Как определить диаметр труб отопления: вычисления или стандартная таблица

С чего начинается система отопления

Важным этапом в строительстве любого жилого здания является закладка системы отопления. В этом процессе нужно определить тепловую мощность, сделать гидравлический расчет, в котором определяется диаметр труб, рассчитать размеры отопительных приборов и подобрать оборудование. Все вычисления делают на основании составленного плана дома, где схематически прорисовывают: места установки теплогенераторов (котлов), циркуляционные насосы, теплопроводы, отопительные агрегаты.

После того, как схема составлена, приступают к вычислению основного показателя – тепловой мощности отопительной системы. Затем переходят к расчету диаметру труб. Основная нагрузка данного элемента это обеспечение доставки необходимого количества теплоносителя к радиаторам или другим обогревательным устройствам.

Для выполнения верных операций нужно знать:

• общую теплопотерю дома;
• мощность отопительных агрегатов в каждом помещении;
• суммарную длину трубопровода отопления;
• тип отопительной системы (разводка на одной или двух трубах, применение циркуляционных насосов или естественная циркуляция).

Только когда все эти параметры определены, можно приступать непосредственно к вычислениям диаметра труб.

Особенности выбора труб для отопления

При выборе труб для отопительной системы можно воспользоваться двумя вариантами для получения эффективного теплообмена. Они нужны, чтобы доставлять необходимое количество горячей жидкости к регистру или радиатору для обеспечения скорейшего прогрева. Если предусмотрена система принудительная (с циркуляционным насосом), то выбирают изделия меньшего диаметра. Это позволяет за определенный промежуток времени «прогнать» большее количество теплоносителя. Если без помпы, то нужны трубы большего сечения, так как движения жидкости будет медленнее.

В последнее время при закладке схемы системы отопления выбирают первый вариант, где присутствует циркуляционный насос. На это несколько причин:

• трубы меньшего диаметра стоят дешевле;
• они проще в работе: когда пускают поверх стены не такие громоздкие; если закладывать в стену или под пол требуется меньше штрабить;
• небольшое сечение труб это меньше жидкости в системе, следовательно быстрее прогревается.

Помимо габаритов на выбор влияет материал изготовления. На рынке встречаются металлические, полипропиленовые, металлопластиковые, медные.

Каким образом выполняют расчет труб

Так как заводы выпускают стандартные размеры труб, а габариты жилых помещений можно приравнять по определенному количеству требуемого тепла, то не разумно каждый раз выполнять одинаковые вычисления. В сети интернет и строительных справочниках можно найти стандартные таблицы, в которых записаны варианты размеров труб в зависимости от необходимого количества тепла, объема и скорости жидкости, требуемого температурного режима. Поэтому, чтобы подобрать нужную, стоит найти тип предполагаемого материала в таблице, затем подбираем по указанным показателям нужный диаметр.

Изначально формула для расчета диаметра трубы выглядит так:

D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ Δt°) ⁄ V)

Здесь: D это искомый диаметр трубы (мм),  Q – требуемая энергия для обогрева помещения (кВт), Δt° – разность температур между подачей и обраткой, V – необходимая скорость движения жидкости по системе (м/с).

При этом показатель скорости движения теплоносителя также выбирают из таблицы в зависимости от материала труб (металл, медь, полипропилен, пластик). В среднем этот показатель колеблется от 0,3 м/с до 0,7 м/с. хотя допускаются значения от 0,2 до 1,5м/с. Если поток слишком медленный, то в системе появляются воздушные пробки. Если скорость увеличить, то уровень шума будет завышен. Также на диаметр влияет тип – однотрубный, двутрубный. Рассмотрим каждый подробнее.

Система с двухтрубным контуром отопления

Чаще всего встречаются в частных домах трубы отопления из полипропилена. Самым ходовым считается контур сечением 25мм, а патрубки батареи – 20мм.

Подобная разница диаметров основной трубы и подводки позволяет:

1. увеличить скорость жидкости в системе;
2. сделать циркуляцию в батарее лучше;
3. равномерность прогрева.

Следующей по популярности является сочетание диаметра контура 20 мм и патрубков 16 мм. Если при закладке системы отопления частного дома требуется выполнить расчеты самостоятельно, то необходимо знать:

• Площадь помещений

Количество квадратных метров в помещениях, которые требуется отопить, позволяют рассчитать мощность котла и нужный диаметр труб. При этом мощный нагреватель потребует использования трубопровода большего сечения. В комнатах, где потолок 2,5м на обогрев 1м² нужно затратить 0,1кВт энергии.

• Теплопотери

Данные можно найти в стандартных таблицах, где приведены средние показатели с учетом региона и качества стен. Количество теплопотерь напрямую влияет на мощность обогревателя. Чтобы не тратить время на дополнительные вычисления и поиски таблиц чаще всего к ранее полученной мощности котла прибавляют 20% кВт.

• Скорость движения теплоносителя.

Скорость движения жидкости по трубам берется в среднем диапазоне 0,2-1,5 м/с. Если система с принудительной циркуляцией, то данный показатель равен 0,6 м/с.

• Как остывает жидкость в трубах.

Вычисления требуют замеров температуры жидкости в трубах подачи и обратки. Так как провести подобные замеры на этапе проектирования, то следует воспользоваться такими данными 80 и 60⁰С. То есть средние теплопотери составляют 20⁰С.

Для примера возьмем дом в один этаж площадь которого 120м². Тогда, подставив в формулу получим:

D = √(354 × 120 ×( 0,1+20%) ⁄ 20 ⁄ 0,6) = 19,11 (мм).

Следует помнить, что трубы выпускают стандартных габаритов и стоит подобрать наиболее подходящий внутренний просвет. Перед покупкой нужно выбрать именно внутреннее сечение, поэтому от внешнего диаметра отнять толщину стенок. При этом учитывается давление теплоносителя: при 10 атмосферах подходит изделие наружного сечения 25 мм; от 20 до 25 атмосфер – 32мм.

Система с однотрубным контуром

При выборе диаметра трубы для отопительной системы в первую очередь определяются с ее типом: самотёчная (открытая) или с применением циркуляционного насоса (герметичная); расположение и вид расширительного бака. При этом открытая применима в частных домах, а в многоквартирных используют исключительно герметичная. В первом варианте нужно, чтобы проход для теплоносителя был больше, чем в замкнутой. При этом применение отопления закрытого типа требует наличия труб разных сечений на определенных участках, чтобы сбалансировать контур.

Чтобы правильно вычислить диаметр труб для отопления, можно воспользоваться той же формулой, что была указана ранее. А вот методика расчета и таблицы используются немного иные: голубого цвета в ней указана скорость движения жидкости,  а значение мощности указаны в отдельном поле.

Для примера возьмем одноэтажный дом, где будут последовательно подключены шесть батарей по однотрубному типу с циркуляционным насосом. Так от обогревательного прибора в систему поступает 15 кВт энергии. По таблице в зоне оптимальных скоростей находим показатели, подходящие данным: могут быть использованы трубы размером 20 и 25 мм. Учитывая насос, выбираем 20мм. смотрим далее:

1.  первая батарея снижает тепловую нагрузку на 12 кВт, что соответствует также диаметру труб 20мм;
2. к третьей батарее приходит 10,5кВт, что также входит в рамки с сечением 20мм;
3. четвертая получает 8,5кВт, что подходит 15мм;
4. для пятой также выбираем 15 мм – 6,5кВт;
5. последняя (шестая) оборудуется при помощи трубы 12 мм сечения.

Важно: в таблице указывают внутренний диаметр трубы. Необходимую заводскую маркировку и тип материала также можно там найти.

Стоит учесть, что материал изготовления также оказывает значение на эффективность системы отопления и соответственно на выбор трубы. Полипропиленовые и металлопластиковые отличаются низкой теплопроводностью, следовательно теплопотери минимальны. Элементы отопления, выполненные из стали, нержавейки или алюминия при длинном трубопроводе выделяют с поверхности значительное количество энергии. Рассмотрим подробнее.

Расчет для системы с металлическими трубами.

В большой системе отопления с применением металлического трубопровода, велики потери энергии через стенки. При этом неправильно подобранный диаметр трубы приводит к низким температурам теплоносителя в последней батарее, что делает отопление малоэффективным.

Чтобы этого избежать применяют формулу теплопотерь:

q = k*3.14*(tв-tп), здесь: q – теплопотеря на м трубопровода; k – коэффициент теплопередачи в зависимости от материала; tв – температура теплоносителя; tп – температура в помещении.

Возьмем показатели, соответствующие стальной трубе: k=0,272 Вт*м/с; tв=80°С; tп=22°С, тогда:

   q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с

Полученные данные показывают, что каждый метр трубопровода теряет примерно 50Вт тепла. И с увеличением сечения такой трубы, потери соответственно увеличиваются. Эти теплопотери при расчете суммируют со снижением тепловой нагрузки на радиаторе,  подставив полученные данные, в таблице ищут соответствующий диаметр. Если система рассчитывается для частного дома, подобные снижения эффективности некритичны.

Обратите внимание: для того, чтобы минимизировать их в расчетах теплопотери и мощности отопительных агрегатов, получаемые величины округляют, получая большее  значение. Такой запас позволяет ускорить вычисления.

Где найти таблицы для расчета диаметра трубы?

Практически на каждом сайте компании, занимающейся производством и продажей труб, есть такие таблицы. Их можно скачать себе  или посмотреть онлайн. В зависимости  от производителя, маркировка на трубах может быть разной: указан внутренний или наружный размер. Если подробных данных не нашли, то в расчетах допускается приравнивание этих показателей.

В случае, если найдена только таблица для полипропиленовой трубы, а планируется установка металлопластика, можно провести вычисления по ней. Затем ищем аналоги, соответствующие МП. При этом получаемая погрешность в системе с принудительной циркуляцией не оказывает особого значения на эффективность обогрева.

На сегодняшний день в сети интернет можно найти онлайн калькулятор для вычислений различных показателей, необходимых при строительстве частных домов. Подобные ресурсы позволяют сэкономить время и выполняют вычисления, которые показывают усредненные данные по каждому пункту запроса.