Как сделать расчет труб отопления отопления: учитываем все нюансы

При монтаже системы отопления в частном доме или квартире основной целью всегда является извлечение максимального КПД из оборудования, чтобы затрачиваемые средства были расходованы именно на обогрев помещения.

Стальные трубы в изоляции

Такое возможно при правильном подборе:

не только самой системы и радиаторов;
но и диаметра труб;
а также материала их изготовления.

Давайте узнаем, как производить такие расчёты, обратим внимание на то, какие материалы более выгодны и посмотрим видео ролик по этому материалу.

Трубы отопления

Трубы из разного материала

Диаметральный и гидравлический расчет трубопроводов возможен лишь в том случае, если для этого есть их основные параметры, такие как:

Материал изготовления, например, сталь, медь, чугун, хризотилцемент, полипропилен.
Внутренний диаметр.
Данные по диаметру и материалу фитингов и фасонных деталей.
Толщина стенок труб, фитингов и фасонных деталей.

Непонятно откуда появилось мнение, что при увеличении диаметра труб повышается качество отопления, так как при увеличении площади трубопровода увеличивается теплоотдача. Теоретически, это, конечно, очень даже похоже на правду, но на самом деле всё выглядит по-иному.
Прежде всего, для труб большого диаметра необходимо закачивать в систему большое количество теплоносителя, который нужно нагреть. Следовательно, увеличивается расход потребляемой энергии (электричество, газ, жидкое или твёрдое топливо). А трубы сами по себе не являются нагревательным прибором (в радиаторах для обогрева используется метод конвекции, то есть, КПД значительно увеличивается), получается, что расход материалов и энергоносителей не обоснован.
Кроме того, увеличение объёма жидкости в контуре ведёт к понижению давления в системе, следовательно, вам придётся устанавливать на возврате вспомогательный циркуляционный насос для отопительной системы, что опять-таки влечёт за собой определённые расходы. Конечно, даже при большом диаметре труб контура достичь нужной температуры в отапливаемом помещении вполне возможно, но цена на материал и энергоносители получится слишком завышенной.

Внимание!
Для оптимального монтажа и эксплуатации системы отопления (при подборе диаметра) давление в каждом циркуляционном кольце должно на 10% превышать потери, которые вызывает гидравлическое сопротивление.

Определение диаметра

Замер диаметра. Фото

Для профессиональных расчётов по диаметру труб отопления инженерами-теплотехниками используется большое количество формул и такие вычисления, как правило, нужны для проектов многоэтажных жилых и общественных зданий, предприятий и других учреждений. Для своего дома вам вряд ли понадобятся такие точные цифры, поэтому, мы предлагаем вам упрощённую схему, которой может воспользоваться каждый сантехник.

Формула для подобных расчётов выглядит так: D = √354*(0.86*Q/Δt)/V, а теперь нам остаётся только подставлять значения параметров под буквы.

Здесь:

D – это диаметр трубы (см);
Q – нагрузка на измеряемый участок (кВт);
Δt – температурная разница в подающей и возвратной трубе (t⁰C);
V – Скорость теплоносителя в системе (м/сек).

Примечание. Если на подаче теплоносителя у котла его температура составляет 80 ⁰C , а на возврате у котла 60 ⁰C , то в таком случае значение Δt будет равно Δt=80-60=20 ⁰C .

Расход	Пропускная способность трубы (кг/час)
Ду трубы		15 мм	20 мм	25 мм	32 мм	40 мм	50 мм	65 мм		80 мм	100 мм
Па/м	мбар/м	˂0,15м/сек			˃0,15м/сек						0,3м/сек
90,0	0,900	173	403	745	1627	2488	4716	9612	14940		30240
92,5	0,925	176	407	756	1652	2524	4788	9756		15156	30672
95,0	0,950	176	414	767	1678	2560	4860	9900		15372	31104
97,5	0,975	180	421	778	1699	2596	4932	10044		15552	31500
100,0	1,000	184	425	788	1724	2632	5004	10152		15768	31932
120,0	1,200	202	472	871	1897	2898	5508	11196		17352	35100
140,0	1,400	220	511	943	2059	3143	5976	12132		18792	38160
160,0	1,600	234	547	1015	2210	3373	6408	12996		20160	40680
180,0	1,800	252	583	1080	2354	3589	6804	13824		21420	43200
200,0	2,000	266	619	1154	2488	3780	7200	14580		22644	45720
220,0	2,200	281	652	1202	2617	3996	7560	15336		23760	47880
240,0	2,400	288	680	1256	2740	4176	7920	16056		24876	50400
260,0	2,600	306	713	1310	2855	4356	8244	16740		25920	52200
280,0	2,800	317	742	1364	2970	4456	8568	17338		26928	54360
300,0	3,000	331	767	1415	3078	4680	8802	18000		27900	56160

Пропорциональная зависимость между пропускной способностью и диаметром труб

Расчёт тепловой мощности (нагрузки)

Отопительная система частного дома

Для определения оптимальной тепловой мощности системы отопления частного дома вы можете использовать следующую формулу: Qt=V*∆t*K/860.

Теперь вам опять-таки остаётся только подставить цифровые значения на место символов и здесь:

Qt – это искомая мощность тепловой энергии для данного помещения (кВт/час);
V – объём обогреваемого помещения (м³);
Δt – температурная разница в подающей и возвратной трубе (t⁰C);
K – коэффициент теплопотерь помещения (зависит от типа здания, толщины стен и из термоизоляции);
860 – перевод в кВт/час.

В частном секторе постройки могут сильно отличаться друг от друга, но, тем не менее, там зачастую используют следующие значения коэффициента теплопотерь (K):

Если архитектурное сооружение имеет упрощённую конструкцию (дерево, гофрированный металлопрокат) и там отсутствует изоляция, то K= 3-4;
Упрощённая конструкция архитектурного сооружения со слабой степенью термоизоляции, например, кладка в один целый кирпич или пеноблок 600x400x200 мм – здесь K=2-2,9;
В стандартных архитектурных сооружениях (кладка в два кирпича и небольшое количество окон и дверей, крыша – стандарт) K= 1-1,9;
При высокой степени термоизоляции для стандартных архитектурных сооружений с небольшим количеством окон и дверей и утеплённой крышей и полом, инструкция указывает на то, что K=0,6-0,9.

Повышенная теплоизоляция стен

Если вам необходимо произвести расчёт трубного диаметра, то, как уже было отмечено выше, вам необходимо значение разницы температур между улицей и помещением. В помещении за точку отсчёта обычно берётся либо комнатная температура (18-20 ⁰C), либо та, которая вам наиболее подходит, а со стороны улицы вам нужно подставить среднее значение, которое принято для вашего региона.

Например, ваша комната имеет объём 3,5*5,5*2,6=50,05 м³ и она хорошо утеплена, то есть, там толстые или утеплённые стены, утеплён пол и потолок и воспользуемся коэффициентом 0,9. В Подмосковье средняя температура воздуха в зимний период составляет -28 ⁰C, а для микроклимата в помещении возьмём значение 20 ⁰C, тогда значение ∆t будет равно 28+20=48 ⁰C. В таком случае, Qt=50,05*48*0,9/860≈2,5/час.

Скорость теплоносителя

Режимы течения теплоносителя в горизонтальных трубах: а) слоистый; б) волновой; в) поршневой

Примечание. Минимальная скорость теплоносителя для систем отопления не должно быть менее 0,2-0,25 м/сек.
В тех случаях, когда скорость падает ниже этого значения, из жидкости начинается выделение воздуха, что способствует образованию воздушных пробок.
В таких случаях может быть частично утеряна работоспособность контура, а в отдельных ситуациях это может привести к полному бездействию системы, так как поток остановится вообще и это произойдет при работающем циркуляционном насосе.

Внутренний диаметр труб	Тепловой поток (Q) при ∆t=20Расход воды (кг/час) при скорости движения (м/сек)
Внутренний диаметр труб	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
8	40918	81835	122853	163570	204488	2453105	2861123	3270141	3679158	4038176	4496193
10	63927	127755	191682	2555110	3191137	3832165	4471192	5109220	5748247	6387275	7025302
12	92041	183979	2769119	3679158	4598198	5518237	6438277	6438277	8277356	9197395	10117435
15	141762	2874124	4311185	5748247	7185309	8622371	10059438	11496494	12933556	14370618	15807680
20	2555110	5109220	7664330	10219439	12774549	15328659	17883759	20438879	22992989	255471099	281021208
25	2992172	7983343	11975515	15967687	19959858	239501030	279421202	319341373	359261545	399171716	439091888
32	6540281	13080562	19620844	261601125	327001406	392401687	457801969	523202250	588602531	654012812	719413093
40	10219439	20438879	306581318	408751758	510942197	613132636	715323076	817513515	919693955	1021884334	1124074834
50	15967687	319341373	479012060	638682746	798353433	958024120	117654806	1277355493	1437026179	1596596866	1756357552
70	112951345	625902691	938854037	1251815383	1564766729	1877718074	2190659420	25036110768	28165612111	31295213457	344247148013
100	638682746	1277355493	1916038239	25547110985	31933813732	38320616478	44707419224	51694121971	57480924717	63867727463	70254430210

Таблица для определения трубного диаметра

Примечание. Плотность воды при 80 ⁰C равна 971,8 кг/м3.

Скорость жидкости в отопительном контуре может составлять от 0,6м/сек до 1,5м/сек, но в тех случаях, когда соблюдается большее значение, то существенно понижаются гидравлические шумы в системе, поэтому, скорость 1,5м/сек мы и примем за отправную величину.

Когда у нас имеются все необходимые значения, мы можем подставить их в формулу D = √354*(0.86*Q/Δt)/V, в таком случае у нас получится D = √354*(0.86*2,5/20)/1,5≈1,34, значит, нам понадобится труба с внутренним диаметром 14 мм

Конечно, когда вы делаете своими руками систему отопления в собственном доме, то вероятность того, что вы будете использовать формулы для расчётов, ничтожно мала, но в этом случае для вас есть пособие в виде таблиц, расположенных в этой статье. Кроме того, в таблице учтён тип циркуляции жидкости, который может быть принудительным или естественным.

Отопление из полипропилена

В настоящее время чаще всего (особенно в частном секторе) радиаторные контуры, а также разводка труб отопления к гребёнкам тёплого пола выполняется из полипропилена. Из всех применяемых в данном случае, этот материал обладает наименьшей теплопроводностью, но, тем не менее, в тех местах, где трубы проходят по холодным участкам, их нужно утеплять.

Заключение

В заключение можно сказать, что наиболее часто используемый наружный диаметр полипропиленовых труб для отопительных контуров в частном секторе, это 20, 25,32 и 40 мм. Подводку к радиаторам в основном делают сечением 20 мм, изредка 25 мм, а более толстые трубы используются в качестве стояков.