Перед обустройством системы теплоснабжения с принудительной циркуляцией рабочей среды необходимо выбрать трубы. Их основной задачей является доставка определенного количества тепловой энергии к радиаторам. Поэтому надо понимать, как для отопления подобрать диаметр трубы, чтобы жить в доме было комфортно.
Нюансы расчета диаметра труб
Чтобы выполнить расчет, нужны такие данные:
- общие потри тепла объекта недвижимости;
- мощность батарей в каждом из помещений;
- протяженность контуров;
- способ разводки отопительной системы, которая может быть одно- или двухтрубной, с естественным или принудительным движением рабочей среды.
Это означает, что до того, как рассчитать диаметр трубы для отопления, подсчитывают теплопотери, определяют производительность котла и мощность батарей для каждой комнаты в домовладении или квартире. Кроме этого, надо выбрать вариант разводки. Согласно полученным результатам составляют схему и только потом приступают к определению искомой величины.
Нужно знать, что у полипропиленовой и медной трубной продукции производители маркируют наружный диаметр, а внутренний можно подсчитать, отняв толщину стенки. В свою очередь у металлопластиковых и стальных изделий указывают внутреннее сечение. Эти нюансы помогут сделать правильную покупку.
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:
- Стоимость трубной продукции с меньшим диаметром дешевле и ее легче монтировать.
- При открытом способе прокладки трубы менее заметны, а при монтаже в пол или стены нужны штробы меньшего размера.
- 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.
Выполнение расчета для двухтрубных конструкций
В двухэтажном здании, в котором на каждом этаже располагается два крыла, запроектировано строительство двухтрубной теплоснабжающей системы с использованием полипропиленовой трубной продукции. При этом планируемый режим работы составляет 80/60, с 20-градусной дельтой температур. Теплопотери здания – 38 кВт, при этом на первом этаже они равны 20 кВт, на втором – 18 кВт.
Расчет выполняют в определенной последовательности:
- Сначала узнают, какой диаметр полипропиленовых труб нужен для отопления на участке, идущем от котла до первого места разветвления. Поскольку через него идет весь объем теплоносителя, то количество тепла здесь составит 38 кВт. Согласно данным таблицы, подойдут два диаметра, равных 40 и 50 миллиметров. Из двух величин выбирают меньший размер –40 миллиметров.
- На схеме монтажа поток теплоносителя разделяется: 20 кВт направляется на первый этаж и 18 кВт на второй. При помощи таблицы определяют сечение и выясняют, что обе линии прокладывают, используя 32-миллиметровые изделия.
- В свою очередь каждый контур делится на две ветви с равной величиной нагрузки. На нижнем этаже влево и вправо идут по 10 кВт, а на верхнем – по 9 кВт. Из таблицы становится ясно, что для этих участков подходят 25-миллиметровые трубы. Изделия данного диаметра используют и дальше, пока тепловая нагрузка не опустится до 5 кВт. Дальше потребуется 20-миллиметровая продукция. На нижнем этаже на 20 миллиметров переходят после второй батареи, а на верхнем – после третьего прибора. Правда, специалисты, исходя из собственного опыта, рекомендуют задействовать 20-миллиметровые трубы, когда нагрузка равна 3 кВт.
На этом расчет диаметров для труб из полипропилена завершен. Для обратного трубопровода данный параметр не определяют, поскольку разводку собирают из тех же изделий, что использовались на подаче. Если планируется применение другой трубной продукции, потребуются другие таблицы, составленные под иные виды материалов.
Выбор диаметра однотрубной системы отопления
Чтобы выяснить, какой выбрать размер трубы для отопления, если запроектирована однотрубная теплоснабжающая конструкция, пользуются другой таблицей. С ее помощью можно рассчитать внутренний параметр для труб, используемых для обогрева одного этажа, где радиаторы будут подключаться последовательно.
Расчет выполняют в следующей последовательности:
- От котла на вход в систему будет подаваться 15 кВт, поэтому могут подойти изделия диаметром 25 и 20 миллиметров. Предпочтение в данном случае лучше отдать 20-миллиметровым трубам.
- На первой из батарей тепловая нагрузка понижается до 12 кВт. Согласно таблице дальше диаметр будет аналогичным –20 миллиметров.
- Для третьего по счету радиатора нагрузка составит 10,5 кВт. В таблице сечение все также равно 20 миллиметров.
- На четвертый прибор нужно проложить 15-миллиметровую трубу при нагрузке 8,5 кВт.
- На пятый радиатор также пойдет 15 миллиметров, а далее можно монтировать 12 миллиметров.
Не следует забывать, что в таблице представлены значения внутренних диаметров. Ориентируясь на них, не составит труда отыскать маркировку продукции из нужного материала.
Как видно из вышеприведенного примера, делать расчет диаметра труб несложно. Но он подходит исключительно для металлопластиковых и полипропиленовых изделий, поскольку у них невысокий показатель теплопроводности и потери через стенки незначительны и по этой причине их во внимание, делая вычисления, не берут.
Абсолютно иначе обстоит дело с металлической трубной продукцией из нержавейки, стали или алюминия. В этом случае, когда протяженность контура большая, теплопотери за счет поверхности трубопровода получаются значительными.
Нюансы определения диаметра металлических труб
При проектировании больших систем теплоснабжения, для создания которых задействуют металлические трубы, следует учитывать теплопотери, происходящие через стенки. Размер потерь небольшой, но при условии значительной протяженности контура они приводят к тому, что температура теплоносителя на последних в ряду радиаторах станет низкой, если диаметр выбран неправильно.
Для примера приведен расчет для 40-миллиметровой стальной трубы, имеющей толщину стенки, равную 1,4 миллиметра– для этого пользуются формулой:
q = kх3,14х (tв – tп), где:
q – теплопотери на одном метре трубы;
k – линейный коэффициент передачи тепла, в данном расчете он равен 0,272 Втхм/с);
tв – температура рабочей среды в трубе – 80 градусов;
tп – температура воздуха в комнате – 22 градуса.
Подставив значения в формулу, получим:
q = 0,272х3,15х(80-22)= 49 Вт/с
Результат расчета говорит о том, что на каждом метре трубопровода теплопотери составляют около 50 Вт тепла. Когда длина отопительного контура большая, такая величина может стать критической. Следует помнить, что, чем большим будет сечение, тем значительнее получатся потери.
Если имеется необходимость их учесть, тогда при вычислении теплопотерь нужно к снижению тепловой нагрузки на отопительном приборе приплюсовать потери на трубопроводе и согласно полученной сумме определить искомый диаметр.
Обычно для систем автономного теплоснабжения данные значения не являются критичными. Кстати, при расчете потерь тепла и производительности отопительного оборудования, полученные цифры округляют в большую сторону.
Благодаря этому создается определенный запас, что позволяет не задумываться над тем, как рассчитать диаметр труб отопления частного дома и выполнять сложные расчеты, а воспользоваться уже имеющимися таблицами.
А как следует поступить, если таблицы, которые нужны, не удалось найти? Можно использовать нижеописанный метод подбора диаметра или действовать иначе. Известно, что при маркировке трубной продукции производители указывают различные внутренние или наружные размеры, а их с некоторой долей погрешности допустимо приравнивать.
Существует таблица, согласно которой можно отыскать тип и маркировку, когда известен внутренний диаметр. В ней также имеется информация относительно соответствующего размера изделия из других материалов.
Например, требуется рассчитать диаметр МП труб. Таблицу для металлопластиковой трубной продукции не удалось отыскать, но имеется для полипропилена. Поступают так: подбирают размеры для изделий из ППР и в таблице ищут аналоги для МП. Безусловно, погрешность будет, но для конструкций обогрева с принудительной циркуляцией это допускается.
Метод подбора диаметра отопительных труб
Данный способ определения диаметра основан не на проведении расчетов, а на закономерности, которую можно обнаружить при анализе большого количества теплоснабжающих конструкций. Данное правило вывели монтажники, они им пользуются при создании небольших систем отопления для частных домовладений и квартир.
В основном из нагревательных котлов отходят патрубки подачи воды и обратки, имеющие сечение ¾ и ½ дюйма. Трубой такого размера и делают разводку до места первого разветвления, а затем на каждом расхождении веток закладывают в проект отопления заужение труб на один шаг.
Используя данный метод, определяют диаметр труб для небольших теплоснабжающих систем, если количество радиаторов составляет от 3 до 8, максимум два – три контура по 1 – 2 батареи на каждом. Для подобных систем этот метод является отличным решением.
В случае, когда нужно выбрать трубы для дома в два этажа с более разветвленной системой, придется делать расчеты и пользоваться таблицами.
Вычисления не слишком сложных схем можно выполнить самостоятельно, имея информацию о теплопотерях помещения и производительности радиаторов. Что касается многоэлементных систем, то их проектирование желательно заказать у профессионалов.
