Какой диаметр полипропиленовых труб лучше для отопления? Какой диаметр трубопровода лучше всего подходит для создания отопления частного дома Диаметр трубы для отопления частного дома.

Доброго денёчка!

Как известно, энергоэфективность системы отопления зависит не только от мощности котла и количества радиаторов. Это достаточно сложный параметр, завязанный на климатическом режиме региона, материалах, из которых построен дом, качестве и количестве отопительного оборудования и арматуры. И отопительные трубы играют в теплосистеме роль одной из «первых скрипок».

Какой диаметр трубы лучше использовать , чтобы циркуляция теплоносителя в контуре была максимально эффективна? Как правило, для этого используются специальные программы, однако, существует альтернативные концепции, позволяющие производить эту операцию самостоятельно. Мы приоткроем «завесу тайны» и расскажем максимально просто о сложных схемах расчётов, позволяющих оптимизировать обогрев дома таким образом, чтобы в нём было тепло и комфортно и при этом не приходилось выбрасывать деньги на ветер.

Так ли уж важен диаметр трубы? Как показывает практика, чрезвычайно! От него зависит ряд факторов, обеспечивающих высокий КПД всего контура:

Пропускная способность и коэффициент теплоотдачи. Т.е. общий объём теплоносителя, находящегося в магистрали в определённый период времени и подлежащего нагреву.
Давление теплоносителя в контуре, температура и скорость его движения.
Гидравлические потери, возникающие на участках стыковки труб и элементов различного сечения. Чем больше подобных переходов, тем значительнее потери.
Уровень шума теплосистемы.

Выделяют несколько видов диаметра:

Внешний. Учитывает сечение внутренней полости и толщину стенок трубы. Используется при .
Внутренний. Отражает значение поперечного сечения внутренней полости трубы. Определяет пропускную способность трубопровода.
Номинальный (условный). Представляет собой усреднённое значение внутренних диаметров, полученное в результате вычислений.

Чтобы теплосистема работала полноценно, кроме сечения труб, следует учитывать ещё ряд факторов:

Свойства теплоносителя, в качестве которого выступает вода, антифриз или пар.
Материал, из которого изготовлены трубы.
Скорость движения теплоносителя.
Тип системы отопления: одно- или двухтрубная.
Тип циркуляции: естественная или принудительная.

Материал труб

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

Металлические

Сталь (чёрная, нержавеющая, оцинкованная).

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

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

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

Медь.

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

Последнее накладывает ограничение на совместное использование меди с другими материалами (алюминием, сталью, нержавейкой); медь совместима только с латунью. Гладкость внутренних стен предотвращает образование налёта и не ухудшает пропускную способность трубопровода, что снижает гидравлическое сопротивление и даёт возможность использования труб меньшего диаметра. Пластичность, лёгкий вес и простая технология соединения (пайка, фитинги). Малая толщина стенок и соединительных фитингов сводит на нет гидравлические потери.

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

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

Полимерные

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Оптимальный размер, температура и давление

При обустройстве небольшого отопительного контура стандартного типа некоторые рекомендации специалистов позволят обойтись без сложных вычислений:

Для трубопроводов с естественной циркуляцией носителя рекомендуется использовать трубы с внутренним сечением в 30-40 мм. Увеличение параметров грозит необоснованным расходом теплоносителя, снижению скорости его движения и падением внутриконтурного давления.
Слишком малый диаметр труб вызовет перегруз внутри магистрали, что может спровоцировать её прорыв в местах соединительных элементов.
Чтобы обеспечить необходимую скорость движения теплоносителя и нужное давление внутри контура с принудительной циркуляцией, предпочтение отдаётся трубам с сечением не более 30 мм. Чем больше сечение трубы и длиннее магистраль, тем мощнее выбирается циркуляционный насос.

Важно! Обустройство эффективной теплосистемы предполагает использование на разных участках магистрали труб различного сечения.

Уровень рабочего давления контура не должен превышать предел устойчивости:

встроенного в котёл теплообменника (max — 3 атм или 0,3 Мпа);
или 0,6 Мпа (при радиаторной схеме).

Оптимальным для теплосистем с циркулярным насосом считается показатель в диапазоне от 1,5 до 2,5 атм. В условиях естественной циркуляции – от 0,7 до 1,5 атм. Превышение норматива неизбежно станет причиной аварии. Чтобы контролировать уровень давления в теплосистемах обустраиваются расширительные баки и манометры.

Автономное отопление позволяет регулировать температуру теплоносителя самостоятельно в зависимости от сезона и индивидуальных потребностей жильцов дома. Оптимальной считается температура в диапазоне от 70 до 80⁰C, в паровых теплосистемах – 120-130⁰C. Наилучшим решением станет использование газовых или электрических котлов, позволяющих контролировать и регулировать нагрев контура, чего не скажешь о твердотопливном оборудовании.

Конструктивные особенности отопительных систем также предопределяют особенности температурного режима:

максимальный нагрев носителя в одноконтурной разводке — 105⁰C, в двухконтурной — 95⁰C.
в температура носителя ограничивается 95⁰C, в стальных — 130⁰C.

Разница температуры между подачей и обраткой – 20⁰C.

Мощность котла и контура

На эффективность работы котла, выполняющего одну из ключевых ролей в теплосистеме, влияет не только диаметр труб, но и:

вид используемого топлива;
месторасположение котла (вынос котельного блока за пределы дома требует повышенной мощности, большего сечения и утепления магистрали на участке вне помещения);
уровень теплоизоляции внешних стен дома;
использование отопительного контура для горячего водоснабжения.

Выбирая котёл, следует учитывать вышеозначенные факторы и делать запас мощности в 1,5-2 раза.

Методики расчета

По специальным таблицам. Однако их использование всё равно предполагает проведение предварительных вычислений: мощности теплосистемы, скорости движения теплоносителя, а также теплопотерь по ходу магистрали.
По тепловой мощности.
По коэффициенту сопротивления.

Что нужно знать для расчета

Для проведения расчёта потребуются следующие данные:

Потребность в тепле (тепловая мощность) всего дома и каждого помещения в отдельности;
Суммарная мощность используемых отопительных приборов (котла и радиаторов).
Суммарные теплопотери дома и каждой комнаты по отдельности в максимально холодный зимний период.
Значение сопротивления. Оно определяется по схеме разводки, длине магистрали, количестве и форме изгибов, соединений, поворотов.
Общий объём теплоносителя, загружаемый в тепломагистраль.
Скорость движения потока.
Мощность циркуляционного насоса (для отопления принудительного типа).
Давление в магистрали.

Расчёт сечения труб для теплосистем с принудительной циркуляцией воздуха:

Порядок расчета

Вычисление требуемой тепловой мощности.
Определение скорости циркуляции носителя в теплосистеме.
Расчёт сопротивления отопительного контура.
Вычисление необходимого сечения трубопровода.
Вычисление оптимального диаметра отопительного коллектора (при необходимости).

Вычисление тепловой мощности системы

Способ 1. Самый простой способ расчёта тепловой мощности базируется на установленном нормативе в 100 ватт на 1м² помещения. Т.е. при площади дома в 180м², мощность отопительного контура составит 18000 ватт или 18 кВт (180×100=18000).

Способ 2. Ниже приведена формула, позволяющая откорректировать данные с учётом запаса мощности на случай сильных морозов:

Однако данные методики характеризуется рядом погрешностей, т.к. не учитывает спектр факторов, влияющих на теплопотери:

высоту потолков, которая может варьироваться в диапазоне от 2 до 4 и более метров, а значит, объём отапливаемых помещений даже при одинаковой площади не будет постоянным.
качество утепления фасада дома и процент потерь тепла через внешние стены, двери и окна, пол и крышу;

теплопроводность стеклопакетов и материалов, из которых построен дом.

Климатические условия регионов.

Способ 3. Представленный ниже метод учитывает все необходимые факторы.

Подсчитывается объём дома целиком или каждой комнаты по отдельности по формуле:

V – Объём обогреваемого помещения.
h – Высота потолков.
S – Площадь обогреваемого помещения.

Рассчитывается суммарная мощность контура:

Часто применяется и следующая формула:

При этом региональный поправочный коэффициент берётся из следующей таблицы:

Поправочный коэффициент теплопотерь (К) напрямую зависит от теплоизоляции здания. Принято пользоваться следующими усреднёнными значениями:

При минимальной теплоизоляции (типовая деревянная или металлоконструкция из тонкого листа) в расчёт берётся коэффициент в диапазоне от 3 до 4;
Одинарная кирпичная кладка – 2-2,9;
Средний уровень утепления (двойная кирпичная кладка) – 1-1,9;
Высококачественная теплоизоляция фасада – 0,6-0,9.

Скорость воды в трубах

Равномерность распределения тепловой энергии по элементам контура зависит от того, с какой скоростью движется жидкость, и чем меньше диаметр трубопровода, тем быстрее происходит его перемещение. Существуют ограничения скоростных показателей:

не меньше 0,25 м/сек, иначе в контуре образовываются воздушные пробки, препятствующие движению теплоносителя и провоцирующие потери тепла. При недостаточном напоре воздушные пробки не дойдут до установленных кранов Маевского и воздухоотводчиков, а, значит, они будут бесполезны;
не более 1,5 м/сек, иначе циркуляция носителя сопровождается шумом.

Эталонный показатель скорости потока — от 0,36 до 0,7 м/сек.

На это следует ориентироваться, выбирая подходящее сечение труб. Посредством установки циркуляционного насоса появляется возможность контролировать циркуляцию теплоносителя в контуре, не увеличивая диаметр трубопровода.

Расчёт сопротивления отопительного контура

При расчёте сечения труб по коэффициенту сопротивления, первым делом определяется давление в трубопроводе:

Затем, подставляя значения диаметров труб, подбирается минимальное значение теплопотерь. Соответственно, тот диаметр, который будет удовлетворять приемлемым условиям сопротивления, и будет искомым.

Расчет отопительного коллектора

Если теплосистема предусматривает обустройство распределительного коллектора, то определение его диаметра основано на подсчёте сечений подключаемых к нему трубопроводов:

Расстояние же между патрубками коллектора должно быть равно их утроенному диаметру.

Примеры

Разбираемся на примерах.

Расчет для двухтрубного контура

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

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

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

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

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

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

Важно! Использование труб из другого материала внесут свои коррективы в расчёт, т.к. каждый материал обладает разным уровнем теплопроводности. Особенно принципиально учитывать потери тепла металлического трубопровода.

Особенности расчета сечения металлических труб

Теплосистемы, выполненные из металлических труб, должны учитывать коэффициент потерь тепла через стенки. Особенно это важно при значительной протяжённости трубопровода, когда теплопотери на каждом погонном метре могут иметь катастрофические последствия для конечных радиаторов.

Посредством закладывания в энергосистему запаса мощности и правильного выбора диаметра труб удаётся не допустить существенных утечек тепла.

Как подобрать диаметр трубы для отопления

Производимые расчёты позволяют определить сечения трубопровода в удельных (приблизительных) значениях. Помимо сложных формул существуют специальные таблицы, упрощающие определение нужного сечения при знании основных параметров теплосистемы.

С помощью таблицы и значений тепловой мощности, режима температур подачи и обратки, а также разумной скорости теплоносителя (выделен розовым цветом), подбирается нужный диаметр труб.

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.

16709 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
Внутренний диаметр, мм	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:

Выбрать максимально соответствующую вашим условиям тепловую нагрузку из второго — четвертого столбцов;
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!

Задолго до монтажа системы отопления нужно выбрать ее тип, а затем подобрать диаметр труб для отопления частного дома и нарисовать схему, чтобы приобрести материалы. Иногда в подборе диаметров труб оказывают помощь опытные мастера – монтажники, которые могут без всяких формул на глазок определить, где какой трубопровод проложить. Но по-настоящему грамотных специалистов не так уж много, а идти по пути сотрудничества с проектной организацией хоть и правильно, но бывает весьма дорого. Расчет сечения труб вы можете сделать самостоятельно, если потратите некоторое время и внимательно прочитаете данную статью.

Что нужно для расчета?

Чтобы рассчитать диаметр труб, надо знать тепловую мощность, необходимую для обогрева каждого помещения. Наверняка она уже была определена во время подбора котельной установки, но если же нет, то ориентировочно количество теплоты можно посчитать по объему комнаты. Делается это просто: на каждый кубометр помещения надо положить 40 Вт теплоты, тогда расход тепла будет равен объему, помноженному на 40, результат получите в Ваттах.

однотрубная;
двухтрубная.

Двухтрубные системы в частном доме предпочтительнее и являются более популярными, хотя и однотрубные схемы имеют право на существование. Следует отметить, что законы движения жидкости одинаковы как в однотрубной системе, так и в двухтрубной, поэтому для нахождения диаметров магистралей этот вопрос не слишком важен. Гораздо больший интерес представляет способ перемещения теплоносителя, коих тоже два:

конвекционный, происходящий за счет разности веса горячей и остывшей воды (самотечные системы);
принудительный, когда теплоноситель побуждается к движению циркуляционным насосом.

Различие между этими двумя способами заключается в том, что в первом случае жидкость проходит по трубам медленно, а во втором, под действием насоса, – гораздо быстрее. Скорость движения теплоносителя – один из важнейших параметров, участвующих в расчете, от нее зависит пропускная способность магистрали. Диапазон рекомендуемых скоростей лежит в пределах от 0.3 до 0.7 м/с. Когда планируется система отопления с принудительной циркуляцией, то это значение можно принять равным 0.7 м/с, а при самотечной – 0.3 м/с.

При скорости воды ниже указанного предела в ней станут появляться пузырьки воздуха, а размер трубы получится слишком большим и неоправданным экономически. Если же скорость будет высокой, то появится шум в трубопроводах и резко возрастет гидравлическое сопротивление всей сети, стандартный циркуляционный насос может с ним не справиться.

Порядок расчета

Начинать расчет диаметра трубы для отопления надо с прорисовки схемы. Надо начертить план каждого этажа здания и отразить на нем все ветви системы. Это все делается в виде эскиза, от руки, а чтобы вам было лучше понятно, лист бумаги возьмите побольше. Когда схема готова, представьте себе абстрактную картинку, где горячая вода из котла растекается по трубопроводам и несет с собой тепло в каждое помещение. Так вот, наши трубы должны пропустить достаточное количество этой воды, чтобы тепла хватило на каждую комнату.

Цель расчета – выяснить расход теплоносителя и пропускную способность магистралей, сопоставив ее со стандартными диаметрами труб.

G = 0.86 Q / Δt , где:

G – искомый массовый расход воды, кг/ч;
Q – количество теплоты, необходимое для обогрева помещения, Вт;
Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводах, в расчетах всегда принимается равной 20 ºС.

Мы определили массу жидкости, протекающей в нашу комнату, а чтобы выбрать нужный диаметр труб, нужно знать ее объем. Так как вода - горячая с максимальной температурой 80 ºС, то и плотность ее меньше, значит, надо посчитать объемный расход (л/ч), разделив массу на плотность:

Для справки. Плотность воды при температуре 80 ºС составляет 971.6 кг/м3.

Зная объем протекающего теплоносителя, можем вычислить площадь поперечного сечения:

А = V / (3600ϑ)

В этой формуле:

А – площадь сечения трубы, м2;
V – объемный расход теплоносителя, м3/ч;
ϑ– скорость движения воды, м/с.

D = √ 4А / π

Пример. В дальнюю комнату надо подать 3000 Вт теплоты, циркуляция теплоносителя - естественная. Массовый расход получится 0.86 х 3000 / 20 = 129 кг/ч, объемный – 129 / 971.6 = 0.13 м3/ч. Площадь сечения трубы будет: 0.13 / (3600 х 0.3) = 0.00012 м2, а ее диаметр — √4 х 0.00012 / 3.14 = 0.012 м или 12 мм.

Полученную цифру ставим на схеме около дальнего помещения и переходим к следующему, что ближе к котлу. В нем производим такие же вычисления, только надо учесть тот факт, что тепло для обеих комнат поставляется по одной трубе. Поэтому вначале надо сложить тепловую мощность на обогрев этих двух помещений, а результат подставлять в первую формулу вычисления массового расхода теплоносителя. По окончании переходим еще ближе к котлу, складывая теплоту для 3 комнат и так далее.

Если изложенный способ кому-то покажется громоздким, то выбор диаметра труб для отопления производится с помощью готовых таблиц. Однако зачастую представленная в них информация неполная либо дана в такой форме, что обычному домовладельцу трудно разобраться в цифрах. Вот одна из таких таблиц:

Как видите, расчетные диаметры здесь представлены с определенным промежутком, хотя стандартный ряд внутренних размеров идет в таком порядке: ДУ 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50 и так далее. Кстати, хорошо заметно, насколько трубы для отопления с естественной циркуляцией получаются большего диаметра, чем когда в системе стоит циркуляционный насос. Чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить пропускную способность любого размера труб при скорости теплоносителя 0.3 и 0.7 м/с.

Получив результаты, подбираем трубу по размеру из стандартного ряда, принимая ближайший больший диаметр. Надо учесть, что в обозначении стальных водогазопроводных труб указан внутренний размер изделия, а в электросварных – наружный. Такую же маркировку имеют металлопластиковые, полиэтиленовые и полипропиленовые трубы, поэтому для определения внутреннего диаметра надо от наружного габарита отнять 2 толщины стенок.

Производить расчеты вручную бывает не всегда удобно, процесс отнимает много времени. Для упрощения работы 4 простых формулы, изложенные выше, рекомендуется ввести в Exel и выполнять вычисления с помощью этой программы. Тогда вы будете уверены в полученных результатах и будете точно знать, какие для отопления следует использовать трубы.

При проектировании системы отопления очень важно не только выбрать материал изготовления труб (сталь, медь, металлопластик, полипропилен и т. д.), но и рассчитать, какой диаметр трубы для отопления потребуется. Данный параметр определяет пропускную способность трубы, показывает, какой объем теплоносителя можно транспортировать через нее в единицу времени. А это, в свою очередь, влияет на «разветвленность» и протяженность трубопровода, а также на количество отопительных радиаторов, которые можно подключить к системе. Кроме того, зная диаметр труб, можно спрогнозировать потери тепла в системе.

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 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.

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.

Нюансы при выборе диаметра труб системы отопления

Описание диаметров труб

При выборе диаметра труб отопления принято ориентироваться на следующие характеристики:

внутренний диаметр – главный параметр, определяющий размер изделий;
вешний диаметр – в зависимости от этого показателя происходит классификация труб:

малый диаметр – от 5 до 102 мм;
средний – от 102 до 406 мм;
большой – более 406 мм.

условный диаметр – значение диаметра, округленное до целых чисел и выражающееся в дюймах (например, 1″, 2″и т. д.), иногда в долях дюйма (например, 3/4″).

Увеличенный или малый диаметр

Если вас интересует, как рассчитать диаметр трубы отопления, обратите внимание на наши рекомендации. Наружное и внутреннее сечение трубы будут отличаться на величину, равную толщине стенки этой трубы. Причем толщина разнится в зависимости от материала изготовления изделий.

Профессионалы полагают, что при монтаже принудительной системы отопления диаметр труб должен быть как можно более малым. И это неспроста:

чем меньше диаметр пластиковых труб для системы отопления, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать (экономия времени на нагрев и денег на энергоносители);
с уменьшением сечения труб замедляется скорость движения воды в системе;
трубы малого диаметра проще монтировать;
трубопроводы из труб небольших диаметров являются экономически более выгодными.

Однако это не означает, что нужно вопреки проекту отопительной системы приобретать трубы диаметром меньшим, чем получился у при расчете. Если трубы будут чересчур малы, это сделает работу системы шумной и малоэффективной.

Существуют конкретные значения, описывающие идеальную скорость движения теплоносителя в системе отопления – это интервал от 0,3 до 0,7 м/с. Советуем равняться именно на них.

Расчет диаметра труб отопления

Чтобы понять, как работать с таблицей диаметров и как выбрать диаметр труб при проведении отопительного трубопровода, рассмотрим типовой расчет для комнаты площадью 20 м 2:

Сначала выясняем, какое количество тепловой мощности требуется для обогрева того или иного помещения в доме. Для каждых 10 м 2 площади (при условии, что стены утеплены, а высота потолка – не более 3 м) необходим 1 кВт тепловой мощности.
В нашем случае – это 20 м 2 , следовательно, 2 кВт.
Прибавляем 20 %-ный запас, имеем в итоге 2,4 кВт. Значит, для создания комфортных температурных условий в такой комнате нужно обеспечить отопление мощностью 2,4 кВт. Провести описанные вычисления вы может при помощи
1. По таблице внутренних диаметров труб находим значение мощности 2,4 кВт (2400 Вт), затем смотрим верхнее значение теплового потока. В зоне, выделенной голубым цветом, представлена оптимальная скорость движения жидкости в системе отопления, о которой упоминалось в нашей статье ранее. Стоит отметить, что в представленной таблице указаны значения всех параметров для двухтрубной отопительной системы, с учетом разницы температур жидкости на входе в трубопровод и на выходе.
Итак, подытожим работу с таблицей. Для обогрева помещения 20 м 2 подходит труба сечением 8 мм. При этом скорость движения теплоносителя составит 0,6 м/с, его расход – 105 кг/ч, а тепловая мощность – 2453 Вт. Допускается применение 10-мм труб, тогда скорость движения будет равна 0,4 м/с, расход 110 кг/ч, а тепловой поток – 2555 Вт.