Перед обустройством системы теплоснабжения с принудительной циркуляцией рабочего тела необходимо выбрать трубы. Его основная задача – доставить определенное количество тепловой энергии к радиаторам. Поэтому нужно понимать, как выбрать диаметр трубы для отопления, чтобы в доме было комфортно жить.
Нюансы расчета диаметра труб
Для выполнения расчета необходимы следующие данные:
- общие потери тепла от объекта;
- питание от батарей в каждой комнате;
- длина контуров;
- способ разводки системы отопления, которая может быть одно- или двухтрубной, с естественным или принудительным движением рабочего тела.
Это значит, что перед расчетом диаметра трубы отопления рассчитываются тепловые потери, определяется производительность котла и мощность батареи для каждой комнаты в доме или квартире. Также необходимо выбрать вариант проводки. По полученным результатам составляют график, и только потом приступают к определению нужного значения.
Следует знать, что для полипропиленовых и медных трубных изделий производители указывают наружный диаметр, а внутренний диаметр можно рассчитать, вычитая толщину стенки. В свою очередь, для металлопластиковых и стальных изделий указывается внутреннее сечение. Эти данные помогут вам сделать правильную покупку.
Выбор диаметра отопительных труб
Точно рассчитать диаметр трубы для отопления невозможно. Вы должны выбрать между несколькими вариантами предлагаемых продуктов. Дело в том, что одного и того же результата можно добиться разными способами.
Предположим, что требуется подвести к батареям некоторое количество тепла и при этом обеспечить равномерный прогрев радиаторов. В сооружениях теплоснабжения с принудительной циркуляцией жидкости это осуществляется насосным оборудованием, теплоносителем и трубопроводами. Одним словом, необходимо обеспечить транспортировку определенного объема рабочей среды в конкретное время.
Вы можете реализовать это одним из двух способов:
- прокладывать трубы меньшего сечения и гнать жидкость с большей скоростью;
- оборудовать систему большого диаметра, но с меньшей интенсивностью движения.
Как показывает практика, владельцы чаще выбирают первый вариант по нескольким причинам:
- Стоимость трубных изделий меньшего диаметра дешевле и проще в монтаже.
- При открытом способе прокладки труб они менее заметны, а при установке на полу или на стенах нужны штробы меньшего размера.
- В системе теплоснабжения с малым диаметром трубы отопления в квартире находится меньший объем теплоносителя, что снижает ее инерционность и экономит топливные ресурсы.
Так как производители выпускают трубную продукцию различного диаметра, по которой может подаваться определенное количество тепла, рассчитывать всегда одинаково нецелесообразно.
Для этого таблицы были разработаны специалистами одновременно. С его помощью в зависимости от удельного количества тепла, скорости движения рабочего тела и температурного режима системы можно узнать возможный диаметр.
Чтобы определить этот параметр для теплоснабжающей конструкции, нужно воспользоваться необходимой таблицей и по ней рассчитать, какому сечению труб для отопления отдать предпочтение.
Расчет производился на основе формулы, а затем результаты заносились в таблицу:
D= , где:
D – желаемый диаметр в миллиметрах;
∆t° — разница между значениями температуры в подающем и обратном трубопроводах, °С;
Q — нагрузка на участок системы, а точнее количество тепла, необходимое для обогрева конкретного помещения, кВт;
V — скорость движения теплоносителя, м/с.
В автономных системах отопления скорость движения рабочего тела находится в пределах от 0,2 м/с до 1,5 м/с. Как показывает практика, оптимальное значение этой величины составляет 0,3 м/с — 0,7 м/с.
В том случае, если теплоноситель движется медленнее, в системе образуются воздушные карманы, а если он движется быстрее, то уровень шума значительно возрастает. Оптимальный диапазон скоростей отражен в специальных таблицах. Они составлялись отдельно для каждого типа трубопровода.
Они рассчитывались для работы систем в стандартных режимах, то есть в условиях средних и высоких температур. Для пояснения процесса определения, какой диаметр трубы выбрать для отопления, он будет показан на конкретных примерах.
Выполнение расчета для двухтрубных конструкций
В двухэтажном здании, в котором на каждом этаже по два крыла, планируется построить двухтрубную систему теплоснабжения из полипропиленовых трубных изделий. При этом предполагаемый режим работы 80/60, с дельтой температур 20 градусов. Теплопотери здания 38 кВт, при этом на первом этаже 20 кВт, на втором этаже 18 кВт.
Расчет производится в определенной последовательности:
- Сначала выясняют, какой диаметр полипропиленовой трубы нужен для отопления на участке от котла до первой точки разветвления. Так как через него проходит весь объем теплоносителя, то количество теплоты здесь составит 38 кВт. Согласно таблице подходят два диаметра, равные 40 и 50 миллиметрам. Из двух размеров выберите меньший размер -40 миллиметров.
- В схеме установки расход теплоносителя разделен: на первый этаж направляется 20 кВт, на второй – 18 кВт. С помощью таблицы определяется сечение, и выясняется, что обе линии проложены изделиями 32 мм.
- В свою очередь, каждый контур делится на две ветви с равной нагрузкой. На нижней палубе слева и справа идут по 10 кВт, а на верхней палубе по 9 кВт. Из таблицы видно, что на эти сечения подходят трубы 25 мм. Изделия такого диаметра продолжают эксплуатировать до тех пор, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт. Далее вам понадобятся изделия 20мм. На нижней палубе они проходят через 20 миллиметров после второй батареи, а на верхней палубе — после третьего аппарата. Правда, специалисты, исходя из собственного опыта, рекомендуют использовать трубы 20 мм при нагрузке 3 кВт.
На этом расчет диаметров для полипропиленовых труб закончен. Для обратки этот параметр не определяется, так как разводка собирается из тех же изделий, которые использовались в подаче. Если вы планируете использовать другие изделия для трубопроводов, вам потребуется составить другие таблицы для других типов материалов.
Выбор диаметра однотрубной системы отопления
Чтобы узнать, какой размер трубы выбрать для отопления, если проектируется однотрубная конструкция теплоснабжения, воспользуйтесь другой таблицей. С его помощью можно рассчитать внутренний параметр труб, используемых для обогрева одного этажа, где радиаторы будут подключаться последовательно.
Расчет производится в следующей последовательности:
- От котла на вход в систему будет подаваться 15 кВт, поэтому могут подойти изделия диаметром 25 и 20 миллиметров. В этом случае лучше отдать предпочтение трубам 20 мм.
- В первой из батарей тепловая нагрузка снижена до 12 кВт. Согласно приведенной ниже таблице диаметр будет таким же -20 миллиметров.
- Для третьего радиатора нагрузка составит 10,5 кВт. В таблице сечение по-прежнему 20 миллиметров.
- В четвертый прибор с нагрузкой 8,5 кВт следует поместить трубу диаметром 15 мм.
- на пятый радиатор тоже уйдет 15 миллиметров, а дальше можно монтировать 12 миллиметров.
Не следует забывать, что в таблице указаны значения внутренних диаметров. Ориентируясь на них, не составит труда найти маркировку изделий из нужного материала.
Как видно из примера выше, рассчитать диаметр труб несложно. Но он подходит только для металлопластиковых и полипропиленовых изделий, так как у них низкая теплопроводность, а потери через стенки незначительны, поэтому при расчете их не учитывают.
Совершенно иначе обстоит дело с металлическими трубными изделиями из нержавеющей стали, стали или алюминия. В этом случае при большой длине контура потери тепла через поверхность трубы значительны.
Нюансы определения диаметра металлических труб
При проектировании больших систем теплоснабжения, для создания которых используются металлические трубы, необходимо учитывать потери тепла через стены. Размер потерь невелик, но при значительной длине контура они вызывают падение температуры теплоносителя в последних в ряду радиаторах при неправильном выборе диаметра.
Например, приведен расчет для стальной трубы диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм; для этого используйте формулу:
q = kx3,14x (tv — tp), где:
q — потери тепла на метр трубы;
k — линейный коэффициент теплопередачи, в данном расчете он равен 0,272 Вт·ч/с);
тв — температура рабочей среды в трубопроводе — 80 градусов;
tп – температура воздуха в помещении – 22 град.
Подставляя значения в формулу, получаем:
q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с
Результат расчета свидетельствует о том, что потери тепла в каждом метре трубы составляют около 50 Вт тепла. При большой длине отопительного контура это значение может стать критическим. Необходимо помнить, что чем больше сечение, тем больше потери.
Если необходимо их учитывать, то при расчете тепловых потерь к уменьшению тепловой нагрузки на нагреватель необходимо прибавить потери в трубопроводе и исходя из полученной величины определить требуемый диаметр.
Обычно для автономных систем отопления эти значения не критичны. Кстати, при расчете тепловых потерь и производительности отопительного оборудования полученные цифры округляются.
Благодаря этому создается определенный запас, позволяющий не думать о том, как рассчитать диаметр труб отопления частного дома и проводить сложные расчеты, а воспользоваться уже имеющимися таблицами.
Но что делать, если вы не можете найти нужные вам таблицы? Вы можете использовать метод выбора диаметра, описанный ниже, или действовать другим способом. Известно, что при маркировке трубной продукции производители указывают различные внутренние или наружные размеры, и их допустимо приравнивать с определенной долей погрешности.
Есть таблица, по которой можно узнать тип и марку, когда известен внутренний диаметр. Он также содержит информацию о правильном размере изделия в других материалах.
Например, требуется рассчитать диаметр труб МП. Таблицу для изделий из металлических и пластиковых труб найти не удалось, но имеется для полипропиленовых. Делают так: подбирают размеры для изделий из ППР и ищут в таблице аналоги для МП. Погрешность конечно будет, но для отопительных конструкций с принудительной циркуляцией это допустимо.
Метод подбора диаметра отопительных труб
Этот способ определения диаметра основан не на расчетах, а на закономерности, которую можно найти, проанализировав большое количество конструкций теплоснабжения. Это правило выдвинули монтажники, им пользуются при создании небольших систем отопления частных домов и квартир.
В основном от отопительных котлов отходят трубы подачи и обратки сечением ¾ и ½ дюйма. При трубе такого размера делают разводку в месте первого ответвления, а затем при каждом расхождении ответвлений закладывают сужение труб в один прием в проекте отопления.
Этим методом определяют диаметр труб для малых систем теплоснабжения, если количество радиаторов от 3 до 8, максимум два-три контура с 1-2 батареями в каждом. Для таких систем этот метод является отличным решением.
В том случае, если вам необходимо выбрать трубы для двухэтажного дома с более разветвленной системой, вам потребуется произвести расчеты и воспользоваться таблицами.
Расчеты не слишком сложных схем можно провести самостоятельно, имея информацию о теплопотерях помещения и производительности радиаторов. Что касается многоэлементных систем, то их проектирование целесообразно заказывать у профессионалов.
