Как рассчитать, какой размер сечения трубы лучше и целесообразней использовать для отопления частного дома

Что нужно сделать перед расчетом и монтажом системы?

3-17-300x216.jpgДля контуров систем большое значение имеет диаметр трубы для отопления, определяющий гидродинамическое сопротивление и пропускную способность контура. Еще до начала расчета нужно четко определить тип труб и материал. Нанесенная маркировка для труб отличается. Пластиковые трубы маркируются с указанием наружного диаметра, а чугунные и стальные по внутреннему диаметру. Учитывать это обстоятельство придется, если монтаж контура будет производиться комбинированным способом.

4-12-300x200.jpgПеред началом монтажа нужно нарисовать эскиз будущей отопительной системы, подобрать диаметр труб для отопления в частном доме и приобрести нужные материалы. Подобрать комплектующие — краны, тройники, переходники, воздушные клапаны и т. п. Расчет диаметра трубы требует аккуратности и внимания, а последовательность расчета изложена в данной статье.

Проблемы выбора труб для отопления

Некоторым покажется, что определение необходимого диаметра труб для теплосистемы отнюдь не является сложной задачей. Казалось бы, какие требования можно предъявить трубе, единственная задача которой – доставка теплоносителя до радиаторов.

А между тем, неверно подобранный диаметр трубы (либо коллектора) может негативно сказаться на работе всей отопительной системы. Движение жидкости по трубопроводу сопровождается многочисленными сложными процессами, для описания которых существует специальный раздел физики – гидродинамика.

uzel.jpg

Не углубляясь в научные дебри, можно, тем не менее, определить ряд основополагающих характеристик, непосредственно зависящих от диаметра трубопровода:

  • Скорость распространения жидкости. Влияет на оптимальное распределение тепла по радиаторам отопления, не давая теплоносителю остыть ниже минимального значения температуры. Кроме того, от скорости распространения напрямую будет зависеть уровень шума работающей теплосистемы.
  • Объем теплоносителя. С одной стороны, увеличение диаметра труб будет способствовать уменьшению потерь от трения жидкости о внутреннюю поверхность трубопровода. С другой стороны, с ростом сечения трубы будет увеличиваться суммарный объем теплоносителя в системе, а на его нагрев будет требоваться большее количество энергии.
  • Гидравлические потери. Возникают на стыках труб различного диаметра. Чем больше переходов будет в теплосистеме, тем больше потерь такого рода получится в итоге.

Рекомендуем ознакомиться:  Технологические особенности сварки оцинкованных труб

Диаметр труб и его влияние на КПД системы отопления

Система отопления функционирует эффективно только тогда, когда проект трубопровода выполнен корректно. На этапе планирования важно рассчитать вероятные теплопотери и попытаться их максимально сократить. Иначе, несмотря на внушительные энергозатраты, отопительная система справляться со своими задачами полноценно не будет.

При покупке труб для монтажа отопительной сети необходимо учитывать не только физико-химические характеристики материала, но и то, какой длины и диаметра будет ваш трубопровод. Такой подход позволит создать экономичную систему отопления с высоким КПД.

Сечение труб влияет на гидродинамику трубопровода, поэтому выбор диаметра труб для отопления нельзя проводить бездумно.

Многие думают, что с увеличением диаметра труб отопления растет эффективность самой системы. Но это утверждение ошибочно. При неоправданно большом диаметре давление в системе отопления снижается, достигая минимальных значений, что приводит к отсутствию отопления в доме как такового.

Как подобрать диаметр трубы, если планируется монтаж трубопровода в частном коттедже? В первую очередь ориентируйтесь на то, каким способом теплоноситель будет подаваться в вашу отопительную систему. Если вы подключены к централизованной магистрали, то расчет осуществляется так же, как и при проведении тепла в квартире.

Таблица расхода теплоносителя, скорости его движения и потерь давления стальных и ПЭ труб различных диаметров

Но если ваш дом оснащен автономной отопительной системой, тут диаметр зависит от материала изготовления труб и от схемы отопления. Например, для сети с естественной циркуляцией теплоносителя понадобятся трубы одного диаметра, а при добавлении в систему насоса – другого.

Диаметр труб в котельной

Если рассматривать котел настенного типа, то среднее значение мощности составляет 25 кВт, а диаметр подачи и обратки ¾, следовательно, Ду20. От котла отопления подключается стальная труба Ду25 или же полипропиленовая диаметром 32х5,4 мм. Второй вариант трубы будет иметь скорость в пределах 0,7-1,5 м/с, что соответствует норме.

Котлы напольного типа имеют большую мощность и диаметр подключения труб 1 1/4″. Разводка отопления от такого котла производится через коллектор. Рекомендуется проводить металлическую трубу от котла до коллектора. Диаметр трубы должен быть не меньше присоединительной.

Скорость перемещения теплоносителя

Чтобы тепловая энергия распределялась по приборам отопления равномерно, необходимо обеспечить оптимальный уровень напора в трубопроводе. Грамотно подобрать сечение трубы поможет расчет оптимальных параметров скорости потока жидкости в трубопроводе.

Оптимальная скорость перемещения теплоносителя находится в диапазоне от 0,36 до 0,7 м/с, поскольку чрезмерная интенсивность движения жидкости (более 1,5 м/с) оборачивается шумом в трубопроводе, а недостаточно быстрое перемещение (до 0,2 м/с) ведет к дополнительным потерям тепла, снижает КПД системы отопления и провоцирует ее завоздушивание. 

Расчет диаметра отопительного трубопровода индивидуального дома

Разберемся, как рассчитать диаметр трубы отопления. Для этого используем формулу:

1574453678_tbow73vnmv4.jpg 

Для удобства и наглядности воспользуйтесь таблицей:

1574453634_awaht2hp890.jpg 

По формуле или таблице можно приблизительно определить, какой диаметр трубы выбрать для отопления, причем речь идет о внутреннем (рабочем) сечении. Тепловой поток (показатель тепловой мощности) рассчитывается по формуле, приведенной выше, а скорость перемещения теплоносителя следует подбирать в рамках рекомендуемого диапазона.

Важный момент! У стальных и металлических труб принято указывать внутренний диаметр. При этом производители указывают внешний диаметр полипропиленовой трубы для отопления, определяя размер ее сечения. 

Таким образом, полипропиленовые трубы для отопления должны иметь диаметр полезного сечения, вычисленный по формулам и таблице. А чтобы определить внешний диаметр ПП труб и купить в магазине соответствующую продукцию, к расчетному внутреннему диаметру прибавляют две толщины стенки трубы. Параметры стенок указывает производитель. Следует учесть, что для отопительных систем допускается использование только армированной стекловолокном или металлопластиковой трубы. 

Обратите внимание: сечение трубопровода рассчитывается без учета шероховатости внутренних стенок трубопровода. Это имеет значение, если материал трубопровода – медь или сталь. А трубы полипропиленовые, из которых обычно монтируются отопительные коммуникации в частном доме, характеризуются идеально гладкой внутренней поверхностью и устойчивостью к накоплению отложений. Поэтому поправками на шероховатость трубопровода можно пренебречь. 

К результату, полученному в ходе предварительного расчета диаметров труб отопления, рекомендуется добавить 10–15%. Это запас на модернизацию, на появление в системе дополнительных компонентов в дальнейшем. 

Размеры и характеристики полипропиленовых труб делают их удачным выбором для монтажа отопительной системы с принудительным движением теплоносителя. Гравитационное отопление чаще обустраивают, используя металлические трубы. При этом важно рассчитать массу трубопровода, используя специальную программу или пользуясь таблицей.

 

В гравитационной системе требуется установить вертикальный разгонный стояк, верхняя часть которого должна располагаться выше других элементов системы минимум на 1,5 метра. И диаметр разгонного стояка из полипропилена должен быть на размер больше диаметра трубопровода магистрали. 

Чтобы выбор диаметра труб для системы отопления был максимально точным, следует рассчитывать систему, используя специальную программу-калькулятор, или обратиться к профессионалам.

Двухтрубный контур

Рассчитывая оптимальный диаметр труб в двухтрубном отоплении, следует учитывать, что отводы к радиаторам лучше выполнить из труб меньшего сечения по сравнению с основной магистралью. За счет этого:

  • увеличивается скорость движения теплоносителя (это важно для гравитационной системы);
  • повышается интенсивность циркуляции жидкости в приборе отопления;
  • радиатор более равномерно прогревается (это принципиально при нижнем подключении).

Обычно размеры магистрали и отводов в двухтрубной схеме составляют следующие пары: 25 и 20 мм, 20 и 16 мм. 

Расчет сечения можно выполнить самостоятельно, принимая во внимание:

  1. Площадь помещения. На обогрев 1 кв. м требуется 0,1 кВт мощности котельного агрегата при условии стандартной высоты потолка 2,5 м. Чем мощнее котел, тем больше может быть длина и сечение трубопровода.
  2. Уровень теплопотерь. Если отсутствует утепление, требуется нагревать жидкость в контуре до более высоких температур, чтобы компенсировать утечку тепла. Если нужен приблизительный расчет, к мощности котла, которую определили на предыдущем этапе, добавляют 20%.
  3. Скорость движения теплоносителя. Среднее значение из рекомендуемого диапазона составляет 0,6 м/с. В этом случае поток движется равномерно и бесшумно.
  4. Скорость остывания теплоносителя. Берется разница между температурой подачи и обратки, в среднем это 80 °С и 60 °С соответственно. В расчетах используется разница температур в 20 градусов.

Для примера сделаем подбор диаметра отопительных труб для индивидуального дома площадью 140 кв. м.  

D2 = 304,44х(140х0,1 кВт + 20%)/20/0,6 = 375,476

D= √375,476 = 19,4 мм.

Таким образом, для магистрали подойдет стальная или медная труба диаметром 20 мм либо полипропиленовая с внутренним диаметром от 20,4 мм. Ее наружный диаметр зависит от толщины стенки и определяется по таблице. А диаметр отводов на радиаторы будет на шаг меньше. Выбирать полимерные трубы по толщине стенок следует с учетом рабочего давления в системе. Для автономного отопления достаточно труб PN10.

 

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий