Як зробити розрахунок діаметра труби для опалення – приклади для різних систем

Зміст:

Що для цього потрібно
Вибір відповідного діаметра труб для опалення
Розрахунок двотрубних систем
Розрахунок однотрубної системи примусового типу
Як розрахувати металеві труби
Пошук відповідних даних
Метод прирівнювання
Висновок

Для систем з примусовою циркуляцією величезне значення має правильно підібраний трубопровід. Якщо в розрахунку діаметра труб для опалення будуть допущені помилки, це позначиться на ефективності обігріву будинку.

Що для цього потрібно

Щоб розрахувати діаметр труби, як правило, до уваги беруть такі фактори:

1. Сумарні тепловтрати житла.
2. Яку потужність мають обігріваючі радіатори окремо в кожному приміщенні.
3. Загальна довжина труб контуру.
4. Яким чином розведена система.

Для можливості розрахувати діаметр труб необхідно заздалегідь визначити загальні втрати тепла, потужність котельного обладнання і батарей для кожного приміщення. Чимале значення має також те, який спосіб вибраний для розводки труб. Маючи на руках всі ці параметри, складайте схему майбутнього розрахунку.

Важливо також пам'ятати про деяку специфіку маркування різних труб. Так, на поліпропіленові труби для опалення приватного будинку діаметр вказується зовнішній (те ж саме стосується виробів з міді). Для обчислення внутрішнього параметра віднімають від цього показника товщину стінок. Сталеві та металопластикові труби маркуються внутрішнім перетином.

Вибір відповідного діаметра труб для опалення

Провести точний розрахунок перерізу трубопроводу практично неможливо. Для цих цілей застосовується кілька способів, при приблизній ідентичності кінцевого результату. Як відомо, головним завданням системи є доставка на батареї необхідного об'єму тепла, щоб добитися максимальної рівномірності нагрівання опалювального приладу.

У примусових контурах для цих цілей задіюється трубопровід, теплоносій і циркуляційний насос. За допомогою цього набору пристосувань необхідно за фіксований час подати потрібну порцію теплоносія. Існує два способи реалізації цієї задачі – використання труб меншого діаметра у комбінації з більшою швидкістю руху води, або застосування системи з більшим перетином, в якій інтенсивність руху буде меншою.

Причини популярності першого варіанту:

1. Менша ціна на тонші труби.
2. Велика простота монтажу.
3. На відкритих ділянках такі системи менш помітні. Якщо ж їх поміщати в підлогу або стіни, посадочні місця під укладання потрібно менші.
4. У вузьких трубопроводах перебувають менше рідини. Це призводить до зниження інерційності системи та до економії палива.

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Завдяки набору типових діаметрів і фіксованій кількості транспортованого за ним тепла, відпадає необхідність проведення однотипних розрахунків. Для цих цілей були складені спеціальні таблиці: вони дозволяють, маючи на руках дані про потрібну кількість тепла, швидкість подачі води та робочу температуру нагрівання контуру, розрахувати необхідні розміри. Щоб визначитися, які діаметри труб бувають для опалення, необхідно відшукати потрібну таблицю.

Для розрахунку діаметра опалювальних труб застосовується наступна формула: D = √354х(0.86 х Q/∆t)/V, де D - шуканий діаметр трубопроводу (мм), ∆t° - дельта температур (різниця подачі та зворотки), Q - навантаження на цю ділянку системи, кВт — певну кількість тепла, необхідне на обігрів приміщення, V - швидкість теплоносія (м/с).

Автономні системи зазвичай мають швидкість руху теплоносія на рівні 0,2 - 1,5 м/с. Як показує практичний досвід, оптимальною швидкістю у таких випадках є 0,3 м/с - 0,7 м/с. При зменшенні цього показника виникає реальна загроза появи повітряних пробок, при збільшенні – теплоносій при русі починає сильно шуміти.

Для підбору оптимального значення і існують таблиці. Вони містять дані для труб з різного матеріалу – метал, поліпропілен, металопластик, мідь. При визначенні діаметра труб опалення, як правило, наголос робиться на стандартні робочі режими з високими та середніми температурами. Зрозуміти суть процедури допоможуть деякі приклади.

Розрахунок двотрубних систем

Мова піде про двоповерховий будинок з двотрубною системою опалення на два крила на кожному поверсі. Для облаштування системи застосовуються поліпропіленові труби. Режим роботи - 80/60, дельта температур – 20 градусів. Рівень тепловтрат - 38 кВт теплової енергії (перший поверх - 20 кВт, другий - 18 кВт).

Порядок розрахунку:

1. Для початку потрібно визначитися з тим, якою трубою оформити ділянку між котлом і першим розгалуженням. Тут транспортується весь об'єм теплоносія, що передає тепло в 38 кВт. Довідкові дані вказують на два відповідних параметри – 40 і 50 мм. Вигідніше зупинитися на меншому діаметрі 40 мм.
2. У місці поділу потоку 20 кВт спрямовується на перший поверх, а 18 кВт – на другий. Згідно з довідником проводиться визначення перерізу. У цьому випадку для кожного напрямку оптимальним діаметром є 32 мм
3. Кожен контур містить дві лінії з рівноцінним навантаженням. На першому поверсі в обидві сторони розходиться по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на другому — по 9 кВт (18 кВт/2) = 9 кВт). Відповідними значеннями для цих гілок буде 25 мм. Даний параметр слід використовувати до моменту зниження навантаження до 5 кВт. Після цього переходять на діаметр 20 мм. Перший поверх перекладається на 20 мм відразу за другим радіатором. Другий поверх звичайно переходить після третього приладу. Як показує практика, цей перехід найкраще здійснювати при навантаженні 3 кВт.

Таким чином проводиться розрахунок діаметра поліпропіленових труб для двотрубної системи. Визначати розміри зворотної труби немає сенсу: вони беруться такі ж, як і для подачі. Ця процедура нескладна: головне – мати всіх вихідні дані. Якщо для організації системи передбачається застосування труб іншого типу, потрібно використовувати дані під конкретний матеріал виготовлення. Розрахунок діаметра труб опалення з природною циркуляцією дещо відрізняється.

Розрахунок однотрубної системи примусового типу

Принцип застосовується такий же, як і в попередньому випадку, однак алгоритм дій змінюється. Для прикладу можна взяти розрахунок внутрішнього діаметра простої однотрубної системи опалення в одноповерховому будинку. У контурі є шість радіаторів з послідовним підключенням.

Порядок розрахунку діаметра трубопроводу опалення по тепловій потужності:

1. Котел передає в початок системи 15 кВт тепла. Згідно з довідковими даними, цю ділянку можна оснастити трубами 25 мм і 20 мм. Як і в першому прикладі, краще вибрати 20 мм.
2. Всередині першої батареї відбувається зниження теплового навантаження до 12 кВт. Це ніяк не впливає на перетин вихідної труби: він залишається в тому ж значенні 20 мм.
3. Третій радіатор зменшує навантаження до 10,5 кВт. При цьому перетин залишається колишнім — все ті ж 20 мм.
4. Перехід на менший діаметр 15 мм відбувається після четвертої батареї, оскільки навантаження зменшується до 8,5 кВт.
5. До п'ятого приладу теплоносій транспортується по трубі 15 мм, а після нього відбувається перехід на 12 мм.

Може здатися, що розрахунок діаметрів труб для системи опалення відбувається легко і просто. Дійсно, коли для організації контуру використовуються поліпропіленові або металопластикові вироби, труднощів зазвичай не виникає. Це пояснюється їх низькою теплопровідністю і маленькими витоками тепла крізь стінки (їх можна не враховувати). Зовсім по-іншому йде справа з металевими виробами. Якщо сталевий, мідний або нержавіючий трубопровід має пристойну довжину, через його поверхню буде витікати досить багато теплової енергії.

Як розрахувати металеві труби

Великі системи опалення, облаштовані за допомогою металевих труб, вимагають врахування тепловтрат через стінки. Хоча в середньому ці показники досить низькі, однак на дуже довгих гілках сумарне значення втраченої енергії досить високе. Нерідко через цього останні батареї в опалювальному контурі нагріваються недостатньо добре. Причина тут одна – був неправильно вибраний діаметр труб.

Прикладом послужить визначення втрат сталевої труби 40 мм, при товщині стінок 1,4 мм. Для розрахунку використовується формула q = кх3.14х(tв-tп), де q - теплові втрати метра труби, k - лінійний коефіцієнт теплопередачі (у цьому випадку він відповідає 0,272 Вт*м/с), tв - температура води всередині (+80 градусів), tп - температура повітря в кімнаті (+22 градуси).

Для отримання результату необхідно вписати у формулу потрібні значення:

q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/з

Вимальовується така картина, кожен метр труби втрачає тепло в кількості майже 50 Вт. На дуже довгих трубопроводах сумарні втрати можуть бути просто катастрофічними. При цьому об'єми витоків безпосередньо залежать від перетину контуру. Для обліку таких втрат до показника зниження теплового навантаження на батареї необхідно додати схожий показник на трубопроводі. Визначення оптимального діаметра трубопроводу проводиться з урахуванням сумарного значення витоків.

Зазвичай в автономних системах обігріву дані показники не є критичними. До того ж під час процедури з визначення тепловтрат і потужності котлів, отримані дані зазвичай округлюють у бік збільшення. Завдяки цьому створюється страховий запас, який звільняє від проведення складних обчислень.

Пошук відповідних даних

Що стосується пошуку оптимальних довідкових даних, то майже всі сайти виробників комплектуючих опалювальних систем надають цю інформацію. У тих випадках, коли відповідні значення не були знайдені, існує спеціальна система підбору діаметрів. Ця методика заснована на обчисленнях, а не на усереднених закономірності, побудованих на обробці даних про величезну кількість опалювальних систем. Розрахунок теплоносія по перерізу труби, розроблений сантехніками з практичним досвідом проведення монтажних робіт, і застосовується для облаштування невеликих контурів всередині жител.

У переважній більшості випадків опалювальні котли оснащуються двома розмірами подавальних і зворотних патрубків: ¾ і ½ дюйма. Цей розмір приймається за основу для виконання розводки до першого розгалуження. Надалі кожне нове розгалуження є приводом для зменшення діаметра на одну позицію. Цей метод дозволяє провести розрахунок перерізу труб у квартирі. Мова йде про невеликі системи із 3-8 радіаторів. Зазвичай такі схеми складаються з двох-трьох ліній з 1-2 батареями. Подібним чином можна розраховувати і невеликі приватні котеджі. При наявності двох і більше поверхів доводиться використовувати довідкові дані.

Метод прирівнювання

Хоча труби з різних матеріалів маркуються різними значеннями (внутрішніми чи зовнішніми), у деяких випадках допускається їх прирівнювання. Це стосується ситуацій, коли не вдається знайти дані про конкретну трубу: в такій ситуації можна використовувати інформацію з аналогічного перерізу виробів з іншого матеріалу.

Припустимо, потрібно розрахувати, який діаметр металопластикової труби потрібен для опалення, а відомості по цьому матеріалу знайдені не були. Як альтернатива використовується таблиця швидкості теплоносія в системі опалення для поліпропіленових виробів. Використовуючи відповідні розміри, здійснюють підбір відповідних параметрів для металопластикової труби. Без неточностей в такому випадку обійтися не вдається, проте в контурах примусового типу вони не є критичними.

Висновок

Якщо використовують для організації опалення свого будинку не дуже складну і розгалужену схему, розрахунок оптимального діаметра трубопроводу може бути реалізований своїми силами. Щоб це зробити, необхідно озброїтися інформацією про тепловтрати житла та потужності кожної батареї. Далі за допомогою спеціальних таблиць і довідників підбирають оптимальне значення перерізу труб, яке зможе забезпечити транспортування потрібного об'єму теплової енергії в кожну з кімнат.

Якщо застосовуються складні схеми з безліччю елементів, то для їх розрахунку бажано запросити професійного сантехніка. При наявності впевненості у власних силах рекомендується все ж проконсультуватися з фахівцем. Бувають випадки, коли внаслідок допущених помилок доводиться займатися дорогою реконструкцією всього контуру.