Как рассчитать диаметр трубы для отопления - RemontOtdelka23.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как рассчитать диаметр трубы для отопления

Расчет диаметра и размера труб отопления

D – ДУ (наружный диаметр); d1 – условный проход (внутренний диаметр)

Вопрос о том, какой должен быть диаметр труб для отопления в частном доме и в квартире не перестает возникать у тех, кто планирует самостоятельно собрать контур. В этой статье вы найдете расчет диаметра трубы для отопления. Мы не будем останавливаться на принципе работы обоих видов контура, это материал для другой статьи. Здесь же просто сравним преимущества и недостатки каждого из них. По итогам будут развенчаны некоторые мифы, и на основании фактов вы сможете самостоятельно сделать выводы.

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:

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;

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 м 2 :

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.

Сравнение однотрубной и двухтрубной систем

Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м 2 , этот показатель составляет 32 мм для полипропилена. При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.

Перед тем как рассчитать количество труб для отопления, сравним выгоды от монтажа однотрубной («Ленинградки») и двухтрубной («попутки») системы:

  • КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
  • экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.

Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка. Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас. Чтобы циркуляция в батарее была лучше, байпас нужно сделать меньшего диаметра, чем основной контур отопления. Из этого следует, что потребуется еще пара единиц фурнитуры. Получается, что меньше тратим денег на трубы и больше на фурнитуру, в итоге экономии никакой, при этом КПД ниже.

В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.

Как рассчитать диаметр труб для отопления

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

Что нужно для расчета?

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

Далее, следует определиться с типом системы отопления, выбрав один из двух существующих:

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

  • конвекционный, происходящий за счет разности веса горячей и остывшей воды (самотечные системы);
  • принудительный, когда теплоноситель побуждается к движению циркуляционным насосом.
Читайте также:  Батареи отопления биметаллические отзывы

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

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

Порядок расчета

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

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

Считать начинаем от самого дальнего помещения, где находится тупик отопительной системы. Массовый расход теплоносителя определяем по формуле:

G = 0.86 Q / Δt , где:

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

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

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

Зная объем протекающего теплоносителя, можем вычислить площадь поперечного сечения:

А = V / (3600ϑ)

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

Далее, диаметр металлопластиковых труб для отопления, как и теплопроводов из других материалов, рассчитывается через формулу площади круга:

D = √ 4А / π

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

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

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

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

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

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

Как рассчитать диаметр труб для отопления

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

Что нужно для расчета?

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

Далее, следует определиться с типом системы отопления, выбрав один из двух существующих:

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

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

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

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

Порядок расчета

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

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

Считать начинаем от самого дальнего помещения, где находится тупик отопительной системы. Массовый расход теплоносителя определяем по формуле:

G = 0.86 Q / Δt , где:

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

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

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

Зная объем протекающего теплоносителя, можем вычислить площадь поперечного сечения:

А = V / (3600ϑ)

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

Далее, диаметр металлопластиковых труб для отопления, как и теплопроводов из других материалов, рассчитывается через формулу площади круга:

D = √ 4А / π

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

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

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

Читайте также:  Зависимая система отопления это

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

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

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

Каким диаметром трубы лучше сделать отопление в доме

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

Сложности выбора диаметра трубопровода

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

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

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

Зависимость размера от скорости теплоносителя

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

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

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

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

Параметры объема теплоносителя

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

Гидравлические потери

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

Формула вычисления диаметра магистрали

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

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

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

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

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

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

Важные технические характеристики труб

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

Диаметр снаружи, ммРN 20РN 30
Диаметр внутриТолщина стенокДиаметр внутриТолщина стенок
1610,62,7
2013,23,413,23,4
2516,64,216,64,2
3221,25,421,23
4026,66,726,63,7

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

Порядок расчета коллектора отопления и монтажных гильз

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

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

Последовательность вычисления сечения отопительных магистралей

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

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

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

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

Характеристики материалов для изготовления труб

Производители выпускают трубопроводы из нескольких типов материалов.

Полимерные

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

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

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

Стальные

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

Наружный диаметрТолщина стенок
ЛегкиеСтандартныеУсиленные
21,32,52,83,2
26,82,52,83,2
33,52,83,24
42,32,83,24
4833,54

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

Медные

Материал отличается хорошей теплопроводностью, стойкостью к коррозии, способностью к растяжению. При замерзании теплоносителя системы может работать, сохраняя герметичность. Особенности размеров медной арматуры указаны в таблице.

Диаметр, ммТолщина стенки, ммВес м.п., гр
151,5391
182480
222590
282,51420
4231700

Чтобы провести отопление, стоит использовать медную арматуру со стенками 1,5-2 мм.

При наличии 5-8 радиаторов в квартире и 2-3 развилок в частном доме можно самостоятельно вычислить диаметр трубы для отопительной магистрали. С этой целью допускается работать с формулами и таблицами. Организация сложной системы с несколькими уровнями предусматривает использование специальных онлайн-программ.

Как сделать расчет диаметра трубы для отопления – примеры для разных систем

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

Что для этого нужно

Чтобы рассчитать диаметр трубы, как правило, в учет берут следующие факторы:

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

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

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

Читайте также:  Как подсоединить батарею отопления

Выбор подходящего диаметра труб для отопления

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

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

Причины популярности первого варианта:

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

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

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

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

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

Расчет двухтрубных систем

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

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

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

Расчет однотрубной системы принудительного типа

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

Порядок расчета диаметра трубопровода отопления по тепловой мощности:

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

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

Как рассчитать металлические трубы

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

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

Для получения результата необходимо подставить в формулу нужные значения:

q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с

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

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

Поиск соответствующих данных

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

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

Метод приравнивания

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

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

Вывод

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

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

Ссылка на основную публикацию