Принципы выбора диаметра труб отопления

На функциональность отопительной системы влияют многие факторы, в том числе скорость перемещения теплоносителя по трубопроводу. Этот параметр, в свою очередь, зависит от размера сечения труб, из которых выполнен отопительный контур. Планируя монтаж автономной системы теплоснабжения, необходимо правильно подобрать все ее элементы начиная с котельного агрегата, а также грамотно вычислить диаметр трубы для отопления частного дома с учетом особенностей выбранной схемы подключения батарей. Разберемся, как рассчитать диаметр трубы, пользуясь формулами и таблицами.

Особенности выбора сечения отопительных труб

Функция трубопровода заключается в транспортировке теплоносителя от котла, где он нагревается, к отопительным приборам и обратно в котел. При этом важно правильно подобрать диаметр труб для отопительной системы в частном доме. Ошибки в подборе сечения снижают КПД системы, что ведет к перерасходу топлива и увеличению нагрузки на котельный агрегат.

От диаметра трубы отопления зависит, как поток теплоносителя будет перемещаться по системе. Размер сечения трубопровода влияет:

1. На скорость потока. Если теплоноситель движется медленно, приборы отопления, расположенные на максимальном удалении от котла, не могут полноценно прогреваться, а поднимать температуру жидкости в системе свыше установленных пределов нельзя. Высокая скорость потока приводит к возникновению турбулентности в изгибах трубопровода, из-за чего возникает неприятный шум. Важно добиться равномерного, без завихрений, потока жидкости и оптимального распределения тепловой энергии по отопительным радиаторам.
2. На общий объем теплоносителя. Для гидравлической системы отопления необходимо использовать трубы увеличенного сечения, чтобы не было серьезной потери скорости движения жидкости из-за трения о внутреннюю поверхность трубопровода. Чем больше диаметр трубопровода, тем больше объем жидкости в системе. Соответственно будет возрастать расход энергоносителя на ее нагрев до расчетных температур. Если выбрать слишком большое сечение трубопровода, давление в системе будет настолько низким, что теплоноситель не сможет циркулировать.
3. На гидравлические потери. При использовании в системе труб различного диаметра, на их стыках возникает разность давления. Это повышает гидравлические потери. Тот же эффект наблюдается, если полипропиленовые трубы соединены с нарушением технологии монтажа. Из-за формирования наплывов на внутренней поверхности стыка происходит заужение рабочего сечения.

Чтобы избежать финансовых потерь при переделке отопительной системы, КПД которой отказалось низким, необходимо грамотно выполнить расчет диаметра трубы для отопления. Рекомендуется обратиться к профессионалам, которые подберут необходимые диаметры труб на основании точных тепловых и гидротехнических расчетов, воспользоваться специализированной программой-калькулятором либо вычислить параметры самостоятельно, по стандартным формулам.

Расчет тепловой мощности

Определить нужное сечение полимерных или металлических труб для отопления частного дома небольшой площади можно без каких-либо сложных вычислений. Необходимо лишь учесть, что:

• для гравитационной системы внутренний размер труб должен составлять 30–40 мм;
• в системах закрытого типа с циркуляционным насосом внутренний диаметр трубопровода делают меньшим, чтобы обеспечить оптимальные показатели скорости потока жидкости и давления.

Чтобы подобрать диаметр труб для теплоснабжения частного дома большой площади, нужно использовать несколько формул. Они помогут выполнить примерные расчеты.

Обратите внимание на дельту температур. Для ее расчета берется средняя температура воздуха на улице в зимнее время, характерная для данного региона, и комфортная температура в доме (она должна соответствовать санитарным значениям).

При предварительном вычислении тепловой мощности используют поправочный коэффициент К, значение которого поможет найти таблица:

Скорость перемещения теплоносителя

Чтобы тепловая энергия распределялась по приборам отопления равномерно, необходимо обеспечить оптимальный уровень напора в трубопроводе. Грамотно подобрать сечение трубы поможет расчет оптимальных параметров скорости потока жидкости в трубопроводе.

Оптимальная скорость перемещения теплоносителя находится в диапазоне от 0,36 до 0,7 м/с, поскольку чрезмерная интенсивность движения жидкости (более 1,5 м/с) оборачивается шумом в трубопроводе, а недостаточно быстрое перемещение (до 0,2 м/с) ведет к дополнительным потерям тепла, снижает КПД системы отопления и провоцирует ее завоздушивание.

Расчет диаметра отопительного трубопровода индивидуального дома

Разберемся, как рассчитать диаметр трубы отопления. Для этого используем формулу:

Для удобства и наглядности воспользуйтесь таблицей:

По формуле или таблице можно приблизительно определить, какой диаметр трубы выбрать для отопления, причем речь идет о внутреннем (рабочем) сечении. Тепловой поток (показатель тепловой мощности) рассчитывается по формуле, приведенной выше, а скорость перемещения теплоносителя следует подбирать в рамках рекомендуемого диапазона.

Важный момент! У стальных и металлических труб принято указывать внутренний диаметр. При этом производители указывают внешний диаметр полипропиленовой трубы для отопления, определяя размер ее сечения.

Таким образом, полипропиленовые трубы для отопления должны иметь диаметр полезного сечения, вычисленный по формулам и таблице. А чтобы определить внешний диаметр ПП труб и купить в магазине соответствующую продукцию, к расчетному внутреннему диаметру прибавляют две толщины стенки трубы. Параметры стенок указывает производитель. Следует учесть, что для отопительных систем допускается использование только армированной стекловолокном или металлопластиковой трубы.

Обратите внимание: сечение трубопровода рассчитывается без учета шероховатости внутренних стенок трубопровода. Это имеет значение, если материал трубопровода – медь или сталь. А трубы полипропиленовые, из которых обычно монтируются отопительные коммуникации в частном доме, характеризуются идеально гладкой внутренней поверхностью и устойчивостью к накоплению отложений. Поэтому поправками на шероховатость трубопровода можно пренебречь.

К результату, полученному в ходе предварительного расчета диаметров труб отопления, рекомендуется добавить 10–15%. Это запас на модернизацию, на появление в системе дополнительных компонентов в дальнейшем.

Размеры и характеристики полипропиленовых труб делают их удачным выбором для монтажа отопительной системы с принудительным движением теплоносителя. Гравитационное отопление чаще обустраивают, используя металлические трубы. При этом важно рассчитать массу трубопровода, используя специальную программу или пользуясь таблицей.

В гравитационной системе требуется установить вертикальный разгонный стояк, верхняя часть которого должна располагаться выше других элементов системы минимум на 1,5 метра. И диаметр разгонного стояка из полипропилена должен быть на размер больше диаметра трубопровода магистрали.

Чтобы выбор диаметра труб для системы отопления был максимально точным, следует рассчитывать систему, используя специальную программу-калькулятор, или обратиться к профессионалам.

Двухтрубный контур

Рассчитывая оптимальный диаметр труб в двухтрубном отоплении, следует учитывать, что отводы к радиаторам лучше выполнить из труб меньшего сечения по сравнению с основной магистралью. За счет этого:

• увеличивается скорость движения теплоносителя (это важно для гравитационной системы);
• повышается интенсивность циркуляции жидкости в приборе отопления;
• радиатор более равномерно прогревается (это принципиально при нижнем подключении).

Обычно размеры магистрали и отводов в двухтрубной схеме составляют следующие пары: 25 и 20 мм, 20 и 16 мм.

Расчет сечения можно выполнить самостоятельно, принимая во внимание:

1. Площадь помещения. На обогрев 1 кв. м требуется 0,1 кВт мощности котельного агрегата при условии стандартной высоты потолка 2,5 м. Чем мощнее котел, тем больше может быть длина и сечение трубопровода.
2. Уровень теплопотерь. Если отсутствует утепление, требуется нагревать жидкость в контуре до более высоких температур, чтобы компенсировать утечку тепла. Если нужен приблизительный расчет, к мощности котла, которую определили на предыдущем этапе, добавляют 20%.
3. Скорость движения теплоносителя. Среднее значение из рекомендуемого диапазона составляет 0,6 м/с. В этом случае поток движется равномерно и бесшумно.
4. Скорость остывания теплоносителя. Берется разница между температурой подачи и обратки, в среднем это 80 °С и 60 °С соответственно. В расчетах используется разница температур в 20 градусов.

Для расчетов используется специальная формула, где есть постоянная величина 304,44.
Чтобы вычислить условный проход трубопровода, возведенный в квадрат, необходимо 304,44 умножить на расчетную мощность котла, а затем разделить на теплопотери теплоносителя и на скорость потока. Из полученного результата требуется извлечь квадратный корень, и мы получим внутренний диаметр трубы магистрали.

Для примера сделаем подбор диаметра отопительных труб для индивидуального дома площадью 140 кв. м.

D2 = 304,44х(140х0,1 кВт + 20%)/20/0,6 = 375,476

D= √375,476 = 19,4 мм.

Таким образом, для магистрали подойдет стальная или медная труба диаметром 20 мм либо полипропиленовая с внутренним диаметром от 20,4 мм. Ее наружный диаметр зависит от толщины стенки и определяется по таблице. А диаметр отводов на радиаторы будет на шаг меньше. Выбирать полимерные трубы по толщине стенок следует с учетом рабочего давления в системе. Для автономного отопления достаточно труб PN10.

Однотрубный контур

Прежде чем выполнять подбор диаметра отопительных труб, учтите различие между двумя видами однотрубных контуров – гравитационным и с принудительной циркуляцией.

В самотечной системе с открытым расширительным баком используются трубы с большим рабочим проходом. Для полипропиленовых изделий минимальный внешний диаметр составляет 32 мм.

Чтобы обеспечить равномерное движение теплоносителя, на некоторых участках нужно использовать трубы меньшего диаметра. Сбалансированный контур в большом доме требует сложных гидротехнических расчетов.

Сравнение систем с однотрубным и двухтрубным контуром

К преимуществам однотрубной системы подключения приборов отопления традиционно относят меньшую протяженность контура, благодаря которому снижаются расходы на монтаж. Фурнитура в обоих случаях используется одинаковая, в однотрубной системе ее может быть задействовано даже больше за счет установки байпаса.

При этом за экономию на протяженности трубопровода потребуется заплатить низким КПД системы. Это означает, что затраты на эксплуатацию однотрубного отопления заметно выше по сравнению с двухтрубным.

Гильзы для трубопровода

Гильза – дополнительный элемент, который устанавливается в местах прокладки трубопровода через стену. Она исключает механические нагрузки на трубопровод при усадке дома и снижает теплопотери. Если труба из полипропилена или иного материала не контактирует со стеновой конструкцией, не тратится тепловая энергия на ее нагрев.

Рассмотрим, как подобрать диаметр гильзы. Важно, чтобы между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью гильзы оставался воздушный зазор. Он необходим для термического расширения элементов. Разница диаметров полипропиленовой трубы и гильзы должна составлять не менее 4 мм. Посчитаем: если выбранная на основании расчетов ПП труба имеет внешнее сечение 20 мм, то внешние размеры гильзы должны составлять от 24 мм. Монтируется выбранная гильза в отверстие в стене с использованием негорючего теплоизолятора. В зависимости от материала конструкций, это может быть базальтовая вата, монтажная пена или цементный раствор.

Зная, как правильно рассчитать параметры трубопровода, можно самостоятельно спроектировать и смонтировать автономную отопительную систему.

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

Для каждой системы отопления разработаны и индивидуально подобраны размеры труб, их технические параметры. В соответствии с практическими навыками, подборка нужного диаметра предотвращает появление различных технических неполадок, повышает безопасность и надежность всей системы отопления. Необходимо учитывать это и не пренебрегать данным условием. Давайте разберем, где и какой диаметр лучше всего использовать.

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.

Размер труб для котлов

Общий котловой диаметр труб отопления частного дома является основой основ всей системы отопления. Так как в этом случае труба будет устанавливаться от начала котла до самого коллектора отопления.

Выделяют виды котлов:

При использовании напольного котла диаметр трубы должен соответствовать диаметру выхода котла. Обычно это 20-32 мм. При использовании настенного котла рекомендуемый диаметр полипропиленовой трубы составляет 25 или диаметр 20 для металлопластиковой трубы. Она будет соединять котел и распределительный коллектор.

Рекомендуется соединять коллектор с трубой 40 диаметра, независимо от диаметра трубы, присоединенной к котлу. Данный факт объясняется тем, что диаметр коллектора должен превышать размер выходящих из него труб. Это является важным правилом установки и увеличивает эффективность работы в несколько раз.

Размеры труб для схем отопления

В настоящее время существуют несколько видов систем отопления. К ним относятся:

• Однотрубная система отопления «Ленинградка»;
• Двухтрубная система отопления;
• Коллекторная лучевая разводка системы отопления.

Однотрубная система отопления «Ленинградка»

Однотрубная система отопления «Ленинградка» имеет ограничения по числу радиаторов. Наличие восьми батарей является оптимальным и рекомендуемым для установки на одну ветки. В данном случае требуется применение:

• полипропиленовой трубы, имеющей диаметр 32;
• трубы из металлопластика и стали, имеющей диаметр 26 (на выбор из этих двух).

Труба, имеющая 32 диаметр, вполне достаточна для системы отопления частного дома, включающей восемь радиаторов, потому что перепад температуры от первого радиатора до последнего радиатора будет не таким значительным.

Как показывает практика, при использовании трубы с меньшим диаметром (например, 25 мм), в дальнейшем ее заменить будет невозможно в случае возникновения значительного перепада температуры. Несмотря на то, что труба, имеющая 25 диаметр, стоит дешевле, последствия от установки будут гораздо масштабнее. За незначительную экономию в 2-3 тысячи рублей вы можете приобрести гораздо больше убытков. Если вы заинтересованы экономией, лучше приобретите краны подешевле, которые идут к радиаторам. Они всегда находятся на видном месте, и замена производится легко.

Самые главные моменты при установки однотрубной системы отопления:

• основной стояк на Ленинградке – труба, имеющая размер 32 мм ППР или на размер меньше для стальной и металлопластиковой трубы;
• подъемы к радиаторам делают 20 трубой;

К подъемам устанавливается тройник (32*20*32). Если труба из металлопластика, то тройник должен иметь характеристики 26*16*26 (указанных размеров достаточно, чтобы заводские радиаторы хорошо прогревались). Установка кранов и пробки осуществляется на одну вторую, таким образом будет более эффективно распределяться тепло.

Двухтрубная система отопления

В двухтрубной системе отопления частного дома подача и обратка уже разделены. Если количество радиаторов не превышает восьми штук (самое оптимальное число использования для одного этажа), используется 25-диаметровая полипропиленовая труба или двадцатидиаметровая труба из металлопластика. В двухтрубной системе отопления произошло разделение потоков, именно поэтому нет смысла использовать толстые трубы. Плюс ко всему, в стяжке две 25 мм трубы располагаются более компактно. Если в наличии присутствуют более восьми радиаторов, то на контур лучше заложить 32 мм трубу.

Самые главные моменты при установке двухтрубной системы отопления

• основной лежак оформляется 25-диаметровой трубой;
• подъемы к радиаторам следует оформлять трубой, имеющей диаметр 20;
• в случае металлопластика основной лежак оформляется 20-диаметровой, а подъемы можно сделать 16-диаметровой трубой.

Лучевая разводка

В коллекторной (лучевой) схеме разводки отопления присутствует основной коллектор. И к каждому радиатору или каждым двум радиаторам предоставлена одна ветка. В коллекторной лучевой схеме отопления используются 16-диаметровые трубы из металлопластика. Указанного диаметра трубы вполне достаточно для функционирования одного, двух радиаторов на одном контуре. В принципе, если радиаторы не очень больших размеров, это вполне приемлемо, но с осторожностью.

В случае, если вы устанавливаете два радиатора на ветку, то ни в коем случае не забывайте одновременно с этим осуществлять установку байпаса или тройника (байпас – дополнительная трубка, позволяющая в случае чего перенаправить ток жидкости по дополнительному пути). Смысл данной установки заключается в том, чтобы тепло, переходящее из радиатора в радиатор, не упиралось в них, а наоборот, без труда переходила к следующему радиатору.

В исключительных случаях в коллекторной схеме разводки устанавливают 20-диаметровую трубу. Но в этом действии нет как таковой необходимости и важности.

Преимущества лучевой схемы разводки

В большинстве случаев она более широко используется по сравнению с другими системами отопления, потому что считается более надежной и удобной

Одно из самых ярко выраженных положительных качеств заключается в том, что в лучевой схеме разводки не присутствуют фитинги в стяжке. Каждый радиатор имеет автономную систему управления (радиаторы функционируют независимо друг от друга). Также существует возможность непроблематичной установки автоматики, в том числе и термоголовок. Лучевая разводка является универсальной системой отопления. Ее можно устанавливать и в многоквартирных домах, и в частных сооружениях, которые могут иметь несколько этажей и неограниченное количество комнат.

Следует учитывать, что каждый дом требует индивидуального подхода и должен иметь индивидуально подобранную систему обогрева, которая подбирается согласно проектировке жилого дома.

Самообслуживание, осуществление проектировки и установка коллекторной лучевой схемы разводки не являются какими-либо очень сложными действиями, но несмотря на это, рекомендуется проводить данные мероприятия под контролем профессионалов.

Данная система отопления весьма массивна, поэтому его желательно размещать в специально предназначенном месте. Основное преимущество лучевой системы отопления выражается в том, что всегда существует возможность произвести отключение одного или сразу нескольких радиаторов. Примененное действие никак не будет сказываться на эффективной и слаженной работе.

Следует помнить, что при использовании лучевой разводки, будет увеличиваться расходный материал.