Система отопления в частном доме может быть с принудительной или естественной циркуляцией. В зависимости от типа системы методика расчета диаметра трубы и подбора других параметров отопления различны.
Статьи по теме:
Расчет диаметра труб отопления актуален в процессе индивидуального или частного строительства. Чтобы правильно определить размеры системы, следует знать: из чего магистрали состоят (полимер, чугун, медь, сталь), характеристики теплоносителя, его способ движения по трубам. Внедрение нагнетающего насоса в конструкцию отопления намного улучшает качество теплоотдачи и экономит топливо. Естественный оборот теплоносителя в системе – классический метод, применяемый в большинстве частных домов на паровом (котельном) отоплении. И в том, и в другом случае при реконструкции или новом строительстве важно правильно выбрать диаметр труб, чтобы не допустить неприятных моментов в последующей эксплуатации.
Диаметр трубы – важнейший показатель, который ограничивает общую теплоотдачу системы, определяет сложность и длину трубопровода, число радиаторов. Зная численное значение этого параметра, можно легко рассчитать возможные потери энергии.
Зависимость КПД отопления от диаметра трубопроводов
Полноценная работа энергетической системы зависит от критериев:
- Свойства движимой жидкости (теплоносителя).
- Материал труб.
- Скорость потока.
- Пропускное сечение или диаметр труб.
- 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.
| 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.
Схема разводки системы отопления
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).
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.
Выбираем трубы для системы принудительной циркуляции
Система принудительной циркуляции отопления отличается от естественной наличием нагнетающего насоса, который монтируют на выходной трубе недалеко от котла. Прибор функционирует от электросети 220 В. Включается автоматически (через датчик) при повышении давления в системе (то есть при разогреве жидкости). Насос быстро разгоняет по системе горячую воду, которая сохраняет энергию и через радиаторы активно передает ее в каждое помещение дома.
Отопление с принудительной циркуляцией - плюсы и минусы
Главным плюсом отопления с принудительной циркуляцией является эффективная теплопередача системы, которая осуществляется при малых затратах времени и финансов. Такой метод не потребует применения труб большого диаметра.
С другой стороны, для насоса в системе отопления важно обеспечить бесперебойное электропитание. Иначе отопление просто не будет работать при значительной площади дома.
Как определить диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией по таблице
Начинают расчет с определения общей площади помещения, которое требуется обогревать в зимнее время, то есть это вся жилая часть дома. Норматив теплопередачи отопительной системы – 1 кВт на каждые 10 кв. м. (при стенах с утеплением и высоте потолка до 3 м). То есть для помещения площадью 35 кв.м. норма составит 3,5 кВт. Чтобы обеспечить запас тепловой энергии, добавляем 20 %, что дает в итоге 4,2 кВт. По таблице 2 определяем близкое значение к 4200 - это трубы диаметром 10 мм (показатель теплоты 4471 Вт), 8 мм (показатель 4496 Вт), 12 мм (4598 Вт). Для этих чисел характерны следующие значения скорости потока теплоносителя (в данном случае воды): 0,7; 0,5; 1,1 м/с. Практические показатели нормальной работы системы отопления – скорость горячей воды от 0,4 до 0,7 м/с. С учетом этого условия оставляем для выбора трубы диаметром 10 и 12 мм. Учитывая расход воды, экономичнее будет применить трубу диаметром 10 мм. Именно это изделие будет включено в проект.
Важно различать диаметры, по которым осуществляется выбор: наружный, внутренний, условный проход. Как правило, стальные трубы подбирают по внутреннему диаметру, полипропиленовые – по наружному. Новичок может столкнуться с проблемой определения диаметра, маркированного в дюймах – этот нюанс актуален для стальных изделий. Перевод дюймовой размерности в метрическую осуществляется также через таблицы.
Расчет диаметра трубы для отопления с насосом
При расчете труб отопления важнейшими характеристиками являются:
- Количество (объем) воды, загружаемой в систему обогрева.
- Длина магистралей общая.
- Скорость потока в системе (идеальная 0,4-0,7 м/с).
- Теплопередача системы в кВт.
- Мощность насоса.
- Давление в системе при выключенном насосе (естественный оборот).
- Сопротивление системы.
H = λ(L/D)(V2/2g),
где Н – высота, которая определяет нулевое давление (отсутствие напора) водяного столба при прочих условиях, м;
λ – коэффициент сопротивляемости труб;
L – длина (протяженность) системы;
D – внутренний диаметр (искомая величина в данном случае), м;
V – скорость потока, м/с;
g – константа, ускорение своб. падения, g=9,81 м/с2.
Расчет ведется на минимальные потери тепловой мощности, то есть проверяются несколько значений диаметра трубы на min сопротивление. Сложность получается с коэффициентом гидравлического сопротивления – для его определения требуются таблицы либо длинный расчет с применением формул Блазиуса и Альтшуля, Конакова и Никурадзе. Конечным значением потерь можно считать число, меньшее примерно на 20% напора, создаваемого нагнетающим насосом.
При вычислении диаметра труб для отопления L принимается равной протяженности магистрали от котла к радиаторам и в обратную сторону без учета дублирующихся участков, размещенных параллельно.
Весь расчет в итоге сводится к тому, чтобы сравнить полученное расчетным путем значение сопротивления с напором, нагнетаемым насосом. При этом придется, возможно, не раз просчитывать формулу, используя различные значения внутреннего диаметра. Начинайте с трубы сечением 1 дюйм.
Упрощенный расчет диаметра трубы отопления
Для системы с принудительной циркуляцией актуальна еще одна формула:
D = √354 (0,86 Q/∆dt)/V,
где D – искомый внутренний диаметр, м;
V – скорость потока, м/с;
∆dt - разница температур воды на входе и на выходе;
Q – энергия, отдаваемая системой, кВт.
Для подсчета используется перепад температур, равный примерно 20 град. То есть на входе в систему от котла температура жидкости около 90 град., при перемещении через систему потери тепла составляют 20-25 град. и на обратке вода уже будет прохладнее (65-70 град.).
Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией
Расчет диаметра трубы для системы без насоса основан на разнице температуры и давления теплоносителя на входе от котла и в обратной магистрали. Важно учитывать, что жидкость движется по трубам посредством естественной силы гравитации, усиленной напором разогретой воды. В этом случае котел размещают внизу, а радиаторы – много выше уровня нагревательного прибора. Движение теплоносителя подчиняется законам физики: более плотная холодная вода спускается вниз, уступая место горячей. Так осуществляется естественная циркуляция в системе отопления.
Как выбрать диаметр магистрали для отопления с естественной циркуляцией
В отличие от систем с принудительной циркуляцией, для естественного оборота воды потребуется габаритное сечение трубы. Чем больший объем жидкости будет циркулировать по трубам, тем больше теплоэнергии поступит в помещения в единицу времени вследствие увеличения скорости и давления теплоносителя. С другой стороны, повышенный объем воды в системе потребует больше топлива для разогрева.
Поэтому в частных домах с естественной циркуляцией первой задачей является разработка оптимальной схемы отопления, при которой выбирается минимальная длина контура и расстояние от котла до радиаторов. По этой причине в домах с большой жилой площадью рекомендуют устанавливать насос.
Юлия Петриченко, эксперт
Для системы с естественным движением теплоносителя оптимальное значение скорости потока 0,4-0,6 м/с. Этому исходнику соответствуют min значения сопротивлений фитингов, изгибов трубопровода.
Расчет давления в системе с естественной циркуляцией
Разница давления между точкой входа и обраткой для системы естественной циркуляции определяется по формуле:
Δpt= h g (ρот – ρпт),
где h – высота подъема воды от котла, м;
g – ускорение падения, g=9,81 м/с2;
ρот – плотность воды в обратке;
ρпт – плотность жидкости в подающей трубе.
Так как главной движущей силой в системе отопления с естественным оборотом является сила тяжести, создаваемая перепадом уровней подвода воды к радиатору и от него, то очевидно, что котел будет находиться значительно ниже (например, в подвале дома).
Нужно обязательно выполнять уклон от точки входа у котла и до конца ряда радиаторов. Уклон - не менее 0,5 промиле (или 1 см на каждый погонный метр магистрали).
Расчет диаметра трубы в системе с естественным оборотом
Расчет диаметра трубопровода в системе обогрева с естественной циркуляцией выполняется по той же формуле, что и для отопления с насосом. Выбирается диаметр исходя из полученных минимальных значений потерь. То есть в исходную формулу подставляют сначала одно значение сечения, проверяют на сопротивление системы. Затем второе, третье и далее значения. Так до момента, пока рассчитанный диаметр не будет удовлетворять условиям.
А как подбираете вы сечение магистрали? Какую методику расчета применяете? Поделитесь, пожалуйста, в комментариях.
Экспертиза - инженер-сметчик
Спросить эксперта
Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией, с естественной циркуляцией: какой диаметр выбрать, формула расчета — версия для печати
Правильное проектирование отопительной системы заключается в учете всех возможных факторов влияния на ее эффективность КПД. Помимо корректного подбора основных компонентов, котла, радиаторов, групп безопасности, следует правильно рассчитать сечение магистралей. Для этого нужно знать оптимальный диаметр труб отопления: как правильно выбрать и рассчитать его самостоятельно?
Трудности выбора диаметра труб отопления
Казалось бы - выбор диаметра труб для отопления частного дома не является сложной задачей. Они должны лишь обеспечить доставку теплоносителя от источника его нагрева к приборам теплоснабжения – радиаторам батареям.
Но на практике неправильно подобранный диаметр коллектора отопления или подающей трубы может привести к значительному ухудшению работы всей системы. Это объясняется процессами, которые происходят во время движения воды по магистралям. Для этого нужно знать основы физики и гидродинамики. Чтобы не вдаваться в дебри точных расчетов, можно определить основные характеристики отопления, которые напрямую зависят от сечения трубопроводов:
- Скорость движения теплоносителя . Она влияет не только на повышение шума при работе теплоснабжения, но и нужна для оптимального распределения тепла по приборам отопления. Попросту вода не должна успеть остыть до минимального уровня при достижении последнего радиатора в системе;
- Объем теплоносителя . Так, диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен быть большим, чтобы снизить потери при трении жидкости о внутреннюю поверхность магистрали. Однако наряду с этим увеличивается объем теплоносителя, что влечет за собой повышение затрат на его нагрев;
- Гидравлические потери . Если в системе будут применены разные диаметры пластиковых труб для отопления, то неизбежно возникнет разность давления на их стыке, что приведет к возрастанию гидравлических потерь.
Как выбрать диаметр трубы для отопления, чтобы по факту установки не пришлось переделывать всю систему теплоснабжения из-за крайне низкой эффективности? Прежде всего, следует выполнить правильный расчет сечения магистралей. Для этого рекомендуется воспользоваться специальными программами и при желании проверить результат самостоятельно вручную.
В месте состыковки диаметры полипропиленовых труб для отопления уменьшаются из-за наплава. Снижение сечения зависит от степени нагрева при пайке и соблюдения технологии монтажа.
Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения
Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.
Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:
- Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
- Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.
Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.
При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.
Определение тепловой мощности системы
Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений. Важно лишь знать следующие правила:
- Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
- Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.
Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:
Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.
Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.
В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении - +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.
Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.
В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.
Скорость воды в трубах
Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.
Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.
Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.
Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему.
Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.
Расчет отопительного коллектора и монтажных гильз
Вышеописанная технология вычислений может быть применена для всех видов теплоснабжения – однотрубного, двухтрубного и коллекторного. Однако для последнего необходимо сделать правильный расчет диаметра коллектора отопления.
Этот элемент отопления необходим для распределения теплоносителя по нескольким контурам. При этом расчет правильного диаметра коллектора отопления неразрывно связан с вычислением оптимального сечения трубопровода. Это следующий этап проектирования системы теплоснабжения.
Для вычисления диаметра отопительного коллектора необходимо сначала рассчитать сечение труб по вышеописанной схеме. Затем можно воспользоваться достаточно простой формулой:
При определении высоты и оптимального расстояния между патрубками применяется принцип «трех диаметров». Согласно ему удаленность труб на конструкции должна составлять 6 радиусов каждой. Общий диаметр отопительного коллектора также равен этому значению.
Но кроме этого компонента системы нередко приходится применять дополнительные. Как узнать диаметр гильзы для труб отопления? Только выполнив предварительный расчет сечения магистралей. Кроме этого нужно учитывать толщину стен и материал их изготовления. От этого будет зависеть конструкция гильзы, степень ее теплоизоляции.
На значение диаметра гильзы для труб отопления влияет материал изготовления стены, а также трубы. Важно учитывать возможную степень расширения при нагреве поверхности. Если диаметры пластиковых труб теплоснабжения составляют 20 мм, то такой же параметр у гильзы должен быть не менее 24 мм.
Монтаж гильзы необходимо делать на цементный раствор или аналогичный ему негорючий материал.
Дополнительные данные для расчета диаметра труб теплоснабжения
После выбора диаметра труб для отопления частного дома нужно правильно подобрать их материал изготовления, а также учесть особенности отопительной системы. На этот параметр влияет схема расположения магистралей, а также количество запорной и регулирующей арматуры.
Помимо знания диаметра труб в отоплении с естественной циркуляцией нужно учитывать высоту разгонного стояка и правильно подобрать размер его сечения. Он должен быть на минимальной высоте 1,5 относительно других элементов теплоснабжения. Для увеличения скорости движения теплоносителя диаметр полипропиленовых труб, используемых в конструкции разгонного коллектора должен быть на один размер больше, чем у основной магистрали.
Также важно учитывать толщину стенки трубопроводов. Она зависит от материала изготовления и может варьироваться от 0,5 мм (стальные) до 5 мм (пластиковые). На выбор диаметра труб для системы отопления частного дома оказывает влияние материала изготовления. Так, пластиковые магистрали рекомендуется устанавливать для систем с принудительной циркуляцией. Их внутренний диаметр может варьироваться от 10 до 30 мм. Подробнее о толщине стенок полимерных труб для отопления можно узнать из данных таблицы.
Для стальных моделей необходимо учитывать не только их геометрические размеры, но и массу. Она напрямую зависит от толщины стенки. В программах для расчета диаметра труб отопления обязательно должна быть функция по вычислению удельного веса 1 м.п. стальной магистрали.
Зная эти дополнительные характеристики можно сделать наиболее точный расчет параметров отопительной системы, включая правильный подбор диаметров отопительных труб.
Материал изготовления труб отопления
Помимо правильного выбора диаметров трубы для теплоснабжения нужно знать характеристики их материала изготовления. Это скажется на тепловых потерях системы, а также на трудоемкости монтажа.
Следует помнить, что расчет диаметров отопительных труб выполняется только после выбора материала их изготовления. В настоящее время для комплектации систем теплоснабжения применяют несколько типов трубопроводов:
- Полимерные . Они изготавливаются из полипропилена или сшитого полиэтилена. Отличие заключается в дополнительных компонентах, добавляемых в процессе производства. После выполнения расчёта диаметра полипропиленовых труб для теплоснабжения нужно правильно подобрать толщину их стенки. Она варьируется от 1,8 до 3 мм в зависимости от параметров максимального давления в магистралях;
- Стальные . До недавнего времени это был самый распространенный вариант обустройства отопления. Несмотря на свои более чем хорошие прочностные характеристики стальные трубы имеют ряд существенных недостатков – сложный монтаж, постепенное ржавление поверхности и повышенная шероховатость. В качестве альтернативы можно применять трубы, изготовленные из нержавеющей стали. Одна их стоимость на порядок выше «черных»;
- Медные . По техническим и эксплуатационным характеристикам медные трубопроводы являются оптимальным вариантом. Они характеризуются достаточным растяжением, т.е. если в них замерзнет вода – труба некоторое время будет расширяться без потери герметичности. Недостаток – высокая стоимость.
Кроме правильно подобранного и рассчитанного диаметра труб нужно определиться со способом их соединения. Он также зависит от материала изготовления. Для полимерных применяют муфтовое соединение с помощью сварки или на клеевой основе (очень редко). Стальные трубопроводы монтируются с помощью дуговой сварки (лучшее качество соединений) или резьбовыми методом.
Диаметр труб отопления: как правильно выбрать и рассчитать
Выбираем диаметр труб для отопления: трудности выбора, порядок расчета сечения по мощности системы и скорости воды, дополнительный расчет коллектора и гильз.
Расчет диаметра труб для отопления: проще, чем кажется
При монтаже обогревательной системы дома предельно важен расчет диаметра труб для отопления. Он поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии.
Помимо этого, диаметр трубы определяет их габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.
Расчет диаметра труб для отопления
О гидравлическом расчете для отопительных труб
Материал труб имеет большое значение при расчете их нужного диаметра
Чтобы произвести расчет диаметра труб отопления для дома либо квартиры, необходимо знать их основные параметры, это:
- материал, из которого они сделаны (например, медные трубы для отопления);
- внутренний диаметр самих труб;
- аналогичный параметр фитингов и фасонных деталей;
- номинальная величина диаметра внутреннего;
- толщина стенок у труб.
Следует помнить, что неправильный выбор диаметра для труб и необоснованное его увеличение, с целью сделать площадь тепловой отдачи большей, обязательно приведет к падению давления в системе и тепловым потерям.
Поэтому и необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, предназначенный для подбора таких значений диаметра всех участков трубопровода, при которых в каждом из циркуляционных колец давление, перемещающее расчетное количество теплоносителя (в единицу времени), будет превышать на 10 процентов потери давления, вследствие гидравлического сопротивления.
Потери давления в контурах циркуляции делятся на потери, которые возникают от трения, а также потери, вследствие местных сопротивлений.
Формула определения диаметра трубопровода
Профессиональный расчет диаметров труб отопления достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам, поэтому расскажем об его упрощенной схеме.
При таком вычислении, формула для определения размеров отопительных труб такова:
Где буквы означают:
- D - диаметр труб, в сантиметрах;
- Q - нагрузка на этот участок системы, в киловаттах;
- ∆t - разница температур на подаче и обратке, в градусах Цельсия;
- V – скорость, которую имеет теплоноситель, в метрах в секунду.
Следует отметить, что на подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90º, на обратке теплоноситель остывает до 65/70º. Значит, значение ∆t – это 20º.
Расчет нагрузки, то есть нужной тепловой мощности системы
Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можете использовать такую упрощенную формулу: Qт = V∙∆t∙K:860
Qт – нужная тепловая мощность, в киловаттах в час;
- V - объем обогреваемой комнаты (высота∙длина∙ширина), в кубических метрах;
- ∆t- разница меж температурой наружного воздуха и нужной температурой в помещении, в градусах Цельсия;
- К - коэффициент теплопотерь здания;
- 860 значит перевод в кВт/час.
Коэффициент теплопотерь здания зависит от его типа, а также теплоизоляции помещений.
Когда производится расчет труб отопления, можно воспользоваться такими упрощенными значениями для различных видов построек:
- К, равный 3/4 – постройка, не имеющая теплоизоляции (упрощенная конструкция из дерева либо гофрированных металлических листов);
- К, соответствующий 2/2.9 – небольшая степень теплоизоляции (конструкция строения упрощенная, например - одинарная кладка из кирпича, простая конструкция кровли и окон);
- К равен 1/1.9 – средний уровень теплоизоляции (конструкция здания стандартная, например - двойная кладка из кирпича, небольшое количество окон, стандартная кровля);
- К, равный 0.6/0.9 – высокая степень теплоизоляции (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание полов утеплено, крыша оснащена качественной теплоизоляцией).
Когда осуществляется расчет диаметра трубы для отопления, разница меж наружной температурой воздуха и нужной вам температурой в помещениях, высчитывается, исходя из климата в вашей местности и той степени комфорта, которую вы планируете получать от системы отопления.
Для примера возьмем помещение с высотой потолков в 3 м, длиной 5 м и шириной 3 м. Следовательно, объем комнаты равен 3∙5∙3=45 м³.
Средняя зимняя температура в Подмосковье, согласно специальным таблицам равна -28º. Ею и будем оперировать. Согласимся с тем, что температура +20º в комнатах достаточно комфортна. Следовательно, значение ∆t: 28+20=48º.
Значение К примем за 0.9.
Подставляем все величины в нашу формулу: Qт=45∙48∙0.9:860. Произведя вычисления, получим необходимую мощность отопительной системы в данном помещении: 2.26 кВТ/час.
Скорость теплоносителя
Минимальный уровень скорости, которую должен иметь теплоноситель, составляет, 0.2/0.25 м/сек.
Если скорость меньше, то начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя, а это приведет к образованию в системе воздушных пробок.
Следствием этого может стать частичная либо полная потеря работоспособности отопления.
Верхний уровень скорости теплоносителя может составлять 0.6/1.5м/сек. Если соблюдать верхний порог скорости, это дает возможность избежать образования гидравлических шумов в системе. 1.5м/сек. и примем за искомую величину.
Теперь, зная все нужные нам значения, подставляем их в конечную формулу: D = √354∙(0.86∙2.26:20):1.5. В итоге наших вычислений получаем примерную цифру внутреннего диаметра труб в 12 мм.
Таблица для определения внутреннего диаметра труб.
Пример таблицы для определения диаметра труб отопления
Конечно, планируя систему отопления - расчет диаметра труб лучше всего осуществлять, пользуясь специальной таблицей, так как все цифры и формулы вы не будете в состоянии запомнить. Таблица четко указывает параметры, которые имеет тот или иной теплоноситель, учитывает конкретные схемы разводки трубопровода, технические характеристики обогревательных приборов и пр.
Поэтому пользоваться таблицей нужно обязательно, производя расчет трубы + диаметра для отопления, потому как каждая из конкретных отопительных систем (см. подробнее полипропиленовые трубы для отопления, схемы отопления из полипропиленовых труб) обладает своей привязкой к приборам и работает на конкретном теплоносителе – воде, масле, антифризе. Помимо этого, таблица и учитывает и тип циркуляции: искусственная она или естественная.
Расчет диаметра труб для отопления: как сделать гидравлический расчет двухтрубной системы
46) Расчет диаметра труб для отопления: как сделать гидравлический расчет двухтрубной системы.
Выбор диаметра труб для отопления
- Выбор материала и подбор сечения сантехнического изделия
- Подбор диаметра трубы автономной системы отопления
- Какой нужен диаметр? Пример его расчета
Под теплоснабжением понимается подача тепловой энергии, представляющей собой горячую воду или пара по тепловым сетям в систему отопления потребителей.
При расчете полипропиленовой трубы внутренний диаметр играет важное значение.
Процесс проектирования тепловых сетей ведется согласно СНиП 2.04.07- 86. Максимальные тепловые потоки на отопление принимаются по соответствующим типовым проектам.
На что нужно обратить внимание при проектировании отопительных систем? Какой должен быть диаметр отопительных труб?
Выбор материала и подбор сечения сантехнического изделия
Схема (послойная) полипропиленовой трубы.
При проектировке системы отопления главным является выбор материала и подбор диаметра. На основании этой величины можно делать прогнозы теплопотерь во всей системе отопления. Сечение обуславливает пропускную способность и гидродинамику общей системы трубопровода.
Сегодня сантехнические изделия выпускают из стали, меди, металлопластика, полипропилена и т. д. Сечения имеют отличия, зависят от мощности системы и отапливаемой площади. Система отопления работает в оптимальном режиме в случае, если проект трубопровода сделан грамотно. Это подразумевает, что необходимо определить вероятные теплопотери и сделать попытку их снизить. В противном случае отопительные системы могут не справиться со своими задачами.
Покупка труб для монтажа отопительной сети производится в соответствии с физико-химическими характеристиками материала, длиной и сечением трубопровода. Такой подход является залогом создания экономичного метода отопления с высоким КПД и бесперебойной работой. На гидродинамику трубопровода влияет диаметр. Его выбор представляет собой ответственную задачу, от правильного решения которой зависит нормальное теплоснабжение помещений и комфортный микроклимат в холодное время года.
Подбор диаметра трубы автономной системы отопления
Таблица подбора диаметра труб для отопления.
При монтаже трубопровода в частном коттедже нужно ориентироваться на способ подачи теплоносителя в отопительную систему.
Если она централизованная, то расчет ведется аналогично расчету при проведении тепла в квартире и нет необходимости вычислять баланс и соотношение между сечением изделия и мощностью насоса. Если система автономная, сечение зависит от материала и отопительной схемы.
Сети с естественной циркуляцией необходимо обеспечить трубами одного сечения, с принудительной - другого. Выбор диаметра подразумевает учет их внешнего и внутреннего сечения. В зависимости от внутреннего диаметра, производится классификация:
Важно знать, что наружное и внутреннее сечения будут отличаться на толщину стенки трубы, она бывает различной и обусловлена характером материала. При монтаже принудительной системы применяют трубы малого сечения, которые просты в монтаже и экономически выгодны. Подбираются согласно проекту отопительной системы. Чем меньше сечение, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать, что подразумевает экономию времени на нагрев и материальных затрат на энергоноситель.
Какой нужен диаметр? Пример его расчета
Идеальная скорость движения воды в трубопроводе - от 0,3 до 0,7 м/с. Эти значения должны приниматься к сведению, когда делается выбор диаметра отопительных труб. При проектировке способа обогрева необходимо воспользоваться справочной литературой, таблицами для определения оптимального диаметра трубы в двухтрубном отоплении. Рассмотрим несложный пример. За обогреваемую площадь принимаем 30 кв. м. Первым делом узнаем мощность обогрева. На каждые 10 кв.м помещения с утепленными стенами с высотой потолков до 3 м расходуется 1 кВт.
Для нашего варианта мощность составит 3 кВт. Далее прибавляем 20%, являющиеся запасом, получаем значение 3,6 кВт. Следовательно, для создания комфортного микроклимата в холодный сезон комнату требуется оснастить отопительными приборами с мощностью 3,6 кВт. Если в помещении есть окна, покупаем радиаторы, размещаем их в месте, предусмотренном проектом. По таблице ищем значение 3,6 кВт (3600 Вт). Принимаем во внимание верхнюю величину теплового потока. Оптимальная скорость движения воды в контуре отопления для нашего примера равна 0,4 м/с, расход теплоносителя - 158 кг/ч. Для обогрева комнаты 30 кв. м подходит труба с диаметром 12 мм.
Узнав, какой необходим диаметр, и грамотно его рассчитав, получаем оптимальный метод отопления с высоким КПД и бесперебойной работой.
Выбор диаметра труб для отопления: пример расчета, таблица
Как правильно сделать выбор диаметра труб для отопления? Выбор диаметра подразумевает учет их внешнего и внутреннего сечения. Для расчета диаметра существует определенный алгоритм.
С помощью гидравлического расчета можно правильно подобрать диаметры и длину труб, правильно и быстро сбалансировать систему с помощью радиаторных клапанов. Результаты этого расчета также помогут правильно подобрать циркуляционный насос.
В результате гидравлического расчета необходимо получить следующие данные:
m - расход теплоносителя для всей системы отопления, кг/с;
ΔP - потери напора в системе отопления;
ΔP 1 , ΔP 2 ... ΔP n , - потери напора от котла (насоса) до каждого радиатора (от первого до n-го);
Расход теплоносителя
Расход теплоносителя рассчитывается по формуле:
Cp - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*град.C); для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*град.C)
ΔPt - разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котла
Калькулятор расхода теплоносителя (только для воды)
Q = кВт; Δt = o C; m = л/с
Точно также можно посчитать расход теплоносителя на любом участке трубы. Участки выбираются так, чтобы в трубе была одинаковая скорость воды. Таким образом, разбиение на участки происходит до тройника, либо до редукции. Нужно просуммировать по мощности все радиаторы, к которым течет теплоноситель через каждый участок трубы. Потом подставить значение в формулу выше. Эти расчеты необходимо сделать для труб перед каждым радиатором.
Скорость теплоносителя
Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле :
где V - скорость движения теплоносителя, м/с;
m - расход теплоносителя через участок трубы, кг/с
ρ - плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.
f - площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r 2 , где r - внутренний диаметр, деленный на 2
Калькулятор скорости теплоносителя
m = л/с; труба мм на мм; V = м/с
Потери напора в трубе
ΔPp тр = R * L,
ΔPp тр - потеря напора в трубе на трение, Па;
R - удельные потери на трение в трубе, Па/м; в справочной литературе производителя трубы
L - длина участка, м;
Потери напора на местных сопротивлениях
Местные сопротивления на участке труб - это сопротивление на фитингах, арматуре, оборудовании и т.п. Потери напора на местных сопротивлениях рассчитываются по формуле :
где Δp м.с. - потери напора на местных сопротивлениях, Па;
Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; коэффициенты местных сопротивлений указываются производителем для каждого фитинга
V - скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;
ρ - плотность теплоносителя, кг/м 3 .
Итоги гидравлического расчета
В итоге необходимо просуммировать сопротивления всех участков до каждого радиатора и сравнить с контрольными значениями. Для того, чтобы насос, встроенный в , обеспечил теплом все радиаторы, потери напора на самой длинной ветке не должны превышать 20000 Па. Скорость движения теплоносителя на любом участке должна быть в диапазоне 0,25 - 1,5 м/с. При скорости выше 1,5 м/с в трубах может появиться шум, а минимальная скорость в 0,25 м/с рекомендуется по во избежание завоздушивания труб.
Для того, чтобы выдержать вышеуказанные условия, достаточно правильно подобрать диаметры труб. Это можно сделать по таблице.
В ней указана суммарная мощность радиаторов, которые труба обеспечивает теплом.
Быстрый подбор диаметров труб по таблице
Для домов площадью до 250 кв.м. при условии, что стоит насос 6-ка и радиаторные термоклапаны, можно не делать полный гидравлический расчет. Можно подобрать диаметры по таблице ниже. На коротких участках можно немного превысить мощность. Расчеты произведены для теплоносителя Δt=10 o C и v=0,5м/с.
| Труба | Мощность радиаторов, кВт |
|---|---|
| Труба 14х2 мм | 1.6 |
| Труба 16х2 мм | 2,4 |
| Труба 16х2,2 мм | 2,2 |
| Труба 18х2 мм | 3,23 |
| Труба 20х2 мм | 4,2 |
| Труба 20х2,8 мм | 3,4 |
| Труба 25х3,5 мм | 5,3 |
| Труба 26х3 мм | 6,6 |
| Труба 32х3 мм | 11,1 |
| Труба 32х4,4 мм | 8,9 |
| Труба 40х5,5 мм | 13,8 |
Обсудить эту статью, оставить отзыв в
Эффективность отопления зависит не только от материала, применяемого при изготовлении, но и от геометрических характеристик труб, в первую очередь от диаметра. Бесспорно, теплопроводность стали, металлопластика, меди и других материалов различная, НО пропускная способность системы будет зависеть от диаметра труб, по которым происходит перемещение теплоносителя. А чем больше перемещений произойдет в некоторый интервал времени, тем теплее будет в доме.
В зависимости от диаметра труб в системе, разветвление и длинна трубопровода.
Зависимость КПД отопительной системы от диаметра труб
Для корректной работы всей системы, необходимо правильно спроектировать трубопровод. На этом этапе производится оценка ожидаемых теплопотерь. Их количество должно быть минимально, в противном случае, эффективность всей системы значительно упадет.
Для получения экономичной отопительной системы, имеющую высокий КПД, потребуется, помимо характеристик применяемого материала, рассчитать длину и диаметр труб. При необдуманном выборе труб может пострадать их гидродинамика.
Некоторые считают, что чем больше сечение трубопровода, тем больше эффект обогрева. Это мнение ошибочно, так как, при слишком большом значении этого параметра может упасть до минимума величина давления и никакого обогрева не будет.
Диаметр труб в частном доме, в первую очередь, зависит от варианта подачи теплоносителя в систему. В случае централизованной магистрали, расчет проводится, как и в квартире. Но если вы имеете свою собственную систему отопления, тогда размер труб будет зависеть от характеристик материала и схемы отопления. Расход носителя тепла, потери давления и скорость перемещения по металлическим и ПЭ трубам существенно отличается.
| Труба | Расход, куб.м./час | Скорость, м/с | Потери напора м/100м |
| Новая сталь 133х5 | 60 | 1,4 | 3,6 |
| Старая сталь 133х5 | 60 | 1,4 | 6,84 |
| ПЭ 100 110х6,6 (SDR 17) | 60 | 2,26 | 4,1 |
| ПЭ 80 110х8,1 (SDR13,6) | 60 | 2,41 | 4,8 |
| Новая сталь 245х6 | 400 | 2,6 | 4,3 |
| Старая сталь 245х6 | 400 | 2,6 | 7,0 |
| ПЭ 100 225х13,4 (SDR 17) | 400 | 3,6 | 4,0 |
| ПЭ 80 225х16,6 (SDR 13,6) | 400 | 3,85 | 4,8 |
| Новая сталь 630х10 | 3000 | 2,85 | 1,33 |
| Старая сталь 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 |
| Новая сталь 820х12 | 4000 | 2,23 | 0,6 |
| Старая сталь 820х12 | 4000 | 2,23 | 0,87 |
| ПЭ 100 800х47,4 (SDR 17) | 4000 | 2,85 | 0,59 |
| ПЭ 80 800х58,8 (SDR 13,6) | 4000 | 3,0 | 0,69
Особенности выбора труб для отопления
Параметры, влияющие на диаметр труб следующие:
- внутренний диаметр – основная характеристика труб;
- внешний диаметр, участвующий в классификации труб.
Он бывает:
- малый — до 102 мм;
- средний — от 102 до 406 мм;
- большой — от 406 мм;
- условный диаметр, измеряемый в дюймах.
Разность внутреннего и внешнего диаметра трубы будет равно толщине стенки. Толщина, в первую очередь, зависит от материала трубы.
Специалисты считают, что при установке принудительного отопления, сечение труб должно быть минимальным, потому, что:
- для меньшего диаметра труб из пластика требуется меньшее количество теплоносителя, а отсюда и снижение затрат и времени нагрева;
- при небольшом сечении скорость перемещения теплоносителя невысока;
- монтаж небольших труб намного легче.
Но, при чрезмерно маленьком диаметре труб, отопление будет очень шумным и не эффективным. Оптимальная скорость движения теплоносителя по трубам должна составлять от 0,3 до 0, 7 м/с. Желательно выбирать эти значения.
Расчет диаметра трубы при проектировании системы отопления
Для того чтобы разобраться в таблице диаметров и произвести выбор необходимого значения при проектировании, давайте рассмотрим пример расчета для комнаты площадью 20 квадратных метров.
- Сначала определяем необходимое значение тепловой мощности для обогрева;
- Для нашего помещения потребуется 2 кВт;
- Делаем запас в 20%, получаем 2,4 кВт;
- Если помещение имеет окна, . Их число, как правило, соответствует количеству окон. При наличии двух окон, ставим два радиатора по 1,2 кВт. При необходимости, мощность радиаторов увеличивается. Уменьшать этот параметр нельзя.
- С помощью таблицы внутренних диаметров определяем мощность и смотрим максимальное значение потока тепла.
В области, имеющей оранжевый цвет, указана оптимальная скорость перемещения жидкости в нашей системе. В данной таблице имеются значения всех характеристик двухтрубной системы отопления, учитывая разность температуры в начале и в конце трубопровода.
Таблица диаметров труб отопления, согласно которой, можно рассчитать оптимальный диаметр труб в двухтрубном отоплении.
| Внутренний диаметр трубопровода, мм | |||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | |
| 8 | 40918 | 8835 | 122653 | 163570 | 204488 |
| 10 | 63927 | 127755 | 191682 | 2555110 | 3193137 |
| 12 | 92040 | 183979 | 2759119 | 3679158 | 4598198 |
| 15 | 143762 | 2874124 | 4311185 | 5748247 | 7185309 |
| 20 | 255110 | 5109220 | 7664330 | 10219439 | 12774549 |
| 25 | 3992172 | 7983343 | 11975515 | 15967687 | 19959858 |
| 32 | 6540281 | 13080562 | 19620844 | 261601125 | 327001406 |
| 40 | 10219439 | 20438879 | 306561318 | 408751758 | 510942197 |
| 50 | 15967687 | 319341373 | 479012060 | 638682746 | 798353433 |
| 70 | 312951346 | 625902691 | 938854037 | 1251815383 | 1564766729 |
| 100 | 638682746 | 1277355493 | 1916038239 | 25547110985 | 21933813732 |
| Внутренний диаметр трубопровода | Тепловой поток, при 20 градусах | ||||
| 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
| 10 | 2453105 | 2861123 | 3270141 | 3679158 | 4088176 |
| 12 | 3832165 | 4471192 | 5109220 | 5748247 | 6387275 |
| 15 | 5518237 | 6438277 | 7358316 | 8277356 | 9197395 |
| 20 | 8622371 | 10059433 | 11496494 | 12933556 | 14370618 |
| 25 | 15328659 | 17883769 | 20438879 | 22992989 | 255471099 |
| 32 | 239501030 | 279421202 | 319341373 | 359261545 | 399171716 |
| 40 | 392401687 | 457801969 | 523202250 | 588602531 | 654012812 |
| 50 | 613132636 | 715323076 | 817513515 | 919693955 | 1022184349 |
| 70 | 958024120 | 1117684806 | 1277355493 | 1437026179 | 15966968666 |
| 100 | 1877718074 | 2190669420 | 25036110766 | 28165612111 | 31295213457 |
| 100 | 38320616478 | 44707419224 | 51094121971 | 57480924717 | 63867727463 |
В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом. При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:
- Общие теплопотери дома или квартиры.
- Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
- Протяженность трубопровода.
- Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).
То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете и рассчитываете . Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.
На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки). У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».
Как выбрать диаметр трубы отопления
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:
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.
D - искомый диаметр трубопровода, мм
∆t° - дельта температур (разница подачи и обратки), °С
Q - нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное нами количество тепла, необходимое на обогрев помещения
V - 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.
Расчет для двухтрубной системы
Имеется двухэтажный дом с отопления по два крыла на каждом этаже. Использоваться будут полипропиленовые изделия, режим работы 80/60 с дельтой температур 20 °C . Теплопотери дома составляют 38 кВт тепловой энергии. На первый этаж приходится 20 кВт, на второй 18 кВт. Схема приведена ниже.
Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Правое крыло (кликните для увеличения размера)
Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Левое крыло (кликните для увеличения размера)
Справа размещена таблица, по которой определять будем диаметр. Розоватая область — зона оптимальной скорости движения теплоносителя.
Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельтой температур 20оС (кликните для увеличения размера)
Начинаем расчет.
- Определяем, какую трубу нужно использовать на участке от котла до первого разветвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, потому проходит весь объем тепла в 38 кВт. В таблице находим соответствующую строку, по ней доходим до тонированной розовым цветом зоны и поднимаемся вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40 мм, 50 мм. Выбираем по понятным соображениям меньший — 40 мм.
- Снова обратимся к схеме. Там где поток разделяется 20 кВт идет на 1-й этаж, 18 кВт отправляется на 2-ой этаж. В таблице находим соответствующие строки, определяем сечение труб. Получается, что обе ветки разводим диаметром 32 мм.
- Каждый из контуров разделяется на две ветки с равной нагрузкой. На первом этаже вправо и влево идет по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором по 9 кВт (18 кВт/2)=9 кВт). По таблице находим соответствующие значения для этих участков: 25 мм. Этот размер используется и далее до того момента, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт (по таблице видно). Далее идет уже сечение 20 мм. На первом этаже на 20 мм переходим после второго радиатора (смотрите по нагрузке), на втором — после третьего. В этом пункте есть одна поправка, внесенная накопленным опытом — лучше переходить на 20 мм при нагрузке 3 кВт.
Все. Диаметры для двухтрубной системы рассчитаны. Для обратки сечение не рассчитывается, а разводка делаются такими же трубами, как и подача. Методика, надеемся, понятна. Аналогичный расчет при наличии всех исходных данных провести будет несложно. Если решите использовать другие трубы — вам понадобятся другие таблицы, рассчитанные для нужного вам материала. Можете попрактиковаться на этой системе, но уже для режима средних температур 75/60 и дельтой 15°C (таблица расположена ниже).
Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 75/60 и дельта 15 °C (кликните для увеличения размера)
Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией
Принцип остается тем же, меняется методика. Давайте используем другую таблицу для определения диаметра труб с иным принципом занесения данных. В ней оптимальная зона скоростей движения теплоносителя окрашена в голубой цвет, значения мощностей находятся не в колонке сбоку, а внесены в поле. Потому сам процесс немного другой.
По этой таблице рассчитаем внутренний диаметр труб для простой на один этаж и шесть радиаторов, подключенных последовательно. Начинаем расчет:
Еще раз обратите внимание, что в расположенной выше таблице определяются внутренние диаметры. По ним затем можно найти маркировку труб из нужного материала.
Кажется, проблем с тем, как рассчитать диаметр трубы отопления, быть не должно. Все достаточно понятно. Но это справедливо для полипропиленовых и металлопластиковых изделий — у них теплопроводность невысокая и потери через стенки незначительные, потому при расчете их во внимание не берут. Другое дело — металлы — сталь, нержавейка и алюминий. Если протяженность трубопровода значительная, то и потери через их поверхность будут значительными.
Особенности расчета сечения металлических труб
Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.
Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:
q = k*3.14*(tв-tп)
q — тепловые потери метра трубы,
k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);
tв - температура воды в трубе - 80°С;
tп - температура воздуха в помещении - 22°С.
Подставив значения получаем:
q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с
Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.
Определение диаметра труб системы отопления — непростая задача
Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.
Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли. Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.
Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять. По расположенной ниже таблице можно найти тип и маркировку при известном внутреннем диаметре. Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена. Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП. Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.
Таблица соответствия разных типов труб (кликните для увеличения размера)
По этой таблице вы легко определите внутренние диаметры труб системы отопления и их маркировку.
Подбор диаметра трубы для отопления
Этот метод основан не на расчетах, а на закономерности, которая прослеживается при анализе достаточно большого количества систем отопления. Это правило выведено монтажниками и используется ими на небольших системах для частных домов и квартир.
Диаметр труб можно просто подобрать следуя определенному правилу (кликните для увеличения размера)
Из большинства котлов отопления выходят патрубки подачи и обратки двух размеров: ¾ и ½ дюйма. Вот такой трубой и делается разводка до первого разветвления, а дальше на каждом разветвлении размер уменьшается на один шаг. Таким способом можно определить диаметр труб отопления в квартире. Системы обычно небольшие — от трех до восьми радиаторов в системе, максимум — две-три ветки по одному-два радиатора на каждой. Для такой системы предложенный способ — отличный выбор. Практически также дело обстоит и для небольших частных домов. А вот если имеется уже два этажа и более разветвленная система, то приходится уже считать и работать с таблицами.
Итоги
При не очень сложной и разветвленной системе диаметр труб системы отопления можно рассчитать самостоятельно. Для этого нужно иметь данные о теплопотерях помещения и мощности каждого радиатора. Затем, используя таблицу, можно определить сечение трубы, которая справится с подачей требуемого количества тепла. Рассечет сложных многоэлементных схем лучше доверить профессионалу. В крайнем случае рассчитать самостоятельно, но постараться, как минимум, получить консультацию.
