Выбираем диаметр труб для отопления: схема расчета, характеристики в зависимости от материала изготовления


Расчет диаметра труб для отопления: проще, чем кажется

При монтаже обогревательной системы дома предельно важен расчет диаметра труб для отопления. Он поможет избежать излишних потерь тепла и затрат энергии.

Помимо этого, диаметр трубы определяет их габариты, которые следует учитывать при планировании дизайна помещений.

Расчет диаметра труб для отопления

О гидравлическом расчете для отопительных труб

Материал труб имеет большое значение при расчете их нужного диаметра

Чтобы произвести расчет диаметра труб отопления для дома либо квартиры, необходимо знать их основные параметры, это:

  • материал, из которого они сделаны (например, медные трубы для отопления),
  • внутренний диаметр самих труб,
  • аналогичный параметр фитингов и фасонных деталей,
  • номинальная величина диаметра внутреннего,
  • толщина стенок у труб.

Следует помнить, что неправильный выбор диаметра для труб и необоснованное его увеличение, с целью сделать площадь тепловой отдачи большей, обязательно приведет к падению давления в системе и тепловым потерям.


Поэтому и необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, предназначенный для подбора таких значений диаметра всех участков трубопровода, при которых в каждом из циркуляционных колец давление, перемещающее расчетное количество теплоносителя (в единицу времени), будет превышать на 10 процентов потери давления, вследствие гидравлического сопротивления.

Потери давления в контурах циркуляции делятся на потери, которые возникают от трения, а также потери, вследствие местных сопротивлений.

Формула определения диаметра трубопровода

Профессиональный расчет диаметров труб отопления достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам, поэтому расскажем об его упрощенной схеме.

При таком вычислении, формула для определения размеров отопительных труб такова:

Где буквы означают:

  • D — диаметр труб, в сантиметрах,
  • Q — нагрузка на этот участок системы, в киловаттах,
  • ∆t — разница температур на подаче и обратке, в градусах Цельсия,
  • V – скорость, которую имеет теплоноситель, в метрах в секунду.

Следует отметить, что на подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90º, на обратке теплоноситель остывает до 65/70º. Значит, значение ∆t – это 20º.

Далее разберем остальные составляющие формулы.

Расчет нагрузки, то есть нужной тепловой мощности системы

Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можете использовать такую упрощенную формулу: Qт = V∙∆t∙K:860


  • Где символы означают:
    Qт – нужная тепловая мощность, в киловаттах в час,
  • V — объем обогреваемой комнаты (высота∙длина∙ширина), в кубических метрах,
  • ∆t- разница меж температурой наружного воздуха и нужной температурой в помещении, в градусах Цельсия,
  • К — коэффициент теплопотерь здания,
  • 860 значит перевод в кВт/час.

Коэффициент теплопотерь здания зависит от его типа, а также теплоизоляции помещений.

Когда производится расчет труб отопления, можно воспользоваться такими упрощенными значениями для различных видов построек:

  • К, равный 3/4 – постройка, не имеющая теплоизоляции (упрощенная конструкция из дерева либо гофрированных металлических листов),
  • К, соответствующий 2/2.9 – небольшая степень теплоизоляции (конструкция строения упрощенная, например — одинарная кладка из кирпича, простая конструкция кровли и окон),
  • К равен 1/1.9 – средний уровень теплоизоляции (конструкция здания стандартная, например — двойная кладка из кирпича, небольшое количество окон, стандартная кровля),
  • К, равный 0.6/0.9 – высокая степень теплоизоляции (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание полов утеплено, крыша оснащена качественной теплоизоляцией).

Когда осуществляется расчет диаметра трубы для отопления, разница меж наружной температурой воздуха и нужной вам температурой в помещениях, высчитывается, исходя из климата в вашей местности и той степени комфорта, которую вы планируете получать от системы отопления.

Для примера возьмем помещение с высотой потолков в 3 м, длиной 5 м и шириной 3 м. Следовательно, объем комнаты равен 3∙5∙3=45 м³.

Средняя зимняя температура в Подмосковье, согласно специальным таблицам равна -28º. Ею и будем оперировать. Согласимся с тем, что температура +20º в комнатах достаточно комфортна. Следовательно, значение ∆t: 28+20=48º.

Значение К примем за 0.9.

Подставляем все величины в нашу формулу: Qт=45∙48∙0.9:860. Произведя вычисления, получим необходимую мощность отопительной системы в данном помещении: 2.26 кВТ/час.

Скорость теплоносителя

Минимальный уровень скорости, которую должен иметь теплоноситель, составляет, 0.2/0.25 м/сек.

Если скорость меньше, то начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя, а это приведет к образованию в системе воздушных пробок.

Следствием этого может стать частичная либо полная потеря работоспособности отопления.

Верхний уровень скорости теплоносителя может составлять 0.6/1.5м/сек. Если соблюдать верхний порог скорости, это дает возможность избежать образования гидравлических шумов в системе. 1.5м/сек. и примем за искомую величину.

Теперь, зная все нужные нам значения, подставляем их в конечную формулу: D = √354∙(0.86∙2.26:20):1.5. В итоге наших вычислений получаем примерную цифру внутреннего диаметра труб в 12 мм.


Таблица для определения внутреннего диаметра труб.

Пример таблицы для определения диаметра труб отопления

Конечно, планируя систему отопления — расчет диаметра труб лучше всего осуществлять, пользуясь специальной таблицей, так как все цифры и формулы вы не будете в состоянии запомнить. Таблица четко указывает параметры, которые имеет тот или иной теплоноситель, учитывает конкретные схемы разводки трубопровода, технические характеристики обогревательных приборов и пр.

Поэтому пользоваться таблицей нужно обязательно, производя расчет трубы + диаметра для отопления, потому как каждая из конкретных отопительных систем (см. подробнее полипропиленовые трубы для отопления, схемы отопления из полипропиленовых труб) обладает своей привязкой к приборам и работает на конкретном теплоносителе – воде, масле, антифризе. Помимо этого, таблица и учитывает и тип циркуляции: искусственная она или естественная.

Расчет диаметра труб для отопления: проще, чем кажется
46) Расчет диаметра труб для отопления: как сделать гидравлический расчет двухтрубной системы.

Трудности выбора диаметра труб отопления

Схема отопления с указанием диаметра труб


Казалось бы – выбор диаметра труб для отопления частного дома не является сложной задачей. Они должны лишь обеспечить доставку теплоносителя от источника его нагрева к приборам теплоснабжения – радиаторам батареям.

Но на практике неправильно подобранный диаметр коллектора отопления или подающей трубы может привести к значительному ухудшению работы всей системы. Это объясняется процессами, которые происходят во время движения воды по магистралям. Для этого нужно знать основы физики и гидродинамики. Чтобы не вдаваться в дебри точных расчетов, можно определить основные характеристики отопления, которые напрямую зависят от сечения трубопроводов:

  • Скорость движения теплоносителя. Она влияет не только на повышение шума при работе теплоснабжения, но и нужна для оптимального распределения тепла по приборам отопления. Попросту вода не должна успеть остыть до минимального уровня при достижении последнего радиатора в системе;
  • Объем теплоносителя. Так, диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен быть большим, чтобы снизить потери при трении жидкости о внутреннюю поверхность магистрали. Однако наряду с этим увеличивается объем теплоносителя, что влечет за собой повышение затрат на его нагрев;
  • Гидравлические потери. Если в системе будут применены разные диаметры пластиковых труб для отопления, то неизбежно возникнет разность давления на их стыке, что приведет к возрастанию гидравлических потерь.

Как выбрать диаметр трубы для отопления, чтобы по факту установки не пришлось переделывать всю систему теплоснабжения из-за крайне низкой эффективности? Прежде всего, следует выполнить правильный расчет сечения магистралей. Для этого рекомендуется воспользоваться специальными программами и при желании проверить результат самостоятельно вручную.

В месте состыковки диаметры полипропиленовых труб для отопления уменьшаются из-за наплава. Снижение сечения зависит от степени нагрева при пайке и соблюдения технологии монтажа.

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.

При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.

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.

В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.


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.

Расчет отопительного коллектора и монтажных гильз


Отопительный коллектор

Вышеописанная технология вычислений может быть применена для всех видов теплоснабжения – однотрубного, двухтрубного и коллекторного. Однако для последнего необходимо сделать правильный расчет диаметра коллектора отопления.

Этот элемент отопления необходим для распределения теплоносителя по нескольким контурам. При этом расчет правильного диаметра коллектора отопления неразрывно связан с вычислением оптимального сечения трубопровода. Это следующий этап проектирования системы теплоснабжения.

Схема расчета коллектора

Для вычисления диаметра отопительного коллектора необходимо сначала рассчитать сечение труб по вышеописанной схеме. Затем можно воспользоваться достаточно простой формулой:

М0=М1+М2+М3+М4

Где М0 – искомый диаметр коллектора, М1, М2, М3, М4 – диаметры подключаемых трубопроводов.

При определении высоты и оптимального расстояния между патрубками применяется принцип «трех диаметров». Согласно ему удаленность труб на конструкции должна составлять 6 радиусов каждой. Общий диаметр отопительного коллектора также равен этому значению.

Гильза для монтажа труб отопления

Но кроме этого компонента системы нередко приходится применять дополнительные. Как узнать диаметр гильзы для труб отопления? Только выполнив предварительный расчет сечения магистралей. Кроме этого нужно учитывать толщину стен и материал их изготовления. От этого будет зависеть конструкция гильзы, степень ее теплоизоляции.

На значение диаметра гильзы для труб отопления влияет материал изготовления стены, а также трубы. Важно учитывать возможную степень расширения при нагреве поверхности. Если диаметры пластиковых труб теплоснабжения составляют 20 мм, то такой же параметр у гильзы должен быть не менее 24 мм.

Монтаж гильзы необходимо делать на цементный раствор или аналогичный ему негорючий материал.

Материал изготовления труб отопления

Конструкция полимерных труб

Помимо правильного выбора диаметров трубы для теплоснабжения нужно знать характеристики их материала изготовления. Это скажется на тепловых потерях системы, а также на трудоемкости монтажа.

Следует помнить, что расчет диаметров отопительных труб выполняется только после выбора материала их изготовления. В настоящее время для комплектации систем теплоснабжения применяют несколько типов трубопроводов:

  • Полимерные. Они изготавливаются из полипропилена или сшитого полиэтилена. Отличие заключается в дополнительных компонентах, добавляемых в процессе производства. После выполнения расчёта диаметра полипропиленовых труб для теплоснабжения нужно правильно подобрать толщину их стенки. Она варьируется от 1,8 до 3 мм в зависимости от параметров максимального давления в магистралях;
  • Стальные. До недавнего времени это был самый распространенный вариант обустройства отопления. Несмотря на свои более чем хорошие прочностные характеристики стальные трубы имеют ряд существенных недостатков – сложный монтаж, постепенное ржавление поверхности и повышенная шероховатость. В качестве альтернативы можно применять трубы, изготовленные из нержавеющей стали. Одна их стоимость на порядок выше «черных»;
  • Медные. По техническим и эксплуатационным характеристикам медные трубопроводы являются оптимальным вариантом. Они характеризуются достаточным растяжением, т.е. если в них замерзнет вода – труба некоторое время будет расширяться без потери герметичности. Недостаток – высокая стоимость.

Кроме правильно подобранного и рассчитанного диаметра труб нужно определиться со способом их соединения. Он также зависит от материала изготовления. Для полимерных применяют муфтовое соединение с помощью сварки или на клеевой основе (очень редко). Стальные трубопроводы монтируются с помощью дуговой сварки (лучшее качество соединений) или резьбовыми методом.

В видеоматериале можно ознакомиться с примером расчета диаметра труб в зависимости от оптимальной скорости потока теплоносителя:

Температурный график можно выбрать любой — 15, 20 и 25 гр.С. Естественно при увеличении дельта Т — уменьшается расход, уменьшаются диаметры трубопроводов, но, уменьшается и тепловой напор «дельта Тм» — соответственно это приведет к увеличению общей площади отопительных приборов… Надо считать затраты… А выбор диаметров трубопроводов регламентирован «шумовой границей» или предельной скоростью движения носителя для каждого диаметра…
Кстати, ответ в тему «диаметр распределительной гребенки» — не знаю насколько это соотвествует СНиПам, но на практике мы обычно принимаем диаметр распределительного коллектора равным сумме диаметров отходящих трубопроводов и никогда еще проблем не было, правда при этом преследуется и другая цель — сравнительно небольшими затратами достигается массивность конструкции( я имею ввиду, что, выигрывает товарный вид). А если у Вас разводка медная, то бишь дорогая, то можно принять следующий типоразмер трубы от магистрального трубопровода до гребенки…
Касательно скорости движения носителя в гребенке, если вспомнить старые советские системы по понятие гребенка и коллектор использовались крайне редко, даже в ИТП с уменьшением расхода уменьшался диаметр трубопроводов…

В. Поляков

Распределительный коллектор («гребенка») – устройство, которое объединяет потоки с разными гидравлическими характеристиками (расход и давление) и затем их распределяет, чтобы в динамике обеспечивать на выходе одинаковое давление. На что следует в первую очередь обращать внимание при выборе распределительного коллектора для этажа и квартиры?

Прежде всего, подводящий трубопровод к «гребенке» должен иметь достаточный диаметр (условный проход).

Потери давления в питающем трубопроводе коллектора определяется по формуле:

Изображение формулы для подбора распределительный коллектор для водыгде λ – коэффициент трения; l – длина; G – массовый расход рабочей жидкости; ρ – плотность рабочей жидкости; d – внутренний диаметр трубопровода; v – скорость потока.

Это означает, что для одинакового расхода жидкости с постоянной плотностью потери давления по длине будут обратно пропорциональны внутреннему диаметру трубы в пятой степени. Чтобы уменьшить линейные потери давления в 100 раз (два порядка) нужно выбрать диаметр распределительного коллектора в 2,51 раза больше диаметра подводящего трубопровода, соответственно – для снижения на три порядка (в 1 000 раз) коллектор должен быть по диаметру больше в 3,98 раза. В таком случае разница в давлении между соседними выходными патрубками «гребенки» будет пренебрежимо мала.

Опираясь на формулу (1), можно рекомендовать следующие геометрические соотношения для «правильного» распределительного коллектора теплового пункта.

Диаметр коллектора Dк должен быть в три раза больше диаметра подводящего трубопровода Dп:

Dк ≥ 3Dп (2)

Поперечное сечение коллектора должно быть втрое больше суммы поперечного сечения выходных патрубков:

3nD02 ≤ Dк2 (3)

Расстояние между осями выходных патрубков распределительного коллектора должно быть больше или равно 3-кратному диаметру наибольшего из соседних отводов.

Диаграммы на рис. 1 иллюстрируют эти соотношения. В «гребенке», где соблюдены рекомендованные соотношения, даже в динамике давление на выходных патрубках будет практически одинаковым. При этом скорость потока в самом коллекторе по сравнению с подводящим трубопроводом будет ниже примерно в 9 раз. В таком случае на самом распределительном коллекторе можно установить воздухоотводчик.

Изображение распределительный коллектор гребенка

Рис. 1. Зависимость распределения давления на отводах от соотношения Dк/Dп

При несоблюдении рекомендаций по соотношению диаметра и проходного сечения коллектора с условным проходом отводящих патрубков будет наблюдаться разность давлений на выходах «гребенки». То есть «гребенка» перестанет выполнять свою уравнительную (балансирующую) роль и превращается в последовательный «набор тройников».

Из-за стесненных условий, как правило, соотношение (2) для распределительной «гребенки» не выполняется. Без полноценного коллектора трудно выполнить равномерную балансировку ни для этажа, ни в квартире. Чтобы частично скомпенсировать «неправильность» соотношений диаметров и неспособность к полноценной гидравлической балансировке, для таких коллекторов важно правильно выбрать диаметр подводящего трубопровода согласно требованиям строительных норм и правил.

Согласно п. 6.6.15 ДБН В.2.5-67:2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» скорость рабочей среды в трубопроводах жилых домов не должна превышать 1,5 м/с. По этому параметру можно выбрать трубу из соответствующего материала, которая будет иметь нужный массовый расход, и рассчитать теплопропускание (таблица 1).

Таблица 1. Расходы и тепловые нагрузки для труб из различных материалов при скорости рабочей среды 1,5 м/с

Untitled-11121

При расчете расхода через распределительный коллектор для водоснабжения в квартире можно обратиться к данным таблицы 2. Здесь нужно опираться на количество и расходы в квартирных точках водоразбора.

Таблица 2. Расчетные расходы через коллектор водоснабжения

Изображение коллектор водоснабжение

Подбор распределительного коллектора

Главное правило – диаметр коллектора ни в коем случае не должен быть меньше размера трубы подводящей линии. Чем больше диаметр распределительной «гребенки» – тем лучше для равномерности давления на точках разбора воды и/или теплоносителя.

Неправильный подбор «гребенки» (см. рекомендации выше), например, для водопровода, может вызвать скачки по расходу на разных приборах (см. рис. 2) и вызвать разбалансировку, например, на смесителе.

Изображение Рис. 2. Результат неправильного подбора коллекторов для холодного и горячего водоснабжения

Если на квартирном вводе горячей и холодной воды не установлены регулирующие клапаны, принудительно стабилизирующие давление в «гребенке», то для квартирных коллекторов особенно важно придерживаться правил последовательности подключения. Присоединять устройства, неравномерность расхода на которых слабо влияет на работоспособность или комфортность водоснабжения, нужно как можно «ниже» по течению воды в «гребенке». Первым следует подключать водонагреватель, затем – смесители, вслед за этим – стиральную и посудомоечные машины (убедившись, что отсечной клапан «нет воды» настроен на давление ниже, чем падение, вызванное изменением водоразбора), и в самом конце коллектора – патрубок сливного бачка (см. рис. 3).

Изображение стальной распределительный коллектор Рис. 3 Пример подключения квартирного распределительного коллектора холодной воды


Использованные источники

  1. trubyisantehnika.ru/расчет-диаметра-коллектора-отоплени.html
  2. strojdvor.ru/otoplenie/vybiraem-diametr-trub-dlya-otopleniya-sxema-rascheta-xarakteristiki-v-zavisimosti-ot-materiala-izgotovleniya/
  3. forum.abok.ru/index.php?showtopic=22026
  4. aw-therm.com.ua/raspredelitelnyj-kollektor/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.