Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Диаметры труб для отопления частного дома

Опубликовано: 10.05.2020
Время на чтение: 22 мин
0
2

Расчет диаметра для двухтрубной системы отопления

Считать будем на примере простого дома в два этажа. На каждом из этажей имеем два крыла. В самом доме будет установлена двухтрубная система отопления с такими параметрами:

  • в сумме потеря тепла – 36 кВт;
  • потеря на 1-ом этаже – 20 кВт;
  • потеря на 2-ом – 16 кВт;
  • установлены трубы из полипропилена;
  • работа системы в режиме 80/60;
  • температура – 20 С.

Ниже показана таблица (а) исходя из данных которой, мы будем определять искомый диаметр трубы. В таблице зелёным цветом отмечены ячейки с наилучшей(оптимальной) скоростью движения жидкости.

Считаем.Через участок трубы, которая соединяет первую развилку и котёл, проходит весь объём жидкости, следовательно, и всё тепло, а это 38 кВт. Давайте определим, какую здесь нужно брать трубу. Берём нашу таблицу, в ней ищем соответствующую строчку, потом идём по зелёным ячейкам и смотри вверх. Что мы видим?

Дальше смотрим на развилку, которая разделяет движение теплоносителя на второй и первый этажи (16 и 20 кВт). Опять смотрим значения по таблице и получаем, что в оба направления нужен диаметр трубы 32 мм.

20 кВт / 2 = 10 кВт на крыло
16 кВт / 2 = 8 кВт на каждое крыло

Опять берём нашу таблицу и определяем, что на данных участках нужна труба с сечением 25 мм. Также по таблице хорошо видно, что такой диаметр используем до тех пор, пока нагрузка не упадёт до 5 кВт, потом будем использовать трубы по 20 мм.

Важно! Из лично опыта могу сказать, на диаметр трубы в 20 мм лучше переходить, когда тепловая нагрузка будет не 5 кВт, а 3 кВт.

Вот таким нехитрым способом мы рассчитали все диаметры трубы для отопления дома нужных нам полипропиленовых труб для двухтрубной системы отопления.

Для обратной подачи воды не нужно рассчитывать ничего, там всё намного проще: всю разводку делаете трубами аналогичного диаметра, что и на прямую подачу. Как видите, ничего сложного нет. Нужна лишь хорошая, подходящая под конкретный случай, таблица.

В настоящее время существуют несколько видов систем отопления. К ним относятся:

  • Однотрубная система отопления «Ленинградка»;
  • Двухтрубная система отопления;
  • Коллекторная лучевая разводка системы отопления.

Однотрубная система отопления «Ленинградка» имеет ограничения по числу радиаторов. Наличие восьми батарей является оптимальным и рекомендуемым для установки на одну ветки. В данном случае требуется применение:

  • полипропиленовой трубы, имеющей диаметр 32;
  • трубы из металлопластика и стали, имеющей диаметр 26 (на выбор из этих двух).

Труба, имеющая 32 диаметр, вполне достаточна для системы отопления частного дома, включающей восемь радиаторов, потому что перепад температуры от первого радиатора до последнего радиатора будет не таким значительным.

Как показывает практика, при использовании трубы с меньшим диаметром (например, 25 мм), в дальнейшем ее заменить будет невозможно в случае возникновения значительного перепада температуры. Несмотря на то, что труба, имеющая 25 диаметр, стоит дешевле, последствия от установки будут гораздо масштабнее.

Самые главные моменты при установки однотрубной системы отопления:

  • основной стояк на Ленинградке – труба, имеющая размер 32 мм ППР или на размер меньше для стальной и металлопластиковой трубы;
  • подъемы к радиаторам делают 20 трубой;

К подъемам устанавливается тройник (32*20*32). Если труба из металлопластика, то тройник должен иметь характеристики 26*16*26 (указанных размеров достаточно, чтобы заводские радиаторы хорошо прогревались).  Установка кранов и пробки осуществляется на одну вторую, таким образом будет более эффективно распределяться тепло.

В двухтрубной системе отопления частного дома подача и обратка уже разделены. Если количество радиаторов не превышает восьми штук (самое оптимальное число использования для одного этажа), используется 25-диаметровая полипропиленовая труба или двадцатидиаметровая труба из металлопластика. В двухтрубной системе отопления произошло разделение потоков, именно поэтому нет смысла использовать толстые трубы.

Самые главные моменты при установке двухтрубной системы отопления

  • основной лежак оформляется 25-диаметровой трубой;
  • подъемы к радиаторам следует оформлять трубой, имеющей диаметр 20;
  • в случае металлопластика основной лежак оформляется 20-диаметровой, а подъемы можно сделать 16-диаметровой трубой.

Лучевая разводка

В коллекторной (лучевой) схеме разводки отопления присутствует основной коллектор. И к каждому радиатору или каждым двум радиаторам предоставлена одна ветка. В коллекторной лучевой схеме отопления используются 16-диаметровые трубы из металлопластика. Указанного диаметра трубы вполне достаточно для функционирования одного, двух радиаторов на одном контуре. В принципе, если радиаторы не очень больших размеров, это вполне приемлемо, но с осторожностью.

В случае, если вы устанавливаете два радиатора на ветку, то ни в коем случае не забывайте одновременно с этим осуществлять установку байпаса или тройника (байпас – дополнительная трубка, позволяющая в случае чего перенаправить ток жидкости по дополнительному пути). Смысл данной установки заключается в том, чтобы тепло, переходящее из радиатора в радиатор, не упиралось в них, а наоборот, без труда переходила к следующему радиатору.

В исключительных случаях в коллекторной схеме разводки устанавливают 20-диаметровую трубу. Но в этом действии нет как таковой необходимости и важности.

В большинстве случаев она более широко используется по сравнению с другими системами отопления, потому что считается более надежной и удобной

Одно из самых ярко выраженных положительных качеств заключается в том, что в лучевой схеме разводки не присутствуют фитинги в стяжке. Каждый радиатор имеет автономную систему управления (радиаторы функционируют независимо друг от друга). Также существует возможность непроблематичной установки автоматики, в том числе и термоголовок.

Следует учитывать, что каждый дом требует индивидуального подхода и должен иметь индивидуально подобранную систему обогрева, которая подбирается согласно проектировке жилого дома.

Самообслуживание, осуществление проектировки и установка коллекторной лучевой схемы разводки не являются какими-либо очень сложными действиями, но несмотря на это, рекомендуется проводить данные мероприятия под контролем профессионалов.

Диаметры труб для отопления частного дома

Данная система отопления весьма массивна, поэтому его желательно размещать в специально предназначенном месте. Основное преимущество лучевой системы отопления выражается в том, что всегда существует возможность произвести отключение одного или сразу нескольких радиаторов. Примененное действие никак не будет сказываться на эффективной и слаженной работе.

Следует помнить, что при использовании лучевой разводки, будет увеличиваться расходный материал.

Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м 2. этот показатель составляет 32 мм для полипропилена. При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.

Перед тем как рассчитать количество труб для отопления, сравним выгоды от монтажа однотрубной («Ленинградки») и двухтрубной («попутки») системы:

  • КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
  • экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.

Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка. Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас.

В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.

Для правильного подсчета сопротивления трубопровода, а, следовательно, его диаметра, следует учитывать схему разводки системы отопления. Варианты:

  • двухтрубная вертикальная;
  • двухтрубная горизонтальная;
  • однотрубная.

Двухтрубная система с вертикальным стояком может быть с верхним и нижним размещением магистралей. Однотрубная система за счет экономного использования длины магистралей подойдет для обогрева с естественной циркуляцией, двухтрубная за счет двойного набора труб потребует включения в схему насоса.

Горизонтальная разводка предусматривает 3 типа:

  • тупиковая;
  • с попутным (параллельным) движением воды;
  • коллекторная (или лучевая).

Диаметры труб для отопления частного дома

В схеме однотрубной разводки можно предусмотреть обходную трубу, которая будет резервной магистралью для циркуляции жидкости при отключении нескольких или всех радиаторов. В комплекте на каждый радиатор устанавливают запорные краны, позволяющие перекрыть подачу воды, когда это необходимо.

Зная схему системы отопления, можно легко посчитать общую протяженность, возможные задержки потока теплоносителя в магистрали (на изгибах, поворотах, в соединениях), и как следствие – получить численное значение сопротивления системы. По вычисленному значению потерь подобрать диаметр магистралей отопления можно по методике, рассмотренной ниже.

Поиск соответствующих данных

Основная задача отопительных труб – доставить тепло к нагреваемым элементам (радиаторам) с минимальными потерями. От этого и будем отталкиваться при выборе правильного диаметра трубы для отопления дома. А вот чтобы рассчитать всё верно, нужно знать:

  • длину трубы;
  • потери тепла в здании;
  • мощность элементов;
  • какая будет разводка труб (естественная, принудительная, однотрубная или двухтрубная циркуляция).

Следующим пунктом после того, как у Вас на руках будут все вышеперечисленные данные, необходимо будет набросать общую схему: как, что и где будет расположено, какую тепловую нагрузку будет нести каждый отопительный элемент. Затем можно будет начинать высчитывать нужное сечение диаметра трубы для отопления дома.Также следует быть внимательным при покупке:

  • металлопластиковые и трубы из стали маркируются по размеру внутреннего диаметра, тут проблем нет;
  • а вот полипропиленовые и медные – по внешнему диаметру. Следовательно, нам нужно либо измерять внутренний диаметр самостоятельно с помощью штангенциркуля, либо – от внешнего диаметра трубы для отопления дома отнять толщину стенок.

Не забывайте об этом, потому как нам нужен именно «внутренний диаметр трубы для отопления дома» чтобы всё рассчитать верно.

Что касается поиска оптимальных справочных данных, то почти все сайты производителей комплектующих отопительных систем предоставляют эту информацию. В тех случаях, когда подходящие значения не были найдены, существует специальная система подбора диаметров. Эта методика основана на вычислениях, а не на усредненных закономерностях, построенных на обработке данных об огромном количестве отопительных систем.

Предлагаем ознакомиться  Технология самостоятельной пайки труб из меди

В подавляющем большинстве случаев отопительные котлы оснащаются двумя размерами подающих и обратных патрубков: ¾ и ½ дюйма. Этот размер принимается за основу для выполнения разводки до первого разветвления. В дальнейшем каждое новое разветвление служит поводом для уменьшения диаметра на одну позицию.

Этот метод позволяет провести расчет сечения труб в квартире. Речь идет о небольших системах в 3-8 радиаторов. Обычно такие схемы состоят из двух-трех линий с 1-2 батареями. Подобным образом можно рассчитывать и небольшие частные коттеджи. При наличии двух и более этажей приходится использовать справочные данные.

Выбираем диаметр для Вашего отопления

Точно рассчитать, какого сечения трубы вам нужны, не получится. Придется выбирать из нескольких вариантов. А все потому, что добиться одинакового эффекта можно разными способами.

Поясним

Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса

В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или  сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

  • стоимость изделий меньшего диаметра ниже;
  • с ними работать легче;
  • при открытой прокладке они не так привлекают внимания, а при укладке в пол или стены требуется меньшие по размерам штробы;
  • при небольшом диаметре в системе находится меньше теплоносителя, что снижает ее инерционность и ведет к экономии топлива.

    Расчет диаметра медных труб отопления в зависимости от мощности радиаторов

Так как есть определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое по ним нужно доставить, каждый раз считать одно и то же — неразумно. Потому были разработаны специальные таблицы, по которым в зависимости от требуемого количества тепла, скорости движения теплоносителя и температурных показателей работы системы, определяется возможный размер. То есть для определения сечения труб в системе отопления находите нужную таблицу и по ней подбираете подходящее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по такой формуле (при желании можете посчитать). Затем рассчитанные значения записывались в таблицу.

Формула расчета диаметра трубы отопления

D — искомый диаметр трубопровода, мм∆t° — дельта температур (разница подачи и обратки), °СQ — нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное нами количество тепла, необходимое на обогрев помещенияV — скорость теплоносителя, м/с — выбирается из определенного диапазона.

В системах индивидуального отопления скорость движения теплоносителя может быть от 0,2 м/с до 1,5 м/с. По опыту эксплуатации известно, что оптимальная скорость находится в пределах 0,3 м/с — 0,7 м/с. Если теплоноситель движется медленнее, возникают воздушные пробки, если быстрее — сильно возрастает уровень шумов.

Оптимальный диапазон скоростей и выбирают в таблице. Таблицы разработаны для разных видов труб: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. Рассчитаны значения для стандартных режимов работы: с высокими и средними температурами. Чтобы процесс подбора был более понятен, разберем конкретные примеры.

Не рассчитывайте на то, что вы сразу сможете правильно подобрать нужный Вам диаметр трубы для отопления дома. Дело в том, что получить желаемую эффективность можно разными путями.

Теперь более подробно. Что самое важно в правильной системе отопления? Самое важное — это равномерный нагрев и доставка жидкости во все нагревательные элементы (радиаторы). В нашем случае этот процесс постоянно поддерживает насос, благодаря которому за конкретный временной промежуток, жидкость движется по системе. Следовательно, выбирать мы можем только из двух вариантов:

  • купить трубы большого сечения и, как следствие, небольшая скорость подачи теплоносителя;
  • либо трубу маленького сечения, естественно давление и скорость движения жидкости при этом возрастёт.

Логически конечно лучше выбрать второй вариант диаметра труб для отопления дома, и вот по каким причинам:

  • при наружной прокладке труб, они будут менее заметны;
  • при внутренней прокладке (например, в стене или под полом), канавки в бетоне будут более аккуратные, и долбить их проще;
  • чем меньше диаметр изделия – тем оно, естественно, дешевле, что тоже немаловажно;
  • при меньшем сечении трубы общий объём теплоносителя также уменьшается, благодаря чему мы экономим топливо (электроэнергию) и снижаем инерционность всей системы.

Да и работать с тонкой трубой намного легче и проще, чем с толстой.

Некоторые нюансы расчёта диаметра для металлических труб

Крупные системы отопления, обустроенные при помощи металлических труб, требуют учета теплопотерь через стенки. Хотя в среднем эти показатели достаточно низкие, однако на очень длинных ветках суммарное значение потерянной энергии достаточно высокое. Нередко из-за этого последние батареи в отопительном контуре нагреваются недостаточно хорошо. Причина здесь одна – был неправильно выбран диаметр труб.

Примером послужит определение потерь стальной трубы 40 мм, при толщине стенок 1,4 мм. Для расчета используется формула q = kх3.14х(tв-tп), где q — тепловые потери метра трубы, k -линейный коэффициент теплопередачи (в этом случае он соответствует 0,272 Вт*м/с), tв — температура воды внутри ( 80 градусов), tп — температура воздуха в комнате ( 22 градуса).

q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с

Вырисовывается такая картина, что каждый метр трубы теряет тепло в количестве почти 50 Вт. На очень длинных трубопроводах суммарные потери могут быть просто катастрофическими. При этом объемы утечек напрямую зависят от сечения контура. Для учета подобных потерь к показателю снижения тепловой нагрузки на батарее необходимо добавить схожий показатель на трубопроводе. Определение оптимального диаметра трубопровода проводится с учетом суммарного значения утечек.

Обычно в автономных системах обогрева данные показатели не являются критичными. К тому же, во время процедуры по определению теплопотерь и мощности котлов, полученные данные обычно округляют в сторону увеличения. Благодаря этому создается страховочный запас, освобождающий от проведения сложных вычислений.

Прежде чем приступать к определению диаметра трубопровода, стоит детально разобраться с самим понятием «диаметр». Применимо к трубам отопления принято говорить о нескольких интерпретациях данного термина:

  • Внешний диаметр. Параметр, необходимый при проектировании системы. Складывается из внутреннего диаметра и толщины стенок.
  • Внутренний диаметр. Определяет пропускную способность трубопровода.
  • Номинальное значение проходного отверстия трубы. Показатель, используемый при маркировке пластиковых изделий.

Это важно! Маркировка стальных и чугунных труб устанавливается по внутреннему сечению, медных и металлопластиковых – по внешнему. . Довольно часто диаметр труб указывается в дюймах

Перевести их в более привычные для нас миллиметры просто – в одном дюйме содержится 25,4 мм.

Довольно часто диаметр труб указывается в дюймах. Перевести их в более привычные для нас миллиметры просто – в одном дюйме содержится 25,4 мм.

Для небольших стандартных систем отопления вполне возможно обойтись без сложных вычислений. Здесь будет достаточно придерживаться нескольких несложных правил:

  • Для контуров с естественной циркуляцией оптимальным диаметром труб станет значение 30-40 мм.
  • В системах с принудительной циркуляцией теплоносителя стоит предпочесть трубы меньшего диаметра. Это позволит обеспечить оптимальные значения скорости и давления потока жидкости.

Если требуются точные расчеты, можно призвать на помощь готовые специальные программы, либо произвести вычисления по формулам. В первую очередь, определяется тепловая мощность системы: Q = (V*∆t*K)*860.

  • Q – тепловая мощность, кВт/ч,
  • V – объем отапливаемого помещения, м3,
  • ∆t – усредненный показатель разницы температур в помещении и на улице, ⁰С,
  • К – коэффициент тепловых потерь,
  • 860 – постоянный поправочный коэффициент для перевода рассчитанных показателей в формат кВт/ч.

Все множители могут быть легко подсчитаны, с достаточной долей достоверности. Некоторые вопросы может вызвать только определение коэффициента К.

Его значение зависит от уровня теплоизоляции дома или помещения, для которого ведутся расчеты.

Диаметры труб для отопления частного дома

Цифры могут быть такими:

  • К=3-4. Здание с минимальным уровнем теплоизоляции.
  • К=2-2.9. Облицовка фасада кирпичом.
  • К=1-1.9. Средний уровень теплоизоляции.
  • К=0.6-0.9. Качественное утепление современными материалами.

После определения тепловой мощности системы отопления для определения диаметра труб необходимо будет воспользоваться специальной таблицей.

Таблицы могут различаться в зависимости от типа трубы (полипропилен, сталь, чугун, медь и т.п.) и даже изготовителя. Правильнее брать эти таблицы напрямую с сайтов фирм-производителей. Чаще всего в таблице указывается тепловая мощность и предполагаемая дельта температур. На пересечении этих параметров будет указан искомый диаметр трубы.

В том случае, если найти таблицу для конкретного типа трубы не получилось, можно воспользоваться таблицей соответствия различных типов трубопроводов.

Здесь, для каждого диаметра трубы (имеется в виду внутренний диаметр) расписаны соответствующие модели из иных материалов. Разумеется, будет некоторая погрешность, но для небольших отопительных систем она вполне допустима.

Диаметры труб для отопления частного дома

От скорости движения теплоносителя по системе отопления зависит равномерное распределение тепловой энергии по всем батареям или радиаторам.

Диаметр трубы, между тем, оказывает непосредственное влияние на скорость продвижения жидкости – чем меньше площадь сечения трубопровода, тем с большей скоростью (при прочих равных условиях) будет перемещаться по ней теплоноситель.

При определении диаметра труб стоит подобрать значение скорости таким образом, чтобы оно укладывалось в рамки диапазона:

  • С одной стороны, скорость потока воды не должна оказаться слишком высокой. Это, разумеется, позволит увеличить КПД системы, но будет неизменно сопровождаться дополнительными шумами.
  • С другой стороны, при скоростях ниже 0,3 м/с будут отмечаться большие потери тепла. Кроме того, малый напор сделает бесполезными воздухоотводчики и краны Маевского, поскольку воздушные пробки попросту не будут доходить до этих элементов.
  • Оптимальным значением скорости принято считать показатели из диапазона 0,36-0,7 м/с.

Такие изделия изготавливаются методом поперечно-винтовой прокатки. На них наносятся рёбра, увеличивающие площадь поверхности, которая отдаёт тепло. Применение таких труб даёт возможность сократить вес тепловых обменников, потому что тепло будет отдавать и оребрённая труба, по которой циркулирует жидкость.

Оребренная труба

Такая труба, если сравнивать её с обычной гладкой, имеет площадь теплового обмена в 2-3 раза больше. Популярности оребрённых труб мешает их высокая стоимость. Изделия выполняются из алюминия, латуни и меди. Организация системы отопления с использованием такого типа трубопроводов требует существенных денежных затрат, потому их расчёт в этой статье не будем рассматривать.

При не очень разветвлённой и сложной системе трубный диаметр можно рассчитать самостоятельно. Для этого необходимо иметь данные о тепловых потерях помещения и мощность каждого радиатора. Потом, заглянув в таблицу, можно определить сечение трубы, соответствующей подаче нужного количества тепла. Расчёт трудных многоэлементных схем лучше оставить для профессионалов. В крайнем случае, рассчитайте сами, но постарайтесь хотя бы получить консультацию.

q = k * 3,14 * (tв-tп)
q — потери тепла на 1 метр (Вт/с);
     k – коэффициент теплопередачи (Вт * м/с);
     tв — температура горячей подаваемой воды (С);
     tп — температура окружающей среды (С).
q = 0,272 * 3,15 * ( 80 – 22 ) = 49 Вт/с

Вот и ещё одно доказательство того, почему нужно брать диаметр трубы для отопления дома с меньшим диаметром. Ведь ясно, что чем более толстая труба, тем намного больше мы потеряем тепла. А в данном примере мы получили потери в практически 50 Вт на 1 метр расстояния. И если система довольно протяжённая, то можно потерять всё тепло.

Предлагаем ознакомиться  Расчет высоты трубы дымохода над крышей

Но не расстраивайтесь! Такие точные расчёты нужны только для многоэтажных жилых домов. Для индивидуальных систем отопления всё проще: расчёты округляют в большую сторону и этим получают определённый запас.

Формула расчета диаметра трубы для отопления дома

Диаметры труб для отопления частного дома

Использовать профессиональные методы расчета диаметров труб проблематично ввиду их сложности, поэтому они применяются только специалистами в сфере прокладки отопительных систем.

D = √354∙(0.86∙Q:Δt):V

Буквы расшифровываются так:

  • D – диаметр трубы (см),
  • Q – нагрузка на расчетный участок трубопровода (кВт),
  • Δt – температурная разница на подающем и обратном контурах (0С),
  • V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).

Для примера подберём сечение для трубы из меди в прямой зависимости от того насколько мощные радиаторы.

Все трубы изготавливаются по ГОСТу. Следовательно, заранее известны все диаметры, а также объем полезного тепла, которое они могут пропустить через себя в зависимости от сечения и давления. Поэтому не нужно рассчитывать каждый раз то, что уже давно посчитано и записано в специальных таблицах. Всё что требуется — это просто найти подходящую Вам таблицу с данными и по ней подобрать диаметр трубы для отопления дома.

D= √(354*(0.86*Q/∆t)/V)

В которой:V – скорость жидкости в трубе (м/с);Q – нужное количество тепла для обогрева (кВт);∆t — разница между обратной и прямой подачей (С);D – диаметр трубы (мм).

Можете сами попробовать всё посчитать.

Известно, что в индивидуальных системах отопления теплоноситель движется со скоростью 0,2-1,5 м/с. Также известно, что идеальная скорость должна быть в пределах 0,3-0,7 м/с. Если скорость больше, чем оптимальные показатели, то возрастает шумность, а если меньше – то могут появиться воздушные пробки.

Существуют таблицы для медных, полипропиленовых, металлических и металлопластиковых труб. В них есть уже готовые решения для работы в режиме средних и высоких температур. Для ясности, давайте разберёмся на конкретных примерах.

Влияние диаметра труб на КПД для системы отопления в частном доме

Важнейшим параметром, оказывающим непосредственное влияние на способ монтажа, стоимость проекта и тепловые потери функционирующей системы, считается материал изготовления труб

Здесь важно понимать, что какие бы то ни было расчеты параметров отопительной системы можно производить только после того, как будет точно определен тип трубопровода.

Сегодня одинаково успешно применяется несколько вариантов, каждый из которых имеет сильные и слабые стороны:

  • Стальная труба. Долгое время оставалась единственным доступным материалом для строительства теплосистем. Характеризуется солидными показателями прочности, но сложна в монтаже, подвержена коррозии и отличается сравнительно высокой шероховатостью внутренних стенок. Последние два недостатка нивелируются использованием аналогов из нержавеющей стали, но такие изделия будут стоить на порядок выше.
  • Медная труба. Отличается прекрасными эксплуатационными характеристиками, не ржавеет, способна выдерживать незначительное расширение при замерзании теплоносителя. Недостаток – высокая стоимость и сложность монтажа.
  • Полимерная труба. Производится из полиэтилена или полипропилена. Полимерные изделия отличаются малой ценой, легкостью монтажа, долгим сроком службы. Помимо диаметра самой трубы, важно верно подобрать толщину стенок изделия, которая может варьироваться от 1,8 до 3 мм и должна находиться в непосредственной зависимости от уровня рабочего давления в системе отопления.

Прежде чем определять, какой диаметр трубы лучше подойдет для отопления частного дома, необходимо решить из какого материала будет выполнен сам трубопровод. Это позволяет обозначить способ монтажа, стоимость проекта и заранее спрогнозировать возможные теплопотери. Прежде всего, трубы подразделяются на металлические и полимерные.

Металлические

  • Сталь (чёрная, нержавеющая, оцинкованная).

Характеризуются отменной прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Срок эксплуатации – не менее 15 лет (при антикоррозийной обработке до 50 лет).

Рабочая температура — 130⁰C. Максимальное давление в трубе — до 30 атмосфер. Не горючи. Однако тяжелы, сложны в монтаже (потребуется специальное оборудование и существенные временные затраты), подвержены коррозии. Высокий коэффициент теплопередачи повышает теплопотери ещё на этапе транспортировки теплоносителя к радиаторам. Требуется постмонтажная окраска. Внутренняя поверхность шероховата, что провоцирует накопление отложений внутри системы.

Нержавейка не нуждается в окрашивании и не подвержена коррозийным процессам, что существенно продлевает срок эксплуатации самих труб и отопительного контура в целом.

Максимальная температура рабочей среды — 250⁰C. Рабочее давление – 30 атмосфер и более. Эксплуатационный ресурс  – более 100 лет. Высокая устойчивость к замерзанию носителя  и коррозии.

Последнее накладывает ограничение на совместное использование меди с другими материалами (алюминием, сталью, нержавейкой); медь совместима только с латунью. Гладкость внутренних стен предотвращает образование налёта и не ухудшает пропускную способность трубопровода, что снижает гидравлическое сопротивление и даёт возможность использования труб меньшего диаметра.

Самый значимый недостаток – крайне высокая стоимость, цена на медные трубы превышает цену на пластиковые аналоги в 5-7 раз. Кроме того мягкость материала делает его уязвимым в отношении находящихся в теплосистеме механических частиц (примесей), которые в результате абразивного трения приводят к износу труб изнутри. Чтобы продлить срок жизни медных труб, систему рекомендуется укомплектовывать специальными фильтрами.

Высокая теплопроводность меди для предотвращения теплопотерь требует обустройства изоляционных рукавов, однако она же делает его незаменимым материалом для систем «тёплых полов».

Полимерные

Могут быть полиэтиленовыми, полипропиленовыми, металлопластиковыми. Каждая модификация обладает собственными техническими характеристиками в зависимости от технологии производства, используемых добавок и специфики строения.

Срок службы – 30 лет. Температура носителя — 95⁰C (кратковременно — 130⁰C); излишний нагрев приводит к деформации труб, сокращая эксплуатационный ресурс. Характеризуются недостаточной устойчивостью к замерзанию теплоносителя, в результате чего разрываются. Гладкость внутреннего покрытия предотвращает образование налёта, улучшая тем самым гидродинамические показатели трубопровода.

Пластичность материала позволяет прокладывать трубы без использования резки, сокращая тем самым количество фитинговых соединений. Пластик не вступает в реакцию с бетоном и не ржавеет, что позволяет скрыть теплопровод  в полу и обустраивать «тёплые полы». Особым преимуществом пластиковых труб считается хорошие звукоизоляционные свойства.

Полиэтиленовые трубы под воздействием высоких температур склонны к значительному линейному расширению, что требует обустройства дополнительных компенсационных петель и точек крепления.

Фото: Диаметр труб для отопления в частном доме

Полипропиленовые аналоги должны содержать в структуре «антидиффузный слой», предотвращающий завоздушивание контура.

Уровень давления в контуре предопределяет не только диаметр полимерных труб, но и толщину стенок, которая варьируется в диапазоне от 1,8 до 3 мм. Фитинговые соединения упрощают монтаж контура, но увеличивают гидравлические потери.

Решая, какой диаметр выбрать, следует учитывать специфику маркировки различных труб:

  • пластиковые и медные маркируются по внешнему сечению;
  • стальные и металлопластиковые – по внутреннему;
  • часто сечение обозначается в дюймах, для проведения расчёта их требуется перевести в миллиметры. 1 дюйм = 25,4 мм.

Чтобы определить внутренний диаметр трубы, зная размеры внешнего сечения и толщины стенок, следует от внешнего диаметра отминусовать удвоенное значение толщины стенок.

Более того, если диаметр слишком велик, у насоса попросту может не хватить производительности для перемещения такого большого объёма теплоносителя.

Важно! Больший объём теплоносителя в системе подразумевает высокую суммарную теплоёмкость, а значит времени и энергии на его подогрев будет затрачиваться больше, что также влияет на КПД не в лучшую сторону. . Подбор сечения трубы: таблица

Оптимальное сечение трубы должно быть минимально возможным для данной конфигурации (см. таблицу) по следующим причинам:

  • маленький объём теплоносителя быстрее нагревается;
  • меньший просвет создаёт большее сопротивление движению теплоносителя, оно замедляется, что приводит к уменьшению шума;
  • трубопровод небольшого диаметра лучше впишется в интерьер и вызовет меньше трудностей при монтаже;
  • от размера трубы зависит её стоимость, поэтому тонкие трубы более выгодны по цене.

Однако, не стоит переусердствовать: помимо того, что маленький диаметр создаёт повышенную нагрузку на соединительную и запорную арматуру, он также не в состоянии перенести достаточно тепловой энергии.

Фото: выбрать по маркировке труб отопления

Чтобы определить оптимальное сечение трубы, используется следующая таблица.

Фото 1. Таблица, в которой значения приведены для стандартной двухтрубной схемы системы отопления.

Особый случай

Гравитационная отопительная система имеет пару особенностей:

  • Избыточное давление в системе отсутствует. Контур сообщается с атмосферой через открытый расширительный бачок;
  • Вместо насоса теплоноситель приводится в движение естественной конвекцией: нагретая котлом вода вытесняется в верхнюю точку отопительного розлива и возвращается к котлу через розлив самотеком, по пути отдавая тепло батареям.

Так устроена открытая отопительная система с естественной циркуляцией.

Достоинства гравитационной схемы отопления — полная энергонезависимость и абсолютная безопасность. Закипевшая в теплообменнике котла вода не вызовет его взрыв: пар покинет контур через открытый расширительный бак.

Оборотная сторона достоинств естественной циркуляции — минимальный гидравлический напор в контуре. Последствия низкого напора — медленная циркуляция воды и неравномерный нагрев радиаторов.

Чтобы компенсировать низкий напор, нужно уменьшить до минимума гидравлическое сопротивление розлива.

Фото: выбрать диаметр для прокладке отопления

Как это сделать?

Инструкция очевидна: надо увеличить его диаметр. Потеря напора в трубе обратно пропорциональна ее внутреннему сечению.

Внутренний диаметр отопительного розлива в гравитационной системе не должен быть меньше 32-40 миллиметров.

Розлив в системе с естественной циркуляцией

Обратите внимание на диаметр трубы.

Составление проекта

5621b31609da4b989b6d11bf48f7e185.jpg

Проектная документация отопительного контура выполняется с соблюдением общих требований. Точки входа и выхода с газового котла считаются основными. Изначальный отрезок трубопровода даже при применении полипропиленовой трубы выполняют из металла (примерно 1,5 м. от точки выхода) до первого разветвления системы.

Затем выполняется разводка всей ветки пластиковых или полипропиленовых труб. При этом сечения зависят от протяженности, но обычно каждое следующее ответвление делают меньшего размера, чем предыдущее. Схематичность подсоединения системы труб с охлаждающей жидкостью та же самая, только подводится ко входному отверстию отопительного котла.

Предлагаем ознакомиться  Как мыть батареи отопления биметаллические

Примеры

Разбираемся на примерах.

  • Двухэтажный дом площадью в 340м².
  • Строительный материал – инкерманский камень (природный известняк), характеризуемый низкой теплопроводностью. → Коэффициент утепления дома = 1.
  • Толщина стен – 40 см.
  • Окна – пластиковые, однокамерные.
  • Теплопотери 1 этажа – 20 кВт; второго – 18 кВт.
  • Двухтрубный контур с отдельным крылом на каждом этаже.
  • Материал труб – полипропилен.
  • Температура подачи — 80⁰C.
  • Температура на выходе — 60⁰C.
  • Дельта температур — 20⁰C.
  • Высота потолков – 3 м.
  • Регион – Крым (юг).
  • Средняя температура пяти самых холодных дней зимы – (-12⁰C).

Расчёт:

  1. 340×3=1020 (м³) – объём помещения;
  2. 20- (-12)=32 (⁰C) – разница (дельта) температур между помещением и улицей;
  3. 1020×1×32/860≈38 (кВт) – мощность отопительного контура;
  4. Определение сечения трубы на первом участке от котла до разветвления. Согласно таблице, приведённой ниже, для передачи тепловой мощности в 38 кВт подходят трубы с сечением в 50, 63 или 75 мм. Первый вариант предпочтительнее, т.к. обеспечивает наибольшую скорость движения носителя.
  5. Для разводки потока носителя на первый и второй этаж, справочники предписывать трубы с диаметром в 32 мм и 40 мм для мощностей 18 и 20 кВт соответственно.
  6. На каждом этаже контур делится на две магистрали с равноценной нагрузкой по 10 и 9 кВт соответственно и сечением в 25 мм.
  7. По мере снижения нагрузки вследствие остывания теплоносителя диаметр труб следует уменьшить до 20 мм (на первом этаже – после второго радиатора, на втором – после третьего).
  8. Обратная разводка производится в той же последовательности.

Для вычисления по формуле D = √354х(0.86хQ/∆t)/V, берём скорость носителя в 0,6 м/с. Получаем следующие данные √354х(0.86×38/20)/0,6≈31 мм. Это номинальный диаметр трубопровода. Для реализации на практике следует подбирать различные диаметру труб на разных участках трубопровода, которые в среднем сведутся к расчётным данным согласно алгоритму, описанному в пунктах 4-7.

Как и в предыдущем случае, расчёт производится по обозначенной схеме. Единственное исключение заключается в действии насосного оборудования, увеличивающего скорость движения носителя и обеспечивающего равномерность его температуры в контуре.

  1. Значительное снижение мощности (до 8,5 кВт) происходит только на четвёртом радиаторе, где и осуществляется переход на диаметр в 15 мм.
  2. После пятого радиатора происходит переход на сечение в 12 мм.

959085b7c4089babf9d6bb33b457d755.jpg

Важно! Использование труб из другого материала внесут свои коррективы в расчёт, т.к. каждый материал обладает разным уровнем теплопроводности

Особенно принципиально учитывать потери тепла металлического трубопровода.

Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией определяется в такой последовательности:

  • определяется суммарное количество тепла, которое необходимо подать в помещение (тепловая мощность, кВт), можно ориентироваться и на табличные данные;

Значение тепловой мощности в зависимости от разницы температур и мощности насоса

  • задавшись скоростью движения воды, определяют оптимальный D.

в формуле использованы такие обозначения:

  • V – объем помещения. В примере он равен 3,8∙4,0∙3,0 = 45,6м 3 ;
  • Δt– разница между температурой на улице и в помещении. В примере принято 53ᵒС;

7a4e577b52a4b245c74d18692b7b4253.jpg

Минимальные значения температур по месяцам для некоторых городов

  • К –специальный коэффициент, определяющий степень утепленности здания. В общем случае его значение находится в диапазоне от 0,6-0,9 (используется эффективная теплоизоляция, пол и кровля утеплены, установлены как минимум двойные стеклопакеты) до 3-4 (постройки без теплоизоляции, например, бытовки). В примере используется промежуточный вариант – квартира имеет стандартную теплоизоляцию (К = 1,0 – 1,9), принято К = 1,1.

Итого тепловая мощность должна составлять 45,6∙53∙1,1/860 = 3,09кВт.

Можно воспользоваться табличными данными.

Таблица для подсчета теплового потока

Диаметр труб отопления определяется по формуле

Где использованы обозначения:

  • Δt– разница температур теплоносителя в подающем и отводящем трубопроводах. Учитывая то, что подается вода при температуре порядка 90-95ᵒС, а остыть она успевает до 65-70ᵒС, перепад температур можно принять равным 20ᵒС;
  • v –скорость движения воды. Нежелательно, чтобы она превышала значение 1,5 м/с, а минимальный допустимый порог – 0,25 м/с. Рекомендуется остановиться на промежуточном значении скорости 0,8 – 1,3 м/с.

Обратите внимание! Неправильный выбор диаметра трубы для отопления может привести к падению скорости ниже минимального порога, что в свою очередь вызовет образование воздушных пробок. В результате эффективность работы станет нулевой

Значение Dвн в примере составит √354∙(0,86∙3,09/20)/1,3 = 36,18 мм. Если обратить внимание на типоразмеры, например, ПП трубопровода, то видно, что такого Dвн просто нет. В таком случае выбирается просто ближайший диаметр пропиленовых труб для отопления.

В этом примере можно выбрать PN25 с Двн 33,2 мм, это приведет к небольшому увеличению скорости движения теплоносителя, но она все равно останется в допустимых пределах.

4372ed419e0be981fd7f1febb984bf71.jpg

Главное их отличие состоит в том, что в них не используется циркуляционный насос для создания давления. Жидкость перемещается самотеком, после нагрева она вытесняется наверх, затем проходит через радиаторы, остывает и возвращается к котлу.

На схеме показан принцип возникновения циркуляционного напора

В сравнении с системами с принудительной циркуляцией, диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией должен быть больше. Основа расчета в этом случае состоит в том, чтобы циркуляционное давление превышало потери на трение и местные сопротивления.

Пример разводки с естественной циркуляцией

Для того, чтобы каждый раз не высчитывать значение циркуляционного давления, существуют специальные таблицы, составленные для разных перепадов температур. Например, если длина трубопровода от котла до радиатора составляет 4,0 м, а перепад температур – 20ᵒС (70ᵒС в отводящем и 90ᵒС в подающем), то циркуляционное давление составит 488 Па. Исходя из этого подбирается скорость теплоносителя, путем изменения D.

При выполнении расчетов своими руками обязателен и проверочный расчет. То есть вычисления ведутся в обратном порядке, цель проверки – установить не превышают ли потери на трение и местные сопротивления циркуляционное давление.

Итог

Если у нас частный дом или квартира, автономное отопление не более чем на 5-8 радиаторов и на 2-3 развилки, мы легко можем рассчитать всё сами. Нам понадобиться знать, в какой мере мощная каждая отопительная точка, потери тепла в помещении и хорошая таблица для подбора диаметра трубы.

Однако, как уже стало понятно, рассчитать сложную многоуровневую систему с многочисленными стыками и развилками доверьте опытным специалистам. Ну, а если Вы всё же решились сделать всё сами, то хотя бы почитайте статьи, такие как наша и проконсультируйтесь у специалистов.

Зависимость КПД отопления от диаметра трубопроводов

Полноценная работа энергетической системы зависит от критериев:

  1. Свойства движимой жидкости (теплоносителя).
  2. Материал труб.
  3. Скорость потока.
  4. Пропускное сечение или диаметр труб.
  5. Наличие насоса в схеме.

Неверное утверждение, что чем больше сечение трубы, тем больше жидкости оно пропустит. В данном случае увеличение просвета магистрали будет способствовать понижению давления, и как следствие, скорости потока теплоносителя. Это может привести к полной остановке оборота жидкости в системе и нулевому КПД.

Если в схему включить насос, при большом диаметре трубы и увеличенной длине магистралей его мощности может быть недостаточно, чтобы обеспечить нужный напор. При перебоях с электричеством применение насоса в системе просто бесполезно – отопление будет отсутствовать полностью, сколько не нагревай котел.

Для индивидуальных построек с централизованным отоплением диаметр труб выбирается такой же, как для городских квартир. В домах с паровым отоплением от котла требуется тщательно рассчитывать диаметр. Учитываются длина магистралей, возраст и материал труб, число включенных в схему водоподачи сантехприборов и радиаторов, схема отопления (одно-, двухтрубная). В таблице 1 представлены примерные потери теплоносителя в зависимости от материала и срока эксплуатации трубопроводов.

Таблица 1. Потери теплоносителя
Труба Расход м3/час Скорость м/с Потери напора м/100м
Сталь новая 133х5 60 1,4 3,6
Сталь новая 133х5 60 1,4 6,84
ПЭ 100 110х6,6 (SDR 17) 60 2,26 4,1
ПЭ 80 110х8,1 (SDR 13,6) 60 2,41 4,8
Сталь новая 245х6 400 2,6 4,3
Сталь старая 245х6 400 2,6 7,0
ПЭ 100 225х13,4 (SDR 17) 400 3,6 4,0
ПЭ 80 110х16,6 (SDR 13,6) 400 3,85 4,8
Сталь новая 630х10 3000 2,85 1,33
Сталь старая 630х10 3000 2,85 1,98
ПЭ 100 560х33,2 (SDR 17) 3000 4,35 1,96
ПЭ 80 560х41,2 (SDR 13,6) 3000 4,65 2,3
Сталь новая 820х12 4000 2,23 0,6
Сталь старая 820х10 4000 2,23 0,87
ПЭ 100 800х47,4 (SDR 17) 4000 2,85 0,59
ПЭ 80 800ъ58,8 (SDR 13,6) 4000 3,0 0,69

Чересчур маленький диаметр трубы неизбежно приведет к образованию высокого напора, что вызовет повышенную нагрузку на соединительные элементы магистрали. Кроме того, отопительная система будет шумной.

Какие могут быть последствия заужение диаметра трубы отопления

Заужение диаметра трубы крайне нежелательно. Когда происходит разводка по дому, рекомендовано использовать одинаковый типоразмер – увеличить или уменьшить его не стоит. Возможным исключением будет только большая длина циркуляционного контура. Но и в этом случае нужно быть внимательным.

43925634942223fad0a228a45b1730c4.jpg

Многие специалисты не рекомендуют заужать диаметр труб, поскольку это может пагубно отразиться на всей системе отопления

Но почему же при замене стальной трубы на пластиковую заужается размер? Здесь все просто: при одинаковом внутреннем диаметре наружный же диаметр самих пластиковых труб больше. А значит отверстия в стенах и перекрытиях придется расширять, причем, серьезно – с 25 до 32 мм. А ведь для этого будет нужен специнструмент. Потому проще в эти отверстия пропустить трубы потоньше.

Но в этой же ситуации получается, что жильцы, которые произвели такую замену труб, на автоматике «украли» у своих соседей по данному стояку примерно 40% тепла и воды, проходящие по трубам. Потому стоит понимать, что толщина труб, самовольно заменяемая в тепловой системе – не вопрос частного решения, делать этого нельзя. Если стальные трубы меняются на пластиковые, расширять отверстия в перекрытиях, как ни крути, а придется.

Есть и такой вариант в данной ситуации. Можно при замене стояков в старые отверстия пропустить новые отрезочки стальных труб того же диаметра, длина их будет 50-60 см (это зависит от такого параметра, как толщина перекрытия). А потом они соединяются муфтами с пластиковыми трубами. Этот вариант вполне приемлем.

, , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector