Расчет диаметра трубы для отопления

Выбираем диаметр труб для отопления: схема расчета, характеристики в зависимости от материала изготовления

Правильное проектирование отопительной системы заключается в учете всех возможных факторов влияния на ее эффективность КПД. Помимо корректного подбора основных компонентов, котла, радиаторов, групп безопасности, следует правильно рассчитать сечение магистралей. Для этого нужно знать оптимальный диаметр труб отопления: как правильно выбрать и рассчитать его самостоятельно?

Трудности выбора диаметра труб отопления

Схема отопления с указанием диаметра труб

Казалось бы — выбор диаметра труб для отопления частного дома не является сложной задачей. Они должны лишь обеспечить доставку теплоносителя от источника его нагрева к приборам теплоснабжения – радиаторам батареям.

Но на практике неправильно подобранный диаметр коллектора отопления или подающей трубы может привести к значительному ухудшению работы всей системы. Это объясняется процессами, которые происходят во время движения воды по магистралям. Для этого нужно знать основы физики и гидродинамики. Чтобы не вдаваться в дебри точных расчетов, можно определить основные характеристики отопления, которые напрямую зависят от сечения трубопроводов:

• Скорость движения теплоносителя. Она влияет не только на повышение шума при работе теплоснабжения, но и нужна для оптимального распределения тепла по приборам отопления. Попросту вода не должна успеть остыть до минимального уровня при достижении последнего радиатора в системе;
• Объем теплоносителя. Так, диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен быть большим, чтобы снизить потери при трении жидкости о внутреннюю поверхность магистрали. Однако наряду с этим увеличивается объем теплоносителя, что влечет за собой повышение затрат на его нагрев;
• Гидравлические потери. Если в системе будут применены разные диаметры пластиковых труб для отопления, то неизбежно возникнет разность давления на их стыке, что приведет к возрастанию гидравлических потерь.

Как выбрать диаметр трубы для отопления, чтобы по факту установки не пришлось переделывать всю систему теплоснабжения из-за крайне низкой эффективности? Прежде всего, следует выполнить правильный расчет сечения магистралей. Для этого рекомендуется воспользоваться специальными программами и при желании проверить результат самостоятельно вручную.

В месте состыковки диаметры полипропиленовых труб для отопления уменьшаются из-за наплава. Снижение сечения зависит от степени нагрева при пайке и соблюдения технологии монтажа.

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.

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.

Расчет отопительного коллектора и монтажных гильз

Вышеописанная технология вычислений может быть применена для всех видов теплоснабжения – однотрубного, двухтрубного и коллекторного. Однако для последнего необходимо сделать правильный расчет диаметра коллектора отопления.

Этот элемент отопления необходим для распределения теплоносителя по нескольким контурам. При этом расчет правильного диаметра коллектора отопления неразрывно связан с вычислением оптимального сечения трубопровода. Это следующий этап проектирования системы теплоснабжения.

Схема расчета коллектора

Для вычисления диаметра отопительного коллектора необходимо сначала рассчитать сечение труб по вышеописанной схеме. Затем можно воспользоваться достаточно простой формулой:

При определении высоты и оптимального расстояния между патрубками применяется принцип «трех диаметров». Согласно ему удаленность труб на конструкции должна составлять 6 радиусов каждой. Общий диаметр отопительного коллектора также равен этому значению.

Гильза для монтажа труб отопления

Но кроме этого компонента системы нередко приходится применять дополнительные. Как узнать диаметр гильзы для труб отопления? Только выполнив предварительный расчет сечения магистралей. Кроме этого нужно учитывать толщину стен и материал их изготовления. От этого будет зависеть конструкция гильзы, степень ее теплоизоляции.

На значение диаметра гильзы для труб отопления влияет материал изготовления стены, а также трубы. Важно учитывать возможную степень расширения при нагреве поверхности. Если диаметры пластиковых труб теплоснабжения составляют 20 мм, то такой же параметр у гильзы должен быть не менее 24 мм.

Монтаж гильзы необходимо делать на цементный раствор или аналогичный ему негорючий материал.

Дополнительные данные для расчета диаметра труб теплоснабжения

Размеры полимерных труб

После выбора диаметра труб для отопления частного дома нужно правильно подобрать их материал изготовления, а также учесть особенности отопительной системы. На этот параметр влияет схема расположения магистралей, а также количество запорной и регулирующей арматуры.

Помимо знания диаметра труб в отоплении с естественной циркуляцией нужно учитывать высоту разгонного стояка и правильно подобрать размер его сечения. Он должен быть на минимальной высоте 1,5 относительно других элементов теплоснабжения. Для увеличения скорости движения теплоносителя диаметр полипропиленовых труб, используемых в конструкции разгонного коллектора должен быть на один размер больше, чем у основной магистрали.

Геометрические размеры и масса стальных труб

Также важно учитывать толщину стенки трубопроводов. Она зависит от материала изготовления и может варьироваться от 0,5 мм (стальные) до 5 мм (пластиковые). На выбор диаметра труб для системы отопления частного дома оказывает влияние материала изготовления. Так, пластиковые магистрали рекомендуется устанавливать для систем с принудительной циркуляцией. Их внутренний диаметр может варьироваться от 10 до 30 мм. Подробнее о толщине стенок полимерных труб для отопления можно узнать из данных таблицы.

Для стальных моделей необходимо учитывать не только их геометрические размеры, но и массу. Она напрямую зависит от толщины стенки. В программах для расчета диаметра труб отопления обязательно должна быть функция по вычислению удельного веса 1 м.п. стальной магистрали.

Зная эти дополнительные характеристики можно сделать наиболее точный расчет параметров отопительной системы, включая правильный подбор диаметров отопительных труб.

Если есть необходимость рассчитать только сечение теплопроводных магистралей – можно воспользоваться бесплатными демо-версиями профессиональных программ.

Материал изготовления труб отопления

Конструкция полимерных труб

Помимо правильного выбора диаметров трубы для теплоснабжения нужно знать характеристики их материала изготовления. Это скажется на тепловых потерях системы, а также на трудоемкости монтажа.

Следует помнить, что расчет диаметров отопительных труб выполняется только после выбора материала их изготовления. В настоящее время для комплектации систем теплоснабжения применяют несколько типов трубопроводов:

• Полимерные. Они изготавливаются из полипропилена или сшитого полиэтилена. Отличие заключается в дополнительных компонентах, добавляемых в процессе производства. После выполнения расчёта диаметра полипропиленовых труб для теплоснабжения нужно правильно подобрать толщину их стенки. Она варьируется от 1,8 до 3 мм в зависимости от параметров максимального давления в магистралях;
• Стальные. До недавнего времени это был самый распространенный вариант обустройства отопления. Несмотря на свои более чем хорошие прочностные характеристики стальные трубы имеют ряд существенных недостатков – сложный монтаж, постепенное ржавление поверхности и повышенная шероховатость. В качестве альтернативы можно применять трубы, изготовленные из нержавеющей стали. Одна их стоимость на порядок выше «черных»;
• Медные. По техническим и эксплуатационным характеристикам медные трубопроводы являются оптимальным вариантом. Они характеризуются достаточным растяжением, т.е. если в них замерзнет вода – труба некоторое время будет расширяться без потери герметичности. Недостаток – высокая стоимость.

Кроме правильно подобранного и рассчитанного диаметра труб нужно определиться со способом их соединения. Он также зависит от материала изготовления. Для полимерных применяют муфтовое соединение с помощью сварки или на клеевой основе (очень редко). Стальные трубопроводы монтируются с помощью дуговой сварки (лучшее качество соединений) или резьбовыми методом.

В видеоматериале можно ознакомиться с примером расчета диаметра труб в зависимости от оптимальной скорости потока теплоносителя:

Изучаем руководство, как рассчитать диаметр труб для отопления

Важным моментом составления плана отопительной системы в коттедже или в частном жилом доме является правильный расчет протяженности трубопровода.

В процессе разработки проектной документации определяют вид и размер стальных или металлопластиковых труб. Именно от расходных материалов, необходимых для установки отопительного оборудования, будет зависеть эффективность работы всего контура.

Три показателя

Расчет диаметра труб для отопления требует внимания к разным интерпретациям термина «диаметр». Каждый тип изделия характеризуется по следующим описаниям:

• выбор по наружному диаметру — обязательный для составления проекта показатель;
• внутренний диаметр — основополагающий показатель, который указывает на пропускные характеристики системы;
• условно номинальное значение проходного отверстия пластиковых труб — установленный показатель, используемый при маркировке изделий.

Маркировка изделий

Нужно помнить, что сантехнические изделия изготавливаются из различных материалов и маркируются соответствующим диаметру числом:

• трубопрокатные изделия из стали и чугуна — их размеры устанавливаются строго по внутреннему сечению;
• у медных и металлопластиковых труб расчет ведется по наружному размеру.

Поэтому, составляя проектную документацию системы отопления, обязательно нужно учитывать свойства материалов. Особенно это важно, если система будет комбинирована из комплектующих разного диаметрального размера.

Единицы маркировки

При подборе комплектующих для отопления учитывается стандартная единица измерения для определения величины и маркировки. Основное значение, которое указывает размерность, определяется целым числом или дюймом. Пересчитать дюймы в стандартные для нас миллиметры легко из соотношения: 1 дюйм равен 25,4 мм.

Размер трубы рассчитывается с помощью нескольких показателей — возможная скорость тока жидкости и некоторая потеря давления на участке трубопровода в один метр. Расчет диаметра по показателям падения давления экономически целесообразен и состоит в том, чтобы определить балансовую стоимость между расходами по эксплуатации и капитальному обслуживанию.

Чем больше диаметр, тем выше показатели расходов, а для того, чтобы прокачать определенное количество воды, где имеется зауженный диаметр, потребуется затратить намного больше энергии на работу электрического насоса.

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.

Определение необходимых размеров

С технико-экономической точки зрения выбрать диаметр труб лучше с помощью графика общих затрат от основных значений трубопроводной системы. Необходимые размеры металлопластиковых труб определяются по точке пересечения двух кривых на капитальные и эксплуатационные затраты. Предельно допустимая проточность воды в трубопроводной системе отопления зависит от размеров и колеблется в диапазоне от 0,8 до 1,5 м/c.

Практические параметры

Современные трубы относительно диаметра имеют следующую классификацию:

• трубы с малыми сечениями – 5-102 мм;
• среднего типа – 102-406 мм;
• трубы с большим сечением – от 406 мм.

При этом под условным диаметром понимается значение диаметра, округленное до целых в дюймовом выражении (или долях дюйма). При монтаже системы с принудительной циркуляцией специалисты рекомендуют выбрать трубы с как можно меньшим диаметром. Это необходимо по нескольким причинам:

• чем меньше диаметр, тем меньше теплоносителя нужно греть – это экономия денег и времени;
• малое сечение дает меньшую скорость течения воды в трубопроводе;
• такие трубы проще монтировать, и они экономически более выгодны.

Простая формула

Как провести расчет, если нет мощности обогрева? На самом деле, расчет диаметра труб можно провести, вооружившись таблицей диаметров и критерием мощности в 1 кВт на 10 м2. Для площади в 20 м2 расчет будет следующий: определение количества мощности на обогрев – 2*1кВт, итого 2 кВт; с учетом поправки на 20% (запас) получаем 2,4 кВт. Т.е. для обогрева комнат в доме понадобится 2,4 кВт.

Согласно таблице нужно найти мощность 2,4 кВт (2400 Вт) и соотнести со значением теплового потока – так показана оптимальная скорость движения воды в системе. Таблицы такие рассчитаны на двухтрубную систему отопления. При этом видно, что выбор сечения трубы для обогрева 20 м2 должен находится в пределах от 8 мм до 10 мм.

Расчет нужного диаметра труб для отопления

Если вы начинаете монтировать систему отопления, то должны произвести все необходимые вычисления перед началом работ. Особое внимание стоит уделить расчету диаметра отопительного трубопровода. Если он произведен неправильно, то в первую очередь пострадает гидродинамика отопительной системы. А также мы получим низкую производительность системы при больших энергетических затратах. В том числе неправильный выбор диаметра трубы может повлечь за собой более существенные проблемы, такие как сбои системы, прорывы или течь. Для того, чтобы этого не произошло нужно грамотно подойти к вопросу монтажа отопительного трубопровода.

Как правило, основные характеристики труб для отопления включают в себя внутренний и наружный диаметры. а также условный диаметр — округленное общее значение диаметра, которое определяется в дюймах или в долях дюйма.

Разница между внешним и внутренним диаметром трубы отличается на величину толщины трубы. В зависимости от материала, из которого изготовлена труба, эта величина разнится.

Внешний диаметр трубы обязательно учитывается при монтаже, поскольку требует присоединения всевозможных крепежей. Внутренний диаметр это основной критерий выбора трубы для отопительной системы. Благодаря ему определяется пропускная способность системы. А это, в свою очередь, существенно влияет на возможность протяженности трубопровода и на то, какое количество радиаторов будет возможно подключить к отопительной системе.

Дополнительно, принимая во внимание диаметр трубы, можно будет прогнозировать теплопотери системы обогрева.

Параметры подбора диаметра трубы

В первую очередь нужно учитывать, что правила выбора труб для различных отопительных схем существенно отличаются.

Если подключение системы обогрева будет проводиться к центральной отопительной магистрали, то диаметр трубы рассчитывается аналогично квартирным отопительным системам .

Если же планируется автономное отопление, то диаметр здесь может быть отличен в зависимости от того будет ли система работать с помощью циркуляционного насоса. либо же путем естественной циркуляции .

В том числе на выбор влияют:

• Материал изготовления трубы
• Тип теплоносителя
• Специфика разводки отопительной системы
• Предполагаемое давление воды
• Скорость течения воды в системе

Проводя расчеты диаметра трубопровода, следует изначально учесть из какого типа труб будет проводиться монтаж. Это необходимо, поскольку система измерения и маркировки труб различается исходя из материала, из которого она изготовлена. Как правило, трубы из стали и чугуна маркируются из расчета внутреннего диаметра, а пластиковые и медные трубы по наружному сечению. Это является особо важным фактором, если планируется монтаж трубопровода в комбинации нескольких материалов.

В идеале стоит доверить процедуру расчета специалисту, однако, если у вас нет такой возможности или просто есть желание, то можно вполне справиться самостоятельно.

Расчет диаметра труб системы отопления

Данный расчет производится на основании ряда параметров. Сначала необходимо определить тепловую мощность системы обогрева. потом рассчитать с какой скоростью теплоноситель — горячая вода или другой вид теплоносителя — будет двигаться по трубам. Это поможет максимально точно произвести расчеты и избежать неточностей.

Расчет мощности отопительной системы

Вычисление производятся по формуле. Чтобы высчитать мощность системы обогрева нужно объем обогреваемого помещения умножить на коэффициент теплопотери и на разницу между зимней температурой внутри помещения и за его пределами и затем разделить полученное значение на 860.

Определить коэффициент теплопотери можно исходя из материала постройки, а также наличия способов утепления и его видов.

Если постройка имеет стандартные параметры. то производить расчет можно в усредненном порядке.

• Постройка без теплоизоляции — коэффициент 4
• Низкая степень изоляции постройки (кирпичное строение с кладкой «в один кирпич» и большим количеством окон) — коэффициент 2,5
• Средняя теплоизоляция постройки (стандартная кирпичная постройка без какого-либо утепления) — коэффициент 1,5
• Высокая степень теплоизоляции постройки (кирпичное строение, двустороннее утепление и наличие энергосберегающих стеклопакетов) — коэффициент 1

Для определения результирующей температуры необходимо среднюю внешнюю температуру в зимнее время года и внутреннюю не меньше чем это регламентировано санитарными требованиями.

Скорость теплоносителя в системе

По нормативам скорость движения теплоносителя по трубам отопления должна превышать показатель 0,2 метра в секунду. Это требование обусловлено тем, что при более низкой скорости движения из жидкости выделяется воздух, что приводит к воздушным пробкам, которые могут нарушить работу всей системы обогрева.

Верхний уровень скорости не должен превышать 1,5 метра в секунду, поскольку это может привести к шуму в системе.

В целом желательно соблюдать средний барьер скорости, чтобы увеличить циркуляцию и тем самым повысить продуктивность системы. Чаще всего, чтобы добиться этого применяются специальные насосы.

Расчет диаметра трубы системы обогрева

Правильное определение диаметра трубы очень важный момент, поскольку он отвечает за качественную работу всей системы и если произвести неправильный расчет и смонтировать по нему систему, то потом будет невозможно исправить что-то частично. Необходима будет замена всей системы трубопровода. А это существенные расходы. Для того, чтобы не допустить этого нужно подойти к расчету со всей ответственностью.

Расчет диаметра трубы производится с помощью специальной формулы. Она включает в себя:

• искомый диаметр
• тепловую мощность системы
• скорость движения теплоносителя
• разницу между температурой в подаче и обратке отопительной системы.

Эту разницу температур необходимо выбрать исходя из нормативов на вход (не меньше чем 95 градусов) и на обратку (как правило, это 65−70 градусов). Исходя из этого, разница температур обычно принимается как 20 градусов.

Гидравлический расчёт труб

Сложность работы зависит от расчета диаметра труб, толщины их стенок и других параметров.

От протяжённости и типа отопительной сети зависит диаметр труб. Теплоноситель во время прохождения по различным участкам трубопровода, теряет часть энергии. Уменьшение диаметра трубы способствует увеличению скорости прохождения теплоносителя и тем самым повышению теплоотдачи.

Помимо этого коэффициент сопротивления потоку теплоносителя определяется шероховатостью внутренней поверхности трубопровода. В связи с этим может существенно различаться давление на разных участках системы отопления.

Применение гидравлических расчетов необходимо, чтобы точно определить параметры давления. В противном случае это может привести к снижению эффективности отопительной системы в связи с тем, что давление, приводящее в движение теплоноситель, не превышало суммарных потерь.

Также необходимо учесть тот факт, что толщина трубы имеет значение не менее чем ее диаметр.

Если диаметр трубы выбран неверно, это грозит серьезными осложнениями в период эксплуатации системы отопления или даже преждевременным выходом ее из строя:

1. Слишком большой диметр трубы системы обогрева. Это приведет к недостаточному давлению в отопительной системе и тем самым нарушению циркуляции. Из-за этого нарушится температурный режим в помещении, проще говоря, оно будет недостаточно обогрето.
2. Слишком маленький диаметр трубы системы обогрева. Из-за увеличения давления внутри трубы маленького диаметра система отопления будет слишком шумно работать.

Во время проектирования и монтажа системы отопления необходимо тщательное соблюдение всех параметров и правил. Ошибки, допущенные на стадии проектирования системы чаще всего просто невозможно исправить выборочно, и необходим полный демонтаж трубопровода системы обогрева и новая его закладка. Это приводит к ощутимым финансовым затратам и как следствие недовольством работой системы. Чтобы этого не произошло достаточно внимательно отнестись ко всем этапам процесса, в том числе к расчетам диаметра трубы отопительной системы.