Układ Tichelmanna - co to jest i jak działa w hydraulice?

Układ Tichelmanna to dość tahemnicza nazwa, brzmiąca specjalistycznie, choć w praktyce określa dość proste rozwiązania, często stosowane także w prostych instalacjach grzewczych. W dzisiejszym wpisie krótkie wyjaśnienie:

Czym jest układ Tichelmanna i co onzacza?
Skąd wziął swoją nazwę?
Gdzie się go stosuje i co daje jego zastosowanie?

Zapraszamy do czytania.

Co to jest układ Tichelmanna?

Układ Tichelmanna to sposób prowadzenia instalacji hydraulicznej, którego zadaniem jest możliwie równomierne rozłożenie przepływu pomiędzy kilka odbiorników pracujących równolegle. Rozwiązanie to stosuje się przede wszystkim w instalacjach grzewczych i chłodniczych, zwłaszcza tam, gdzie do jednego obiegu podłączonych jest kilka urządzeń o podobnych parametrach. Teoretycznie - prosty rozdział czynnika. W rzeczywistości - aby był to klasyczny układ Tichelmanna - rozdział powinien być względnie równomierny.

Charakterystyczną cechą układu Tichelmanna jest sposób poprowadzenia zasilania i powrotu. Pierwszy odbiornik na przewodzie zasilającym jest ostatnim na przewodzie powrotnym, natomiast ostatni odbiornik na zasilaniu staje się pierwszym na powrocie. Dzięki temu całkowita droga, którą pokonuje czynnik przez poszczególne gałęzie instalacji, jest zbliżona. Powstają więc 2 sub-układy (lub więcej), które są do siebie podobne lub wręcz identyczne.

Wymiennik ciepła 32 płytowy Nordic Tec Ba-16-32 20-40 kW 1" PL5

Wymiennik ciepła 32 płytowy Nordic Tec Ba-16-32 20-40 kW 1" PL5 2

Dostępne

Wymiennik ciepła Ba-16-32 20-40kW 1"

NT Ba-16-32

469,99 zł

Wieszak do wymiennika ciepła płytowego Nordic Tec na 1 cal

Wieszak do wymiennika ciepła płytowego Nordic Tec na 1 cal 2

Dostępne

Wspornik Ścienny Montażowy ze Śrubunkami Kątowymi - dla wymiennika 1"

WSP1"

395,00 zł

Rozdzielacz 6 sekcyjny do ogrzewania podłogowego z pompą ciepła

Dostępne

Rozdzielacz ogrzewania podłogowego CO z zaworami - 6 sekcji

RD-CO-6

499,99 zł

Jak działa układ Tichelmanna?

W tradycyjnym układzie (czyli nie "tichelmannowskim") równoległym urządzenie znajdujące się najbliżej źródła ciepła może mieć krótką drogę zarówno po stronie zasilania, jak i powrotu. W rezultacie opory hydrauliczne poszczególnych gałęzi mogą się znacznie różnić. Czynnik grzewczy ma wówczas tendencję do przepływania w większej ilości przez gałęzie stawiające mniejszy opór. Obrazując to na podstawie układu centralnego ogrzewania budynku - pętle grzewcze bliżej źródła ciepła są lepiej dogrzane, zaś ostatnie pomieszczenia - mogą być słabiej zasilane, co skutkuje nierównomiernym odbiorem ciepła.

W układzie Tichelmanna sytuacja wygląda więc inaczej. Odbiornik mający najkrótszą drogę zasilania otrzymuje najdłuższą drogę powrotu. Z kolei urządzenie znajdujące się najdalej na zasilaniu ma najkrótszą drogę powrotną. Pozwala to zbliżyć do siebie opory hydrauliczneposzczególnych obiegów i ułatwia uzyskanie bardziej równomiernych przepływów.

Skąd nazwa - układ Tichelmanna?

Jak nietrudno się domyślić nazwa układu pochodzi od nazwiska inżyniera, w tym wypadku niemieckiego specjalisty Alberta Tichelmanna, który na początku XX wieku opracował i spopularyzował ten sposób prowadzenia instalacji grzewczych. W literaturze technicznej rozwiązanie to można spotkać również pod nazwą „odwróconego powrotu” (ang. reverse return).

Zalety układ Tichelmanna

Główną zaletą układu Tichelmanna jest możliwość naturalnego zrównoważenia instalacji. Przy prawidłowym zaprojektowaniu średnic rur oraz zastosowaniu odbiorników o zbliżonych oporach hydraulicznych różnice przepływu pomiędzy poszczególnymi gałęziami mogą być stosunkowo niewielkie.

Nie oznacza to jednak, że układ Tichelmanna całkowicie eliminuje konieczność regulacji hydraulicznej. Na przepływ wpływa nie tylko długość przewodów, ale również ich średnica, liczba kolan i innych kształtek, zastosowane zawory oraz opór samych urządzeń. Układ Tichelmanna należy więc traktować jako sposób na ułatwienie równoważenia instalacji, a nie jako gwarancję identycznego przepływu w każdej gałęzi.

Bardziej jest to zasada projektowa. Przy jego zastosowaniu nadal należy zwracać uwagę na ogólne opory hydrauliczne. Samo zastosowanie zasady nie zawsze eliminuje konieczność innych działań, np. zastosowania sprzęgieł hydraulicznych rozdzielających układ dodatkowo czy wymienników ciepła, skracających obiegi pompowe.

Rozdzielacz 5 obiegów z przepływomierzem

Rozdzielacz 5 obiegów z przepływomierzem 2

Dostępne

Rozdzielacz ogrzewania podłogowego CO z zaworami - 5 sekcji

DE-RD-CO-5

459,99 zł

Rozdzielacz nierdzewny Nordic Tec INOX 10 obwodów

Dostępne

Rozdzielacz nierdzewny do CO i podłogówki INOX 10 obwodów

Rozdzielacz-nierdzewny-Nordic-INOX-10

695,00 zł

Dostępne

Wymiennik ciepła Ba-32-30 1" 30-65kW

NT Ba-32-30

649,99 zł

Układ Tichelmanna a wymienniki ciepła

Ciekawym zastosowaniem układu Tichelmanna jest równoległe łączenie kilku wymienników ciepła. Może to być przydatne w instalacjach wymagających większej mocy wymiany cieplnej, której z różnych powodów nie realizuje jeden wymiennik.

Przykładowo dwa lub więcej płytowych wymienników ciepła może pracować równolegle. Aby wykorzystać ich powierzchnię wymiany możliwie równomiernie, należy zadbać o odpowiedni podział przepływu pomiędzy urządzeniami. Jeśli jeden wymiennik otrzyma znacznie większy przepływ niż pozostałe, cały układ może nie pracować zgodnie z założeniami projektowymi.

Zastosowanie połączenia według zasady Tichelmanna pomaga wyrównać opory poszczególnych gałęzi. Pierwszy wymiennik podłączony do zasilania powinien być wówczas ostatnim na powrocie. Rozwiązanie ma szczególny sens, gdy równolegle pracują wymienniki tego samego typu, o takich samych lub bardzo zbliżonych parametrach hydraulicznych - oraz oczywiście gdy potrzeby układów odbierających ciepło są podobne.

Gdzie jeszcze stosuje się układ Tichelmanna?

Zasada Tichelmanna nie ogranicza się do wymienników ciepła. Może być wykorzystywana w instalacjach z wieloma grzejnikami, nagrzewnicami, zasobnikami, kolektorami słonecznymi czy innymi odbiornikami pracującymi równolegle. Bardzo często jest też stosowana w budynkach z wieloma kondygnacjami, szczególnie z podłogówką, gdzie występuje więcej rozdzielaczy podłogowych.

Rozwiązanie jest szczególnie interesujące w większych instalacjach, w których różnice długości poszczególnych gałęzi utrudniają uzyskanie właściwych przepływów. Trzeba jednak pamiętać, że zastosowanie układu Tichelmanna zazwyczaj oznacza konieczność użycia większej ilości rur niż przy najprostszym układzie równoległym. Pozornie jest prosty, w praktyce jego poprawne zbudowanie czasem bywa wymagające.

Czy warto stosować tą zasadę?

Układ Tichelmanna jest prostą i sprawdzoną koncepcją hydrauliczną, która może znacznie ułatwić równomierne rozprowadzenie czynnika pomiędzy kilka równoległych odbiorników. Szczególnie dobrze sprawdza się wtedy, gdy urządzenia mają podobne wymagania dotyczące przepływu i zbliżone opory hydrauliczne.

W przypadku równoległego łączenia płytowych wymienników ciepła zastosowanie tej zasady może pomóc uzyskać bardziej równomierne obciążenie poszczególnych urządzeń, a tym samym lepiej wykorzystać możliwości całego układu.

Natomiast układ Tichelmanna nie jst bolączką na wszystkie problemy układów hydraulicznych. Jest konkretnym rozwiązaniem przewidzianym do konkretnych sytuacji, rozwiązaniem na konkretne wyzwania - i tylko tak powinien być traktowany.