Расчет нужного диаметра труб для отопления

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

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

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

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

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

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

Определение тепловой мощности системы

Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений

Важно лишь знать следующие правила:

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

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

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

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

Степень теплоизоляции здания

Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери

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

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

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

Скорость воды в трубах

Таблица для расчета диаметра трубы отопления

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

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

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

Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему. Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.

Таблицы стандартных размеров

Учитывая, что трубы данного типа применяются практически повсеместно, производители выпускают изделия в широком размерном диапазоне. Типоразмер продукции варьируется в таких пределах:

• Диаметр – от 5 до 400 мм. Мелкие трубы обычно используются при прокладке пневмосистем, средние – частное и многоэтажное строительства, большие: обустройство зданий, где необходима высокая пропускная способность инженерных коммуникаций.
• Длина – стандартное значение составляет 4 метра, однако это не эталонная характеристика, остаётся на усмотрение производителя.
• Толщина стенок – 1.9-15.1 мм.

Нужно уточнить, что полипропиленовые трубы могут выполняться в виде монослойной и многослойной структуры. Второй вариант подразумевает армирование: пятислойная конструкция, где между слоями пластика находится алюминиевая прокладка. Толщина армирующего слоя обычно варьируется в пределах 0.1-0.5 мм.

Наружный диаметр, мм	PN10	PN20	PN30
Внутренний диаметр	Толщина стенки	Внутренний диаметр	Толщина стенки	Внутренний диаметр	Толщина стенки
16	10.6	2.7
20	16.2	1.9	13.2	3.4	13.2	3.4
25	20.4	2.3	16.6	4.2	16.6	4.2
32	26.0	3.0	21.2	5.4	21.2	3.0
40	32.6	3.7	26.6	6.7	26.6	3.7
50	40.8	4.6	33.2	8.4	33.2	4.6
63	51.4	5.8	42	10.5	42	5.8
75	61.2	6.9	50	12.5	50	6.9
90	73.6	8.2	6	15
110	90	10	73.2	18.4

Смотрите таблицы размеров на водо — газопроводные стальные трубы. Узнайте про условный проход и как избежать путаницы между дюймами и мм. Перейдите на статью >>>

Эквивалентный проход, мм	Наружный диаметр, мм
Стальные газопроводные	Стальные водопроводные	Полимерные
10	17	16	16
15	21.3	20	20
20	26.8	26	25
25	33.5	32	32
32	43.2	42	40
40	48	45	50
50	60	57	63
65	75.5	76	75
80	88.5	89	90
90	101.3
100	114	108	110
125	140	133	125
150	165	159	160
160	180	180
200	219	225
225	245	250
250	273	280
300	325	315
400	426	400
500	530	500
600	630	630
800	820	800
1000	1020	1000
1200	1220	1200

Как можно измерить диаметр подручными приспособлениями

В случае, если под рукой не имеется специализированного инструмента, а диаметр трубы измерить все-таки нужно, можно освежить в памяти школьную формулу для определения длины окружности. Вот она: С = «пи» х d. Где:

• С – это и есть длина окружности;
• «Пи» — число с фиксированным значением, для удобства оно берется равным за 3,14;
• D – диаметр окружности.

Следовательно, для того, чтобы измерить диаметр трубы, понадобится значение C (длина окружности) разделить на 3,14. Но таким образом получится измерить лишь наружный диаметр трубы.

Для определения длинны окружности достаточно обычной швейной ленты.

Берется обыкновенная строительная рулетка, либо портновский измерительный сантиметр, затем он обматывается на один оборот вокруг трубы. Нужно внимательно следить за тем, чтобы лента не перекашивалась, а ложилась максимально ровно поперек трубы. Когда замеры будут произведены, останется лишь выполнить описанные выше вычисления. К примеру, если получилось, что длина окружности составляет 12 сантиметров, то, разделив 12 на 3,14, получается результат – 3,8 сантиметра. Кстати, подобным образом можно замерить диаметр не только трубы, но и любого другого круглого объекта. Если даже рулетки нет под рукой, то можно использовать не слишком толстый шнур, либо нить. Достаточно будет лишь обернуть трубу нитью – и затем приложить ее к линейке. В случае, если необходимо получить более точные значения, то число «пи» можно взять не за 3,14, а за 3,1416.

Например, если было указано, что диаметр трубы составляет 2,4 дюйма, то, умножив это число на 2,54, можно получить результат – 6,096 см. Если же нужно проделать обратный перевод, то значение, выраженное в сантиметрах, делится на 2,4. Вышеуказанный результат в 3,8 см будет в дюймах составлять 1,49.

Металлические отопительные трубы

Эти изделия зарекомендовали себя на строительном рынке уже довольно давно, поскольку они обладают целым рядом весьма очевидных достоинств:

• любые, даже самые значительные перепады давления в системе не станут помехой для нормального функционирования этих труб;
• ввиду того, что металл нагревается долго и вместе с тем долго отдает тепло, такие конструкции могут выполнять функцию дополнительного отопительного прибора наподобие радиатора;
• срок службы металлических труб является очень большим;
• приемлемая стоимость таких изделий выгодно отличает их от прочих современных систем трубопровода.

Однако имеются у них и некоторые отрицательные стороны, о которых нельзя не упомянуть:

• обустройство трубопровода из металла является достаточно непростым. Для этой работы требуется наличие большого набора специализированных строительных инструментов, которые не всегда есть в наличии у рядового пользователя. Кроме того, весь процесс монтажа требует больших физических и временных затрат;
• масса металлических конструкций очень большая, поэтому для их удержания требуются очень крепкие стены дома, что можно обеспечить далеко не всегда (к примеру, если основу перегородок составляет гипсокартон);
• чугун, который обычно является основным материалом в металлической трубе, склонен к образованию на нем коррозионного налета как изнутри, так и снаружи, при этом периодическая чистка, которой избежать не получится – процедура весьма проблематичная.

Виды систем отопления

Задачи инженерных расчётов такого рода осложняются высоким разнообразием систем отопления, как с точки зрения масштабности, так и в плане конфигурации. Различают несколько видов отопительных развязок, в каждой из которых действуют свои закономерности:

1. Двухтрубная тупиковая система — наиболее распространённый вариант устройства, неплохо подходящий для организации как центральных, так и индивидуальных контуров обогрева.

Двухтрубная тупиковая система отопления

2. Однотрубная система или «Ленинградка» считается лучшим способом устройства гражданских отопительных комплексов тепловой мощностью до 30–35 кВт.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бак; 6 — циркуляционный насос; 7 — слив

3. Двухтрубная система попутного типа — наиболее материалоёмкий вид развязки отопительных контуров, отличающийся при этом наивысшей из известных стабильностью работы и качеством распределения теплоносителя.

Двухтрубная попутная система отопления (петля Тихельмана)

4. Лучевая разводка во многом схожа с двухтрубной попуткой, но при этом все органы управления системой вынесены в одну точку — на коллекторный узел.

Лучевая схема отопления: 1 — котёл; 2 — расширительный бак; 3 — коллектор подачи; 4 — радиаторы отопления; 5 — коллектор обратки; 6 — циркуляционный насос

Прежде чем приступить к прикладной стороне расчётов, нужно сделать пару важных предупреждений. В первую очередь нужно усвоить, что ключ к качественному расчёту лежит в понимании принципов работы жидкостных систем на интуитивном уровне. Без этого рассмотрение каждой отдельно взятой развязки превращается в переплетение сложных математических выкладок. Второе — практическая невозможность изложить в рамках одного обзора больше, чем базовые понятия, за более подробными разъяснениями лучше обратиться к такой литературе по расчёту отопительных систем:

• Пырков В. В. «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика» 2-е издание, 2010 г.
• Р. Яушовец «Гидравлика — сердце водяного отопления».
• Пособие «Гидравлика котельных» от компании De Dietrich.
• А. Савельев «Отопление дома. Расчёт и монтаж систем».

Материал труб

Прежде чем определять, какой диаметр трубы лучше подойдет для отопления частного дома, необходимо решить из какого материала будет выполнен сам трубопровод. Это позволяет обозначить способ монтажа, стоимость проекта и заранее спрогнозировать возможные теплопотери. Прежде всего, трубы подразделяются на металлические и полимерные.

Металлические

Сталь (чёрная, нержавеющая, оцинкованная).

Характеризуются отменной прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Срок эксплуатации – не менее 15 лет (при антикоррозийной обработке до 50 лет).

Рабочая температура — 130⁰C. Максимальное давление в трубе — до 30 атмосфер. Не горючи. Однако тяжелы, сложны в монтаже (потребуется специальное оборудование и существенные временные затраты), подвержены коррозии. Высокий коэффициент теплопередачи повышает теплопотери ещё на этапе транспортировки теплоносителя к радиаторам. Требуется постмонтажная окраска. Внутренняя поверхность шероховата, что провоцирует накопление отложений внутри системы.

Максимальная температура рабочей среды — 250⁰C. Рабочее давление – 30 атмосфер и более. Эксплуатационный ресурс – более 100 лет. Высокая устойчивость к замерзанию носителя и коррозии.

Последнее накладывает ограничение на совместное использование меди с другими материалами (алюминием, сталью, нержавейкой); медь совместима только с латунью. Гладкость внутренних стен предотвращает образование налёта и не ухудшает пропускную способность трубопровода, что снижает гидравлическое сопротивление и даёт возможность использования труб меньшего диаметра. Пластичность, лёгкий вес и простая технология соединения (пайка, фитинги). Малая толщина стенок и соединительных фитингов сводит на нет гидравлические потери.

Самый значимый недостаток – крайне высокая стоимость, цена на медные трубы превышает цену на пластиковые аналоги в 5-7 раз. Кроме того мягкость материала делает его уязвимым в отношении находящихся в теплосистеме механических частиц (примесей), которые в результате абразивного трения приводят к износу труб изнутри. Чтобы продлить срок жизни медных труб, систему рекомендуется укомплектовывать специальными фильтрами.

Полимерные

Могут быть полиэтиленовыми, полипропиленовыми, металлопластиковыми. Каждая модификация обладает собственными техническими характеристиками в зависимости от технологии производства, используемых добавок и специфики строения.

Срок службы – 30 лет. Температура носителя — 95⁰C (кратковременно — 130⁰C); излишний нагрев приводит к деформации труб, сокращая эксплуатационный ресурс. Характеризуются недостаточной устойчивостью к замерзанию теплоносителя, в результате чего разрываются. Гладкость внутреннего покрытия предотвращает образование налёта, улучшая тем самым гидродинамические показатели трубопровода.

Пластичность материала позволяет прокладывать трубы без использования резки, сокращая тем самым количество фитинговых соединений. Пластик не вступает в реакцию с бетоном и не ржавеет, что позволяет скрыть теплопровод в полу и обустраивать «тёплые полы». Особым преимуществом пластиковых труб считается хорошие звукоизоляционные свойства.

Полиэтиленовые трубы под воздействием высоких температур склонны к значительному линейному расширению, что требует обустройства дополнительных компенсационных петель и точек крепления.

Уровень давления в контуре предопределяет не только диаметр полимерных труб, но и толщину стенок, которая варьируется в диапазоне от 1,8 до 3 мм. Фитинговые соединения упрощают монтаж контура, но увеличивают гидравлические потери.

Решая, какой диаметр выбрать, следует учитывать специфику маркировки различных труб:

• пластиковые и медные маркируются по внешнему сечению;
• стальные и металлопластиковые – по внутреннему;
• часто сечение обозначается в дюймах, для проведения расчёта их требуется перевести в миллиметры. 1 дюйм = 25,4 мм.

Чтобы определить внутренний диаметр трубы, зная размеры внешнего сечения и толщины стенок, следует от внешнего диаметра отминусовать удвоенное значение толщины стенок.

Мощность генератора тепла

Одним из основных узлов отопительной системы является котел: электрический, газовый, комбинированный – на данном этапе не имеет значения. Поскольку нам важна главная его характеристика – мощность, то есть количество энергии за единицу времени, которая будет уходить на отопление.

Мощность самого котла определяется по ниже приведённой формуле:

Wкотла = (Sпомещ*Wудел) / 10,

где:

• Sпомещ – сумма площадей всех комнат, которые требую отопления;
• Wудел – удельная мощность с учётом климатических условий местоположения (вот для чего нужно было знать климат региона).

Что характерно, для разных климатических зон имеем следующие данные:

• северные области – 1,5 – 2 кВт/м2;
• центральная зона – 1 – 1,5 кВт/м2;
• южные регионы – 0,6 – 1 кВт/м2.

Эти цифры достаточно условны, но тем не менее дают явный численный ответ относительно влияния окружающей среды на систему отопления квартиры.

На данной карте представлены климатические зоны с разными температурными режимами. От расположения жилья относительно зоны и зависит сколько нужно тратить на обогрев метра квадратного кВатт энергии (+)

Сумма площади квартиры которую необходимо отапливать – равна общей площади квартиры и равна, то есть – 65,54-1,80-6,03=57,71 м2 (минус балкон). Удельная мощность котла для центрального региона с холодной зимой – 1,4 кВт/м2. Таким образом, в нашем примере расчётная мощность котла отопления эквивалентна 8,08 кВт.

Влияние типа и размера трубы на работу системы

Так ли уж важен диаметр трубы? Как показывает практика, чрезвычайно! От него зависит ряд факторов, обеспечивающих высокий КПД всего контура:

• Пропускная способность и коэффициент теплоотдачи. Т.е. общий объём теплоносителя, находящегося в магистрали в определённый период времени и подлежащего нагреву.
• Давление теплоносителя в контуре, температура и скорость его движения.
• Гидравлические потери, возникающие на участках стыковки труб и элементов различного сечения. Чем больше подобных переходов, тем значительнее потери.
• Уровень шума теплосистемы.

Выделяют несколько видов диаметра:

• Внешний. Учитывает сечение внутренней полости и толщину стенок трубы. Используется при проектировании теплосистемы.
• Внутренний. Отражает значение поперечного сечения внутренней полости трубы. Определяет пропускную способность трубопровода.
• Номинальный (условный). Представляет собой усреднённое значение внутренних диаметров, полученное в результате вычислений.

Чтобы теплосистема работала полноценно, кроме сечения труб, следует учитывать ещё ряд факторов:

• Свойства теплоносителя, в качестве которого выступает вода, антифриз или пар.
• Материал, из которого изготовлены трубы.
• Скорость движения теплоносителя.
• Тип системы отопления: одно- или двухтрубная.
• Тип циркуляции: естественная или принудительная.

Специальные устройства для измерения диаметра труб

Конечно, можно прибегнуть и к помощи специализированных устройств, которые и были сконструированы для проведения подобного рода замеров. К таковым можно отнести лазерные измерители, линейку-циркометр и т.д. Но они не всегда могут оказаться под рукой. К тому же, стоят некоторые профессиональные инструменты не всегда дешево, так что разовое их приобретение может быть и не оправданным с экономической точки зрения. Да и работа с ними потребует наличия некоторых навыков

Так что имеет смысл обратить внимание на некоторые другие способы измерения диаметра трубы

Циркометр предназначены для точного измерения диаметров труб и других изделий округлой формы. Циркометр изготовлен из нержавеющей, закаленной пружинной стали, разметка нанесена лазером.

Но перед тем, как начать рассмотрение этого вопроса, нужно определиться, с каким именно диаметром приходится иметь дело. Ведь различают наружный диаметр и внутренний. Причем, его далеко не всегда измеряют в сантиметра или в миллиметрах. Есть случаи, когда измерение происходит в дюймах. Для информации: один дюйм равен 2,54 см. Наружный диаметр может понадобиться в том случае, если приходится учитывать его значение, к примеру, во время нанесения резьбы на внешнюю стенку трубы. Этот показатель будет напрямую зависеть от толщины трубы. Кстати, толщину стенки можно рассчитать, если из наружного диаметра вычесть внутренний.

Виды радиаторов

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

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

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

Последовательность выполнения гидравлического расчета

1. Выбирается главное циркуляционное кольцо системы отопления (наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении). В тупиковых двухтрубных системах это кольцо, проходящее через нижний прибор самого удаленного и нагруженного стояка, в однотрубных – через наиболее удаленный и нагруженный стояк.

Например, в двухтрубной системе отопления с верхней разводкой главное циркуляционное кольцо пройдет от теплового пункта через главный стояк, подающую магистраль, через самый удаленный стояк, отопительный прибор нижнего этажа, обратную магистраль до теплового пункта.

В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк.

2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на участки (участок характеризуется постоянным расходом воды и одинаковым диаметром). На схеме проставляются номера участков, их длины и тепловые нагрузки. Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммированием тепловых нагрузок, обслуживаемых этими участками. Для выбора диаметра труб используются две величины:

а) заданный расход воды;

б) ориентировочные удельные потери давления на трение в расчетном циркуляционном кольце R_ср.

Для расчета R_cp необходимо знать длину главного циркуляционного кольца и расчетное циркуляционное давление.

3. Определяется расчетное циркуляционное давление по формуле

, (5.1)

где– давление, создаваемое насосом, Па. Практика проектирования системы отопления показала, что наиболее целесообразно принять давление насоса, равное

, (5.2)

где

– сумма длин участков главного циркуляционного кольца;

– естественное давление, возникающее при охлаждении воды в приборах, Па, можно определить как

, (5.3)

где– расстояние от центра насоса (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м.

Значение коэффициента можно определить из табл.5.1.

Таблица 5.1 – Значение в зависимости от расчетной температуры воды в системе отопления

(),C	, кг/(м3К)
85-65	0,6
95-70	0,64
105-70	0,66
115-70	0,68

– естественное давление, возникающее в результате охлаждения воды в трубопроводах .

В насосных системах с нижней разводкой величинойможно пренебречь.

1. Определяются удельные потери давления на трение

, (5.4)

где к=0,65 определяет долю потерь давления на трение.

5. Расход воды на участке определяется по формуле

(5.5)

гдеQ – тепловая нагрузка на участке, Вт:

(t_г – t_о) – разность температур теплоносителя.

6. По величинамиподбираются стандартные размеры труб .

6. Для выбранных диаметров трубопроводов и расчетных расходов воды определяется скорость движения теплоносителя v и устанавливаются фактические удельные потери давления на трение R_ф.

При подборе диаметров на участках с малыми расходами теплоносителя могут быть большие расхождения междуи. Заниженные потерина этих участках компенсируются завышением величинна других участках.

7. Определяются потери давления на трение на расчетном участке, Па:

. (5.6)

Результаты расчета заносят в табл.5.2.

8. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя или формулу:

, (5.7)

где– сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке .

Значение ξ на каждом участке сводят в табл. 5.3.

Таблица 5.3 – Коэффициенты местных сопротивлений

№ п/п	Наименования участков и местных сопротивлений	Значения коэффициентов местных сопротивлений	Примечания

9. Определяют суммарные потери давления на каждом участке

. (5.8)

10. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях в главном циркуляционном кольце

. (5.9)

11. Сравнивают Δр с Δр_р. Суммарные потери давления по кольцу должны быть меньше величины Δр_р на

. (5.10)

Запас располагаемого давления необходим на неучтенные в расчете гидравлические сопротивления.

Если условия не выполняются, то необходимо на некоторых участках кольца изменить диаметры труб.

12. После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.

Невязка потерь давлений на параллельно соединенных участках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5% – при попутном.

Таблица 5.2 – Результаты гидравлического расчета для системы отопления

На схеме трубопровода

По предварительному расчету

По окончательному расчету

Номер участка

Тепловая нагрузка Q, Вт

Расход теплоносителя G, кг/ч

Длина участка l,м

Диаметрd, мм

Скоростьv, м/с

Удельные потери давления на трение R, Па/м

Потери давления на трение Δртр, Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений∑ξ

Потери давления в местных сопротивлениях Z

d, мм

v, м/с

R, Па/м

Δртр, Па

∑ξ

Z, Па

Rl+Z, Па

Занятие 6

Расчет диаметра труб отопления

Чтобы понять, как работать с таблицей диаметров и как выбрать диаметр труб при проведении отопительного трубопровода, рассмотрим типовой расчет для комнаты площадью 20 м2:

1. Сначала выясняем, какое количество тепловой мощности требуется для обогрева того или иного помещения в доме. Для каждых 10 м2 площади (при условии, что стены утеплены, а высота потолка – не более 3 м) необходим 1 кВт тепловой мощности.
2. В нашем случае – это 20 м2, следовательно, 2 кВт.
3. Прибавляем 20 %-ный запас, имеем в итоге 2,4 кВт. Значит, для создания комфортных температурных условий в такой комнате нужно обеспечить отопление мощностью 2,4 кВт. Провести описанные вычисления вы может при помощи онлайн калькулятора.

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

1. При наличии в помещении окон, приобретаем радиаторы отопления. Количество радиаторов должно быть равно количеству окон. То есть, если окна два, приобретаем две батареи по 1,2 кВт каждая. Размещаем их под подоконниками или в любом другом месте, предусмотренном дизайном.

Увеличивать значение мощности для радиаторов можно, а вот уменьшать – нет

1. По таблице внутренних диаметров труб находим значение мощности 2,4 кВт (2400 Вт), затем смотрим верхнее значение теплового потока. В зоне, выделенной голубым цветом, представлена оптимальная скорость движения жидкости в системе отопления, о которой упоминалось в нашей статье ранее. Стоит отметить, что в представленной таблице указаны значения всех параметров для двухтрубной отопительной системы, с учетом разницы температур жидкости на входе в трубопровод и на выходе.

Итак, подытожим работу с таблицей. Для обогрева помещения 20 м2 подходит труба сечением 8 мм. При этом скорость движения теплоносителя составит 0,6 м/с, его расход – 105 кг/ч, а тепловая мощность – 2453 Вт. Допускается применение 10-мм труб, тогда скорость движения будет равна 0,4 м/с, расход 110 кг/ч, а тепловой поток – 2555 Вт.

Почему нужно правильно подбирать диаметр труб отопления

Самая простая система индивидуального отопления дома состоит из: котла, радиаторов отопления, расширительного бака и трубопроводов, соединяющих все эти элементы. И если для котла, бака и радиаторов имеются относительно простые формулы расчета, по которым проводится подбор параметров, то относительно труб необходимо серьезно начинать изучать теплотехнику. Дело в том, что именно от правильно подобранного размера труб зависит то, как будет работать отопление. И в тоже время, здание будет обеспечено теплом в отопительный сезон. Если расчеты будут проведены правильно, то оборудование будет работать сбалансировано. Температура в помещениях будет стабильной даже в самые прохладные дни, и при этом потребление энергоносителей будет небольшим. Другое дело, если диаметр труб будет меньше необходимого – здание будет плохо прогреваться. Соответственно, отопительный котел для достижения нормальной температуры будет работать в критическом режиме.

Когда диаметр магистральных труб будет больше необходимого, это будет создавать проблемы другого характера. Увеличенный объем труб заполняется теплоносителем, объем которого больше расчетного. А это означает, что и теплопотери при транспортировке его к батареям будут значительными. В этом случае заметно увеличится потребление топлива. Следовательно, это совсем не будет означать повышения температуры в доме.

Выбор диаметра отопительных труб

Невозможно точно подсчитать, трубой какого диаметра делать отопление. Приходится выбирать из нескольких вариантов продукции, представленной в продаже. Дело в том, что добиться одного и того же результата можно различными способами.

Допустим, что требуется доставить к батареям определенное количество тепла и одновременно обеспечить равномерный прогрев радиаторов. В теплоснабжающих конструкциях с принудительной циркуляцией жидкости это делают с помощью насосного оборудования, теплоносителя и труб. Одним словом, необходимо добиться того, чтобы за конкретное время транспортировать определенный объем рабочей среды.

Реализовать это можно одним из двух способов:

• проложить трубы меньшего сечения и прогонять жидкость с большей скоростью;
• обустроить систему большого диаметра, но с меньшей интенсивностью перемещения.

Как показывает практика, владельцы недвижимости обычно выбирают первый вариант по ряду причин:

1. Стоимость трубной продукции с меньшим диаметром дешевле и ее легче монтировать.
2. При открытом способе прокладки трубы менее заметны, а при монтаже в пол или стены нужны штробы меньшего размера.
3. В системе теплоснабжения при небольшом диаметре трубы отопления в квартире находится меньший объем теплоносителя, что понижает ее инерционность и позволяет экономить топливные ресурсы.

Поскольку производители выпускают трубную продукцию нескольких диаметров, по которой можно доставлять определенное количество тепла, то нецелесообразно каждый раз подсчитывать одно и то же.

Для этого специалистами в свое время были разработаны таблицы. С их помощью можно в зависимости от конкретного объема тепла, скорости перемещения рабочей среды и температурного режима функционирования системы, узнать возможный диаметр.

Чтобы определиться с этим параметром для теплоснабжающей конструкции, следует воспользоваться нужной таблицей и по ней вычислить, какому сечению труб на отопление отдать предпочтение.

Расчет для нее выполнялся на основании формулы, а далее полученные результаты заносились в таблицу:

D= , где:

D – искомый диаметр в миллиметрах;

∆t° – разница между величинами температуры на трубах подачи и обратки, °С;

Q – нагрузка на участок системы, а точнее количество тепла, требуемого для обогрева конкретного помещения, кВт;

V – скорость передвижения теплоносителя, м/с.

В системах автономного теплоснабжения скорость движения рабочей среды находится в промежутке от 0,2 м/с до 1,5 м/с. Как показывает практика, оптимальное значение этой величины 0,3 м/с – 0,7 м/с.

В случае, когда теплоноситель перемещается медленнее, в системе образуются воздушные пробки, а если быстрее, то значительно увеличивается уровень шума. Оптимальный диапазон скорости отражен в специальных таблицах. Они были составлены отдельно для каждого вида труб.

Их рассчитывали для работы систем в стандартных режимах, а именно в условиях средних и высоких температур. Чтобы процесс определения, какой диаметр трубы выбрать для отопления стал понятен, он будет показан на конкретных примерах.

Советы профессионалов

Мы рекомендуем несколько обучающих видео, чтобы вы могли еще раз рассмотреть процесс выполнения вычислений различных параметров труб для водопровода. Изучите их внимательно перед началом работы:

Выполнить расчеты основных параметров водопроводных труб по готовым формулам не особенно сложно. Сегодня уже не требуется изучать огромные таблицы из сборников ГОСТов. Достаточно воспользоваться удобным калькулятором в режиме он-лайн. Только помните, что все результаты, получаемые с помощью этих программ, являются теоретическими. Реальные показатели могут несколько отличаться от полученных результатов.