Диаметр труб системы отопления: расчет, формула, подбор. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления. Диаметр труб и его влияние на КПД системы отопления

При проектировании системы отопления очень важно не только выбрать материал изготовления труб (сталь, медь, металлопластик, полипропилен и т. д.), но и рассчитать, какой диаметр трубы для отопления потребуется. Данный параметр определяет пропускную способность трубы, показывает, какой объем теплоносителя можно транспортировать через нее в единицу времени. А это, в свою очередь, влияет на «разветвленность» и протяженность трубопровода, а также на количество отопительных радиаторов, которые можно подключить к системе. Кроме того, зная диаметр труб, можно спрогнозировать потери тепла в системе.

Диаметр труб и его влияние на КПД системы отопления

Система отопления функционирует эффективно только тогда, когда проект трубопровода выполнен корректно. На этапе планирования важно рассчитать вероятные теплопотери и попытаться их максимально сократить. Иначе, несмотря на внушительные энергозатраты, отопительная система справляться со своими задачами полноценно не будет.

При покупке труб для необходимо учитывать не только физико-химические характеристики материала, но и то, какой длины и диаметра будет ваш трубопровод. Такой подход позволит создать экономичную систему отопления с высоким КПД.

Сечение труб влияет на гидродинамику трубопровода, поэтому выбор диаметра труб для отопления нельзя проводить бездумно.

Многие думают, что с увеличением диаметра труб отопления растет эффективность самой системы. Но это утверждение ошибочно. При неоправданно большом диаметре давление в системе отопления снижается, достигая минимальных значений, что приводит к отсутствию отопления в доме как такового.

Как подобрать диаметр трубы, если планируется монтаж трубопровода в частном коттедже? В первую очередь ориентируйтесь на то, каким способом теплоноситель будет подаваться в вашу отопительную систему. Если вы подключены к централизованной магистрали, то расчет осуществляется так же, как и при проведении тепла в квартире.

Но если ваш дом оснащен автономной отопительной системой, тут диаметр зависит от материала изготовления труб и от схемы отопления. Например, для сети с естественной циркуляцией теплоносителя понадобятся трубы одного диаметра, а при добавлении в систему насоса – другого.

Нюансы при выборе диаметра труб системы отопления

Описание диаметров труб

При выборе диаметра труб отопления принято ориентироваться на следующие характеристики:

1. внутренний диаметр – главный параметр, определяющий размер изделий;
2. вешний диаметр – в зависимости от этого показателя происходит классификация труб:

• малый диаметр – от 5 до 102 мм;
• средний – от 102 до 406 мм;
• большой – более 406 мм.

1. условный диаметр – значение диаметра, округленное до целых чисел и выражающееся в дюймах (например, 1″, 2″и т. д.), иногда в долях дюйма (например, 3/4″).

Увеличенный или малый диаметр

Если вас интересует, как рассчитать диаметр трубы отопления, обратите внимание на наши рекомендации. Наружное и внутреннее сечение трубы будут отличаться на величину, равную толщине стенки этой трубы. Причем толщина разнится в зависимости от материала изготовления изделий.

Профессионалы полагают, что при монтаже принудительной системы отопления диаметр труб должен быть как можно более малым. И это неспроста:

1. чем меньше диаметр пластиковых труб для системы отопления, тем меньшее количество теплоносителя нужно нагревать (экономия времени на нагрев и денег на энергоносители);
2. с уменьшением сечения труб замедляется скорость движения воды в системе;
3. трубы малого диаметра проще монтировать;
4. трубопроводы из труб небольших диаметров являются экономически более выгодными.

Однако это не означает, что нужно вопреки проекту отопительной системы приобретать трубы диаметром меньшим, чем получился у при расчете. Если трубы будут чересчур малы, это сделает работу системы шумной и малоэффективной.

Существуют конкретные значения, описывающие идеальную скорость движения теплоносителя в системе отопления – это интервал от 0,3 до 0,7 м/с. Советуем равняться именно на них.

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 м 2:

1. Сначала выясняем, какое количество тепловой мощности требуется для обогрева того или иного помещения в доме. Для каждых 10 м 2 площади (при условии, что стены утеплены, а высота потолка – не более 3 м) необходим 1 кВт тепловой мощности.
2. В нашем случае – это 20 м 2 , 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 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 м 2 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.

При монтаже обогревательной системы дома предельно важен расчет диаметра труб для отопления. Он поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии.

Помимо этого, диаметр трубы определяет их габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.

О гидравлическом расчете для отопительных труб

Чтобы произвести расчет диаметра труб отопления для дома либо квартиры, необходимо знать их основные параметры, это:

• материал, из которого они сделаны (например, );
• внутренний диаметр самих труб;
• аналогичный параметр фитингов и фасонных деталей;
• номинальная величина диаметра внутреннего;
• толщина стенок у труб.

Следует помнить, что неправильный выбор диаметра для труб и необоснованное его увеличение, с целью сделать площадь тепловой отдачи большей, обязательно приведет к падению давления в системе и тепловым потерям.

Обратите внимание!

Поэтому и необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, предназначенный для подбора таких значений диаметра всех участков трубопровода, при которых в каждом из циркуляционных колец давление, перемещающее расчетное количество теплоносителя (в единицу времени), будет превышать на 10 процентов потери давления, вследствие гидравлического сопротивления.

Потери давления в контурах циркуляции делятся на потери, которые возникают от трения, а также потери, вследствие местных сопротивлений.

Формула определения диаметра трубопровода

Профессиональный расчет диаметров труб отопления достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам, поэтому расскажем об его упрощенной схеме.

При таком вычислении, формула для определения размеров отопительных труб такова:

D = √354∙(0.86∙Q:Δt):V

Где буквы означают:

• D — диаметр труб, в сантиметрах;
• Q — нагрузка на этот участок системы, в киловаттах;
• ∆t — разница температур на подаче и обратке, в градусах Цельсия;
• V – скорость, которую имеет теплоноситель, в метрах в секунду.

Следует отметить, что на подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90º, на обратке теплоноситель остывает до 65/70º. Значит, значение ∆t – это 20º.

Расчет нагрузки, то есть нужной тепловой мощности системы

Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можете использовать такую упрощенную формулу: Qт = V∙∆t∙K:860

• Где символы означают:
  Qт – нужная тепловая мощность, в киловаттах в час;
• V — объем обогреваемой комнаты (высота∙длина∙ширина), в кубических метрах;
• ∆t- разница меж температурой наружного воздуха и нужной температурой в помещении, в градусах Цельсия;
• К — коэффициент теплопотерь здания;
• 860 значит перевод в кВт/час.

Коэффициент теплопотерь здания зависит от его типа, а также теплоизоляции помещений.

Когда производится расчет труб отопления, можно воспользоваться такими упрощенными значениями для различных видов построек:

• К, равный 3/4 – постройка, не имеющая теплоизоляции (упрощенная конструкция из дерева либо гофрированных металлических листов);
• К, соответствующий 2/2.9 – небольшая степень теплоизоляции (конструкция строения упрощенная, например — одинарная кладка из кирпича, простая конструкция кровли и окон);
• К равен 1/1.9 – средний уровень теплоизоляции (конструкция здания стандартная, например — двойная кладка из кирпича, небольшое количество окон, стандартная кровля);
• К, равный 0.6/0.9 – высокая степень теплоизоляции (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание полов утеплено, крыша оснащена качественной теплоизоляцией).

Когда осуществляется расчет диаметра трубы для отопления, разница меж наружной температурой воздуха и нужной вам температурой в помещениях, высчитывается, исходя из климата в вашей местности и той степени комфорта, которую вы планируете получать от системы отопления.

Для примера возьмем помещение с высотой потолков в 3 м, длиной 5 м и шириной 3 м. Следовательно, объем комнаты равен 3∙5∙3=45 м³.

Средняя зимняя температура в Подмосковье, согласно специальным таблицам равна -28º. Ею и будем оперировать. Согласимся с тем, что температура +20º в комнатах достаточно комфортна. Следовательно, значение ∆t: 28+20=48º.

Значение К примем за 0.9.

Подставляем все величины в нашу формулу: Qт=45∙48∙0.9:860. Произведя вычисления, получим необходимую мощность отопительной системы в данном помещении: 2.26 кВТ/час.

Скорость теплоносителя

Обратите внимание!

Минимальный уровень скорости, которую должен иметь теплоноситель, составляет, 0.2/0.25 м/сек.

Если скорость меньше, то начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя, а это приведет к образованию в системе воздушных пробок.

Следствием этого может стать частичная либо полная потеря работоспособности отопления.

Верхний уровень скорости теплоносителя может составлять 0.6/1.5м/сек. Если соблюдать верхний порог скорости, это дает возможность избежать образования гидравлических шумов в системе. 1.5м/сек. и примем за искомую величину.

Теперь, зная все нужные нам значения, подставляем их в конечную формулу: D = √354∙(0.86∙2.26:20):1.5. В итоге наших вычислений получаем примерную цифру внутреннего диаметра труб в 12 мм.

Таблица для определения внутреннего диаметра труб.

Конечно, планируя систему отопления — расчет диаметра труб лучше всего осуществлять, пользуясь специальной таблицей, так как все цифры и формулы вы не будете в состоянии запомнить. Таблица четко указывает параметры, которые имеет тот или иной теплоноситель, учитывает конкретные схемы разводки трубопровода, технические характеристики обогревательных приборов и пр.

Поэтому пользоваться таблицей нужно обязательно, производя расчет трубы + диаметра для отопления, потому как каждая из конкретных отопительных систем (см. подробнее , ) обладает своей привязкой к приборам и работает на конкретном теплоносителе – воде, масле, антифризе. Помимо этого, таблица и учитывает и тип циркуляции: искусственная она или естественная.

Отопления частного дома представляет собой сложную структуру, состоящую из трубопроводов и множества приборов. Чтобы создать такую систему, которая будет обогревать дом, не выбрасывая на ветер лишние деньги в процессе эксплуатации (да и на стадии монтажа), все элементы системы должны быть оптимизированными, правильно подобранными и, соответствовали потребностям дома в тепле и друг другу.

Диаметр трубы стоит подбирать при совокупности многих условий

Для правильного расчета диаметра труб принимаются во внимание общие теплопотери в помещении в максимально холодный зимний период. Исходя из этого, вычисляется

• количество блоков в каждом радиаторе.

На диаметр трубопроводов также влияют:

1. Тип разводки (одно- или двухтрубная)
2. Способ циркуляции (принудительная, самотечная)

Котел

Если местность, где предполагается устанавливать котел, обеспечивается газом, то котел для отопления в частном доме однозначно выбирается газовый, как наиболее экономичный. Расчет мощности котла выполняется в соотношении 1КВт. час на 10кв. метров площади при высоте потолков 3 метра.

Котел отопления непосредственный элемент для расчета диаметра трубопровода

На выбор мощности котла также влияют:

• Качество топлива (расчет выполнялся на использование газа);
• Теплопотери, допускаемые, если котел расположен на некотором расстоянии от дома. При этом теплоизоляция трубопроводов не удовлетворительная;
• Слабая теплоизоляция стен.
• Использование горячей бытовых условиях. Двух контурный котел, выбираемый для подачи горячей воды, должен быть более мощный;
• Следует учитывать и тот факт, что зимой давление в газопроводах неизменно падает.

Все вышеупомянутые факторы заставляют использовать оборудование мощностью в полтора-два раза большей, чем требуется для автономного отопления дома.

Подача воды к котлу: естественное двухтрубное отопление в ленинградке

Самотечная подача воды в котел осуществима при централизованном водоснабжении местности. Но если застройщик получает воду от колодца индивидуально, для подачи и круговорота воды нужен для отопления.

В отопительной системе применяется циркуляционный насос, оптимизирующий скорость теплоносителя, и обеспечивающий возврат остывшей жидкости в котел. проблему воздушных пробок, которые попросту смываются постоянно текущим теплоносителем. Для отопительной системы частного дома рекомендуется выбирать саморегулирующийся насос с мокрым ротором, который в процессе эксплуатации контактирует с теплоносителем. Этот насос работает бесшумно, способен сам подстроиться под изменение работы котла, он экономичен и долговечен. Его мощности и КПД достаточно для коттеджа.

Манометры позволяют контролировать давление.

Контроль давления в системе отопления обязателен, так как в любой момент может произойти сбой и надо реально понимать рабочее давление

Оптимальным для домашней системы отопления должно быть давление в полтора-два атм. Скачок давления до 3-х атм. Способен разорвать котел, трубопроводы . И чтобы избежать резкого превышения давления в системе отопления вследствие повышения напора воды, на выходе из котла устанавливается расширительный бак.

Теплопровод в многоквартирном доме: как выбрать трубы по наружному и внутреннему диаметру гильзы для радиатора

В системе обогрева дома не последнее значение имеет правильный выбор трубы, по которым течет теплоноситель. От диаметра зависит

• Пропускная способность трубопровода,
• количество воды, находящееся в отопительном контуре в единицу времени, и соответственно, теплоотдача;
• давление воды в контуре.

Рассмотрим, как рассчитать правильный системы обогрева с принудительной циркулированием, наиболее приемлемым для для отопления в частном доме. Выбирая трубы для отопительного контура, следует учитывать один фактор: медные и пластиковые трубы маркируются по внешнему диаметру, а в технических характеристиках стальных и металлопластиковых изделий — прописывается внутреннее сечение. Этот фактор имеет значение при расчетах диаметров и монтаже трубопроводов. Диаметр трубы для отопления загородного дома выбрать не сложно, если есть под рукой хороший теплотехник.

Диаметр труб отопления важен при монтаже и расчете системы

Если подбираются трубы для подключения собственного дома к централизованной тепломагистрали, то диаметр труб для отопления берется такой, же, как в квартирах многоэтажных домов.

Но совсем иначе рассчитывается диаметр трубы для отопления частного дома. Важно помнить, что н е на всем протяжении теплопровода следует выбирать для отопления
трубы одного размера. На определенных участках, пор мере из разветвления, их сечение изменяется.

Формула расчета диаметра труб для отопления частного дома

Расчет выполняется по формуле

Формула расчета диаметра трубы для отопления

D -диаметр трубы, в миллиметрах
∆t° - разница температур (между подаваемой водой и возвращаемой обратно в котел), указано в градусах Цельсия(С о);
Q -количество тепловой энергии, нужной для обогрева помещения в киловаттах, и рассчитанное нами ранее;
V - скорость теплоносителя в м/с - выбирается из определенного диапазона.

Опираясь на эту формулу, для простоты вычислений созданы данные, позволяющие рассчитать диаметр трубы.

На списке данных, (внизу) указаны величины для труб из полипропилена, потому что именно эти изделия все чаще используются для устройства отопительного контура. По ней вы определите диаметр, необходимый для заданной системы обогрева. Розовым цветом выделена оптимальная скорость перемещения воды — носителя тепла. Но если вы планируете устанавливать стальные, или металлопластиковые трубы, то работать будут другие расчеты.

Рассмотрим, как перемещается теплоноситель в контуре с принудительной циркуляцией. Она совершается посредством насоса, коллектора и носителя тепловой энергии. Если установить трубы с меньшим диаметром, то интенсивность движения горячей воды будет выше, она быстрее будет совершать оборот по трубопроводу и возвращаться в котлоагрегат. Соответственно, более широкий трубопровод замедлит движение теплоносителя.

Тонкая труба сделана для более быстрой циркуляции жидкости теплоносителя

Секреты монтажа стояка отопления: использование полипропиленовых труб 25 мм

Отопительный контур монтируется трубопроводом с меньшим диаметром по самым банальным причинам:

• Чем тоньше трубы, тем ниже цена;
• При открытом монтаже они не так бросаются в глаза, а при закрытом требуют меньшей глубины в штробах.
• Чем меньше диаметр труб для отопления, тем меньше теплоносителя находится в системе. Это ведет к экономии топлива.

Температура теплоносителя в системе отопления зависит также и от скорости движения теплоносителя по трубопроводу.

Как производится расчет согласно установленному котлу: разводка зависит от многих факторов

Сначала определяем, какая труба требуется на отрезке от котла до первого расхождения в доме. Допустим, равняется 38 кВт. По разделу, соответствующему этому показателю, переходим на клеточки, окрашенные розовым оттенком и смотрим какие диаметры труб для отопления частного дома соответствуют этим зонам. Определяем, что это трубы 40 и 50 мм. Выбираем меньшее, то есть 40 мм. Диаметр трубы для системы отопления подбирается настоящим специалистом в этом деле.

Далее следует разветвление трубопровода в доме. Например, на два этажа. На нижнем этаже поглощение тепла выше, Предположим, что 20 кВт поглощаются первым этажом, и 18 переносятся на второй этаж. По таблице определяем, что данной теплоотдаче соответствует размер сечения 32 мм.

На каждом этаже трубопровод снова делится на две ветки. Получаем, по 10кВт на первом этаже и 9 — на втором. Из таблицы видим, что данным параметрам соответствует труба 25 мм. На каждом этаже по два крыла. Снова значение тепла делится на два и в результате получается 5 и 4,5 кВт. Далее следует разделение трубопровода на комнаты, и потребление тепла доходит до 5 кВт. Диаметр снижается до 20 мм. Но как показывает практический опыт, переходить на «двадцатку» имеет смысл только при потреблении тепла до 3кВт. Обратка выполняется в таком же порядке.

Рассчитывается количество секций радиатора отопления исходя из площади комнаты, где устанавливаются радиаторы, и опираясь на паспортные данные самих радиаторов, в которых прописана мощность секций.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В заключение следует сказать о том, что отопление дачного дома не работает круглосуточно и регулярно. Его включают лишь тогда, когда в доме находятся люди. И в зимний период есть опасность обмерзания отопительного контура, разрыва труб и радиаторов. Чтобы этого не произошло, в котел заливают , которая, смешиваясь с водой, понижает температуру ее замерзания, изнутри предохраняет стальные узлы отопительной системы от коррозии. Кстати, полипропиленовые трубы способны несколько расширяться, что предохраняет их от разрывов вследствие обмерзания, поэтому при организации отопления предпочтение отдается именно данному типу трубопроводов. Диаметр трубы для отопления должен отвечать всем требованиям системы в общем.

Система отопления в частном доме может быть с принудительной или естественной циркуляцией. В зависимости от типа системы методика расчета диаметра трубы и подбора других параметров отопления различны.

Статьи по теме:

Расчет диаметра труб отопления актуален в процессе индивидуального или частного строительства. Чтобы правильно определить размеры системы, следует знать: из чего магистрали состоят (полимер, чугун, медь, сталь), характеристики теплоносителя, его способ движения по трубам. Внедрение нагнетающего насоса в конструкцию отопления намного улучшает качество теплоотдачи и экономит топливо. Естественный оборот теплоносителя в системе – классический метод, применяемый в большинстве частных домов на паровом (котельном) отоплении. И в том, и в другом случае при реконструкции или новом строительстве важно правильно выбрать диаметр труб, чтобы не допустить неприятных моментов в последующей эксплуатации.

Диаметр трубы – важнейший показатель, который ограничивает общую теплоотдачу системы, определяет сложность и длину трубопровода, число радиаторов. Зная численное значение этого параметра, можно легко рассчитать возможные потери энергии.

Зависимость КПД отопления от диаметра трубопроводов

Полноценная работа энергетической системы зависит от критериев:

1. Свойства движимой жидкости (теплоносителя).
2. Материал труб.
3. Скорость потока.
4. Пропускное сечение или диаметр труб.
5. Наличие насоса в схеме.

Неверное утверждение, что чем больше сечение трубы, тем больше жидкости оно пропустит. В данном случае увеличение просвета магистрали будет способствовать понижению давления, и как следствие, скорости потока теплоносителя. Это может привести к полной остановке оборота жидкости в системе и нулевому КПД. Если в схему включить насос, при большом диаметре трубы и увеличенной длине магистралей его мощности может быть недостаточно, чтобы обеспечить нужный напор. При перебоях с электричеством применение насоса в системе просто бесполезно – отопление будет отсутствовать полностью, сколько не нагревай котел.

Для индивидуальных построек с централизованным отоплением диаметр труб выбирается такой же, как для городских квартир. В домах с паровым отоплением от котла требуется тщательно рассчитывать диаметр. Учитываются длина магистралей, возраст и материал труб, число включенных в схему водоподачи сантехприборов и радиаторов, схема отопления (одно-, двухтрубная). В таблице 1 представлены примерные потери теплоносителя в зависимости от материала и срока эксплуатации трубопроводов.

Таблица 1. Потери теплоносителя

Труба	Расход м3/час	Скорость м/с	Потери напора м/100м
Сталь новая 133х5	60	1,4	3,6
Сталь новая 133х5	60	1,4	6,84
ПЭ 100 110х6,6 (SDR 17)	60	2,26	4,1
ПЭ 80 110х8,1 (SDR 13,6)	60	2,41	4,8
Сталь новая 245х6	400	2,6	4,3
Сталь старая 245х6	400	2,6	7,0
ПЭ 100 225х13,4 (SDR 17)	400	3,6	4,0
ПЭ 80 110х16,6 (SDR 13,6)	400	3,85	4,8
Сталь новая 630х10	3000	2,85	1,33
Сталь старая 630х10	3000	2,85	1,98
ПЭ 100 560х33,2 (SDR 17)	3000	4,35	1,96
ПЭ 80 560х41,2 (SDR 13,6)	3000	4,65	2,3
Сталь новая 820х12	4000	2,23	0,6
Сталь старая 820х10	4000	2,23	0,87
ПЭ 100 800х47,4 (SDR 17)	4000	2,85	0,59
ПЭ 80 800ъ58,8 (SDR 13,6)	4000	3,0	0,69

Чересчур маленький диаметр трубы неизбежно приведет к образованию высокого напора, что вызовет повышенную нагрузку на соединительные элементы магистрали. Кроме того, отопительная система будет шумной.

Схема разводки системы отопления

Для правильного подсчета сопротивления трубопровода, а, следовательно, его диаметра, следует учитывать схему разводки системы отопления. Варианты:

• двухтрубная вертикальная;
• двухтрубная горизонтальная;
• однотрубная.

Двухтрубная система с вертикальным стояком может быть с верхним и нижним размещением магистралей. Однотрубная система за счет экономного использования длины магистралей подойдет для обогрева с естественной циркуляцией, двухтрубная за счет двойного набора труб потребует включения в схему насоса.

Горизонтальная разводка предусматривает 3 типа:

• тупиковая;
• с попутным (параллельным) движением воды;
• коллекторная (или лучевая).

В схеме однотрубной разводки можно предусмотреть обходную трубу, которая будет резервной магистралью для циркуляции жидкости при отключении нескольких или всех радиаторов. В комплекте на каждый радиатор устанавливают запорные краны, позволяющие перекрыть подачу воды, когда это необходимо.

Зная схему системы отопления, можно легко посчитать общую протяженность, возможные задержки потока теплоносителя в магистрали (на изгибах, поворотах, в соединениях), и как следствие – получить численное значение сопротивления системы. По вычисленному значению потерь подобрать диаметр магистралей отопления можно по методике, рассмотренной ниже.

Выбираем трубы для системы принудительной циркуляции

Система принудительной циркуляции отопления отличается от естественной наличием нагнетающего насоса, который монтируют на выходной трубе недалеко от котла. Прибор функционирует от электросети 220 В. Включается автоматически (через датчик) при повышении давления в системе (то есть при разогреве жидкости). Насос быстро разгоняет по системе горячую воду, которая сохраняет энергию и через радиаторы активно передает ее в каждое помещение дома.

Отопление с принудительной циркуляцией - плюсы и минусы

Главным плюсом отопления с принудительной циркуляцией является эффективная теплопередача системы, которая осуществляется при малых затратах времени и финансов. Такой метод не потребует применения труб большого диаметра.

С другой стороны, для насоса в системе отопления важно обеспечить бесперебойное электропитание. Иначе отопление просто не будет работать при значительной площади дома.

Как определить диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией по таблице

Начинают расчет с определения общей площади помещения, которое требуется обогревать в зимнее время, то есть это вся жилая часть дома. Норматив теплопередачи отопительной системы – 1 кВт на каждые 10 кв. м. (при стенах с утеплением и высоте потолка до 3 м). То есть для помещения площадью 35 кв.м. норма составит 3,5 кВт. Чтобы обеспечить запас тепловой энергии, добавляем 20 %, что дает в итоге 4,2 кВт. По таблице 2 определяем близкое значение к 4200 - это трубы диаметром 10 мм (показатель теплоты 4471 Вт), 8 мм (показатель 4496 Вт), 12 мм (4598 Вт). Для этих чисел характерны следующие значения скорости потока теплоносителя (в данном случае воды): 0,7; 0,5; 1,1 м/с. Практические показатели нормальной работы системы отопления – скорость горячей воды от 0,4 до 0,7 м/с. С учетом этого условия оставляем для выбора трубы диаметром 10 и 12 мм. Учитывая расход воды, экономичнее будет применить трубу диаметром 10 мм. Именно это изделие будет включено в проект.

Важно различать диаметры, по которым осуществляется выбор: наружный, внутренний, условный проход. Как правило, стальные трубы подбирают по внутреннему диаметру, полипропиленовые – по наружному. Новичок может столкнуться с проблемой определения диаметра, маркированного в дюймах – этот нюанс актуален для стальных изделий. Перевод дюймовой размерности в метрическую осуществляется также через таблицы.

Расчет диаметра трубы для отопления с насосом

При расчете труб отопления важнейшими характеристиками являются:

1. Количество (объем) воды, загружаемой в систему обогрева.
2. Длина магистралей общая.
3. Скорость потока в системе (идеальная 0,4-0,7 м/с).
4. Теплопередача системы в кВт.
5. Мощность насоса.
6. Давление в системе при выключенном насосе (естественный оборот).
7. Сопротивление системы.

H = λ(L/D)(V2/2g),

где Н – высота, которая определяет нулевое давление (отсутствие напора) водяного столба при прочих условиях, м;

λ – коэффициент сопротивляемости труб;

L – длина (протяженность) системы;

D – внутренний диаметр (искомая величина в данном случае), м;

V – скорость потока, м/с;

g – константа, ускорение своб. падения, g=9,81 м/с2.

Расчет ведется на минимальные потери тепловой мощности, то есть проверяются несколько значений диаметра трубы на min сопротивление. Сложность получается с коэффициентом гидравлического сопротивления – для его определения требуются таблицы либо длинный расчет с применением формул Блазиуса и Альтшуля, Конакова и Никурадзе. Конечным значением потерь можно считать число, меньшее примерно на 20% напора, создаваемого нагнетающим насосом.

При вычислении диаметра труб для отопления L принимается равной протяженности магистрали от котла к радиаторам и в обратную сторону без учета дублирующихся участков, размещенных параллельно.

Весь расчет в итоге сводится к тому, чтобы сравнить полученное расчетным путем значение сопротивления с напором, нагнетаемым насосом. При этом придется, возможно, не раз просчитывать формулу, используя различные значения внутреннего диаметра. Начинайте с трубы сечением 1 дюйм.

Упрощенный расчет диаметра трубы отопления

Для системы с принудительной циркуляцией актуальна еще одна формула:

D = √354 (0,86 Q/∆dt)/V,

где D – искомый внутренний диаметр, м;

V – скорость потока, м/с;

∆dt - разница температур воды на входе и на выходе;

Q – энергия, отдаваемая системой, кВт.

Для подсчета используется перепад температур, равный примерно 20 град. То есть на входе в систему от котла температура жидкости около 90 град., при перемещении через систему потери тепла составляют 20-25 град. и на обратке вода уже будет прохладнее (65-70 град.).

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией

Расчет диаметра трубы для системы без насоса основан на разнице температуры и давления теплоносителя на входе от котла и в обратной магистрали. Важно учитывать, что жидкость движется по трубам посредством естественной силы гравитации, усиленной напором разогретой воды. В этом случае котел размещают внизу, а радиаторы – много выше уровня нагревательного прибора. Движение теплоносителя подчиняется законам физики: более плотная холодная вода спускается вниз, уступая место горячей. Так осуществляется естественная циркуляция в системе отопления.

Как выбрать диаметр магистрали для отопления с естественной циркуляцией

В отличие от систем с принудительной циркуляцией, для естественного оборота воды потребуется габаритное сечение трубы. Чем больший объем жидкости будет циркулировать по трубам, тем больше теплоэнергии поступит в помещения в единицу времени вследствие увеличения скорости и давления теплоносителя. С другой стороны, повышенный объем воды в системе потребует больше топлива для разогрева.

Поэтому в частных домах с естественной циркуляцией первой задачей является разработка оптимальной схемы отопления, при которой выбирается минимальная длина контура и расстояние от котла до радиаторов. По этой причине в домах с большой жилой площадью рекомендуют устанавливать насос.

Юлия Петриченко, эксперт

Для системы с естественным движением теплоносителя оптимальное значение скорости потока 0,4-0,6 м/с. Этому исходнику соответствуют min значения сопротивлений фитингов, изгибов трубопровода.

Расчет давления в системе с естественной циркуляцией

Разница давления между точкой входа и обраткой для системы естественной циркуляции определяется по формуле:

Δpt= h g (ρот – ρпт),

где h – высота подъема воды от котла, м;

g – ускорение падения, g=9,81 м/с2;

ρот – плотность воды в обратке;

ρпт – плотность жидкости в подающей трубе.

Так как главной движущей силой в системе отопления с естественным оборотом является сила тяжести, создаваемая перепадом уровней подвода воды к радиатору и от него, то очевидно, что котел будет находиться значительно ниже (например, в подвале дома).

Нужно обязательно выполнять уклон от точки входа у котла и до конца ряда радиаторов. Уклон - не менее 0,5 промиле (или 1 см на каждый погонный метр магистрали).

Расчет диаметра трубы в системе с естественным оборотом

Расчет диаметра трубопровода в системе обогрева с естественной циркуляцией выполняется по той же формуле, что и для отопления с насосом. Выбирается диаметр исходя из полученных минимальных значений потерь. То есть в исходную формулу подставляют сначала одно значение сечения, проверяют на сопротивление системы. Затем второе, третье и далее значения. Так до момента, пока рассчитанный диаметр не будет удовлетворять условиям.

А как подбираете вы сечение магистрали? Какую методику расчета применяете? Поделитесь, пожалуйста, в комментариях.

Экспертиза - инженер-сметчик

Спросить эксперта

Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией, с естественной циркуляцией: какой диаметр выбрать, формула расчета — версия для печати

Чтобы облегчить восприятие информации, давайте представим себе систему отопления в виде сети разветвленных дорог, по которым грузовые автомобили развозят кирпичи с завода на строительные площадки.

У нас будет один завод, десять строительных площадок, десять автомобилей и одна основная дорога, идущая от кирпичного завода, которая затем разделяется на два главных равнозначных направления.

Условимся, что в каждый автомобиль вмещается по 3 000 кирпичей и, в целом, расход кирпичей на всех строительных площадках в течении часа составляет 30 000 кирпичей по 3 000 штук на каждой.

Кроме того, машины должны двигаться одновременно с одинаковой скоростью.

Какой ширины нам нужны дороги? Сколько полос будет иметь каждое дорожное полотно?

Нам нужно поставлять на стройплощадки каждый час по 30 000 кирпичей (количество, вмещаемое десятью грузовиками). Следовательно, основная дорога, идущая от завода, будет десяти полосной.

Доехав перекрестка, пять машин поедут налево, а пять других машин повернут направо.

Сколько полос теперь нужно для каждой группы машин? Ответ очевиден - по пять полос.

Можно конечно оставить и десяти полосную на каждое направление. Но согласитесь - это непомерные, ненужные затраты!

Машины доехали до первого ответвления дороги, ведущего к одной из строительных площадок. По одной машине с главных направлений свернуло в сторону к этим площадкам.

Дорога из скольких полос понадобится для каждой из этих машин? Однополосная, не так ли? А что с остальными машинами?

Машин осталось по четыре на каждом направлении. Значит, и дорога для них нужна уже четырех полосная.

Доехав до следующего ответвления, по одной машине снова свернуло на однополосную дорогу и поехало разгружаться к своим площадкам. Три остальных продолжили свое движение по трехполосному дорожному полотну.

Грузовики вовремя доставили кирпичи до строительных площадок!

Разгрузившись, машины вновь отправились на завод за новой партией кирпичей.

Сначала каждая ехала по однополосной дороге, а как только присоединялись другие, дорога становилась все шире и шире, пока рабочие завода не увидели десять машин, возвращающихся из поездки по десяти полосной дороге.

Подбор диаметра труб по заданной скорости теплоносителя.

Приведенное выше описание очень похоже на то, что происходит в двухтрубной тупиковой системе отопления.

В системе отопления есть свой завод, который производит тепло - это котел. Роль дорог играют трубопроводы. Теплоноситель - чаще вода, "везет" тепло к радиаторам, где оно расходуется, восполняя тепловые потери помещения. "Разгрузившаяся" остывшая вода вновь возвращается в котел, чтобы заправиться теплом. Процесс происходит постоянно.

Диаметр труб для системы отопления подбирается по тому же самому принципу, что и ширина дорог из нашего примера. Чем больше требуется передать тепла, которое несет вода, тем больше должен быть диаметр трубы. По мере уменьшения потребности в тепле на каждом отдельном участке, диаметр труб уменьшается.

Какое количество тепла может пропустить та или иная труба?

Опуская подробные объяснения и расчеты по известным формулам, скажем лишь, что одним из распространенных способов определения диаметров труб является задача скорости, с которой будет двигаться теплоноситель внутри трубы.

С одной стороны, скорость теплоносителя не должна быть меньше 0,25 м/сек. При меньших скоростях образуются воздушные пробки, препятствующие циркуляции теплоносителя.

А с другой стороны, она должна быть не выше 1,5 м/сек. При больших скоростях возникает шум от двигающегося внутри труб теплоносителя.

Практикой и расчетами установлено, что скорость теплоносителя, лежащая в пределах 0,3 - 0,7 м/сек является самой оптимальной с точки зрения энергоэффективности и затрат на материал.

В таблицах приведены скорости движения воды по трубопроводу в зависимости от тепловой нагрузки и диаметра труб.

В левом столбце вы видите тепловую нагрузку.
Вверху - наружные диаметры полипропиленовых труб. В самой таблице проставлены значения скорости воды, двигающейся по трубам.

Рассмотрим использование данных из таблицы на примере.

Пример подбора диаметра труб.

Предположим, у нас есть частный двухэтажный дом общей площадью 380 м 2 с тепловыми потерями 38000 Вт.

Также расчетами установлено, что на первом этаже теплопотери составляют 20000 Вт, а на втором - 18000 Вт.

Тепловой режим взят 80/60. (80 о С - подача; 60 о С - обратка)

В качестве схемы мы избрали двухтрубную поэтажную тупиковую систему отопления, разделенную на каждом этаже на две равнонагруженные ветки (направление в два крыла).

Левая ветка первого и второго этажа

Правая ветка первого и второго этажа

Какой нужен диаметр труб основной подающей и обратной магистрали, подключенной к котлу?

Через нее проходит весь поток воды, предназначенный для обогрева всего дома. А это 38000 Вт.

Находим в таблице 38000 Вт и по горизонтали двигаемся к красному полю. Затем поднимаемся по вертикали и находим нужный диаметр трубы.

Как видим, для нашего случая подходят три диаметра трубы: 40, 50, 63. Какой выбрать? В данном случае, логично, что 40, потому что дешевле. Зачем нам для шести машин строить восьми полосную дорогу?

Мы дошли до первого разветвления. Часть тепла 20000 Вт должна пойти по трубопроводу на обогрев 1 этажа, а другая - 18000 Вт по стоякам поднимется на второй этаж. Какие трубы будут нужны нам теперь?

Смотрим по таблице скорость теплоносителя и соответствующие диаметры труб.

Как видим, нужно использовать 32 трубу и для первого и для второго этажа.

В согласии с данными из примера на каждом этаже трубы разделяются на две равнозначных по тепловой нагрузке ветки.

Для первого этажа каждая из веток несет тепло, равное 20000 / 2 = 10000 Вт.

Для второго этажа - 18000 / 2 = 9000 Вт.

Какие трубы будем использовать для каждой ветки? Снова смотрим таблицу.

Итак, были выбраны трубы диаметром 25 мм.

Глядя в таблицу, мы видим, что как только тепловая нагрузка упадет до 5000 Вт, можно будет перейти на трубы диаметром 20 мм и дальше оставшуюся разводку можно сделать этими трубами.

На практике переход на трубы диаметром 20 мм мы делаем при тепловой нагрузке 3000 Вт.