Отопление дома или квартиры — не такая простая инженерная система, как может показаться на первый взгляд. При составлении проекта требуется провести много расчётов, в частности, нужного диаметра трубопровода.
Правильно подобрать диаметр – это залог надёжной, комфортной и эффективной системы обогрева помещений.
К примеру, отопление без насоса, где теплоноситель циркулирует самотёком, вообще может не заработать при слишком узких трубах, а схема с принудительной циркуляцией при занижении диаметра будет шуметь или не прогревать помещения до нужной температуры. Поэтому следует воспользоваться правилами расчёта, которые позволят привести теплопотери к минимуму.
Влияние диаметра труб на КПД для системы отопления в частном доме
Ошибочно полагаться на принцип «больше — лучше» при выборе сечения трубопровода. Слишком большое сечение трубы ведёт к снижению давления в ней, а значит и скорости теплоносителя и теплового потока.
Более того, если диаметр слишком велик, у насоса попросту может не хватить производительности для перемещения такого большого объёма теплоносителя.
Важно! Больший объём теплоносителя в системе подразумевает высокую суммарную теплоёмкость, а значит времени и энергии на его подогрев будет затрачиваться больше, что также влияет на КПД не в лучшую сторону.
Подбор сечения трубы: таблица
Оптимальное сечение трубы должно быть минимально возможным для данной конфигурации (см. таблицу) по следующим причинам:
- маленький объём теплоносителя быстрее нагревается;
- меньший просвет создаёт большее сопротивление движению теплоносителя, оно замедляется, что приводит к уменьшению шума;
- трубопровод небольшого диаметра лучше впишется в интерьер и вызовет меньше трудностей при монтаже;
- от размера трубы зависит её стоимость, поэтому тонкие трубы более выгодны по цене.
Однако, не стоит переусердствовать: помимо того, что маленький диаметр создаёт повышенную нагрузку на соединительную и запорную арматуру, он также не в состоянии перенести достаточно тепловой энергии.
Чтобы определить оптимальное сечение трубы, используется следующая таблица.
Фото 1. Таблица, в которой значения приведены для стандартной двухтрубной схемы системы отопления.
Типовые решения
- обычный диаметр трубопровода — 10 и 15 мм;
- стояк потребует чуть большего — 25.
Необходимо знать: приобретенные изделия создаются не ювелирами, и трубы «10 мм» легко окажутся на пару миллиметров побольше. Обязательно руководствуйтесь таким параметром, как толщина стеночек: нужно так подобрать диаметр именно внутри (для этого нужно вычесть из общего толщину стенок), чтоб все фитинги подошли!
Чем выше уровень сложности будущих сантехнических работ в домовладении, тем больше должен быть диаметр всех труб, и длинных, и коротких. Когда предполагается «сложносочиненный» водопровод со многими поворотными точками, стыками и предполагаемыми скачками давления, стоит подстраховаться с помощью увеличения диаметра. Следует также непременно учесть максимальные значения как давления, так и температуры в вашем водопроводе, чтобы он не лопнул от первого же гидроудара.
Экономия здесь неоправданна. Дополнительный совет: чтоб водопроводная система отличалась безупречной работой и надежностью в эксплуатации, нужно подбирать изделия высокого качества. Это касается и труб, и мелких элементов (фитинги и муфты). Обидно будет «угробить» выверенную систему дешевой арматурой.
Какие нужны параметры
В описании характеристик на конкретную трубу могут встретиться следующие параметры:
- Внутренний диаметр — основной фактор, влияющий на производительность системы и учитывающийся в расчёте.
- Внешний — измеряется по внешней окружности трубопровода, влияет на то, какие отверстия потребуется сверлить в стенах и перекрытиях.
- Номинальный, или условный — приблизительно совпадает с внутренним сечением трубы, выбирается из фиксированного ряда чисел по ГОСТу, обозначается как DN 100. Для распространённых значений иногда так же обозначается как диаметр резьбы в дюймах, например: 1/2″, 3/4″.
Процедура расчёта, чтобы подобрать размер
Рассмотрим пример типового расчёта сечения трубопровода для обогрева комнаты 40 м 2 .
- Вычислим оптимальное количество энергии для прогрева помещения. Для средней полосы, утеплённого дома и потолков не выше 3 метров, на 10 м 2 площади требуется 1 кВт тепла. Или для 40 м 2 — 4 кВт.
- Берём 20% запас (на случай непредвиденных теплопотерь в виде открытых окон и других факторов): 4*1,2 = 4,8 кВт, или 4800 Вт. Под каждым окном в помещении должен стоять радиатор отопления. Допустим, в нашей комнате 3 окна, тогда это 3 радиатора, каждый по
1,6 кВт.
Внимание! Тепловая мощность указывается в техпаспорте на батарею отопления. Можно использовать более мощный радиатор, но не наоборот, иначе помещение не будет прогреваться достаточно эффективно.
- Теперь обращаемся к таблице и находим в ячейках самое близкое значение мощности к расчётному, округляя в большую сторону.
Согласно таблице, это 5518 Вт и нужно использовать трубопровод с сечением равным 12 мм, а скорость движения теплоносителя составит 0,6 м/с.
Несмотря на присутствие в ячейках других близких значений, используют значения из ограниченной синим цветом зоны, которая заключает в себе приемлемые значения скорости жидкости в трубопроводе.
Подходящая скорость протока теплоносителя по трубам — от 0,3 до 0,7 м/с. Меньшая — приведёт к медленному обогреву помещения и неравномерному прогреву радиаторов, а при большей жидкость просто не будет успевать прогреваться до установленной температуры в теплообменнике котла и создавать ощутимый шум.
Особенности выбора в частном доме
В случае наличия центральной отопительной магистрали, подбор диаметра проводится аналогично квартирным отопительным системам. Однако если вы проектируете автономное отопление в частном доме, то необходимо принять в расчёт тип циркуляции теплоносителя: естественный или принудительный.
Принудительная циркуляция жидкости не так привередлива к выбору сечения трубопровода, а вот работа самотёчной системы с естественной циркуляцией очень сильно зависит от диаметра труб на различных участках.
Обобщенные данные
Построение водопровода в домах как частных, так и многоэтажных проводиться с использованием металлических вариантов, что имеют различное обозначение диаметра трубы. Они бывают стальными и медными, в зависимости от пожелания человека. Подбирается отдельно и радиус, это же касается и пластиковых или комбинированных вариантов.
Стоит понимать, что диаметры водопроводных труб и прочие параметры зависят от исходного материала. Выходит, так, что расчет пропускной способности трубы проводиться на основе таких параметров:
- Внутренний водопроводный радиус;
- Переходной размер;
- Номинальный размер;
- Внешний радиус;
- Толщина.
Раньше посчитать диаметр трубы было легко – лет 15 назад распространены были одинаковые чугунные трубки.
Трубопровод как ключ к эффективной работе
Сечение труб, из которых монтируется система отопления, имеет большое значение в эффективности её работы.
Неправильно произведённый расчёт диаметров может не проявить себя до поры до времени.
Например, пока вы не измените температуру теплоносителя или не попытаетесь запустить систему в холодном доме.
Если отопление и так работало «на грани», то изменение температурного режима может понизить давление до таких уровней, что система просто не будет работать.
ГОСТы и СНиПы
Касательно расчета диаметра трубопроводов, полезно воспользоваться:
- СП 40-102-2000 – описывает общие требования ко всем видам монтируемых трубопроводов из полимерного материала;
- СНиП 41-01-2003 – содержит строительные нормы и правила для систем отопления, теплоснабжения, вентиляции;
- СНиП 2.04.02-84 и его актуализированная редакция СП 31.13330.2012 – затрагивает вопросы стандартизации и проектирования систем водоснабжения;
- ГОСТ 34059-2017 – содержит правила выполнения работ при монтаже отопления, ХВ и ГВ, испытанию коммуникаций;
- ГОСТ Р 52134-2003 – стандарты для напорных труб из термопластов, основной регламентирующий документ;
- СНиП 2.04.01-85 – правила для организации внутреннего водопровода;
- СП 40-101-96 – правила для проектирования и монтажа труб из полипропилена.
Влияние диаметра на работу отопления
Инструкция по монтажу отопительной системы вряд ли затрагивает вопросы расчета трубопровода (узнайте также как рассчитать диаметр трубы для отопления).
Между тем, при движении по трубе теплоноситель сталкивается с несколькими видами сопротивлений и это нужно учитывать при подборе типоразмера:
- трение о стенки. За счет этого часть скорости теряется;
- потери скорости при поворотах. Разводку по квартире невозможно выполнить без поворотов (к тому же есть повороты под углом 90ᵒ);
- изменение диаметров. Если при разводке по квартире попытаться использовать разные типоразмеры, то сопротивление движению потока будет наблюдаться еще и в местах сопряжения разных типоразмеров.
Обратите внимание! Заужение диаметра трубы отопления нежелательно. При разводке по дому нужно использовать один и тот же типоразмер. Исключение допускается в случае большой длины циркуляционного контура, в таком случае можно увеличить скорость движения теплоносителя за счет уменьшения D.
Что же касается самого трубопровода, то главной его характеристикой, влияющей на движение теплоносителя, можно назвать внутренний диаметр (Двн). Чем он меньше, тем больше давление и наоборот – с ростом Двн давление в системе падает. Это нужно учитывать, когда выполняется подбор диаметра трубы для отопления.
С этим явлением и связана распространенная ошибка сантехников-любителей. Они уверены в том, что если взять размер побольше, то через радиаторы будет проходить большее количество теплоносителя и комната быстрее прогреется.
На самом же деле эффект будет противоположный – из-за падения давления батареи останутся прохладными. В таком случае выручить может установка более мощного циркуляционного насоса, но цена такого решения высока, гораздо проще правильно подобрать нужный диаметр.
Типовые решения
Для подачи воды от скважины к дому используют трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления, металлопластика, полипропилена и меди.
Трубы из ПНД – полиэтилена низкого давления
Материал отличается простотой сборки, не требуется никаких инструментов. Используют только специальные недорогие фитинги, которые затягиваются вручную, обеспечивая герметичность соединений.
Трубы из ПНД не лопнут, даже если в них замерзнет вода. Подходят только для холодной воды, поэтому оптимальны для введения воды в дом.
Трубы из полиэтилена низкого давления.
Из ПНД можно и полностью изготовить систему водоснабжения. Такое решение подходит в случае создания только системы ХВС, холодного водоснабжения помещений.
Для получения горячей воды в этом случае используются электрические водонагреватели.
Такая схема водоснабжения применяется в домах для сезонного проживания или в нежилых постройках, таких как баня, летняя кухня и т.п. Внутри дома используют другие виды материалов.
Трубы из металлопластика
Один из самых популярных – металлопластик. Сочетает в себе легкость пластиковых труб и прочность металла, не ржавеет, внешняя поверхность не проводит электричество, внутренняя – не дает образовываться осадку.Цена таких труб меньше, чем медных или из нержавеющей стали.
Гибкость этого материала делает его монтаж несложным, можно обеспечить минимально возможное количество стыков и соединений, для него достаточно пресс-фитингов и обыкновенного разводного ключа. Пригодны для использования в системах горячего водоснабжения
К недостаткам металлопластика можно отнести необходимость периодической подтяжки резьбовых соединений. Эстетически металлопластик также не выдерживает конкуренции с трубами из меди или нержавеющей стали. Такие трубы дополнительно закрываются декоративными панелями.
Трубы из полипропилена
Еще одним типовым решением может быть использование труб из полипропилена. Долговечность этого материала достигает 50 лет. Выпускаются армированными и неармированными.
Пример расчета отопительной системы
Как правило, выполняется упрощенный расчет исходя из таких параметров как объем помещения, уровень его утепленности, скорости потока теплоносителя и разницы температур в подводящем и отводящем трубопроводе.
Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией определяется в такой последовательности:
- определяется суммарное количество тепла, которое необходимо подать в помещение (тепловая мощность, кВт), можно ориентироваться и на табличные данные;
В то время, когда речь идет о монтаже отопительной системы, то частенько труба выбирается легко на основании советов привычных либо рекомендаций продавцов в магазине. Расчет диаметра трубы для отопления выполняется далеко не всегда.
Выбирая типоразмер наугад, имеется риск того, что отопительная система будет работать неэффективно.
Узнайте как правильно выбрать подходящий диаметр водопровода: 4 секрета водопроводчика
Разобраться в том, как действует водопровод, что такое пропускная способность и как эти понятия взаимосвязаны поневоле приходиться каждому – поломки здесь нередки. Бывает и так, когда человеку приходиться быстро разбираться в этих делах – при постройке дома – подбирается вариант, рассчитывается диаметр трубы для водопровода и куча подобных критериев. Вот мы и уделим внимание такого рода нюансам, разберемся в тонкостях и поймем какого диаметра трубы использовать для водопровода стоит использовать, а какого нет.
Влияние диаметра на работу отопления
Инструкция по монтажу отопительной системы вряд ли затрагивает вопросы расчета трубопровода (определите кроме этого как вычислить диаметр трубы для отопления).
В это же время, при перемещении по трубе теплоноситель сталкивается с несколькими видами сопротивлений и это необходимо учитывать при подборе типоразмера:
- трение о стены. За счет этого часть скорости теряется;
- утраты скорости при поворотах. Разводку по квартире нереально выполнить без поворотов (к тому же имеется повороты под углом 90?);
- изменение диаметров. В случае если при разводке по квартире постараться применять различные типоразмеры, то сопротивление перемещению потока будет наблюдаться еще и в местах сопряжения различных типоразмеров.
Обратите внимание! Заужение диаметра трубы отопления нежелательно. При разводке по дому необходимо применять одинаковый типоразмер. Исключение допускается при громадной длины циркуляционного контура, при таких условиях возможно расширить скорость перемещения теплоносителя за счет уменьшения D.
Что же касается самого трубопровода, то основной его чёртом, воздействующей на перемещение теплоносителя, возможно назвать внутренний диаметр (Двн). Чем он меньше, тем больше давление и напротив – с ростом Двн давление в системе падает. Это необходимо учитывать, в то время, когда выполняется подбор диаметра трубы для отопления.
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.
Пример расчета отопительной системы
В большинстве случаев, выполняется упрощенный расчет исходя из таких параметров как количество помещения, уровень его утепленности, разницы потока температур и скорости теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводе.
Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией определяется в таковой последовательности:
- определяется суммарное количество тепла, которое нужно подать в помещение (тепловая мощность, кВт), возможно ориентироваться и на табличные данные;
- задавшись скоростью перемещения воды, определяют оптимальный D.
Расчет тепловой мощности
Как пример будет выступать стандартная помещение с размерами 4,8х5,0х3,0м. Отопительный контур с принудительной циркуляцией, нужно выполнить расчет диаметров труб отопления для разводки по квартире. Главная расчетная формула выглядит так:
в формуле использованы такие обозначения:
- V – количество помещения. В примере он равен 3,8•4,0•3,0 = 45,6м 3 ;
- ?t– отличие между температурой на улице и в помещении. В примере принято 53?С;
- К –особый коэффициент, определяющий степень утепленности здания. В общем случае его значение находится в диапазоне от 0,6-0,9 (употребляется действенная теплоизоляция, кровля и пол утеплены, установлены как минимум двойные стеклопакеты) до 3-4 (постройки без теплоизоляции, к примеру, бытовки). В примере употребляется промежуточный вариант – квартира имеет стандартную теплоизоляцию (К = 1,0 – 1,9), принято К = 1,1.
Итого тепловая мощность должна быть равна 45,6•53•1,1/860 = 3,09кВт.
Возможно воспользоваться табличными данными.
Определение диаметра
Диаметр труб отопления определяется по формуле
Где использованы обозначения:
- ?t– отличие температур теплоносителя в подающем и отводящем трубопроводах. Учитывая то, что подается вода при температуре порядка 90-95?С, а остыть она успевает до 65-70?С, перепад температур возможно принять равным 20?С;
- v –скорость перемещения воды. Нежелательно, дабы она превышала значение 1,5 м/с, а минимальный допустимый порог – 0,25 м/с. Рекомендуется остановиться на промежуточном значении скорости 0,8 – 1,3 м/с.
Обратите внимание! Неверный выбор диаметра трубы для отопления может привести к падению скорости ниже минимального порога, что со своей стороны приведёт к образованию воздушных пробок. В следствии эффективность работы станет нулевой.
Значение Dвн в примере составит v354•(0,86•3,09/20)/1,3 = 36,18 мм. В случае если обратить внимание на типоразмеры, к примеру, ПП трубопровода, то видно, что для того чтобы Dвн нет. При таких условиях выбирается легко ближайший диаметр пропиленовых труб для отопления.
В этом примере возможно выбрать PN25 с Двн 33,2 мм, это приведет к маленькому повышению скорости перемещения теплоносителя, но она все равно останется в допустимых пределах.
Особенности отопительных систем с естественной циркуляцией
Основное их отличие пребывает в том, что в них не употребляется циркуляционный насос для давления. Жидкость перемещается самотеком, по окончании нагрева она вытесняется наверх, после этого проходит через радиаторы, остывает и возвращается к котлу.
В сравнении с системами с принудительной циркуляцией, диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией должен быть больше. База расчета в этом случае пребывает в том, дабы циркуляционное давление превышало утраты на местные сопротивления и трение.
Чтобы любой раз не высчитывать значение циркуляционного давления, существуют особые таблицы, составленные для различных перепадов температур. К примеру, в случае если протяженность трубопровода от котла до радиатора образовывает 4,0 м, а перепад температур – 20?С (70?С в отводящем и 90?С в подающем), то циркуляционное давление составит 488 Па. Исходя из этого подбирается скорость теплоносителя, методом трансформации D.
При исполнении расчетов своими руками необходим и проверочный расчет. Другими словами вычисления ведутся в обратном порядке, цель проверки – установить не превышают ли утраты на местные сопротивления и трение циркуляционное давление.
