Расчет нужного диаметра труб для отопления

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Сравнение однотрубной и двухтрубной систем

Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м2, этот показатель составляет 32 мм для полипропилена. При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.

КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.

Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка. Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас. Чтобы циркуляция в батарее была лучше, байпас нужно сделать меньшего диаметра, чем основной контур отопления. Из этого следует, что потребуется еще пара единиц фурнитуры. Получается, что меньше тратим денег на трубы и больше на фурнитуру, в итоге экономии никакой, при этом КПД ниже.

В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.

При двухтрубной разводке самое главное не ошибиться с выбором диаметра трубы. Иначе прогрев будет не равномерным, а то и вообще будет отсутствовать на некоторых отопительных приборах. Данный материал построен исключительно на собственном опыте работы. Если его придерживаться, то всё будет работать.

Сначала определим основные термины:

подающая труба — труба любого диаметра, по которой нагретый теплоноситель поступает к радиаторам, теплому полу, конвекторам и т.п., (См. также: Двухтрубная система отопления частного дома) обратная труба — труба любого диаметра, по которой теплоноситель возвращается к котлу, в правильной двухтрубной системе диаметры подающей и обратной трубы равны в одинаковых точках. плечо — отвод трубы через тройник в дополнительном направлении, плечи могут быть и у уже существующего плеча. Их всегда два, по количеству отводов у тройника.

У большинства бытовых котлов диаметр подающего и обратного патрубков равен 1-му дюйму (d25) или дюйму с четвертью (d32). Есть котлы у которых диаметр выходов составляет три четверти (d20). С такими котлами лучше строить однотрубную схему. Давайте рассмотрим линейку диметров. Она выглядит следующим образом: d32, d25, d20, d16. Главное правило формирования диаметра трубы: после каждого тройника диаметр уменьшается на одну позицию при проходе от котла к последнему радиатору. Например: у вас от котла идет труба d32. На первый радиатор у вас отходит d16. Дальше идет уже d25. На второй радиатор отходит d16. Дальше идет d20. На третий радиатор отходит d16. И на последний идет d16. Мы видим, что на трубе «висит» 4 радиатора. (См. также: Современное водяное отопление)

А что делать если радиаторов больше? Очень просто. Разводим трубу на два плеча. Из котла выходит d32. Через тройник распускаем две трубы, но уже d25. От каждой d25 отводим по d16 на радиаторы, дальше идет d20. От каждой d20 отводим d16 еще на два радиатора, дальше идет d16 еще на два радиатора. Как видите, у нас уже шесть радиаторов. Так же, совершенно достоверно могу сказать, что если сделать от d16 отвод d16 на два радиатора и кинуть дальше d16 еще на два радиатора, то такая система будет работать. Поэтому у нас уже вписывается восемь радиаторов.

Рассмотренная система будет работать без балансировки. Если же будут какие либо отклонения от данного принципа, то вам необходимо будет балансировать радиаторы, то есть при помощи вентилей ограничивать поток на наиболее горячих для того, чтобы тепло доходило до менее нагретых. Чем больше у вас радиаторов, тем менее эффективно работает система. Восемь — наиболее оптимальный вариант.

Диаметр труб к каждой системе отопления подбирался практическим путем. К выбору диаметра нужно отнестись максимально серьезно, так как качественный подбор позволит при необходимости заливать стяжку, обеспечит проход через стены, не затруднит установку циркуляционных насосов и прочее.

Составление проекта

Проектная документация отопительного контура выполняется с соблюдением общих требований. Точки входа и выхода с газового котла считаются основными. Изначальный отрезок трубопровода даже при применении полипропиленовой трубы выполняют из металла (примерно 1,5 м. от точки выхода) до первого разветвления системы.

Затем выполняется разводка всей ветки пластиковых или полипропиленовых труб. При этом сечения зависят от протяженности, но обычно каждое следующее ответвление делают меньшего размера, чем предыдущее. Схематичность подсоединения системы труб с охлаждающей жидкостью та же самая, только подводится ко входному отверстию отопительного котла.

Подбор системы

Выбор вида трубопровода

Необходимо определится с материалом труб отопления:

Стальные трубы сегодня практически не применяются, поскольку из-за подверженности коррозии их срок службы невелик, монтаж трудоемкий, ремонт сложный.Металлопластиковые трубы специалисты использовать не рекомендуют из-за их свойства под воздействием температуры иногда на изгибах лопаться. Медные трубы наиболее долговечные и удобные при ремонте, но и самые дорогостоящие. Различные виды полимерных труб (к примеру, из сшитого полиэтилена или армированного полипропилена) – зачастую оптимальный выбор

Если будет выполняться отопление частного дома пластиковыми трубами, при выборе их марки необходимо, в первую очередь, обращать внимание на показатель, характеризующий допустимое давление воды в изделии.. Чтобы предотвратить деформации и загибы пластиковых труб, нужно избегать очень протяженных прямых участков. Необходимо также наблюдать во время первого запуска отопительной системы за резким изменением температуры

Необходимо также наблюдать во время первого запуска отопительной системы за резким изменением температуры

Чтобы предотвратить деформации и загибы пластиковых труб, нужно избегать очень протяженных прямых участков. Необходимо также наблюдать во время первого запуска отопительной системы за резким изменением температуры.

Основные параметры труб

Полипропиленовые трубы отопления разного диаметра

Для отопительной системы трубы подбирают не только по химическим и физическим свойствам их материала. В устройстве эффективной и экономичной системы важную роль играют их диаметр и длина, поскольку сечение труб влияет в целом на гидродинамику. Достаточно распространенная ошибка – выбор изделий слишком большого диаметра, что ведет к понижению в системе давления ниже нормы, и отопительные приборы перестают греть. При чересчур маленьком диаметре труб система отопления начинает шуметь.

Основные характеристики труб:

Внутренний диаметр – основной параметр любой трубы. Он определяет ее пропускную способность.
Наружный диаметр тоже необходимо учитывать, проектируя систему.
Условный диаметр – округленное значение, которое выражается в дюймах.

Подбирая трубы для отопления загородного дома, нужно учитывать, что для выполненных из различных материалов изделий, используются разные системы измерений. Практически все чугунные и стальные трубы маркируют по внутреннему сечению. Изделия из меди и пластика – по наружному диаметру

В особенности это важно, если предполагается монтаж системы из комбинации материалов

Пример соответствия диаметров труб из разных материалов

При комбинации в системе различных материалов, чтобы подобрать диаметр труб безошибочно, нужно использовать таблицу соответствия диаметров. Ее можно найти в интернете. Зачастую диаметр измеряется в долях или дюймах. Один дюйм соответствует 25,4 мм.

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.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

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

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

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

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

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

Определение тепловой мощности системы

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

Важно лишь знать следующие правила:

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

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

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

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

Степень теплоизоляции здания

Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери

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

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

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

Скорость воды в трубах

Таблица для расчета диаметра трубы отопления

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

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

Читайте так же: Трубы пвх отопления в стяжку

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

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