В России первые эффективные устройства водяного отопления зданий разработал русский ученый П.Г. Соболевский в 1834–1841 году. Он впервые провел расчет диаметра трубы для отопления.
В наше время для создания наиболее благоприятных условий проживания и труда людей разрабатываются и внедряются самые передовые методы отопления помещений. Одновременно совершенствуются и упрощаются способы расчета диаметров труб.
Как диаметр трубы влияет на эффективность отопительной системы
Содержание статьи
Расчет диаметра труб поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии на обогрев помещения. Процесс позволяет определить габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.
Даже если при строительстве жилого дома, производственного здания, строения будут использованы самые современные теплоизоляционные материалы, но будут допущены просчеты в выборе диаметра труб, то поддержание нужной температуры в помещениях станет для застройщика нерентабельным. В некоторых случаях может произойти сбой или выход из строя всей системы.
Для достижения максимально возможной эффективности системы к проектированию нужно подходить комплексно. Подбор каждого звена — котла, труб, радиаторов, циркуляционного насоса — проводится с учетом всех особенностей каждого индивидуального проекта.
Какие данные нужны учитывать для расчета
Расчет будет рассматриваться на примере системы с принудительной циркуляцией, которая обеспечивается за счет работы насоса.
Для расчета необходимы такие данные:
- дельта температур теплоносителя на входе в систему и на обратке;
- скорость теплоносителя;
- мощность отопительной системы;
- общие теплопотери помещения (дом, квартира);
- протяженность трубопровода;
- мощность радиаторов каждой комнаты;
- способ разводки;
- материал труб.
Формула определения диаметра трубы
Профессиональный расчет диаметра труб достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам. Сейчас накоплен богатейший опыт использования в том или ином случае определенных труб. Результатом стала систематизация данных и занесение их в стандартные таблицы.
Таблица соответствия диаметров самых распространенных видов труб.
| Условный проход (Dy) трубы, мм | Диаметр резьбы (G), в дюймах | Наружный диаметр (Dh), мм | ||
| Стальная шовная, водо- и газопроводная | Бесшовная стальная | Полимерная | ||
| 10 | 3/8″ | 17 | 16 | 16 |
| 15 | 1/2″ | 21,3 | 20 | 20 |
| 20 | 3/4″ | 26,8 | 26 | 25 |
| 25 | 1″ | 33,5 | 32 | 32 |
| 32 | 1 1/4″ | 42,3 | 42 | 40 |
| 40 | 1 1/2″ | 48 | 45 | 50 |
| 50 | 2″ | 60 | 57 | 63 |
| 65 | 2 1/2″ | 75,5 | 76 | 75 |
| 80 | 3″ | 88,5 | 89 | 90 |
| 90 | 3 1/2″ | 101,3 | 102 | 110 |
| 100 | 4″ | 114 | 108 | 125 |
| 125 | 5″ | 140 | 133 | 140 |
| 150 | 6″ | 165 | 159 | 160 |
Для тех ситуаций, когда нужно самостоятельно рассчитать диаметр трубы для отопления, существует упрощенная формула расчета:
D = √ ((314 × Q) / (V × ∆t))
Где:
- D — искомый диаметр трубопровода, мм;
- ∆t — дельта температур (разница на входе и обратке), С°;
- Q — нужная тепловая мощность, кВт. Определенное (формула ниже) количество тепла, необходимое для обогрева помещения;
- V — скорость теплоносителя, м/с. Выбирается из определенного диапазона.
Расчет дельты температур
На подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90°С, а на выходе теплоноситель остывает до 65–70°С. В итоге значение ∆t — 20–25°С.
Порог скорости теплоносителя:
- Минимальный уровень составляет 0,2–0,25 м/сек. При меньшей скорости начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя. Это приводит к образованию воздушных пробок. Следствием становится частичная либо полная потеря работоспособности системы отопления.
- Верхний уровень может достигать 0,6–1,5 м/сек. По мере приближения его к максимальному показателю увеличиваются гидравлические шумы.
Расчет минимально необходимой тепловой мощности
Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можно использовать такую упрощенную формулу:
Qt = V × ∆t × K : 860
Символы обозначают:
- Qt — нужную тепловую мощность, в кВт/час;
- V — объем обогреваемого помещения, в м²;
- ∆t — разницу температур снаружи и внутри помещения, °С;
- К — коэффициент теплопотерь строения;
- 860 — перевод в кВт/час.
Упрощенные значения коэффициента теплопотерь для различных видов построек
Расчет теплопотерь дома – важнейший фактор для эффективного проектирования отопительной системы. Он поможет спрогнозировать смету на монтаж и расходы на отопление в планируемом строении.
Теплопотери любого помещения зависят от трех базовых параметров:
- Объем помещения – нужно узнать количество воздуха, который необходимо нагреть.
- Разница температур внутри и снаружи: чем больше этот параметр, тем быстрее происходит теплообмен и скорее охлаждается помещение.
- Теплопроводность ограждающих конструкций — способность стен, окон, крыши удерживать тепло.
В данном случае можно воспользоваться такими значениями коэффициента (К) для различных видов построек:
- 3–4 — постройка, не имеющая дополнительной утепляющей защиты (упрощенная конструкция из дерева или металлических листов).
- 2–2,9 — невысокая степень теплоизоляции (строения с кладкой в один кирпич, не утепленный сруб).
- 1–1,9 — средний уровень (конструкция здания классическая: двойная кладка кирпича, сруб с одинарным утеплением, небольшое количество окон, стандартная кровля).
- 0,6–0,9 — высокая степень (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание пола и крыша утеплены).
Иногда существует вероятность заужения диаметра против расчетной или табличной величины. Это крайне нежелательно. Когда выполняется разводка по дому, рекомендуется использовать одинаковый типоразмер труб. Увеличение или уменьшение диаметра может вызвать сбой работы всей системы отопления.
В этом видео специалист дает практические советы по проведению расчета диаметра труб.
Цены на разные виды труб для отопления
Трубы для частного и многоквартирного дома
Существуют различные отопительные системы, и в каждом конкретном случае трубы должны соответствовать индивидуальным особенностям проектируемого строения.
Индивидуальное строительство
В России и странах СНГ используются три вида отопительных систем, каждая из которых имеет свои особенности.
Ленинградка
С ее помощью можно отлично организовать отопление любого дома, существенно сэкономить на покупке материалов и снизить затраты на монтажные работы. Эта схема позволяет регулировать температурный режим в каждой отдельной комнате, создавая оптимальные условия проживания.
В системе отопления «Ленинградка» используются следующие диаметры труб:
- Магистральная: 20–25 мм (одноэтажный дом) и 30–40 мм (двухэтажный и выше).
- Для подключения радиатора: 13–16 мм.
Чтобы регулировать подачу тепла на каждый радиатор, можно установить вентиль на трубе подключения.
Петля Тихельмана
Для этой системы свойственны следующие положительные особенности: стабильность в процессе эксплуатации и равномерный прогрев всех радиаторов. Эту схему подключения отопительных приборов называют еще попутной. Подача теплоносителя заканчивается на последнем радиаторе. Обратка начинается сразу от первой батареи. Петля Тихельмана может использоваться с одинаковой эффективностью на больших и малых площадях.
Тупиковая
В этой системе ближний к котлу радиатор прогревается сильнее, а последний получает теплоносителя меньше других. Для тупиковой схемы количество радиаторов в каждом плече ограничено. Трубы используются такие же, как в Ленинградке.
Система отопления многоквартирного дома
В настоящее время для многоквартирного дома обычно используется система центрального отопления. Вода поступает в нее от ТЭЦ (или других поставщиков). Проектируется система таким образом, чтобы обеспечить одинаковое давление теплоносителя в магистральных трубах на всех этажах дома .
Диаметры труб отопления в многоквартирном доме:
- На входе, в подвале — 100 мм.
- Лежаки, распределяющие теплоноситель по подъездам — 50–76 мм. Параметр зависит от размеров здания, и от того, на какое расстояние транспортируется теплоноситель и сколько отводов будет у трубопровода.
- Диаметр стояков — 20 мм.
Обратка выполняется по возрастающей — 20–50–76–100 мм. Используются различные водяные контуры: однотрубные и двухтрубные.
Согласно СНИПам и ГОСТам, система отопления многоквартирного дома должна обеспечивать нагревание воздуха в зимний период внутри всех жилых помещений до 20-22 градусов Цельсия.
Расчет отопительного коллектора
Чтобы обеспечить равновесие и устойчивую работу отопительной системы, все ее элементы должны соответствовать друг к другу по своей пропускной способности. Последняя зависит от правильно подобранного сечения труб.
На этом принципе основан расчет коллектора. Он должен иметь величину поперечного сечения, равную или допустимо большую суммы площадей сечений всех отводящих веток. Размер сечения сборной гребенки должен быть не меньше суммы площадей подводящих трубопроводов.
Это условие описывается данной формулой:
S = S, + S,, + S,,, + … + Sn
Где:
- S — площадь сечения коллектора или гребенки;
- S, … — Sn — площади сечений исходящих или входящих веток.
Формула расчета площади сечения
За основу берется формула вычисления площади круга, а в данном случае — сечения коллектора (гребенки). Сумма площадей сечений отходящих труб и дает нужный результат — величину отопительного коллектора.
Sколл = π × Dколл²/4, тогда формула расчета принимает вид:
π × Dколл²/4 = π × d,²/4 + π × d,,²/4 + π × d,,,²/4 + …+ π × dn²/4,
где:
- Dколл — диаметр коллектора;
- π — число Пи;
- d, — dn – внутренние диаметры отводящих веток.
Чтобы упростить формулу, надо сократить число пи и взять все под корень квадратный:
Dколл = 2 × √ (d,²/4 + d,,²/4 + d,,,²/4 +…+dn²/4).
По этой формуле можно рассчитать коллектор любой сложности и конфигурации. В случае, если все отходящие ветки отопления имеют одинаковый диаметр, формула принимает следующий вид:
Dколл = 2 × √ (dобщ²/4 × N),
где:
- N — количество отводящих от гребенки труб;
- dобщ – диаметр каждой отводящей трубы.
Если при расчете получается дробное число, его следует округлять в большую сторону. Это нужно для того, чтобы не произошло заужение сечения коллектора и снижение мощности системы.
Дополнительные требования к конструкции коллектора
При расчете всех параметров коллектора должны выполняться два условия: расстояние между входной и выходной группами веток равно шести диаметрам, а отводы отопительных контуров удалены друг от друга на три размера.
Схема подключения коллектора в систему отопления коттеджа.
Монтажные гильзы
Монтаж отопительной системы невозможен без использования монтажных гильз. При прокладке трубопровода сквозь стены и перекрытия стенки изделий вступают в контакт с агрессивной средой.
В силу физических законов, трубы при эксплуатации будут подвергаться периодическому сужению и расширению. Это приведет к механическому воздействию на поверхность с гарантией более быстрого износа в местах контакта. Чтобы этого избежать, в строительных нормах СНИП предусмотрено снабжение трубопроводов дополнительными конструктивными деталями, которые называются гильзами.
Гильзы призваны:
- предотвращать протекание жидкостей со смежных помещений или улицы;
- не допускать прохода ненужных газообразных веществ;
- сохранять звукоизоляцию;
- обеспечивать целостность строения при демонтаже или замене трубопровода;
- предупреждать проникновение нежелательных насекомых в помещения.
Трубопровод может проходить через любое здание в двух плоскостях: вертикальной (полы, перекрытия, потолки) и горизонтальной (внутренние и внешние стены, перекрытия).
Гильза состоит из:
- Чехла (стандартный или нарезается из стальных или полимерных труб).
- Набивки (заполнение полости между трубопроводом и чехлом), в качестве которой может выступать мягкий негорючий материал. Возможно использование специальных цементных или глиняных смесей.
Размер гильзы в сборе определяется внешним диаметром трубопровода и толщиной стены или перекрытия: размер чехла и длина изделия должны быть на 10–20 мм больше.
Данное видео кратко познакомит с монтажом системы отопления в квартире.
Общие сведения о трубах отопления
Все трубы для систем отопления условно могут быть поделены на два вида: металлические и полимерные.
Металлические:
- медные;
- металлопластиковые;
- бронзовые;
- металлические гофрированные;
- стальные.
Медные трубы превосходят все остальные по таким параметрам: долгий срок службы, гладкость, повышающая скорость передвижения теплоносителя, устойчивость к ультрафиолету.
Полимерные:
- поливинилхлорид (ПВХ);
- полиэтилентерефталат ( ПЭТ);
- металлопластик;
- полиуретан;
- пропилен;
- полипропилен.
Диаметр сечения, в котором предлагаются пропилен и полипропилен трубы, может быть в пределах 16-110 мм. К достоинствам этого материала можно отнести: сравнительно небольшой вес, легкость обработки и проведения монтажных работ, невысокую цену. Дровяные печи длительного горения для отопления дома вы найдете ответ по ссылке.
Видео
Посмотрите видео, в котором показано, какие трубы выбирать для системы отопления.
