No Image

Формула расчета диаметра трубы отопления

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Для обеспечения нормальной работы отопительной системы требуется качественный водопровод, при помощи которого будет транспортироваться теплоноситель. В свою очередь, работоспособность трубопровода напрямую зависит от диаметра труб для отопления. О том, как выполняется расчет диаметра трубы для отопления, и пойдет речь в этой статье.

Гидравлический расчет отопительных труб

Рассчитывая габариты отопительной системы и труб, необходимо знать все параметры данного материала, которые выглядят следующим образом:

  • Используемое для изготовления труб сырье (обычно металл или пластик);
  • Внутренняя толщина трубы для отопления;
  • Внутренние диаметры фитингов и прочих элементов, подключаемых к трубопроводу;
  • Номинальный внутренний диаметр;
  • Толщина стенок труб.

Неправильный выбор диаметра трубы для отопления в подавляющем большинстве случаев становится причиной возникновения проблем. Нередки случаи использования труб с повышенным диаметром для отопительных систем. Это происходит из-за распространенного мифа о том, что степень теплоотдачи напрямую зависит от диаметра трубы (прочитайте также: "Как рассчитать теплоотдачу стальной трубы и для чего это делается"). Вместо этого давление в системе снижается, в результате чего большая часть тепла уходит впустую, тем самым делая такой подбор труб совершенно неоправданным.

Чтобы избежать такой ошибки, нужно предварительно выполнить гидравлический расчет отопительной системы, который позволит подобрать оптимальное сечение труб для отопления на каждом участке трубопровода. В результате расчетов в каждом отопительном контуре будет создаваться давление, на десятую часть превышающее величину, необходимую для нормального перемещения теплоносителя.

Описанная разница необходима для компенсации потерь давления, возникающих из-за внутренних сопротивлений. Последние, в свою очередь, появляются по причине трения теплоносителя и локальных сопротивлений.

Формула расчета диаметра отопительных труб

Использовать профессиональные методы расчета диаметров труб проблематично ввиду их сложности, поэтому они применяются только специалистами в сфере прокладки отопительных систем.

Для самостоятельных расчетов можно использовать слегка урезанную формулу, которая выглядит следующим образом:

Буквы расшифровываются так:

  • D – диаметр трубы (см),
  • Q – нагрузка на расчетный участок трубопровода (кВт),
  • Δt – температурная разница на подающем и обратном контурах ( 0 С),
  • V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).

Среднее значение температурной разницы составляет около 20 градусов, поскольку температура теплоносителя в подающем контуре обычно держится на уровне 90 градусов, а на обратном пути вода охлаждается до 65-70 градусов. Читайте также: "Какой диаметр трубы для отопления лучше использовать, как рассчитать сечение".

Расчет мощности отопительной системы

Чтобы рассчитать минимальные показатели мощности отопительной системы, достаточной для эффективного прогрева дома, нужно воспользоваться следующей формулой:

Расшифровка символов выглядит так:

  • Qт – требуемая мощность (кВт/час),
  • V – объем отапливаемого помещения (м3),
  • ∆t – разность температур внутри и снаружи здания ( 0 С),
  • K – коэффициент тепловых потерь здания (зависит от конструктивных особенностей здания и теплоизоляции),
  • 860 – коэффициент, позволяющий перевести значение результата в кВт/час.

Точный расчет коэффициента теплопотерь достаточно сложен, поэтому в частном строительстве можно использовать упрощенные значения, величина которых зависит от типа постройки:

  • 3-4 – такое значение коэффициента тепловых потерь используется в том случае, если здание не имеет теплоизоляции (например, в случае с простыми деревянными постройками);
  • 2-2,9 – коэффициент используется в формуле при наличии слабой теплоизоляции (упрощенная конструкция здания, например, кирпичная кладка толщиной в один кирпич);
  • 1-1,9 – данный коэффициент подходит для зданий, имеющих средние показатели теплоизоляции (стандартная постройка, например, кирпичная кладка толщиной в два кирпича, обычная кровля и оптимальное количество окон);
  • 0,6-0,9 – такое значение коэффициента теплопотерь используется при расчете отопительной системы зданий, имеющих хорошую теплоизоляцию (улучшенная схема постройки, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшим количеством окон, оснащенных двойными рамами).

Проводя расчет полипропиленовых труб для отопления, нужно точно знать, какой результат должен получиться в итоге. Например, разница температур снаружи здания и внутри него определяется индивидуально в зависимости от желаемой степени комфорта в доме. Расчетный показатель наружной температуры зависит от климатических условий конкретного региона и подбирается в специальных таблицах. Читайте также: "Как выполняется расчет диаметра трубопровода – теория и практика из опыта".

Скорость перемещения теплоносителя

Сразу стоит отметить, что минимальная скорость движения воды в трубопроводе системы отопления не может опуститься ниже 0,2-0,25 м/сек. Если скорость в какой-то момент все же окажется ниже, то теплоноситель начнет постепенно выделять воздух – а это, в свою очередь, станет причиной появления воздушных пробок в системе. Такие пробки всегда приводят к снижению работоспособности системы, вплоть до ее выхода из строя.

Верхний скоростной порог может варьироваться в довольно широких пределах – от 0,6 до 1,5 м/сек. Превышение этого порога становится причиной снижения теплоотдачи и громкого шума, вызванного гидравлическими процессами, происходящими в системе, поэтому лучше выбрать некое среднее значение. Читайте также: "Причины появления шума в трубе отопления и способы устранения".

Заключение

Собрав значения всех необходимых параметров, достаточно подставить их в формулу, чтобы узнать необходимый диаметр труб для отопительной системы. Для упрощения работы стоит воспользоваться специальными таблицами, в которых указаны формулы для расчетов и подробно расписаны все используемые в них показатели.

Путем нехитрых расчетов можно определить оптимальный размер труб для конкретной ситуации. Четкое понимание того, какой диаметр трубы выбрать для отопления, позволит создать предельно качественную и функциональную конструкцию, которая будет обеспечивать дом достаточным количеством тепла.

Как выполняется расчет диаметров трубопроводов отопления при известной мощности котла? Как подсчитать минимальный диаметр для отдельного участка контура? В данной статье нам предстоит познакомиться с формулами, применяемыми при вычислениях, и сопроводить знакомство примерами расчетов.

Читайте также:  Ковролин на деревянную лестницу

Для чего это необходимо

А в действительности — для чего нужен расчет диаметров труб отопления? Из-за чего просто-напросто не взять трубы заведомо избыточного размера? Так как тем самым мы обезопасим себя от чрезмерно медленной циркуляции в контуре.

Увы, у для того чтобы подхода имеется пара больших недочётов.

  • Материалоемкость и цена погонного метра растет пропорционально квадрату диаметра. Затраты будут далеко не копеечными.

Увидьте: для сохранения того же рабочего давления при повышении диаметра трубы приходится увеличивать толщину стенок, что дополнительно увеличивает материалоемкость.

  • Что не менее важно, увеличившийся диаметр трубопровода свидетельствует повышение количество теплоносителя и выросшую тепловую инерционность системы. Она будет продолжительнее прогреваться и продолжительнее остывать, что не всегда нужно.
  • Наконец, при открытой прокладке толстых труб отопления они не очень-то украсят помещение, а при скрытой — увеличат глубину штроб в стенках либо толщину стяжки на полу.

Формулы

Потому, что мы с вами, глубокоуважаемый читатель, не посягаем на получение диплома инженера-теплотехника, не начнём лезть в дебри.

Упрощенный расчет диаметра трубопровода отопления выполняется по формуле D=354*(0,86*Q/Dt)/v, в которой:

  • D — искомое значение диаметра в сантиметрах.
  • Q — тепловая нагрузка на соответствующий участок контура.
  • Dt — дельта температур между подающим и обратным трубопроводами. В обычной автономной системе она равна приблизительно 20 градусам.
  • v — скорость потока теплоносителя в трубах.

Похоже, для продолжения нам не достаточно кое-каких данных.

Дабы выполнить расчет диаметра труб для отопления, нам необходимо:

  1. Узнать, с какой большой скоростью может двигаться теплоноситель.
  2. Обучиться рассчитывать тепловую мощность всей системы и ее отдельных участков.

Скорость теплоносителя

Она обязана соответствовать паре граничных условий.

С одной стороны, теплоноситель обязан оборачиваться в контуре приблизительно три раза за час. В другом случае заветная дельта температур заметно увеличится, сделав нагрев радиаторов неравномерным. Помимо этого, в сильные холода мы возьмём в полной мере настоящую возможность разморозки самых прохладных участков контура.

Иначе, избыточно громадная скорость породит гидравлические шумы. Засыпать под шум воды в трубах — наслаждение, скажем так, на любителя.

Допустимым считается диапазон скоростей потока от 0,6 до 1,5 метров в секунду; наряду с этим в расчетах в большинстве случаев употребляется максимально допустимое значение — 1,5 м/с.

Тепловая мощность

Вот схема ее расчета для нормированного теплового сопротивления стен (для центра страны — 3,2 м2*С/Вт).

  • Для частного дома за базовую мощность берутся 60 ватт на кубометр помещения.
  • К ним добавляется 100 ватт на каждое окно и 200 — на каждую дверь.
  • Итог умножается на региональный коэффициент, зависящий от климатической территории:
Средняя температура января Коэффициент
-40 2,0
-25 1,6
-15 1,4
-5 1
0,8

Так, помещение объемом 300 м2 с тремя дверью и окнами в Краснодаре (средняя температура января — +0,6С) потребует (300*60+(3*100+200))*0,8=14800 ватт тепла.

Для зданий, тепловое сопротивление стен которых существенно отличается от нормированного, употребляется еще одна упрощенная схема: Q=V*Dt*K/860, где:

  • Q — потребность в тепловой мощности в киловаттах.
  • V — количество отапливаемого помещения в кубометрах.
  • Dt — отличие температур между улицей и помещением в пик холодов.

Полезно: температуру в помещении лучше брать соответствующей санитарным нормам, уличную — среднему минимуму за последние пара лет.

  • К — коэффициент утепления здания. Откуда брать его значения? Инструкция отыщется в очередной таблице.
Коэффициент утепления Описание ограждающих конструкций
0,6 — 0,9 Пенопластовая либо минераловатная шуба, утепленная кровля, энергосберегающие тройные стеклопакеты
1,-1,9 Кладка в полтора кирпича, однокамерные стеклопакеты
2 — 2,9 Кладка в кирпич, окна в древесных рамах без утепления
3-4 Кладка в полкирпича, остекление в одну нитку

Откуда брать нагрузку для отдельного участка контура? Она рассчитывается по объему помещения, которое отапливается этим участком, одним из вышеприведенных способов.

Пример расчета

Итак, в теории мы знаем, как вычислить диаметр трубы отопления.

Давайте подтвердим теоретические знания своими руками и практикой выполним расчет для следующих условий:

  • Нам нужно вычислить диаметр розлива в частном доме площадью 100 квадратных метров.
  • Высота потолка в доме — 2,8 метра.
  • Стенки являются кадкой газобетонными блоками марки D600 толщиной 40 см с наружной пенопластовой шубой толщиной 150 мм.

  • Дом находится в Комсомольске-на-Амуре Хабаровского края (средний минимум температуры января — -30,8 С). Внутреннюю температуру примем равной +20 С.

Сначала вычислим потребность в тепловой мощности.

Утепление очевидно обеспечит тепловое сопротивление лучше нормированного, что вынудит нас обратиться к второй из приведенных схем расчета.

  1. Внутренний количество дома равен 100*2,8=280 м3.
  2. Дельта температур между домом и улицей в нехорошем для нас случае будет равна 50 градусам.
  3. Коэффициент утепления примем равным 0,7.
  4. Расчетная мощность бытового отопительного котла должна быть не меньше 280*50*0,7/860=11,4 КВт.

Осталось выполнить фактически расчет диаметра трубы для отопления. Он будет равным 354*(0.86*11,4/50)/1,5=2,4 см, что соответствует металлической ВГП трубе ДУ 25 либо полипропиленовой трубе с внешним диаметром 32 мм.

Заключение

Разрешим себе напомнить, что нами приведены предельно упрощенные схемы расчетов. Как неизменно, дополнительную тематическую данные читатель сможет найти в прикрепленном к статье видео. Удач!

Приветствую, камрады! Эта статья — о том, какой диаметр трубы выбрать для отопления. В ней я расскажу о методиках расчета проходимости и сечения, дам ряд практических рекомендаций по подбору размеров и объясню разницу между разными видами труб. Итак, в путь.

Читайте также:  Удобный шкаф для спальни фото

Внутреннее сечение определяет возможности трубы по транспортировке тепла.

Методика расчета

Справочные данные

Вначале — о том, как рассчитать диаметр трубы отопления при известной тепловой нагрузке. Уточню: внутренний диаметр, который, собственно, и определяет проходимость трубы.

Между тепловой нагрузкой, сечением трубопровода и скоростью движения теплоносителя существует простая и понятная зависимость: количество перекачиваемой тепловой энергии можно увеличить, сделав трубопровод толще или заставив воду двигаться быстрее.

С сечением все понятно: чем толще труба, тем она дороже. Почему нельзя существенно увеличить скорость перекачки теплоносителя? Потому, что при ее повышении до 1,5 м/с возникают заметные гидравлические шумы, делающие пребывание в отапливаемом помещении откровенно некомфортным.

Обычно расчет сечения розлива выполняется для скорости движения потока в 0,4 — 0,6 м/с. Снижение скорости до 0,25 м/с и ниже не только повлияет на эффективность отопления, но и не позволит теплоносителю выдавить воздушные пробки к воздухоотводчику или крану Маевского.

Современные системы отопления комплектуются автоматическими воздушниками. Для срабатывания клапана воздух должен быть вытеснен к нему потоком воды.

Вот таблица, позволяющая с минимальными затратами времени выполнить расчет внутреннего диаметра трубопровода при известной тепловой нагрузке на него.

Внутренний диаметр, мм Тепловой поток( КВт) при скорости движения потока, м/с
0,4 0,5 0,6
12 3,7 4,6 5,5
15 5,75 7,2 8,6
20 10,2 12,8 15,3
25 16 20 24
32 26,2 32,7 39,2
40 40,9 51,1 61,3
50 63,9 79,8 95,8

Как подобрать диаметр труб для отопления, руководствуясь этой таблицей? Очень просто:

  1. Выбрать максимально соответствующую вашим условиям тепловую нагрузку из второго — четвертого столбцов;
  2. Взять соответствующее ей значение из первого столбца.

Тепловая нагрузка

Что это за зверь — тепловая нагрузка? Как своими руками рассчитать ее?

  • Для розлива в частном доме она берется равной пиковой мощности отопительного котла, теплового насоса или другого источника тепла;

Размер труб на выходе котла подбирается по его пиковой мощности.

  • Для подводки к отдельному отопительному прибору тепловая нагрузка равна его паспортной мощности с поправкой на реальный температурный режим. Как правило, производители указывают мощность для идеальных условий — дельты температур между теплоносителем и воздухом отапливаемого помещения в 70 градусов (то есть при +20 в комнате батарея должна быть нагрета до 90 С).
    На практике в автономном контуре поддерживается 70 — 75 градусов на подаче и 50 — 55 на обратке, что при комфортных +25 в доме даст дельту температур в 30 — 50 С. При дельте в 50 градусов тепловая мощность батареи уменьшится и будет составлять 50/70=0,714 от паспортного значения;

Размер подводок зависит от паспортной мощности прибора с поправкой на реальную температуру теплоносителя.

  • Для отдельных участков контура тепловая нагрузка равна суммарной мощности подключенных отопительных приборов. Скажем, если в комнате установлены две батареи по 1,2 КВт, она будет равна 1,2*2=2,4 КВт.

Тепловая нагрузка на участок контура равна суммарной мощности подключенных к нему отопительных приборов.

Откуда взять данные о тепловой мощности батарей? В общем случае — из сопроводительной документации или с сайта производителя. Грубый расчет можно выполнить, исходя из следующих значений:

  • Чугунная секция в идеальных условиях отдает 140 — 160 Вт тепла;
  • Биметаллическая -180 Вт;
  • Алюминиевая — 200 Вт.

Я привел данные для радиаторов стандартного размера, с межосевым расстоянием поводок 500 мм. В линейках многих производителей есть батареи с меньшим и большим размером секций.

Тепловая мощность на секцию для алюминиевых и биметаллических радиаторов высотой 350 и 500 мм.

Как определить тепловую нагрузку, если в качестве отопительных приборов вы планируете использовать сварные регистры нестандартных размеров?

Для первой секции регистра (нижней трубы) формула имеет вид Q=3.14*D*L*k*Dt, где:

  • Q — заветная тепловая мощность в ваттах;
  • D — наружный диаметр в метрах;
  • L — длина (опять-таки в метрах);
  • k — коэффициент передачи тепла, определяющийся теплопроводностью материала и толщиной стенок трубы. Для стального регистра коэффициент берется равным 11,63 Вт/м2*С;
  • Dt — та самая дельта температур между теплоносителем и воздухом в помещении.

Формула расчета тепловой мощности гладкой стальной трубы.

Вторая и последующие секции регистра находятся в восходящем потоке теплого воздуха от первой секции, что уменьшает их теплоотдачу. Для них мощность рассчитывается с коэффициентом 0,9.

Давайте, в качестве примера вычислим тепловую мощность регистра для следующих условий:

  • Он состоит из четырех одинаковых секций;

Я сознательно пренебрегаю теплоотдачей перемычек между секциями и торцов секций. Она незначительна на фоне общей мощности прибора.

  • Каждая секция имеет наружный диаметр 108 мм (0,108 метра) и длину 2 метра;
  • Регистр нагрет до 60 градусов, а воздух в комнате — до 23.

Вначале вычисляем мощность первой секции. Она равна 3,14*0,108*2*11,63*(60-23)=292 ватта (с округлением до целого значения).

Затем находим тепловую мощность второй и последующих секций. Она будет равной 292*0,9=263 ватта (опять-таки с округлением).

Верхние секции находятся в восходящем потоке нагретого воздуха и отдают меньше тепла.

Последний этап — вычисление суммарной мощности всех секций. 292+263*3=1081 ватт.

А теперь давайте выясним, какой диаметр трубы нужен для отопления при подключении этого регистра. Как легко заметить, минимальное значение в приведенной выше таблице перекрывает его мощность в три с лишним раза. Стало быть, подводка с внутренним размером 12 мм не будет ограничивать теплоотдачу регистра при любой разумной скорости потока.

Читайте также:  Пол для кухни в стиле прованс

Практика

Теория немногого стоит, если она не подкреплена практикой. Вот инструкция по выбору размеров, основанная на моем многолетнем практическом опыте.

  • Любой отопительный прибор можно смело подключать трубой диаметром ДУ 15 (1/2 дюйма). Ограничение одно: в системе ЦО многоквартирного дома подводка в обязательном порядке должна комплектоваться перемычкой, диаметром не уступающей стояку (как правило, ДУ 20 — ДУ25). При изменении конфигурации отопительной системы уменьшение диаметра стояка недопустимо;

Для подключения алюминиевых батарей использована полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм. Ее внутреннее сечение соответствует стальной трубы ДУ 15.

  • В системе с принудительной циркуляцией в качестве розлива можно использовать трубу размером ДУ 25 или, при некотором увеличении скорости потока, ДУ 20;

На фото — участок разводки отопления в моем подвале. Использована полипропиленовая труба размером 25 мм.

В новых домах с ЦО стояки отопления разводятся именно трубой ДУ 20. В десятиэтажном доме на парных стояках этого диаметра монтируется 20 радиаторов или конвекторов.

Стояк отопления в многоквартирном доме. Размер трубы — ДУ 20.

  • В гравитационной (самотечной) системе отопления диаметр розлива увеличивается до ДУ 32 — ДУ 50. Дело в том, что увеличение внутреннего сечения трубы позволяет резко снизить ее гидравлическое сопротивление — важнейший параметр в контуре, циркуляция в котором обеспечивается лишь разницей в плотности горячей и холодной воды.

Такие разные диаметры

Из-за разницы в системе наименований труб из разных материалов в голове потенциального покупателя неизбежно возникает некоторая путаница. Я попробую внести ясность в этот вопрос.

  • Стальная труба маркируется условным проходом, или ДУ. Он примерно равен внутреннему диаметру; небольшие отклонения фактического размера от ДУ обусловлены разбросом толщины стенок обыкновенных, легких и усиленных водогазопроводных труб;

Условный проход стальной трубы примерно равен ее внутреннему диаметру.

  • Маркировка DN обозначает тот же самый ДУ (условный проход). Однако DN часто указывается в дюймах. Дюйм — это 2,54 сантиметра; только вот маркировка в дюймах традиционно округляется до нескольких целых и дробных значений, что усугубляет путаницу. Для удобства читателя я приведу таблицу соответствия размеров стальных труб в миллиметрах и дюймах;
ДУ Размер в дюймах
15 1/2
20 3/4
25 1
32 1 1/4
40 1 1/2
50 2
  • Трубы из сшитого и обычного полиэтилена, полипропилена и металлополимерные изделия маркируются наружным диаметром. В среднем их диаметр на шаг больше внутреннего сечения: труба размером 25 мм имеет такое же внутреннее сечение, как стальная ДУ 20, 32 мм соответствует ДУ 25 и так далее;

Внутренние и наружные размеры полипропиленовых труб. Разное рабочее давление определяет разброс толщины стенок.

  • Все полимерные изделия имеют более низкое, чем сталь, гидравлическое сопротивление благодаря минимальной шероховатости стенок. Кроме того, они на зарастают со временем ржавчиной и известковыми отложениями, поэтому их диаметр подбирается без запаса. А вот стальные трубы для системы ЦО лучше покупать с учетом этих факторов, округляя расчетный диаметр труб в большую сторону.

Вскрытая стальная подводка в системе ЦО многоквартирного дома.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось исчерпывающе ответить на накопившиеся у уважаемого читателя вопросы. Как всегда, дополнительные материалы можно изучить, просмотрев видео в этой статье. Я буду признателен за ваши дополнения и комментарии. Успехов, камрады!

Откуда таблица зависимости внутреннего диаметра труб отопления и тепловой нагрузки? Какой-то СНиП или методичка?

здравствуйте,вопрос: какой должна быть труба обратной подачи воды, т.е. размеры?

Валентина, как правило, наружный диаметр и подающих и отводящих труб в водяных системах отопления составляет минимально полдюйма (15 миллиметров). Лучше, если это будет три четверти дюйма (20 миллиметров).

Зачем вы как все парите людей своим онлайн чатом, зная что он не работает?

не магу понять какой деаметр трубы надо в много квартирном доме

Макс, При планировке отопительных трубопроводов специалисты ориентируются на инженерные расчеты, благодаря которым в руках специалистов имеются обоснованные показатели допустимых размеров труб при разных нормах рабочего давления. Конкретные числовые значения требуемых параметров позволят сделать правильный выбор материала при монтаже трубопроводов. В частности, размер сечения будет оптимальным, если его значение находится в пределах от 30 мм до 40 мм. Инженеры получают расчетные величины в процессе решения задач по гидравлике, поэтому показатель диаметра отопительной трубы основывается на теоретических разработках и реальном опыте. При исчислении значений в качестве первичных данных используется множество параметров, полученные результаты зависят от скорости движения теплоносителя в системе, его температуры, уровня давления, суммарной длины всех трубопроводов, а также других факторов, влияющих на гидродинамику и эффективность работы.

Неверный выбор диаметра трубы отопления может повлечь за собой серьезные последствия в виде течи или прорывов, сбоя системы отопления, неправильной работы всего оборудования.

Например, труба с диаметром, превышающим в два раза требуемый по всем техническим нормам показатель, будет способствовать низкому уровню давления в системе многоквартирного дома, что приведет к нарушению циркуляции теплоносителя. Возможно, к катастрофическим последствиям это и не приведет, но в жилых помещениях температурный режим поддерживать будет сложно. Кроме того, установленные по всем правилам трубы нужного диаметра будут обладать энергоэффективностью, экономичностью, и позволят оптимизировать работу ТЭЦ, снизив нагрузку.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector