Как рассчитать диаметр трубы для отопления частного дома с принудительной циркуляцией

Диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией

Недопустимо мало внимания уделяется правильному подбору труб для систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, а ведь от этого зависит эффективность всего отопления. Циркуляционный насос прокачивает жидкость по трубам и радиаторам, неся тепло от котла к теплообменникам. На пути наибольшее сопротивление воде оказывают именно трубы, фитинги и запорная арматура, и очень важно найти оптимальный баланс между сечением труб, объемом теплоносителя и такими параметрами, как скорость движения воды, давление и напор. Рассчитаем диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией.

Уже опираясь на теоретические расчеты, которые, к слову не займут много времени, можно обратить внимание на выбор материала труб, способ их прокладки и даже эстетичный внешний вид разводки.

Как рассчитать диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией, описано в этой статье.

Что учитывается при расчете

Критерии для подбора диаметра труб:

• объем необходимого теплоносителя для заполнения системы;
• протяженность контура (-ов);
• скорость транспортировки теплоносителя;
• требуемая мощность отопления в киловаттах;
• продуктивность насоса принудительной циркуляции;
• сопротивление контура по трубам.

Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий допустимые параметры.

Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.

Параметры отопления для системы с принудительной циркуляцией

Объем необходимого теплоносителя должен быть как можно меньше, потому оптимальный диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией берется поменьше. Ограничением становятся следующие параметры: допустимая скорость движения жидкости и сопротивление контура.

Длина контура вместе с диаметром, количеством колен и переходов характеризует такой параметр, как сопротивление труб. Насос для циркуляции жидкости должен обеспечивать достаточный напор, перекрывающий все эти сопротивления.

Скорость потока для любой системы отопления должна находиться в пределах выше 0,2 м/с и ниже 1,5 м/с. Нижняя граница ограничивает минимальную скорость движения жидкости, при которой сохраняется должный теплоперенос от котла к радиаторам без локального перегрева или охлаждения. Тепло от котла попросту не успеет перейти к радиаторам и всей жидкости.

Верхний предел в 1,5 м/с установлен с тем, чтобы теплоноситель проистекал в системе бесшумно. На больших скоростях будет слышен шум и журчание, а также вредные вибрации, особенно в системах с большим количеством колен и поворотов. При большей скорости теплоносителя увеличивается и сопротивление труб, что требует в итоге увеличения мощности насоса.

Продуктивность в киловаттах нужна для расчета оптимального сечения труб, при которых обеспечивается требуемый теплообмен и скорость течения жидкости. Естественно тепловая эффективность системы выбирается достаточной с учетом всех теплопотерь и необходимой температуры внутри помещения.

Требуемая мощность рассчитывается по формуле:

Qt = V*dt*k/860,

где V – отапливаемый объем воздуха в помещении, dt – перепад температур в комнате и на улице, k – коэффициент теплопотерь для ограждающих конструкций помещения. Это приближенная формула расчета.

Продуктивность насоса определяется в скорости прокачки жидкости, указываемой в его характеристиках как количество метров кубических в час и напоре в паскалях. Часто вместо паскалей указывают высоту, на которую насос способен поднять столб воды в трубе, например 3 метра. Данный параметр сравнивается с сопротивлением отопления и должен его превышать, чтобы обеспечивать достаточный напор. Напор величиной в 0,1 Мпа соответствует столбу жидкости в 10 метров, из такого простого сравнения можно делать пересчеты характеристик насоса.

Расчет сопротивления контура отопления и подбор оптимального диаметра трубы

Опорные данные уже получены и учтены. Теперь необходимо определить оптимальный маршрут для разводки труб к местам установки радиаторов, количество фитингов, колен и поворотов трубы. Для начала берется приблизительный диаметр трубы, например ¾ дюйма. Для этого размера подбираются диаметры магистральных, коллекторных участков и подводов к теплообменникам и рассчитывается сопротивление контура отопления. Полученное значение сравнивается с производительностью выбранного циркуляционного насоса, которое должно быть минимум на 25% больше.

Когда вычисленная скорость движения жидкости получается слишком низкой или завышен объем теплоносителя, то переходят на меньший опорный диаметр и расчеты повторяются. Аналогично и с увеличением.

На практике сопротивление труб выражается метрами. Обозначается условная потеря напора эквивалентная высоте водяного столба. Применяется формула:

H = λ(L/D)(V2/2g),

где H – высота соответствующая потере напора, λ – сопротивление метра трубы, L – полный маршрут контура отопления, D – искомый диаметр, притом именно внутренний, V – скорость течения теплоносителя, g – ускорение свободного падения.

Из справочной литературы или технической спецификации потребуется выбрать только коэффициент сопротивления труб. Он отличается в зависимости от типа материала трубы, качества внутренней поверхности, шероховатости. В противном случае потребуется объемный и сложный путь расчета с применением Числа Рейнольдса, формул Блазиуса и Конакова, Альтшуля и Никурадзе.

Задача состоит в том, чтобы значение потери напора была меньше примерно на 20% от создаваемого напора насосом принудительной циркуляции.

Берется суммарная протяженность трубопровода от котла к радиаторам по самому продолжительному пути и обратно без учета параллельных отводов.

Если используется основная коллекторная труба большего диаметра и отводы к радиаторам меньшим сечением, то расчет выполняется дважды по протяженности каждого типа труб и результаты суммируются.

Упрощенный способ расчета

Альтернативный способ расчета или вариант проверки полученных ранее данных для систем с принудительной циркуляцией получается с помощью еще одной упрощенной формулы:

D = √354*(0.86*Q/dt)/V,

где Q — количество тепла, передаваемого радиаторами окружающей среде, dt – разница температуры теплоносителя на выходе из котла и на обратке, V – скорость течения жидкости.

Разница температур оптимально составляет 20 градусов. На выходе из котла принимается температура теплоносителя равной 90оС, а после прохода всего контура, она должна успеть остыть до 65-70оС.

Получив результаты

Вычисленные размеры можно смело применять для обустройства простого отопления в частном доме с принудительной циркуляцией: однотрубная разводка, двухтрубная с верхней разводкой. В случае коллекторных групп или для отопления, в котором используется два и более независимых контура лучше привлечь специалиста для должного подбора труб и фитингов. Важно учесть и количество разворотов, способ укладки, вариант подключения теплообменников и еще целый ряд нюансов, способных существенно повлиять на результат проектирования.

Расчет диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией

Тепловая способность автономной отопительной сети зависит не только от бренда торговой марки котла и длины радиаторных батарей, но и от вида материала трубопроводной арматуры.

Трубы для индивидуального отопления следует выбирать по следующим критериям:

• Учет типа прокладки трубопровода. Монтаж линии разводки производится открытым и закрытым (встроенным) способом, а в случае ремонта без особых сложностей можно заменить поврежденный участок. Закрытый способ применяют для обогревательной системы «теплый пол» или когда по эстетическим требованиям дизайна интерьера трубную разводку нужно «спрятать» в конструкции стены или пола.
• Вид обогревающей сети. Это может быть автономный источник тепла или централизованная отопительная магистраль с циркуляцией теплоносителя принудительным или естественным способом.
• Показатель максимальной температуры теплоносителя. В регионах с суровыми климатическими условиями обогревательный контур рассчитывают на максимальную температуру теплоносителя.
• Конфигурация трубной разводки. Тепловая система дома с прокладкой отопления в одну линию последовательно от одного отопительного прибора к другому называется однотрубной. Двухтрубная конфигурация предусматривает прокладку труб отопления к радиаторам каждой комнаты или помещения. Вторая конфигурация дает возможность обитателям квартиры самостоятельно отключать отопительные приборы в каждом конкретном помещении.

По этим основным правилам выбирают вид отопительной трубы для каждого конкретной частного дома или квартиры.

Влияние типа и размера трубы на работу системы

Эффективная работа автономного отопления во многом зависит от правильного выбора поперечного сечения линии отопления. От этого показателя зависит пропускная способность трубопровода. Эта характеристика показывает — какое количество горячей воды при постоянной скорости теплоносителя пройдет за одну единицу времени. В контурах отопления при постоянном расходе жидкости и снижении диаметра магистрали в коммуникациях происходит увеличение скорости движения жидкости. Примером может служить домашняя отопительная сеть с котлом, оборудованным насосом с принудительной циркуляцией подогретой воды. В этом случае происходит увеличение скорости потока теплоносителя на участках линии с небольшим диаметром. На участках системы с трубами большего поперечного снижения скорость замедляется.

Качественный обогрев помещений автономной системой отопления достигается при скорости теплоносителя от 0.3 до 0.7 м/сек.

При снижении показателя ниже 0,25 м/сек появляется риск образования в системе воздушных пробок, показатель скорости выше нормативного приводит к появлению шума в системе.

Большое влияние на скорость движения теплоносителя,а также на снижение напора оказывает шероховатость внутренней полости труб. Для примера можно сравнить показатели двух видов материалов:шероховатость новой стальной трубы диаметром 50 мм составляет 0,1 мм, а полимерных изделий такого же диаметра – 0,005 мм.Скорость передвижения жидкости по новым стальным трубам ф*50 мм равна 0,7 м/сек, для полимерных труб этот показатель составляет 22 м/сек.

Разновидности труб для отопления: плюсы и минусы материала

Современные автономные системы отопления монтируются из металлических или пластиковых труб. Термин «металл» объединяет несколько видов: сталь, нержавейку или медь. Категория пластиковых труб более обширна, они изготавливаются из полипропилена, металлопластика, сшитого полиэтилена.

Таблица 1. Сравнительные эксплуатационные характеристики основных видов отопительных труб.

Металлические изделия

Несколько десятилетий назад металлическими трубопроводами были оборудованы практически все системы обогрева многоэтажных и частных домов. Для изготовления использовались следующие виды материалов:

• Стальные изделия из черного или оцинкованного металла. За счет отменной прочности и высокой устойчивости металла к механическим внешним повреждениям срок эксплуатации отопительной сети достигает 20 лет. Стальные трубы не имеют ограничения по температуре теплоносителя. Поэтому их часто использовали для парового отопления, в котором температура достигает 100 – 130 градусов. Для стальных тепловых трасс показатель максимального давления составляет 30 атмосфер. Основные недостатки: подверженность коррозии, большая масса изделий, необходимость сварки соединений, высокая теплопроводность, внутренняя шероховатость.
  После монтажа стальные трубы из черного металла требуют обязательной окраски.
• Нержавеющая сталь. Отопительный контур из нержавейки отличается долговечностью и гигиеничностью внешней поверхности. Внутренние полости труб не ржавеют и не «зарастают». Современные гофрированные трубные изделия из нержавеющей стали успешно применяют в системе «теплый пол». Недостаток: высокая стоимость и сложность монтажа.
• Медь. Возросшая популярность медных труб связана с высоким коэффициентом теплоотдачи материала, его прочностью и долговечностью. Основные достоинства: срок службы составляет 100 лет, значительная теплопроводность (389,6 Вт/Мк), отсутствие деформаций при перепаде температур, возможность выдерживать внутренне давление в сети от 200 до 400 атм. При длительной температурной нагрузке теплоносителя в 90 град один метр медной трубы удлиняется всего лишь на 0,1 %. Высокая эстетичность внешнего вида в сочетании с абсолютной безвредностью для человека делает медный отопительный трубопровод лидером среди металлических изделий. Главными недостатками является высокая стоимость изделий, а также сложность монтажа

В металлических трубопроводах не используют разные металлы, так как из – за разности электрических потенциалов возникает гальваническое напряжение дающее старт началу коррозии.

Полимерные трубы

В настоящее время отопительные трубы из полимеров находятся вне конкуренции. Ими заменяют устаревшие стальные трубопроводы и применяют для прокладки новых тепловых сетей многоэтажных зданий, частных домов и квартир.

В отопительных системах применяют разные модификации полимерных изделий:

• 
  Сшитый полиэтилен. Основное достоинство – термическая устойчивость материала, прочность соединений, низкий коэффициент гидравлических потерь. Для отопления применяют изделия с внутренним армированием, сохраняющим первоначальную форму трубы при длительном воздействии теплоносителя с высокой температурой. Большой плюс полиэтиленовых коммуникаций – монтаж производится без специального инструмента и оборудования.
• 
  Металлопластик. Трубная модификация отличается многослойной структурой из двух слоев сшитого полиэтилена, клеевой оболочкой и алюминиевой вставкой. За счет такой конструктивной особенности достигается высокая устойчивость к высокой температуре подогретой воды, появляется возможность изгибать металлопластиковую трубу в любом направлении, а значит, сокращать количество соединяющих фитингов.
• 
  Полипропилен. Главное ограничение таких труб состоит в том, что они могут выдерживать температуру теплоносителя до 70 градусов. Значительный коэффициент теплового линейного расширения в комплексе высокой текучестью материала приводит к провисанию магистрали и ее деформациям. Поэтому полипропиленовые трубы нуждаются в установке дополнительных крепежных элементов. Основные плюсы — простота сборки и невысокая стоимость материала.

Отопительные полипропиленовые армированные стекловолокном трубы
Полипропиленовые трубные изделия используют в системах подачи холодной воды и инженерных сетях с низким рабочим давлением. Эксплуатация в условиях повышенных температурных нагрузок накладывает…

Таблица 2. Основные различия полимерных отопительных труб.

Двухтрубный контур в квартире многоэтажки

Чтобы правильно сделать отопление в квартире многоэтажного дома нужно изначально все спланировать. Одним из ключевых моментов при планировании является расчет диаметра трубы для отопления. Техническая часть дела называется гидравлическим расчетом. При этом на выбор диаметра труб для отопления влияют следующие факторы:

• протяженность системы;
• температура теплоносителя на подаче;
• температура теплоносителя на обратке;
• материалы и фурнитуры;
• площадь помещения;
• степень утомлённости помещения.

Иными словами, перед тем как рассчитать диаметр трубы для отопления, нужно определить гидравлические показатели системы. Самостоятельно можно провести только приблизительные расчеты, которые также могут быть использованы на практике.

Герметичная двухтрубная система

От диаметра труб для двухтрубной системы отопления напрямую зависит, насколько быстро тепло от котла будет достигать конечной точки контура. Чем меньше условный проход, тем скорость теплоносителя выше. Исходя из этого, можно сделать вывод, что при неправильном выборе диаметра трубы отопления в квартире в большую сторону, скорость теплоносителя упадет, а вместе с ней будет ниже температура в последнем радиаторе. Ведь вода за большее количество времени успеет отдать большее количество тепла.

Самым простым решением как рассчитать диаметр трубы для отопления это придерживаться такого же условного прохода, как и в патрубке, отходящего в вашу квартиру от центрального стояка. Это сэкономит вам время и нервы, ведь застройщиком неслучайно был установлен контур именно с таким сечением. Перед тем как объект начали строить были проведены все расчеты, гидравлический в том числе. Если есть желание посчитать все по формуле, то используйте информацию из следующего блока.

Оптимальный диаметр трубы для отопления в квартире и в частном доме до 100 кв м составляет 25 мм. Это относится к изделиям из полипропилена.

Двухтрубный контур в частном доме

Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм. Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:

• скорость теплоносителя растет;
• улучшается циркуляция в радиаторе;
• батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении.

Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.

Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:

• квадратура помещения.

Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме. Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;

• теплопотери.

Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;

• скорость воды в контуре.

Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с. При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;

• насколько остывает теплоноситель.

Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования. Поэтому оперируйте средними данными, которые составляют 80 и 60 градусов, соответственно. Исходя из этого, теплопотери составляют 20 градусов.

Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.

Условный проход контура, возведённый в квадрат = 304,44 х (квадратура помещения х 0,1 кВт + 20%) / теплопотери теплоносителя / скорость потока.

Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м2:

304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход. У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал. В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.

Соотношение наружного и внутреннего диаметра полипропиленовых труб

Для удобства воспользуемся таблицей.

По результатам таблицы можно сделать вывод:

• если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
• если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.

Однотрубная система

Схема однотрубной системы отопления

Перед тем как определить диаметр трубы отопления рассмотреть два вида однотрубных контуров:

• самотёчная;
• с принудительной циркуляцией.

Разница заключается в том, что в открытой системе теплоноситель циркулирует самотеком, а в герметичной при помощи насосов. Также отличаются расширительные баки и их расположение.

Для того чтобы вода в контуре открытого типа могла циркулировать, нужно чтобы условный проход был большим. Настолько, что система сильно бросается в глаза. Такой вид контура применим только в частных домах, притом как в квартирах возможно установить только герметичные системы.

Диаметр труб для однотрубной системы отопления закрытого типа может отличаться на разных ее участках, чтобы контур был сбалансированным.

Для небольшого жилья используются патрубки с одинаковым условным проходом. В принципе, для того чтобы определить какой нужен диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией можно воспользоваться уже известной нам формулой. При этом следует учитывать, что полипропиленовые изделия меньше 32 мм не применяются, даже для маленьких помещений.

Группа безопасности

Однотрубная система обязательно включает группу безопасности, состоящую из:

• воздухоотвода;
• предохранительного клапана;
• манометра и термометра, часто объединяемых в одном корпусе.

Такая группа позволит оперативно снизить избыточное давление в системе, предотвратив тем самым разрыв трубопровода и поломку оборудования.

Допустим монтаж приборов из группы безопасности отдельно друг от друга. Например, врезка предохранительного клапана осуществляется немного выше котла. Однако это не всегда оправдано с точки зрения затрат на монтаж системы отопления.

Радиаторы при такой схеме могут подключаться по-разному: диагонально, параллельно и т.д. Желательно предусмотреть терморегуляторы и краны Маевского на каждой батареи. В продаже можно найти модели радиаторов с заранее вмонтированными кранами.

Разводка труб в системе может быть горизонтальной и вертикальной. Оба типа разводки допускают подключение к бойлеру и системе теплого пола.

Для этого лишь следует предусмотреть специальный распределительный коллектор. позволяющий обеспечить поступление нагретого теплоносителя одновременно в радиаторы, бойлер и контур теплого пола.

Оптимальный размер, температура и давление

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

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

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

Уровень рабочего давления контура не должен превышать предел устойчивости:

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

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

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

Конструктивные особенности отопительных систем также предопределяют особенности температурного режима:

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

Разница температуры между подачей и обраткой – 20⁰C.

Мощность котла и контура

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

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

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

Что учитывается при расчете

Критерии для подбора диаметра труб:

• объем необходимого теплоносителя для заполнения системы;
• протяженность контура (-ов);
• скорость транспортировки теплоносителя;
• требуемая мощность отопления в киловаттах;
• продуктивность насоса принудительной циркуляции;
• сопротивление контура по трубам.

Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий допустимые параметры.

Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.

Выбираем трубы для системы принудительной циркуляции

Система принудительной циркуляции отопления отличается от естественной наличием нагнетающего насоса, который монтируют на выходной трубе недалеко от котла. Прибор функционирует от электросети 220 В. Включается автоматически (через датчик) при повышении давления в системе (то есть при разогреве жидкости). Насос быстро разгоняет по системе горячую воду, которая сохраняет энергию и через радиаторы активно передает ее в каждое помещение дома.

Отопление с принудительной циркуляцией — плюсы и минусы

Главным плюсом отопления с принудительной циркуляцией является эффективная теплопередача системы, которая осуществляется при малых затратах времени и финансов. Такой метод не потребует применения труб большого диаметра.

С другой стороны, для насоса в системе отопления важно обеспечить бесперебойное электропитание. Иначе отопление просто не будет работать при значительной площади дома.

Как определить диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией по таблице

Начинают расчет с определения общей площади помещения, которое требуется обогревать в зимнее время, то есть это вся жилая часть дома. Норматив теплопередачи отопительной системы – 1 кВт на каждые 10 кв. м. (при стенах с утеплением и высоте потолка до 3 м). То есть для помещения площадью 35 кв.м. норма составит 3,5 кВт.
Чтобы обеспечить запас тепловой энергии, добавляем 20 %, что дает в итоге 4,2 кВт. По таблице 2 определяем близкое значение к 4200 — это трубы диаметром 10 мм (показатель теплоты 4471 Вт), 8 мм (показатель 4496 Вт), 12 мм (4598 Вт). Для этих чисел характерны следующие значения скорости потока теплоносителя (в данном случае воды): 0,7; 0,5; 1,1 м/с. Практические показатели нормальной работы системы отопления – скорость горячей воды от 0,4 до 0,7 м/с. С учетом этого условия оставляем для выбора трубы диаметром 10 и 12 мм. Учитывая расход воды, экономичнее будет применить трубу диаметром 10 мм. Именно это изделие будет включено в проект.

Важно различать диаметры, по которым осуществляется выбор: наружный, внутренний, условный проход. Как правило, стальные трубы подбирают по внутреннему диаметру, полипропиленовые – по наружному. Новичок может столкнуться с проблемой определения диаметра, маркированного в дюймах – этот нюанс актуален для стальных изделий. Перевод дюймовой размерности в метрическую осуществляется также через таблицы.

Расчет диаметра трубы для отопления с насосом

При расчете труб отопления важнейшими характеристиками являются:

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

Чтобы правильно высчитать диаметр трубы, нужно учесть ограничения, которые способствуют снижению КПД обогрева: общее сопротивление фитингов, изгибов, поворотов, а также скорость подачи воды. Для расчета используется формула:

где Н – высота, которая определяет нулевое давление (отсутствие напора) водяного столба при прочих условиях, м;

λ – коэффициент сопротивляемости труб;

L – длина (протяженность) системы;

D – внутренний диаметр (искомая величина в данном случае), м;

V – скорость потока, м/с;

g – константа, ускорение своб. падения, g=9,81 м/с2.

Расчет ведется на минимальные потери тепловой мощности, то есть проверяются несколько значений диаметра трубы на min сопротивление. Сложность получается с коэффициентом гидравлического сопротивления – для его определения требуются таблицы либо длинный расчет с применением формул Блазиуса и Альтшуля, Конакова и Никурадзе.
Конечным значением потерь можно считать число, меньшее примерно на 20% напора, создаваемого нагнетающим насосом.

При вычислении диаметра труб для отопления L принимается равной протяженности магистрали от котла к радиаторам и в обратную сторону без учета дублирующихся участков, размещенных параллельно.

Весь расчет в итоге сводится к тому, чтобы сравнить полученное расчетным путем значение сопротивления с напором, нагнетаемым насосом. При этом придется, возможно, не раз просчитывать формулу, используя различные значения внутреннего диаметра. Начинайте с трубы сечением 1 дюйм.

Упрощенный расчет диаметра трубы отопления

Для системы с принудительной циркуляцией актуальна еще одна формула:

где D – искомый внутренний диаметр, м;

V – скорость потока, м/с;

∆dt — разница температур воды на входе и на выходе;

Q – энергия, отдаваемая системой, кВт.

Для подсчета используется перепад температур, равный примерно 20 град. То есть на входе в систему от котла температура жидкости около 90 град., при перемещении через систему потери тепла составляют 20-25 град. и на обратке вода уже будет прохладнее (65-70 град.).

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией

Расчет диаметра трубы для системы без насоса основан на разнице температуры и давления теплоносителя на входе от котла и в обратной магистрали. Важно учитывать, что жидкость движется по трубам посредством естественной силы гравитации, усиленной напором разогретой воды. В этом случае котел размещают внизу, а радиаторы – много выше уровня нагревательного прибора. Движение теплоносителя подчиняется законам физики: более плотная холодная вода спускается вниз, уступая место горячей. Так осуществляется естественная циркуляция в системе отопления.

Как выбрать диаметр магистрали для отопления с естественной циркуляцией

В отличие от систем с принудительной циркуляцией, для естественного оборота воды потребуется габаритное сечение трубы. Чем больший объем жидкости будет циркулировать по трубам, тем больше теплоэнергии поступит в помещения в единицу времени вследствие увеличения скорости и давления теплоносителя. С другой стороны, повышенный объем воды в системе потребует больше топлива для разогрева.

Поэтому в частных домах с естественной циркуляцией первой задачей является разработка оптимальной схемы отопления, при которой выбирается минимальная длина контура и расстояние от котла до радиаторов. По этой причине в домах с большой жилой площадью рекомендуют устанавливать насос.

Юлия Петриченко, эксперт

Для системы с естественным движением теплоносителя оптимальное значение скорости потока 0,4-0,6 м/с. Этому исходнику соответствуют min значения сопротивлений фитингов, изгибов трубопровода.

Расчет давления в системе с естественной циркуляцией

Разница давления между точкой входа и обраткой для системы естественной циркуляции определяется по формуле:

где h – высота подъема воды от котла, м;

g – ускорение падения, g=9,81 м/с2;

ρот – плотность воды в обратке;

ρпт – плотность жидкости в подающей трубе.

Так как главной движущей силой в системе отопления с естественным оборотом является сила тяжести, создаваемая перепадом уровней подвода воды к радиатору и от него, то очевидно, что котел будет находиться значительно ниже (например, в подвале дома).

Нужно обязательно выполнять уклон от точки входа у котла и до конца ряда радиаторов. Уклон — не менее 0,5 промиле (или 1 см на каждый погонный метр магистрали).

Расчет диаметра трубы в системе с естественным оборотом

Расчет диаметра трубопровода в системе обогрева с естественной циркуляцией выполняется по той же формуле, что и для отопления с насосом. Выбирается диаметр исходя из полученных минимальных значений потерь. То есть в исходную формулу подставляют сначала одно значение сечения, проверяют на сопротивление системы. Затем второе, третье и далее значения. Так до момента, пока рассчитанный диаметр не будет удовлетворять условиям.

Расчет сопротивления контура отопления и подбор оптимального диаметра трубы

Опорные данные уже получены и учтены. Теперь необходимо определить оптимальный маршрут для разводки труб к местам установки радиаторов, количество фитингов, колен и поворотов трубы. Для начала берется приблизительный диаметр трубы, например ¾ дюйма. Для этого размера подбираются диаметры магистральных, коллекторных участков и подводов к теплообменникам и рассчитывается сопротивление контура отопления. Полученное значение сравнивается с производительностью выбранного циркуляционного насоса, которое должно быть минимум на 25% больше.

Когда вычисленная скорость движения жидкости получается слишком низкой или завышен объем теплоносителя, то переходят на меньший опорный диаметр и расчеты повторяются. Аналогично и с увеличением.

На практике сопротивление труб выражается метрами. Обозначается условная потеря напора эквивалентная высоте водяного столба. Применяется формула:

H = λ(L/D)(V2/2g),

где H – высота соответствующая потере напора, λ – сопротивление метра трубы, L – полный маршрут контура отопления, D – искомый диаметр, притом именно внутренний, V – скорость течения теплоносителя, g – ускорение свободного падения.

Из справочной литературы или технической спецификации потребуется выбрать только коэффициент сопротивления труб. Он отличается в зависимости от типа материала трубы, качества внутренней поверхности, шероховатости. В противном случае потребуется объемный и сложный путь расчета с применением Числа Рейнольдса, формул Блазиуса и Конакова, Альтшуля и Никурадзе.

Задача состоит в том, чтобы значение потери напора была меньше примерно на 20% от создаваемого напора насосом принудительной циркуляции.

Берется суммарная протяженность трубопровода от котла к радиаторам по самому продолжительному пути и обратно без учета параллельных отводов.

Если используется основная коллекторная труба большего диаметра и отводы к радиаторам меньшим сечением, то расчет выполняется дважды по протяженности каждого типа труб и результаты суммируются.

Некоторые нюансы расчёта диаметра для металлических труб

Если Вы решили, что для системы отопления будете использовать металлические трубы, то нужно учитывать, что они теряют тепло. На небольших участках, это практически не заметно. Но вот на протяжённых системах может случиться так, что самые последние в цепи обогревательные элементы будут холодными или слегка тёплыми. Это тоже следствие неправильного выбора диаметра трубы. К счастью, потери тепла легко можно рассчитать:

q = k * 3,14 * (tв-tп)
q — потери тепла на 1 метр (Вт/с);
k – коэффициент теплопередачи (Вт * м/с);
tв — температура горячей подаваемой воды (С);
tп — температура окружающей среды (С).

Возьмём трубу диаметром 40 мм. Допустим стенка будет толщиной в 1.4 мм. Материал – сталь. Рассчитаем:

q = 0,272 * 3,15 * ( 80 – 22 ) = 49 Вт/с

Вот и ещё одно доказательство того, почему нужно брать диаметр трубы для отопления дома с меньшим диаметром. Ведь ясно, что чем более толстая труба, тем намного больше мы потеряем тепла. А в данном примере мы получили потери в практически 50 Вт на 1 метр расстояния. И если система довольно протяжённая, то можно потерять всё тепло.

Но не расстраивайтесь! Такие точные расчёты нужны только для многоэтажных жилых домов. Для индивидуальных систем отопления всё проще: расчёты округляют в большую сторону и этим получают определённый запас.

Примеры

Разбираемся на примерах.

Расчет для двухтрубного контура

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

1. 340×3=1020 (м³) – объём помещения;
2. 20- (-12)=32 (⁰C) – разница (дельта) температур между помещением и улицей;
3. 1020×1×32/860≈38 (кВт) – мощность отопительного контура;
4. Определение сечения трубы на первом участке от котла до разветвления. Согласно таблице, приведённой ниже, для передачи тепловой мощности в 38 кВт подходят трубы с сечением в 50, 63 или 75 мм. Первый вариант предпочтительнее, т.к. обеспечивает наибольшую скорость движения носителя.
5. Для разводки потока носителя на первый и второй этаж, справочники предписывать трубы с диаметром в 32 мм и 40 мм для мощностей 18 и 20 кВт соответственно.
6. На каждом этаже контур делится на две магистрали с равноценной нагрузкой по 10 и 9 кВт соответственно и сечением в 25 мм.
7. По мере снижения нагрузки вследствие остывания теплоносителя диаметр труб следует уменьшить до 20 мм (на первом этаже – после второго радиатора, на втором – после третьего).
8. Обратная разводка производится в той же последовательности.

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

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

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

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

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

Дополнительные данные для расчета диаметра труб теплоснабжения

Размеры полимерных труб

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.

Геометрические размеры и масса стальных труб

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.

Если есть необходимость рассчитать только сечение теплопроводных магистралей – можно воспользоваться бесплатными демо-версиями профессиональных программ.

Итоги

При не очень сложной и разветвленной системе диаметр труб системы отопления можно рассчитать самостоятельно. Для этого нужно иметь данные о теплопотерях помещения и мощности каждого радиатора. Затем, используя таблицу, можно определить сечение трубы, которая справится с подачей требуемого количества тепла. Рассечет сложных многоэлементных схем лучше доверить профессионалу. В крайнем случае рассчитать самостоятельно, но постараться, как минимум, получить консультацию.

Подбор диаметра трубы для отопления в частном доме

Комфортные условия в жилье обеспечивает мощная система разных инженерных коммуникаций. При планировании обогрева в частном доме надо правильно рассчитать не только параметры котла, но и элементов для транспортировки теплоносителя. В обзоре подробно разберем, как подобрать диаметр трубы для отопления.

Влияние характеристик на КПД

Грамотно разработанный проект трубопровода положительно влияет на производительность системы обогрева. От поперечного сечения компонентов зависит пропускная способность конструкции. Параметр показывает объем горячей жидкости, которая за единицу времени пройдет на постоянной скорости.

На производительность инженерной сети часто влияют факторы. КПД контура зависит от 4 обстоятельств:

• Пропускная способность и теплоотдача. Характеристика подчиняется количеству воды в системе.
• Давление. Параметр в отопительной сети связывают с температурой и скоростью.
• Теплопотери. На участках стыков и на сгибах будет снижение показателей.
• Шум. Чем быстрее двигается жидкость, тем сильнее звук.

В отопительной системе при постоянном расходе теплоносителя и уменьшении диаметра происходит увеличение темпа движения воды. На линиях с небольшим сечением будет усиливаться скорость жидкости. Из-за низкого давления в габаритных конструкциях стремительность потока снижается.

Если диаметр труб для отопления частного дома слишком велик, то мощности встроенного в котел насоса не хватит для перемещения. В большой системе будет много теплоносителя, поэтому оборудование не справится с движением такого объема жидкости. На подогрев избытка воды придется тратить больше энергии и времени, что снижается КПД сети и увеличиваются потери. При прохождении через все комнаты влага быстро остывает.

Габаритное сечение запрещено использовать в системах с естественной циркуляцией. При снижении скорости существует риск остановки и закипания жидкости в нагревательном котле. При маленьком диаметре влага может разорвать инженерную сеть.

При снижении скорости до 0,25 м/сек в трубах часто возникают воздушные пробки. Если стремительность потока больше 1,5 м/сек, то в отопительной системе появляется шум. При постоянном превышении нормативов звукового фона обитателям коттеджа некомфортно жить.

Виды труб

Подбор диаметра трубы для отопления зависит от материала, из которого сделали элементы. Параметры влияют не только на размеры сечения, но и на способ монтажа, стоимость проекта и возможные теплопотери. Для систем обогрева используют 4 популярных вида.

Стальные

Металлические трубы при создании инженерных сетей – недорогой и практичный вариант, у которых высокая теплопроводность и максимальное давление до 30 атмосфер. При правильной эксплуатации конструкции прослужат 20-30 лет. У сырья нет ограничений по температуре, поэтому часто используют в паровой системе при 100-130 С.

Из-за цены и устойчивости к расширению владельцы недвижимости часто отдают предпочтение углеродистой стали. Коррозия – основной недостаток моделей из металла. При окислительных процессах на поверхности стенок возникают шероховатости, на которых накапливаются отложения. При разрастании налета уменьшается проход для воды и снижается теплопроводность изделия. При истончении стенок от ржавчины образуются прорывы. Минимизировать проблему можно качественным теплоносителем в системе и регулярным промыванием труб.

Чуть менее капризной является оцинкованная сталь. Покрытие защищает металл от коррозии, чем увеличивает срок эксплуатации инженерной сети. Модели выдерживают нагрузки во время гидроударов и отлично функционируют в условиях высоких температур.

Трубы из нержавеющей стали по долговечности опережают оцинкованные и углеродистые виды. Правильно установленная конструкция инертна к агрессивному теплоносителю, поэтому не боится коррозии и прослужит более 30 лет. Для отопительного контура подходят элементы, выполненные бесшовным способом сварки.

Минус всех стальных труб – вес и сложность монтажа. Конструкции не гнутся без специального оборудования, поэтому на изгибах приходится использовать дополнительные детали, снижающих КПД инженерной сети. Сейчас появились варианты в виде гофры, но и они неустойчивы к агрессивной среде теплоносителей.

Медные

Максимальная рабочая температура – 200-250 С, давление – более 30 атмосфер. При правильном монтаже отопительная система прослужит 90-100 лет. У металла высокая устойчивость к коррозии и замерзанию. Медные трубы по технологии производства делят на 2 вида:

• Неотожженные. Очень крепкий материал не треснет под давлением до 40 атмосфер.
• Отожженные. После термической обработки (отжига) изделия становятся эластичными и гибкими, при этом уменьшается прочность.

Если сравнивать со сталью, то у меди высокая плотность, поэтому у труб тонкие стенки и небольшой вес. Из-за хорошей теплопроводности контур быстро и равномерно нагревается. Благодаря ровной поверхности у циркулирующей жидкости минимальное сопротивление. На внутренних перегородках не образуются наросты, что исключает появление засоров и снижения КПД.

Медные трубы несовместимы с другими металлами. При контакте со сталью, алюминием или чугуном в жидкости начинаются химические процессы и образовывается газ. В инженерной сети обязательно предусматривают стравливающие клапаны для скоплений. Доборные детали должны быть из меди или латуни, радиаторы – из нержавейки.

В отопительной системе с медными трубами используют хорошо очищенный теплоноситель. Твердые фракции мусора способны повредить мягкий металл. Дополнительно в сеть включают фильтр механической очистки. У материала высокая электропроводность, поэтому контур обязательно заземляют.

Полимерные

Максимальная температура теплоносителя варьируется в пределах 90-95 С. Кратковременно конструкция выдержит 130 С, но при длительном контакте полимерные трубы деформируются. При соблюдении правил эксплуатации прослужат до 30 лет. При подключении к отоплению контур устойчив к скачкам давления.

Из-за пластичности материала трубы легко прокладывать без резки и без дополнительных соединений. Для сварки используют специальный аппарат, разогревающий детали. Места спайки в готовой конструкции не видны невооруженным взглядом.

Пластик не требователен к качеству жидкости в отопительной системе. Сырье не вступает в химическую реакцию, поэтому не ржавеет и не разрушается от коррозии. Идеально ровные стенки не снижают скорость теплоносителя и не покрываются налетом.

В отоплении используют армированные полимерные трубы, узнать которые можно по маркировке на поверхности (PPR-FR-PPR, PPR-GR-PPR). В качестве укрепляющего материала выступает стекловолокно или алюминий.

Металлопластиковые

Трубы состоят из 5 слоев модифицированного пластика и тонкой фольги, поэтому очень прочные. Изделия устойчивы к высоким температурам (до +110 С), замораживанию и оттаиванию, сохраняют первоначальную форму. Из-за гладкости внутренних стенок на поверхности не образуются отложения.

По линейному расширению металлопластиковые трубы в 2,5 раза превышают аналоги из стали. При длительном воздействии прямого ультрафиолета и электромагнитных лучей изделие быстро теряет прочность и изнашивается. Детали нужно правильно монтировать, а соединения плотно подтягивать. При превышении угла изгиба трескаются.

Какие диаметры бывают

В технических параметрах отопительных труб используют разные виды сечения. При учете монтажных конструкций и занимаемой площади берут внешний диаметр со стенками. Внутренние характеристики указывают размер просветов, поэтому подходят при расчете пропускной способности сети. Условный вариант является усреднением в большую сторону пространства внутри.

В магазинах трубы помечают по наружному сечению, часто в дюймах (25,4 мм). Внутренние параметры варьируются в зависимости от толщины стенок, материала и назначения детали. Внешние характеристики у стальных шовных моделей на 3-4 % толще, чем у полимерных и бесшовных конструкций. Медные виды самые тонкие, меньше остальных на 1-2 мм.

Размер труб для отопления влияет на задачи, которые элемент должен выполнять. Параметры популярных диаметров варьируются от 16 до 40 мм:

• 16. Используют для подсоединения одной или двух батарей.
• 20. Уместны при монтаже 1 радиатора или группы до 5 шт. Общая предельная мощность – 7 кВт.
• 25. Модели применяют для установки отопительных конструкций тупиковой схемы разводки.
• 32. Используют для обустройства инженерной сети целого этажа или коттеджа, общей пропускной способностью до 19 кВт.
• 40. Подходит для 20 батарей, мощностью до 30 кВт.

От выбора сечения отопительных труб зависит пропускные возможности системы, гидро- и теплопотери. Необъемный теплоноситель быстро греется, а маленький размер обеспечивает лучшее сопротивление и низкий шум. Элементы небольшого диаметра по стоимости дешевле, чем крупные. Слишком компактные модели создают усиленную нагрузку на арматуру, что приводит к порывам.

Виды движения теплоносителя

Скорость перемещения потока горячей воды в трубах – один из важных параметров, который позволяет высчитать диаметр деталей. Рекомендуемое движение варьируется от 0,26 до 1,4 м/сек. Уже при 1,5 снижается теплоотдача и увеличивается шум в инженерной сети. Существуют 2 вида, в которых надо разобраться.

Конвекционный

Вариант с естественной циркуляцией подходит для твердотопливных котлов. Принцип работы основан на физических законах. Плотность холодной жидкости меньше, чем у горячей. Прохладная влага, стекая по трубе, вытесняет теплую вверх. Скорость перемещения в таких сетях – 0,2 м/сек.

Небольшой поток перемещения при конвекционной циркуляции становится причиной образования пробок воздушных и снижению объема переносимого тепла. Решить проблемы помогут бак расширительный и краны Маевского.

Диаметр деталей для отопления с конвекционной циркуляцией должен совпадать с выходным патрубком котла. Самое большое стартовое сечение выдерживают до первой развилки. При разводке постепенно уменьшают размеры труб. В последнем узле характеристики элементов варьируются в пределах 16-19 мм.

Принудительный

В контуре циркуляцию осуществляют при помощи насоса и коллектора, которые входят в конструкцию котла (газового, электрического). Пользователь может самостоятельно контролировать скорость теплоносителя. В инженерных сетях поддерживаются параметры в пределах 0,7-1,2 м/сек.

В вариантах с циркуляцией принудительной целесообразно использовать трубы небольшого диаметра. В контуре с малым объемом быстрее и легче греть воду, что увеличивает КПД конструкции. Установка и маскировка тонких деталей намного проще, чем толстых аналогов.

Сечение сетей с циркуляцией принудительной часто зависит от схемы подсоединения обогрева. Размер при лучевой подводке от оборудования к трубам – 19 мм, при однотрубной и двухтрубной – 25 мм. Параметр не является окончательным и рассчитывается по характеристикам котла и коттеджа.

Системы отопления

Чтобы правильно вычислить диаметр труб, надо учитывать схему разводки. Сопротивление влияет на параметры отопительного оборудования и характеристики деталей (сечение, материал). В коттедже используют 2 разновидности систем обогрева.

Двухтрубная

Отопительный вариант с вертикальным стояком по размещению труб может быть как верхним, так и нижним. К каждому радиатору подключают 2 элемента: для подвода горячей и отвода холодной влаги. Горизонтальная разводка бывает:

• тупиковой;
• параллельной;
• лучевой (коллекторной).

Максимальная температура для полимеров – 95 С, для стали – 130 С. Длинная инженерная сеть с большим количеством теплоносителя работает только с принудительной циркуляцией. Понимая, какую схему используешь, легко рассчитать общую протяженность, задержки скорости на стыках (изгибах) и получить нужное сопротивление.

Грамотный выбор диаметра трубы для отопления обеспечит равномерное прогревание батарей. Профессионалы часто отдают предпочтение полимерным деталям с сечением 25 и 20 мм. Крупные элементы используют в качестве контура, меньшие – отводы к радиаторам. В компактном частном доме основную сеть собирают из 20 мм, патрубки – из 16 мм.

Зная количество квадратов жилья легко определить мощность отопительного оборудования и диаметр труб. В котле с высокой продуктивностью используют элементы с большим сечением. Для обогрева 1 м2 при потолках в 2,5 м нужно 100 Вт интенсивности техники. К параметрам добавляют возможные теплопотери, уместные для конкретного региона.

Скорость жидкости в трубах должна варьироваться в пределах от 0,25 до 1,3 м/сек. Если в котле есть встроенный насос, то берут среднее значение потока (0,6 м/сек). При выборе сечения учитывают время остывания воды, которые в среднем составляют 20 С. Для отопительного оборудования с давлением в 10 атмосфер подходят детали с сечением в 25 мм, для мощных конструкций в 20-25 – 32 мм.

Однотрубная

В коттеджах небольшого размера используют схему «Ленинградка». Система состоит из 1 трубы, к которой последовательно подключены все радиаторы. Отопительный контур функционирует в цикличном режиме. Оборудование поставляет горячий теплоноситель от котла к батареям, остывший возвращает в аппарат для нагрева. Максимальная температура для металлических элементов – 105, для пластика – 95 С.

В однотрубную систему обязательно входят приборы, которые называют группой безопасности. Дополнительные устройства позволяют быстро снизить поднявшееся давление в сети, предупредив разрыв труб. При монтаже компоненты размещают на предельном удалении один от другого. Предохранительный клапан врезают чуть выше котла. По всему контуру равномерно ставят терморегуляторы и краны Маевского.

При естественном вращении вода самотеком движется по системе, при принудительном – при помощи насосов. Чтобы конструкция была сбалансированной, сечение деталей в однотрубной сети часто различается на разных участках. Если дом одноэтажный и компактный, то берут компоненты с единым диаметром. В крохотных помещениях даже с конвекционной циркуляцией размер элементов не должен превышать 32 мм.

Мощность котла

В загородном доме обогрев комнат производят при помощи оборудования газового или электрического, реже – твердотопливных моделей. Отталкиваясь от размера пространства обогреваемого проводят расчет мощности. Для качественного отопления жилья нужно 0,1 кВт тепловой энергии на квадрат. Параметры могут изменяться из-за климатических особенностей или щадящего режима до 1,3.

На мощность котла влияет материал, из которых сделаны стены и наличие теплоизоляции. Увеличенная теплопроводность в сочетании с тонкостью перегородок усиливает тепловые потери загородного дома. Даже самая продуктивная модель не справится с обогревом здания.

На качество отопления влияет наличие второго контура в котле. При включении горячей воды для бытовых нужд снижается производительность в инженерной системе. У конструкций с такой опцией параметры должны быть выше, чем у одноконтурных аналогов.

Мощность котла зависит от видов топлива. Самым практичным считается газовое оборудование. Наиболее дорогими являются электрические, самыми неудобными – твердотопливные. Для оптимизации циркуляции теплоносителя и для решения проблемы с воздушными пробками используют насосы.

Как пользоваться таблицами

Если не знаете, какой диаметр труб нужен для отопления частного дома, можно воспользоваться подсказками. Производители разработали особые таблицы, помогающие рассчитать нужный параметр. Размер зависит от показателей объема тепла, скорости горячей воды и градуса.

Для двухтрубного варианта

Для наглядности рассмотрим вычисление сечения труб для отопления коттеджа, состоящего из двух этажей. Для контура используют полипропиленовые модели, а режим работы котла – 80/60 с разницей температур в 20 С. Теплопотери здания – 38 кВт. На обогрев нижних помещений тратится 20 кВт, верхних – 18. В подсказке данные указывают в Вт.

В таблице розовым цветом отметили наиболее приемлемую скорость движения горячей воды. Первым делом определяют место от котла до первого поворота (ответвления). Через линию проходит вся жидкость, поэтому объем остается начальным (38 кВт). В подсказке нужно найти строчку, по которой доходят к зоне с подходящим оттенком и поднимаются вверх. Из двух диаметров в 50 и 40 мм берут меньший.

После разделения потоки идут на первый (20 кВт) и второй (18 кВт) этаж. В таблице по розовому маркеру ищут нужные параметры. В итоге получают сечение в 32 мм, при помощи которого разводят обе ветки.

Контур делится на две части с одинаковой нагрузкой. На нижнем ярусе идет двойное крыло, по 10 кВт каждое (20 кВт). В верхних помещениях разветвление идет уже по 9 кВт (18 кВт). В подсказке ищут подходящее значение для обоих решений. Полученный диаметр – 25 мм. На первом этаже сечение уменьшается до 20 мм уже после 2 батареи, на втором – после 3.

При расчете данных для отопления важным является информация на выходе из котла. Для обратного течения характеристики труб не меняют. У каждого производителя существуют свои таблицы, а рассмотренная в описании – пример для понимания алгоритма действий.

Для однотрубной системы

Принцип работы с подсказками похож на описанный в предыдущем подразделе, но изменяется только структура данных. В таблице приемлемую скорость горячей жидкости окрасили в голубой оттенок, а параметры мощности расположили в шапке. В качестве образца используют однотрубную схему с принудительной циркуляцией для одноэтажного дома на 6 батарей.

Для вычисления размера труб для систем отопления рассчитывают внутреннее сечение деталей. При входе в сеть из котла подается энергия, мощностью в 15 кВт. В подсказке на участке с оптимальным движением ищут данные, близкие к 15 000 единиц. В итоге получают два значения (20 и 25 мм), из которых выбирают меньшее.

При входе в первую батарею нагрузка уменьшается до 12 кВт. В голубой области таблицы находят нужные параметры и получают диаметр в 20 мм. К третьему радиатору мощность снижается до 10,4 кВт. В светло-синем поле определяют сечение в 20 мм.

К четвертой батарее тепловая нагрузка уменьшается на 2 кВт. В таблице с данными в 8,5 кВт рекомендуемый размер трубы – 15 мм. Параметр повторяется и в пятой конструкции, к шестой можно брать 12 мм.

Для металлического контура

При работе со сталью и медью придется учитывать теплопотери, которые осуществляются через стенки труб. Если инженерная сеть компактная, то небольшой убыток практически не ощущается. Чем длиннее контур, тем заметней холод. Неправильно подобранный диаметр станет причиной низкой температуры в батареях.

Теплопотери для стальной трубы с сечением в 40 мм и стенками в 1,4 мм, высчитывают по формуле:

Значение «К» — линейный коэффициент передачи тепла, который для металлической детали составляет 0,27 Вт. Параметры в скобках – температура воды (80 С) и воздуха в помещении (22 С). Если подставить данные контура, то получается 49 Вт/с. На каждый метр системы теряется до 50 Вт энергии. В протяженной сети убытки могут стать критичными, поэтому недостаток нейтрализуют правильным сечением.

Таблицы с вычислением диаметра можно найти на сайте производителя. При маркировке труб указывают внешние или внутренние параметры. Профессионалы рекомендуют усреднить данные, прибавив 5 % погрешности.

Для естественной циркуляции

Конструкции с конвекционным видом движения горячей воды работают благодаря разнице давления и температур на входе и выходе из котла. Жидкость циркулирует за счет гравитации, которую усиливает напор теплоносителя. Для естественного типа нужны трубы с подходящим диаметром. Чем больше влаги крутиться в системе, тем сильнее скорость. При превышении сечения оборудование тратит больше энергии и времени на разогрев, что снижает КПД.

Конвекционный вид движения воды подходит для компактных загородных домов с коротким отопительным контуром. В конструкции надо поддерживать скорость в пределах 0,4-0,6 м/сек. Чтобы получить сечение, надо параметры рассчитать по формуле.

Заключение

Обогрев коттеджа – сложная и трудоемкая процедура, в которой нужно предугадать все факторы. Понимая, какой диаметр трубы выбрать для отопления, легко создать комфортную атмосферу в частном доме. При поиске сечения деталей профессионалы рекомендуют воспользоваться таблицами или формулами.

Как определить диаметр трубы для отопления?

При монтаже системы отопления частного дома, рано или поздно встаёт вопрос — какой диаметр труб для отопления выбрать?

Одни, не задумываясь, принимают за образец «как у соседа, он доволен». Другие покупают самое дешевое, из имеющегося ассортимента ближайшего магазина. Третьи точно знают, что ответы на свои вопросы найдут в Сети.

Действительно, в интернете много информации по этой теме. Большинство сайтов копируют друг друга, перегружая пользователей сложными формулами и коэффициентами. Но эти расчеты необходимы специалистам — теплотехникам при проектировании отопления сложных промышленных объектов.

Предлагаем практическое пособие по расчету диаметра труб для отопления частного дома.

Начальные параметры

1. Разница температур. Для эффективного теплообмена и обеспечения максимального ресурса труб и всех элементов трубопровода, разница температур (дельта) подачи и обратки должна составлять 20°С.
2. Скорость движения теплоносителя в трубах. Оптимальная скорость воды в трубах находится в диапазоне 0,5 — 1,0 м/с.

Перекачиваемая среда

Оптимальная скорость в трубопроводе, м/с

Движение самотеком:

Вязкие жидкости

0,1 – 0,5

Маловязкие жидкости

0,5 – 1

Перекачивание носом:

Всасывающий трубопровод

0,8 – 2

Нагнетательный трубопровод

1,5 – 3

Уменьшение скорости теплоносителя приведёт к снижению температуры возвращающейся жидкости и увеличению времени нагрева её в котле. Соответственно, увеличится и расход топлива. Повышение скорости увеличивает гидравлический шум всей системы.

Практический совет

Проектируя систему отопления, заранее определитесь с видом теплоносителя. Вода и антифризы имеют разную вязкость. Спроектированная система под воду может не эффективно работать на незамерзающих жидкостях.

Расчет

Рассчитываем потребность дома в тепловой мощности. Базовым значением является 60 Вт/м³ внутреннего объема. Источниками поступления холодного воздуха являются окна и уличные двери. Каждое окно добавляет к потребности тепловой мощности до 100 Вт, входная дверь — 200 Вт.

Практический совет

Не зависимо от материала окон, это показатель в расчетах не меняйте.

Коэффициент тепловых потерь для конкретного региона. Для центральных областей европейской части страны принят коэффициент — 1,2 — 1,3. Для южных регионов — 0,7 — 0,9, для Дальнего Востока — 1,5 и 2,0 для Чукотки и Якутии.

Для примера рассчитаем диаметр труб отопления частного дома размером 6 х 8 метров с высотой потолков 3 метра. В доме 5 окон и 2 двери. Расположение — Воронеж.

1. Объём помещения: 6 х 8 х 3 = 144 м³.
2. Необходимая тепловая мощность: 144 х 60 = 8640 Вт.
3. Увеличение потребности в тепле из-за наличия окон и дверей: (5 х 100) + (2 х 200) = 900 Вт.
4. Сумма 8640 + 900 = 9540 Вт.
5. Территориальный коэффициент: 9540 х 1,2 = 11448 Вт. Или 11,45 КВт.

Округлять необходимо в большую сторону.

Для определения диаметра труб воспользуемся таблицей.

По данной таблице оптимальным диаметром трубы для отопления является 15 мм, при скорости теплоносителя 0,8м/сек.

Помните, что это значение внутреннего диаметра трубы.

В зависимости от материала трубы одного и того же наружного диаметра, внутренний диаметр значительно отличается.

Как видно из таблицы, трубы PN10, PN20, PN25 при одинаковом наружном диаметре 20мм, имеют разное значение внутреннего диаметра.

Данный расчет выполнен для одного контура отопления — радиаторного. При использовании в качестве отопительного элемента водяного тёплого пола, образуется дополнительный контур. Как правило, два и более контура нуждаются уже в принудительной циркуляции теплоносителя и монтаже коллектора.

Расчет диаметра коллектора отопления

Коллектор обеспечивает равновесие и стабильность всей гидравлической системы. Для эффективной работы необходимо обеспечить одинаковую пропускную способность всех элементов системы отопления. Изготовить коллектор своими руками под силу большинству мужчин.

Основным критерием распределительного коллектора является его диаметр. Площадь поперечного сечения корпуса должна равняться или быть больше суммарной площади отводящих трубопроводов. Сечение сборного коллектора — не меньше сумм площадей подводящих труб.

Расчет коллектора произведём на примере. К существующей системе отопления радиаторами добавим один контур водяного тёплого пола ванной и санузла.

Площадь сечения коллектора будет равняться сумме площадей сечения трубы отопления (первый контур) и площади сечения трубы подачи тёплого пола (второй контур):

Sк = Sо + Sтп

Площадь сечения труб определяется по формуле S=π х d²/4

В нашем примере для отопления принята труба 25мм с внутренним Ø16,6мм.

Площадь сечения трубы: Sо = 3,14 х 16,6²/4 = 216,31мм².

Для контура тёплого пола примем трубу с внутренним Ø13,2мм.

Площадь сечения трубы: Sо = 3,14 х 13,2²/4 = 136,78мм².

Площадь сечения корпуса коллектора равняется:

Sк = 216,31+136,78=353,09мм².

Диаметр коллектора равен d=2√S/π = 2√354/4 = 18,81мм или на практике — Ø 20мм.

В этом расчете получен внутренний диаметр распределительного коллектора.

Если диаметры всех подводящих труб одинаковые — расчет упрощается.

При расчете коллектора необходимо учесть расстояние между патрубками. Они должны располагаться относительно друг друга на расстоянии трёх диаметров коллектора.

Коллекторы заводского исполнения уже имеют необходимые параметры. Более подробную характеристику можно получить у менеджера.

Схемы обвязки наглядно демонстрирует данный обзор:

Двухтрубная система отопления имеет свои особенности. Смотрите видео:

• 4
• 0
• 11952

Другие публикации от blogerMG

• Электропроводка в гараже: варианты подключения, схемы электропроводки, монтаж 0
• Чем герметизировать резьбу или как выбрать идеальный уплотнитель 0
• Насадки, инструменты и приспособления для электродрели 0
• Обзор инструмента. Реноватор 0
• Уроки механика. Продли жизнь своему гайковерту 0

4 Комментария 4

• variantolog
• 14 февраля 2017, 12:33

• variantolog
• 14 февраля 2017, 12:42

• variantolog
• 14 февраля 2017, 12:48

• Мирко
• 14 февраля 2017, 17:08

Каким бы не был богатым опыт специалиста, и как бы он не был уверен в себе, иногда ему нужно посоветоваться с кем-то. Общение на просторах интернет-сети уже давно стало привычным нам. Разнообразные пользователи сети – будь то профессионал или много знающий любитель – могут выставить в сеть лайфхаки (простые полезные советы на разные темы), которые могут быть с пользой применены для вашего дома.

Какие плюсы пользования ресурсами форума?

• Постоянный поток интересной информации о новых идеях построек.
• Простые и полезные советы для строительства.
• Возможность общения с интересными людьми, опытными мастерами своего дела.
• Рекомендации о выборе инструмента или материалов.
• Также приятным плюсом является отсутствие рекламы, ведь пользователи такие же потребители, как и вы сами.

На нашем форуме размещены все свежие новости строительства, ведь наши специалисты всегда держат руку на пульсе событий строительства. У нас вы найдете полезную информацию для эксплуатации помещения, инвентаря и так далее. Многие считают полезным делать для дома больше своими руками, ведь это и полезно для здоровья, выгодно экономически, и предоставляет некий моральный комфорт. И возникает логичный вопрос: «Как самому сделать?» Ответы можно получить, полистав наш сайт. Именно после посещения этого форума вы ощутите полностью все плюсы. На этом интернет-ресурсе вы найдете сведения для обустройства дачи своими руками. Но многие из тех рекомендаций можно будет учесть и при обустройстве квартиры. Для осуществления бытовых проектов разного масштаба нужен инвентарь. Для общей консультации посетителей сайта создается обзор инструментов, где информация подана просто и доступно.