Гидравлический расчет системы отопления. Как рассчитать диаметр труб отопления

15917 3 10

Толстый и тонкий: как рассчитать диаметр трубы для отопления

Приветствую, камрады! Эта статья — о том, какой диаметр трубы выбрать для отопления. В ней я расскажу о методиках расчета проходимости и сечения, дам ряд практических рекомендаций по подбору размеров и объясню разницу между разными видами труб. Итак, в путь.

Методика расчета

Справочные данные

Между тепловой нагрузкой, сечением трубопровода и скоростью движения теплоносителя существует простая и понятная зависимость: количество перекачиваемой тепловой энергии можно увеличить, сделав трубопровод толще или заставив воду двигаться быстрее.

С сечением все понятно: чем толще труба, тем она дороже. Почему нельзя существенно увеличить скорость перекачки теплоносителя? Потому, что при ее повышении до 1,5 м/с возникают заметные гидравлические шумы, делающие пребывание в отапливаемом помещении откровенно некомфортным.

Обычно расчет сечения розлива выполняется для скорости движения потока в 0,4 — 0,6 м/с. Снижение скорости до 0,25 м/с и ниже не только повлияет на эффективность отопления, но и не позволит теплоносителю выдавить воздушные пробки к воздухоотводчику или крану Маевского.

Вот таблица, позволяющая с минимальными затратами времени выполнить расчет внутреннего диаметра трубопровода при известной тепловой нагрузке на него.

Внутренний диаметр, мм	Тепловой поток(КВт) при скорости движения потока, м/с
	0,4	0,5	0,6
12	3,7	4,6	5,5
15	5,75	7,2	8,6
20	10,2	12,8	15,3
25	16	20	24
32	26,2	32,7	39,2
40	40,9	51,1	61,3
50	63,9	79,8	95,8

Как подобрать диаметр труб для отопления, руководствуясь этой таблицей? Очень просто:

1. Выбрать максимально соответствующую вашим условиям тепловую нагрузку из второго — четвертого столбцов;
2. Взять соответствующее ей значение из первого столбца.

Что это за зверь — тепловая нагрузка? Как своими руками рассчитать ее?

• Для розлива в частном доме она берется равной пиковой мощности отопительного котла, теплового насоса или другого источника тепла;

• Для подводки к отдельному отопительному прибору тепловая нагрузка равна его паспортной мощности с поправкой на реальный температурный режим. Как правило, производители указывают мощность для идеальных условий — дельты температур между теплоносителем и воздухом отапливаемого помещения в 70 градусов (то есть при +20 в комнате батарея должна быть нагрета до 90 С).
  На практике в автономном контуре поддерживается 70 — 75 градусов на подаче и 50 — 55 на обратке, что при комфортных +25 в доме даст дельту температур в 30 — 50 С. При дельте в 50 градусов тепловая мощность батареи уменьшится и будет составлять 50/70=0,714 от паспортного значения;

• Для отдельных участков контура тепловая нагрузка равна суммарной мощности подключенных отопительных приборов. Скажем, если в комнате установлены две батареи по 1,2 КВт, она будет равна 1,2*2=2,4 КВт.

Откуда взять данные о тепловой мощности батарей? В общем случае — из сопроводительной документации или с сайта производителя. Грубый расчет можно выполнить, исходя из следующих значений:

• Чугунная секция в идеальных условиях отдает 140 — 160 Вт тепла;
• Биметаллическая -180 Вт;
• Алюминиевая — 200 Вт.

Я привел данные для радиаторов стандартного размера, с межосевым расстоянием поводок 500 мм. В линейках многих производителей есть батареи с меньшим и большим размером секций.

Как определить тепловую нагрузку, если в качестве отопительных приборов вы планируете использовать сварные регистры нестандартных размеров?

Для первой секции регистра (нижней трубы) формула имеет вид Q=3.14*D*L*k*Dt, где:

• Q — заветная тепловая мощность в ваттах;
• D — наружный диаметр в метрах;
• L — длина (опять-таки в метрах);
• k — коэффициент передачи тепла, определяющийся теплопроводностью материала и толщиной стенок трубы. Для стального регистра коэффициент берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt — та самая дельта температур между теплоносителем и воздухом в помещении.

Вторая и последующие секции регистра находятся в восходящем потоке теплого воздуха от первой секции, что уменьшает их теплоотдачу. Для них мощность рассчитывается с коэффициентом 0,9.

Давайте, в качестве примера вычислим тепловую мощность регистра для следующих условий:

• Он состоит из четырех одинаковых секций;

Я сознательно пренебрегаю теплоотдачей перемычек между секциями и торцов секций. Она незначительна на фоне общей мощности прибора.

• Каждая секция имеет наружный диаметр 108 мм (0,108 метра) и длину 2 метра;
• Регистр нагрет до 60 градусов, а воздух в комнате — до 23.

Вначале вычисляем мощность первой секции. Она равна 3,14*0,108*2*11,63*(60-23)=292 ватта (с округлением до целого значения).

Затем находим тепловую мощность второй и последующих секций. Она будет равной 292*0,9=263 ватта (опять-таки с округлением).

Последний этап — вычисление суммарной мощности всех секций. 292+263*3=1081 ватт.

А теперь давайте выясним, какой диаметр трубы нужен для отопления при подключении этого регистра. Как легко заметить, минимальное значение в приведенной выше таблице перекрывает его мощность в три с лишним раза. Стало быть, подводка с внутренним размером 12 мм не будет ограничивать теплоотдачу регистра при любой разумной скорости потока.

Практика

Теория немногого стоит, если она не подкреплена практикой. Вот инструкция по выбору размеров, основанная на моем многолетнем практическом опыте.

• Любой отопительный прибор можно смело подключать трубой диаметром ДУ 15 (1/2 дюйма). Ограничение одно: в системе ЦО многоквартирного дома подводка в обязательном порядке должна комплектоваться перемычкой, диаметром не уступающей стояку (как правило, ДУ 20 — ДУ25). При изменении конфигурации уменьшение диаметра стояка недопустимо;

• В системе с принудительной циркуляцией в качестве розлива можно использовать трубу размером ДУ 25 или, при некотором увеличении скорости потока, ДУ 20;

На фото — участок разводки отопления в моем подвале. Использована полипропиленовая труба размером 25 мм.

В новых домах с ЦО стояки отопления разводятся именно трубой ДУ 20. В десятиэтажном доме на парных стояках этого диаметра монтируется 20 радиаторов или .

Стояк отопления в многоквартирном доме. Размер трубы — ДУ 20.

• В гравитационной (самотечной) системе отопления диаметр розлива увеличивается до ДУ 32 — ДУ 50. Дело в том, что увеличение внутреннего сечения трубы позволяет резко снизить ее гидравлическое сопротивление — важнейший параметр в контуре, циркуляция в котором обеспечивается лишь разницей в плотности горячей и холодной воды.

Такие разные диаметры

Из-за разницы в системе наименований труб из разных материалов в голове потенциального покупателя неизбежно возникает некоторая путаница. Я попробую внести ясность в этот вопрос.

• Стальная труба маркируется условным проходом, или ДУ. Он примерно равен внутреннему диаметру; небольшие отклонения фактического размера от ДУ обусловлены разбросом толщины стенок обыкновенных, легких и усиленных водогазопроводных труб;

• Маркировка DN обозначает тот же самый ДУ (условный проход). Однако DN часто указывается в дюймах. Дюйм — это 2,54 сантиметра; только вот маркировка в дюймах традиционно округляется до нескольких целых и дробных значений, что усугубляет путаницу. Для удобства читателя я приведу таблицу соответствия размеров стальных труб в миллиметрах и дюймах;

ДУ	Размер в дюймах
15	1/2
20	3/4
25	1
32	1 1/4
40	1 1/2
50	2

• Трубы из сшитого и обычного полиэтилена, полипропилена и металлополимерные изделия маркируются наружным диаметром . В среднем их диаметр на шаг больше внутреннего сечения: труба размером 25 мм имеет такое же внутреннее сечение, как стальная ДУ 20, 32 мм соответствует ДУ 25 и так далее;

• Все полимерные изделия имеют более низкое, чем сталь, гидравлическое сопротивление благодаря минимальной шероховатости стенок. Кроме того, они на зарастают со временем ржавчиной и известковыми отложениями, поэтому их диаметр подбирается без запаса. А вот стальные трубы для системы ЦО лучше покупать с учетом этих факторов, округляя расчетный диаметр труб в большую сторону.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось исчерпывающе ответить на накопившиеся у уважаемого читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы можно изучить, просмотрев видео в этой статье. Я буду признателен за ваши дополнения и комментарии. Успехов, камрады!

31 июля 2016г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

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.

Таблица зависимости расхода тепла от материала трубы отопления 0,69

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

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.

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:

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.

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:

1. Количество (объем) воды, загружаемой в систему обогрева.
2. Длина магистралей общая.
3. Скорость потока в системе (идеальная 0,4-0,7 м/с).
4. Теплопередача системы в кВт.
5. Мощность насоса.
6. Давление в системе при выключенном насосе (естественный оборот).
7. 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

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 мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты. Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

Чтобы определить диаметр труб для отопления вам понадобится схема с расставленными значениями тепловой нагрузки на каждом элементе

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.

Формула расчета диаметра трубы отопления

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 двухтрубной системой 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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 полипропиленовых труб 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.

Таблица для расчета диаметра труб отопления

По этой таблице рассчитаем внутренний диаметр труб для простой однотрубной схемы отопления 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.

teplowood.ru

Толстый и тонкий: как рассчитать диаметр трубы для отопления

Приветствую, камрады! Эта статья - о том, какой диаметр трубы выбрать для отопления. В ней я расскажу о методиках расчета проходимости и сечения, дам ряд практических рекомендаций по подбору размеров и объясню разницу между разными видами труб. Итак, в путь.

Внутреннее сечение определяет возможности трубы по транспортировке тепла.

Методика расчета

Справочные данные

Между тепловой нагрузкой, сечением трубопровода и скоростью движения теплоносителя существует простая и понятная зависимость: количество перекачиваемой тепловой энергии можно увеличить, сделав трубопровод толще или заставив воду двигаться быстрее.

С сечением все понятно: чем толще труба, тем она дороже. Почему нельзя существенно увеличить скорость перекачки теплоносителя? Потому, что при ее повышении до 1,5 м/с возникают заметные гидравлические шумы, делающие пребывание в отапливаемом помещении откровенно некомфортным.

Обычно расчет сечения розлива выполняется для скорости движения потока в 0,4 - 0,6 м/с. Снижение скорости до 0,25 м/с и ниже не только повлияет на эффективность отопления, но и не позволит теплоносителю выдавить воздушные пробки к воздухоотводчику или крану Маевского.

Современные системы отопления комплектуются автоматическими воздушниками. Для срабатывания клапана воздух должен быть вытеснен к нему потоком воды.

Вот таблица, позволяющая с минимальными затратами времени выполнить расчет внутреннего диаметра трубопровода при известной тепловой нагрузке на него.

Внутренний диаметр, мм	Тепловой поток(КВт) при скорости движения потока, м/с
0,4	0,5	0,6
12	3,7	4,6	5,5
15	5,75	7,2	8,6
20	10,2	12,8	15,3
25	16	20	24
32	26,2	32,7	39,2
40	40,9	51,1	61,3
50	63,9	79,8	95,8

Как подобрать диаметр труб для отопления, руководствуясь этой таблицей? Очень просто:

1. Выбрать максимально соответствующую вашим условиям тепловую нагрузку из второго - четвертого столбцов;
2. Взять соответствующее ей значение из первого столбца.

Тепловая нагрузка

Что это за зверь - тепловая нагрузка? Как своими руками рассчитать ее?

• Для розлива в частном доме она берется равной пиковой мощности отопительного котла, теплового насоса или другого источника тепла;

Размер труб на выходе котла подбирается по его пиковой мощности.

• Для подводки к отдельному отопительному прибору тепловая нагрузка равна его паспортной мощности с поправкой на реальный температурный режим. Как правило, производители указывают мощность для идеальных условий - дельты температур между теплоносителем и воздухом отапливаемого помещения в 70 градусов (то есть при +20 в комнате батарея должна быть нагрета до 90 С). На практике в автономном контуре поддерживается 70 - 75 градусов на подаче и 50 - 55 на обратке, что при комфортных +25 в доме даст дельту температур в 30 - 50 С. При дельте в 50 градусов тепловая мощность батареи уменьшится и будет составлять 50/70=0,714 от паспортного значения;

Размер подводок зависит от паспортной мощности прибора с поправкой на реальную температуру теплоносителя.

• Для отдельных участков контура тепловая нагрузка равна суммарной мощности подключенных отопительных приборов. Скажем, если в комнате установлены две батареи по 1,2 КВт, она будет равна 1,2*2=2,4 КВт.

Тепловая нагрузка на участок контура равна суммарной мощности подключенных к нему отопительных приборов.

Откуда взять данные о тепловой мощности батарей? В общем случае - из сопроводительной документации или с сайта производителя. Грубый расчет можно выполнить, исходя из следующих значений:

• Чугунная секция в идеальных условиях отдает 140 - 160 Вт тепла;
• Биметаллическая -180 Вт;
• Алюминиевая - 200 Вт.

Я привел данные для радиаторов стандартного размера, с межосевым расстоянием поводок 500 мм. В линейках многих производителей есть батареи с меньшим и большим размером секций.

Тепловая мощность на секцию для алюминиевых и биметаллических радиаторов высотой 350 и 500 мм.

Как определить тепловую нагрузку, если в качестве отопительных приборов вы планируете использовать сварные регистры нестандартных размеров?

Для первой секции регистра (нижней трубы) формула имеет вид Q=3.14*D*L*k*Dt, где:

• Q - заветная тепловая мощность в ваттах;
• D - наружный диаметр в метрах;
• L - длина (опять-таки в метрах);
• k - коэффициент передачи тепла, определяющийся теплопроводностью материала и толщиной стенок трубы. Для стального регистра коэффициент берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt - та самая дельта температур между теплоносителем и воздухом в помещении.

Формула расчета тепловой мощности гладкой стальной трубы.

Вторая и последующие секции регистра находятся в восходящем потоке теплого воздуха от первой секции, что уменьшает их теплоотдачу. Для них мощность рассчитывается с коэффициентом 0,9.

Давайте, в качестве примера вычислим тепловую мощность регистра для следующих условий:

• Он состоит из четырех одинаковых секций;

Я сознательно пренебрегаю теплоотдачей перемычек между секциями и торцов секций. Она незначительна на фоне общей мощности прибора.

• Каждая секция имеет наружный диаметр 108 мм (0,108 метра) и длину 2 метра;
• Регистр нагрет до 60 градусов, а воздух в комнате - до 23.

Невысокая цена стальных труб и солидная теплоотдача определяют популярность регистров.

Вначале вычисляем мощность первой секции. Она равна 3,14*0,108*2*11,63*(60-23)=292 ватта (с округлением до целого значения).

Затем находим тепловую мощность второй и последующих секций. Она будет равной 292*0,9=263 ватта (опять-таки с округлением).

Верхние секции находятся в восходящем потоке нагретого воздуха и отдают меньше тепла.

Последний этап - вычисление суммарной мощности всех секций. 292+263*3=1081 ватт.

А теперь давайте выясним, какой диаметр трубы нужен для отопления при подключении этого регистра. Как легко заметить, минимальное значение в приведенной выше таблице перекрывает его мощность в три с лишним раза. Стало быть, подводка с внутренним размером 12 мм не будет ограничивать теплоотдачу регистра при любой разумной скорости потока.

Практика

Теория немногого стоит, если она не подкреплена практикой. Вот инструкция по выбору размеров, основанная на моем многолетнем практическом опыте.

• Любой отопительный прибор можно смело подключать трубой диаметром ДУ 15 (1/2 дюйма). Ограничение одно: в системе ЦО многоквартирного дома подводка в обязательном порядке должна комплектоваться перемычкой, диаметром не уступающей стояку (как правило, ДУ 20 - ДУ25). При изменении конфигурации отопительной системы уменьшение диаметра стояка недопустимо;

Для подключения алюминиевых батарей использована полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм. Ее внутреннее сечение соответствует стальной трубы ДУ 15.

• В системе с принудительной циркуляцией в качестве розлива можно использовать трубу размером ДУ 25 или, при некотором увеличении скорости потока, ДУ 20;

На фото - участок разводки отопления в моем подвале. Использована полипропиленовая труба размером 25 мм.

В новых домах с ЦО стояки отопления разводятся именно трубой ДУ 20. В десятиэтажном доме на парных стояках этого диаметра монтируется 20 радиаторов или конвекторов.

Стояк отопления в многоквартирном доме. Размер трубы - ДУ 20.

• В гравитационной (самотечной) системе отопления диаметр розлива увеличивается до ДУ 32 - ДУ 50. Дело в том, что увеличение внутреннего сечения трубы позволяет резко снизить ее гидравлическое сопротивление - важнейший параметр в контуре, циркуляция в котором обеспечивается лишь разницей в плотности горячей и холодной воды.

Такие разные диаметры

Из-за разницы в системе наименований труб из разных материалов в голове потенциального покупателя неизбежно возникает некоторая путаница. Я попробую внести ясность в этот вопрос.

• Стальная труба маркируется условным проходом, или ДУ. Он примерно равен внутреннему диаметру; небольшие отклонения фактического размера от ДУ обусловлены разбросом толщины стенок обыкновенных, легких и усиленных водогазопроводных труб;

Условный проход стальной трубы примерно равен ее внутреннему диаметру.

• Маркировка DN обозначает тот же самый ДУ (условный проход). Однако DN часто указывается в дюймах. Дюйм - это 2,54 сантиметра; только вот маркировка в дюймах традиционно округляется до нескольких целых и дробных значений, что усугубляет путаницу. Для удобства читателя я приведу таблицу соответствия размеров стальных труб в миллиметрах и дюймах;

ДУ	Размер в дюймах
15	1/2
20	3/4
25	1
32	1 1/4
40	1 1/2
50	2

• Трубы из сшитого и обычного полиэтилена, полипропилена и металлополимерные изделия маркируются наружным диаметром. В среднем их диаметр на шаг больше внутреннего сечения: труба размером 25 мм имеет такое же внутреннее сечение, как стальная ДУ 20, 32 мм соответствует ДУ 25 и так далее;

Внутренние и наружные размеры полипропиленовых труб. Разное рабочее давление определяет разброс толщины стенок.

• Все полимерные изделия имеют более низкое, чем сталь, гидравлическое сопротивление благодаря минимальной шероховатости стенок. Кроме того, они на зарастают со временем ржавчиной и известковыми отложениями, поэтому их диаметр подбирается без запаса. А вот стальные трубы для системы ЦО лучше покупать с учетом этих факторов, округляя расчетный диаметр труб в большую сторону.

Вскрытая стальная подводка в системе ЦО многоквартирного дома.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось исчерпывающе ответить на накопившиеся у уважаемого читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы можно изучить, просмотрев видео в этой статье. Я буду признателен за ваши дополнения и комментарии. Успехов, камрады!

Подписаться на нашу группу в Telegram

obustroeno.com

Диаметр труб для отопления

• Характеристики труб
• Правила расчета

Расчет диаметра трубы для отопления - необходимый этап во время прокладки трубопровода.

Трубы для систем отопления бывают пластиковыми, металлопластиковыми и металлическими.

Этот этап работ осуществляется для обеспечения оптимальных условий отопления, которые создадут комфортный микроклимат в вашем жилье. Определить оптимальное значение данного параметра так же важно, как и выбрать материал и производителя труб. Этот показатель определяет такую характеристику, как объем теплоносителя, который будет транспортироваться по отопительной системе за единицу времени. То есть он является определяющим фактором в формировании той или иной пропускной способности системы.

Характеристики труб

Пропускная способность трубопровода определяет его протяженность и разветвленность. Пропускная способность определяет оптимальное количество радиаторов, их расположение и то, каких потерь тепла вам следует ожидать.

Правильно проведенный расчет имеет непосредственное влияние на КПД всей отопительной системы. Он способен обеспечить ее эффективную работу. Разработка проекта отопительной системы способна сократить теплопотери в ней. Проект системы отопления включает в себя и расчет диаметра труб, сделать который вам поможет данная статья.

Пример устройства металлопластиковой трубы для отопления

Осуществляя закупку материала, учитывайте не только физико-химические характеристики материала, из которого изделия изготовлены, но и такие данные, как их длина и диаметр. Это поможет вам в обеспечении отопления помещения с максимальным КПД.

Наиболее распространенное заблуждение относительно этих величин заключается в том, что чем они больше, тем лучше. Чрезмерно большое значение вызывает снижение давления в системе, что может привести к полному отсутствию отопления.

Так чем же руководствоваться, определяя оптимальные характеристики материалов, обеспечивающих обогрев жилья?

Основные типы диаметра, которые необходимо учитывать при выборе материалов для вашего трубопровода:

• внутренний - именно этот показатель вам необходимо рассчитать, он определяет фактический размер изделия;
• внешний - показатель, который определяет классификацию труб (малые - 5-102 мм, средние - 102-406 мм, большие - более 406 мм);
• условный - округленное и исчисляемое в дюймах (или долях дюймов) значение.

Правила расчета

Расчет диаметра труб для отопления.

Расчет диаметра отопительных труб необходимо проводить следующим образом:

1. Определите, какое количество тепла потребуется для обогрева помещения. Расчет ведется исходя из того, что на 10 кв.м необходим 1 кВт тепловой мощности, при условии, что потолки в помещении не выше 3 м, то есть вам потребуется найти площадь (S) каждой отдельной комнаты, а затем вам потребуется провести такие вычисления: S/10 кв.м*1 кВт.
2. К полученному значению прибавьте 20% запаса, именно в таких условиях в помещении будут созданы комфортные условия, для этого умножьте предыдущий результат на 1,2, необходимые вычисления проводятся по следующей формуле: 1,2*(S/10 кв.м*1 кВт).
3. Определяем необходимое количество радиаторов (n). Как правило, оно принимается в соответствии с количеством окон в помещении. Общая тепловая мощность радиаторов в помещении должна соответствовать определенной ранее необходимой тепловой мощности или быть больше, то есть тепловая мощность каждого должна быть не меньше следующего значения: 1,2*(S/10 кв.м*1 кВт)/n.
4. В приведенной таблице найдите суммарную тепловую мощность радиаторов и выберите соответствующее значение внутреннего диаметра труб.

Таблица диаметров труб отопления.

Например, если вы хотите определить диаметр труб для помещения с площадью (S) 20 кв.м. Вычисления будут такими:

1. 20 кв.м/10 кв.м*1 кВт = 2 кВт.
2. 1,2*2 кВт = 2,4 кВт.
3. Если вы устанавливаете 1 радиатор, то его тепловая мощность должна быть не меньше 2,4 кВт, если 2 - 2,4 кВт/2 = 1,2 кВт, если 3 - 2,4 кВт/3 = 0,8 кВт и т. д.
4. В приведенной таблице рассчитанной тепловой мощности в 2,4 кВт соответствует значение оптимального внутреннего диаметра труб 8 мм.

Как для самотечной, так и для принудительной отопительной системы профессионалы называют золотое правило определения оптимального диаметра труб: он должен быть минимальной допустимой величины. Это обусловлено следующими причинами:

1. Минимальное значение характеристик изделия позволит нагревать минимальное количество теплоносителя, то есть экономить время на его нагреве и деньги на приобретении.
2. Изделия с небольшим диаметром проще монтировать и демонтировать.
3. Затраты на приобретение материала минимальны.

Однако, исходя из этих соображений, не стоит выбирать показатель меньше, чем тот, который вам удалось рассчитать. Это может привести к негативным последствиям. Например, отопительная система в процессе эксплуатации будет слишком шумной.

http://davaistroy.ru/youtu.be/h3EXcplDp5A

Как видите, рассчитать оптимальные величины для отопительной системы совсем не сложно. Необходимо только помнить несколько правил, которые помогут вам составить грамотный расчет, результаты которого будут подходить именно для вашего помещения. Не пренебрегайте данными, изложенными в этой статье, они помогут вам выбрать материалы для благоустройства вашего дома таким образом, чтобы избежать лишних затрат и при этом получить наилучшие условия отопления вашего дома. Все рекомендации одобрены специалистами и учитывают их многолетний профессиональный опыт.

http://davaistroy.ru/youtu.be/3GQ7INOwz8o?t=10s

Как и в любом другом случае, вы можете обратиться за помощью к профессионалам, которые подскажут вам наилучший вариант решения вашего вопроса. Это поможет вам сэкономить время и избежать ошибки при расчетах. вы сможете избежать лишних финансовых затрат, если решите самостоятельно рассчитать диаметр трубопровода.

Как правильно рассчитать диаметр трубы для системы отопления

Проектирование системы отопления состоит из нескольких важных этапов. Помимо подбора вида котла и его мощности немаловажным фактором является расчет диаметра труб. Они составляют самую большую конструкцию во всей системе и играют важную роль в формировании комфортного микроклимата в доме.

Влияние трубопровода на эффективность отопления

В процессе создания проекта автономного обогрева дома может допускаться одна из самых распространенных ошибок – учет не всех параметров будущей магистрали. При этом детально рассматриваются характеристики отопительного оборудования, рассчитывается количество радиаторов в каждой комнате, исходя из материалов их изготовления и конструкции.

В то же время по трубам отопления протекает весь объем теплоносителя, что не может не сказываться на характеристиках системы отопления. Для расчета параметров будущей теплопроводной магистрали необходимо учитывать диаметр труб, которые будут влиять на следующие параметры:

• Тепловая отдача. При большем диаметре увеличивается наружная площадь трубы, что сказывается на нагреве воздуха в помещении и способствует быстрейшему остыванию теплоносителя.
• Скорость воды. Нормальная скорость прохождения теплоносителя по магистрали находится в пределах от 0,3 до 0,7 м/с. Она формируется с помощью центробежного насоса. Но диаметр труб также влияет на эту характеристику – чем он больше, тем ниже скорость.
• Давление. При увеличении сечения трубопровода неизбежно падает внутреннее давление, что может привести к появлению воздушных пробок и снижению эффективности работы (подробнее о давлении читайте здесь).

Все вышеперечисленные параметры являются основой для правильного расчета диаметра труб в системе отопления.

Методика выбора

При нормальной теплоизоляции помещения можно упростить расчет: на 1 м² необходимо 100 Вт тепловой энергии. При этом учитывается мощность нагревательных приборов – радиаторов. Трубопровод предназначен для передачи тепловой энергии к ним. Исходя из этого выбирается оптимальный диаметр.

Рассмотрим пример для полипропиленовых труб, как самых распространенных для организации автономного отопления. В таблице показаны рекомендованные параметры сечения магистрали в зависимости от скорости прохождения теплоносителя и тепловой нагрузки.

Режим работы 75/60 Режим работы 80/60

Предположим, что в доме планируется установка двухтрубной системы с мощностью котла 32 кВт, температурным режимом работы 80/60 и последовательным подключением радиаторов. В этом случае схема выбора труб будет выглядеть следующим образом.

1. На выходе из котла тепловая нагрузка будет максимальной – 32 кВт. В таблице, напротив значения 32000 выбираем оптимальный диаметр трубы, который обеспечит нужную скорость прохождения теплоносителя.
2. Между значениями 40 и 50 мм выбираем наименьший – финансово выгодно установить магистраль меньшего сечения.
3. Далее, после прохождения 1-го помещения рассчитываются тепловые потери на выходе из него. Так как полипропиленовые трубы обладают низким коэффициентом теплопроводности, можно учитывать только мощность радиаторов.
4. Для следующей комнаты делается выбор по такой же схеме, только учитывается новый показатель тепловой нагрузки с учетом потерь.

Эта схема хорошо работает для полимерных труб, но если планируется установка стальных изделий, то расчет значительно усложняется. Так как сопротивление теплопередачи у металла ниже, чем у пластика, необходимо учитывать тепловые потери на поверхности магистрали.

Для этого применяется методика выбора, описанная выше. После определения диаметра трубы рассчитываются ее тепловые потери, на участке магистрали определенной длины. В качестве начальных данных будут необходимы следующие величины:

1. Теплопроводность металла – 70 Вт/м²*С.
2. Толщина, мм
3. Протяженность участка.

Предположим, что на первом этапе была выбрана труба 40 мм, толщиной 1,4 мм. Рассчитаем тепловые потери на 1 м.п. трубопровода:

• k – линейный коэффициент теплопередачи;
• tb - температура воды в трубе - 80°С;
• tc - температура воздуха в помещении - 22°С.

• a – теплопроводность;
• dн и dв – наружный и внутренний диаметры трубы.

Тогда тепловые потери составят:

Это может быть важно, если искомое значение диаметра для дальнейших комнат находится в предельной границе. Без учета этого факторы может быть выбрано неправильное сечение трубы, что в дальнейшем отразится на работе всей системы.

Это приблизительный расчет, в котором не учитываются перепады давления на угловых участках и тепловые потери в комнатах дома. Поэтому для отопительных систем большой протяженностью рекомендуется прибегнуть к услугам специалистов, которые после тщательного анализа подберут оптимальный диаметр трубы в различных частях магистрали.