Как сделать расчет диаметра трубы для отопления

Особенности выбора сечения отопительных труб

Функция трубопровода заключается в транспортировке теплоносителя от котла, где он нагревается, к отопительным приборам и обратно в котел

При этом важно правильно подобрать диаметр труб для отопительной системы в частном доме. Ошибки в подборе сечения снижают КПД системы, что ведет к перерасходу топлива и увеличению нагрузки на котельный агрегат

От диаметра трубы отопления зависит, как поток теплоносителя будет перемещаться по системе. Размер сечения трубопровода влияет:

На скорость потока. Если теплоноситель движется медленно, приборы отопления, расположенные на максимальном удалении от котла, не могут полноценно прогреваться, а поднимать температуру жидкости в системе свыше установленных пределов нельзя. Высокая скорость потока приводит к возникновению турбулентности в изгибах трубопровода, из-за чего возникает неприятный шум

Важно добиться равномерного, без завихрений, потока жидкости и оптимального распределения тепловой энергии по отопительным радиаторам. 
На общий объем теплоносителя. Для гидравлической системы отопления необходимо использовать трубы увеличенного сечения, чтобы не было серьезной потери скорости движения жидкости из-за трения о внутреннюю поверхность трубопровода

Чем больше диаметр трубопровода, тем больше объем жидкости в системе. Соответственно будет возрастать расход энергоносителя на ее нагрев до расчетных температур. Если выбрать слишком большое сечение трубопровода, давление в системе будет настолько низким, что теплоноситель не сможет циркулировать. 
На гидравлические потери. При использовании в системе труб различного диаметра, на их стыках возникает разность давления. Это повышает гидравлические потери. Тот же эффект наблюдается, если полипропиленовые трубы соединены с нарушением технологии монтажа. Из-за формирования наплывов на внутренней поверхности стыка происходит заужение рабочего сечения.

Чтобы избежать финансовых потерь при переделке отопительной системы, КПД которой отказалось низким, необходимо грамотно выполнить расчет диаметра трубы для отопления. Рекомендуется обратиться к профессионалам, которые подберут необходимые диаметры труб на основании точных тепловых и гидротехнических расчетов, воспользоваться специализированной программой-калькулятором либо вычислить параметры самостоятельно, по стандартным формулам.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

Цель гидравлического расчёта – уже на этапе проектирования определить минимально необходимый диаметр труб и выбрать (при необходимости) циркуляционный насос достаточной мощности.

Общая последовательность сводится к следующим шагам:

1. Расчёт необходимой мощности радиаторов и построение общей схемы теплового баланса.
2. Определение расхода теплоносителя в каждом плече схемы.
3. Расчёт диаметра трубопроводов.
4. Выбор необходимой производительности насоса.

Для большей части мастеров, желающих самостоятельно оборудовать систему отопления небольшого дома можно ограничиться приблизительным расчётом и заложить 10-15% запаса по мощности батарей, котла, диаметру труб и производительности насоса.

Определение минимально необходимой мощности

Для точного расчёта тепловой мощности радиаторов (а, соответственно, и котла)можно воспользоваться калькулятором.

Дома из стандартных строительных материалов и с качественным утеплении потребуют 1,5-2 кВт тепловой мощности радиаторов на 10 м2 площади в северных регионах, 1-1,5 – в средней полосе и 0,6-1 кВт – в южных регионах.

Расчёт делают для каждой комнаты, а потом складывают все показатели. Данные наносят на единую схему для дальнейших расчётов.

Расход теплоносителя

Количество необходимого в единицу времени теплоносителя рассчитывают для каждого плеча схемы.

Для этого используют формулу: G=860*q/ΔТ, где

• G — расход теплоносителя кг/ч;
• q — тепловая мощность радиаторов в рассчитываемом участке (кВт);
• ΔТ — разность температуры теплоносителя на входе и выходе радиатора, обычно принимают 20 оС.

Для дальнейших расчётов результат переводят в данные для воды при температуре 60оС (наиболее частый параметр в индивидуальных домах).

Используют формулу: GV = G /3600ρ, где

• GV — расход воды, измеренный в л/сек;
• ρ — плотность воды при 60оС.

Результат: 129/3600*0,983=0,035 л/сек.

Далее необходимо получившееся значение найти в таблицах гидравлического расчёта труб, их можно найти на сайтах производителей труб.

Пример такой таблицы.

Для нашего примера достаточно будет трубы с внутренним диаметром не менее 16 мм.

Расчёты проводят отдельно для каждого контура и отображают на схеме. Складывая расход по участкам, получают общий показатель, который учитывают при выборе труб стояков и циркуляционного насоса.

Важность грамотного подбора трубы

Основывать выбор нужно не только на свойствах материала, а также определить правильный диаметр труб для отопительной системы в частном доме. От этого будет зависеть гидродинамика отопления, ее экономичность и эффективное функционирование.

Частые ошибки. Если сечение образцов больше чем нужно это вернее всего приведет к снижению давления, вода перестает нормально циркулировать и обогрев помещения на порядок снизится. Используя составляющие меньшего сечения, чем требуется, система начнет издавать неприятные шумы.

Образцы из чугуна и стали измеряются по внутреннему диаметру, а пластиковые и медные по наружному. Этот момент является очень важным, если планируется монтировать комбинированное отопление.

Видео

При использовании составляющих из разных материалов, чтобы избежать ошибок, самым лучшим и правильным решением станет воспользоваться данными из таблицы соответствия диаметров, которая представлена на нашем сайте.

Монтаж внутренних и внешних шкафчиков по пунктам

Для начала необходимо соединить трубку для выхода и входа воды с распределительным узлом. Тщательно проверить, чтобы между ними не осталось ни малейшего места выхода воды, иначе конструкция протечёт, и будет подлежать немедленному ремонту.

1. После создания конструкции в похожую на заглавную букву I английского алфавита нужно соединить оборудование с обогревательным контуром, который представляет собой схему труб-веток для обогрева пола или труб до самой батареи.

1. После соединения частей идёт подключение деталей самого коллекторного шкафчика: циркуляционный насос, термостат, манометр, расходомер и воздушный клапан.
2. Далее необходимо прикрепить побочные предметы, (сливной кран и трехходовой смеситель). Приборы помогают полностью контролировать процесс обогрева или охлаждения помещений.
3. На этом монтаж заканчивается, остаётся прикрепить шкаф на удобный участок или поместить внутрь стены.

Где расположить для правильного контроля системы

Наиболее подходящее расположение прибора — место с кафельными полами. Это обуславливается старением комплектующих частей, приводящих конструкцию к течке, потому что контакты, как бы сильно они ни были прикручены, начинают отходить друг от друга, образуя течь. Поэтому помещать шкаф в гардеробную или в жилую комнату — неудачный вариант для долговременной эксплуатации.

Внимание! Во время неизбежного ремонта этого устройства придётся ненадолго переехать из комнаты проживания и поменять паркет. Одним из наилучших мест для расположения является кухня или коридор

В последнем варианте течь будет обнаружена сразу же, а, например, включение тёплого пола можно сделать после входа в квартиру, так, что, разувшись, почувствуется уют тёплого помещения

Одним из наилучших мест для расположения является кухня или коридор. В последнем варианте течь будет обнаружена сразу же, а, например, включение тёплого пола можно сделать после входа в квартиру, так, что, разувшись, почувствуется уют тёплого помещения.

Как сделать двухтрубное отопление в частном доме

Выбор подходящей двухтрубной схемы зависит от площади дома, его этажности, перебоев с электричеством, финансовых возможностей:

1. Если в доме часто отключают свет, а хозяева не планируют приобретать генератор, лучше остановиться на гравитационной открытой теплосистеме.
2. Для самостоятельного монтажа подойдет плечевая двухконтурная конструкция. Она работает даже при небольших погрешностях.
3. Для современных домов часто выбирают коллекторные варианты. Коммуникации можно убрать в стеновые шкафы и под половые стяжки, а гребенки – закрыть в коллекторный шкаф. Несмотря на кажущуюся сложность, домашние мастера монтируют лучевые схемы самостоятельно. В интернете есть много инструкций, как это сделать.
4. Для зданий с большими комнатами лучше выбрать кольцо Тихельмана. Его элементы тоже можно спрятать под пол. Но такая тепловая конструкция обойдется недешево.

Диаметр труб и его влияние на КПД системы отопления

Система отопления функционирует эффективно только тогда, когда проект трубопровода выполнен корректно

На этапе планирования важно рассчитать вероятные теплопотери и попытаться их максимально сократить. Иначе, несмотря на внушительные энергозатраты, отопительная система справляться со своими задачами полноценно не будет

При покупке труб для монтажа отопительной сети необходимо учитывать не только физико-химические характеристики материала, но и то, какой длины и диаметра будет ваш трубопровод. Такой подход позволит создать экономичную систему отопления с высоким КПД.

Сечение труб влияет на гидродинамику трубопровода, поэтому выбор диаметра труб для отопления нельзя проводить бездумно.

Многие думают, что с увеличением диаметра труб отопления растет эффективность самой системы. Но это утверждение ошибочно. При неоправданно большом диаметре давление в системе отопления снижается, достигая минимальных значений, что приводит к отсутствию отопления в доме как такового.

Как подобрать диаметр трубы, если планируется монтаж трубопровода в частном коттедже? В первую очередь ориентируйтесь на то, каким способом теплоноситель будет подаваться в вашу отопительную систему. Если вы подключены к централизованной магистрали, то расчет осуществляется так же, как и при проведении тепла в квартире.

Таблица расхода теплоносителя, скорости его движения и потерь давления стальных и ПЭ труб различных диаметров

Но если ваш дом оснащен автономной отопительной системой, тут диаметр зависит от материала изготовления труб и от схемы отопления. Например, для сети с естественной циркуляцией теплоносителя понадобятся трубы одного диаметра, а при добавлении в систему насоса – другого.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Размеры труб

Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.

Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:

• Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
• Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.

Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.

Определение тепловой мощности системы

Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений

Важно лишь знать следующие правила:

• Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
• Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.

Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

Q=(V*Δt*K)860

Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.

Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.

Коэффициент К	Степень теплоизоляции здания
3-4	Минимальная теплоизоляция
2-2,9	Минимальное утепление фасада – облицовка кирпичом.
1-1,9	Средний уровень теплоизоляции
0,6-0,9	Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери

В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении — +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.

Q=(47*43*1.1)/860=2.585 кВт/час

Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.

Скорость воды в трубах

Таблица для расчета диаметра трубы отопления

Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.

Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.

Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.

Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему. Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.

Системы с принудительной циркуляцией

Такие системы обычно работают на газовых или электрических котлах. Диаметр труб для них следует выбирать самый малый, так как принудительную циркуляцию обеспечивает насос. Целесообразность труб малого диаметра объясняется следующими факторами:

• меньшее сечение (чаще всего это трубы полимерные или металлопластиковые) позволяет минимизировать объем воды в системе и, следовательно, ускорить ее нагрев (уменьшается инертность системы);
• монтаж тонких труб значительно проще, особенно если их необходимо спрятать в стены (выполнение штроб в полу или стенах требует меньших трудозатрат);
• трубы малых диаметров и соединительные фитинги к ним стоят дешевле, следовательно, снижается общая стоимость монтажа отопительной системы.

При всем этом, размер труб должен оптимально соответствовать показателям, предусмотренным технологическими расчетами. Если эти рекомендации не будут соблюдены, эффективность отопительной системы снизится, а ее шумность – увеличится.

Варианты разводки и принцип действия

Простая ленинградская система отопления для работы использует уникальные свойства жидкостей, которые при нагревании становятся легче и поднимаются в подключенный радиатор. Труба, в одноэтажном доме прокладывается по периметру здания, обычно под полами или на их уровне. Горячая труба является дополнительным источником тепла, который обеспечивает более равномерный прогрев помещения. В результате исключаются промерзания удаленных от радиаторов участков. Для обогрева частных домов и коттеджей используется однотрубная система ленинградка отопления при правильном расчете и монтаже достаточно для уюта и комфорта.

В принципе отопление ленинградка – это модернизация простейшей однотрубной схемы разводки. В однотрубной системе все радиаторы соединены последовательно и с последней батареи теплоноситель возвращается в котел для последующего нагрева. Система примитивна до предела, ее основной недостаток – неравномерный нагрев радиаторов по пути следования теплоносителя. Второй недостаток – для замены или ремонта любого радиатора нужно останавливать систему отопления.

Если система монтируется как закрытая с циркуляционным насосом, то при небольшом количестве радиаторов (не более 5) неравномерность нагрева незначительна. Однотрубная схема, если применить трубы большего диаметра, может работать как гравитационная с открытым расширительным баком.

Модернизированная однотрубная схема ленинградка

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией ленинградка отличается способом подключения батарей к подающей трубе. Радиаторы врезаются параллельно трубе, по направлению движения горячей воды. Вначале подключается верх радиатора, а затем нижний патрубок батареи, но можно применить и нижнее подключение. Нижнее подключение — входной и выходной патрубок радиатора находится внизу. Теплоноситель, циркулирующий в подающей трубе при достаточной скорости движения, обеспечивает равномерный нагрев приборов отопления. Так функционирует отопление в частном доме ленинградка – простая и надежная система.

При необходимости к нему можно подключить конвекторы, спрятанные в нишах под большими окнами. Конвектор располагается горизонтально и чтобы вода поступала в него при монтаже необходимо сделать врезку патрубка особым способом. Он срезается под углом 45 градусов и вваривается в подающую трубу. Создается сопротивление набегающему потоку и часть воды из подающей трубы ответвляется и попадает в конвектор.

Вертикальная однотрубная схема отопления

В многоэтажных домах применяется схема с вертикальной разводкой. Подающая труба выводится в чердачное помещение и затем утепляется. От подающей трубы опускаются вниз отводящие трубы. Батареи на этажах подключены последовательно

При монтаже важно, чтобы радиаторы располагались строго по одной вертикали

Иногда применяется параллельное соединение радиаторов на различных этажах. При этом соединении батареи подключаются параллельно к подающей трубе, а выходы батарей подключаются также параллельно к другой трубе, которая опускается вниз и соединяется с трубой «обратки». В данном случае можно выделить элементы двухтрубной системы. Это комбинированная схема.

Схема ленинградки с естественной циркуляцией

Для небольших домов и коттеджей может найти применение однотрубная система отопления с естественной циркуляцией ленинградка, в которой движение воды происходит под действием гравитационных сил. Для организации такой схемы необходимо применить трубы достаточно большого диаметра. Больший диаметр подающей трубы уменьшит гидравлическое сопротивление, а увеличенное количество теплоносителя уменьшит неравномерность нагрева радиаторов. Кроме того труба, проложенная по периметру помещения, работает как дополнительный источник тепла. При монтаже необходимо соблюдать наклон труб по направлению движения теплоносителя.

Простая и надежная схема отопления проста в монтаже и эксплуатации. Ее можно легко модернизировать. При установке байпасов, кранов и клапанов, появляется возможность замены или ремонта батарей без остановки системы. Ленинградская схема после модернизации позволяет установку нужной температуры и регулировку отдачи радиаторов в разных помещениях.

Зависимость КПД отопления от диаметра трубопроводов

Полноценная работа энергетической системы зависит от критериев:

1. Свойства движимой жидкости (теплоносителя).
2. Материал труб.
3. Скорость потока.
4. Пропускное сечение или диаметр труб.
5. Наличие насоса в схеме.

Неверное утверждение, что чем больше сечение трубы, тем больше жидкости оно пропустит. В данном случае увеличение просвета магистрали будет способствовать понижению давления, и как следствие, скорости потока теплоносителя. Это может привести к полной остановке оборота жидкости в системе и нулевому КПД. Если в схему включить насос, при большом диаметре трубы и увеличенной длине магистралей его мощности может быть недостаточно, чтобы обеспечить нужный напор. При перебоях с электричеством применение насоса в системе просто бесполезно – отопление будет отсутствовать полностью, сколько не нагревай котел.

Для индивидуальных построек с централизованным отоплением диаметр труб выбирается такой же, как для городских квартир. В домах с паровым отоплением от котла требуется тщательно рассчитывать диаметр. Учитываются длина магистралей, возраст и материал труб, число включенных в схему водоподачи сантехприборов и радиаторов, схема отопления (одно-, двухтрубная). В таблице 1 представлены примерные потери теплоносителя в зависимости от материала и срока эксплуатации трубопроводов.

Таблица 1. Потери теплоносителя

Труба	Расход м3/час	Скорость м/с	Потери напора м/100м
Сталь новая 133х5	60	1,4	3,6
Сталь новая 133х5	60	1,4	6,84
ПЭ 100 110х6,6 (SDR 17)	60	2,26	4,1
ПЭ 80 110х8,1 (SDR 13,6)	60	2,41	4,8
Сталь новая 245х6	400	2,6	4,3
Сталь старая 245х6	400	2,6	7,0
ПЭ 100 225х13,4 (SDR 17)	400	3,6	4,0
ПЭ 80 110х16,6 (SDR 13,6)	400	3,85	4,8
Сталь новая 630х10	3000	2,85	1,33
Сталь старая 630х10	3000	2,85	1,98
ПЭ 100 560х33,2 (SDR 17)	3000	4,35	1,96
ПЭ 80 560х41,2 (SDR 13,6)	3000	4,65	2,3
Сталь новая 820х12	4000	2,23	0,6
Сталь старая 820х10	4000	2,23	0,87
ПЭ 100 800х47,4 (SDR 17)	4000	2,85	0,59
ПЭ 80 800ъ58,8 (SDR 13,6)	4000	3,0	0,69

Чересчур маленький диаметр трубы неизбежно приведет к образованию высокого напора, что вызовет повышенную нагрузку на соединительные элементы магистрали. Кроме того, отопительная система будет шумной.

Балансировка

Смысл данной операции в том, чтобы уравновесить все ветви системы и отрегулировать в каждой из них расход воды. Для этого каждое ответвление надо правильно подключить к магистралям, то есть, установить на врезке специальные балансировочные вентили. Также регулировочные краны или термостатические клапаны устанавливаются на подводках ко всем радиаторам.

Осуществить точную балансировку своими руками не так-то просто, нужно иметь соответствующие приборы (хотя бы манометр для измерения перепада давления на балансовом вентиле) и выполнить расчеты на потери давления. Если ничего этого нет, то надо после испытаний заполнить систему, спустить воздух и включить котел. Далее, балансировка двухтрубной системы производится на ощупь, по степени прогрева всех батарей. Находящиеся рядом с теплогенератором приборы надо «прижимать», чтобы больше тепла уходило к дальним. То же и с целыми ветвями системы.

Материалы для производства труб отопления

Важно не только то, какой диаметр труб для отопления выбирает пользователь, но еще и размеры гильзы, используемой для прокладки изделий через стены дома или квартиры. Сечения отопительных труб обязаны быть меньшими, нежели сечения этих гильз

При этом не стоит забывать, что применение разных материалов предполагает оперирование разными видами исчислений. На данный момент трубы для систем отопления могут быть:

• полимерными (полипропилен с армированием, сшитый полиэтилен) – выгодный и удобный вариант для монтажа в частных домах;
• стальными – мало популярны из-за небольшого срока эксплуатации, который обусловлен коррозией труб, сложностями ухода за ними, трудностями проведения ремонтных работ и установки;
• медными – дорогие, но по-настоящему качественные изделия;
• металлопластиковые – вне зависимости от того, какой диаметр труб для отопления был выбран, не рекомендованы к применению (они лопаются на изгибах при повышенных температурах).

Пластиковые и медные изделия маркируются по внешнему сечению, металлические – по внутреннему. Если система монтируется из разных по материалу изготовления конструкций, об этом нельзя забывать. Таблица диаметров труб отопления, приведенная ниже, дает возможность легко определиться с соответствием наружного сечения (в миллиметрах) полипропиленовых и металлопластиковых изделий.

Полипропилен	Металлопластик	Полипропилен	Металлопластик
125	110	50	40
110	90	40	32
90	75	32	25
75	63	25	20
63	50	20	16

Также несложно найти и другие таблицы подбора диаметров труб отопления на специализированных сайтах всемирной паутины. С их помощью следует проводить работы по обустройству комбинированных (медь плюс сталь, металлопластик плюс металл и пр.) систем.

Общая информация

Основные моменты

Отсутствие циркуляционного насоса и вообще подвижных элементов и замкнутый контур, в котором количество взвесей и минеральных солей конечно, делает срок службы системы отопления этого типа весьма продолжительным. При использовании оцинкованных или полимерных труб и биметаллических радиаторов — не менее полувека. Естественная циркуляция отопления означает довольно небольшой перепад давлений. Трубы и отопительные приборы неизбежно оказывают движению теплоносителя определенное сопротивление. Именно поэтому рекомендованный радиус интересующей нас системы отопления оценивается примерно в 30 метров. Понятно, это не означает, что при радиусе в 32 метра вода застынет — граница довольно условна. Инерционность системы будет довольно большой. Между растопкой или запуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов. Причины понятны: котлу предстоит прогреть теплообменник, и лишь тогда вода начнет циркулировать, причем довольно медленно. Все горизонтальные участки трубопроводов делаются с обязательным уклоном по ходу движения воды. Он обеспечит свободное движение остывающей воды самотеком с минимальным сопротивлением

Что не менее важно — в этом случае все воздушные пробки будут вытеснены в верхнюю точку отопительной системы, где монтируется расширительный бачок — герметичный, с воздушником, или открытый

Весь воздух соберется в верхней точке.

Саморегуляция

Отопление дома с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем холоднее в доме, тем быстрее циркулирует теплоноситель. Как это работает?

Дело в том, что циркуляционный напор зависит от:

Разницы в высоте между котлом и нижним отопительным прибором. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем быстрее вода будет переливаться в него самотеком. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и неизменен в процессе работы отопительной системы.

Схема демонстрирует принцип работы отопления наглядно.

С падением температуры теплоносителя его плотность увеличивается, и он начинает быстрее вытеснять нагретую воду из нижней части контура.

Скорость циркуляции

Помимо напора, скорость циркуляции теплоносителя будет определяться рядом других факторов.

• Диаметром труб разводки. Чем меньше внутреннее сечение трубы, тем большее сопротивление она будет оказывать движению жидкости в ней. Именно поэтому для разводки в случае естественной циркуляции берутся трубы с намерено завышенным диаметром — ДУ32 — ДУ40.
• Материалом трубы. Сталь (особенно поврежденная коррозией и покрытая отложениями) оказывает потоку в несколько раз большее сопротивление, чем, к примеру, полипропиленовая труба с тем же сечением.
• Количеством и радиусом поворотов. Поэтому основную разводку по возможности лучше делать максимально прямой.
• Наличием, количеством и типом запорной арматуры, разнообразных подпорных шайб и переходов диаметра трубы.

Каждый вентиль, каждый изгиб вызывает падение напора.

Именно из-за обилия переменных точный расчет системы отопления с естественной циркуляцией выполняется крайне редко и дает весьма приблизительные результаты. На практике же достаточно воспользоваться уже приведенными рекомендациями.

Почему нужно правильно подбирать диаметр труб отопления

Самая простая система индивидуального отопления дома состоит из: котла, радиаторов отопления, расширительного бака и трубопроводов, соединяющих все эти элементы. И если для котла, бака и радиаторов имеются относительно простые формулы расчета, по которым проводится подбор параметров, то относительно труб необходимо серьезно начинать изучать теплотехнику.

Дело в том, что именно от правильно подобранного размера труб зависит то, как будет работать отопление. И в тоже время, здание будет обеспечено теплом в отопительный сезон. Если расчеты будут проведены правильно, то оборудование будет работать сбалансировано. Температура в помещениях будет стабильной даже в самые прохладные дни, и при этом потребление энергоносителей будет небольшим. Другое дело, если диаметр труб будет меньше необходимого – здание будет плохо прогреваться. Соответственно, отопительный котел для достижения нормальной температуры будет работать в критическом режиме.

Когда диаметр магистральных труб будет больше необходимого, это будет создавать проблемы другого характера. Увеличенный объем труб заполняется теплоносителем, объем которого больше расчетного. А это означает, что и теплопотери при транспортировке его к батареям будут значительными. В этом случае заметно увеличится потребление топлива. Следовательно, это совсем не будет означать повышения температуры в доме.

Подбор диаметра труб по заданной скорости теплоносителя.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя.(режим 80/60)

Приведенное выше описание очень похоже на то, что происходит в двухтрубной тупиковой системе отопления.

В системе отопления есть свой завод, который производит тепло — это котел. Роль дорог играют трубопроводы. Теплоноситель — чаще вода, «везет» тепло к радиаторам, где оно расходуется, восполняя тепловые потери помещения. «Разгрузившаяся» остывшая вода вновь возвращается в котел, чтобы заправиться теплом. Процесс происходит постоянно.

Диаметр труб для системы отопления подбирается по тому же самому принципу, что и ширина дорог из нашего примера. Чем больше требуется передать тепла, которое несет вода, тем больше должен быть диаметр трубы. По мере уменьшения потребности в тепле на каждом отдельном участке, диаметр труб уменьшается.

Какое количество тепла может пропустить та или иная труба?

Опуская подробные объяснения и расчеты по известным формулам, скажем лишь, что одним из распространенных способов определения диаметров труб является задача скорости, с которой будет двигаться теплоноситель внутри трубы.

С одной стороны, скорость теплоносителя не должна быть меньше 0,25 м/сек. При меньших скоростях образуются воздушные пробки, препятствующие циркуляции теплоносителя.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя.(режим 75/60)

А с другой стороны, она должна быть не выше 1,5 м/сек. При больших скоростях возникает шум от двигающегося внутри труб теплоносителя.

Практикой и расчетами установлено, что скорость теплоносителя, лежащая в пределах 0,3 — 0,7 м/сек является самой оптимальной с точки зрения энергоэффективности и затрат на материал.

В таблицах приведены скорости движения воды по трубопроводу в зависимости от тепловой нагрузки и диаметра труб.

В левом столбце вы видите тепловую нагрузку. Вверху — наружные диаметры полипропиленовых труб. В самой таблице проставлены значения скорости воды, двигающейся по трубам.

Красным цветом обозначены рекомендованные скорости для конкретного диаметра труб по заданной тепловой нагрузке.

Рассмотрим использование данных из таблицы на примере.

Пример подбора диаметра труб.

Предположим, у нас есть частный двухэтажный дом общей площадью 380 м2 с тепловыми потерями 38000 Вт.

Также расчетами установлено, что на первом этаже теплопотери составляют 20000 Вт, а на втором — 18000 Вт.

Тепловой режим взят 80/60. (80 оС — подача; 60 оС — обратка)

В качестве схемы мы избрали двухтрубную поэтажную тупиковую систему отопления, разделенную на каждом этаже на две равнонагруженные ветки (направление в два крыла).

Левая ветка первого и второго этажа

Правая ветка первого и второго этажа

Какой нужен диаметр труб основной подающей и обратной магистрали, подключенной к котлу?

Через нее проходит весь поток воды, предназначенный для обогрева всего дома. А это 38000 Вт.

Находим в таблице 38000 Вт и по горизонтали двигаемся к красному полю. Затем поднимаемся по вертикали и находим нужный диаметр трубы.

Как видим, для нашего случая подходят три диаметра трубы: 40, 50, 63. Какой выбрать? В данном случае, логично, что 40, потому что дешевле. Зачем нам для шести машин строить восьми полосную дорогу?

Мы дошли до первого разветвления. Часть тепла 20000 Вт должна пойти по трубопроводу на обогрев 1 этажа, а другая — 18000 Вт по стоякам поднимется на второй этаж. Какие трубы будут нужны нам теперь?

Смотрим по таблице скорость теплоносителя и соответствующие диаметры труб.

Как видим, нужно использовать 32 трубу и для первого и для второго этажа.

В согласии с данными из примера на каждом этаже трубы разделяются на две равнозначных по тепловой нагрузке ветки.

Для первого этажа каждая из веток несет тепло, равное 20000 / 2 = 10000 Вт.

Для второго этажа — 18000 / 2 = 9000 Вт.

Какие трубы будем использовать для каждой ветки? Снова смотрим таблицу.

Итак, были выбраны трубы диаметром 25 мм.

Что дальше? Наконец, на пути каждой ветки начали встречаться радиаторы, которые стали постепенно снимать тепловую нагрузку с веток.

Глядя в таблицу, мы видим, что как только тепловая нагрузка упадет до 5000 Вт, можно будет перейти на трубы диаметром 20 мм и дальше оставшуюся разводку можно сделать этими трубами.

На практике переход на трубы диаметром 20 мм мы делаем при тепловой нагрузке 3000 Вт.

Заключение

Помимо традиционного отопления на базе котла, сегодня набирает популярность геотермальное отопление, использующее тепловую энергию, запасённую в грунте от солнца. Специальное оборудование (тепловой насос) преобразует небольшую температуру +5–8 °C на глубине земли в тепло для обогрева помещений.

К преимуществам данного способа отопления является повсеместная доступность, возобновляемость энергии, экологичность и низкие расходы на эксплуатацию. Но пока такие установки слишком дороги и окупаются через 5–8 лет. К тому же, для питания насоса требуется электричество, что делает такое отопление полностью энергозависимым.

Правильно подобранный материал и диаметр труб для отопления – это гарантия того, что в жилище человека всегда будет тепло и комфортно. При безграмотном обустройстве отопительной системы она не будет эффективно функционировать.