Гидравлический расчет системы отопления. Расчет диаметра трубопровода отопления по тепловой мощности

Комфортное существование жильцов современного загородного дома обеспечивает мощная сеть различных инженерных коммуникаций, среди которых одно из главных мест занимает система, отвечающая за тепло. Планируя монтировать ее самостоятельно, практически каждый хозяин задается вопросом о том, какой диаметр трубы для отопления частного дома выбрать. Для многих это становится настоящей проблемой, так как именно от зависит и конечная стоимость, и эффективность работы системы отопления.

Факторы, влияющие на выбор труб

Выбор диаметра труб для отопления частного дома играет действительно важную роль, поскольку от этого параметра будет зависеть пропускная способность теплосистемы, а также ее тепловые и гидравлические потери. Помимо этого, обязательно следует учитывать масштаб монтируемой системы, а именно количество радиаторов и помещений, требующих обогрева. Многие думают, что чем больше диаметр трубы для отопления частного дома, тем больше ее пропускная способность, а значит, количество радиаторов можно будет увеличить.

Однако повысить эффективность таким способом вряд ли удастся. Мало того что покупка труб с неоправданно большим сечением повлечет дополнительные расходы, так еще и появится риск падения давления в системе до критического значения и, как следствие, снижение КПД.

Теплотехнический расчет

Расчет диаметра труб теплоснабжения выполняется с учетом материала, из которого они изготовлены, длины контура, схемы разводки и принципа циркуляции теплоносителя. Самостоятельно правильно выполнить калькуляцию довольно сложно, особенно если опыта в таких делах нет. Лучше всего за решением данного вопроса обратиться к специалисту, который сможет разработать грамотный проект отопления частного дома.

При его составлении обязательно учитываются следующие параметры будущей отопительной системы:

• схема разводки, на основании которой исчисляется общая длина труб;
• коэффициент сопротивления трубы для системы отопления потоку жидкости (на данный показатель влияют размер, материал и гладкость внутренней поверхности изделия);
• сечения выходного и входного патрубков котла (обычно они тождественны);
• внутренний диаметр трубы для отопления частного дома (внутреннее сечение указывается в миллиметрах или дюймах; 1 дюйм = 25,4 мм);
• уровень охлаждения теплоносителя;
• максимальный показатель скорости движения теплоносителя;
• объем тепла, который надо будет передавать от отопительного котла ко всем радиаторам.

Принцип расчетов

Составляя проект отопления частного дома, специалист ориентируется на оптимальные показатели, которых необходимо достичь при создании новой системы. К примеру:

• Скорость движения воды в системе не должна превышать 1,5 м/сек. Оптимальный вариант - от 0,3 до 0,7 м/сек.
• Степень охлаждения водяного теплоносителя (температурная разница в воде, входящей в котел и выходящей из него) должна находиться в диапазоне 15-20 градусов.
• Количество тепла, требуемое системе, должно равняться общей мощности всех радиаторов (берется максимальный показатель по паспорту). На обогрев 10 кв. метров площади утепленного помещения необходим 1 кВт плюс запас в 15-20%.

Системы с естественной циркуляцией

Максимальный диаметр трубы для отопления частного дома, оборудованного отопительной системой с естественной либо комбинированной циркуляцией, должен соответствовать размерам входного и выходного патрубков котла (чаще всего они одинаковые). Трубы такого сечения понадобятся для выполнения начального и заключительного участков контура.

Если говорить о том, какая труба для отопления частного дома лучше, то тут надо учитывать тип котла. Так для твердотопливных котлов рекомендуется применять металлические изделия. В случае если планируется использовать трубы полимерные, то для монтажа первых пары метров все равно следует применить металлическую трубу.

Стартовый диаметр получается самым большим. Его выдерживают до первого разветвления. Далее разводку выполняют с постепенным уменьшением диаметра труб после каждого ветвления. В последней точке диаметр должен соответствовать ½ дюйма (12,7 мм) либо ¾ дюйма (19 мм). При монтаже «обратки» действует тот же принцип.

Системы с принудительной циркуляцией

Такие системы обычно работают на газовых или электрических котлах. Диаметр труб для них следует выбирать самый малый, так как принудительную циркуляцию обеспечивает насос. Целесообразность труб малого диаметра объясняется следующими факторами:

• меньшее сечение (чаще всего это трубы полимерные или металлопластиковые) позволяет минимизировать объем воды в системе и, следовательно, ускорить ее нагрев (уменьшается инертность системы);
• монтаж тонких труб значительно проще, особенно если их необходимо спрятать в стены (выполнение штроб в полу или стенах требует меньших трудозатрат);
• трубы малых диаметров и соединительные фитинги к ним стоят дешевле, следовательно, снижается общая стоимость монтажа отопительной системы.

При всем этом, размер труб должен оптимально соответствовать показателям, предусмотренным технологическими расчетами. Если эти рекомендации не будут соблюдены, эффективность отопительной системы снизится, а ее шумность - увеличится.

Подключение радиаторов

При коллекторной схеме разводки, котел и коллекторы соединяют трубами большего сечения (от 19 до 25 мм). Разводка от коллекторов осуществляется с применением тонких труб, внутренний диаметр которых составляет 12,7 мм (1/2 дюйма).

Радиаторы, а также дополнительное оборудование, в частности, блок безопасности, гидроаккумулирующая емкость и т. д., тоже подключаются полудюймовыми трубами.

Виды радиаторов

Относительно того, какое отопления лучше для частного дома, отзывы владельцев довольно разнообразны, а вот что касается радиаторов, то многие отдают предпочтение алюминиевым моделям. Дело в том, что от материала зависит мощность батарей отопления. Они бывают биметаллическими, чугунными и алюминиевыми.

Одна секция биметаллического радиатора имеет стандартную мощность 100-180 Вт, чугунного - 120-160 Вт, а алюминиевого - 180-205 Вт.

При покупке радиаторов необходимо точно выяснить, из какого материала они сделаны, так как именно этот показатель требуется для правильного расчета мощности.

для отопления

Нагретая вода транспортируется от котла к радиаторам по трубам, поэтому их качество непосредственно влияет на уровень теплопотерь. На рынке строительных материалов ныне представлены три вида труб:

• металлические;
• медные;
• металлопластиковые.

Каждый вид обладает своими особенностями, о которых и пойдет речь ниже.

Металлические трубы

Этот вариант ранее повсеместно использовался в системах отопления многоэтажных и частных домов. Металлические трубы постепенно уходят в прошлое, так как характеризуются не с самой лучшей стороны. К их недостаткам относятся:

• большой вес;
• проблематичность монтажа (требуется профессиональное оборудование);
• способность накапливать статическое электричество;
• ограниченный срок службы из-за неспособности противостоять ржавчине.

Медные трубы

Такие изделия обладают рядом преимуществ, например:

• способность выдерживать высокие температуры (в пределах 200 градусов);
• высокая прочность (максимальное давление - 200 атмосфер);
• долговечность (не подвержены коррозии).

Однако популярностью медные трубы не пользуются, и причины тому следующие:

• сложность монтажа (требуется профессиональное оборудование и специальные навыки);
• для установки медных труб требуются специальные кронштейны;
• высокая цена (медь - дорогой материал);
• высокая стоимость работ в силу их трудоемкости.

Металлопластиковые трубы

Этот тип труб является самым востребованным среди потребителей. Такие изделия выпускаются в широком типоразмерном ассортименте и идеально подходят для монтажа систем отопления. Они обладают следующими достоинствами:

• повышенная прочность и долговечность (алюминиевая или стекловолоконная основа, покрытая пластиком, в целом создает высокопрочную конструкцию, не разрушающуюся со временем и стойкую к механическим повреждениям);
• стойкость к коррозионным процессам (герметичное внешнее покрытие не пропускает воздух);
• минимальное гидравлическое сопротивление (такие трубы идеально подходят для систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией воды);
• обладают антистатическим свойством;
• простота и высокая скорость монтажа (для установки не требуются профессиональные знания, достаточно ознакомиться с техникой монтажа в интернете и приобрести специальный паяльник);
• низкая стоимость труб любых диаметров и комплектующих к ним.

Надежное соединение элементов обеспечивают специальные элементы - фитинги. Если металлопластиковые трубы необходимо соединить с металлическими либо запорной арматурой, применяются фланцы или переходники на резьбовое соединение.

При монтаже отопительной системы из труб и фитингов, армированных стекловолокном, операция по зачистке этих элементов не требуется, что значительно убыстряет и упрощает работы.

Таким образом, металлопластиковые трубы являются оптимальным вариантом для самостоятельного монтажа отопительной системы. Главное - правильно подобрать необходимое количество и диаметр труб и комплектующих (фитингов).

Важным моментом составления плана отопительной системы в коттедже или в частном жилом доме является правильный расчет протяженности трубопровода.

В процессе разработки проектной документации определяют вид и размер стальных или металлопластиковых труб. Именно от расходных материалов, необходимых для установки отопительного оборудования, будет зависеть эффективность работы всего контура.

Три показателя

Расчет диаметра труб для отопления требует внимания к разным интерпретациям термина «диаметр». Каждый тип изделия характеризуется по следующим описаниям:

• выбор по наружному диаметру - обязательный для составления проекта показатель;
• внутренний диаметр - основополагающий показатель, который указывает на пропускные характеристики системы;
• условно номинальное значение проходного отверстия пластиковых труб - установленный показатель, используемый при маркировке изделий.

Маркировка изделий

Нужно помнить, что сантехнические изделия изготавливаются из различных материалов и маркируются соответствующим диаметру числом:

• трубопрокатные изделия из стали и чугуна - их размеры устанавливаются строго по внутреннему сечению;
• у медных и металлопластиковых труб расчет ведется по наружному размеру.

Поэтому, составляя проектную документацию системы отопления, обязательно нужно учитывать свойства материалов. Особенно это важно, если система будет комбинирована из комплектующих разного диаметрального размера.

Единицы маркировки

При подборе комплектующих для отопления учитывается стандартная единица измерения для определения величины и маркировки. Основное значение, которое указывает размерность, определяется целым числом или дюймом. Пересчитать дюймы в стандартные для нас миллиметры легко из соотношения: 1 дюйм равен 25,4 мм.

Размер трубы рассчитывается с помощью нескольких показателей - возможная скорость тока жидкости и некоторая потеря давления на участке трубопровода в один метр. Расчет диаметра по показателям падения давления экономически целесообразен и состоит в том, чтобы определить балансовую стоимость между расходами по эксплуатации и капитальному обслуживанию.

Чем больше диаметр, тем выше показатели расходов, а для того, чтобы прокачать определенное количество воды, где имеется зауженный диаметр, потребуется затратить намного больше энергии на работу электрического насоса.

Составление проекта

Проектная документация отопительного контура выполняется с соблюдением общих требований. Точки входа и выхода с газового котла считаются основными. Изначальный отрезок трубопровода даже при применении полипропиленовой трубы выполняют из металла (примерно 1,5 м. от точки выхода) до первого разветвления системы.

Затем выполняется разводка всей ветки пластиковых или полипропиленовых труб. При этом сечения зависят от протяженности, но обычно каждое следующее ответвление делают меньшего размера, чем предыдущее. Схематичность подсоединения системы труб с охлаждающей жидкостью та же самая, только подводится ко входному отверстию отопительного котла.

Определение необходимых размеров

С технико-экономической точки зрения выбрать диаметр труб лучше с помощью графика общих затрат от основных значений трубопроводной системы. Необходимые размеры металлопластиковых труб определяются по точке пересечения двух кривых на капитальные и эксплуатационные затраты. Предельно допустимая проточность воды в трубопроводной системе отопления зависит от размеров и колеблется в диапазоне от 0,8 до 1,5 м/c.

Практические параметры

Современные трубы относительно диаметра имеют следующую классификацию:

• трубы с малыми сечениями – 5-102 мм;
• среднего типа – 102-406 мм;
• трубы с большим сечением – от 406 мм.

При этом под условным диаметром понимается значение диаметра, округленное до целых в дюймовом выражении (или долях дюйма). При монтаже системы с принудительной циркуляцией специалисты рекомендуют выбрать трубы с как можно меньшим диаметром. Это необходимо по нескольким причинам:

• чем меньше диаметр, тем меньше теплоносителя нужно греть – это экономия денег и времени;
• малое сечение дает меньшую скорость течения воды в трубопроводе;
• такие трубы проще монтировать, и они экономически более выгодны.

Простая формула

Как провести расчет, если нет мощности обогрева? На самом деле, расчет диаметра труб можно провести, вооружившись таблицей диаметров и критерием мощности в 1 кВт на 10 м2. Для площади в 20 м2 расчет будет следующий: определение количества мощности на обогрев – 2*1кВт, итого 2 кВт; с учетом поправки на 20% (запас) получаем 2,4 кВт. Т.е. для обогрева комнат в доме понадобится 2,4 кВт.

Согласно таблице нужно найти мощность 2,4 кВт (2400 Вт) и соотнести со значением теплового потока – так показана оптимальная скорость движения воды в системе. Таблицы такие рассчитаны на двухтрубную систему отопления. При этом видно, что выбор сечения трубы для обогрева 20 м2 должен находится в пределах от 8 мм до 10 мм.

Если вы начинаете монтировать систему отопления, то должны произвести все необходимые вычисления перед началом работ. Особое внимание стоит уделить расчету диаметра отопительного трубопровода. Если он произведен неправильно, то в первую очередь пострадает гидродинамика отопительной системы. А также мы получим низкую производительность системы при больших энергетических затратах. В том числе неправильный выбор диаметра трубы может повлечь за собой более существенные проблемы, такие как сбои системы, прорывы или течь. Для того, чтобы этого не произошло нужно грамотно подойти к вопросу монтажа отопительного трубопровода.

Как правило, основные характеристики труб для отопления включают в себя внутренний и наружный диаметры , а также условный диаметр - округленное общее значение диаметра, которое определяется в дюймах или в долях дюйма.

Разница между внешним и внутренним диаметром трубы отличается на величину толщины трубы. В зависимости от материала, из которого изготовлена труба, эта величина разнится.

Внешний диаметр трубы обязательно учитывается при монтаже, поскольку требует присоединения всевозможных крепежей. Внутренний диаметр это основной критерий выбора трубы для отопительной системы. Благодаря ему определяется пропускная способность системы. А это, в свою очередь, существенно влияет на возможность протяженности трубопровода и на то, какое количество радиаторов будет возможно подключить к отопительной системе.

Дополнительно, принимая во внимание диаметр трубы, можно будет прогнозировать теплопотери системы обогрева.

Параметры подбора диаметра трубы

В первую очередь нужно учитывать, что правила выбора труб для различных отопительных схем существенно отличаются.

Если подключение системы обогрева будет проводиться к центральной отопительной магистрали, то диаметр трубы рассчитывается аналогично квартирным отопительным системам .

Если же планируется автономное отопление, то диаметр здесь может быть отличен в зависимости от того будет ли система работать с помощью циркуляционного насоса , либо же путем естественной циркуляции .

В том числе на выбор влияют:

• Материал изготовления трубы
• Тип теплоносителя
• Специфика разводки отопительной системы
• Предполагаемое давление воды
• Скорость течения воды в системе

Проводя расчеты диаметра трубопровода, следует изначально учесть из какого типа труб будет проводиться монтаж. Это необходимо, поскольку система измерения и маркировки труб различается исходя из материала, из которого она изготовлена. Как правило, трубы из стали и чугуна маркируются из расчета внутреннего диаметра, а пластиковые и медные трубы по наружному сечению. Это является особо важным фактором, если планируется монтаж трубопровода в комбинации нескольких материалов.

В идеале стоит доверить процедуру расчета специалисту, однако, если у вас нет такой возможности или просто есть желание, то можно вполне справиться самостоятельно.

Расчет диаметра труб системы отопления

Данный расчет производится на основании ряда параметров. Сначала необходимо определить тепловую мощность системы обогрева , потом рассчитать с какой скоростью теплоноситель - горячая вода или другой вид теплоносителя - будет двигаться по трубам. Это поможет максимально точно произвести расчеты и избежать неточностей.

Расчет мощности отопительной системы

Вычисление производятся по формуле. Чтобы высчитать мощность системы обогрева нужно объем обогреваемого помещения умножить на коэффициент теплопотери и на разницу между зимней температурой внутри помещения и за его пределами и затем разделить полученное значение на 860.

Определить коэффициент теплопотери можно исходя из материала постройки, а также наличия способов утепления и его видов.

Если постройка имеет стандартные параметры , то производить расчет можно в усредненном порядке.

Для определения результирующей температуры необходимо среднюю внешнюю температуру в зимнее время года и внутреннюю не меньше чем это регламентировано санитарными требованиями.

Скорость теплоносителя в системе

По нормативам скорость движения теплоносителя по трубам отопления должна превышать показатель 0,2 метра в секунду . Это требование обусловлено тем, что при более низкой скорости движения из жидкости выделяется воздух, что приводит к воздушным пробкам, которые могут нарушить работу всей системы обогрева.

Верхний уровень скорости не должен превышать 1,5 метра в секунду, поскольку это может привести к шуму в системе.

В целом желательно соблюдать средний барьер скорости, чтобы увеличить циркуляцию и тем самым повысить продуктивность системы. Чаще всего, чтобы добиться этого применяются специальные насосы.

Расчет диаметра трубы системы обогрева

Правильное определение диаметра трубы очень важный момент, поскольку он отвечает за качественную работу всей системы и если произвести неправильный расчет и смонтировать по нему систему, то потом будет невозможно исправить что-то частично. Необходима будет замена всей системы трубопровода. А это существенные расходы. Для того, чтобы не допустить этого нужно подойти к расчету со всей ответственностью.

Расчет диаметра трубы производится с помощью специальной формулы. Она включает в себя:

• искомый диаметр
• тепловую мощность системы
• скорость движения теплоносителя
• разницу между температурой в подаче и обратке отопительной системы.

Эту разницу температур необходимо выбрать исходя из нормативов на вход (не меньше чем 95 градусов) и на обратку (как правило, это 65−70 градусов). Исходя из этого, разница температур обычно принимается как 20 градусов.

Гидравлический расчёт труб

Сложность работы зависит от расчета диаметра труб, толщины их стенок и других параметров.

От протяжённости и типа отопительной сети зависит диаметр труб. Теплоноситель во время прохождения по различным участкам трубопровода, теряет часть энергии. Уменьшение диаметра трубы способствует увеличению скорости прохождения теплоносителя и тем самым повышению теплоотдачи.

Помимо этого коэффициент сопротивления потоку теплоносителя определяется шероховатостью внутренней поверхности трубопровода. В связи с этим может существенно различаться давление на разных участках системы отопления.

Применение гидравлических расчетов необходимо, чтобы точно определить параметры давления. В противном случае это может привести к снижению эффективности отопительной системы в связи с тем, что давление, приводящее в движение теплоноситель, не превышало суммарных потерь.

Также необходимо учесть тот факт, что толщина трубы имеет значение не менее чем ее диаметр.

Если диаметр трубы выбран неверно, это грозит серьезными осложнениями в период эксплуатации системы отопления или даже преждевременным выходом ее из строя:

1. Слишком большой диметр трубы системы обогрева . Это приведет к недостаточному давлению в отопительной системе и тем самым нарушению циркуляции. Из-за этого нарушится температурный режим в помещении, проще говоря, оно будет недостаточно обогрето.
2. Слишком маленький диаметр трубы системы обогрева . Из-за увеличения давления внутри трубы маленького диаметра система отопления будет слишком шумно работать.

Во время проектирования и монтажа системы отопления необходимо тщательное соблюдение всех параметров и правил. Ошибки, допущенные на стадии проектирования системы чаще всего просто невозможно исправить выборочно, и необходим полный демонтаж трубопровода системы обогрева и новая его закладка. Это приводит к ощутимым финансовым затратам и как следствие недовольством работой системы. Чтобы этого не произошло достаточно внимательно отнестись ко всем этапам процесса, в том числе к расчетам диаметра трубы отопительной системы.

Видеоинструкция гидравлического расчета

Эффективность отопления зависит не только от материала, применяемого при изготовлении, но и от геометрических характеристик труб, в первую очередь от диаметра. Бесспорно, теплопроводность стали, металлопластика, меди и других материалов различная, НО пропускная способность системы будет зависеть от диаметра труб, по которым происходит перемещение теплоносителя. А чем больше перемещений произойдет в некоторый интервал времени, тем теплее будет в доме.

В зависимости от диаметра труб в системе, разветвление и длинна трубопровода.

Зависимость КПД отопительной системы от диаметра труб

Для корректной работы всей системы, необходимо правильно спроектировать трубопровод. На этом этапе производится оценка ожидаемых теплопотерь. Их количество должно быть минимально, в противном случае, эффективность всей системы значительно упадет.

Для получения экономичной отопительной системы, имеющую высокий КПД, потребуется, помимо характеристик применяемого материала, рассчитать длину и диаметр труб. При необдуманном выборе труб может пострадать их гидродинамика.

Некоторые считают, что чем больше сечение трубопровода, тем больше эффект обогрева. Это мнение ошибочно, так как, при слишком большом значении этого параметра может упасть до минимума величина давления и никакого обогрева не будет.

Диаметр труб в частном доме, в первую очередь, зависит от варианта подачи теплоносителя в систему. В случае централизованной магистрали, расчет проводится, как и в квартире. Но если вы имеете свою собственную систему отопления, тогда размер труб будет зависеть от характеристик материала и схемы отопления. Расход носителя тепла, потери давления и скорость перемещения по металлическим и ПЭ трубам существенно отличается.

Особенности выбора труб для отопления

Параметры, влияющие на диаметр труб следующие:

• внутренний диаметр – основная характеристика труб;
• внешний диаметр, участвующий в классификации труб.

Он бывает:

• малый — до 102 мм;
• средний — от 102 до 406 мм;
• большой — от 406 мм;
• условный диаметр, измеряемый в дюймах.

Разность внутреннего и внешнего диаметра трубы будет равно толщине стенки. Толщина, в первую очередь, зависит от материала трубы.

Специалисты считают, что при установке принудительного отопления, сечение труб должно быть минимальным, потому, что:

• для меньшего диаметра труб из пластика требуется меньшее количество теплоносителя, а отсюда и снижение затрат и времени нагрева;
• при небольшом сечении скорость перемещения теплоносителя невысока;
• монтаж небольших труб намного легче.

Но, при чрезмерно маленьком диаметре труб, отопление будет очень шумным и не эффективным. Оптимальная скорость движения теплоносителя по трубам должна составлять от 0,3 до 0, 7 м/с. Желательно выбирать эти значения.

Расчет диаметра трубы при проектировании системы отопления

Для того чтобы разобраться в таблице диаметров и произвести выбор необходимого значения при проектировании, давайте рассмотрим пример расчета для комнаты площадью 20 квадратных метров.

• Сначала определяем необходимое значение тепловой мощности для обогрева;
• Для нашего помещения потребуется 2 кВт;
• Делаем запас в 20%, получаем 2,4 кВт;
• Если помещение имеет окна, . Их число, как правило, соответствует количеству окон. При наличии двух окон, ставим два радиатора по 1,2 кВт. При необходимости, мощность радиаторов увеличивается. Уменьшать этот параметр нельзя.
• С помощью таблицы внутренних диаметров определяем мощность и смотрим максимальное значение потока тепла.

В области, имеющей оранжевый цвет, указана оптимальная скорость перемещения жидкости в нашей системе. В данной таблице имеются значения всех характеристик двухтрубной системы отопления, учитывая разность температуры в начале и в конце трубопровода.

Таблица диаметров труб отопления, согласно которой, можно рассчитать оптимальный диаметр труб в двухтрубном отоплении.

Правильное проектирование отопительной системы заключается в учете всех возможных факторов влияния на ее эффективность КПД. Помимо корректного подбора основных компонентов, котла, радиаторов, групп безопасности, следует правильно рассчитать сечение магистралей. Для этого нужно знать оптимальный диаметр труб отопления: как правильно выбрать и рассчитать его самостоятельно?

Трудности выбора диаметра труб отопления

Казалось бы - выбор диаметра труб для отопления частного дома не является сложной задачей. Они должны лишь обеспечить доставку теплоносителя от источника его нагрева к приборам теплоснабжения – радиаторам батареям.

Но на практике неправильно подобранный диаметр коллектора отопления или подающей трубы может привести к значительному ухудшению работы всей системы. Это объясняется процессами, которые происходят во время движения воды по магистралям. Для этого нужно знать основы физики и гидродинамики. Чтобы не вдаваться в дебри точных расчетов, можно определить основные характеристики отопления, которые напрямую зависят от сечения трубопроводов:

• Скорость движения теплоносителя . Она влияет не только на повышение шума при работе теплоснабжения, но и нужна для оптимального распределения тепла по приборам отопления. Попросту вода не должна успеть остыть до минимального уровня при достижении последнего радиатора в системе;
• Объем теплоносителя . Так, диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен быть большим, чтобы снизить потери при трении жидкости о внутреннюю поверхность магистрали. Однако наряду с этим увеличивается объем теплоносителя, что влечет за собой повышение затрат на его нагрев;
• Гидравлические потери . Если в системе будут применены разные диаметры пластиковых труб для отопления, то неизбежно возникнет разность давления на их стыке, что приведет к возрастанию гидравлических потерь.

Как выбрать диаметр трубы для отопления, чтобы по факту установки не пришлось переделывать всю систему теплоснабжения из-за крайне низкой эффективности? Прежде всего, следует выполнить правильный расчет сечения магистралей. Для этого рекомендуется воспользоваться специальными программами и при желании проверить результат самостоятельно вручную.

В месте состыковки диаметры полипропиленовых труб для отопления уменьшаются из-за наплава. Снижение сечения зависит от степени нагрева при пайке и соблюдения технологии монтажа.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.

Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:

• Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
• Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.

Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.

При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.

Определение тепловой мощности системы

Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений. Важно лишь знать следующие правила:

• Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
• Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.

Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.

Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.

В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении - +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.

Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.

В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.

Скорость воды в трубах

Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.

Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.

Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.

Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему.

Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.

Расчет отопительного коллектора и монтажных гильз

Вышеописанная технология вычислений может быть применена для всех видов теплоснабжения – однотрубного, двухтрубного и коллекторного. Однако для последнего необходимо сделать правильный расчет диаметра коллектора отопления.

Этот элемент отопления необходим для распределения теплоносителя по нескольким контурам. При этом расчет правильного диаметра коллектора отопления неразрывно связан с вычислением оптимального сечения трубопровода. Это следующий этап проектирования системы теплоснабжения.

Для вычисления диаметра отопительного коллектора необходимо сначала рассчитать сечение труб по вышеописанной схеме. Затем можно воспользоваться достаточно простой формулой:

При определении высоты и оптимального расстояния между патрубками применяется принцип «трех диаметров». Согласно ему удаленность труб на конструкции должна составлять 6 радиусов каждой. Общий диаметр отопительного коллектора также равен этому значению.

Но кроме этого компонента системы нередко приходится применять дополнительные. Как узнать диаметр гильзы для труб отопления? Только выполнив предварительный расчет сечения магистралей. Кроме этого нужно учитывать толщину стен и материал их изготовления. От этого будет зависеть конструкция гильзы, степень ее теплоизоляции.

На значение диаметра гильзы для труб отопления влияет материал изготовления стены, а также трубы. Важно учитывать возможную степень расширения при нагреве поверхности. Если диаметры пластиковых труб теплоснабжения составляют 20 мм, то такой же параметр у гильзы должен быть не менее 24 мм.

Монтаж гильзы необходимо делать на цементный раствор или аналогичный ему негорючий материал.

Дополнительные данные для расчета диаметра труб теплоснабжения

После выбора диаметра труб для отопления частного дома нужно правильно подобрать их материал изготовления, а также учесть особенности отопительной системы. На этот параметр влияет схема расположения магистралей, а также количество запорной и регулирующей арматуры.

Помимо знания диаметра труб в отоплении с естественной циркуляцией нужно учитывать высоту разгонного стояка и правильно подобрать размер его сечения. Он должен быть на минимальной высоте 1,5 относительно других элементов теплоснабжения. Для увеличения скорости движения теплоносителя диаметр полипропиленовых труб, используемых в конструкции разгонного коллектора должен быть на один размер больше, чем у основной магистрали.

Также важно учитывать толщину стенки трубопроводов. Она зависит от материала изготовления и может варьироваться от 0,5 мм (стальные) до 5 мм (пластиковые). На выбор диаметра труб для системы отопления частного дома оказывает влияние материала изготовления. Так, пластиковые магистрали рекомендуется устанавливать для систем с принудительной циркуляцией. Их внутренний диаметр может варьироваться от 10 до 30 мм. Подробнее о толщине стенок полимерных труб для отопления можно узнать из данных таблицы.

Для стальных моделей необходимо учитывать не только их геометрические размеры, но и массу. Она напрямую зависит от толщины стенки. В программах для расчета диаметра труб отопления обязательно должна быть функция по вычислению удельного веса 1 м.п. стальной магистрали.

Зная эти дополнительные характеристики можно сделать наиболее точный расчет параметров отопительной системы, включая правильный подбор диаметров отопительных труб.

Материал изготовления труб отопления

Помимо правильного выбора диаметров трубы для теплоснабжения нужно знать характеристики их материала изготовления. Это скажется на тепловых потерях системы, а также на трудоемкости монтажа.

Следует помнить, что расчет диаметров отопительных труб выполняется только после выбора материала их изготовления. В настоящее время для комплектации систем теплоснабжения применяют несколько типов трубопроводов:

• Полимерные . Они изготавливаются из полипропилена или сшитого полиэтилена. Отличие заключается в дополнительных компонентах, добавляемых в процессе производства. После выполнения расчёта диаметра полипропиленовых труб для теплоснабжения нужно правильно подобрать толщину их стенки. Она варьируется от 1,8 до 3 мм в зависимости от параметров максимального давления в магистралях;
• Стальные . До недавнего времени это был самый распространенный вариант обустройства отопления. Несмотря на свои более чем хорошие прочностные характеристики стальные трубы имеют ряд существенных недостатков – сложный монтаж, постепенное ржавление поверхности и повышенная шероховатость. В качестве альтернативы можно применять трубы, изготовленные из нержавеющей стали. Одна их стоимость на порядок выше «черных»;
• Медные . По техническим и эксплуатационным характеристикам медные трубопроводы являются оптимальным вариантом. Они характеризуются достаточным растяжением, т.е. если в них замерзнет вода – труба некоторое время будет расширяться без потери герметичности. Недостаток – высокая стоимость.

Кроме правильно подобранного и рассчитанного диаметра труб нужно определиться со способом их соединения. Он также зависит от материала изготовления. Для полимерных применяют муфтовое соединение с помощью сварки или на клеевой основе (очень редко). Стальные трубопроводы монтируются с помощью дуговой сварки (лучшее качество соединений) или резьбовыми методом.

Диаметр труб отопления: как правильно выбрать и рассчитать

Расчет диаметра труб для отопления: проще, чем кажется

При монтаже обогревательной системы дома предельно важен расчет диаметра труб для отопления. Он поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии.

Помимо этого, диаметр трубы определяет их габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.

Расчет диаметра труб для отопления

О гидравлическом расчете для отопительных труб

Материал труб имеет большое значение при расчете их нужного диаметра

Чтобы произвести расчет диаметра труб отопления для дома либо квартиры, необходимо знать их основные параметры, это:

• материал, из которого они сделаны (например, медные трубы для отопления);
• внутренний диаметр самих труб;
• аналогичный параметр фитингов и фасонных деталей;
• номинальная величина диаметра внутреннего;
• толщина стенок у труб.

Следует помнить, что неправильный выбор диаметра для труб и необоснованное его увеличение, с целью сделать площадь тепловой отдачи большей, обязательно приведет к падению давления в системе и тепловым потерям.

Поэтому и необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, предназначенный для подбора таких значений диаметра всех участков трубопровода, при которых в каждом из циркуляционных колец давление, перемещающее расчетное количество теплоносителя (в единицу времени), будет превышать на 10 процентов потери давления, вследствие гидравлического сопротивления.

Потери давления в контурах циркуляции делятся на потери, которые возникают от трения, а также потери, вследствие местных сопротивлений.

Формула определения диаметра трубопровода

Профессиональный расчет диаметров труб отопления достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам, поэтому расскажем об его упрощенной схеме.

При таком вычислении, формула для определения размеров отопительных труб такова:

Где буквы означают:

• D - диаметр труб, в сантиметрах;
• Q - нагрузка на этот участок системы, в киловаттах;
• ∆t - разница температур на подаче и обратке, в градусах Цельсия;
• V – скорость, которую имеет теплоноситель, в метрах в секунду.

Следует отметить, что на подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90º, на обратке теплоноситель остывает до 65/70º. Значит, значение ∆t – это 20º.

Расчет нагрузки, то есть нужной тепловой мощности системы

Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можете использовать такую упрощенную формулу: Qт = V∙∆t∙K:860

Qт – нужная тепловая мощность, в киловаттах в час;

• V - объем обогреваемой комнаты (высота∙длина∙ширина), в кубических метрах;
• ∆t- разница меж температурой наружного воздуха и нужной температурой в помещении, в градусах Цельсия;
• К - коэффициент теплопотерь здания;
• 860 значит перевод в кВт/час.

Коэффициент теплопотерь здания зависит от его типа, а также теплоизоляции помещений.

Когда производится расчет труб отопления, можно воспользоваться такими упрощенными значениями для различных видов построек:

• К, равный 3/4 – постройка, не имеющая теплоизоляции (упрощенная конструкция из дерева либо гофрированных металлических листов);
• К, соответствующий 2/2.9 – небольшая степень теплоизоляции (конструкция строения упрощенная, например - одинарная кладка из кирпича, простая конструкция кровли и окон);
• К равен 1/1.9 – средний уровень теплоизоляции (конструкция здания стандартная, например - двойная кладка из кирпича, небольшое количество окон, стандартная кровля);
• К, равный 0.6/0.9 – высокая степень теплоизоляции (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание полов утеплено, крыша оснащена качественной теплоизоляцией).

Когда осуществляется расчет диаметра трубы для отопления, разница меж наружной температурой воздуха и нужной вам температурой в помещениях, высчитывается, исходя из климата в вашей местности и той степени комфорта, которую вы планируете получать от системы отопления.

Для примера возьмем помещение с высотой потолков в 3 м, длиной 5 м и шириной 3 м. Следовательно, объем комнаты равен 3∙5∙3=45 м³.

Средняя зимняя температура в Подмосковье, согласно специальным таблицам равна -28º. Ею и будем оперировать. Согласимся с тем, что температура +20º в комнатах достаточно комфортна. Следовательно, значение ∆t: 28+20=48º.

Значение К примем за 0.9.

Подставляем все величины в нашу формулу: Qт=45∙48∙0.9:860. Произведя вычисления, получим необходимую мощность отопительной системы в данном помещении: 2.26 кВТ/час.

Скорость теплоносителя

Минимальный уровень скорости, которую должен иметь теплоноситель, составляет, 0.2/0.25 м/сек.

Если скорость меньше, то начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя, а это приведет к образованию в системе воздушных пробок.

Следствием этого может стать частичная либо полная потеря работоспособности отопления.

Верхний уровень скорости теплоносителя может составлять 0.6/1.5м/сек. Если соблюдать верхний порог скорости, это дает возможность избежать образования гидравлических шумов в системе. 1.5м/сек. и примем за искомую величину.

Теперь, зная все нужные нам значения, подставляем их в конечную формулу: D = √354∙(0.86∙2.26:20):1.5. В итоге наших вычислений получаем примерную цифру внутреннего диаметра труб в 12 мм.

Таблица для определения внутреннего диаметра труб.

Пример таблицы для определения диаметра труб отопления

Конечно, планируя систему отопления - расчет диаметра труб лучше всего осуществлять, пользуясь специальной таблицей, так как все цифры и формулы вы не будете в состоянии запомнить. Таблица четко указывает параметры, которые имеет тот или иной теплоноситель, учитывает конкретные схемы разводки трубопровода, технические характеристики обогревательных приборов и пр.

Поэтому пользоваться таблицей нужно обязательно, производя расчет трубы + диаметра для отопления, потому как каждая из конкретных отопительных систем (см. подробнее полипропиленовые трубы для отопления, схемы отопления из полипропиленовых труб) обладает своей привязкой к приборам и работает на конкретном теплоносителе – воде, масле, антифризе. Помимо этого, таблица и учитывает и тип циркуляции: искусственная она или естественная.

Расчет диаметра труб для отопления: как сделать гидравлический расчет двухтрубной системы

Выбор диаметра труб для отопления

• Выбор материала и подбор сечения сантехнического изделия
• Подбор диаметра трубы автономной системы отопления
• Какой нужен диаметр? Пример его расчета

Под теплоснабжением понимается подача тепловой энергии, представляющей собой горячую воду или пара по тепловым сетям в систему отопления потребителей.

При расчете полипропиленовой трубы внутренний диаметр играет важное значение.

Процесс проектирования тепловых сетей ведется согласно СНиП 2.04.07- 86. Максимальные тепловые потоки на отопление принимаются по соответствующим типовым проектам.

На что нужно обратить внимание при проектировании отопительных систем? Какой должен быть диаметр отопительных труб?

Выбор материала и подбор сечения сантехнического изделия

Схема (послойная) полипропиленовой трубы.

При проектировке системы отопления главным является выбор материала и подбор диаметра. На основании этой величины можно делать прогнозы теплопотерь во всей системе отопления. Сечение обуславливает пропускную способность и гидродинамику общей системы трубопровода.

Сегодня сантехнические изделия выпускают из стали, меди, металлопластика, полипропилена и т. д. Сечения имеют отличия, зависят от мощности системы и отапливаемой площади. Система отопления работает в оптимальном режиме в случае, если проект трубопровода сделан грамотно. Это подразумевает, что необходимо определить вероятные теплопотери и сделать попытку их снизить. В противном случае отопительные системы могут не справиться со своими задачами.

Покупка труб для монтажа отопительной сети производится в соответствии с физико-химическими характеристиками материала, длиной и сечением трубопровода. Такой подход является залогом создания экономичного метода отопления с высоким КПД и бесперебойной работой. На гидродинамику трубопровода влияет диаметр. Его выбор представляет собой ответственную задачу, от правильного решения которой зависит нормальное теплоснабжение помещений и комфортный микроклимат в холодное время года.

Подбор диаметра трубы автономной системы отопления

Таблица подбора диаметра труб для отопления.

При монтаже трубопровода в частном коттедже нужно ориентироваться на способ подачи теплоносителя в отопительную систему.

Если она централизованная, то расчет ведется аналогично расчету при проведении тепла в квартире и нет необходимости вычислять баланс и соотношение между сечением изделия и мощностью насоса. Если система автономная, сечение зависит от материала и отопительной схемы.

Сети с естественной циркуляцией необходимо обеспечить трубами одного сечения, с принудительной - другого. Выбор диаметра подразумевает учет их внешнего и внутреннего сечения. В зависимости от внутреннего диаметра, производится классификация:

Важно знать, что наружное и внутреннее сечения будут отличаться на толщину стенки трубы, она бывает различной и обусловлена характером материала. При монтаже принудительной системы применяют трубы малого сечения, которые просты в монтаже и экономически выгодны. Подбираются согласно проекту отопительной системы. Чем меньше сечение, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать, что подразумевает экономию времени на нагрев и материальных затрат на энергоноситель.

Какой нужен диаметр? Пример его расчета

Идеальная скорость движения воды в трубопроводе - от 0,3 до 0,7 м/с. Эти значения должны приниматься к сведению, когда делается выбор диаметра отопительных труб. При проектировке способа обогрева необходимо воспользоваться справочной литературой, таблицами для определения оптимального диаметра трубы в двухтрубном отоплении. Рассмотрим несложный пример. За обогреваемую площадь принимаем 30 кв. м. Первым делом узнаем мощность обогрева. На каждые 10 кв.м помещения с утепленными стенами с высотой потолков до 3 м расходуется 1 кВт.

Для нашего варианта мощность составит 3 кВт. Далее прибавляем 20%, являющиеся запасом, получаем значение 3,6 кВт. Следовательно, для создания комфортного микроклимата в холодный сезон комнату требуется оснастить отопительными приборами с мощностью 3,6 кВт. Если в помещении есть окна, покупаем радиаторы, размещаем их в месте, предусмотренном проектом. По таблице ищем значение 3,6 кВт (3600 Вт). Принимаем во внимание верхнюю величину теплового потока. Оптимальная скорость движения воды в контуре отопления для нашего примера равна 0,4 м/с, расход теплоносителя - 158 кг/ч. Для обогрева комнаты 30 кв. м подходит труба с диаметром 12 мм.

Узнав, какой необходим диаметр, и грамотно его рассчитав, получаем оптимальный метод отопления с высоким КПД и бесперебойной работой.

Выбор диаметра труб для отопления: пример расчета, таблица