Как рассчитать диаметр труб для отопления

Задолго до монтажа системы отопления нужно выбрать ее тип, а затем подобрать диаметр труб для отопления частного дома и нарисовать схему, чтобы приобрести материалы. Иногда в подборе диаметров труб оказывают помощь опытные мастера – монтажники, которые могут без всяких формул на глазок определить, где какой трубопровод проложить. Но по-настоящему грамотных специалистов не так уж много, а идти по пути сотрудничества с проектной организацией хоть и правильно, но бывает весьма дорого. Расчет сечения труб вы можете сделать самостоятельно, если потратите некоторое время и внимательно прочитаете данную статью.

Что нужно для расчета?

Чтобы рассчитать диаметр труб, надо знать тепловую мощность, необходимую для обогрева каждого помещения. Наверняка она уже была определена во время подбора котельной установки, но если же нет, то ориентировочно количество теплоты можно посчитать по объему комнаты. Делается это просто: на каждый кубометр помещения надо положить 40 Вт теплоты, тогда расход тепла будет равен объему, помноженному на 40, результат получите в Ваттах.

Далее, следует определиться с типом системы отопления, выбрав один из двух существующих:

Двухтрубные системы в частном доме предпочтительнее и являются более популярными, хотя и однотрубные схемы имеют право на существование. Следует отметить, что законы движения жидкости одинаковы как в однотрубной системе, так и в двухтрубной, поэтому для нахождения диаметров магистралей этот вопрос не слишком важен. Гораздо больший интерес представляет способ перемещения теплоносителя, коих тоже два:

• конвекционный, происходящий за счет разности веса горячей и остывшей воды (самотечные системы);
• принудительный, когда теплоноситель побуждается к движению циркуляционным насосом.

Различие между этими двумя способами заключается в том, что в первом случае жидкость проходит по трубам медленно, а во втором, под действием насоса, – гораздо быстрее. Скорость движения теплоносителя – один из важнейших параметров, участвующих в расчете, от нее зависит пропускная способность магистрали. Диапазон рекомендуемых скоростей лежит в пределах от 0.3 до 0.7 м/с. Когда планируется система отопления с принудительной циркуляцией, то это значение можно принять равным 0.7 м/с, а при самотечной – 0.3 м/с.

При скорости воды ниже указанного предела в ней станут появляться пузырьки воздуха, а размер трубы получится слишком большим и неоправданным экономически. Если же скорость будет высокой, то появится шум в трубопроводах и резко возрастет гидравлическое сопротивление всей сети, стандартный циркуляционный насос может с ним не справиться.

Порядок расчета

Начинать расчет диаметра трубы для отопления надо с прорисовки схемы. Надо начертить план каждого этажа здания и отразить на нем все ветви системы. Это все делается в виде эскиза, от руки, а чтобы вам было лучше понятно, лист бумаги возьмите побольше. Когда схема готова, представьте себе абстрактную картинку, где горячая вода из котла растекается по трубопроводам и несет с собой тепло в каждое помещение. Так вот, наши трубы должны пропустить достаточное количество этой воды, чтобы тепла хватило на каждую комнату.

Цель расчета – выяснить расход теплоносителя и пропускную способность магистралей, сопоставив ее со стандартными диаметрами труб.

Считать начинаем от самого дальнего помещения, где находится тупик отопительной системы. Массовый расход теплоносителя определяем по формуле:

G = 0.86 Q / Δt , где:

• G – искомый массовый расход воды, кг/ч;
• Q – количество теплоты, необходимое для обогрева помещения, Вт;
• Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводах, в расчетах всегда принимается равной 20 ºС.

Мы определили массу жидкости, протекающей в нашу комнату, а чтобы выбрать нужный диаметр труб, нужно знать ее объем. Так как вода — горячая с максимальной температурой 80 ºС, то и плотность ее меньше, значит, надо посчитать объемный расход (л/ч), разделив массу на плотность:

Для справки. Плотность воды при температуре 80 ºС составляет 971.6 кг/м3.

Зная объем протекающего теплоносителя, можем вычислить площадь поперечного сечения:

А = V / (3600ϑ)

• А – площадь сечения трубы, м2;
• V – объемный расход теплоносителя, м3/ч;
• ϑ– скорость движения воды, м/с.

Далее, диаметр металлопластиковых труб для отопления, как и теплопроводов из других материалов, рассчитывается через формулу площади круга:

D = √ 4А / π

Пример. В дальнюю комнату надо подать 3000 Вт теплоты, циркуляция теплоносителя — естественная. Массовый расход получится 0.86 х 3000 / 20 = 129 кг/ч, объемный – 129 / 971.6 = 0.13 м3/ч. Площадь сечения трубы будет: 0.13 / (3600 х 0.3) = 0.00012 м2, а ее диаметр – √4 х 0.00012 / 3.14 = 0.012 м или 12 мм.

Полученную цифру ставим на схеме около дальнего помещения и переходим к следующему, что ближе к котлу. В нем производим такие же вычисления, только надо учесть тот факт, что тепло для обеих комнат поставляется по одной трубе. Поэтому вначале надо сложить тепловую мощность на обогрев этих двух помещений, а результат подставлять в первую формулу вычисления массового расхода теплоносителя. По окончании переходим еще ближе к котлу, складывая теплоту для 3 комнат и так далее.

Если изложенный способ кому-то покажется громоздким, то выбор диаметра труб для отопления производится с помощью готовых таблиц. Однако зачастую представленная в них информация неполная либо дана в такой форме, что обычному домовладельцу трудно разобраться в цифрах. Вот одна из таких таблиц:

Как видите, расчетные диаметры здесь представлены с определенным промежутком, хотя стандартный ряд внутренних размеров идет в таком порядке: ДУ 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50 и так далее. Кстати, хорошо заметно, насколько трубы для отопления с естественной циркуляцией получаются большего диаметра, чем когда в системе стоит циркуляционный насос. Чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить пропускную способность любого размера труб при скорости теплоносителя 0.3 и 0.7 м/с.

Получив результаты, подбираем трубу по размеру из стандартного ряда, принимая ближайший больший диаметр. Надо учесть, что в обозначении стальных водогазопроводных труб указан внутренний размер изделия, а в электросварных – наружный. Такую же маркировку имеют металлопластиковые, полиэтиленовые и полипропиленовые трубы, поэтому для определения внутреннего диаметра надо от наружного габарита отнять 2 толщины стенок.

Производить расчеты вручную бывает не всегда удобно, процесс отнимает много времени. Для упрощения работы 4 простых формулы, изложенные выше, рекомендуется ввести в Exel и выполнять вычисления с помощью этой программы. Тогда вы будете уверены в полученных результатах и будете точно знать, какие для отопления следует использовать трубы.

Как проводится расчет диаметра трубы для отопления по упрощенной схеме

В России первые эффективные устройства водяного отопления зданий разработал русский ученый П.Г. Соболевский в 1834–1841 году. Он впервые провел расчет диаметра трубы для отопления.

В наше время для создания наиболее благоприятных условий проживания и труда людей разрабатываются и внедряются самые передовые методы отопления помещений. Одновременно совершенствуются и упрощаются способы расчета диаметров труб.

Как диаметр трубы влияет на эффективность отопительной системы

Расчет диаметра труб поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии на обогрев помещения. Процесс позволяет определить габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.

Даже если при строительстве жилого дома, производственного здания, строения будут использованы самые современные теплоизоляционные материалы, но будут допущены просчеты в выборе диаметра труб, то поддержание нужной температуры в помещениях станет для застройщика нерентабельным. В некоторых случаях может произойти сбой или выход из строя всей системы.

Для достижения максимально возможной эффективности системы к проектированию нужно подходить комплексно. Подбор каждого звена — котла, труб, радиаторов, циркуляционного насоса — проводится с учетом всех особенностей каждого индивидуального проекта.

Какие данные нужны учитывать для расчета

Расчет будет рассматриваться на примере системы с принудительной циркуляцией, которая обеспечивается за счет работы насоса.

Для расчета необходимы такие данные:

• дельта температур теплоносителя на входе в систему и на обратке;
• скорость теплоносителя;
• мощность отопительной системы;
• общие теплопотери помещения (дом, квартира);
• протяженность трубопровода;
• мощность радиаторов каждой комнаты;
• способ разводки;
• материал труб.

Формула определения диаметра трубы

Профессиональный расчет диаметра труб достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам. Сейчас накоплен богатейший опыт использования в том или ином случае определенных труб. Результатом стала систематизация данных и занесение их в стандартные таблицы.

Таблица соответствия диаметров самых распространенных видов труб.

Условный проход (Dy) трубы, мм	Диаметр резьбы (G), в дюймах	Наружный диаметр (Dh), мм
		Стальная шовная, водо- и газопроводная	Бесшовная стальная	Полимерная
10	3/8″	17	16	16
15	1/2″	21,3	20	20
20	3/4″	26,8	26	25
25	1″	33,5	32	32
32	1 1/4″	42,3	42	40
40	1 1/2″	48	45	50
50	2″	60	57	63
65	2 1/2″	75,5	76	75
80	3″	88,5	89	90
90	3 1/2″	101,3	102	110
100	4″	114	108	125
125	5″	140	133	140
150	6″	165	159	160

Для тех ситуаций, когда нужно самостоятельно рассчитать диаметр трубы для отопления, существует упрощенная формула расчета:

D = √ ((314 × Q) / (V × ∆t))

• D — искомый диаметр трубопровода, мм;
• ∆t — дельта температур (разница на входе и обратке), С°;
• Q — нужная тепловая мощность, кВт. Определенное (формула ниже) количество тепла, необходимое для обогрева помещения;
• V — скорость теплоносителя, м/с. Выбирается из определенного диапазона.

Расчет дельты температур

На подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90°С, а на выходе теплоноситель остывает до 65–70°С. В итоге значение ∆t — 20–25°С.

Порог скорости теплоносителя:

1. Минимальный уровень составляет 0,2–0,25 м/сек. При меньшей скорости начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя. Это приводит к образованию воздушных пробок. Следствием становится частичная либо полная потеря работоспособности системы отопления.
2. Верхний уровень может достигать 0,6–1,5 м/сек. По мере приближения его к максимальному показателю увеличиваются гидравлические шумы.

Расчет минимально необходимой тепловой мощности

Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можно использовать такую упрощенную формулу:

Qt = V × ∆t × K : 860

• Qt — нужную тепловую мощность, в кВт/час;
• V — объем обогреваемого помещения, в м²;
• ∆t — разницу температур снаружи и внутри помещения, °С;
• К — коэффициент теплопотерь строения;
• 860 — перевод в кВт/час.

Упрощенные значения коэффициента теплопотерь для различных видов построек

Расчет теплопотерь дома – важнейший фактор для эффективного проектирования отопительной системы. Он поможет спрогнозировать смету на монтаж и расходы на отопление в планируемом строении.

Теплопотери любого помещения зависят от трех базовых параметров:

1. Объем помещения – нужно узнать количество воздуха, который необходимо нагреть.
2. Разница температур внутри и снаружи: чем больше этот параметр, тем быстрее происходит теплообмен и скорее охлаждается помещение.
3. Теплопроводность ограждающих конструкций — способность стен, окон, крыши удерживать тепло.

В данном случае можно воспользоваться такими значениями коэффициента (К) для различных видов построек:

1. 3–4 — постройка, не имеющая дополнительной утепляющей защиты (упрощенная конструкция из дерева или металлических листов).
2. 2–2,9 — невысокая степень теплоизоляции (строения с кладкой в один кирпич, не утепленный сруб).
3. 1–1,9 — средний уровень (конструкция здания классическая: двойная кладка кирпича, сруб с одинарным утеплением, небольшое количество окон, стандартная кровля).
4. 0,6–0,9 — высокая степень (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание пола и крыша утеплены).

Иногда существует вероятность заужения диаметра против расчетной или табличной величины. Это крайне нежелательно. Когда выполняется разводка по дому, рекомендуется использовать одинаковый типоразмер труб. Увеличение или уменьшение диаметра может вызвать сбой работы всей системы отопления.

В этом видео специалист дает практические советы по проведению расчета диаметра труб.

Цены на разные виды труб для отопления

Трубы для частного и многоквартирного дома

Существуют различные отопительные системы, и в каждом конкретном случае трубы должны соответствовать индивидуальным особенностям проектируемого строения.

Индивидуальное строительство

В России и странах СНГ используются три вида отопительных систем, каждая из которых имеет свои особенности.

Ленинградка

С ее помощью можно отлично организовать отопление любого дома, существенно сэкономить на покупке материалов и снизить затраты на монтажные работы. Эта схема позволяет регулировать температурный режим в каждой отдельной комнате, создавая оптимальные условия проживания.

В системе отопления «Ленинградка» используются следующие диаметры труб:

1. Магистральная: 20–25 мм (одноэтажный дом) и 30–40 мм (двухэтажный и выше).
2. Для подключения радиатора: 13–16 мм.

Чтобы регулировать подачу тепла на каждый радиатор, можно установить вентиль на трубе подключения.

Петля Тихельмана

Для этой системы свойственны следующие положительные особенности: стабильность в процессе эксплуатации и равномерный прогрев всех радиаторов. Эту схему подключения отопительных приборов называют еще попутной. Подача теплоносителя заканчивается на последнем радиаторе. Обратка начинается сразу от первой батареи. Петля Тихельмана может использоваться с одинаковой эффективностью на больших и малых площадях.

Тупиковая

В этой системе ближний к котлу радиатор прогревается сильнее, а последний получает теплоносителя меньше других. Для тупиковой схемы количество радиаторов в каждом плече ограничено. Трубы используются такие же, как в Ленинградке.

Система отопления многоквартирного дома

В настоящее время для многоквартирного дома обычно используется система центрального отопления. Вода поступает в нее от ТЭЦ (или других поставщиков). Проектируется система таким образом, чтобы обеспечить одинаковое давление теплоносителя в магистральных трубах на всех этажах дома .

Диаметры труб отопления в многоквартирном доме:

1. На входе, в подвале — 100 мм.
2. Лежаки, распределяющие теплоноситель по подъездам — 50–76 мм. Параметр зависит от размеров здания, и от того, на какое расстояние транспортируется теплоноситель и сколько отводов будет у трубопровода.
3. Диаметр стояков — 20 мм.

Обратка выполняется по возрастающей — 20–50–76–100 мм. Используются различные водяные контуры: однотрубные и двухтрубные.

Согласно СНИПам и ГОСТам, система отопления многоквартирного дома должна обеспечивать нагревание воздуха в зимний период внутри всех жилых помещений до 20-22 градусов Цельсия.

Расчет отопительного коллектора

Чтобы обеспечить равновесие и устойчивую работу отопительной системы, все ее элементы должны соответствовать друг к другу по своей пропускной способности. Последняя зависит от правильно подобранного сечения труб.

На этом принципе основан расчет коллектора. Он должен иметь величину поперечного сечения, равную или допустимо большую суммы площадей сечений всех отводящих веток. Размер сечения сборной гребенки должен быть не меньше суммы площадей подводящих трубопроводов.

Это условие описывается данной формулой:

S = S, + S,, + S. + … + Sn

• S — площадь сечения коллектора или гребенки;
• S, … — Sn — площади сечений исходящих или входящих веток.

Формула расчета площади сечения

За основу берется формула вычисления площади круга, а в данном случае — сечения коллектора (гребенки). Сумма площадей сечений отходящих труб и дает нужный результат — величину отопительного коллектора.

Sколл = π × Dколл²/4, тогда формула расчета принимает вид:

π × Dколл²/4 = π × d,²/4 + π × d,,²/4 + π × d. ²/4 + …+ π × dn²/4,

• Dколл — диаметр коллектора;
• π — число Пи;
• d, — dn – внутренние диаметры отводящих веток.

Чтобы упростить формулу, надо сократить число пи и взять все под корень квадратный:

Dколл = 2 × √ (d,²/4 + d,,²/4 + d. ²/4 +…+dn²/4).

По этой формуле можно рассчитать коллектор любой сложности и конфигурации. В случае, если все отходящие ветки отопления имеют одинаковый диаметр, формула принимает следующий вид:

Dколл = 2 × √ (dобщ²/4 × N),

• N — количество отводящих от гребенки труб;
• dобщ – диаметр каждой отводящей трубы.

Если при расчете получается дробное число, его следует округлять в большую сторону. Это нужно для того, чтобы не произошло заужение сечения коллектора и снижение мощности системы.

Дополнительные требования к конструкции коллектора

При расчете всех параметров коллектора должны выполняться два условия: расстояние между входной и выходной группами веток равно шести диаметрам, а отводы отопительных контуров удалены друг от друга на три размера.

Схема подключения коллектора в систему отопления коттеджа.

Монтажные гильзы

Монтаж отопительной системы невозможен без использования монтажных гильз. При прокладке трубопровода сквозь стены и перекрытия стенки изделий вступают в контакт с агрессивной средой.

В силу физических законов, трубы при эксплуатации будут подвергаться периодическому сужению и расширению. Это приведет к механическому воздействию на поверхность с гарантией более быстрого износа в местах контакта. Чтобы этого избежать, в строительных нормах СНИП предусмотрено снабжение трубопроводов дополнительными конструктивными деталями, которые называются гильзами.

• предотвращать протекание жидкостей со смежных помещений или улицы;
• не допускать прохода ненужных газообразных веществ;
• сохранять звукоизоляцию;
• обеспечивать целостность строения при демонтаже или замене трубопровода;
• предупреждать проникновение нежелательных насекомых в помещения.

Трубопровод может проходить через любое здание в двух плоскостях: вертикальной (полы, перекрытия, потолки) и горизонтальной (внутренние и внешние стены, перекрытия).

Гильза состоит из:

1. Чехла (стандартный или нарезается из стальных или полимерных труб).
2. Набивки (заполнение полости между трубопроводом и чехлом), в качестве которой может выступать мягкий негорючий материал. Возможно использование специальных цементных или глиняных смесей.

Размер гильзы в сборе определяется внешним диаметром трубопровода и толщиной стены или перекрытия: размер чехла и длина изделия должны быть на 10–20 мм больше.

Данное видео кратко познакомит с монтажом системы отопления в квартире.

Общие сведения о трубах отопления

Все трубы для систем отопления условно могут быть поделены на два вида: металлические и полимерные.

• медные;
• металлопластиковые;
• бронзовые;
• металлические гофрированные;
• стальные.

Медные трубы превосходят все остальные по таким параметрам: долгий срок службы, гладкость, повышающая скорость передвижения теплоносителя, устойчивость к ультрафиолету.

• поливинилхлорид (ПВХ);
• полиэтилентерефталат ( ПЭТ);
• металлопластик;
• полиуретан;
• пропилен;
• полипропилен.

Диаметр сечения, в котором предлагаются пропилен и полипропилен трубы, может быть в пределах 16-110 мм. К достоинствам этого материала можно отнести: сравнительно небольшой вес, легкость обработки и проведения монтажных работ, невысокую цену. Дровяные печи длительного горения для отопления дома вы найдете ответ по ссылке.

Видео

Посмотрите видео, в котором показано, какие трубы выбирать для системы отопления.

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 18.10.2018

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!