jediným připojením radiátoru. Přívodní rozdělovač pro horní rozvod je uložen v podkroví nebo pod stropem, vratný rozdělovač je instalován nad podlahou. Není možné provést nižší kabeláž – chladicí kapalina podle zákona o komunikujících nádobách bude proudit do baterií, ale rychlost pohybu a účinnost vytápění klesne na minimum.

Současné gravitační okruhy se zkombinovaly díky instalaci oběhových čerpadel. Jednotka je namontována na obtoku, aby v případě výpadku proudu nerušila průtok vody.

Slepé topné větve

Dvoutrubkový uzavřený systém ramenního (slepého) typu je instalován ve většině venkovských chalup a často se používá v nových bytových domech. Jak schéma funguje:

1. Radiátorová síť se skládá z jedné nebo více dvoutrubkových větví. Chladivo je posíláno do topných zařízení jedním potrubím a vrací se druhým.
2. Systém pracuje s přetlakem 1-2.5 Bar, cirkulaci zajišťuje čerpadlo instalované v blízkosti kotle.
3. Expanze vody je kompenzována membránovou nádrží umístěnou v kotelně. Vkládací bod je na potrubí před oběhovým čerpadlem (pokud se podíváte dolů na tok tekutiny).
4. Vzduch je ze sítě vypouštěn bateriovými kohouty Mayevsky a automatickým ventilem jako součást bezpečnostní skupiny topné jednotky. Nechybí ani manometr a pojistný ventil.
5. Běžnou možností zapojení je spodní horizontální, kdy obě trubky procházejí pod radiátory otevřeným způsobem.

Komentář. V případě potřeby lze slepá vedení bez problémů pokládat uzavřeným způsobem – do drážek podlahového potěru, za podhledy nebo vnitřní stěny.

Pokud je potřeba rozvést chladivo do 2 křídel dvoupodlažní budovy, je rozděleno na 4 samostatné větve (ramena) sbíhající se do společné stoupačky. Je pozoruhodné, že délka čar a tepelné zatížení ramen by nemělo být stejné. Počet baterií a trasa pokládky jsou vyvíjeny s ohledem na vlastnosti konkrétní budovy.

Větve s různým počtem otopných těles jsou vyváženy vyvážením – omezením průtoku regulačními ventily. Ventily jsou vždy umístěny na výstupech baterie a v případě potřeby na rameni jako celku. Jak správně vyvážit obrysy, přečtěte si na jiné stránce našeho zdroje.

Vedení slepých linek do 2 křídel dvoupatrové budovy. Zdroj tepla – nástěnná minikotelna

Tichelmannův prsten

Obecný princip fungování tohoto okruhu je identický se slepým vedením, ale způsob distribuce a vracení chladicí kapaliny se liší 3 způsoby:

1. Každý topný okruh je uzavřen do kruhu.
2. Způsob připojení baterie je následující: první radiátor na přívodním potrubí je poslední pro zpětné potrubí. A naopak, koncová baterie rozvodu se stává první pro zpětné vedení.
3. Voda v obou potrubích se pohybuje stejným směrem, odtud pochází technický název systému – sdružený.

Konstrukce smyčky Tichelman zahrnuje vodorovné spodní vedení – skryté pod podlahou, méně často – otevřeně podél stěn. Další možnost: prstenec může být vyroben pod stropem, skrytý za podhledy nebo ve sklepě a potrubní přípojky mohou být vedeny k ohřívačům.

Zvláštností prstencového „závěsu“ je téměř dokonalé hydraulické vyvážení. Poznámka: na cestě ke všem bateriím a zpět urazí chladicí kapalina stejnou vzdálenost. Okruh je schopen zajistit požadovaný průtok vody pro 10 a více radiátorů s minimálním vyvážením.

Autor videa dobře vysvětluje fungování systému, ale uvádí nesprávné srovnání – správně vyvážené větve rozvádějí teplo o nic hůř než stopař.

Způsob připojení paprsku

Tento nejpokročilejší typ dvoutrubkového systému ohřevu vody obsahuje následující prvky:

• ohřívače – klasické baterie, podlahové konvektory nebo samostatné okruhy podlahového vytápění;
• 2 rozdělovače – přívod a zpátečka, vybavené průtokoměry a termostatickými ventily;
• jednotlivé dvoutrubkové spoje položené od kolektoru k topným zařízením po nejkratší cestě (pod podlahou nebo stropem, ve stropě).

Kolektor instalovaný na vhodném místě přijímá a vrací vodu do kotle dvěma hlavními potrubími. Pomocí ventilů se nastavuje průtok chladicí kapaliny pro každou baterii. Pokud na rozdělovací ventily nainstalujete termohlavice nebo serva RTL, bude možné automaticky upravit klima v jakékoli místnosti a budově jako celku.

Klady a zápory dvoutrubkové elektroinstalace

Pro usnadnění vnímání jsme spojili výhody a nevýhody všech výše uvedených systémů do jedné části. Nejprve si uveďme klíčové pozitivní body:

1. Jedinou výhodou gravitačního proudění oproti jiným schématům je nezávislost na elektřině. Podmínka: musíte vybrat energeticky nezávislý kotel a nainstalovat jej bez připojení k domácí elektrické síti.
2. Ramenní (slepý) systém je důstojnou alternativou k Leningradce a dalším jednotrubkovým rozvodům. Hlavními výhodami jsou všestrannost a jednoduchost, díky nimž lze dvoutrubkový topný okruh pro dům 100-200 m² snadno nainstalovat vlastníma rukama.
3. Hlavními výhodami Tichelmanovy smyčky jsou hydraulické vyvážení a schopnost dodávat chladicí kapalinu velkému počtu radiátorů.
4. Vedení rozdělovače je nejlepším řešením pro skryté pokládání potrubí a úplnou automatizaci provozu vytápění.

Poznámka. Poslední 3 schémata lze snadno kombinovat s okruhy vodního podlahového vytápění. Kombinace gravitační sítě radiátorů s vyhřívanými podlahami není vždy vhodná – bez elektřiny je nucený oběh v topných okruzích nemožný.

Stručně vyzdvihněme obecné výhody nosníkových, přidružených a slepých systémů:

• malé úseky rozvodných trubek;
• flexibilita, pokud jde o pokládku, to znamená, že vedení mohou vést po různých trasách – v podlahách, podél a uvnitř stěn, pod stropy;
• Pro instalaci jsou vhodné různé plastové nebo kovové trubky: polypropylen, síťovaný polyethylen, kov-plast, měď a vlnitá nerezová ocel;
• Všechny 2-trubkové sítě se dobře hodí k vyrovnávání a tepelné regulaci.

Poznamenejme drobnou výhodu gravitační elektroinstalace – snadné plnění a odvod vzduchu bez použití ventilů a kohoutků (i když je snazší jimi systém odvětrat). Voda je pomalu přiváděna armaturou v nejnižším bodě, vzduch je postupně vytlačován z potrubí do expanzní nádoby otevřeného typu.

Nyní o významných nevýhodách:

1. Schéma s přirozeným pohybem vody je těžkopádné a drahé. Budete potřebovat trubky o vnitřním průměru 25. 50 mm, instalované s velkým sklonem, ideálně ocelové. Skrytá instalace je velmi obtížná – většina prvků bude viditelná.
2. Při instalaci a provozu slepých větví nebyly zjištěny žádné významné nevýhody. Pokud se ramena výrazně liší v délce a počtu baterií, rovnováha se obnoví pomocí hlubokého vyvažování.
3. Trasy vedení prstenců Tichelman vždy protínají dveřní otvory. Musíte udělat obtokové smyčky, kde se následně může hromadit vzduch.

Přidání. Pro automatickou regulaci přenosu tepla baterií během gravitačního proudění budete potřebovat speciální radiátorové ventily se zvýšenou průtokovou plochou.

Které schéma je lepší vybrat

Výběr elektroinstalace se provádí s ohledem na mnoho faktorů – plochu a počet podlaží soukromého domu, přidělený rozpočet, dostupnost dalších systémů, spolehlivost napájení atd. Zde je několik obecných pokynů pro výběr:

1. Pokud plánujete montáž topení sami, je lepší se rozhodnout pro dvoutrubkový ramenní systém. Začátečníkům odpustí mnoho chyb a bude fungovat i přes provedené chyby.
2. Pokud máte vysoké požadavky na interiér místností, berte jako základ kolektorový typ elektroinstalace. Hřeben schovejte do skříně a veďte čáry pod potěr. Ve dvou nebo třípatrovém domě je vhodné nainstalovat několik hřebenů – jeden na patro.

Rada. Vytápění chaty pro 2-4 malé místnosti lze organizovat pomocí jednotrubkového horizontálního systému se spodním rozvodem – „Leningradka“.

Pokud se plánuje vytápění chaty radiátory, podlahovým vytápěním a ohřívači vody, stojí za to přijmout možnost slepého nebo kolektorového zapojení. Tato dvě schémata se snadno kombinují s jinými topnými zařízeními.

Jak vypočítat průměr potrubí

Při instalaci slepé a kolektorové elektroinstalace ve venkovském domě o rozloze až 200 m² se můžete obejít bez pečlivých výpočtů. Průřez sítě a připojení vezměte podle doporučení:

• pro dodávku chladiva do radiátorů v budově o rozloze 100 metrů čtverečních nebo méně stačí potrubí DN15 (vnější rozměr 20 mm);
• připojení k bateriím se provádí o průměru DN10 (vnější průměr 15-16 mm);
• ve dvoupatrovém domě 200 metrů čtverečních je rozvodná stoupačka vyrobena o průměru DN20-25;
• pokud počet radiátorů na podlaze překročí 5, rozdělte systém na několik větví vycházejících ze stoupačky Ø32 mm.

Rada. Výše jsou v příkladech diagramů poměrně přesně uvedeny průměry sítě a připojení. Tyto informace můžete použít při vytváření projektu vytápění domu.

Gravitační a prstencový systém je vyvinut podle inženýrských výpočtů. Chcete-li sami určit průřez potrubí, nejprve vypočítejte topné zatížení každé místnosti s přihlédnutím k větrání a poté zjistěte požadovaný průtok chladicí kapaliny pomocí vzorce:

• G – hmotnostní průtok ohřáté vody v úseku potrubí napájejícího radiátory konkrétní místnosti (nebo skupiny místností), kg/h;
• Q – množství tepla potřebného k vytápění dané místnosti, W;
• Δt – vypočtený teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou, odběr 20 °C.

Příklad. Pro zahřátí druhého patra na teplotu +21 °C je potřeba 6000 W tepelné energie. Topná stoupačka procházející stropem by měla přivést z kotelny 0.86 x 6000 / 20 = 258 kg/h teplé vody.

Při znalosti hodinové spotřeby chladicí kapaliny je snadné vypočítat průřez přívodního potrubí pomocí vzorce:

• S – plocha požadovaného průřezu potrubí, m²;
• V – spotřeba teplé vody podle objemu, m³/h;
• ʋ– rychlost proudění chladicí kapaliny, m/s.

Odkaz. Rychlost pohybu chladiva v tlakových systémech s oběhovým čerpadlem se odebírá z rozsahu 0.3…0.7 m/s. Při gravitačním proudění je proudění pomalejší – 0.1…0.3 m/s.

Pokračování příkladu. Výpočtový průtok 258 kg/h zajišťuje čerpadlo, rychlost vody bereme 0.4 m/s. Plocha průřezu přívodního potrubí je 0.258 / (3600 x 0.4) = 0.00018 m². Přepočítáme průřez v průměru pomocí vzorce pro plochu kruhu, získáme 0.02 m – trubka DN20 (vnější – Ø25 mm).

Všimněte si, že jsme zanedbali rozdíl v hustotách vody při různých teplotách a dosadili jsme do vzorce hmotnostní průtok. Chyba je malá a pro ruční výpočty je docela přijatelná.

Konečný závěr

Praxe ukazuje, že 2-trubkový slepý systém je vhodný pro vytápění většiny průměrně velkých obytných budov. Technické řešení zaujme svou jednoduchostí a rozumnou cenou instalačních prací. Dražší bude kolektor a s ním spojené rozvody – roli hraje cena zařízení a délka vedení. Podívejte se na schéma Tichelmanovy smyčky – rozvodná potrubí stejného průměru vedou po celém obvodu budovy.

Samostatnou diskuzí je dvoutrubkový systém vytápění s přirozenou cirkulací vody. V podmínkách častých výpadků elektřiny je lepší neriskovat a nehonit se za krásou interiérů, ale instalovat energeticky nezávislé vytápění. Vysoká počáteční investice je kompenzována teplem a nízkou spotřebou elektřiny.