Какой диаметр труб лучше использовать для теплоснабжения частного дома

В вопросе проектирования системы теплоснабжения частого дома, как показывает практика, мелочей быть не может. Любая мелочь в таком вопросе может оказать большое влияние на работоспособность всего оборудования. Так, неправильный просчет теплопотерь здания влечет за собой  неправильный подбор оборудования, а ошибка в расчете мощности отопительного котла и количества радиаторов приводит нарушению тепловому балансу строения. Именно поэтому, так много внимания уделяется расчетам оборудования, в том числе подбору диаметр труб для системы отопления.

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.

Методы расчета размера труб отопления частного дома

Разбираться в том, как правильно подобрать диаметр труб для отопления в доме стоит с анализа основных понятий и терминов, которые будут использоваться при расчетах. Система отопления вещь довольно сложная, но и в том то и дело, что все сложное состоит из простых и понятных формулировок и формул. Для начала стоит уяснить, что именно представляет собой частный дом и какие системы отопления с жидким теплоносителем могут в нем монтироваться.

Сегодня нет строго определенного базового проекта частного дома. В свою очередь, архитектурные бюро предлагают одно, двух, и даже трехэтажные дома. Но для расчета всех составных частей отопления важно не то, сколько этажей в дома, а из какого материала он будет построен. По мимо этого, какого характера будут потери тепла в доме. А еще сколько тепла должен вырабатывать котел, какие радиаторы отопления будут установлены в помещениях и какого типа будет смонтирована система отопления.

При расчетах за основу берутся все параметры, влияющие на температурный режим в доме. Прежде всего, начиная от коэффициента климатической зоны, где расположено здание, и заканчивая, как будет подаваться теплоноситель в каждое отдельное помещение.

Полный и правильный расчет диаметра труб для системы отопления

Для этого потребуются следующие отправные данные:

  • Внутренний объем каждого отапливаемого помещения и суммарный объем здания в целом;
  • Минимальная потребность в тепловой энергии в доме в целом и во всех отдельных помещениях по отдельности (тепловая мощность);
  • Расчетные теплопотери здания в период максимальных морозов
  • Тепловая мощность отопительного котла – номинальная тепловая мощность, указанная в паспорте агрегата изготовителем;
  • Тепловая мощность приборов отопления – радиаторов, батарей, сварных регистров как суммарная для всего здания, так и по отдельным помещениям;
  • Показатели тепловой нагрузки трубопровода, отдельных его элементов и участков;
  • Общий объем системы отопления в литрах;
  • Скорость движения теплоносителя в трубопроводах;
  • Максимальное и минимальное давление в контуре;
  • Коэффициент сопротивления системы;
  • Производительность циркуляционного насоса;
  • Теплоемкость материалов системы отопления;
Читайте также:  3 рецепта шашлыка в духовке, который все похвалят и не поймут, что он домашний

Рассчитать объем отапливаемого помещения можно по формуле расчета объема из курса геометрии средней школы:

V = h×S,

V – Объём помещения;

h – максимальная высота потолков в комнате.

S – Площадь.

Для расчета суммарной площади здания используется формула:

Vобщ= V1+ V2+ Vn

Где, Vобщ   общий объем отапливаемого помещения;

   V1 – Vn – объемы отапливаемых отдельных помещений здания.

Тепловая мощность необходимая для обогрева помещения принимается из расчета 100 ватт мощности на 1 квадратный метр площади комнаты. Таким образом если помещение имеет площадь 25 квадратных метров, то тепловая мощность, необходимая для отопления его должна равняться:

100 вт Х 25 кв.метров = 2500 вт

Поправочные коэффициенты при расчете тепловых потерь здания

При расчете тепловых потерь здания берутся табличные поправочные коэффициенты. А они зависят от места расположения постройка. Чем южнее климатическая зона, тем ниже поправочный коэффициент:

  • Для южных районов – 0,7=0,9;
  • В северо-западных регионах и областях схожих по своим климатическим характеристикам умеренной зимы – 1,2;
  • Для регионов с суровой зимой со средней температурой -18оС – -25оС или районов Западной, Центральной и Восточной Сибири – 1,5;
  • И в районах Крайнего Севера и районов высокогорья – 2;

В расчетах коэффициента теплопотерь (К) также учитывается и то, как утеплено здание, ведь от теплоизоляции потери тепла значительно сокращаются. В зависимости от качества теплоизоляции может использоваться следующий коэффициент:

  • Качественное утепление фасада, установленные энергосберегающие окна и двери, утеплена кровля – 0,6-0,9;
  • Утепление сделано частично, что соответствует кирпичной кладке в два кирпича 1,0-1,9;
  • Здание без утепления, стены соответствуют кладке в один кирпич – 2,0-2,9;
  • Сборно-щитовые здания, времянки, строительные вагончики – 3,0-4,0.

Еще одним показателем, важным при проведении вычислений выступает тепловая мощность системы отопления или контура. Для ее вычисления применяется формула:

Q=V*K*Dt\860

Где:

Q= тепловая мощность системы

V= суммарный объем отапливаемого здания;

K= коэффициент теплопотерь постройки;

Dt = разница температуры внутри здания и средней минимальной температурой самых холодных пяти дней зафиксированных в регионе за все время метеорологических наблюдений;

860 = константа позволяющая перевести результат в систему измерений использующий единицу мощности ватт.

Подобно этой формуле может использоваться и другая, альтернативная, которая учитывает и особенности здания:

Q=(S*B*C*X)+(E*200+F*100), где:

Q тепловая мощность системы;

S – отапливаемая площадь здания;

B – высота стен внутри помещений;

C – применяемый для здания коэффициент потерь тепловой энергии;

X – поправочный региональный климатический коэффициент;

E – количество установленных в здании входных дверей;

F – количество установленных в здании окон;

Расчет диаметра труб отопления для частного дома

Теперь, когда найдены все данные можно приступить к расчету диаметра труб отопления для частного дома. Расчет делается по следующей формуле:

Где:

D — диаметр магистральной трубы;

∆t° — разница между температурой подачи нагретого теплоносителя на выходе из котла и температурой обратки, на входе в котел;

Q — необходимое количество тепловой энергии необходимой для обогрева помещения;

V — скорость перемещения теплоносителя внутри магистрального трубопровода.

Применение этой формулы позволяет вычислить искомую величину диаметра трубы для системы отопления частного дома. Правда, нужно отметить, что данная формула отлично применима для одноэтажного строения с атмосферной системой отопления.

Методики вычисления диаметра труб

Большое количество данных и сложные формулы не всегда удобны для вычисления диаметра трубы и прокладки магистрали. Существуют и другие методы, позволяющие определить, какие размеры труб можно использовать для монтажа отопления. Сегодня для расчета используются следующие методики:

  • Табличная методика позволяет определить диаметр с использованием готовых таблиц. В расчете берутся во внимание скорость движения теплоносителя, объем тепловых потерь, мощности отдельного прибора отопления или всей системы;
  • Методика вычисления на основании расчета тепловой мощности системы;
  • С учетом коэффициента гидравлического сопротивления контура движению теплоносителя.
Читайте также:  Как рассчитывается отопление в квартире

Табличные и справочные данные

Все эти методики используют стандартизованные табличные и справочные данные. Которые дают возможность быстро определить подходящий диаметр трубы.

Использование таблиц и справочников можно назвать одним из 5 секретов теплотехников. Именно по ним, они безошибочно вычисляют номенклатуру труб для системы.

Для работы со справочной таблицей, необходимо прежде всего вычислить общую тепловую мощность здания в целом и по каждому помещению. Второй секрет заключается в том, что в контуре отопления теплоноситель имеет определенный диапазон скорости движения. Понятие сложное, но на практике это звучит так – если вода движется слишком медленно, помещение просто не будет прогреваться. Так как в системе будут постоянно образовываться воздушные пробки. Поэтому минимально допустимая скорость движения теплоносителя, при котором все элементы будут работать сбалансировано – это 0,3 метра в секунду.

С другой стороны, если теплоноситель будет двигаться слишком быстро, например, под давлением циркуляционного насоса. В этом случае, сами радиаторы и трубы будут издавать, очень слышимые звуки, что тоже не очень хорошо. Поэтому, верхний предел скорости движения принято считать 0,7 метра в секунду. Вот этот промежуток скорости потока с 0,3 до 0,7 м/с и принято брать как оптимальный для контура отопления в частном доме.

Пример для определения нужного размера диаметра трубы

К примеру, можно взять двухэтажный дом с общей площадью 75 метров. Площадь первого этажа 50 метров, второй занимает 25 метров отапливаемой площади.

Теперь, когда известны все данные по таблице можно определить нужные размеры труб. Общая площадь дома 75 м2 множатся на 100вт, в результате получается 7500 ватт общей тепловой мощности, для этого показателя размер трубы должен быть не меньше 25 мм. Для контура первого и второго этажей ее диаметр может быть меньше, поскольку для показателя 5000 и 2500 применимы 20 мм трубы.

Какие трубы устанавливаются в доме

Что нужно, чтобы теплоноситель циркулировал с оптимальной скоростью? Немного, просто учитывать рекомендации теплотехников при подключении радиаторов и разводки труб.

Так, учитывая то, что большинство систем монтируется при помощи полипропиленовых труб, а в маркировке у них указывается внешний диаметр, стоит учитывать:

  • Подключение одного отдельного или максимум двух отдельных радиаторов делается трубой 16 мм;
  • Ответвления одного мощного, до 7 кВт или нескольких небольших по мощности приборов по 1,2-2,0 кВт каждый, но не более 5 штук в крыле можно использовать пластиковую трубу 20 мм;
  • Труба 25 мм применима, как для группового подключения батарей, так и для прокладки магистрали. Она может соединить один-два мощных радиатора до 15 кВт или до 7-8 небольших, суммарной мощностью 11-12 кВт. Она применяется для отдельных ответвлений или направлений;
  • Трубы 32 мм используется в качестве основной магистрали для отдельного объекта здания или этажа. К ней подключаются до 12 штук батарей мощностью 19-20 кВт.
  • К трубам диаметром 40 мм подключаются до 20 отопительных приборов суммарной мощностью 30 кВт.

Еще одним показателем, о котором нужно помнить в расчетах это гидравлическое сопротивление. Для одноэтажного дома это необязательно будут повороты и изгибы, даже при прямой прокладке трубы давление внутри нее на разных участках может меняться. Кроме того, в радиаторах могут образовываться воздушные пробки. Потому что, они просто не будут проталкиваться напором жидкости. Поэтому при подборе диаметра трубопроводов учитывается и установка нагнетательных насосов. Они будут поддерживать нужную скорость движения теплоносителя и компенсировать гидравлическое сопротивление.

Так, для здания с отапливаемой площадью 150-180 кв. метров для преодоления гидравлического сопротивления и поддержания нормального давления подходит насос мощностью 25-40 вт. Он обеспечит напор до 0,4 атмосфер. Для площади до 300 метров устанавливается насос мощность 45-60 вт, обеспечивающий давление до 0,6 атмосфер.

Материалы и типы трубы для отопления

Правильный выбор труб влияет на многие эксплуатационные характеристики системы. Конечно же начиная от теплоотдачи и заканчивая объемом потребляемых энергоресурсов. Здесь нужно помнить и о таком показателе, как теплопотери системы. Так как это напрямую зависит от того из чего сделаны эти самые трубы.

Читайте также:  Инструкция по «выживанию». В доме отключили или еще не включили отопление.

На сегодняшний день наиболее чаще всего используются:

  • Трубы из различных видов стали;
  • Полипропиленовые;
  • Медные.

До недавнего времени сталь была единственным доступным материалом труб. Сегодня стальные трубы хоть и считаются самыми прочными и надежными, но в основном применяются в системах открытого типа. Но, несмотря на большой ассортимент продукции в малоэтажном домостроении в основном используются трубы малого и среднего диаметра. Да и размеры свыше 100мм в основном применяется для изготовления регистров, а не прокладки магистралей.

Сталь применяется в двух вариантах – обычном исполнении из черного металла и в виде нержавеющей стали. Сегодня сталь используется меньше. Во-первых, все больше стали использоваться замкнутые системы вместо открытых. А во-вторых, для монтажа требуется специальное оборудование и квалифицированный сварщик. Стальные трубы в основном используются небольших диаметров. Но это в свою очередь поднимает другие проблемы. Например, высокий коэффициент гидравлического сопротивления, ведь внутри при сварке образуются наплывы и сужения, которые невозможно удалить.

Полимерные трубы

Полимерные трубы постепенно вытесняют стальные из-за все большей доступности и удобства пользования. Для этого материала многие производители дают 15 летнюю гарантию на целостность труб и почти 20 летнюю на соединения. Для пайки не требуется высокая квалификация, достаточно иметь специальный паяльник и посмотреть 2-3 обучающих ролика. Но и у этого материала есть свои минусы. Первый, заключается в небольшом ассортименте продукции. Для пайки отопления в частном доме применяются максимально трубы диаметром 75 мм. Второй минус заключается в правильном подборе материала. Довольно часто трубы имеют небольшую стенку, ее толщина часто бывает всего 2,-2,3 мм чего явно недостаточно для контура отопления закрытого типа с напором 1,2-1,4 бар. Третий момент заключается в специфике самого материала. Он не такой жесткий, как металл, поэтому для двухэтажных домов обычно его стараются не использовать.

Медные трубопроводы отопления

Медные трубопроводы отопления и в недалеком прошлом были не очень популярны, поскольку с этим материалом работать очень сложно. В отличие от стали и полипропилена медь паяется, а делать это правильно умеет далеко не каждый сварщик. Но, как бы там ни было, медь это один из самых лучших материалов для отопления. Он отлично нагревает воздух, он пластичен и даже при замерзании воды трубопровод не сразу разрывает, медь пластичный материал и способный растягиваться под давлением воды. Но с другой стороны, медь очень агрессивный металл, при соприкосновении с алюминием он начинает окисляться и начинает процесс коррозии. К тому же он очень дорогой если сравнивать с другими видами материалов.

Прокладка и соединение полипропиленовых труб

Особенностью расчетов параметров труб из полипропилена является то, что в проектах указывается наружный размер трубы. Перед монтажом просчитывается все точки пайки, и по возможности уменьшается количество изгибов и поворотов. Если же невозможно уменьшить количество изгибов, например, при обводе трубы вертикальной разводки делается обвод из специального фигурного элемента. Стоит отметить, что пластиковые полипропиленовые системы имеют большое количество доборных единичных элементов, способных удовлетворить любые запросы и обеспечить выполнение всех задач. При пайке переходов с одного диаметра трубопровода на другой, или установке ответвлений на отдельные направления в наборах имеются системы тройников, переходников и соединительных муфт, позволяющих сделать такие переходы максимально просто.

Технологически пайка начинается с прокладки и фиксации труб от котла отопления. Здесь делается установка муфт подключения и отрезков до коллекторов и запорных кранов. После этого делается разводка. Сначала паяются трубы большого диаметра, потом отводки меньшего. Для работы рекомендуется использовать все элементы одного производителя, в таком случае есть возможность свести к минимуму ошибки из-за некачественных деталей.

Оцените статью
Лучший сайт про ремонт, строительство и эксплуатацию бытовой техники