Какой диаметр труб из полипропилена выбрать для отопления. Какой диаметр трубы для отопления лучше использовать, как рассчитать сечение. Какие параметры необходимо знать, чтобы сделать правильный расчет диаметра

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

Во время создания отопительных систем очень важно безошибочно выполнять все этапы работ. Еще на стадии проектирования нужно точно определиться с диаметрами труб для отопления и их видом. О том, как правильно подобрать такие трубы по сечению в той или иной ситуации и поговорим ниже.

Действительно ли важно точно подобрать сечение трубы

Когда разрабатывается система отопления, к примеру, из ПП труб, все возможные теплопотери пытаются свести к минимуму, то есть сократить объем потребляемой энергии. Спланированная некорректным образом система будет функционировать, как минимум, неэффективно. В итоге комнаты, либо будут оставаться холодными, либо на их обогрев будет тратиться необоснованно большое количество энергии.

Определяясь с тем, какими должны быть трубы для отопления, обращают внимание не только на их химические свойства и физические характеристики, но и на длину и сечение, так как они также отыгрывают немаловажную роль при конструировании эффективной системы.

Оказывается, диаметр трубы для отопления частного дома непосредственно влияет на общую гидродинамику, поэтому так важно учесть эти параметры для получения наилучшего обогрева.

Довольно часто незнающие люди, чтобы подобрать диаметр труб отопления, пользуются правилом, согласно которому сечение трубы должно быть как можно больше, допуская, таким образом, грубейшую ошибку. На самом деле, от того, что вода в системе будет проходить свободнее, функционировать эффективнее она от этого не станет, наоборот, давление в системе упадет ниже нормы, а радиаторы не будут греться должным образом.

При выборе диаметра полипропиленовой трубы для отопления частного дома в первую очередь следует определиться с типом теплоносителя. Если дом будет запитываться от общей тепломагистрали, то весь перечень расчетов осуществляется по тому же принципу, как и при обустройстве квартиры.

Размер труб для отопления частного дома будет определяться используемой схемой и видом труб. Сечение труб, например, для отопительной системы с естественным движением воды, будет отличаться от системы, в которой будет установлен циркуляционный насос.

Важнейшие параметры труб

Все отопительные трубы имеют несколько параметров:

• В первую очередь – это внутреннее сечение. Оно определяет показатель пропускной способности трубы.
• Внешнее сечение – также немаловажный параметр, который берется во внимание при разработке системы.
• Условное сечение – то есть округленное значение, которое измеряется в дюймах.

Во время подбора труб нужно обращать внимание на материал изготовления, так как он бывает разный, и система измерения отличных изделий также разнится. Например, почти все стальные и чугунные трубы имеют маркировку по внутреннему диаметру.

Другое дело – трубы из пластика и меди – их маркировка осуществляется по внешнему сечению. В особенности это стоит учитывать, если вы собираетесь создавать систему из труб из нескольких материалов.

Обратите внимание, что если система собирается из нескольких материалов, для правильного выбора их сечения, не лишним будет взять информацию из таблиц соответствия сечений, которую всегда можно найти в интернете.

Определяясь с сечениями труб для отопления, стоит помнить о системе измерения таких величин. Зачастую диаметр выражается в дюймах. Переводя выражения из одной системы исчисления в другую, помните, что один дюйм равняется 2,54 см.

Расчет сечения труб

Пришло время узнать, как рассчитать диаметр труб для отопления. В данном случае понадобится учесть тепловую нагрузку. Исходя из многолетней практики, выяснилось, что для создания комфортных условий в комнате, требуется 0,1 кВт тепловой мощности на 1 м 2 площади – это с учетом того, что в комнате потолки имеют высоту 2,5 м.

Иными словами, чтобы обогреть комнату в 25 м 2 , потребуется 2500 Вт тепловой энергии (25·100=2500 Вт).

Нормальные показатели давления и температуры в трубах

Установив у себя автономное отопление, хозяин сам контролирует температуру, выбирая для себя самую приемлемую. Стоит отметить, что принятых норм в данном случае нет, потому что температура определяется не только внешними факторами, но и предпочтениями хозяина, и эффективностью установленных отопительных радиаторов.

Учтите, что самая плохая теплопередача у чугунных радиаторов. Средний коэффициент теплопередачи – у радиаторов из биметалла, а самыми эффективными считаются радиаторы из алюминия.

Зачастую, подсчет числа радиаторов и секций проводится с учетом паспортной тепловой мощности. Данный параметр определяется исходя из показателей температуры воды в трубах, которая равняется 75 ℃.

Иными словами, рассуждая логически, указанная температура и будет самой оптимальной. Тем не менее, при колебаниях внешних температур, потребуется изменять и температуру теплоносителя. Таким образом, получится удерживать комфортную температуру в помещении и экономить электроэнергию.

Чтобы повысить показатели температуры в комнатах, лучше всего устанавливать большее количество радиаторов, а не увеличивать температуру их меньшего количества.

Для корректного функционирования отопительной системы хозяин должен знать, каким должно быть в ней давление. Если система является автономной, удовлетворительными будут 1,5-2 атмосферы. Если эти показатели каким-либо образом повысятся до 3 атмосфер, то можно считать, что ситуация критическая, и не исключена утрата системой герметичности, а также поломка оборудования.

Для возможности контроля давления в системе отопления в любой момент, на этапе проектирования в схему стоит включить манометр. А для уменьшения избыточного давления лучше всего обустроить систему расширительными баками.

В заключение

В завершение не лишним будет сказать, что на этапе проектирования стоит учитывать все нюансы, даже те, которые могут показаться неважными. Допущенная на этом этапе ошибка может дорого стоить, как минимум, готовая система не сможет должным образом функционировать, то есть будет неэффективной.

Вот почему разработку проектов лучше всего доверить профессионалам, которые в состоянии осуществить все расчеты правильно, так, чтобы готовая система работала правильно.

Приветствую, камрады! Знаете ли вы, какой диаметр трубы нужен для отопления частного дома? Если вас заинтересовал заголовок статьи, то, вероятно, не знаете. Я собираюсь исправить этот недочет и познакомить вас с предельно простыми и понятными схемами расчетов системы отопления. Итак, в путь.

Шаг за шагом

Чтобы вычислить размер труб на разных участках отопительной системы, нужно знать:

1. Потребность в тепле всего дома . Она определяет мощность котла или другого источника тепла и диаметр розлива на входе и выходе из его теплообменника;
2. Тепловую нагрузку на отдельные участки контура . Она складывается из суммарной мощности отопительных приборов и определяется теплопотерями отапливаемого помещения или группы помещений.

Вычисляем мощность котла

Простая схема

Советские СНиПы полувековой давности предлагали рассчитывать тепловую мощность системы отопления, исходя из нормы в 100 ватт на квадратный метр. Скажем, дому площадью 150 м2 нужен источник тепла мощностью 150х100=15000 ватт, или 15 кВт. Точка.

Схема понятна, проста и… дает огромные погрешности. Дело в том, что она полностью игнорирует ряд факторов, очень сильно влияющих на теплопотери:

• Высоту потолка . В квартирах домов постройки 60-90 годов 20 века она была типовой - 2,5 метра. В коттеджах же можно встретить разброс от 2,4 до 4 и более метров. Между тем с увеличением высоты потолка увеличиваются отапливаемый объем, площадь стен (через которые теряется тепло) и, соответственно, растут затраты энергии на обогрев;

• Качество утепления стен . Здание из газобетона с внешним утеплением пенопластом или минеральной ватой будет терять куда меньше тепла, чем дачный домик со стенами в один ;

Когда создавался СНиП, предлагающий рассчитывать отопление по норме 100 Вт/м 2 , стандартом де-факто были типичные для домов сталинской постройки кирпичные стены толщиной в 2 кирпича (с учетом толщины кладочных швов - 51-52 сантиметра).

• Площадь и структуру остекления . Через окна в общем случае теряется намного больше тепла, чем через стены, поэтому, чем больше их площадь - тем больше тепла нужно для обогрева. При этом окна могут сильно различаться теплопроводностью: тройной энергосберегающий стеклопакет пропускает в 8-10 раз меньше тепла, чем одиночное остекление;
• Климатические условия . При неизменном качестве утепления теплопотери прямо пропорциональны разнице температуры между домом, который мы отапливаем, и наружным воздухом. При +20 в доме расход тепла в 0 °С и -40 °С на улице будут различаться ровно в три раза. Нормативы СНиП, верные для европейской части России, в равной степени непригодны для теплых и холодных регионов.

Точная схема

Как учесть все переменные при проектировании отопительной системы коттеджа?

Очень просто. В расчетах нужно учесть:

1. Объем отапливаемого помещения. Он равен произведению отапливаемой площади на высоту потолка;
2. Качество утепления стен и теплопотери через окна;

1. Максимальную разницу температуры с улицей.

Формула для расчета имеет вид Q=V*K*Dt/860. В ней:

• Q - рассчитываемая мощность (кВт);
• V - объем дома или отдельного помещения, которое нам предстоит отапливать (м3);
• K - коэффициент рассеивания тепла, определяющийся качеством утепления стен и структурой остекления окон;
• Dt - разница между температурой в доме (в расчетах ее принимают соответствующей санитарным нормам) и нижним пиком зимних температур (читай - температурой пяти самых холодных дней самого холодного месяца).

Подчеркиваю: в расчетах учитывается температура самой холодной пятидневки, а не абсолютный минимум температуры. Экстремальные заморозки случаются с периодичностью раз в несколько десятилетий, и закладывать их в проект, мягко говоря, накладно.

Где взять значения санитарных норм и зимних минимумов температуры?

С первым параметром все просто: он равен +18 °С в регионах со средним минимумом зимней температуры выше -31 градуса и +20 °С в более холодной климатической зоне.

Источником информации о температурах самых холодных пятидневок для разных регионов страны для вас может стать СНиП 23-01-99, посвященный строительной климатологии. Если вам не хочется рыться в нормативной документации - просто найдите свой город на карте строкой ниже.

Чему равен коэффициент теплопотерь?

Он подбирается из следующих диапазонов значений:

Изображение	Коэффициент и описание постройки
	0,6-0,9 : утепленный фасад, тройные и/или энергосберегающие окна.
	1-1,9 : стены в 2 кирпича и двойные стеклопакеты.
	2-2,9 : стены - 25 см кирпичной кладки или 10 см бруса, окна - с одиночным остеклением.
	3-4 : постройка с металлическими стенами без утепления.

Давайте еще раз своими руками рассчитаем суммарную мощность отопительной системы для дома площадью 150 квадратов, уточнив ряд дополнительных параметров:

• Дом расположен в Севастополе (температура самых холодных пяти дней зимы - -14 градусов);
• Его стены сложены из инкерманского камня (местной осадочной породы с хорошими теплоизолирующими качествами) и имеют толщину 40 см;
• Высота потолка - 3,2 метра;
• Окна - пластиковые, с однокамерными стеклопакетами.

Приступим к расчету.

Объем помещения равен 150х3,2=480 кубометров.

Коэффициент утепления с учетом крайне низкой теплопроводности инкерманского камня принимаем равным единице (1,0).

Дельта температур между домом и улицей равна 20 — -14 = 34 °С.

Подставляем значения в формулу : Q = 480*1*34/860 =19 (с округлением) киловатт.

Вычисляем мощность отдельного контура

Тепловая нагрузка на каждом отдельном участке контура отопления равна сумме значений мощности подключенных к нему отопительных приборов. Если в комнате стоит два радиатора по 1,5 кВт каждый, то она создает нагрузку на контур, равную 1,5+1,5=3 киловаттам.

Суммарная мощность всех отопительных приборов в доме должна быть равной номинальной мощности котла или незначительно превышать ее.

Где взять информацию о мощности приборов?

Для панельных, пластинчатых радиаторов и конвекторов - только в сопроводительной документации или на официальном сайте производителя.

В случае секционных радиаторов можно использовать в расчетах следующие значения мощности на одну секцию:

Изображение	Тип радиатора и номинальная тепловая мощность секции
	Чугунный : 140-160 Вт.
	Биметаллический : 180-190 Вт.
	Алюминиевый : 200-210 Вт.

Как всегда, есть нюанс. Производители указывают мощность для вполне конкретного режима работы - для дельты температуры между поверхностью радиатора и окружающим воздухом в 70 градусов.

На практике этот режим достижим только в системе центрального отопления и только в пик холодов: при температуре на подаче отопления 95 °С ближние к элеваторному узлу батареи могут нагреться до 90 градусов при температуре воздуха в квартирах 20 °С.

Фактическая тепловая мощность секции будет уменьшаться пропорционально разнице температур между отапливаемым помещением и . При +60 на поверхности радиатора и +25 в комнате дельта температур будет равна 35 градусам, а тепловая мощность каждой секции упадет относительно номинальной ровно вдвое.

Расчет диаметра розлива и подводок к радиаторам выполняется для самой высокой температуры теплоносителя, с которой планируется эксплуатировать отопительную систему, и минимальной температуры в помещении. В этом случае в проект закладывается максимально возможная тепловая нагрузка.

Давайте разберем расчет нагрузки на отдельный отопительный контур на примере.

Дано :

• Комната отапливается двумя радиаторами с номинальной мощностью 1,5 кВт каждый;
• Система отопления будет работать с температурой подачи 75 градусов;
• Воздух в комнате может остывать до +18 °С.

Дельта температур равна 75-18=57 °С, или 57/70=0,81 от той, при которой радиатор отдает номинальную мощность.

Фактическая мощность радиаторов (то есть максимальная тепловая нагрузка на контур) равна 3*0,81=2,43.

Вычисляем диаметр трубы

На расчетный диаметр труб для системы отопления оказывают влияние два параметра:

, которую мы только что научились рассчитывать;

Скорость теплоносителя в контуре. Чем быстрее он движется, тем больше тепла переносится за единицу времени при неизменном внутреннем сечении трубы.

В системе с циркуляционным насосом выгоднее не увеличивать диаметр розлива и подводок, а ускорить циркуляцию, поставив более производительный насос. Цена погонного метра трубы при росте диаметра увеличивается нелинейно, поэтому ставить толстые трубы накладно.

Однако здесь есть ограничивающий фактор - гидравлические шумы. При скорости свыше 0,7 м/с появляется шум на дросселях, а при 1,5 м/с и выше - на поворотах и фитинговых соединениях. Поэтому в расчеты закладывается скорость циркуляции в 0,4-0,6 м/с.

Внутренний диаметр трубы рассчитывается по формуле D=√354*(0,86*Q/Dt)/V. В ней:

• D - искомый диаметр (мм);
• Dt - разница температур на входе и выходе контура (°С);

Типичный перепад температуры между подачей и обраткой в автономном контуре - 20 градусов.

• V - скорость теплоносителя (м/с).

Так, при мощности котла 12 кВт, дельте температур 20 градусов и скорости воды в контуре 0,6 м/с минимальный внутренний диаметр розлива равен √354*(0,86*12/20)/0,6=17,4 мм.

У стальной трубы ее номинальный размер (ДУ, или DN) примерно равен внутреннему диаметру. С учетом реальной линейки размеров внутреннему диаметру 17,4 мм соответствует водогазопроводная труба ДУ 20.

Для подводок к радиаторам и небольших отопительных контуров трудно рассчитать перепад температуры между подачей и обраткой. В этом случае проще подобрать размеры труб по таблице:

В частных домах монтаж системы отопления чаще выполняется не стальными трубами, а пластиковыми и металлопластиковыми. Причина - более низкая цена погонного метра полипропиленовых или металлополимерных труб по сравнению со стальными. Эти изделия используют другую систему обозначений размера: для них указывается внешний диаметр.

На пропускную способность розлива или подводки влияет только внутреннее сечение трубы. Чтобы рассчитать внутренний диаметр, отнимите от наружного диаметра две толщины стенки. Оба параметра всегда указываются в маркировке.

Пример : нам нужна труба с внутренним диаметром 17,4 мм. Стенка армированной полипропиленовой трубы размера 25 мм имеет толщину 3,2 мм. Внутренний диаметр трубы равен 25-(3,2*2)=18,6 мм.

Вердикт : подходит.

Особый случай

Гравитационная отопительная система имеет пару особенностей:

• Избыточное давление в системе отсутствует . Контур сообщается с атмосферой через открытый расширительный бачок;
• Вместо насоса теплоноситель приводится в движение естественной конвекцией : нагретая котлом вода вытесняется в верхнюю точку отопительного розлива и возвращается к котлу через розлив самотеком, по пути отдавая тепло батареям.

Достоинства гравитационной схемы отопления - полная энергонезависимость и абсолютная безопасность. Закипевшая в теплообменнике котла вода не вызовет его взрыв: пар покинет контур через открытый расширительный бак.

Оборотная сторона достоинств естественной циркуляции - минимальный гидравлический напор в контуре. Последствия низкого напора - медленная циркуляция воды и неравномерный нагрев радиаторов.

Чтобы компенсировать низкий напор, нужно уменьшить до минимума гидравлическое сопротивление розлива.

Как это сделать?

Инструкция очевидна: надо увеличить его диаметр. Потеря напора в трубе обратно пропорциональна ее внутреннему сечению.

Внутренний диаметр отопительного розлива в гравитационной системе не должен быть меньше 32-40 миллиметров.

Заключение

Надеюсь, что этот материал поможет читателю в проектировании собственной отопительной системы. Узнать больше о методиках расчета отопления вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!

В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом. При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:

• Общие теплопотери дома или квартиры.
• Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
• Протяженность трубопровода.
• Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).

То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете и рассчитываете . Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки). У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».

Как выбрать диаметр трубы отопления

Поясним. Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса. В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

Так как есть определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое по ним нужно доставить, каждый раз считать одно и то же — неразумно. Потому были разработаны специальные таблицы, по которым в зависимости от требуемого количества тепла, скорости движения теплоносителя и температурных показателей работы системы, определяется возможный размер. То есть для определения сечения труб в системе отопления находите нужную таблицу и по ней подбираете подходящее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по такой формуле (при желании можете посчитать). Затем рассчитанные значения записывались в таблицу.

D - искомый диаметр трубопровода, мм
∆t° - дельта температур (разница подачи и обратки), °С
Q - нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное нами количество тепла, необходимое на обогрев помещения
V - скорость теплоносителя, м/с — выбирается из определенного диапазона.

В системах индивидуального отопления скорость движения теплоносителя может быть от 0,2 м/с до 1,5 м/с. По опыту эксплуатации известно, что оптимальная скорость находится в пределах 0,3 м/с — 0,7 м/с. Если теплоноситель движется медленнее, возникают воздушные пробки, если быстрее — сильно возрастает уровень шумов. Оптимальный диапазон скоростей и выбирают в таблице. Таблицы разработаны для разных видов труб: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. Рассчитаны значения для стандартных режимов работы: с высокими и средними температурами. Чтобы процесс подбора был более понятен, разберем конкретные примеры.

Расчет для двухтрубной системы

Имеется двухэтажный дом с отопления по два крыла на каждом этаже. Использоваться будут полипропиленовые изделия, режим работы 80/60 с дельтой температур 20 °C . Теплопотери дома составляют 38 кВт тепловой энергии. На первый этаж приходится 20 кВт, на второй 18 кВт. Схема приведена ниже.

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Правое крыло (кликните для увеличения размера)

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Левое крыло (кликните для увеличения размера)

Справа размещена таблица, по которой определять будем диаметр. Розоватая область — зона оптимальной скорости движения теплоносителя.

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельтой температур 20оС (кликните для увеличения размера)

Начинаем расчет.

1. Определяем, какую трубу нужно использовать на участке от котла до первого разветвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, потому проходит весь объем тепла в 38 кВт. В таблице находим соответствующую строку, по ней доходим до тонированной розовым цветом зоны и поднимаемся вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40 мм, 50 мм. Выбираем по понятным соображениям меньший — 40 мм.
2. Снова обратимся к схеме. Там где поток разделяется 20 кВт идет на 1-й этаж, 18 кВт отправляется на 2-ой этаж. В таблице находим соответствующие строки, определяем сечение труб. Получается, что обе ветки разводим диаметром 32 мм.
3. Каждый из контуров разделяется на две ветки с равной нагрузкой. На первом этаже вправо и влево идет по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором по 9 кВт (18 кВт/2)=9 кВт). По таблице находим соответствующие значения для этих участков: 25 мм. Этот размер используется и далее до того момента, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт (по таблице видно). Далее идет уже сечение 20 мм. На первом этаже на 20 мм переходим после второго радиатора (смотрите по нагрузке), на втором — после третьего. В этом пункте есть одна поправка, внесенная накопленным опытом — лучше переходить на 20 мм при нагрузке 3 кВт.

Все. Диаметры для двухтрубной системы рассчитаны. Для обратки сечение не рассчитывается, а разводка делаются такими же трубами, как и подача. Методика, надеемся, понятна. Аналогичный расчет при наличии всех исходных данных провести будет несложно. Если решите использовать другие трубы — вам понадобятся другие таблицы, рассчитанные для нужного вам материала. Можете попрактиковаться на этой системе, но уже для режима средних температур 75/60 и дельтой 15°C (таблица расположена ниже).

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 75/60 и дельта 15 °C (кликните для увеличения размера)

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

Принцип остается тем же, меняется методика. Давайте используем другую таблицу для определения диаметра труб с иным принципом занесения данных. В ней оптимальная зона скоростей движения теплоносителя окрашена в голубой цвет, значения мощностей находятся не в колонке сбоку, а внесены в поле. Потому сам процесс немного другой.

По этой таблице рассчитаем внутренний диаметр труб для простой на один этаж и шесть радиаторов, подключенных последовательно. Начинаем расчет:

Еще раз обратите внимание, что в расположенной выше таблице определяются внутренние диаметры. По ним затем можно найти маркировку труб из нужного материала.

Кажется, проблем с тем, как рассчитать диаметр трубы отопления, быть не должно. Все достаточно понятно. Но это справедливо для полипропиленовых и металлопластиковых изделий — у них теплопроводность невысокая и потери через стенки незначительные, потому при расчете их во внимание не берут. Другое дело — металлы — сталь, нержавейка и алюминий. Если протяженность трубопровода значительная, то и потери через их поверхность будут значительными.

Особенности расчета сечения металлических труб

Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.

Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:

q = k*3.14*(tв-tп)

q — тепловые потери метра трубы,

k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);

tв - температура воды в трубе - 80°С;

tп - температура воздуха в помещении - 22°С.

Подставив значения получаем:

q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с

Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.

Определение диаметра труб системы отопления — непростая задача

Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.

Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли. Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.

Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять. По расположенной ниже таблице можно найти тип и маркировку при известном внутреннем диаметре. Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена. Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП. Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.

Таблица соответствия разных типов труб (кликните для увеличения размера)

По этой таблице вы легко определите внутренние диаметры труб системы отопления и их маркировку.

Подбор диаметра трубы для отопления

Этот метод основан не на расчетах, а на закономерности, которая прослеживается при анализе достаточно большого количества систем отопления. Это правило выведено монтажниками и используется ими на небольших системах для частных домов и квартир.

Диаметр труб можно просто подобрать следуя определенному правилу (кликните для увеличения размера)

Из большинства котлов отопления выходят патрубки подачи и обратки двух размеров: ¾ и ½ дюйма. Вот такой трубой и делается разводка до первого разветвления, а дальше на каждом разветвлении размер уменьшается на один шаг. Таким способом можно определить диаметр труб отопления в квартире. Системы обычно небольшие — от трех до восьми радиаторов в системе, максимум — две-три ветки по одному-два радиатора на каждой. Для такой системы предложенный способ — отличный выбор. Практически также дело обстоит и для небольших частных домов. А вот если имеется уже два этажа и более разветвленная система, то приходится уже считать и работать с таблицами.

Итоги

При не очень сложной и разветвленной системе диаметр труб системы отопления можно рассчитать самостоятельно. Для этого нужно иметь данные о теплопотерях помещения и мощности каждого радиатора. Затем, используя таблицу, можно определить сечение трубы, которая справится с подачей требуемого количества тепла. Рассечет сложных многоэлементных схем лучше доверить профессионалу. В крайнем случае рассчитать самостоятельно, но постараться, как минимум, получить консультацию.

Комфортное существование жильцов современного загородного дома обеспечивает мощная сеть различных инженерных коммуникаций, среди которых одно из главных мест занимает система, отвечающая за тепло. Планируя монтировать ее самостоятельно, практически каждый хозяин задается вопросом о том, какой диаметр трубы для отопления частного дома выбрать. Для многих это становится настоящей проблемой, так как именно от зависит и конечная стоимость, и эффективность работы системы отопления.

Факторы, влияющие на выбор труб

Выбор диаметра труб для отопления частного дома играет действительно важную роль, поскольку от этого параметра будет зависеть пропускная способность теплосистемы, а также ее тепловые и гидравлические потери. Помимо этого, обязательно следует учитывать масштаб монтируемой системы, а именно количество радиаторов и помещений, требующих обогрева. Многие думают, что чем больше диаметр трубы для отопления частного дома, тем больше ее пропускная способность, а значит, количество радиаторов можно будет увеличить.

Однако повысить эффективность таким способом вряд ли удастся. Мало того что покупка труб с неоправданно большим сечением повлечет дополнительные расходы, так еще и появится риск падения давления в системе до критического значения и, как следствие, снижение КПД.

Теплотехнический расчет

Расчет диаметра труб теплоснабжения выполняется с учетом материала, из которого они изготовлены, длины контура, схемы разводки и принципа циркуляции теплоносителя. Самостоятельно правильно выполнить калькуляцию довольно сложно, особенно если опыта в таких делах нет. Лучше всего за решением данного вопроса обратиться к специалисту, который сможет разработать грамотный проект отопления частного дома.

При его составлении обязательно учитываются следующие параметры будущей отопительной системы:

• схема разводки, на основании которой исчисляется общая длина труб;
• коэффициент сопротивления трубы для системы отопления потоку жидкости (на данный показатель влияют размер, материал и гладкость внутренней поверхности изделия);
• сечения выходного и входного патрубков котла (обычно они тождественны);
• внутренний диаметр трубы для отопления частного дома (внутреннее сечение указывается в миллиметрах или дюймах; 1 дюйм = 25,4 мм);
• уровень охлаждения теплоносителя;
• максимальный показатель скорости движения теплоносителя;
• объем тепла, который надо будет передавать от отопительного котла ко всем радиаторам.

Принцип расчетов

Составляя проект отопления частного дома, специалист ориентируется на оптимальные показатели, которых необходимо достичь при создании новой системы. К примеру:

• Скорость движения воды в системе не должна превышать 1,5 м/сек. Оптимальный вариант - от 0,3 до 0,7 м/сек.
• Степень охлаждения водяного теплоносителя (температурная разница в воде, входящей в котел и выходящей из него) должна находиться в диапазоне 15-20 градусов.
• Количество тепла, требуемое системе, должно равняться общей мощности всех радиаторов (берется максимальный показатель по паспорту). На обогрев 10 кв. метров площади утепленного помещения необходим 1 кВт плюс запас в 15-20%.

Системы с естественной циркуляцией

Максимальный диаметр трубы для отопления частного дома, оборудованного отопительной системой с естественной либо комбинированной циркуляцией, должен соответствовать размерам входного и выходного патрубков котла (чаще всего они одинаковые). Трубы такого сечения понадобятся для выполнения начального и заключительного участков контура.

Если говорить о том, какая труба для отопления частного дома лучше, то тут надо учитывать тип котла. Так для твердотопливных котлов рекомендуется применять металлические изделия. В случае если планируется использовать трубы полимерные, то для монтажа первых пары метров все равно следует применить металлическую трубу.

Стартовый диаметр получается самым большим. Его выдерживают до первого разветвления. Далее разводку выполняют с постепенным уменьшением диаметра труб после каждого ветвления. В последней точке диаметр должен соответствовать ½ дюйма (12,7 мм) либо ¾ дюйма (19 мм). При монтаже «обратки» действует тот же принцип.

Системы с принудительной циркуляцией

Такие системы обычно работают на газовых или электрических котлах. Диаметр труб для них следует выбирать самый малый, так как принудительную циркуляцию обеспечивает насос. Целесообразность труб малого диаметра объясняется следующими факторами:

• меньшее сечение (чаще всего это трубы полимерные или металлопластиковые) позволяет минимизировать объем воды в системе и, следовательно, ускорить ее нагрев (уменьшается инертность системы);
• монтаж тонких труб значительно проще, особенно если их необходимо спрятать в стены (выполнение штроб в полу или стенах требует меньших трудозатрат);
• трубы малых диаметров и соединительные фитинги к ним стоят дешевле, следовательно, снижается общая стоимость монтажа отопительной системы.

При всем этом, размер труб должен оптимально соответствовать показателям, предусмотренным технологическими расчетами. Если эти рекомендации не будут соблюдены, эффективность отопительной системы снизится, а ее шумность - увеличится.

Подключение радиаторов

При коллекторной схеме разводки, котел и коллекторы соединяют трубами большего сечения (от 19 до 25 мм). Разводка от коллекторов осуществляется с применением тонких труб, внутренний диаметр которых составляет 12,7 мм (1/2 дюйма).

Радиаторы, а также дополнительное оборудование, в частности, блок безопасности, гидроаккумулирующая емкость и т. д., тоже подключаются полудюймовыми трубами.

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.

для отопления

Нагретая вода транспортируется от котла к радиаторам по трубам, поэтому их качество непосредственно влияет на уровень теплопотерь. На рынке строительных материалов ныне представлены три вида труб:

• металлические;
• медные;
• металлопластиковые.

Каждый вид обладает своими особенностями, о которых и пойдет речь ниже.

Металлические трубы

Этот вариант ранее повсеместно использовался в системах отопления многоэтажных и частных домов. Металлические трубы постепенно уходят в прошлое, так как характеризуются не с самой лучшей стороны. К их недостаткам относятся:

• большой вес;
• проблематичность монтажа (требуется профессиональное оборудование);
• способность накапливать статическое электричество;
• ограниченный срок службы из-за неспособности противостоять ржавчине.

Медные трубы

Такие изделия обладают рядом преимуществ, например:

• способность выдерживать высокие температуры (в пределах 200 градусов);
• высокая прочность (максимальное давление - 200 атмосфер);
• долговечность (не подвержены коррозии).

Однако популярностью медные трубы не пользуются, и причины тому следующие:

• сложность монтажа (требуется профессиональное оборудование и специальные навыки);
• для установки медных труб требуются специальные кронштейны;
• высокая цена (медь - дорогой материал);
• высокая стоимость работ в силу их трудоемкости.

Металлопластиковые трубы

Этот тип труб является самым востребованным среди потребителей. Такие изделия выпускаются в широком типоразмерном ассортименте и идеально подходят для монтажа систем отопления. Они обладают следующими достоинствами:

• повышенная прочность и долговечность (алюминиевая или стекловолоконная основа, покрытая пластиком, в целом создает высокопрочную конструкцию, не разрушающуюся со временем и стойкую к механическим повреждениям);
• стойкость к коррозионным процессам (герметичное внешнее покрытие не пропускает воздух);
• минимальное гидравлическое сопротивление (такие трубы идеально подходят для систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией воды);
• обладают антистатическим свойством;
• простота и высокая скорость монтажа (для установки не требуются профессиональные знания, достаточно ознакомиться с техникой монтажа в интернете и приобрести специальный паяльник);
• низкая стоимость труб любых диаметров и комплектующих к ним.

Надежное соединение элементов обеспечивают специальные элементы - фитинги. Если металлопластиковые трубы необходимо соединить с металлическими либо запорной арматурой, применяются фланцы или переходники на резьбовое соединение.

При монтаже отопительной системы из труб и фитингов, армированных стекловолокном, операция по зачистке этих элементов не требуется, что значительно убыстряет и упрощает работы.

Таким образом, металлопластиковые трубы являются оптимальным вариантом для самостоятельного монтажа отопительной системы. Главное - правильно подобрать необходимое количество и диаметр труб и комплектующих (фитингов).