Для систем с принудительной циркуляцией большое значение имеет правильно подобранный трубопровод. Если допустить ошибки в расчете диаметра труб для отопления, это отразится на эффективности обогрева дома.
Что для этого нужно
Для расчета диаметра трубы, как правило, учитывают следующие факторы:
- Общие теплопотери дома.
- Какую мощность имеют радиаторы отопления отдельно в каждой комнате.
- Общая длина контурных труб.
- Как система разведена.
Для расчета диаметра труб необходимо заранее определить общие теплопотери, мощность котельного оборудования и батарей для каждого помещения. Немаловажное значение имеет и то, какой метод будет выбран для трубопровода. Имея на руках все эти параметры, составляется схема будущего расчета.
Также важно помнить некоторые подробности о маркировке различных труб. Так, на полипропиленовых трубах для отопления частного дома указывается наружный диаметр (то же самое касается и изделий из меди). Для расчета внутреннего параметра из этого показателя вычитается толщина стенки. Стальные и металлопластиковые трубы маркируются внутренним сечением.
Выбор подходящего диаметра труб для отопления
Точно рассчитать сечение трубы практически невозможно. Для этих целей используются различные методы, с приблизительной идентичностью конечного результата. Как известно, основной задачей системы является подача к батареям необходимого количества тепла для достижения максимальной равномерности прогрева нагревателя.
В принудительных схемах для этих целей используется трубопровод, теплоноситель и циркуляционный насос. С помощью этого набора устройств необходимо за фиксированное время подать требуемую порцию хладагента. Есть два пути достижения этой задачи: использовать трубы меньшего диаметра в сочетании с большей скоростью движения воды или использовать систему большего сечения, в которой движение будет меньше.
Причины популярности первого варианта:
- Более низкая цена на более тонкие трубы.
- Большая простота установки.
- На открытой местности такие системы менее заметны. Если они размещаются на полу или стенах, места для установки должны быть меньшего размера.
- Узкие трубы содержат меньше жидкости. Это приводит к снижению инерционности системы и экономии топлива.
Благодаря набору типовых диаметров и фиксированному количеству переносимого через них тепла нет необходимости выполнять однотипные расчеты. Для этих целей были составлены специальные таблицы: они позволяют, имея под рукой данные о необходимом количестве тепла, норме подачи воды и рабочей температуре отопительного контура, рассчитать необходимые размеры. Чтобы определить, какие диаметры труб бывают для отопления, нужно найти нужную таблицу.
Для расчета диаметра труб отопления используется следующая формула: D = √354x(0,86x Q/∆t)/V, где D – требуемый диаметр трубы (мм), ∆t° – дельта температуры (разница между и обратки), Q — нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное количество теплоты, необходимое для обогрева помещения, V — скорость теплоносителя (м/с).
В автономных системах скорость теплоносителя обычно составляет 0,2–1,5 м/с. Как показывает практический опыт, наиболее оптимальная скорость в таких случаях составляет 0,3 м/с — 0,7 м/с. При снижении этого показателя возникает реальная угроза воздушных заторов, при повышении теплоноситель начинает сильно шуметь при движении.
Для выбора оптимального значения существуют таблицы. В них указаны данные для труб из разных материалов: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. При определении диаметра труб отопления, как правило, упор делался на стандартные условия эксплуатации с высокими и средними температурами. Несколько примеров помогут понять суть процедуры.
Расчет двухтрубных систем
Речь идет о двухэтажном доме с двухтрубной системой отопления с двумя флигелями на каждом этаже. Для обустройства системы используются полипропиленовые трубы. Режим работы — 80/60, дельта температур — 20 градусов. Уровень теплопотерь составляет 38 кВт тепловой энергии (первый этаж — 20 кВт, второй этаж — 18 кВт).
Порядок расчета:
- Для начала нужно решить, какой трубой организовать участок между котлом и первой веткой. Здесь транспортируется весь объем теплоносителя, передавая тепло в количестве 38 кВт. В справочных данных указаны два подходящих параметра: 40 и 50 мм. Выгоднее остановиться на диаметре меньше 40 мм.
- В точке разделения потока на первый этаж направляется 20 кВт, на второй – 18 кВт. По мануалу сечение определяется. При этом для каждого направления оптимальным диаметром является 32 мм.
- В свою очередь каждая цепь включает две линии с эквивалентной нагрузкой. На первом этаже в обе стороны расходятся 10 кВт (20 кВт/2 = 10 кВт), на втором этаже — 9 кВт (18 кВт/2) = 9 кВт). Соответствующие значения для этих ответвлений будут 25 мм. Этот параметр разумнее использовать до тех пор, пока нагрузка не будет снижена до 5 кВт. После этого меняют на диаметр 20 мм. Первый этаж сдвинут на 20 мм сразу за вторым радиатором. Второй этаж обычно проходит после третьего приспособления. Как показывает практика, этот переход лучше всего выполнять с нагрузкой 3 кВт.
Таким образом, производится расчет диаметра полипропиленовых труб для двухтрубной системы. Размеры обратки определять нет смысла – берутся такие же, как и для подачи. Эта процедура проста: главное, чтобы были все исходные данные. Если организация системы предполагает использование труб другого типа, необходимо использовать данные для конкретного материала изготовления. Расчет диаметра труб для отопления с естественной циркуляцией происходит несколько иначе.
Расчет однотрубной системы принудительного типа
Принцип тот же, что и в предыдущем случае, но меняется алгоритм действий. Для примера можно взять расчет внутреннего диаметра простой однотрубной системы отопления в одноэтажном доме. В схеме последовательно соединены шесть излучателей.
Порядок расчета диаметра трубы отопления по тепловой энергии:
- Котел передает 15 кВт тепла при запуске системы. Согласно справочным данным, эта секция может комплектоваться трубой диаметром 25 мм и 20 мм. Как и в первом примере, лучше выбрать 20 мм.
- Внутри первой батареи тепловая нагрузка снижена до 12 кВт. На сечение выходной трубы это никак не влияет: оно остается на прежнем значении 20 мм.
- Третий радиатор снижает нагрузку до 10,5 кВт. При этом сечение остается прежним – все те же 20 мм.
- Переход на меньший диаметр 15 мм происходит после четвертой батареи, так как нагрузка снижается до 8,5 кВт.
- К пятому устройству теплоноситель транспортируется по трубе 15 мм, а затем идет переход на 12 мм.
На первый взгляд может показаться, что расчет диаметров труб для системы отопления прост и понятен. На самом деле, когда для организации контура используются полипропиленовые или металлопластиковые изделия, сложностей обычно не возникает. Это связано с его низкой теплопроводностью и небольшими утечками тепла через стены (их можно не учитывать). Совершенно иная ситуация с металлическими изделиями. Если стальная, медная или нержавеющая труба имеет приличную длину, через ее поверхность будет проходить много тепловой энергии.
Как рассчитать металлические трубы
Большие системы отопления, оборудованные металлическими трубами, требуют учета потерь тепла через стены. Хотя в среднем эти показатели достаточно низкие, тем не менее, в очень длинных ветвях общая величина потерянной энергии довольно высока. Часто из-за этого недостаточно хорошо прогреваются последние батареи контура отопления. Причина тому только одна – неправильно подобран диаметр труб.
Примером может служить определение потерь стальной трубы диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Для расчета используется формула q = kx3,14x(tw-tp), где q — теплопотери одного метра трубы, k — коэффициент линейной теплоотдачи (в данном случае он соответствует 0,272 Вт*м /с), tв – температура воды внутри (+80 градусов), tп – температура воздуха в помещении (+22 градуса).
Чтобы получить результат, нужно подставить в формулу нужные значения:
q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с
Складывается такая картина, что каждый метр трубы теряет тепло в количестве почти 50 Вт. В очень длинных трубах общие потери могут быть просто катастрофическими. При этом объем утечек напрямую зависит от сечения контура. Для учета таких потерь необходимо добавить к показателю аналогичный показатель для трубопровода, чтобы снизить тепловую нагрузку на батарею. Определение оптимального диаметра трубы проводят с учетом суммарной величины утечек.
Обычно в автономных системах отопления эти показатели не критичны. Также при проведении процедуры определения тепловых потерь и мощности котлов полученные данные обычно округляют. Это создает запас прочности, который освобождает вас от сложных вычислений.
Поиск соответствующих данных
Что касается поиска оптимальных справочных данных, то практически все сайты производителей комплектующих для систем отопления предоставляют эту информацию. В случаях, когда подходящие значения не найдены, существует специальная система подбора диаметра. Эта методика основана на расчетах, а не на усредненных закономерностях, основанных на обработке данных в большом количестве систем отопления. Расчет теплоносителя по сечению трубопровода разработан сантехниками с практическим опытом монтажных работ и применяется для обустройства небольших контуров внутри жилых помещений.
В подавляющем большинстве случаев котлы отопления комплектуются двумя размерами подающей и обратки: ¾ и ½ дюйма. Этот размер берется за основу для разводки до первой ветки. В дальнейшем каждая новая ветвь служит поводом для уменьшения диаметра на одну позицию. Этот метод позволяет рассчитать сечение труб в квартире. Речь идет о небольших системах с 3-8 радиаторами. Обычно эти схемы состоят из двух-трех линий с 1-2 батареями. Небольшие частные каюты можно рассчитать аналогичным образом. При наличии двух и более предприятий необходимо использовать справочные данные.
Метод приравнивания
Хотя трубы из разных материалов маркируются разными значениями (внутренними или внешними), в некоторых случаях допускается их уравнивание. Это касается ситуаций, когда нет возможности найти данные по конкретной трубе: в такой ситуации можно использовать информацию по аналогичному сечению изделия из другого материала.
Предположим, вам нужно рассчитать, какой диаметр металлопластиковой трубы нужен для отопления, но необходимой информации по этому материалу не нашлось. В качестве альтернативы в системе отопления полипропиленовых изделий используется таблица норм теплоносителя. С помощью соответствующих размеров подбирают соответствующие параметры металлопластиковой трубы. В данном случае без неточностей не обойтись, однако в схемах форсированного типа они не критичны.
Вывод
Используя не очень сложную и разветвленную схему организации отопления вашего дома, расчет оптимального диаметра трубы можно осуществить самостоятельно. Для этого нужно вооружиться информацией о теплопотерях дома и мощности каждой батареи. Также с помощью специальных таблиц и справочников подбирается оптимальное значение сечения трубы, способное обеспечить транспортировку необходимого количества тепловой энергии в каждое из помещений.
Если используются сложные схемы с множеством элементов, для их расчета целесообразно пригласить профессионального сантехника. Если вы уверены в собственных силах, все же рекомендуется проконсультироваться со специалистом. Бывают случаи, когда из-за допущенных ошибок приходится сталкиваться с дорогостоящей реконструкцией всей схемы.
