Как не прогадать в гидравлическом расчёте отопительных труб
Теплоснабжение особенно актуально для человеческой жизнедеятельности, особенно во время зимы и осенью. Причём в наше время приличное количество обитателей домов и квартир выбирают в выгоду индивидуального отопления. Это можно объяснить тем, что оно надёжней и качественней централизованного, к тому же выделяется экономией в результате эксплуатации – позволяет свести до минимума ежемесячную плату за услуги. Экономность ещё происходит благодаря правильной установке и выбору системы. В этом очень важную роль играет гидравлический расчёт системы обогрева, так как он так важен, его придется проводить заблаговременно.
Характеристики Ленинградки
При выборе установки следует обращать внимание, что она отличается по способу циркуляции теплоносителя:
- Вода передвигается принудительно. Ленинградка с насосом увеличивает циркуляцию, но при этом расходует электроэнергию.
- Вода движется самотеком. Осуществляется процесс благодаря физическим законам. Цикличность обеспечивается разностью температур и под действием силы тяжести.
Технические характеристики Ленинградки без насоса уступают принудительной по скорости передвижения теплоносителя и быстроте нагрева.
Для улучшения свойств оборудования его комплектуют различными приспособлениями:
- Шаровые краны – благодаря ним можно регулировать уровень температуры для обогрева помещения.
- Термостаты направляют теплоноситель в нужные зоны.
- Вентили используют для регулировки циркуляции воды.
Перечисленные дополнения позволяют модернизировать даже установленную ранее систему.
Достоинства и недостатки
К плюсам использования относят:
- Экономичность – стоимость элементов невысокая, монтаж можно провести самостоятельно. При эксплуатации экономится электроэнергия.
- Доступность – детали для сборки есть в любом строительном магазине.
- Система отопления частного дома Ленинградка при поломках легко ремонтируется.
Среди недостатков отмечают:
- Особенности монтажа. Для выравнивания теплоотдачи необходимо к каждому радиатору, расположенному далеко от котла, добавлять по несколько секций.
- Невозможность подключения к горизонтальной установке теплых полов или полотенцесушителей.
- Поскольку при формировании наружной сети используют трубы с большим сечением, то оборудование выглядит неэстетичным.
Как правильно монтировать?
Установка Ленинградки вполне осуществима своими руками, для этого выбирается 1 из способов:
1. Горизонтальный. Обязательное условие – закладывание в конструкцию напольного покрытия либо поверх него, выбрать необходимо на стадии проектирования.
Подающая сеть устанавливается под уклоном для обеспечения свободного передвижения воды. Все радиаторы должны быть расположены на одном уровне.
2. Вертикальный применяется в случае использования оборудования принудительного типа. Преимущество данного способа заключается в быстром нагреве теплоносителя даже при установке труб с маленьким сечением. Функционирование происходит благодаря монтажу циркуляционного насоса. Если хочется обойтись без него, тогда следует закупить трубы с большим диаметром и расположить их под уклоном. Вертикальная система водяного отопления Ленинградка монтируется байпасами, позволяющими выполнять ремонт отдельных элементов оборудования без его отключения. Длина не должна превышать 30 м.
Особенности монтажа системы отопления Ленинградка сводятся к соблюдению последовательности работ:
- Устанавливают котел и соединяют его с общей магистралью. Трубопровод должен проходить по всему периметру строения.
- Расширительный бак является обязательным элементом. Для его подключения врезают вертикальную трубу. Она должна быть расположена недалеко от нагревательного котла. Устанавливается бак выше всех остальных элементов.
- В подводящую сеть врезают радиаторы. Их снабжают байпасами и шаровыми кранами.
- Замыкают оборудование на нагревательном котле.
Видео-обзор система разводки отопления Ленинградка поможет понять порядок работ и соблюсти их последовательность.
«Несколько лет назад переехали жить за город. У нас установлена однотрубная система отопления в двухэтажном доме по типу Ленинградки. Для нормальной циркуляции подключил оборудование к насосу. Давления для обогрева 2 этажа хватает, не холодно. Все комнаты отапливаются хорошо. Устанавливается просто, дорогих материалов не требуется».
Григорий Астапов, Москва.
«При выборе отопления изучил много информации. По отзывам Ленинградка нам подошла за счет экономии материалов. Радиаторы выбрали биметаллические. Работает бесперебойно, полностью справляется с обогревом двухэтажного дома, но периодически следует прочищать оборудование. У нас спустя 3 года перестали на полную мощность работать радиаторы. Оказывается, на подступах к ним забился мусор. После прочистки функционирование возобновилось».
Олег Егоров, Санкт-Петербург.
«Система разводки отопления Ленинградка работает у нас уже не первый год. В целом довольны, легкий монтаж и простой уход. Трубы брал полипропиленовые, диаметром 32 мм, котел работает на твердом топливе. В качестве теплоносителя применяем антифриз, разбавленный водой. Оборудование полностью справляется с обогревом дома в 120 м2».
Алексей Чижов, Екатеринбург.
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;
Значение тепловой мощности в зависимости от разницы температур и мощности насоса
задавшись скоростью движения воды, определяют оптимальный D.
Расчет тепловой мощности
В качестве примера будет выступать стандартная комната с размерами 4,8х5,0х3,0м. Отопительный контур с принудительной циркуляцией, необходимо выполнить расчет диаметров труб отопления для разводки по квартире. Основная расчетная формула выглядит так:
в формуле использованы такие обозначения:
- V – объем помещения. В примере он равен 3,8∙4,0∙3,0 = 45,6м 3 ;
- Δt– разница между температурой на улице и в помещении. В примере принято 53ᵒС;
Минимальные значения температур по месяцам для некоторых городов
К –специальный коэффициент, определяющий степень утепленности здания. В общем случае его значение находится в диапазоне от 0,6-0,9 (используется эффективная теплоизоляция, пол и кровля утеплены, установлены как минимум двойные стеклопакеты) до 3-4 (постройки без теплоизоляции, например, бытовки). В примере используется промежуточный вариант – квартира имеет стандартную теплоизоляцию (К = 1,0 – 1,9), принято К = 1,1.
Итого тепловая мощность должна составлять 45,6∙53∙1,1/860 = 3,09кВт.
Можно воспользоваться табличными данными.
Таблица для подсчета теплового потока
Определение диаметра
Диаметр труб отопления определяется по формуле
Где использованы обозначения:
- Δt– разница температур теплоносителя в подающем и отводящем трубопроводах. Учитывая то, что подается вода при температуре порядка 90-95ᵒС, а остыть она успевает до 65-70ᵒС, перепад температур можно принять равным 20ᵒС;
- v –скорость движения воды. Нежелательно, чтобы 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! Неправильный выбор диаметра трубы для отопления может привести к падению скорости ниже минимального порога, что в свою очередь вызовет образование воздушных пробок. В результате эффективность работы станет нулевой
Значение Dвн в примере составит √354∙(0,86∙3,09/20)/1,3 = 36,18 мм
Если обратить внимание на типоразмеры, например, ПП трубопровода, то видно, что такого Dвн просто нет. В таком случае выбирается просто ближайший диаметр пропиленовых труб для отопления
В этом примере можно выбрать PN25 с Двн 33,2 мм, это приведет к небольшому увеличению скорости движения теплоносителя, но она все равно останется в допустимых пределах.
Особенности отопительных систем с естественной циркуляцией
Главное их отличие состоит в том, что в них не используется циркуляционный насос для создания давления. Жидкость перемещается самотеком, после нагрева она вытесняется наверх, затем проходит через радиаторы, остывает и возвращается к котлу.
На схеме показан принцип возникновения циркуляционного напора
В сравнении с системами с принудительной циркуляцией, диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией должен быть больше. Основа расчета в этом случае состоит в том, чтобы циркуляционное давление превышало потери на трение и местные сопротивления.
Пример разводки с естественной циркуляцией
Для того, чтобы каждый раз не высчитывать значение циркуляционного давления, существуют специальные таблицы, составленные для разных перепадов температур. Например, если длина трубопровода от котла до радиатора составляет 4,0 м, а перепад температур – 20ᵒС (70ᵒС в отводящем и 90ᵒС в подающем), то циркуляционное давление составит 488 Па. Исходя из этого подбирается скорость теплоносителя, путем изменения D.
При выполнении расчетов своими руками обязателен и проверочный расчет. То есть вычисления ведутся в обратном порядке, цель проверки – установить не превышают ли потери на трение и местные сопротивления циркуляционное давление.
Теплопровод в многоквартирном доме: как выбрать трубы по наружному и внутреннему диаметру гильзы для радиатора
В системе обогрева дома не последнее значение имеет правильный выбор трубы, по которым течет теплоноситель. От диаметра зависит
- Пропускная способность трубопровода,
- количество воды, находящееся в отопительном контуре в единицу времени, и соответственно, теплоотдача;
- давление воды в контуре.
Рассмотрим, как рассчитать правильный диаметр труб для системы обогрева с принудительной циркулированием, наиболее приемлемым для для отопления в частном доме. Выбирая трубы для отопительного контура, следует учитывать один фактор: медные и пластиковые трубы маркируются по внешнему диаметру, а в технических характеристиках стальных и металлопластиковых изделий — прописывается внутреннее сечение. Этот фактор имеет значение при расчетах диаметров и монтаже трубопроводов. Диаметр трубы для отопления загородного дома выбрать не сложно, если есть под рукой хороший теплотехник.
Диаметр труб отопления важен при монтаже и расчете системы
Если подбираются трубы для подключения собственного дома к централизованной тепломагистрали, то диаметр труб для отопления берется такой, же, как в квартирах многоэтажных домов.
Но совсем иначе рассчитывается диаметр трубы для отопления частного дома
Важно помнить, что не на всем протяжении теплопровода следуетвыбирать для отоплениятрубы одного размера. На определенных участках, пор мере из разветвления, их сечение изменяется
Формула расчета диаметра труб для отопления частного дома
Расчет выполняется по формуле
Формула расчета диаметра трубы для отопления
D —диаметр трубы, в миллиметрах ∆t° — разница температур (между подаваемой водой и возвращаемой обратно в котел), указано в градусах Цельсия(С о ); Q —количество тепловой энергии, нужной для обогрева помещения в киловаттах, и рассчитанное нами ранее; V — скорость теплоносителя в м/с — выбирается из определенного диапазона.
Опираясь на эту формулу, для простоты вычислений созданы данные, позволяющие рассчитать диаметр трубы.
На списке данных, (внизу) указаны величины для труб из полипропилена, потому что именно эти изделия все чаще используются для устройства отопительного контура. По ней вы определите диаметр, необходимый для заданной системы обогрева. Розовым цветом выделена оптимальная скорость перемещения воды — носителя тепла. Но если вы планируете устанавливать стальные, или металлопластиковые трубы, то работать будут другие расчеты.
Рассмотрим, как перемещается теплоноситель в контуре с принудительной циркуляцией. Она совершается посредством насоса, коллектора и носителя тепловой энергии. Если установить трубы с меньшим диаметром, то интенсивность движения горячей воды будет выше, она быстрее будет совершать оборот по трубопроводу и возвращаться в котлоагрегат. Соответственно, более широкий трубопровод замедлит движение теплоносителя.
Тонкая труба сделана для более быстрой циркуляции жидкости теплоносителя
Секреты монтажа стояка отопления: использование полипропиленовых труб 25 мм
Отопительный контур монтируется трубопроводом с меньшим диаметром по самым банальным причинам:
- Чем тоньше трубы, тем ниже цена;
- При открытом монтаже они не так бросаются в глаза, а при закрытом требуют меньшей глубины в штробах.
- Чем меньше диаметр труб для отопления, тем меньше теплоносителя находится в системе. Это ведет к экономии топлива.
Температура теплоносителя в системе отопления зависит также и от скорости движения теплоносителя по трубопроводу.
Плюсы и минусы данной отопительной системы
Ленинградка не зря пользуется большой популярностью, ведь у нее много важных преимуществ:
- Возможность прокладывания подающего трубопровода под проемом двери;
- Невысокая стоимость обустройства системы;
- Простая и недорогая установка, с которой можно справиться даже своими руками;
- Ленинградка предусматривает минимальное количество труб на поверхности, поэтому коммуникации не испортят интерьера помещения;
- Систему можно подключать даже к двум отопительным устройствам;
- При необходимости можно выполнить ремонт системы;
- На рынке есть отдельные элементы к ленинградке, что поможет без проблем заменить вышедшие из строя узлы;
- Система позволяет сделать «теплый пол» в доме.
При помощи одного кольца у внешних стен вы обогнете весь свой дом. При таком способе установки подающая труба идет от центра ленинградки, проходит по всему помещению и идет обратно.
Было бы несправедливо не рассказать о недостатках. Они у этой системы тоже есть, но их немного, и при грамотном составлении плана и установке минусов можно избежать:
Радиаторы, которые идут в конце системы, должны обладать большим количеством секций. Такое решение позволит сделать равномерную теплоотдачу всех батарей в доме;
Схема горизонтальной ленинградки достаточно сложная, и в ней почти невозможно сделать теплый пол и установить полотенцесушители. Поэтому если вам нужны такие элементы, лучше использовать вертикальную схему;
Однотрубный вариант ленинградки будет эффективно работать лишь при высоком давлении источника тепла.
Двухтрубный контур в частном доме
Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм.
Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:
скорость теплоносителя растет;
улучшается циркуляция в радиаторе;
батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении.
Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.
Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:
квадратура помещения.
Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме.
Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;
теплопотери.
Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;
скорость воды в контуре.
Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с.
При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;
насколько остывает теплоноситель.
Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования.
Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.
Условный проход контура, возведённый в квадрат = 304,44 х (квадратура помещения х 0,1 кВт + 20%) / теплопотери теплоносителя / скорость потока.
Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м2:
304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328
Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход.
У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал.
В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.
Для удобства воспользуемся таблицей.
По результатам таблицы можно сделать вывод:
- если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
- если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.
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.
На схеме показан характер движения жидкости при сужении трубы
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.
На фото – циркуляционный насос
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.
