Який діаметр труби краще використовувати для опалення приватного будинку?

Доброго днинки!

Як відомо, енергоефективність системи опалення залежить не тільки від потужності котла і кількості радіаторів. Це досить складний параметр, зав’язаний на кліматичному режимі регіону, матеріалах, з яких побудований будинок, як і кількості опалювального обладнання та арматури. І опалювальні труби грають в теплосистеми роль однієї з «перших скрипок».

Який діаметр труби краще використовувати для опалення приватного будинку, щоб циркуляція теплоносія в контурі була максимально ефективною? Як правило, для цього використовуються спеціальні програми, однак, існує альтернативні концепції, що дозволяють проводити цю операцію самостійно. Ми відкриємо «завісу таємниці» і розповімо максимально просто про складні схемах розрахунків, що дозволяють оптимізувати обігрів будинку таким чином, щоб в ньому було тепло і комфортно і при цьому не доводилося викидати гроші на вітер.

Вплив типу і розміру труби на роботу системи

Так чи так уже важливий діаметр труби? Як показує практика, надзвичайно! Від нього залежить ряд факторів, які забезпечують високий ККД всього контуру:

  • Пропускна здатність і коефіцієнт тепловіддачі. Тобто загальний обсяг теплоносія, що знаходиться в магістралі в певний період часу і підлягає нагріванню.
  • Тиск теплоносія в контурі, температура і швидкість його руху.
  • Гідравлічні втрати, що виникають на ділянках стикування труб і елементів різного перетину. Чим більше подібних переходів, то більша втрати.
  • Рівень шуму теплосистеми.

Виділяють кілька видів діаметра:

  • Зовнішній. Враховує перетин внутрішньої порожнини і товщину стінок труби. Використовується при проектуванні теплосистеми.
  • Внутрішній. Відображає значення поперечного перерізу внутрішньої порожнини труби. Визначає пропускну здатність трубопроводу.
  • Номінальний (умовний). Являє собою усереднене значення внутрішніх діаметрів, отримане в результаті обчислень.

Щоб Теплосистема працювала повноцінно, крім перетину труб, слід враховувати ще ряд факторів:

  • Властивості теплоносія, в якості якого виступає вода, антифриз або пар.
  • Матеріал, з якого виготовлені труби.
  • Швидкість руху теплоносія.
  • Тип системи опалення: одно- або двотрубна.
  • Тип циркуляції: природна або примусова.

матеріал труб

Перш ніж визначати, який діаметр труби краще підійде для опалення приватного будинку, необхідно вирішити з якого матеріалу буде виконаний сам трубопровід. Це дозволяє позначити спосіб монтажу, вартість проекту і заздалегідь спрогнозувати можливі тепловтрати. Перш за все, труби підрозділяються на металеві і полімерні.

металеві

  • Сталь (чорна, нержавіюча, оцинкована).

Характеризуються відмінною міцністю і стійкістю до механічних пошкоджень. Термін експлуатації – не менше 15 років (при антикорозійного обробці до 50 років).

Робоча температура – 130? C. Максимальний тиск в трубі – до 30 атмосфер. Не горючі. Однак важкі, складні в монтажі (буде потрібно спеціальне обладнання і суттєві часові витрати), схильні до корозії. Високий коефіцієнт теплопередачі підвищує тепловтрати ще на етапі транспортування теплоносія до радіаторів. Потрібно постмонтажная забарвлення. Внутрішня поверхня шорстка, що провокує накопичення відкладень усередині системи.

Нержавійка не потребує фарбуванні і не схильна до корозійних процесів, що істотно продовжує термін експлуатації самих труб і опалювального контуру в цілому.

  • Мідь.

Максимальна температура робочого середовища – 250? C. Робочий тиск – 30 атмосфер і більше. Експлуатаційний ресурс – більше 100 років. Висока стійкість до замерзання носія і корозії.

Останнє накладає обмеження на спільне використання міді з іншими матеріалами (алюмінієм, сталлю, нержавейкой); мідь сумісна тільки з латунню. Гладкість внутрішніх стін запобігає утворенню нальоту і не погіршує пропускну здатність трубопроводу, що знижує гідравлічний опір і дає можливість використання труб меншого діаметра. Пластичність, легка вага і проста технологія з’єднання (пайка, фітинги). Мала товщина стінок і сполучних фітингів зводить нанівець гідравлічні втрати.

Найбільш значимий недолік – вкрай висока вартість, ціна на мідні труби перевищує ціну на пластикові аналоги в 5-7 разів. Крім того м’якість матеріалу робить його вразливим щодо що в теплосистеми механічних частинок (домішок), які в результаті абразивного тертя призводять до зносу труб зсередини. Щоб продовжити термін життя мідних труб, систему рекомендується укомплектовувати спеціальними фільтрами.

Висока теплопровідність міді для запобігання тепловтрат вимагає облаштування ізоляційних рукавів, проте вона ж робить його незамінним матеріалом для систем «теплих підлог».

полімерні

Можуть бути поліетиленовими, поліпропіленовими, металопластиковими. Кожна модифікація має власні технічними характеристиками в залежності від технології виробництва, що використовуються добавок і специфіки будови.

Термін служби – 30 років. Температура носія – 95? C (короткочасно – 130? C); зайвий нагрів призводить до деформації труб, скорочуючи експлуатаційний ресурс. Характеризуються недостатньою стійкістю до замерзання теплоносія, в результаті чого розриваються. Гладкість внутрішнього покриття запобігає утворенню нальоту, покращуючи тим самим гідродинамічні показники трубопроводу.

Пластичність матеріалу дозволяє прокладати труби без використання різання, скорочуючи тим самим кількість фітингових з’єднань. Пластик не вступає в реакцію з бетоном і не іржавіє, що дозволяє приховати теплопровідності в підлозі і облаштовувати «теплі підлоги». Особливою перевагою пластикових труб вважається хороші звукоізоляційні властивості.

Поліетиленові труби під впливом високих температур схильні до значного лінійному розширенню, що вимагає облаштування додаткових компенсаційних петель і точок кріплення.

Поліпропіленові аналоги повинні містити в структурі «антідіффузний шар», що запобігає завоздушіваніе контуру.

Рівень тиску в контурі зумовлює не тільки діаметр полімерних труб, але і товщину стінок, яка варіюється в діапазоні від 1,8 до 3 мм. Фітингові з’єднання спрощують монтаж контуру, але збільшують гідравлічні втрати.

Вирішуючи, який діаметр вибрати, слід враховувати специфіку маркування різних труб:

  • пластикові і мідні маркуються по зовнішньому перетину;
  • сталеві та металопластикові – по внутрішньому;
  • часто перетин позначається в дюймах, для проведення розрахунку їх потрібно перевести в міліметри. 1 дюйм = 25,4 мм.

Щоб визначити внутрішній діаметр труби, знаючи розміри зовнішнього перетину і товщини стінок, слід від зовнішнього діаметра відмінусувати подвоєне значення товщини стінок.

Оптимальний розмір, температура і тиск

При облаштуванні невеликого опалювального контуру стандартного типу деякі рекомендації фахівців дозволять обійтися без складних обчислень:

  • Для трубопроводів з природною циркуляцією носія рекомендується використовувати труби з внутрішнім перетином в 30-40 мм. Збільшення параметрів загрожує необґрунтованим витратою теплоносія, зниження швидкості його руху і падінням внутріконтурного тиску.
  • Занадто малий діаметр труб викличе перевантаження всередині магістралі, що може спровокувати її прорив в місцях з’єднувальних елементів.
  • Щоб забезпечити необхідну швидкість руху теплоносія і потрібний тиск всередині контуру з примусовою циркуляцією, перевага віддається трубах з перетином не більше 30 мм. Чим більше перетин труби і довше магістраль, тим потужніше вибирається циркуляційний насос.

Рівень робочого тиску контуру не повинен перевищувати межу стійкості:

  • вбудованого в котел теплообмінника (max – 3 атм або 0,3 Мпа);
  • або 0,6 Мпа (при радіаторної схемою).

Оптимальним для теплосистем з циркулярним насосом вважається показник в діапазоні від 1,5 до 2,5 атм. В умовах природної циркуляції – від 0,7 до 1,5 атм. Перевищення нормативу неминуче стане причиною аварії. Щоб контролювати рівень тиску в Теплосистема облаштовуються розширювальні баки і манометри.

Автономне опалення дозволяє регулювати температуру теплоносія самостійно в залежності від сезону і індивідуальних потреб мешканців будинку. Оптимальною вважається температура в діапазоні від 70 до 80? C, в парових Теплосистема – 120-130? C. Найкращим рішенням стане використання газових або електричних котлів, що дозволяють контролювати і регулювати нагрів контура, чого не скажеш про твердопаливному обладнанні.

Конструктивні особливості опалювальних систем також зумовлюють особливості температурного режиму:

  • максимальний нагрів носія в одноконтурной розводці – 105? C, в двухконтурной – 95? C.
  • в пластикових трубопроводах температура носія обмежується 95? C, в сталевих – 130? C.

Різниця температури між подачею і обратку – 20? C.

Потужність котла і контуру

На ефективність роботи котла, що виконує одну з ключових ролей в теплосистеми, впливає не тільки діаметр труб, а й:

  • вид використовуваного палива;
  • місце розташування котла (винос котельного блоку за межі будинку вимагає підвищеної потужності, більшого перетину і утеплення магістралі на ділянці поза приміщенням);
  • рівень теплоізоляції зовнішніх стін будинку;
  • використання системи опалення для гарячого водопостачання.

Вибираючи котел, слід враховувати вищезазначені чинники і робити запас потужності в 1,5-2 рази.

методики розрахунку

Як розрахувати діаметр труб опалення? Існує кілька методик:

  1. За спеціальними таблицями. Однак їх використання все одно передбачає проведення попередніх обчислень: потужності теплосистеми, швидкості руху теплоносія, а також тепловтрат по ходу магістралі.
  2. За теплової потужності.
  3. За коефіцієнтом опору.

Що потрібно знати для розрахунку

Для проведення розрахунку будуть потрібні наступні дані:

  • Потреба в теплі (теплова потужність) всього будинку і кожного приміщення окремо;
  • Сумарна потужність використовуваних опалювальних приладів (котла і радіаторів).
  • Теплове навантаження на окремі ділянки контуру.
  • Сумарні тепловтрати будинку і кожної кімнати окремо в максимально холодний зимовий період.
  • Значення опору. Воно визначається за схемою розводки, довжині магістралі, кількості і формі вигинів, з’єднань, поворотів.
  • Загальний обсяг теплоносія, що завантажується в тепломагістраль.
  • Швидкість руху потоку.
  • Потужність циркуляційного насоса (для опалення примусового типу).
  • Тиск в магістралі.

Розрахунок перетину труб для теплосистем з примусовою циркуляцією повітря:

порядок розрахунку

  1. Обчислення необхідної теплової потужності.
  2. Визначення швидкості циркуляції носія в теплосистеми.
  3. Розрахунок опору контуру.
  4. Обчислення необхідного перетину трубопроводу.
  5. Обчислення оптимального діаметра опалювального колектора (при необхідності).

Обчислення теплової потужності системи

Спосіб 1. Найпростіший спосіб розрахунку теплової потужності базується на встановленому нормативі в 100 ват на 1м? приміщення. Тобто при площі будинку в 180м ?, потужність опалювального контуру складе 18000 ват або 18 кВт (180? 100 = 18000).

Спосіб 2. Нижче наведена формула, що дозволяє відкоригувати дані з урахуванням запасу потужності на випадок сильних морозів:

Однак дані методики характеризується рядом похибок, тому що не враховує спектр чинників, що впливають на тепловтрати:

  • висоту стель, яка може варіюватися в діапазоні від 2 до 4 і більше метрів, а значить, обсяг опалювальних приміщень навіть при однаковій площі не буде постійним.
  • якість утеплення фасаду будинку і відсоток втрат тепла через зовнішні стіни, двері і вікна, підлогу і дах;

  • теплопровідність склопакетів і матеріалів, з яких побудований будинок.

  • Кліматичні умови регіонів.

Спосіб 3. Представлений нижче метод враховує всі необхідні фактори.

  1. Підраховується обсяг будинку цілком або кожної кімнати окремо за формулою:

де:

  • V – Обсяг приміщення, що обігрівається.
  • h – Висота стель.
  • S – Площа приміщення, що обігрівається.
  1. Розраховується сумарна потужність контуру:

Часто застосовується і така формула:

При цьому регіональний поправочний коефіцієнт береться з наступної таблиці:

Поправочний коефіцієнт тепловтрат (К) безпосередньо залежить від теплоізоляції будівлі. Прийнято користуватися наступними усередненими значеннями:

  • При мінімальній теплоізоляції (типова дерев’яна або металоконструкція з тонкого листа) в розрахунок береться коефіцієнт в діапазоні від 3 до 4;
  • Одинарна цегляна кладка – 2-2,9;
  • Середній рівень утеплення (подвійна цегляна кладка) – 1-1,9;
  • Високоякісна теплоізоляція фасаду – 0,6-0,9.

Швидкість води в трубах

Рівномірність розподілу теплової енергії за елементами контуру залежить від того, з якою швидкістю рухається рідина, і чим менше діаметр трубопроводу, тим швидше відбувається його переміщення. Існують обмеження швидкісних показників:

  • не менш 0,25 м / сек, інакше в контурі утворюються повітряні пробки, які перешкоджають руху теплоносія і провокують втрати тепла. При недостатньому напорі повітряні пробки не дійдуть до встановлених кранів Маєвського і клапанів, а, значить, вони будуть марні;
  • не більше 1,5 м / сек, інакше циркуляція носія супроводжується шумом.

Еталонний показник швидкості потоку – від 0,36 до 0,7 м / сек.

На це слід орієнтуватися, вибираючи відповідне перетин труб. За допомогою установки циркуляційного насоса з’являється можливість контролювати циркуляцію теплоносія в контурі, не збільшуючи діаметр трубопроводу.

Розрахунок опору контуру

При розрахунку перетину труб за коефіцієнтом опору, насамперед визначається тиск в трубопроводі:

Потім, підставляючи значення діаметрів труб, підбирається мінімальне значення тепловтрат. Відповідно, той діаметр, який буде задовольняти прийнятним умовам опору, і буде шуканим.

Розрахунок опалювального колектора

Якщо Теплосистема передбачає облаштування розподільного колектора, то визначення його діаметра засноване на підрахунку перетинів підключаються до нього трубопроводів:

Відстань же між патрубками колектора має дорівнювати їх потроєному діаметру.

приклади

Розбираємося на прикладах.

Розрахунок для двотрубного контуру

дано:

  • Двоповерховий будинок площею в 340 м ?.
  • Будівельний матеріал – инкерманский камінь (природний вапняк), що характеризується низькою теплопровідністю. > Коефіцієнт утеплення будинку = 1.
  • Товщина стін – 40 см.
  • Вікна – пластикові, однокамерні.
  • Тепловтрати 1 поверху – 20 кВт; другого – 18 кВт.
  • Двотрубний контур з окремим крилом на кожному поверсі.
  • Матеріал труб – поліпропілен.
  • Температура подачі – 80? C.
  • Температура на виході – 60? C.
  • Дельта температур – 20? C.
  • Висота стель – 3 м.
  • Регіон – Крим (південь).
  • Середня температура п’яти найхолодніших днів зими – (-12? C).

Розрахунок:

  1. 340? 3 = 1020 (м?) – обсяг приміщення;
  2. 20 (-12) = 32 (? C) – різниця (дельта) температур між приміщенням і вулицею;
  3. 1020? 1? 32/860? 38 (кВт) – потужність опалювального контуру;
  4. Визначення перетину труби на першій ділянці від котла до розгалуження. Згідно таблиці, наведеної нижче, для передачі теплової потужності в 38 кВт підходять труби з перетином в 50, 63 або 75 мм. Перший варіант кращий, тому що забезпечує найбільшу швидкість руху носія.
  5. Для розведення потоку носія на перший і другий поверх, довідники наказувати труби з діаметром в 32 мм і 40 мм для потужностей 18 і 20 кВт відповідно.
  6. На кожному поверсі контур ділиться на дві магістралі з рівноцінною навантаженням по 10 і 9 кВт відповідно і перетином в 25 мм.
  7. У міру зниження навантаження внаслідок охолодження теплоносія діаметр труб слід зменшити до 20 мм (на першому поверсі – після другого радіатора, на другому – після третього).
  8. Зворотній розводка проводиться в тій же послідовності.

Для обчислення за формулою D = v354х (0.86хQ /? T) / V, беремо швидкість носія в 0,6 м / с. Отримуємо наступні дані v354х (0.86? 38/20) / 0,6? 31 мм. Це номінальний діаметр трубопроводу. Для реалізації на практиці слід підбирати різні діаметру труб на різних ділянках трубопроводу, які в середньому зведуться до розрахунковими даними згідно з алгоритмом, описаного в пунктах 4-7.

Визначення діаметра труб для однотрубної системи з примусовою циркуляцією

Як і в попередньому випадку, розрахунок проводиться з означеної схемою. Єдиний виняток полягає в дії насосного обладнання, що збільшує швидкість руху носія і забезпечує рівномірність його температури в контурі.

  1. Значне зниження потужності (до 8,5 кВт) відбувається тільки на четвертому радіаторі, де і здійснюється перехід на діаметр в 15 мм.
  2. Після п’ятого радіатора відбувається перехід на перетин в 12 мм.

Особливості розрахунку перетину металевих труб

Теплосистеми, виконані з металевих труб, повинні враховувати коефіцієнт втрат тепла через стінки. Особливо це важливо при значній протяжності трубопроводу, коли тепловтрати на кожному погонному метрі можуть мати катастрофічні наслідки для кінцевих радіаторів.

метал Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м? Град)
сталь 45,4
чавун 62,8
мідь 389,6
латунь 85,5

За допомогою закладання в енергосистему запасу потужності і правильного вибору діаметра труб вдається не допустити істотних витоків тепла.

Як підібрати діаметр труби для опалення

Продукція, що розрахунки дозволяють визначити перетину трубопроводу в питомих (приблизних) значеннях. Крім складних формул існують спеціальні таблиці, що спрощують визначення потрібного перетину при знанні основних параметрів теплосистеми.

За допомогою таблиці і значень теплової потужності, режиму температур подачі і обратки, а також розумної швидкості теплоносія (виділення рожевим кольором), підбирається потрібний діаметр труб.

Виходить, провести розрахунок діаметра труб не так вже й складно. Нехтувати ці питанням не варто, тому що правильно підібране перетин трубопроводу дозволить створити високоефективну і економічну теплосистему не тільки в приватному будинку, а й в квартирі багатоповерхівки з індивідуальним опаленням.

А поки пропонуємо подивитися відео по темі.

Підписуйтесь на розсилку і до швидких зустрічей!