Как правильно подобрать диаметр трубы для отопления дома?

Выбор диаметра трубы для отопления дома – серьёзная ответственная задача, и подходить к ней нужно не спеша; основательно всё взвесив и просчитав. В данной статье мы будем рассматривать системы с так называемой «принудительной циркуляцией». В такой системе движение воды происходит благодаря специальному «циркуляционному насосу», который работает без остановок.

Необходимые данные для расчета

Основная задача отопительных труб – доставить тепло к нагреваемым элементам (радиаторам) с минимальными потерями. От этого и будем отталкиваться при выборе правильного диаметра трубы для отопления дома. А вот чтобы рассчитать всё верно, нужно знать:

• длину трубы;
• потери тепла в здании;
• мощность элементов;
• какая будет разводка труб (естественная, принудительная, однотрубная или двухтрубная циркуляция).

Следующим пунктом после того, как у Вас на руках будут все вышеперечисленные данные, необходимо будет набросать общую схему: как, что и где будет расположено, какую тепловую нагрузку будет нести каждый отопительный элемент. Затем можно будет начинать высчитывать нужное сечение диаметра трубы для отопления дома.
Также следует быть внимательным при покупке:

• металлопластиковые и трубы из стали маркируются по размеру внутреннего диаметра, тут проблем нет;
• а вот полипропиленовые и медные – по внешнему диаметру. Следовательно, нам нужно либо измерять внутренний диаметр самостоятельно с помощью штангенциркуля, либо – от внешнего диаметра трубы для отопления дома отнять толщину стенок.

Не забывайте об этом, потому как нам нужен именно «внутренний диаметр трубы для отопления дома» чтобы всё рассчитать верно.

Выбираем диаметр для Вашего отопления

Не рассчитывайте на то, что вы сразу сможете правильно подобрать нужный Вам диаметр трубы для отопления дома. Дело в том, что получить желаемую эффективность можно разными путями.

Теперь более подробно. Что самое важно в правильной системе отопления? Самое важное — это равномерный нагрев и доставка жидкости во все нагревательные элементы (радиаторы). В нашем случае этот процесс постоянно поддерживает насос, благодаря которому за конкретный временной промежуток, жидкость движется по системе. Следовательно, выбирать мы можем только из двух вариантов:

• купить трубы большого сечения и, как следствие, небольшая скорость подачи теплоносителя;
• либо трубу маленького сечения, естественно давление и скорость движения жидкости при этом возрастёт.

Логически конечно лучше выбрать второй вариант диаметра труб для отопления дома, и вот по каким причинам:

• при наружной прокладке труб, они будут менее заметны;
• при внутренней прокладке (например, в стене или под полом), канавки в бетоне будут более аккуратные, и долбить их проще;
• чем меньше диаметр изделия – тем оно, естественно, дешевле, что тоже немаловажно;
• при меньшем сечении трубы общий объём теплоносителя также уменьшается, благодаря чему мы экономим топливо (электроэнергию) и снижаем инерционность всей системы.

Да и работать с тонкой трубой намного легче и проще, чем с толстой.

Формула расчета диаметра трубы для отопления дома

Для примера подберём сечение для трубы из меди в прямой зависимости от того насколько мощные радиаторы.

Все трубы изготавливаются по ГОСТу. Следовательно, заранее известны все диаметры, а также объем полезного тепла, которое они могут пропустить через себя в зависимости от сечения и давления. Поэтому не нужно рассчитывать каждый раз то, что уже давно посчитано и записано в специальных таблицах. Всё что требуется — это просто найти подходящую Вам таблицу с данными и по ней подобрать диаметр трубы для отопления дома.

Как создавались такие таблицы? Да очень просто. Берёте вот эту формулу для расчёта диаметра трубы, считаете, а результат – записываете, и так для всех сечений:

В которой:
V – скорость жидкости в трубе (м/с);
Q – нужное количество тепла для обогрева (кВт);
∆t — разница между обратной и прямой подачей (С);
D – диаметр трубы (мм).

Можете сами попробовать всё посчитать.

Известно, что в индивидуальных системах отопления теплоноситель движется со скоростью 0,2-1,5 м/с. Также известно, что идеальная скорость должна быть в пределах 0,3-0,7 м/с. Если скорость больше, чем оптимальные показатели, то возрастает шумность, а если меньше – то могут появиться воздушные пробки. Для этого и существуют уже готовые таблицы. В них выбираем подходящую нам скорость.

Существуют таблицы для медных, полипропиленовых, металлических и металлопластиковых труб. В них есть уже готовые решения для работы в режиме средних и высоких температур. Для ясности, давайте разберёмся на конкретных примерах.

Расчет диаметра для двухтрубной системы отопления

Считать будем на примере простого дома в два этажа. На каждом из этажей имеем два крыла. В самом доме будет установлена двухтрубная система отопления с такими параметрами:

• в сумме потеря тепла – 36 кВт;
• потеря на 1-ом этаже – 20 кВт;
• потеря на 2-ом – 16 кВт;
• установлены трубы из полипропилена;
• работа системы в режиме 80/60;
• температура – 20 С.

Ниже показана таблица (а) исходя из данных которой, мы будем определять искомый диаметр трубы. В таблице зелёным цветом отмечены ячейки с наилучшей(оптимальной) скоростью движения жидкости.

Считаем.Через участок трубы, которая соединяет первую развилку и котёл, проходит весь объём жидкости, следовательно, и всё тепло, а это 38 кВт. Давайте определим, какую здесь нужно брать трубу. Берём нашу таблицу, в ней ищем соответствующую строчку, потом идём по зелёным ячейкам и смотри вверх. Что мы видим? А видим мы, что при таких параметрах нам подходит два варианта: 50 и 40 мм. Естественно (об этом писалось выше) выбираем меньший диаметр трубы для отопления дома 40 мм.

Дальше смотрим на развилку, которая разделяет движение теплоносителя на второй и первый этажи (16 и 20 кВт). Опять смотрим значения по таблице и получаем, что в оба направления нужен диаметр трубы 32 мм.

На каждом этаже у нас по два крыла. Контур также разделяется на две ветки. Считаем первый этаж:

Второй этаж по аналогии:

Опять берём нашу таблицу и определяем, что на данных участках нужна труба с сечением 25 мм. Также по таблице хорошо видно, что такой диаметр используем до тех пор, пока нагрузка не упадёт до 5 кВт, потом будем использовать трубы по 20 мм.

Важно! Из лично опыта могу сказать, на диаметр трубы в 20 мм лучше переходить, когда тепловая нагрузка будет не 5 кВт, а 3 кВт.

Вот таким нехитрым способом мы рассчитали все диаметры трубы для отопления дома нужных нам полипропиленовых труб для двухтрубной системы отопления.

Для обратной подачи воды не нужно рассчитывать ничего, там всё намного проще: всю разводку делаете трубами аналогичного диаметра, что и на прямую подачу. Как видите, ничего сложного нет. Нужна лишь хорошая, подходящая под конкретный случай, таблица.

Некоторые нюансы расчёта диаметра для металлических труб

Если Вы решили, что для системы отопления будете использовать металлические трубы, то нужно учитывать, что они теряют тепло. На небольших участках, это практически не заметно. Но вот на протяжённых системах может случиться так, что самые последние в цепи обогревательные элементы будут холодными или слегка тёплыми. Это тоже следствие неправильного выбора диаметра трубы. К счастью, потери тепла легко можно рассчитать:

Возьмём трубу диаметром 40 мм. Допустим стенка будет толщиной в 1.4 мм. Материал – сталь. Рассчитаем:

Вот и ещё одно доказательство того, почему нужно брать диаметр трубы для отопления дома с меньшим диаметром. Ведь ясно, что чем более толстая труба, тем намного больше мы потеряем тепла. А в данном примере мы получили потери в практически 50 Вт на 1 метр расстояния. И если система довольно протяжённая, то можно потерять всё тепло.

Но не расстраивайтесь! Такие точные расчёты нужны только для многоэтажных жилых домов. Для индивидуальных систем отопления всё проще: расчёты округляют в большую сторону и этим получают определённый запас.

Где брать таблицы?

Тут как раз всё просто. Обычно все подробные таблицы со всеми нужными данными можно посмотреть (или скачать себе) на сайтах производителей труб. Но бывает, что таблиц всё-таки нет. Можно выйти из такой ситуации следующим образом. Если нет таблиц для внешнего диаметра – то берёте для внутреннего, и рассчитываете по ней. Да, будут неточности, но, как показывает опыт, для принудительной циркуляции они совсем незначительны и допустимы.

Проанализировав огромное количество уже установленных и прекрасно работающих систем, специалисты заметили определённую закономерность по выбору сечения трубы. Она подходит в основном для малогабаритных автономных систем.

В частных домах, трубы, которые выходят из котла, чаще всего по размерам встречаются одна вторая и три четверти. Такой диаметр трубы для отопления дома используют до первой развилки, а на каждой следующей уменьшают сечение ровно на один шаг. Но такой способ применим только для квартир и одноэтажных домов, для многоэтажек, увы, придётся всё очень тщательно рассчитывать.

Если у нас частный дом или квартира, автономное отопление не более чем на 5-8 радиаторов и на 2-3 развилки, мы легко можем рассчитать всё сами. Нам понадобиться знать, в какой мере мощная каждая отопительная точка, потери тепла в помещении и хорошая таблица для подбора диаметра трубы.

Однако, как уже стало понятно, рассчитать сложную многоуровневую систему с многочисленными стыками и развилками доверьте опытным специалистам. Ну, а если Вы всё же решились сделать всё сами, то хотя бы почитайте статьи, такие как наша и проконсультируйтесь у специалистов.

Каким диаметром трубы лучше сделать отопление в доме

Эффективность работы отопительной магистрали зависит от мощности котла, радиаторов, параметров арматуры. Подходящий диаметр труб для отопления определяется посредством онлайн-программ или самостоятельных расчетов, а также технических показателей и материала. Зная все нюансы, собственник дома может подобрать качественные и надежные изделия.

Сложности выбора диаметра трубопровода

Основная сложность подбора диаметра заключается в особенностях планирования магистрали. Учитываются:

• наружный показатель (медь и пластик) – поверхность арматуры может отдавать тепловые потоки в помещение;
• внутренний диаметр (сталь и чугун) – позволяет рассчитать пропускные характеристики отдельного участка;
• условные параметры – округленное значение в дюймах, нужно для теоретических подсчетов.

Для определения сечения учитывают, что на 1 м2 помещения тратиться 100 Вт энергии.

Зависимость размера от скорости теплоносителя

Выбор показателя диаметра определит пропускную способность магистрали с учетом рекомендованной скорости 0,4-0,6 м/сек. При этом учитывается, что при скорости менее 0,2 м/сек образуются воздушные пробки, а при скорости более 0,7 м/сек есть риск повышения давления теплоносителя.

Для исключения теплопотерь и увеличения скорости теплоносителя устанавливается насос

Насколько равномерно распределяется тепловая энергия по контуру и определяет диаметр патрубков. Чем он меньше, тем быстрее движется вода, но у скоростных показателей есть ограничение:

• до 0,25 м/сек – в противном случае есть риски появления воздушных пробок и невозможности их удаления спускниками, теплопотерь в комнате;
• не больше 1,5 м/сек – теплоноситель в процессе циркуляции будет шуметь;
• 0,36-0,7 м/сек – эталонная величина скорости теплоносителя.

Для контроля интенсивности циркуляции без повышения диаметра патрубков используется циркуляционный насос.

Параметры объема теплоносителя

Для систем с естественной циркуляцией лучше выбрать арматуру с увеличенным диаметром. Это снизит потери тепла в процессе трения воды о внутреннюю поверхность. При использовании данного приема следует учесть, что при увеличении объема воды повышаются затраты энергии на ее нагревание.

Гидравлические потери

Явление возникает, если трубопровод сделан из пластиковых изделий разного диаметра. Причина заключается в разности давлений на местах стыков и увеличению гидравлических потерь.

Формула вычисления диаметра магистрали

Правильное определение диаметра трубы, используемой для магистрали отопления многоквартирного или частного дома, производится на основании таблицы и формулы. При работе с таблицей нужно ориентироваться на зеленые клеточки – в них указана оптимальная скорость давления теплоносителя.

Расчет производится по формуле D= √(354*(0.86*Q/∆t)/V), где:

• V – скорость жидкости в трубе (м/с);
• Q – нужное количество тепла для обогрева (кВт);
• ∆t – разница между обратной и прямой подачей (С);
• D – диаметр трубы (мм).

В качестве примера можно рассмотреть двухэтажный дом с четырьмя крыльями (по 2 на этаж), подключенный к двухтрубной системе с суммарными теплопотерями 36 кВт, 20 кВт из которых приходится на обогрев 1-го этажа, 16 кВт – второго. Для коммуникаций использовался полипропилен, они работают в режиме 80/60 при температуре 10 градусов.

1. Весь объем воды приходится на участок соединения первой ветки с котлом. Это общее количество тепла, равное 38 кВт.
2. По таблице нужно найти данную строчку и соответствующие зеленые ячейки. При данных параметрах необходимый диаметр – 40 и 50 мм. Выбор делается в пользу меньшего.
3. По развилке видно количество тепла на первом (20 кВт) и втором (16 кВт) этажах. Сечение трубной арматуры по таблице – 32 мм.
4. Поскольку на каждом этаже 2 крыла, контур разделен на два ответвления. Для первого этажа 20/2=10 кВт на крыло, для второго – 16/2=8 кВт на крыло.
5. По таблице определяется диаметр – 25 мм, используемый до момента падения нагрузки до 5 кВт, потом – 20 мм.

Расчеты для обратки не нужны – используются трубы с аналогичными параметрами.

Важные технические характеристики труб

Качественный обогрев помещения невозможен без учета технических характеристик оборудования. Их можно рассмотреть на примере стандартных изделий из полипропилена марки РN 20 и 30.

Диаметр снаружи, мм	РN 20		РN 30
	Диаметр внутри	Толщина стенок	Диаметр внутри	Толщина стенок
16	10,6	2,7
20	13,2	3,4	13,2	3,4
25	16,6	4,2	16,6	4,2
32	21,2	5,4	21,2	3
40	26,6	6,7	26,6	3,7

При теплоносителе со скоростью 0,4 м/сек требуется учитывать тепловую мощность изделий различного диаметра. При наружных параметрах 20 мм вырабатывается 4,1 кВт, при 25 мм – 6,3 кВт, при 32 мм – 11,5 кВт, при 40 мм – 17 кВт.

Порядок расчета коллектора отопления и монтажных гильз

Коллектором отопления оснащается квартира или частный дом. Устройство обеспечивает разводку теплоносителя по нескольким веткам. Расчет коллектора производится вместе с сечением труб по наружному или внутреннему размеру на основании принципа «трех диаметров» – трубы на трассе удаляются друг от друга на 6 радиусов каждый. Диаметр коллектора также равен этой величине.

Параметры гильз вычисляются после установления сечения магистрали. Элементы подбираются с учетом материала стены и арматуры, степени расширения при нагревании. Например, диаметр трубы из пластика – 20 мм, гильзы – 24 мм.

Последовательность вычисления сечения отопительных магистралей

Для коммуникаций с циркуляционными насосами понадобится учесть объем теплоносителя в системе, общую протяженность теплотрассы, эталонную скорость потока, теплопередачу отопления, мощность оборудования, величину сопротивления и давление без насоса.

Чтобы выяснить размер изделий, понадобится сделать поправку на снижение КПД – сопротивления поворотов, изгибов и фитингов. Вычисления можно проводить по формуле H = λ(L/D)(V2/2g), где:

• Н – высота нулевого давления без напора в м;
• λ – коэффициент сопротивляемости труб;
• L – длина магистрали;
• D – внутренний диаметр трубы в мм;
• V – скорость потока в м/с;
• g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

В процессе исчислений минимальных потерь тепла нужно проверить несколько вариантов диаметров на предмет минимального сопротивления.

Характеристики материалов для изготовления труб

Производители выпускают трубопроводы из нескольких типов материалов.

Полимерные

Изделия, для которых используется пластиковый материал – сшитый или обычный полиэтилен. После вычислений можно установить, какой диаметр пропиленовых труб нужен для отопления частного дома в зависимости от типа оборудования:

• одна или две батареи – 16 мм;
• радиатор или группа радиаторов с мощностью 1-2 кВт (стандартные), до 5 батарей мощностью до 7 кВт – 20 мм;
• плечо тупиковой разводки (крыло дома), радиаторы до 8 шт. общей мощностью до 11 кВт – для отопления лучше использовать пропиленовые трубы диаметром 25 мм;
• один этаж (до 12 радиаторов с общей мощностью до 19 кВт) – 32 мм;
• магистраль из 20 радиаторов до 30 кВт мощностью – 40 мм.

Толщина стенок полимерных изделий подбирается по параметрам давления в сети и бывает 1,8-3 мм.

Стальные

Отличаются прочностью и хорошей теплоотдачей, но сложны в плане монтажа. Поверхность арматуры из нержавейки не подвергается коррозии, характеризуется гладкостью. Стальная отопительная арматура по ГОСТ 3262-75 классифицируется по наружному диаметру, от которого зависит толщина стенок. Данные указаны в таблице.

Наружный диаметр	Толщина стенок
	Легкие	Стандартные	Усиленные
21,3	2,5	2,8	3,2
26,8	2,5	2,8	3,2
33,5	2,8	3,2	4
42,3	2,8	3,2	4
48	3	3,5	4

Стандартные и легкие модификации применяются для организации квартирного или домашнего отопления.

Медные

Материал отличается хорошей теплопроводностью, стойкостью к коррозии, способностью к растяжению. При замерзании теплоносителя системы может работать, сохраняя герметичность. Особенности размеров медной арматуры указаны в таблице.

Диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Вес м.п., гр
15	1,5	391
18	2	480
22	2	590
28	2,5	1420
42	3	1700

Чтобы провести отопление, стоит использовать медную арматуру со стенками 1,5-2 мм.

При наличии 5-8 радиаторов в квартире и 2-3 развилок в частном доме можно самостоятельно вычислить диаметр трубы для отопительной магистрали. С этой целью допускается работать с формулами и таблицами. Организация сложной системы с несколькими уровнями предусматривает использование специальных онлайн-программ.