Как правильно рассчитать диаметр трубы для отопления?

Трубы — одни из самых распространенных, разнообразных и незаменимых изделий в современном мире. Их функции и области применения так многочисленны, что только их перечисление займет всю страницу. Трубы, для выполнения разнообразнейших задач, изготовляются из металла, стекла, пластика и керамики. Размеры могут быть от долей миллиметра и до гигантских труб для транспортировки газа и нефти.

Эта статья поможет сделать подбор диаметра трубы для отопления, ведь ошибки при выборе диаметра трубы могут значительно ухудшить гидродинамику контура отопления, уменьшить КПД системы отопления и привести к неоправданным затратам на покупку труб завышенного диаметра.

Основные характеристики труб:

• усредненный диаметр;
• диаметр трубы внешний;
• диаметр трубы внутренний;
• материал трубы.

Что нужно сделать перед расчетом и монтажом системы?

Для контуров систем большое значение имеет диаметр трубы для отопления, определяющий гидродинамическое сопротивление и пропускную способность контура. Еще до начала расчета нужно четко определить тип труб и материал. Нанесенная маркировка для труб отличается. Пластиковые трубы маркируются с указанием наружного диаметра, а чугунные и стальные по внутреннему диаметру. Учитывать это обстоятельство придется, если монтаж контура будет производиться комбинированным способом.

Перед началом монтажа нужно нарисовать эскиз будущей отопительной системы, подобрать диаметр труб для отопления в частном доме и приобрести нужные материалы.
Подобрать комплектующие — краны, тройники, переходники, воздушные клапаны и т. п. Расчет диаметра трубы требует аккуратности и внимания, а последовательность расчета изложена в данной статье.

Данные необходимые для расчета

Обычно расчет диаметра труб для отопления частного дома начинается с вычисления тепловой мощности — Q. Нужное количество теплоты определяется произведением объема помещения V в м3 на норму равную 40 Вт/м3. Q = V х 40 Вт/м3. Следующим шагом определяется тип отопительной системы: двухтрубная или однотрубная. Для частных домов лучше двухтрубная система, но для дальнейшего расчета выбор типа системы не критичен.

Гораздо большее значение имеет выбранный метод движения теплоносителя:

1. естественный или конвекционный;
2. принудительный метод с применением циркуляционного насоса.

Основное отличие между этими методами в том, что выбирается при монтаже уклон труб отопления при естественной циркуляции, где жидкость движется самотеком, а второй метод предполагает движение под действием насоса, что значительно увеличивает скорость теплообмена.

Скорость движения теплоносителя — важнейший показатель.

Он влияет на выбор диаметра труб для отопления дома. Расчетные величины для естественной циркуляции — от 0,3 м/с. Скорость движения жидкости зависит от напора. Напор при выборе «самотечного» варианта определяется высотой подъема расширительного бака открытого типа. Каждый метр подъема добавляет величину давления равную 0,1 атмосферы.

При использовании принудительной циркуляции выбирается величина скорости — 0,7 м/с. Рассчитывая скорость нужно идти на определенный компромисс, т. к. при большой скорости возникнет шум в системе и значительно увеличится гидравлическое сопротивление, а при слишком малой скорости увеличенные размеры труб для отопления приведут к дополнительным финансовым затратам. Поэтому чаще всего выбирается меньший диаметр труб для отопления по следующим соображениям:

• облегчается монтаж;
• цена труб меньшего диаметра ниже;
• при меньшем количестве теплоносителя увеличивается динамичность системы.

Последовательность расчета

Определены следующие исходные данные: эскиз системы отопления, определен тип отопительной системы, предварительно рассчитана величина Q для всех помещений. Как правило, расчет диаметра труб начинается для самого удаленного помещения.

Объемный расход теплоносителя вычисляется по формуле: G = 0.86 Q / 20 , в которой:

G – объемный расход воды, кг/ч;
Q – расчетное количество теплоты, Вт;
20 – разница температур в подаче и «обратке». Для расчетов равна 20 градусам.

По приведенной формуле определяется масса теплоносителя, но горячая вода имеет при 80 градусах плотность р = 971.6 кг/м3. Поэтому объемный расход Vo вычисляется формуле: Vo = G / р

Зная объем и скорость потока легко вычислить площадь поперечного сечения: S = Vo / (3600 х Vт), где:

S — площадь поперечного сечения;
Vo — расход (объемный) теплоносителя;
Vт — выбранная скорость движения воды.

И в завершение производится расчет диаметра по формуле:

D = корень квадратный из выражения — 4S /3,14.

После вычисления диаметра трубы для дальнего помещения, рассчитать какой диаметр трубы нужен для отопления следующего помещения, несложно. Но не следует забывать, что через это помещение нужно пропустить суммарное количество тепла для двух помещений и т. д. Принцип расчета понятен, но для тех, кому не приходилось заниматься расчетами, довольно громоздок.

Поэтому для облегчения расчетов разработаны таблицы, которые дают ответ и решают задачу — как рассчитать диаметр трубы для отопления. Подобную таблицу можно скачать в сети Интернет. Из таблиц четко видно — диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией требуется больший, т. к. скорость движения потока 0,3 м/с. Подбирать трубу нужно по ближайшему большему диаметру, учитывая несовпадение логики маркировки труб из различных материалов:

1. стальные водо-газопроводные трубы — указан внутренний диаметр;
2. стальные электросварные трубы — наружный диаметр;
3. полиэтиленовые, металлопластиковые, трубы ПНД, полипропиленовые трубы — указан наружный диаметр трубы.

Применение труб из полипропилена

Если для контура отопления применить полипропиленовые трубы для отопления как выбрать диаметр согласно вышеприведенным формулам? Да точно так же. Но у полипропиленовых труб огромный срок службы, до 100 лет, поэтому отопительная система, правильно рассчитанная и аккуратно смонтированная, будет служить очень долго. На вопрос — как подобрать размеры труб для отопления, ответ можно найти по таблицам, которые можно скачать в сети Интернет.

Популярность полипропиленовых труб для создания систем отопления довольно высока, ведь они значительно дешевле металлических, экологичны и имеют неплохой внешний вид. Да и монтаж контуров систем при использовании таких труб значительно облегчается. Разработаны специальные аппараты для сваривания труб, различные переходники, фитинги, краны и другие необходимые комплектующие. Сам процесс монтажа похож на сборку системы из конструктора.

Оребренные трубы

Иногда можно встретить объявление — куплю оребрение трубы для отопления бу, дорого. Что же это такое? И почему в объявлении есть слово — дорого?

На них наносятся ребра, которые увеличивают площадь поверхности отдающей тепло. Использование подобных труб позволяет сократить вес теплообменников, ведь тепло будет отдавать также труба (оребренная), по которой движется теплоноситель.

Оребренная труба, если сравнить ее с гладкой трубой, имеет площадь теплообмена в 2-3 раза большую. Широкому применению оребренных труб препятствует их высокая цена. Трубы изготовляются из алюминия, меди и латуни. Создание отопительной системы с применением оребренных труб потребует значительных финансовых затрат, поэтому их расчет в данной статье не рассматривается.