Как рассчитать, какой размер сечения трубы лучше и целесообразней использовать для отопления частного дома

Строительство системы отопления для частного дома должно начинаться с тщательной проработки проекта. Проект должен учитывать все параметры, способные оказывать влияние на энергоэффективность будущей теплосистемы.

Сюда входит подбор подходящего котла, батарей, схемы размещения, выбор материала труб и соединительных элементов. Не менее важным параметром считается и верный расчет диаметра трубопроводов.
Назад к оглавлению

Проблемы выбора труб для отопления

Некоторым покажется, что определение необходимого диаметра труб для теплосистемы отнюдь не является сложной задачей. Казалось бы, какие требования можно предъявить трубе, единственная задача которой – доставка теплоносителя до радиаторов.

А между тем, неверно подобранный диаметр трубы (либо коллектора) может негативно сказаться на работе всей отопительной системы. Движение жидкости по трубопроводу сопровождается многочисленными сложными процессами, для описания которых существует специальный раздел физики – гидродинамика.

Не углубляясь в научные дебри, можно, тем не менее, определить ряд основополагающих характеристик, непосредственно зависящих от диаметра трубопровода:

• Скорость распространения жидкости. Влияет на оптимальное распределение тепла по радиаторам отопления, не давая теплоносителю остыть ниже минимального значения температуры. Кроме того, от скорости распространения напрямую будет зависеть уровень шума работающей теплосистемы.
• Объем теплоносителя. С одной стороны, увеличение диаметра труб будет способствовать уменьшению потерь от трения жидкости о внутреннюю поверхность трубопровода. С другой стороны, с ростом сечения трубы будет увеличиваться суммарный объем теплоносителя в системе, а на его нагрев будет требоваться большее количество энергии.
• Гидравлические потери. Возникают на стыках труб различного диаметра. Чем больше переходов будет в теплосистеме, тем больше потерь такого рода получится в итоге.

Назад к оглавлению

Как рассчитать сечение труб для теплоснабжения

Прежде чем приступать к определению диаметра трубопровода, стоит детально разобраться с самим понятием «диаметр». Применимо к трубам отопления принято говорить о нескольких интерпретациях данного термина:

• Внешний диаметр. Параметр, необходимый при проектировании системы. Складывается из внутреннего диаметра и толщины стенок.
• Внутренний диаметр. Определяет пропускную способность трубопровода.
• Номинальное значение проходного отверстия трубы. Показатель, используемый при маркировке пластиковых изделий.

Это важно! Маркировка стальных и чугунных труб устанавливается по внутреннему сечению, медных и металлопластиковых – по внешнему.

Довольно часто диаметр труб указывается в дюймах. Перевести их в более привычные для нас миллиметры просто – в одном дюйме содержится 25,4 мм.
Назад к оглавлению

Расчёт тепловой мощности системы

Для небольших стандартных систем отопления вполне возможно обойтись без сложных вычислений. Здесь будет достаточно придерживаться нескольких несложных правил:

• Для контуров с естественной циркуляцией оптимальным диаметром труб станет значение 30-40 мм.
• В системах с принудительной циркуляцией теплоносителя стоит предпочесть трубы меньшего диаметра. Это позволит обеспечить оптимальные значения скорости и давления потока жидкости.

Если требуются точные расчеты, можно призвать на помощь готовые специальные программы, либо произвести вычисления по формулам. В первую очередь, определяется тепловая мощность системы: Q = (V*∆t*K)*860.

• Q – тепловая мощность, кВт/ч,
• V – объем отапливаемого помещения, м3,
• ∆t – усредненный показатель разницы температур в помещении и на улице, ⁰С,
• К – коэффициент тепловых потерь,
• 860 – постоянный поправочный коэффициент для перевода рассчитанных показателей в формат кВт/ч.

Все множители могут быть легко подсчитаны, с достаточной долей достоверности. Некоторые вопросы может вызвать только определение коэффициента К.

Его значение зависит от уровня теплоизоляции дома или помещения, для которого ведутся расчеты.

Цифры могут быть такими:

• К=3-4. Здание с минимальным уровнем теплоизоляции.
• К=2-2.9. Облицовка фасада кирпичом.
• К=1-1.9. Средний уровень теплоизоляции.
• К=0.6-0.9. Качественное утепление современными материалами.

После определения тепловой мощности системы отопления для определения диаметра труб необходимо будет воспользоваться специальной таблицей.

Таблицы могут различаться в зависимости от типа трубы (полипропилен, сталь, чугун, медь и т.п.) и даже изготовителя. Правильнее брать эти таблицы напрямую с сайтов фирм-производителей. Чаще всего в таблице указывается тепловая мощность и предполагаемая дельта температур. На пересечении этих параметров будет указан искомый диаметр трубы.

В том случае, если найти таблицу для конкретного типа трубы не получилось, можно воспользоваться таблицей соответствия различных типов трубопроводов.

Здесь, для каждого диаметра трубы (имеется в виду внутренний диаметр) расписаны соответствующие модели из иных материалов. Разумеется, будет некоторая погрешность, но для небольших отопительных систем она вполне допустима.

Назад к оглавлению

Скорость движения жидкости в системе

От скорости движения теплоносителя по системе отопления зависит равномерное распределение тепловой энергии по всем батареям или радиаторам.

Диаметр трубы, между тем, оказывает непосредственное влияние на скорость продвижения жидкости – чем меньше площадь сечения трубопровода, тем с большей скоростью (при прочих равных условиях) будет перемещаться по ней теплоноситель.

При определении диаметра труб стоит подобрать значение скорости таким образом, чтобы оно укладывалось в рамки диапазона:

• С одной стороны, скорость потока воды не должна оказаться слишком высокой. Это, разумеется, позволит увеличить КПД системы, но будет неизменно сопровождаться дополнительными шумами.
• С другой стороны, при скоростях ниже 0,3 м/с будут отмечаться большие потери тепла. Кроме того, малый напор сделает бесполезными воздухоотводчики и краны Маевского, поскольку воздушные пробки попросту не будут доходить до этих элементов.
• Оптимальным значением скорости принято считать показатели из диапазона 0,36-0,7 м/с.

Назад к оглавлению

Особенности расчета для коллекторного теплоснабжения

Описанная выше технология расчета с одинаковым успехом может применяться как для однотрубных, так и для двухтрубных систем отопления. Если теплосистема подразумевает использование коллекторов, то для выбора правильного диаметра этого элемента также потребуются некоторые вычисления:

M = M1+M2+…+Mn,

где М – сечение коллектора,

M1, M2, Mn – диаметры подключаемых к коллектору трубопроводов.

Из формулы видно, что диаметр коллектора можно верно рассчитать только после подсчета сечения трубопроводов и определения количества линий, подходящих к коллектору.

Обратите внимание! При определении оптимального расстояния между патрубками коллектора принято придерживаться правила «трех диаметров». Соседние отводки должны отстоять друг от друга на расстояние, равное их утроенному диаметру.

Назад к оглавлению

Из какого материала должны быть трубы для отопления в частном доме

Важнейшим параметром, оказывающим непосредственное влияние на способ монтажа, стоимость проекта и тепловые потери функционирующей системы, считается материал изготовления труб. Здесь важно понимать, что какие бы то ни было расчеты параметров отопительной системы можно производить только после того, как будет точно определен тип трубопровода.

Сегодня одинаково успешно применяется несколько вариантов, каждый из которых имеет сильные и слабые стороны:

• Стальная труба. Долгое время оставалась единственным доступным материалом для строительства теплосистем. Характеризуется солидными показателями прочности, но сложна в монтаже, подвержена коррозии и отличается сравнительно высокой шероховатостью внутренних стенок. Последние два недостатка нивелируются использованием аналогов из нержавеющей стали, но такие изделия будут стоить на порядок выше.
• Медная труба. Отличается прекрасными эксплуатационными характеристиками, не ржавеет, способна выдерживать незначительное расширение при замерзании теплоносителя. Недостаток – высокая стоимость и сложность монтажа.
• Полимерная труба. Производится из полиэтилена или полипропилена. Полимерные изделия отличаются малой ценой, легкостью монтажа, долгим сроком службы. Помимо диаметра самой трубы, важно верно подобрать толщину стенок изделия, которая может варьироваться от 1,8 до 3 мм и должна находиться в непосредственной зависимости от уровня рабочего давления в системе отопления.