Приветствую, камрады! Знаете ли вы, какой диаметр трубы нужен для отопления частного дома? Если вас заинтересовал заголовок статьи, то, вероятно, не знаете. Я собираюсь исправить этот недочет и познакомить вас с предельно простыми и понятными схемами расчетов системы отопления. Итак, в путь.

Шаг за шагом

Чтобы вычислить размер труб на разных участках отопительной системы, нужно знать:

1. Потребность в тепле всего дома . Она определяет мощность котла или другого источника тепла и диаметр розлива на входе и выходе из его теплообменника;
2. Тепловую нагрузку на отдельные участки контура . Она складывается из суммарной мощности отопительных приборов и определяется теплопотерями отапливаемого помещения или группы помещений.

Вычисляем мощность котла

Простая схема

Советские СНиПы полувековой давности предлагали рассчитывать тепловую мощность системы отопления, исходя из нормы в 100 ватт на квадратный метр. Скажем, дому площадью 150 м2 нужен источник тепла мощностью 150х100=15000 ватт, или 15 кВт. Точка.

Схема понятна, проста и… дает огромные погрешности. Дело в том, что она полностью игнорирует ряд факторов, очень сильно влияющих на теплопотери:

• Высоту потолка . В квартирах домов постройки 60-90 годов 20 века она была типовой - 2,5 метра. В коттеджах же можно встретить разброс от 2,4 до 4 и более метров. Между тем с увеличением высоты потолка увеличиваются отапливаемый объем, площадь стен (через которые теряется тепло) и, соответственно, растут затраты энергии на обогрев;

• Качество утепления стен . Здание из газобетона с внешним утеплением пенопластом или минеральной ватой будет терять куда меньше тепла, чем дачный домик со стенами в один ;

Когда создавался СНиП, предлагающий рассчитывать отопление по норме 100 Вт/м 2 , стандартом де-факто были типичные для домов сталинской постройки кирпичные стены толщиной в 2 кирпича (с учетом толщины кладочных швов - 51-52 сантиметра).

• Площадь и структуру остекления . Через окна в общем случае теряется намного больше тепла, чем через стены, поэтому, чем больше их площадь - тем больше тепла нужно для обогрева. При этом окна могут сильно различаться теплопроводностью: тройной энергосберегающий стеклопакет пропускает в 8-10 раз меньше тепла, чем одиночное остекление;
• Климатические условия . При неизменном качестве утепления теплопотери прямо пропорциональны разнице температуры между домом, который мы отапливаем, и наружным воздухом. При +20 в доме расход тепла в 0 °С и -40 °С на улице будут различаться ровно в три раза. Нормативы СНиП, верные для европейской части России, в равной степени непригодны для теплых и холодных регионов.

Точная схема

Как учесть все переменные при проектировании отопительной системы коттеджа?

Очень просто. В расчетах нужно учесть:

1. Объем отапливаемого помещения. Он равен произведению отапливаемой площади на высоту потолка;
2. Качество утепления стен и теплопотери через окна;

1. Максимальную разницу температуры с улицей.

Формула для расчета имеет вид Q=V*K*Dt/860. В ней:

• Q - рассчитываемая мощность (кВт);
• V - объем дома или отдельного помещения, которое нам предстоит отапливать (м3);
• K - коэффициент рассеивания тепла, определяющийся качеством утепления стен и структурой остекления окон;
• Dt - разница между температурой в доме (в расчетах ее принимают соответствующей санитарным нормам) и нижним пиком зимних температур (читай - температурой пяти самых холодных дней самого холодного месяца).

Подчеркиваю: в расчетах учитывается температура самой холодной пятидневки, а не абсолютный минимум температуры. Экстремальные заморозки случаются с периодичностью раз в несколько десятилетий, и закладывать их в проект, мягко говоря, накладно.

Где взять значения санитарных норм и зимних минимумов температуры?

С первым параметром все просто: он равен +18 °С в регионах со средним минимумом зимней температуры выше -31 градуса и +20 °С в более холодной климатической зоне.

Источником информации о температурах самых холодных пятидневок для разных регионов страны для вас может стать СНиП 23-01-99, посвященный строительной климатологии. Если вам не хочется рыться в нормативной документации - просто найдите свой город на карте строкой ниже.

Чему равен коэффициент теплопотерь?

Он подбирается из следующих диапазонов значений:

Изображение	Коэффициент и описание постройки
	0,6-0,9 : утепленный фасад, тройные и/или энергосберегающие окна.
	1-1,9 : стены в 2 кирпича и двойные стеклопакеты.
	2-2,9 : стены - 25 см кирпичной кладки или 10 см бруса, окна - с одиночным остеклением.
	3-4 : постройка с металлическими стенами без утепления.

Давайте еще раз своими руками рассчитаем суммарную мощность отопительной системы для дома площадью 150 квадратов, уточнив ряд дополнительных параметров:

• Дом расположен в Севастополе (температура самых холодных пяти дней зимы - -14 градусов);
• Его стены сложены из инкерманского камня (местной осадочной породы с хорошими теплоизолирующими качествами) и имеют толщину 40 см;
• Высота потолка - 3,2 метра;
• Окна - пластиковые, с однокамерными стеклопакетами.

Приступим к расчету.

Объем помещения равен 150х3,2=480 кубометров.

Коэффициент утепления с учетом крайне низкой теплопроводности инкерманского камня принимаем равным единице (1,0).

Дельта температур между домом и улицей равна 20 — -14 = 34 °С.

Подставляем значения в формулу : Q = 480*1*34/860 =19 (с округлением) киловатт.

Вычисляем мощность отдельного контура

Тепловая нагрузка на каждом отдельном участке контура отопления равна сумме значений мощности подключенных к нему отопительных приборов. Если в комнате стоит два радиатора по 1,5 кВт каждый, то она создает нагрузку на контур, равную 1,5+1,5=3 киловаттам.

Суммарная мощность всех отопительных приборов в доме должна быть равной номинальной мощности котла или незначительно превышать ее.

Где взять информацию о мощности приборов?

Для панельных, пластинчатых радиаторов и конвекторов - только в сопроводительной документации или на официальном сайте производителя.

В случае секционных радиаторов можно использовать в расчетах следующие значения мощности на одну секцию:

Изображение	Тип радиатора и номинальная тепловая мощность секции
	Чугунный : 140-160 Вт.
	Биметаллический : 180-190 Вт.
	Алюминиевый : 200-210 Вт.

Как всегда, есть нюанс. Производители указывают мощность для вполне конкретного режима работы - для дельты температуры между поверхностью радиатора и окружающим воздухом в 70 градусов.

На практике этот режим достижим только в системе центрального отопления и только в пик холодов: при температуре на подаче отопления 95 °С ближние к элеваторному узлу батареи могут нагреться до 90 градусов при температуре воздуха в квартирах 20 °С.

Фактическая тепловая мощность секции будет уменьшаться пропорционально разнице температур между отапливаемым помещением и . При +60 на поверхности радиатора и +25 в комнате дельта температур будет равна 35 градусам, а тепловая мощность каждой секции упадет относительно номинальной ровно вдвое.

Расчет диаметра розлива и подводок к радиаторам выполняется для самой высокой температуры теплоносителя, с которой планируется эксплуатировать отопительную систему, и минимальной температуры в помещении. В этом случае в проект закладывается максимально возможная тепловая нагрузка.

Давайте разберем расчет нагрузки на отдельный отопительный контур на примере.

Дано :

• Комната отапливается двумя радиаторами с номинальной мощностью 1,5 кВт каждый;
• Система отопления будет работать с температурой подачи 75 градусов;
• Воздух в комнате может остывать до +18 °С.

Дельта температур равна 75-18=57 °С, или 57/70=0,81 от той, при которой радиатор отдает номинальную мощность.

Фактическая мощность радиаторов (то есть максимальная тепловая нагрузка на контур) равна 3*0,81=2,43.

Вычисляем диаметр трубы

На расчетный диаметр труб для системы отопления оказывают влияние два параметра:

, которую мы только что научились рассчитывать;

Скорость теплоносителя в контуре. Чем быстрее он движется, тем больше тепла переносится за единицу времени при неизменном внутреннем сечении трубы.

В системе с циркуляционным насосом выгоднее не увеличивать диаметр розлива и подводок, а ускорить циркуляцию, поставив более производительный насос. Цена погонного метра трубы при росте диаметра увеличивается нелинейно, поэтому ставить толстые трубы накладно.

Однако здесь есть ограничивающий фактор - гидравлические шумы. При скорости свыше 0,7 м/с появляется шум на дросселях, а при 1,5 м/с и выше - на поворотах и фитинговых соединениях. Поэтому в расчеты закладывается скорость циркуляции в 0,4-0,6 м/с.

Внутренний диаметр трубы рассчитывается по формуле D=√354*(0,86*Q/Dt)/V. В ней:

• D - искомый диаметр (мм);
• Dt - разница температур на входе и выходе контура (°С);

Типичный перепад температуры между подачей и обраткой в автономном контуре - 20 градусов.

• V - скорость теплоносителя (м/с).

Так, при мощности котла 12 кВт, дельте температур 20 градусов и скорости воды в контуре 0,6 м/с минимальный внутренний диаметр розлива равен √354*(0,86*12/20)/0,6=17,4 мм.

У стальной трубы ее номинальный размер (ДУ, или DN) примерно равен внутреннему диаметру. С учетом реальной линейки размеров внутреннему диаметру 17,4 мм соответствует водогазопроводная труба ДУ 20.

Для подводок к радиаторам и небольших отопительных контуров трудно рассчитать перепад температуры между подачей и обраткой. В этом случае проще подобрать размеры труб по таблице:

В частных домах монтаж системы отопления чаще выполняется не стальными трубами, а пластиковыми и металлопластиковыми. Причина - более низкая цена погонного метра полипропиленовых или металлополимерных труб по сравнению со стальными. Эти изделия используют другую систему обозначений размера: для них указывается внешний диаметр.

На пропускную способность розлива или подводки влияет только внутреннее сечение трубы. Чтобы рассчитать внутренний диаметр, отнимите от наружного диаметра две толщины стенки. Оба параметра всегда указываются в маркировке.

Пример : нам нужна труба с внутренним диаметром 17,4 мм. Стенка армированной полипропиленовой трубы размера 25 мм имеет толщину 3,2 мм. Внутренний диаметр трубы равен 25-(3,2*2)=18,6 мм.

Вердикт : подходит.

Особый случай

Гравитационная отопительная система имеет пару особенностей:

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

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

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

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

Как это сделать?

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

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

Заключение

Надеюсь, что этот материал поможет читателю в проектировании собственной отопительной системы. Узнать больше о методиках расчета отопления вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!

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
	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!

Эффективность работы отопительной магистрали зависит от мощности котла, радиаторов, параметров арматуры. Подходящий диаметр труб для отопления определяется посредством онлайн-программ или самостоятельных расчетов, а также технических показателей и материала. Зная все нюансы, собственник дома может подобрать качественные и надежные изделия.

Сложности выбора диаметра трубопровода

При выборе труб учитывается внутренний и внешний диаметр, а также материал изготовления

Основная сложность подбора диаметра заключается в особенностях планирования магистрали. Учитываются:

• наружный показатель (медь и пластик) – поверхность арматуры может отдавать тепловые потоки в помещение;
• внутренний диаметр (сталь и чугун) – позволяет рассчитать пропускные характеристики отдельного участка;
• условные параметры – округленное значение в дюймах, нужно для теоретических подсчетов.

Для определения сечения учитывают, что на 1 м2 помещения тратиться 100 Вт энергии.

Зависимость размера от скорости теплоносителя

Выбор показателя диаметра определит пропускную способность магистрали с учетом рекомендованной скорости 0,4-0,6 м/сек. При этом учитывается, что при скорости менее 0,2 м/сек образуются воздушные пробки, а при скорости более 0,7 м/сек есть риск повышения давления теплоносителя.

Для исключения теплопотерь и увеличения скорости теплоносителя устанавливается насос

Насколько равномерно распределяется тепловая энергия по контуру и определяет диаметр патрубков. Чем он меньше, тем быстрее движется вода, но у скоростных показателей есть ограничение:

• до 0,25 м/сек – в противном случае есть риски появления воздушных пробок и невозможности их удаления спускниками, теплопотерь в комнате;
• не больше 1,5 м/сек – теплоноситель в процессе циркуляции будет шуметь;
• 0,36-0,7 м/сек – эталонная величина скорости теплоносителя.

Для контроля интенсивности циркуляции без повышения диаметра патрубков используется циркуляционный насос.

Параметры объема теплоносителя

Для систем с естественной циркуляцией лучше выбрать арматуру с увеличенным диаметром. Это снизит потери тепла в процессе трения воды о внутреннюю поверхность. При использовании данного приема следует учесть, что при увеличении объема воды повышаются затраты энергии на ее нагревание.

Гидравлические потери

Явление возникает, если трубопровод сделан из пластиковых изделий разного диаметра. Причина заключается в разности давлений на местах стыков и увеличению гидравлических потерь.

Формула вычисления диаметра магистрали

Правильное определение диаметра трубы, используемой для магистрали отопления многоквартирного или частного дома, производится на основании таблицы и формулы. При работе с таблицей нужно ориентироваться на зеленые клеточки – в них указана оптимальная скорость давления теплоносителя.

Расчет производится по формуле D= √(354*(0.86*Q/∆t)/V) , где:

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

В системе с естественной циркуляцией диаметр труб выбирают больший

В качестве примера можно рассмотреть двухэтажный дом с четырьмя крыльями (по 2 на этаж), подключенный к двухтрубной системе с суммарными теплопотерями 36 кВт, 20 кВт из которых приходится на обогрев 1-го этажа, 16 кВт – второго. Для коммуникаций использовался полипропилен, они работают в режиме 80/60 при температуре 10 градусов.

Алгоритм подсчета:

1. Весь объем воды приходится на участок соединения первой ветки с котлом. Это общее количество тепла, равное 38 кВт.
2. По таблице нужно найти данную строчку и соответствующие зеленые ячейки. При данных параметрах необходимый диаметр – 40 и 50 мм. Выбор делается в пользу меньшего.
3. По развилке видно количество тепла на первом (20 кВт) и втором (16 кВт) этажах. Сечение трубной арматуры по таблице – 32 мм.
4. Поскольку на каждом этаже 2 крыла, контур разделен на два ответвления. Для первого этажа 20/2=10 кВт на крыло, для второго – 16/2=8 кВт на крыло.
5. По таблице определяется диаметр – 25 мм, используемый до момента падения нагрузки до 5 кВт, потом – 20 мм.

Расчеты для обратки не нужны – используются трубы с аналогичными параметрами.

Важные технические характеристики труб

Качественный обогрев помещения невозможен без учета технических характеристик оборудования. Их можно рассмотреть на примере стандартных изделий из полипропилена марки РN 20 и 30.

При теплоносителе со скоростью 0,4 м/сек требуется учитывать тепловую мощность изделий различного диаметра. При наружных параметрах 20 мм вырабатывается 4,1 кВт, при 25 мм – 6,3 кВт, при 32 мм – 11,5 кВт, при 40 мм – 17 кВт.

Порядок расчета коллектора отопления и монтажных гильз

Гильзы на коллектор отопления устанавливают после выбора диаметра труб

Коллектором отопления оснащается квартира или частный дом. Устройство обеспечивает разводку теплоносителя по нескольким веткам. Расчет коллектора производится вместе с сечением труб по наружному или внутреннему размеру на основании принципа «трех диаметров» – трубы на трассе удаляются друг от друга на 6 радиусов каждый. Диаметр коллектора также равен этой величине.

Параметры гильз вычисляются после установления сечения магистрали. Элементы подбираются с учетом материала стены и арматуры, степени расширения при нагревании. Например, диаметр трубы из пластика – 20 мм, гильзы – 24 мм.

Последовательность вычисления сечения отопительных магистралей

Для коммуникаций с циркуляционными насосами понадобится учесть объем теплоносителя в системе, общую протяженность теплотрассы, эталонную скорость потока, теплопередачу отопления, мощность оборудования, величину сопротивления и давление без насоса.

Чтобы выяснить размер изделий, понадобится сделать поправку на снижение КПД – сопротивления поворотов, изгибов и фитингов. Вычисления можно проводить по формуле H = λ(L/D)(V2/2g) , где:

• Н – высота нулевого давления без напора в м;
• λ – коэффициент сопротивляемости труб;
• L – длина магистрали;
• D – внутренний диаметр трубы в мм;
• V – скорость потока в м/с;
• g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

В процессе исчислений минимальных потерь тепла нужно проверить несколько вариантов диаметров на предмет минимального сопротивления.

Характеристики материалов для изготовления труб

Таблица диаметров пластиковых труб для отопления

Производители выпускают трубопроводы из нескольких типов материалов.

Полимерные

Изделия, для которых используется пластиковый материал – сшитый или обычный полиэтилен. После вычислений можно установить, какой диаметр пропиленовых труб нужен для отопления частного дома в зависимости от типа оборудования:

• одна или две батареи – 16 мм;
• радиатор или группа радиаторов с мощностью 1-2 кВт (стандартные), до 5 батарей мощностью до 7 кВт – 20 мм;
• плечо тупиковой разводки (крыло дома), радиаторы до 8 шт. общей мощностью до 11 кВт – для отопления лучше использовать пропиленовые трубы диаметром 25 мм;
• один этаж (до 12 радиаторов с общей мощностью до 19 кВт) – 32 мм;
• магистраль из 20 радиаторов до 30 кВт мощностью – 40 мм.

Толщина стенок полимерных изделий подбирается по параметрам давления в сети и бывает 1,8-3 мм.

Стальные

Отличаются прочностью и хорошей теплоотдачей, но сложны в плане монтажа. Поверхность арматуры из нержавейки не подвергается коррозии, характеризуется гладкостью. Стальная отопительная арматура по ГОСТ 3262-75 классифицируется по наружному диаметру, от которого зависит толщина стенок. Данные указаны в таблице.

Стандартные и легкие модификации применяются для организации квартирного или домашнего отопления.

Вычислить оптимальное сечение трубопровода профессионалу несложно. Практический опыт + специальные таблицы – всего этого достаточно, чтобы принять верное решение. А вот как быть рядовому собственнику жилища? Ведь многие предпочитают монтировать отопительный контур своими силами, но при этом не имеют профильного инженерного образования. Данная статья станет хорошей подсказкой для тех, кому нужно определиться с диаметром трубы для отопления частного дома.

Есть несколько нюансов, на которые нужно обратить внимание:

• Во-первых, все данные, полученные на основании вычислений по формулам – приблизительные. Различные округления величин, усредненные коэффициенты – все это вносит ряд поправок в конечный результат.
• Во-вторых, специфика эксплуатации любого контура отопления имеет свои особенности, поэтому любые расчеты дают лишь ориентировочные данные, «на все случаи».
• В-третьих, трубная продукция выпускается в определенном ассортименте. Это же касается и диаметров. Соответствующие величины располагаются в определенном ряду, с градацией по значениям. Поэтому придется подбирать номинал, наиболее близкий к расчетному.

Исходя из вышесказанного, целесообразно воспользоваться практическими рекомендациями профессионалов.

Все Ду – в «мм». В скобках – для систем с естественной циркуляцией теплоносителя.

• Общая труба линии – 20 (25).
• Отводы к батареям – 15 (20).
• При – диаметр 25 (32).

Но это общие параметры контура, не учитывающие его специфику. Более точные значения отражены в таблице.

Что учитывается при выборе диаметра труб

Мощность теплогенератора. Она берется за основу и определяется индивидуально для каждого строения. На что ориентируется собственник, приобретая котел? На совокупную площадь всех отапливаемых помещений. Именно это обязательно уточнит менеджер в точке продаж, если у покупателя возникнут вопросы по данному пункту.

На заметку! Принято считать, что для обеспечения качественного обогрева дома необходимо придерживаться следующего соотношения – 1 м2/0,1 кВт. Но если учитывать особенности климата, щадящий режим работы агрегата (чтобы не «гонять» его на пределе), то следует добавить порядка 30%. Получается – 1/1,3.

Скорость теплоносителя. Если она менее 0,25 м/сек, то есть риск завоздушнивания системы, образования пробок на трассе. Превышение значения 1,5 чревато «шумами» в магистрали. Это особенно ощутимо, когда трубы металлические, да еще и проложены открытым способом. Но в любом случае перемещение теплоносителя по трассе будет хорошо прослушиваться.

Практикой доказано, что для частного строения (с автономным отопительным контуром) следует ориентироваться на показатель в пределах от 0,3 до 0,7. Это оптимальное значение для любой системы.

Конфигурация контура. В частных домах при его монтаже, как правило (независимо от схемы), все «нитки» заводятся на коллектор. Каждая из них «нагружена» на определенное количество радиаторов. Нет смысла приобретать трубы одного и того же диаметра для всех линий, если учесть, что чем больше сечение заготовки, тем выше цена 1 п.м.

Диаметр трубы. Наружный особой роли не играет, так как у изделий из различных материалов есть отличия в толщине стенки. Данный параметр свидетельствует лишь об удобстве крепления изделия. Внутренний диаметр – о пропускной способности трассы. Именно он и является определяющим.

На заметку! Принято оперировать усредненным значением величины сечения (диаметром условного прохода). Именно данный параметр и применяется в расчетах.

Диаметры труб принято обозначать в дюймах. Для нас это непривычная (не метрическая) система, поэтому следует знать правила перевода величин. Соотношение дюйма к сантиметру – ½,54 (или 25,4 мм). Материал трубы – металлопластик, сталь, ПП, ПЭ.

Специфика строения. В первую очередь это относится к эффективности его теплоизоляции – из каких материалов она смонтирована, по какой методике и так далее.

• Неправильный выбор диаметров изделий чреват многими неприятностями: протечками (из-за гидродинамических ударов или превышения давления в магистрали), повышенным расходом эл/энергии (топлива) по причине низкой эффективности системы и рядом других. Поэтому монтировать ее по принципу «как у соседа (кума, свояка)» не следует.
• Если контур состоит из разнородных труб, то придется делать специальные расчеты для каждого участка (линии) трассы. Отдельно – для пластика, металла (сталь, медь), применять различные коэффициенты и так далее. Решить такую задачу может лишь специалист. В подобных ситуациях самостоятельно заниматься расчетами не стоит, так как ошибка может быть весьма значительной. Услуги профессионала обойдутся гораздо дешевле, чем последующая переделка коммуникаций, да еще и в отопительный сезон.
• Подключение всех приборов (расширительный бак, батареи и других) контура осуществляется трубами одного сечения.

Для исключения образования воздушных пробок (в случае некоторых ошибок в расчетах) на каждой линии следует установить так называемые воздухоотводчики.

Для систем с принудительной циркуляцией огромное значение имеет правильно подобранный трубопровод. Если в расчете диаметра труб для отопления будут допущены ошибки, это скажется на эффективности обогрева дома.

Что для этого нужно

1. Суммарные теплопотери жилища.
2. Какой мощностью обладают обогревающие радиаторы отдельно в каждом помещении.
3. Общая длинна труб контура.
4. Каким образом разведена система.

Для возможности рассчитать диаметр труб необходимо заранее определить общие потери тепла, мощность котельного оборудования и батарей для каждого помещения. Немалое значение имеет также то, какой способ будет выбран для разводки труб. Имея на руках все эти параметры, составляется схема будущего расчета.

Важно также помнить о некоторой специфике маркировки различных труб. Так, на полипропиленовых трубах для отопления частного дома диаметр указывается наружный (то же самое касается изделий из меди). Для вычисления внутреннего параметра отнимают от этого показателя толщину стенок. Стальные и металлопластиковые трубы маркируются внутренним сечением.

Выбор подходящего диаметра труб для отопления

Провести точный расчет сечения трубопровода практически невозможно. Для этих целей применяется несколько способов, при приблизительной идентичности конечного результата. Как известно, главной задачей системы является доставка на батареи необходимого объема тепла, чтобы добиться максимальной равномерности нагрева отопительного прибора.

В принудительных контурах для этих целей задействуется трубопровод, теплоноситель и циркуляционный насос. С помощью этого набора приспособлений необходимо за фиксированное время подать нужную порцию теплоносителя. Существует два способа реализации этой задачи – использование труб меньшего диаметра в комбинации с большей скоростью движения воды, или применение системы с большим сечением, в которой интенсивность движения будет меньшей.

Причины популярности первого варианта:

1. Меньшая цена на более тонкие трубы.
2. Большая простота монтажа.
3. На открытых участках такие системы менее заметны. Если же их помещать в пол или стены, посадочные места под укладку требуется меньшие.
4. В узких трубопроводах находятся меньше жидкости. Это приводит к снижению инерционности системы и к экономии топлива.

Благодаря набору типовых диаметров и фиксированному количеству транспортируемого по ним тепла, отпадает необходимость проведения однотипных расчетов. Для этих целей были составлены специальные таблицы: они позволяют, имея на руках данные о нужном количестве тепла, скорости подачи воды и рабочей температуре нагрева контура, рассчитать нужные размеры. Чтобы определиться, какие диаметры труб бывают для отопления, необходимо отыскать нужную таблицу.

Для расчета диаметра отопительных труб применяется следующая формула: D = √354х(0.86х Q/∆t)/V, где D - искомый диаметр трубопровода (мм), ∆t° - дельта температур (разница подачи и обратки), Q - нагрузка на данный участок системы, кВт - определенное количество тепла, необходимое на обогрев помещения, V - скорость теплоносителя (м/с).

Автономные системы обычно обладают скоростью движения теплоносителя на уровне 0,2 - 1,5 м/с. Как показывает практический опыт, наиболее оптимальной скоростью в таких случаях является 0,3 м/с - 0,7 м/с. При уменьшении этого показателя возникает реальная угроза появления воздушных пробок, при увеличении – теплоноситель при движении начинает сильно шуметь.

Для подбора оптимального значения и существуют таблицы. Они содержат данные для труб из разного материала – металла, полипропилена, металлопластика, меди. При определении диаметра труб отопления, как правило, упор делался на стандартные рабочие режимы с высокими и средними температурами. Понять суть процедуры помогут некоторые примеры.

Расчет двухтрубных систем

Речь пойдет о двухэтажном доме с двухтрубной системой отопления по два крыла на каждом этаже. Для обустройства системы применяются полипропиленовые трубы. Режим работы - 80/60, дельта температур – 20 градусов. Уровень теплопотерь - 38 кВт тепловой энергии (первый этаж - 20 кВт, второй - 18 кВт).

Порядок расчета:

1. Для начала нужно определиться с тем, какой трубой оформить участок между котлом и первым разветвлением. Здесь транспортируется весь объем теплоносителя, передающий тепло в 38 кВт. Справочные данные указывают на два подходящих параметра – 40 и 50 мм. Выгоднее остановиться на меньшем диаметре 40 мм.
2. В месте разделения потока 20 кВт направляется на первый этаж, а 18 кВт – на второй. Согласно справочнику проводится определение сечения. В этом случае для каждого направления оптимальным диаметром является 32 мм.
3. В свою очередь, каждый контур включает в себя по две линии с равноценной нагрузкой. На первом этаже в обе стороны расходится по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором - по 9 кВт (18 кВт/2) = 9 кВт). Подходящими значениями для этих веток будет 25 мм. Данный параметр разумнее использовать до момента снижения нагрузки до 5 кВт. После этого переходят на диаметр 20 мм. Первый этаж переводится на 20 мм сразу за вторым радиатором. Второй этаж обычно переходит после третьего прибора. Как показывает практика, этот переход лучше всего осуществлять при нагрузке 3 кВт.

Таким образом проводится расчет диаметра полипропиленовых труб для двухтрубной системы. Определять размеры обратной трубы нет смысла: они берутся такие же, как и для подачи. Эта процедура несложная: главное – иметь всех исходные данные. Если для организации системы предполагается применение труб другого типа, использовать нужно данные под конкретный материал изготовления. Расчет диаметра труб отопление с естественной циркуляцией несколько отличается.

Расчет однотрубной системы принудительного типа

Принцип применяется такой же, как и в предыдущем случае, однако алгоритм действий меняется. Для примера можно взять расчет внутреннего диаметра простой однотрубной системы отопления в одноэтажном доме. В контуре есть шесть радиаторов с последовательным подключением.

Порядок расчета диаметра трубопровода отопления по тепловой мощности:

1. Котел передает в начало системы 15 кВт тепла. Согласно справочным данным, этот участок можно оснастить трубами 25 мм и 20 мм. Как и в первом примере, лучше выбрать 20 мм.
2. Внутри первой батареи происходит снижение тепловой нагрузки до 12 кВт. Это никак не влияет на сечение выходящей трубы: оно остается в том же значении 20 мм.
3. Третий радиатор уменьшает нагрузку до 10,5 кВт. При этом сечение остается прежним - все те же 20 мм.
4. Переход на меньший диаметр 15 мм происходит после четвертой батареи, так как нагрузка уменьшается до 8,5 кВт.
5. К пятому прибору теплоноситель транспортируется по трубе 15 мм, а после него происходит переход на 12 мм.

На первый взгляд может показаться, что расчет диаметров труб для системы отопления происходит легко и просто. Действительно, когда для организации контура используются полипропиленовые или металлопластиковые изделия, сложностей обычно не возникает. Это объясняется их небольшой теплопроводностью и маленькими утечками тепла сквозь стенки (их можно не учитывать). Совершенно по-другому обстоит дело с металлическими изделиями. Если стальной, медный или нержавеющий трубопровод имеет приличную длину, через его поверхность будет утекать достаточно много тепловой энергии.

Как рассчитать металлические трубы

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

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

Для получения результата необходимо подставить в формулу нужные значения:

q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с

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

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

Поиск соответствующих данных

Что касается поиска оптимальных справочных данных, то почти все сайты производителей комплектующих отопительных систем предоставляют эту информацию. В тех случаях, когда подходящие значения не были найдены, существует специальная система подбора диаметров. Эта методика основана на вычислениях, а не на усредненных закономерностях, построенных на обработке данных об огромном количестве отопительных систем. Расчет теплоносителя по сечению трубы разработан сантехниками с практическим опытом проведения монтажных работ, и применяется для обустройства небольших контуров внутри жилищ.

В подавляющем большинстве случаев отопительные котлы оснащаются двумя размерами подающих и обратных патрубков: ¾ и ½ дюйма. Этот размер принимается за основу для выполнения разводки до первого разветвления. В дальнейшем каждое новое разветвление служит поводом для уменьшения диаметра на одну позицию. Этот метод позволяет провести расчет сечения труб в квартире. Речь идет о небольших системах в 3-8 радиаторов. Обычно такие схемы состоят из двух-трех линий с 1-2 батареями. Подобным образом можно рассчитывать и небольшие частные коттеджи. При наличии двух и более этажей приходится использовать справочные данные.

Метод приравнивания

Хотя трубы из разных материалов маркируются разными значениями (внутренними или внешними), в некоторых случаях допускается их приравнивание. Это касается ситуаций, когда не удается найти данные о конкретной трубе: в такой ситуации можно использовать информацию по аналогичному сечению изделия из другого материала.

Допустим, требуется рассчитать, какой диаметр металлопластиковой трубы нужен для отопления, а нужные сведения по этому материалу найдены не были. В качестве альтернативы используется таблица скорости теплоносителя в системе отопления для полипропиленовых изделий. Используя соответствующие размеры, производят подбор соответствующих параметров для металлопластиковой трубы. Без неточностей в таком случае обойтись не удается, однако в контурах принудительного типа они не являются критичными.

Вывод

Используя для организации отопления своего дома не очень сложную и разветвленную схему, расчет оптимального диаметра трубопровода может быть реализован своими силами. Чтобы это сделать, необходимо вооружиться информацией о теплопотерях жилища и мощности каждой батареи. Далее при помощи специальных таблиц и справочников подбирают оптимальное значение сечения труб, которое сможет обеспечить транспортировку нужного объема тепловой энергии в каждую из комнат.

Если применяются сложные схемы со множеством элементов, то для их расчета желательно пригласить профессионального сантехника. При наличии уверенности в собственных силах рекомендуется все же проконсультироваться со специалистом. Бывают случаи, когда по причине допущенных ошибок приходится заниматься дорогостоящей реконструкцией всего контура.