Как рассчитать диаметр трубы для отопления – варианты и способы

Перед обустройством системы теплоснабжения с принудительной циркуляцией рабочей среды необходимо выбрать трубы. Их основной задачей является доставка определенного количества тепловой энергии к радиаторам. Поэтому надо понимать, как для отопления подобрать диаметр трубы, чтобы жить в доме было комфортно.

Нюансы расчета диаметра труб

Чтобы выполнить расчет, нужны такие данные:

• общие потри тепла объекта недвижимости;
• мощность батарей в каждом из помещений;
• протяженность контуров;
• способ разводки отопительной системы, которая может быть одно- или двухтрубной, с естественным или принудительным движением рабочей среды.

Это означает, что до того, как рассчитать диаметр трубы для отопления, подсчитывают теплопотери, определяют производительность котла и мощность батарей для каждой комнаты в домовладении или квартире. Кроме этого, надо выбрать вариант разводки. Согласно полученным результатам составляют схему и только потом приступают к определению искомой величины.

Нужно знать, что у полипропиленовой и медной трубной продукции производители маркируют наружный диаметр, а внутренний можно подсчитать, отняв толщину стенки. В свою очередь у металлопластиковых и стальных изделий указывают внутреннее сечение. Эти нюансы помогут сделать правильную покупку.

Выбор диаметра отопительных труб

Невозможно точно подсчитать, трубой какого диаметра делать отопление. Приходится выбирать из нескольких вариантов продукции, представленной в продаже. Дело в том, что добиться одного и того же результата можно различными способами.

Допустим, что требуется доставить к батареям определенное количество тепла и одновременно обеспечить равномерный прогрев радиаторов. В теплоснабжающих конструкциях с принудительной циркуляцией жидкости это делают с помощью насосного оборудования, теплоносителя и труб. Одним словом, необходимо добиться того, чтобы за конкретное время транспортировать определенный объем рабочей среды.

Реализовать это можно одним из двух способов:

• проложить трубы меньшего сечения и прогонять жидкость с большей скоростью;
• обустроить систему большого диаметра, но с меньшей интенсивностью перемещения.

Как показывает практика, владельцы недвижимости обычно выбирают первый вариант по ряду причин:

1. Стоимость трубной продукции с меньшим диаметром дешевле и ее легче монтировать.
2. При открытом способе прокладки трубы менее заметны, а при монтаже в пол или стены нужны штробы меньшего размера.
3. В системе теплоснабжения при небольшом диаметре трубы отопления в квартире находится меньший объем теплоносителя, что понижает ее инерционность и позволяет экономить топливные ресурсы.

Поскольку производители выпускают трубную продукцию нескольких диаметров, по которой можно доставлять определенное количество тепла, то нецелесообразно каждый раз подсчитывать одно и то же.

Для этого специалистами в свое время были разработаны таблицы. С их помощью можно в зависимости от конкретного объема тепла, скорости перемещения рабочей среды и температурного режима функционирования системы, узнать возможный диаметр.

Чтобы определиться с этим параметром для теплоснабжающей конструкции, следует воспользоваться нужной таблицей и по ней вычислить, какому сечению труб на отопление отдать предпочтение.

Расчет для нее выполнялся на основании формулы, а далее полученные результаты заносились в таблицу:

D — искомый диаметр в миллиметрах;

∆t° — разница между величинами температуры на трубах подачи и обратки, °С;

Q — нагрузка на участок системы, а точнее количество тепла, требуемого для обогрева конкретного помещения, кВт;

V — скорость передвижения теплоносителя, м/с.

В системах автономного теплоснабжения скорость движения рабочей среды находится в промежутке от 0,2 м/с до 1,5 м/с. Как показывает практика, оптимальное значение этой величины 0,3 м/с — 0,7 м/с.

В случае, когда теплоноситель перемещается медленнее, в системе образуются воздушные пробки, а если быстрее, то значительно увеличивается уровень шума. Оптимальный диапазон скорости отражен в специальных таблицах. Они были составлены отдельно для каждого вида труб.

Их рассчитывали для работы систем в стандартных режимах, а именно в условиях средних и высоких температур. Чтобы процесс определения, какой диаметр трубы выбрать для отопления стал понятен, он будет показан на конкретных примерах.

Выполнение расчета для двухтрубных конструкций

В двухэтажном здании, в котором на каждом этаже располагается два крыла, запроектировано строительство двухтрубной теплоснабжающей системы с использованием полипропиленовой трубной продукции. При этом планируемый режим работы составляет 80/60, с 20-градусной дельтой температур. Теплопотери здания — 38 кВт, при этом на первом этаже они равны 20 кВт, на втором — 18 кВт.

Расчет выполняют в определенной последовательности:

1. Сначала узнают, какой диаметр полипропиленовых труб нужен для отопления на участке, идущем от котла до первого места разветвления. Поскольку через него идет весь объем теплоносителя, то количество тепла здесь составит 38 кВт. Согласно данным таблицы, подойдут два диаметра, равных 40 и 50 миллиметров. Из двух величин выбирают меньший размер –40 миллиметров.
2. На схеме монтажа поток теплоносителя разделяется: 20 кВт направляется на первый этаж и 18 кВт на второй. При помощи таблицы определяют сечение и выясняют, что обе линии прокладывают, используя 32-миллиметровые изделия.
3. В свою очередь каждый контур делится на две ветви с равной величиной нагрузки. На нижнем этаже влево и вправо идут по 10 кВт, а на верхнем – по 9 кВт. Из таблицы становится ясно, что для этих участков подходят 25-миллиметровые трубы. Изделия данного диаметра используют и дальше, пока тепловая нагрузка не опустится до 5 кВт. Дальше потребуется 20-миллиметровая продукция. На нижнем этаже на 20 миллиметров переходят после второй батареи, а на верхнем – после третьего прибора. Правда, специалисты, исходя из собственного опыта, рекомендуют задействовать 20-миллиметровые трубы, когда нагрузка равна 3 кВт.

На этом расчет диаметров для труб из полипропилена завершен. Для обратного трубопровода данный параметр не определяют, поскольку разводку собирают из тех же изделий, что использовались на подаче. Если планируется применение другой трубной продукции, потребуются другие таблицы, составленные под иные виды материалов.

Выбор диаметра однотрубной системы отопления

Чтобы выяснить, какой выбрать размер трубы для отопления, если запроектирована однотрубная теплоснабжающая конструкция, пользуются другой таблицей. С ее помощью можно рассчитать внутренний параметр для труб, используемых для обогрева одного этажа, где радиаторы будут подключаться последовательно.

Расчет выполняют в следующей последовательности:

1. От котла на вход в систему будет подаваться 15 кВт, поэтому могут подойти изделия диаметром 25 и 20 миллиметров. Предпочтение в данном случае лучше отдать 20-миллиметровым трубам.
2. На первой из батарей тепловая нагрузка понижается до 12 кВт. Согласно таблице дальше диаметр будет аналогичным –20 миллиметров.
3. Для третьего по счету радиатора нагрузка составит 10,5 кВт. В таблице сечение все также равно 20 миллиметров.
4. На четвертый прибор нужно проложить 15-миллиметровую трубу при нагрузке 8,5 кВт.
5. На пятый радиатор также пойдет 15 миллиметров, а далее можно монтировать 12 миллиметров.

Не следует забывать, что в таблице представлены значения внутренних диаметров. Ориентируясь на них, не составит труда отыскать маркировку продукции из нужного материала.

Как видно из вышеприведенного примера, делать расчет диаметра труб несложно. Но он подходит исключительно для металлопластиковых и полипропиленовых изделий, поскольку у них невысокий показатель теплопроводности и потери через стенки незначительны и по этой причине их во внимание, делая вычисления, не берут.

Абсолютно иначе обстоит дело с металлической трубной продукцией из нержавейки, стали или алюминия. В этом случае, когда протяженность контура большая, теплопотери за счет поверхности трубопровода получаются значительными.

Нюансы определения диаметра металлических труб

При проектировании больших систем теплоснабжения, для создания которых задействуют металлические трубы, следует учитывать теплопотери, происходящие через стенки. Размер потерь небольшой, но при условии значительной протяженности контура они приводят к тому, что температура теплоносителя на последних в ряду радиаторах станет низкой, если диаметр выбран неправильно.

Для примера приведен расчет для 40-миллиметровой стальной трубы, имеющей толщину стенки, равную 1,4 миллиметра– для этого пользуются формулой:

q = kх3,14х (tв – tп), где:

q – теплопотери на одном метре трубы;

k – линейный коэффициент передачи тепла, в данном расчете он равен 0,272 Втхм/с);

tв – температура рабочей среды в трубе – 80 градусов;

tп — температура воздуха в комнате – 22 градуса.

Подставив значения в формулу, получим:

q = 0,272х3,15х(80-22)= 49 Вт/с

Результат расчета говорит о том, что на каждом метре трубопровода теплопотери составляют около 50 Вт тепла. Когда длина отопительного контура большая, такая величина может стать критической. Следует помнить, что, чем большим будет сечение, тем значительнее получатся потери.

Если имеется необходимость их учесть, тогда при вычислении теплопотерь нужно к снижению тепловой нагрузки на отопительном приборе приплюсовать потери на трубопроводе и согласно полученной сумме определить искомый диаметр.

Обычно для систем автономного теплоснабжения данные значения не являются критичными. Кстати, при расчете потерь тепла и производительности отопительного оборудования, полученные цифры округляют в большую сторону.

Благодаря этому создается определенный запас, что позволяет не задумываться над тем, как рассчитать диаметр труб отопления частного дома и выполнять сложные расчеты, а воспользоваться уже имеющимися таблицами.

А как следует поступить, если таблицы, которые нужны, не удалось найти? Можно использовать нижеописанный метод подбора диаметра или действовать иначе. Известно, что при маркировке трубной продукции производители указывают различные внутренние или наружные размеры, а их с некоторой долей погрешности допустимо приравнивать.

Существует таблица, согласно которой можно отыскать тип и маркировку, когда известен внутренний диаметр. В ней также имеется информация относительно соответствующего размера изделия из других материалов.

Например, требуется рассчитать диаметр МП труб. Таблицу для металлопластиковой трубной продукции не удалось отыскать, но имеется для полипропилена. Поступают так: подбирают размеры для изделий из ППР и в таблице ищут аналоги для МП. Безусловно, погрешность будет, но для конструкций обогрева с принудительной циркуляцией это допускается.

Метод подбора диаметра отопительных труб

Данный способ определения диаметра основан не на проведении расчетов, а на закономерности, которую можно обнаружить при анализе большого количества теплоснабжающих конструкций. Данное правило вывели монтажники, они им пользуются при создании небольших систем отопления для частных домовладений и квартир.

В основном из нагревательных котлов отходят патрубки подачи воды и обратки, имеющие сечение ¾ и ½ дюйма. Трубой такого размера и делают разводку до места первого разветвления, а затем на каждом расхождении веток закладывают в проект отопления заужение труб на один шаг.

Используя данный метод, определяют диаметр труб для небольших теплоснабжающих систем, если количество радиаторов составляет от 3 до 8, максимум два – три контура по 1 – 2 батареи на каждом. Для подобных систем этот метод является отличным решением.

В случае, когда нужно выбрать трубы для дома в два этажа с более разветвленной системой, придется делать расчеты и пользоваться таблицами.

Вычисления не слишком сложных схем можно выполнить самостоятельно, имея информацию о теплопотерях помещения и производительности радиаторов. Что касается многоэлементных систем, то их проектирование желательно заказать у профессионалов.

Как выбрать диаметр труб для отопления

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 мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты. Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

Чтобы определить диаметр труб для отопления вам понадобится схема с расставленными значениями тепловой нагрузки на каждом элементе

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

Точно рассчитать, какого сечения трубы вам нужны, не получится. Придется выбирать из нескольких вариантов. А все потому, что добиться одинакового эффекта можно разными способами.

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:

• стоимость изделий меньшего диаметра ниже;
• с ними работать легче;
• при открытой прокладке они не так привлекают внимания, а при укладке в пол или стены требуется меньшие по размерам штробы;
• при небольшом диаметре в системе находится меньше теплоносителя, что снижает ее инерционность и ведет к экономии топлива.

Расчет диаметра медных труб отопления в зависимости от мощности радиаторов

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.

Формула расчета диаметра трубы отопления

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 двухтрубной системой 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)

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 полипропиленовых труб 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.

Таблица для расчета диаметра труб отопления

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

1. На вход системы от котла подается 15 кВт. Находим в зоне оптимальных скоростей (голубой) значения близкие к 15 кВт. Их два: в строке размером 25 мм и 20 мм. По понятным причинам, выбираем 20 мм.
2. На первом радиаторе тепловая нагрузка снижается до 12 кВт. Находим это значение в таблице. Получается, что от него идет дальше такого же размера — 20 мм.
3. На третьем радиаторе нагрузка уже 10,5 кВт. Определяем сечение — все те же 20 мм.
4. На четвертый радиатор, судя по таблице, идет уже 15 мм: 10,5 кВт-2 кВт=8,5 кВт.
5. На пятый идет еще 15мм, а после него уже можно ставить 12 мм.

Схема однотрубной системы на шесть радиаторов

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.