Схемы разводки систем отопления: тупиковая и попутная

Попутное и тупиковое движение теплоносителя

В двухтрубных системах отопления часто используют попутное движение теплоносителя. Почему? В чем его преимущества? Чем тупиковая схема хуже?

Итак, попутное движение теплоносителя – это такое движение теплоносителя, при котором вода в подающем и обратном трубопроводе течет в одном направлении (Рис.1). При встречном (тупиковом) все как раз наоборот (Рис.2)

Рис.1 Схема двухтрубной системы отопления с попутным движением теплоносителя.

Рис.2 Схема двухтрубной системы отопления с тупиковым движением теплоносителя.

Рассмотрим и ту, и другую схему с точки зрения гидравлики и балансировки, протяженности трубопроводов и монтажа.

I. Гидравлика и балансировка.

Под гидравликой подразумевается непосредственный расчет потерь давления в ветках/кольцах. Балансировка же – это увязка веток между собой, а именно мы стремимся к тому, чтобы во всех кольцах/ветках были одинаковые потери давления. При расчете потерь давления сети нам необходимо посчитать потери давления в основном циркуляционном кольце (самом нагруженном и протяженном) и в остальных кольцах, чтобы увязать их с основным циркуляционным кольцом. Все просто: если в каком-то кольце потери давления меньше, чем в остальных, то вода будет стремиться именно в этот контур, следовательно, в других кольцах ее будет недостаточно. Это означает, что мы не получим требуемый расход теплоносителя в каждой ветке и соответственно необходимой теплоотдачи от отопительных приборов, в этом случае система считается разбалансированной. Гидравлика для попутного движения теплоносителя до удивления проста. Если у вас ветка из одинаковых по мощности и типоразмеру радиаторов (Рис.3), то потерю давления достаточно посчитать в контуре через любой радиатор, в остальных же контурах значение потерь давления такое же. Система, по умолчанию, является гидравлически увязанной, т.е. отбалансированной и не требует никаких радиаторных клапанов предварительной настройки.

Рис.3 Схема с попутным движением теплоносителя при одинаковой мощности приборов.

Однако, если мощность отопительных приборов разная либо они имеют разный типоразмер (что влияет на значение местного сопротивления прибора), то придется считать потери через каждый контур и увязывать приборы между собой с помощью термостатических клапанов (Рис.4).

Рис.4 Схема с попутным движением теплоносителя при разной мощности приборов.

При использовании встречной схемы движения теплоносителя, в любом случае, считаются потери давления через каждый контур и на каждый прибор ставится термостатический клапан. Но, можно сказать, что в случае установки термостатических клапанов на приборы при попутной схеме движения теплоносителя наиболее вероятно, что настройки клапана хватит для балансировки. Если же у нас тупиковая схема, то на первом приборе на ветке (Рис. 5) мы должны выставить максимальную настройку, т.е. максимально зажать сечение, и в случае, если система очень протяженная, настройки клапана может не хватить либо, если мы выставим максимальную настройку, сечение будет уменьшено настолько, что вода в отопительный прибор не потечет.

Рис.5 Настройка клапана – схема с тупиковым движением теплоносителя.

По критерию «Гидравлика и балансировка» более предпочтительна схема с попутным движением теплоносителя.

Однако, есть в такой схеме один «подводный камень». В данной схеме есть, так называемые, «точки равного давления». Если подводки к отопительному прибору будут присоединены к магистрали в данном месте, то вода в прибор не потечет. Что же это за точки? Предлагаю вам ознакомиться с рисунком 6.

Рис.6 Точки «равного давления» — схема с попутным движением теплоносителя.

Из рисунка видно, что данные точки расположены посередине контура, но в случае более сложной разводки предсказать, где эти точки труднее. А физика здесь проста: В точке 1, находящейся на подающем трубопроводе, и точке 2 – на обратном, давление одинаковое и вследствии того, что разности давления между этими точками нет, вода через прибор не течет.

Совет: стараться избегать таких точек и подключать прибор дальше от них!

II. Протяженность трубопроводов и монтаж.

Зачастую попутная схема требует более протяженных трасс, но это не всегда так. Все зависит от помещения и расположения приборов. Что касается монтажа, то схему тупиковую монтировать проще хотя бы потому, что диаметры параллельных участков и типоразмеры фасонных частей не отличаются. По критерию «Протяженность трубопроводов и монтаж» более оптимальна тупиковая схема. Для простоты и легкости сравнения приведенные факты о схемах движения теплоносителя представлены в сводной таблице 1.

Таблица 1. Сравнение схем движения теплоносителя попутной и тупиковой

Системы с попутным движением теплоносителя

Для создания автономных систем отопления сегодня чаще всего выбирается двухтрубная разводка, которая позволяет поддерживать равномерную температуру каждого радиатора и эффективно регулировать ее. В зависимости от характера движения теплоносителя в подающей и обратной магистрали, для ее реализации может быть выбрана тупиковая (встречная) или попутная схема. Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и минусы и лучше подходит для определенных условий монтажа. Использование попутной схемы или петли Тихельмана в некоторых случаях представляет собой единственный способ создания эффективного и стабильно работающего отопления. Разберем характерные особенности, плюсы и минусы этой схемы двухтрубной разводки.

Читайте также:
Труба профильная нержавеющая: виды и сортамент (размеры, вес и диаметры сечения по ГОСТ), цены

Как работает петля Тихельмана

Наиболее распространенной в бытовых сетях является тупиковая схема движения теплоносителя. Ее принцип действия заключается в том, что нагретая вода от котла по подающей магистрали поступает в каждый радиатор, а на выходе из контура отопительного прибора по обратной магистрали сразу направляется к отопительному котлу. Таким образом потоки воды в «подаче» и «обратке» движутся навстречу друг другу. В данном случае подающая магистраль проходит от котла до последнего прибора, а обратная магистраль — в обратном направлении, начиная от последней батареи до котла.

Принципиальной особенностью системы попутного типа является то, что и в подающей, и в обратной трубе теплоноситель движется в одном и том же направлении. Обычно такая схема используется в сетях с нижней разводкой. При этом предусматривается прокладка не двух, а трех труб:

  • подающий трубопровод;
  • обратный трубопровод;
  • трубопровод для возврата теплоносителя из обратной магистрали к котлу.

В данном случае «подача» также проходит от котла до последнего отопительного прибора. Обратная магистраль проходит от первого до последнего отопительного прибора. Таким образом теплоноситель движется по ней в том же направлении, что и по напорному трубопроводу. От последнего отопительного прибора он возвращается обратно к котлу по отдельной трубе.

Для чего используется попутная схема

Попутная система отопления применяется в тех случаях, когда необходимо решить проблему сложной балансировки трубопроводной сети. Такая балансировка требуется для того, чтобы обеспечить равномерное распределение тепла между подключенными радиаторами. Чем ближе батарея расположена к котлу, тем меньшими будут в ее контуре потери давления по сравнению с контурами других батарей. Соответственно основной поток теплоносителя будет стремиться именно в этот контур. В результате в сети отопления тупикового типа возникает ситуация, когда в первом от котла отопительном приборе поддерживается слишком высокая температура, а последний радиатор оказывается слишком холодным и не может эффективно обогревать помещение.

Для устранения этого дисбаланса на каждый радиатор приходится ставить игольчатый вентиль или термостатический клапан для регулировки объема теплоносителя, подаваемого на каждый прибор. Таким образом, давление на конкретной батарее будет тем ниже, чем ближе она расположена к котлу. Однако серьезные сложности с балансировкой возникают, когда необходимо создать отопительную сеть значительной протяженности, например, если нужно обогреть двухэтажный дом. В таких случаях на первом радиаторе давление может быть занижено настолько, что теплоноситель в него просто не потечет, либо может не хватить настройки клапана. В этом случае оптимальным будет использование варианта с попутным движением теплоносителя.

Вариант с попутным движением теплоносителя дает возможность намного легче решить вопрос балансировки. Собственно, такой вопрос возникает только в том случае, если используются батареи с разными характеристиками. Если все радиаторы в системе отопления имеют одно и то же число секций и одинаковые размеры, то попутная разводка является сбалансированной изначально и не требует применения специальной регулирующей арматуры. При разном количестве секций или при разных типоразмерах установленных в системе радиаторов ее придется балансировать. Однако сделать это будет намного легче по сравнению с тупиковой схемой.

Плюсы и минусы

Главным плюсом петли Тихельмана является именно ее сбалансированность. Выбор такой схемы позволит сократить количество установленной регулирующей арматуры. Соответственно, отпадает необходимость обслуживания дополнительных устройств и возможность их выхода из строя. В результате повышается общая надежность системы и упрощается ее эксплуатация.

Также за счет того, что система является сбалансированной, все батареи в ее составе греют практически одинаково без применения дополнительных решений. Это оптимизирует работу котла и насоса, снижает износ оборудования. Кроме того, в таком режиме повышается эффективность работы системы.

Петля Тихельмана подходит для создания и систем с принудительной циркуляцией, и для самотечных систем. Наиболее распространены, безусловно, принудительные системы. Однако если возникает потребность создания системы с естественной циркуляцией теплоносителя, то хорошим выбором будет именно попутная схема. Это также объясняется сбалансированностью трубопровода и отсутствием необходимости в установке дополнительной регулирующей арматуры.

Читайте также:
Что нужно помнить во время ремонта или какие грунтовки бывают

Радиаторы Lammin обладают высокой тепловой эффективностью и отличными гидравлическими характеристиками. Благодаря этому их использование дает возможность в полной мере использовать все преимущества данного типа отопительной системы.

Помимо перечисленных достоинств, петля Тихельмана имеет и ряд недостатков:

  • существенное увеличение протяженности трубопроводов;
  • необходимость использования труб различного диаметра;
  • необходимость прокладки трех магистральных трубопроводов.

Главным минусом является увеличенная протяженность трубопроводов. Это приводит к значительному росту материальных затрат на комплектацию системы отопления. Кроме того, перечисленные недостатки усложняют работы по ее монтажу.

В связи с этими недостатками схемы с попутным движением применяются реже, чем тупиковые. Однако для создания крупных систем с протяженными трубопроводами такая схема зачастую является просто незаменимой и обеспечивает максимальную эффективность.

Двухтрубная система отопления

Закажите звонок профессионального консультанта. Ответим на все вопросы, подберем оборудование, поможем сэкономить!

8 (800) 222-16-59

Все оборудование компании “Загород” можно купить в рассрочку 0% без переплаты.

Производитель может отменить гарантию на оборудование в случае его покупки не у официального представителя.

  • Септики
  • Септик для дачи
  • Септик Топас
  • Септики для дачи: какой лучше?
  • Купить септик
  • Что нельзя сбрасывать в септик Топас?
  • Канализация в частном доме
  • Автономная канализация
  • Септик Тверь
  • Септики Юнилос Астра
  • Септик Астра 5
  • Цены на септики
  • Цена установки канализации в частном доме под ключ

Отопление дома электричеством – дорогое и не всегда надежное. Газ дешевле, но подключение к центральному газопроводу обходится в сумму от 250 до 750 тыс. рублей (Северо-Западный и Центральный регионы). Отопление сжиженным газом автономное, бесперебойное и самое выгодное по стоимости

Отапливать дом электричеством дорого, а газ не подведен: что делать в такой ситуации? Рекомендуется использовать для отопления сжиженный газ. Его стоимость – около 20 руб. за литр. При сезонном проживании газ можно покупать в баллонах, но если в доме живут круглый год, то это невыгодно. Лучше установить газгольдер

Чтобы газгольдер исправно подавал газ, его нужно правильно установить. К газовому оборудованию предъявляются повышенные требования безопасности. Поэтому, например, на корпус обязательно наносят антикоррозийное покрытие (если его нет), трубы соединяют только сварным способом, а в доме ставят датчик газа и отсечной клапан для аварийного отключения

Для электрического отопления загородного дома используют разное оборудование – тепловентиляторы, конвекторы, масляные радиаторы и т. д. Но мобильные отопительные устройства подходят для домов небольшой площади. Если дом большой и предназначен для постоянного проживания, то нужно сразу задуматься об устройстве полноценной отопительной системы.

Дачный дом можно оборудовать для постоянного проживания, и прежде всего в нем надо установить систему отопления. Это может быть электрическое, газовое или дровяное отопление открытого или закрытого типа, с насосом или с самотечным движением теплоносителя.

Однотрубная система отопления («ленинградка») постепенно уходит в прошлое, несмотря на доступную цену и легкость монтажа. Двухтрубная система обеспечивает более эффективный обогрев. К тому же грамотное проектирование позволяет свести к минимуму разницу в стоимости, и по расчетам двухтрубка может выйти даже дешевле. Двухтрубная система подходит для отопления одноэтажных и двухэтажных загородных домов.

Рассмотрим, чем она отличается от однотрубной, из чего состоит и как монтируется в частных домах.

Как устроено двухтрубное отопление

В двухтрубной системе отопления, как ясно из названия, две трубы, подводящая и обратная («обратка»). По первой циркулирует нагретый теплоноситель (вода, антифриз), поступающий в батареи. По второй остывший теплоноситель возвращается в котел. Такое решение позволяет подавать в каждый радиатор воду с одинаковой температурой и отапливать все помещения равномерно.

Двухтрубное водяное отопление, как и однотрубное, может быть открытым или закрытым. Открытое контактирует с атмосферным воздухом и работает самотеком. Закрытое – герметичное, и в нем циркуляция теплоносителя принудительная, с помощью насоса. Обязательные элементы двухтрубки – расширительный бак (открытый или закрытый) и группа безопасности с манометром, клапаном спуска воздуха и предохранительным клапаном.

Существуют две схемы двухтрубного отопления – тупиковая и попутная (ее также называют «петлей Тихельмана»).

Схема с тупиковым движением теплоносителя

Это классический вариант двухтрубки. В такой схеме «обратка» начинается от последнего (тупикового) радиатора и получается, что нагретый и остывший теплоноситель двигаются по разным трубам навстречу друг другу (отсюда другое название этой схемы – «встречная»). Тупиковая система проста в монтаже, но ее недостаток – уменьшение напора на последних радиаторах. Ее нужно балансировать с помощью запорных вентилей.

Читайте также:
Эпоксидная грунтовка для бетонного пола

Схема с попутным движением теплоносителя (петля Тихельмана)

В такой системе суммы длин подводящей и обратной труб равны для каждого радиатора. Она изначально сбалансирована, и в ней теплоотдача всех радиаторов одинакова. Петля Тихельмана хорошо продумана в плане гидравлики, но для нее требуется большая длина трубопровода и обходится она дороже, чем тупиковая. Из-за гидравлических особенностей в этой схеме могут возникать проблемы с нагреванием средних радиаторов, хотя, как показывает практика, такого не происходит при правильном монтаже.

Двухтрубная система с вертикальной разводкой

Стояки подключают вертикально к магистральному трубопроводу, который прокладывают либо в нижней части здания (подвал, цокольный этаж), либо сверху, на последнем этаже (под потолком) или на чердаке.

Типы вертикальной двухтрубной разводки:

  • С верхним подключением. Теплоноситель сначала поднимается от котла вверх, а затем распределяется по стоякам сверху вниз.
  • С нижним подключением. Вода подается от котла сначала горизонтально по магистральной трубе и потом по вертикальным стоякам снизу вверх.

В небольших частных домах вертикальное двухтрубное подключение применяется редко. Оно может быть спроектировано для многоэтажных коттеджей с подвальными и чердачными помещениями.

Двухтрубная система с горизонтальной разводкой

При горизонтальной двухтрубной разводке нагретая вода поднимается от котла вверх и поступает в горизонтальные отопительные контуры. Эта схема применяется для частных домов небольшой и средней площади.

Двухтрубная система с коллекторной (лучевой) разводкой

Современная схема разводки, при которой каждый радиатор подсоединяется к системе двумя трубами (подающей и обратной) через распределитель (коллектор). Он оборудован термоголовками по числу подключенных радиаторов, поэтому любой из них можно регулировать отдельно, не нарушая работу всей системы. При лучевой двухтрубной разводке трубы прокладываются под полом и их не нужно прятать. Для установки такой системы понадобится длинный трубопровод и обязательно циркуляционный насос достаточной мощности (о том, как рассчитывается мощность насоса, читайте в статье Гидравлический расчет системы отопления).

Какие трубы используют в двухтрубной системе?

Используют два типа труб – металлические (стальные, медные) и пластиковые. Металлические в силу высокой цены и сложности соединения (сварка) не применяют в частном домостроении.

Пластиковые бывают трех типов:

  • Полипропиленовые
  • Полиэтиленовые (из сшитого полиэтилена)
  • Металлополимерные (из пластика с алюминиевым армированием)

Трубы из полипропилена применяются повсеместно. Они дешевые и прочные, но соединяются посредством термической сварки. Это не очень надежно, к тому же расплавленный пластик может попасть в просвет трубы.

Схемы разводки систем отопления: направление движения теплоносителя

Каждый застройщик при проектировании и создании системы отопления (СО) сталкивается с проблемой выбора схемы разводки. С одной стороны, схема системы отопления должна быть максимально простой, эффективной и надежной. С другой – не должна быть излишне дорогой. В этой публикации будет рассмотрены достоинства и недостатки различных СО с точки зрения простоты гидравлической увязки, балансировки контура, протяженности трубопровода и сложности монтажа.

Принцип работы встречной и попутной СО

Итак, попутная система отопления представляет собой двухтрубный отопительный контур, в котором теплоноситель, как в трубопроводе «подачи», так и в «обратке» перемещается в одинаковом направлении.

Подающая труба монтируется по периметру отапливаемого помещения (здания). К ней, последовательно, подключаются все отопительные приборы (батареи). Оканчивается труба подачи на последнем, по ходу движения теплоносителя, радиаторе в ветке.

Основным достоинством данного варианта является равная протяженность подающего и обратного трубопровода теплоснабжения к каждому отопительному прибору. Именно это и делает возможным равномерный прогрев радиаторов не зависимо от места их расположения и удаленности от котельной установки (стояка). Данный тип разводки, как нельзя лучше подходит для организации СО на больших площадях. Специалисты отмечают некоторое снижение температуры теплоносителя в подающей трубе, которое, как правило, не является критичным.

Недостатком такой схемы является трудоемкость монтажа и больший (в сравнении с тупиковой разводкой) расход материалов. Удорожание СО происходит за счет необходимости использования магистрального трубопровода повышенного сечения.

Во встречных, или, как их еще называют, тупиковых системах отопления, движение теплоносителя в подающей магистрали происходит в противоположном направлении по отношению к перемещению воды в обратном отопительном контуре.

Особенностью данной СО является различная длина циркуляционных колец. Другими словами, чем дальше от котельной установки или стояка находится отопительный прибор, тем большая протяженность трубопровода задействована в данном циркуляционном кольце. Такое неравенство и является основным недостатком тупиковых СО.

Читайте также:
Стол для маленькой кухни — современный и функциональный дизайн (88 фото)

Достоинствами СО с встречным перемещением теплоносителя являются:

  • использование меньшего количества трубы, арматуры и пр.;
  • возможность реализации в домах со сложными многоуровневыми СО.

Этот способ прокладки трубопровода прекрасно себя показал в СО с небольшим количеством радиаторов в каждой ветке и с разницей в протяженности не более 20 м.

Далее более подробно рассмотрим все достоинства и недостатки данных типов разводки.

Что нужно знать о гидравлике и балансировке

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления заключается в расчете потерь давления в каждом циркуляционном кольце. Чтобы сделать расчет в «попутных» СО необходимо рассчитать потери в одной циркуляционной петле. В остальных ветках потери будут идентичными.

Балансировка систем отопления – это процесс уравновешивания давлений в каждом циркуляционном кольце. Для чего это нужно? Если в одной ветке потери давления будут выше, чем в остальных, то теплоноситель (по аналогии с электрическим током) будет перемещаться по пути наименьшего сопротивления.

Попутные СО (при одинаковой мощности радиаторов и диаметре трубопровода), по умолчанию можно считать гидравлически увязанными, без применения дополнительного оборудования.

Важно! Если в данных СО применяются приборы различной мощности или типоразмера, то расчет потерь производится на каждой циркуляционной петле.

Чтобы сделать расчет гидравлики во встречных СО, необходимо рассчитать потери давления в каждом циркуляционном кольце контура.

Балансировка производится термостатическими клапанами для радиаторов отопления. Порядок выполнения регулировки следующий: на первой батарее клапан настраивается на максимально допустимое сужение проходного сечения. Далее производится настройка арматуры с целью гидравлической увязки. Другими словами, настройкой термостатических клапанов следует добиться одинаковых показателей потерь давления в каждой ветке контура.

Несмотря на простоту балансировки СО с одинонаправленным перемещением теплоносителя, данные схемы имеют один огромный недостаток, который называется «точки одинакового давления» на контурах «подачи» и «обратки». Расположение данных точек более наглядно показано на рисунке.

Если присоединить радиатор к трубам в данных местах, то теплоноситель не будет поступать в прибор, так как давление на этом участке в подающем и обратном контуре равно. Грамотно рассчитать места подключения радиаторов в сложных по конфигурации СО может только профессионал.

Для наглядности, все достоинства и недостатки разводки представлены в таблице

Справедливости ради стоит сказать несколько слов о коллекторно-лучевой разводке. Проблема в том, что данный тип подключения отопительных устройств, для качественной работы, требует обязательной и достаточно сложной регулировки каждой циркуляционной ветки. При неправильной настройке теплоноситель может перестать циркулировать в кольце. Из-за сложностей монтажа и балансировки, данная разводка СО применяется застройщиками крайне редко.

Вывод: С точки зрения простоты балансировки и гидравлической увязки, «попутка» более предпочтительна. Что касается протяженности трубопровода и сложности монтажа, то тут предпочтение стоит отдать встречным схемам.

Совет: Несмотря на достоинства и недостатки различных решений СО, доверять их проектирование и монтаж необходимо только специалистам.

Типовые схемы систем отопления и способы подключения радиаторов

Системами отопления являются искусственно созданные инженерные сети различных сооружений, основными функциями которых является обогрев зданий в зимнее и переходное время года, компенсация всех теплопотерь строительных конструкций, а также поддержание параметров воздуха на комфортном уровне.

Разновидности разводки отопления

В зависимости от способа подвода теплоносителя к радиаторам распространение получили следующие схемы систем обогрева зданий и сооружений:

  • Однотрубная.
  • Двухтрубная.

Данные способы отопления принципиально различаются друг от друга, и каждый обладает как положительными свойствами, так и отрицательными.

Однотрубная схема отопительных систем

Однотрубная система отопления: вертикальная и горизонтальная разводка.

В однотрубной схеме систем отопления подвод горячего теплоносителя (подача) к радиатору и отвод остывшего (обратка) осуществляется по одной трубе. Все приборы относительно направления движения теплоносителя соединены между собой последовательно. Поэтому температура теплоносителя на входе в каждый последующий радиатор по стояку значительно снижается после снятия тепла с предыдущего радиатора. Соответственно теплоотдача радиаторов с удалением от первого прибора снижается.

Такие схемы используются, в основном, в старых системах центрального теплоснабжения многоэтажных зданий и в автономных системах гравитационного типа (естественная циркуляция теплоносителя) в частных жилых домах. Главным определяющим недостатком однотрубной системы является невозможность независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора в отдельности.

Для устранения этого недостатка возможно использование однотрубной схемы с байпасом (перемычкой между подачей и обраткой), но и в этой схеме первый радиатор будет на ветке всегда самый горячий, а последний самым холодным.

Читайте также:
Термовентиль для радиатора отопления

В многоэтажных домах используется вертикальная однотрубная система отопления.

В многоэтажных домах использование такой схемы позволяет экономить на длине и стоимости подводящих сетей. Как правило, отопительная система выполнена в виде вертикальных стояков, проходящих через все этажи здания. Теплоотдача радиаторов рассчитывается при проектировании системы и не может быть отрегулирована с помощью радиаторных вентилей или другой регулирующей арматуры. При современных требованиях к комфортным условиям в помещениях, эта схема подключения приборов водяного обогрева не удовлетворяет требованиям жителей квартир, находящихся на разных этажах, но присоединенных к одному стояку системы отопления. Потребители тепла вынуждены «терпеть» перегрев или недогрев температуры воздуха в переходный осенний и весенний период.

Отопление по однотрубной схеме в частном доме.

В частных домах однотрубная схема используется в гравитационных отопительных сетях, в которых циркуляция горячей воды осуществляется благодаря дифференциалу плотностей нагретого и остывшего теплоносителей. Поэтому такие системы получили название естественных. Главным плюсом этой системы является энергонезависимость. Когда, например, при отсутствии в системе циркуляционного насоса, подключаемого к сетям электроснабжения и, в случае перебоев с энергопитанием, система отопления продолжает функционировать.

Главным недостатком гравитационной однотрубной схемы подключения является неравномерное распределение температуры теплоносителя по радиаторам. Первые радиаторы на ветке будут самые горячие, а по мере удаления от источника тепла температура будет падать. Металлоемкость гравитационных систем всегда выше, чем у принудительных за счет большего диаметра трубопроводов.

Видео о устройстве однотрубной схемы отопления в многоквартирном доме:

Двухтрубная схема отопительных систем

В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.

Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.

Двухтрубная классическая разводка

Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.

В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.

Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.

Попутная схема или «петля Тихельмана»

Попутная схема разводки отопления.

Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.

Веерная (лучевая)

Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.

Веерная или лучевая система отопления.

В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.

Обратите внимание! При веерной разводке трубопроводов в пределах одного этажа монтаж осуществляется цельными (не имеющими разрывов и разветвлений) отрезками труб. При использовании полимерных многослойных или медных труб все трубопроводы могут быть залиты в бетонную стяжку, тем самым снижается вероятность разрыва или подтекания в местах состыковки элементов сети.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

  • Боковое (стандартное) подключение;
  • Диагональное подключение;
  • Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Читайте также:
Сундук из дерева своими руками

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.

Как выбрать оптимальную схему разводки отопления дома

Ошибки в проектировании отопления сказываются на комфорте: неравномерно прогреваются помещения, холодно на нижнем или верхнем этаже, не выставляется подходящая температура и т. д.

В статье расскажем, на что ориентироваться при выборе конфигурации отопления. Рассмотрим преимущества и недостатки разных разводок:

  • с естественным и принудительным движением теплоносителя,
  • горизонтальным и вертикальным расположением стояков,
  • с попутной и тупиковой циркуляцией жидкости,
  • однотрубной и двухтрубной конфигурацией.

Однотрубная система отопления

Ключевой признак однотрубных систем – все приборы соединяются последовательно, отсутствует деление на обратный контур и подающую магистраль.

Подобные конструкции с вертикальным расположением стояков можно встретить в большинстве жилых домов, возведенных в советские годы. По единой магистрали перемещается нагретая и охлажденная жидкость. Она циркулирует по одной из двух схем:

  1. С замыкающими участками конструкции. Отличительный элемент установки – байпас, расположенный между трубами присоединения к радиатору. Теплоноситель делится на два потока: один поступает в отопительные приборы верхних этажей, остальная часть спускается по стояку через байпас. Охлажденная водяная смесь соединяется с горячим теплоносителем и спускается к нижним этажам. Схема позволяет устанавливать трехходовой вентиль для поддержания комфортного температурного режима в комнатах.
  2. С проточной конфигурацией: теплоноситель последовательно стекает от верхних этажей вниз, постепенно расходуя энергию. Для нивелирования разницы потребуется установить на нижних этажах дома радиаторы с большим количеством секций.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя

Схема получила высокую распространенность благодаря следующим преимуществам:

  • возможность отказаться от насоса и сделать систему гравитационной;
  • низкие расходы на строительные материалы;
  • простые узлы обвязок;
  • облегченный монтаж по сравнению с коллекторной и двухтрубной разводкой.

Также перечислим основные минусы:

  • неравномерный прогрев дома: температура на верхних этажах значительно выше, чем на нижних. Неправильное распределение теплогидравлических нагрузок ведет к необходимости увеличения размера приборов по мере остывания теплоносителя;
  • вертикальная однотрубная конструкция с нижней разводкой отопления не сможет успешно функционировать без циркуляционного насоса, воздухоотводчика и расширительного бака;
  • при использовании проточной схемы владелец дома не сможет установить кран двойной регулировки и настраивать температуру в помещении.

Схема однотрубной системы отопления с насосной циркуляцией воды с проточным движением воды и через байпасы

Однотрубная конфигурация с естественным движением теплоносителя подходит только для коттеджей с чердачным помещением, в котором устанавливается верхняя разводка. Следует помнить, что данная схема значительно осложняет осуществление врезки теплого пола.

Двухтрубная схема системы отопления

Отличительный признак двухтрубной разводки – к каждому радиатору присоединяются две магистрали. Теплоноситель поступает по подающему трубопроводу, охлажденная вода возвращается в нагревательный котел по обратному контуру.

Способ выполнения двухтрубной разводки

Для разводки труб применяют две схемы:

  1. «Звезда». Обратные и подающие трубы идут от общего коллектора к каждому радиатору. Они разветвляются на количество частей, идентичное числу отопительных приборов.
  2. «Шлейф». Обратные и подающие трубы последовательно идут к радиаторам. Приборы, удаленные от генератора энергии на большее расстояние, получают меньше тепла.
Читайте также:
Фановый клапан для канализации - что такое, зачем нужен, устройство, как работает, виды и размеры, правила установки

Двухтрубная конфигурация проектируется с верхней или нижней разводкой отопления.

Двухтрубная верхняя разводка

Система с верхней разводкой предполагает циркуляцию теплоносителя сверху вниз. Он проходит через радиаторы и возвращается по стоякам в обратный трубопровод и нагревательный котел.

Для естественной циркуляции жидкости необходимо обеспечить уклон горизонтальных магистралей с коэффициентом 0,002-0,003. Подпитка системы осуществляется в обратный контур из водопровода или путем добавления жидкости в расширительный бак. Во время смешивания холодной воды с остывшим теплоносителем повышается плотность раствора, увеличивается напор. Для улучшения циркуляции рекомендуется утеплять главный стояк.

Расширительный бачок, который обеспечивает саморегулирование объема жидкости, – обязательный модуль конструкции с верхней разводкой. Он может быть в простом или сложном исполнении.

Простая модель представляет собой емкость с двумя трубами: одна из них необходима для контроля заполнения бака жидкостью, другая выполняет роль стояка подачи в отопительной системе. Основные недостатки простого расширителя:

  • необходимо проверять уровень воды в емкости с периодичностью в 6-12 месяцев;
  • корпус нуждается в утеплении для предотвращения замерзания воды зимой.

Сложная конструкция бачка имеет 4 трубы: обратка и подача обеспечивают циркуляцию и сводят к минимуму риск замерзания воды; два других элемента контролируют уровень жидкости. Способ отличается высокой автоматизацией процессов, но не пользуется популярностью из-за сложного монтажа и большого количества труб, которые необходимо тянуть через все этажи. Владельцу дома проще 1-2 раза в год обеспечить ручной долив воды в систему.

Балансировку двухтрубной отопительной конструкции реализуют путем установки автоматических или ручных вентилей и постепенного увеличения условного прохода труб от котла к радиаторам. В конструкции с естественной циркуляцией воды гидравлическое сопротивление должно быть меньше напора.

Верхняя разводка отопления подходит для сооружений с чердаком: компенсирующий бак для удаления воздуха должен быть расположен на самой верхней точке конструкции.

Двухтрубная нижняя разводка

В системе с нижней разводкой теплоноситель двигается снизу вверх. Для ее применения необходимо установить кран Маевского или другой воздушный спускник, автоматический воздухоотводчик.

В жилых помещениях редко встречается нижняя разводка с естественным движением теплоносителя. Для нее требуется больше число радиаторов, на каждом из которых должен быть установлен воздушный спускник. Это приводит к необходимости стравливания воздуха каждую неделю. Окольцовка подающей магистрали воздушным трубопроводом не решает проблему. Она стирает все достоинства нижней разводки и требует установки стояков через все этажи дома.

Для использования нижней разводки необходимо ввести в схему насос. В этом случае она характеризуется следующими преимуществами по сравнению с верхним расположением магистрали:

  • небольшая протяженность трубопровода в неотапливаемых помещениях;
  • уменьшение непроизводственных потерь энергии;
  • удобное отключение отдельных стояков на время ремонтных работ: вентили расположены в одном месте;
  • эстетичный внешний вид: большинство труб скрыто в подвальном помещении или в конструкции пола.

Главное преимущество двухтрубной конфигурации – простая регулировка температуры в помещениях с помощью автоматического или ручного вентиля. При использовании циркуляционного насоса можно прокладывать трубы меньшего сечения.

Ключевые минусы в сравнении с однотрубной системой:

  • высокая стоимость и сложность монтажа;
  • большое количество соединительных элементов и труб;
  • необходимость использования дополнительных клапанов для удаления воздуха.

Двухтрубную конфигурацию целесообразно использовать в домах, предназначенных для постоянного проживания. При внедрении циркуляционного насоса схема подходит для зданий любой этажности.

Тупиковая и попутная разводка

Для двухтрубной конфигурации можно проектировать тупиковую и попутную схему.

Тупиковая схема движения теплоносителя

Попутная схема движения или петля Тихельмана

Попутная конфигурация подразумевает перемещение воды по обратному и подающему контуру в одном направлении. В обозначенной схеме циркуляционные кольца характеризуются равной длиной, и до всех радиаторов доходит одинаковое количество тепла. Попутная разводка на практике в основном используется в крупных производственных помещениях. Равномерный прогрев приборов – ключевое достоинство конструкции. Низкая распространенность схемы в жилых помещениях обусловлена следующими недостатками:

  • большой расход строительного материала и сложный монтаж по сравнению с тупиковой конструкцией;
  • необходимость применения труб большого диаметра.

Для жилых зданий чаще используют тупиковую разводку, при которой вода перемещается по подающему контуру в противоположном направлении относительно потока обратной магистрали.

Для конструкции характерна разная протяженность циркуляционных колец. Получить одинаковое гидравлическое сопротивление помогает деление протяженной магистрали на несколько отдельных контуров. Балансировка тупиковой разводки осуществляется путем установки ручных или автоматических вентилей, постепенного уменьшения сечения труб от котла к радиатору. Для реализации схемы требуется небольшое количество строительных материалов.

Читайте также:
Чем удалить супер клей с одежды?

Тупиковое движение теплоносителя подходит для простой и многоуровневой отопительной системы.

Вертикальная разводка отопления

Для отопительной системы с вертикальной конфигурацией характерно присоединение отопительных приборов, расположенных на разных этажах, к одному стояку. Различают однотрубную и двухтрубную вертикальную схему.

Однотрубная вертикальная разводка

Однотрубную вертикальную схему можно выполнить с замыкающими участками или в виде проточной системы. Для реализации любого варианта потребуется циркуляционный насос.

Схемы однотрубных систем отопления с насосной циркуляцией воды с проточным движением воды и через байпасы:

  1. котел;
  2. циркуляционный насос;
  3. расширитель открытого или закрытого типа;
  4. воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха);
  5. трехходовый кран

Обе конфигурации характеризуются постепенным охлаждением теплоносителя при движении от верхних этажей к нижним. Для компенсации потерь последние радиаторы устанавливают с большим количеством секций.

Разводка с замыкающими участками предпочтительна. Она позволяет устанавливать трехходовые краны для регулирования нагрева приборов.

Преимущества однотрубной вертикальной разводки относительно двухтрубной:

  • меньшая протяженность магистрали;
  • легкий монтаж за счет простых узлов трубных обвязок.

Ключевой недостаток однотрубной вертикальной схемы – неравномерный прогрев дома: температура на верхних этажах значительно выше.

Двухтрубная вертикальная разводка

Двухтрубная схема с вертикальным трубопроводом проектируется с нижней или верхней разводкой. Для постоянной циркуляции воды используется насос, для контроля теплоотдачи радиаторов – кран двойной регулировки.

Схемы двухтрубных систем отопления с насосной циркуляцией воды с верхней и нижней разводкой подающего трубопровода:

  1. котел;
  2. циркуляционный насос;
  3. расширитель открытого или закрытого типа;
  4. воздухосборник (автоматический, полуавтоматический или с ручным удалением воздуха);
  5. кран Маевского

Нижняя разводка отопления характеризуется меньшим объемом непроизводственных потерь тепла.

Вертикальная двухтрубная конфигурация позволяет отключать отдельные стояки во время ремонта. Она подходит для загородных домов и коттеджей с любым количеством этажей.

Горизонтальная разводка отопления

В отопительной горизонтальной системе радиаторы каждого этажа подключены к отдельному стояку. Вертикальные трубы отсутствуют частично или полностью.

Схемы систем отопления с двутрубными горизонтальными разводками

Схемы систем отопления с однотрубными горизонтальными разводками

Для балансировки двухтрубной горизонтальной разводки отопления применяют – регулируемый байпас, например – H-образный узел “Herz-3000”.

Любая горизонтальная схема может быть с попутным и тупиковым движением жидкости.

Ключевое преимущество горизонтальной разводки – возможность реализовать скрытый монтаж в конструкции стен или пола. Для этого применяют металлополимерные трубы, которые имеют большее температурное расширение, чем металлические. Их укладывают с использованием компенсаторов длины. Вместе с тем возникает проблема удаления воздуха, решаемая одним из следующих способов:

  • установка крана Маевского;
  • монтаж автоматических воздухоотводчиков;
  • применение труб с кислородным барьером;
  • повышение герметичности системы.

Для реализации данной схемы требуется организовать принудительную циркуляцию теплоносителя.

Коллекторная система отопления

Рассмотренные выше схемы отопительной системы относятся к тройниковой конфигурации, в отличие от которой коллекторная конструкция характеризуется большей управляемостью. Главное отличие разводки – независимое подключение труб к каждому радиатору. Для нее применима верхняя, боковая, диагональная и нижняя подводка. Последний вариант позволяет реализовать все достоинства металлополимерных труб, скрыть их в конструкции пола или стен.

Другой распространенный вариант коллекторной отопительной системы – поэтажная разводка. Она предполагает монтаж обратной и подающей магистрали в каналах пола, а установку коллекторов в нише стены или специальном шкафу, от которого к каждому радиатору идут трубы. Для регулировки нагрева прибора и одинаковой температуры на выходе и входе необходим циркуляционный насос.

Преимущества коллекторной схемы:

  1. Возможность отключать отдельные радиаторы.
  2. Циркуляционные кольца снабжаются собственным насосом и автоматическим терморегулятором.

Главный минус коллекторной разводки отопления – большая протяженность трубопроводов.

Коллекторная схема подойдет для загородного дома любой высоты. Она не рекомендуется для районов с частым отключением электроэнергии, без которой невозможно функционирование циркуляционного насоса.

Критерии подбора схемы разводки отопления

Обозначим основные критерии выбора разводки:

  • высота дома: разводка отопления с принудительным движением воды подойдет для коттеджей любой этажности;
  • площадь жилого помещения: радиус действия магистрали с естественной циркуляцией ограничен 30 м;
  • назначение сооружения: для постоянного проживания предпочтительна разводка отопления с принудительной циркуляцией;
  • бюджет: стоимость труб и запорной арматуры для однотрубной разводки без насоса в 1,5-2 раза ниже, чем для двухтрубной схемы с принудительным движением жидкости;
  • однотрубная схема с верхней разводкой отопления и естественным движением теплоносителя подходит для зданий с чердачным помещением, в котором устанавливается верхняя разводка;
  • стабильная электроэнергия: необходима для работы циркуляционного насоса;
  • для установки теплого пола стоит выбирать между коллекторной и двухтрубной конфигурацией.
Читайте также:
Теплый пол теплолюкс отзывы

Пользователям, стремящимся к максимальной автоматизации процесса, стоит рассмотреть коллекторную или двухтрубную разводку с насосом. Использование запорной арматуры и терморегуляторов обеспечивает контроль теплоотдачи радиаторов.

Выводы

  • Однотрубная верхняя разводка отопления подходит для сооружений с чердачным помещением. Она не позволяет добиться равномерного обогрева комнат, но требует меньших расходов на материалы и монтаж.
  • Двухтрубная разводка – выбор владельцев коттеджей, предназначенных для постоянного проживания. Ручные и автоматические вентили гарантируют регулировку температуры в помещении.
  • Нижняя разводка позволяет замаскировать трубы в конструкции пола или стены.
  • Сеть отопления с естественной циркуляцией характеризуется ограниченным радиусом действия – 30 м.
  • Для многоэтажных домов предпочтительно использовать насос. Он гарантирует необходимую скорость циркуляции.
  • Максимальная управляемость характерна для коллекторной системы, в которой можно регулировать и отключать отдельные радиаторы.

Проектирование и монтаж разводки отопления требует сложных инженерных расчетов, поэтому лучше доверить работу специалистам. Причем не строителям «широкого профиля», а именно инженерам.

Специалисты компании «ИнРед» подберут оптимальную схему отопления для вашего дома, составят проект и смету, помогут с монтажом. Компания работает по Свердловской области.

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Схемы включения операционных усилителей

Прошлая статья открыла цикл статей про строительные кирпичики современной аналоговой электроники – операционные усилители. Было дано определение ОУ и некоторые параметры, также приведена классификация операционных усилителей. Данная статья раскроет такое понятие как идеальный операционный усилитель, и будут приведены основные схемы включения операционного усилителя.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Идеальный операционный усилитель и его свойства

Так как наш мир не является идеальным, так и идеальных операционных усилителей не существует. Однако параметры современных ОУ находятся на достаточно высоком уровне, поэтому анализ схем с идеальными ОУ даёт результаты, очень близкие к реальным усилителям.

Для понимания работы схем с операционными усилителями вводится ряд допущений, которые приводят реальные операционные усилители к идеальным усилителям. Таких допущений всего пять:

  1. Ток, протекающий через входы ОУ, принимается равным нулю.
  2. Коэффициент усиления ОУ принимается бесконечно большим, то есть выходное напряжение усилителя может достичь любых значений, однако в реальность ограничено напряжением питания.
  3. Разность напряжений между входами идеального ОУ равна нулю, то есть если один из выводов соединён с землёй, то и второй вывод имеет такой же потенциал. Отсюда также следует, что входное сопротивление идеального усилителя бесконечно.
  4. Выходное сопротивление идеального ОУ равно нулю.
  5. Амплитудно-частотная характеристика идеального ОУ является плоской, то есть коэффициент усиления не зависит от частоты входного сигнала.

Близость параметров реального операционного усилителя к идеальным определяет точность, с которой может работать данный ОУ, а также выяснить ценность конкретного операционного усилителя, быстро и правильно сделать выбор подходящего ОУ.

Исходя из вышеописанных допущений, появляется возможность проанализировать и вывести соотношения для основных схем включения операционного усилителя.

Основные схемы включения операционного усилителя

Как указывалось в предыдущей статье, операционные усилители работают только с обратными связями, от вида которой зависит, работает ли операционный усилитель в линейном режиме или в режиме насыщения. Обратная связь с выхода ОУ на его инвертирующий вход обычно приводит к работе ОУ в линейном режиме, а обратная связь с выхода ОУ на его неинвертирующий вход или работа без обратной связи приводит к насыщению усилителя.

Неинвертирующий усилитель

Неинвертирующий усилитель характеризуется тем, что входной сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя. Данная схема включения изображена ниже


Схема включения неинвертирующего усилителя.

Работа данной схемы объясняется следующим образом, с учётом характеристик идеального ОУ. Сигнала поступает на усилитель с бесконечным входным сопротивлением, а напряжение на неинвертирующем входе имеет такое же значение, как и на инвертирующем входе. Ток на выходе операционного усилителя создает на резисторе R2 напряжение, равное входному напряжению.

Таким образом, основные параметры данной схемы описываются следующим соотношением

Отсюда выводится соотношение для коэффициента усиления неинвертирующего усилителя

Таким образом, можно сделать вывод, что на коэффициент усиления влияют только номиналы пассивных компонентов.

Необходимо отметить особый случай, когда сопротивление резистора R2 намного больше R1 (R2 >> R1), тогда коэффициент усиления будет стремиться к единице. В этом случае схема неинвертирующего усилителя превращается в аналоговый буфер или операционный повторитель с единичным коэффициентом передачи, очень большим входным сопротивлением и практически нулевым выходным сопротивлением. Что обеспечивает эффективную развязку входа и выхода.

Читайте также:
Устройство наружных стен кирпичного дома

Инвертирующий усилитель

Инвертирующий усилитель характеризуется тем, что неинвертирующий вход операционного усилителя заземлён (то есть подключен к общему выводу питания). В идеальном ОУ разность напряжений между входами усилителя равна нулю. Поэтому цепь обратной связи должна обеспечивать напряжение на инвертирующем входе также равное нулю. Схема инвертирующего усилителя изображена ниже


Схема инвертирующего усилителя.

Работа схемы объясняется следующим образом. Ток протекающий через инвертирующий вывод в идеальном ОУ равен нулю, поэтому токи протекающие через резисторы R1 и R2 равны между собой и противоположны по направлению, тогда основное соотношение будет иметь вид


Тогда коэффициент усиление данной схемы будет равен

Знак минус в данной формуле указывает на то, что сигнал на выходе схемы инвертирован по отношению к входному сигналу.

Интегратор

Интегратор позволяет реализовать схему, в которой изменение выходного напряжения пропорционально входному сигналу. Схема простейшего интегратора на ОУ показана ниже


Интегратор на операционном усилителе.

Данная схема реализует операцию интегрирования над входным сигналом. Я уже рассматривал схемы интегрирования различных сигналов при помощи интегрирующих RC и RL цепочек. Интегратор реализует аналогичное изменение входного сигнала, однако он имеет ряд преимуществ по сравнению с интегрирующими цепочками. Во-первых, RC и RL цепочки значительно ослабляют входной сигнал, а во-вторых, имеют высокое выходное сопротивление.

Таким образом, основные расчётные соотношения интегратора аналогичны интегрирующим RC и RL цепочкам, а выходное напряжение составит

Интеграторы нашли широкое применение во многих аналоговых устройствах, таких как активные фильтры и системы автоматического регулирования

Дифференциатор

Дифференциатор по своему действию противоположен работе интегратора, то есть выходной сигнал пропорционален скорости изменения входного сигнала. Схема простейшего дифференциатора показана ниже


Дифференциатор на операционном усилителе.

Дифференциатор реализует операцию дифференцирование над входным сигналом и аналогичен действию дифференцирующих RC и RL цепочек, кроме того имеет лучшие параметры по сравнению с RC и RL цепочками: практически не ослабляет входной сигнал и обладает значительно меньшим выходным сопротивлением. Основные расчётные соотношения и реакция на различные импульсы аналогична дифференцирующим цепочкам.

Выходное напряжение составит

Логарифмирующий преобразователь

Одной из схем на операционном усилителе, которые нашли применение, является логарифмирующий преобразователь. В данном схеме используется свойство диода или биполярного транзистора. Схема простейшего логарифмического преобразователя представлена ниже


Логарифмирующий преобразователь.

Данная схема находит применение, прежде всего в качестве компрессора сигналов для увеличения динамического диапазона, а так же для выполнения математических функций.

Рассмотрим принцип работы логарифмического преобразователя. Как известно ток, протекающий через диод, описывается следующим выражением

где IO – обратный ток диода,
е – число е, основание натурального логарифма, e ≈ 2,72,
q – заряд электрона,
U – напряжение на диоде,
k – постоянная Больцмана,
T – температура в градусах Кельвина.

При расчётах можно принимать IO ≈ 10-9 А, kT/q = 25 мВ. Таким образом, входной ток данной схемы составит

тогда выходное напряжение

Простейший логарифмический преобразователь практически не используется, так как имеет ряд серьёзных недостатков:

  1. Высокая чувствительность к температуре.
  2. Диод не обеспечивает достаточной точности преобразования, так как зависимость между падением напряжения и током диода не совсем логарифмическая.

Вследствие этого вместо диодов применяют транзисторы в диодном включении или с заземлённой базой.

Экспоненциальный преобразователь

Схема экспоненциального преобразователь получается из логарифмического преобразователя путём перемены места диода и резистора в схеме. А работа такой схемы так же как и логарифмического преобразователя основана на логарифмической зависимости между падение напряжения на диоде и током протекающим через диод. Схема экспоненциального преобразователя показана ниже


Экспоненциальный преобразователь.

Работа схемы описывается известными выражениями

Таким образом, выходное напряжение составит

Также как и логарифмический преобразователь, простейший экспоненциальный преобразователь с диодом на входе применяют редко, вследствие вышеописанных причин, поэтому вместо диодов на входе используют биполярные транзисторы в диодном включении или с общей базой.

Схемы включения операционных усилителей, описанные выше, не являются исчерпывающими, а лишь только призваны дать основные понятия. Более подробно схемы включения операционных усилителей я рассмотрю в следующих статьях. Всем удачи.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: