Каким диаметром трубы лучше сделать отопление в доме

Сравнение однотрубной и двухтрубной систем

Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м2, этот показатель составляет 32 мм для полипропилена. При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.

• КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
• экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.

Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка. Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас. Чтобы циркуляция в батарее была лучше, байпас нужно сделать меньшего диаметра, чем основной контур отопления. Из этого следует, что потребуется еще пара единиц фурнитуры. Получается, что меньше тратим денег на трубы и больше на фурнитуру, в итоге экономии никакой, при этом КПД ниже.

В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.

Расчет диаметра для двухтрубной системы отопления

Считать будем на примере простого дома в два этажа. На каждом из этажей имеем два крыла. В самом доме будет установлена двухтрубная система отопления с такими параметрами:

• в сумме потеря тепла – 36 кВт;
• потеря на 1-ом этаже – 20 кВт;
• потеря на 2-ом – 16 кВт;
• установлены трубы из полипропилена;
• работа системы в режиме 80/60;
• температура – 20 С.

Ниже показана таблица (а) исходя из данных которой, мы будем определять искомый диаметр трубы. В таблице зелёным цветом отмечены ячейки с наилучшей(оптимальной) скоростью движения жидкости.

Считаем.Через участок трубы, которая соединяет первую развилку и котёл, проходит весь объём жидкости, следовательно, и всё тепло, а это 38 кВт. Давайте определим, какую здесь нужно брать трубу.

Берём нашу таблицу, в ней ищем соответствующую строчку, потом идём по зелёным ячейкам и смотри вверх. Что мы видим? А видим мы, что при таких параметрах нам подходит два варианта: 50 и 40 мм. Естественно (об этом писалось выше) выбираем меньший диаметр трубы для отопления дома 40 мм.

Дальше смотрим на развилку, которая разделяет движение теплоносителя на второй и первый этажи (16 и 20 кВт). Опять смотрим значения по таблице и получаем, что в оба направления нужен диаметр трубы 32 мм.

На каждом этаже у нас по два крыла. Контур также разделяется на две ветки. Считаем первый этаж:

20 кВт / 2 = 10 кВт на крыло

Второй этаж по аналогии:

16 кВт / 2 = 8 кВт на каждое крыло

Опять берём нашу таблицу и определяем, что на данных участках нужна труба с сечением 25 мм. Также по таблице хорошо видно, что такой диаметр используем до тех пор, пока нагрузка не упадёт до 5 кВт, потом будем использовать трубы по 20 мм.

Вот таким нехитрым способом мы рассчитали все диаметры трубы для отопления дома нужных нам полипропиленовых труб для двухтрубной системы отопления.

Для обратной подачи воды не нужно рассчитывать ничего, там всё намного проще: всю разводку делаете трубами аналогичного диаметра, что и на прямую подачу. Как видите, ничего сложного нет. Нужна лишь хорошая, подходящая под конкретный случай, таблица.

Некоторые нюансы расчёта диаметра для металлических труб

Но вот на протяжённых системах может случиться так, что самые последние в цепи обогревательные элементы будут холодными или слегка тёплыми. Это тоже следствие неправильного выбора диаметра трубы. К счастью, потери тепла легко можно рассчитать:

q = k * 3,14 * (tв-tп)
q — потери тепла на 1 метр (Вт/с);
k – коэффициент теплопередачи (Вт * м/с);
tв — температура горячей подаваемой воды (С);
tп — температура окружающей среды (С).

Возьмём трубу диаметром 40 мм. Допустим стенка будет толщиной в 1.4 мм. Материал – сталь. Рассчитаем:

q = 0,272 * 3,15 * ( 80 – 22 ) = 49 Вт/с

Вот и ещё одно доказательство того, почему нужно брать диаметр трубы для отопления дома с меньшим диаметром. Ведь ясно, что чем более толстая труба, тем намного больше мы потеряем тепла.

А в данном примере мы получили потери в практически 50 Вт на 1 метр расстояния. И если система довольно протяжённая, то можно потерять всё тепло.

Но не расстраивайтесь! Такие точные расчёты нужны только для многоэтажных жилых домов. Для индивидуальных систем отопления всё проще: расчёты округляют в большую сторону и этим получают определённый запас.

Двухтрубный контур в частном доме

Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм.

Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:

скорость теплоносителя растет;
улучшается циркуляция в радиаторе;
батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении.

Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.

Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:

квадратура помещения.

Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме.

Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;

теплопотери.

Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;

скорость воды в контуре.

Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с.

При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;

насколько остывает теплоноситель.

Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования.

Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.

Условный проход контура, возведённый в квадрат = 304,44 х (квадратура помещения х 0,1 кВт + 20%) / теплопотери теплоносителя / скорость потока.

Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м2:

304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход.

У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал.

В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.

Для удобства воспользуемся таблицей.

По результатам таблицы можно сделать вывод:

• если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
• если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.

Виды систем отопления

Задачи инженерных расчётов такого рода осложняются высоким разнообразием систем отопления, как с точки зрения масштабности, так и в плане конфигурации. Различают несколько видов отопительных развязок, в каждой из которых действуют свои закономерности:

1. Двухтрубная тупиковая система — наиболее распространённый вариант устройства, неплохо подходящий для организации как центральных, так и индивидуальных контуров обогрева.

Двухтрубная тупиковая система отопления

2. Однотрубная система или «Ленинградка» считается лучшим способом устройства гражданских отопительных комплексов тепловой мощностью до 30–35 кВт.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бак; 6 — циркуляционный насос; 7 — слив

3. Двухтрубная система попутного типа — наиболее материалоёмкий вид развязки отопительных контуров, отличающийся при этом наивысшей из известных стабильностью работы и качеством распределения теплоносителя.

Двухтрубная попутная система отопления (петля Тихельмана)

4. Лучевая разводка во многом схожа с двухтрубной попуткой, но при этом все органы управления системой вынесены в одну точку — на коллекторный узел.

Лучевая схема отопления: 1 — котёл; 2 — расширительный бак; 3 — коллектор подачи; 4 — радиаторы отопления; 5 — коллектор обратки; 6 — циркуляционный насос

Прежде чем приступить к прикладной стороне расчётов, нужно сделать пару важных предупреждений. В первую очередь нужно усвоить, что ключ к качественному расчёту лежит в понимании принципов работы жидкостных систем на интуитивном уровне. Без этого рассмотрение каждой отдельно взятой развязки превращается в переплетение сложных математических выкладок. Второе — практическая невозможность изложить в рамках одного обзора больше, чем базовые понятия, за более подробными разъяснениями лучше обратиться к такой литературе по расчёту отопительных систем:

• Пырков В. В. «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика» 2-е издание, 2010 г.
• Р. Яушовец «Гидравлика — сердце водяного отопления».
• Пособие «Гидравлика котельных» от компании De Dietrich.
• А. Савельев «Отопление дома. Расчёт и монтаж систем».

Преимущества и недостатки разных видов труб

Каждый материал изготовления труб имеет свойственные только ему характеристики, а значит, достоинства и недостатки.

Металлические трубы

Металлические трубы – это самый старый вариант элементов трубопровода, и по сей день активно использующийся как при отоплении частных домов, так и при создании городских коммуникаций.

Поскольку железо сильно подвержено коррозии, следует использовать трубы с оцинковкой или их коррозионноустойчивых марок стали.

Широкое применение этих изделий в настоящее время отчасти и обусловлено соблюдением традиций при проектировании контуров отопления, однако имеет и рациональное объяснение.

Плюсы использования металлических (стальных, чугунных, медных) отопительных труб:

• простота монтажа трубопровода;
• стойкость изделий к повышенной температуре;
• устойчивость к механическим воздействиям любого вида;
• хорошая теплопроводность;
• возможность использовать минимум крепежа за счёт свойственной металлу жёсткости;
• пластичность труб, дающая возможность изгибать изделия;
• широкий ассортимент арматуры – соединительной, угловой и т.д.;
• стойкость к высокому внутреннему давлению в отопительной системе;
• возможность использовать трубы из разных металлов;
• долговечность и надёжность собранной конструкции (для стальных труб – до 50 лет, для медных – свыше 100 лет).

Минусы металлических изделий:

• большой вес, в некоторых случаях не дающий возможности работать в одиночку;
• необходимость сварки элементов, требующая наличия квалифицированного сварщика или навыков работы со сварочным аппаратом;
• монтаж металлического трубопровода отнимает больше времени;
• шероховатость внутренней поверхности труб, а значит, возможность отложения осадков;
• угроза коррозии элементов, требующая избегать скрытой укладки труб;
• необходимость периодически красить изделия во избежание наружных повреждений;
• большие тепловые потери в холодных комнатах.

Полипропиленовые трубы

Преимущества трубопроводов из полипропиленовых труб:

• гладкая внутренняя поверхность, практически исключающая возможность образования засоров;
• небольшой вес, позволяющий производить монтаж без приложения лишних усилий, в том числе в одиночку, кроме того, безопасный для домов, построенных на смещающихся грунтах;
• отсутствие угрозы коррозии, поэтому такие трубы можно закладывать в стены закрытым способом;
• отсутствует необходимость в окрашивании изделий;
• при поддержании нужного уровня температуры трубопровод прослужит не менее 20 лет;
• конструкцию просто мыть и прочищать;
• невысокая стоимость продукции – за те же деньги можно обустроить трубопровод гораздо большей протяжённости, чем из металла.

Недостатки таких труб:

• нужен специальный сварочный аппарат для соединения элементов конструкции;
• трубы нельзя сгибать, необходимо пользоваться фитингами;
• максимальный порог температуры – 70°С (краткосрочно – до 90°С);
• неустойчивость к механическим воздействиям;
• провисание на протяжённых участках (при монтаже следует использовать большее количество крепежа).

Трубы из сшитого полиэтилена (PEX)

Преимущества таких изделий:

• высокий для пластика порог рабочей температуры – до 90°С;
• повышенная плотность материала изготовления, обеспечивающая неплохую механическую устойчивость и защиту от протечек;
• трубы из этого материала можно при нагревании сгибать и таким же образом разгибать обратно (эффект памяти);
• гладкость внутренней поверхности, препятствующая образованию засоров;
• небольшой коэффициент расширения, не требующий установки компенсаторов;
• небольшой вес, дающий возможность свободно производить сборку трубопровода;
• простота монтажа (используются пресс-фитинги);
• долговечность изделий – срок службы такого трубопровода не менее 50 лет.

Недостатков у таких труб нет, их можно использовать как для установки трубопровода в целом, так и в сочетании с другими материалами.

Металлопластиковые трубы

Такие трубы сочетают лучшие свойства металлических и полимерных изделий: гладкую внутреннюю поверхность, металлическое армирование, обеспечивающее прочность, и не требующий окрашивания внешний слой.

Недостатки изделий:

• высокая стоимость сопутствующей арматуры;
• деформация при замерзании – такие трубы нужно использовать в домах для постоянного проживания, иначе за зиму неиспользуемый трубопровод придёт в негодность.

Выбор труб для монтажа отопительных систем практически не ограничен, и качество работы собранного контура зависит в первую очередь от правильного решения проектировщика и добросовестного выполнения всех этапов сборки системы. 

Как спрятать трубы

При возведении отопительных контуров многие собственники думают о том, как спрятать трубы отопления в частном доме. Эту задачу можно решить разными способами.

Чаще всего для скрытой установки каналов прибегают к:

• использованию декорированных конструкций;
• закрытию каналов под гипсокартоном;
• скрытию изделий под панелями подвесных потолков;
• монтажу под фальш-полом;
• скрытию конструкций в стенах здания.

Выбор метода зависит от множества факторов. Желательно проконсультироваться со специалистами по решению данной проблемы. Необходимо учитывать множество деталей. В том числе, материалы из которых сделано здание. Это может быть кирпич, газобетон и т. д.

Формула определения диаметра трубы

Профессиональный расчет диаметра труб достаточно сложен и доступен только специалистам-теплотехникам. Сейчас накоплен богатейший опыт использования в том или ином случае определенных труб. Результатом стала систематизация данных и занесение их в стандартные таблицы.

Таблица соответствия диаметров самых распространенных видов труб.

Условный проход (Dy) трубы, мм	Диаметр резьбы (G), в дюймах	Наружный диаметр (Dh), мм
Стальная шовная, водо- и газопроводная	Бесшовная стальная	Полимерная
10	3/8″	17	16	16
15	1/2″	21,3	20	20
20	3/4″	26,8	26	25
25	1″	33,5	32	32
32	1 1/4″	42,3	42	40
40	1 1/2″	48	45	50
50	2″	60	57	63
65	2 1/2″	75,5	76	75
80	3″	88,5	89	90
90	3 1/2″	101,3	102	110
100	4″	114	108	125
125	5″	140	133	140
150	6″	165	159	160

Для тех ситуаций, когда нужно самостоятельно рассчитать диаметр трубы для отопления, существует упрощенная формула расчета:

D = √ ((314 × Q) / (V × ∆t))

Где:

• D — искомый диаметр трубопровода, мм;
• ∆t — дельта температур (разница на входе и обратке), С°;
• Q — нужная тепловая мощность, кВт. Определенное (формула ниже) количество тепла, необходимое для обогрева помещения;
• V — скорость теплоносителя, м/с. Выбирается из определенного диапазона.

Расчет дельты температур

На подаче стандартная температура воды не должна быть менее 90°С, а на выходе теплоноситель остывает до 65–70°С. В итоге значение ∆t — 20–25°С.

Порог скорости теплоносителя:

1. Минимальный уровень составляет 0,2–0,25 м/сек. При меньшей скорости начинает происходить выделение воздуха из теплоносителя. Это приводит к образованию воздушных пробок. Следствием становится частичная либо полная потеря работоспособности системы отопления.
2. Верхний уровень может достигать 0,6–1,5 м/сек. По мере приближения его к максимальному показателю увеличиваются гидравлические шумы.

Расчет минимально необходимой тепловой мощности

Чтобы определить минимально необходимую мощность отопительной системы, можно использовать такую упрощенную формулу:

Qt = V × ∆t × K : 860

Символы обозначают:

• Qt — нужную тепловую мощность, в кВт/час;
• V — объем обогреваемого помещения, в м²;
• ∆t — разницу температур снаружи и внутри помещения, °С;
• К — коэффициент теплопотерь строения;
• 860 — перевод в кВт/час.

Упрощенные значения коэффициента теплопотерь для различных видов построек

Расчет теплопотерь дома – важнейший фактор для эффективного проектирования отопительной системы. Он поможет спрогнозировать смету на монтаж и расходы на отопление в планируемом строении.

Теплопотери любого помещения зависят от трех базовых параметров:

1. Объем помещения – нужно узнать количество воздуха, который необходимо нагреть.
2. Разница температур внутри и снаружи: чем больше этот параметр, тем быстрее происходит теплообмен и скорее охлаждается помещение.
3. Теплопроводность ограждающих конструкций — способность стен, окон, крыши удерживать тепло.

В данном случае можно воспользоваться такими значениями коэффициента (К) для различных видов построек:

1. 3–4 — постройка, не имеющая дополнительной утепляющей защиты (упрощенная конструкция из дерева или металлических листов).
2. 2–2,9 — невысокая степень теплоизоляции (строения с кладкой в один кирпич, не утепленный сруб).
3. 1–1,9 — средний уровень (конструкция здания классическая: двойная кладка кирпича, сруб с одинарным утеплением, небольшое количество окон, стандартная кровля).
4. 0,6–0,9 — высокая степень (конструкция строения улучшенная, кирпичные стены имеют двойную теплоизоляцию, небольшое количество окон, имеющих двойные рамы, основание пола и крыша утеплены).

Иногда существует вероятность заужения диаметра против расчетной или табличной величины. Это крайне нежелательно. Когда выполняется разводка по дому, рекомендуется использовать одинаковый типоразмер труб. Увеличение или уменьшение диаметра может вызвать сбой работы всей системы отопления.

В этом видео специалист дает практические советы по проведению расчета диаметра труб.

Цены на разные виды труб для отопления

трубы для отопления

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.

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. 

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

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:

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.

Степень теплоизоляции здания

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.

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.

Однотрубная система

Подобная схема магистрали монтируется из последовательно соединенных отопительных приборов. Прохождение жидкости происходит через каждый элемент системы поочередно, по чуть-чуть производя их обогрев, из-за этого до крайней секции она доходит с температурой несколько заниженной. Если в последнем радиаторе в схеме будет больше секций, на температуру внутри помещения это не окажет отрицательного влияния.

Сейчас имеются такие технологии, которые способствуют улучшению функционирования однотрубной отопительной схемы, это наличие:

• на батареях специальных регуляторов;
• вентилей для балансировки поступающей жидкости;
• клапанов термостатических либо шаровых.

Подобное оборудование применяется для поддержки необходимого температурного режима в помещении.

Часто делают установку отдельного отопления, его монтаж производится по следующим схемам:

• горизонтальной, с наличием насоса, он методом нагнетания перегоняет теплоноситель, обеспечивая его циркуляцию;
• вертикальной — в ней происходит перетекание жидкости естественным образом;
• вертикальной, с применением метода нагнетания, с естественной перегонкой либо комбинированного типа.

Горизонтальную систему, чтобы горячая вода перетекала естественным образом, конструируют под небольшим уклоном. Установка же радиаторов производится на одном и том же уровне. Радиаторы нужно оснастить кранами для спуска воздуха. В эту магистраль насос не устанавливают, потому что теплоноситель перетекает естественным образом.

Расчет однотрубной системы принудительного типа

Принцип применяется такой же, как и в предыдущем случае, однако алгоритм действий меняется. Для примера можно взять расчет внутреннего диаметра простой однотрубной системы отопления в одноэтажном доме. В контуре есть шесть радиаторов с последовательным подключением.

Порядок расчета диаметра трубопровода отопления по тепловой мощности:

1. Котел передает в начало системы 15 кВт тепла. Согласно справочным данным, этот участок можно оснастить трубами 25 мм и 20 мм. Как и в первом примере, лучше выбрать 20 мм.
2. Внутри первой батареи происходит снижение тепловой нагрузки до 12 кВт. Это никак не влияет на сечение выходящей трубы: оно остается в том же значении 20 мм.
3. Третий радиатор уменьшает нагрузку до 10,5 кВт. При этом сечение остается прежним – все те же 20 мм.
4. Переход на меньший диаметр 15 мм происходит после четвертой батареи, так как нагрузка уменьшается до 8,5 кВт.
5. К пятому прибору теплоноситель транспортируется по трубе 15 мм, а после него происходит переход на 12 мм.

На первый взгляд может показаться, что расчет диаметров труб для системы отопления происходит легко и просто. Действительно, когда для организации контура используются полипропиленовые или металлопластиковые изделия, сложностей обычно не возникает. Это объясняется их небольшой теплопроводностью и маленькими утечками тепла сквозь стенки (их можно не учитывать). Совершенно по-другому обстоит дело с металлическими изделиями. Если стальной, медный или нержавеющий трубопровод имеет приличную длину, через его поверхность будет утекать достаточно много тепловой энергии.

Правила проектирования и монтажа отопления

Одним из параметров, позволяющим решить, какие трубы выбрать для отопления частного дома, является источник тепла. При наличии подведенной к дому газовой магистрали оптимальным и очевидным вариантом такого оборудования будет газовый котел, снабженный защитными элементами, автоматикой и системой принудительной циркуляции. Альтернативой газовому оборудованию являются котлы, работающие на электричестве или твердом топливе.

В любом случае, при проектировании и в процессе монтажа отопительной системы нужно учитывать следующие правила:

1. Системы отопления позволяют использовать несколько видов труб одновременно, но в таком случае нужно заранее разобраться, какие трубы применять для отопления дома, чтобы они не конфликтовали между собой.
2. Оптимальным вариантом для двухтрубных систем, независимо от способа циркуляции теплоносителя, являются металлопластиковые отопительные трубы.
3. Если площадь дома составляет 100 м2, длина трубопровода между котлом и радиаторами не должна превышать 25 м.
4. Для подключения к отоплению большого количества радиаторов подходит только двухтрубная разводка, обустроенная с использованием магистральной трубы повышенного диаметра.
5. Газовые источники тепла (и некоторые другие виды котлов) должны в обязательном порядке оснащаться системой вывода продуктов сгорания в атмосферу.
6. На участке системы, расположенном между группой безопасности и источником тепла, не должно быть ни единого элемента запорной арматуры.
7. Монтируя элементы отопительной системы, нужно следить за соблюдением определенного зазора между коммуникационными линиями.

В системах с принудительной циркуляцией теплоносителя рекомендуется установка фильтра на участке перед насосом. Сами трубы отопления можно прокладывать скрыто, но в таком случае нужно учитывать правила подобной установки и заранее подумать, какая труба идет на отопление скрытого типа.

Расчет площади поверхности трубы

Труба представляет собой очень длинный цилиндр, и площадь поверхность трубы рассчитывается как площадь цилиндра. Для вычислений потребуется радиус (внутренний или наружный — зависит от того, какую поверхность вам надо рассчитать) и длина отрезка, который вам необходим.

Формула расчета боковой поверхности трубы

Чтобы найти боковую площадь цилиндра, перемножаем радиус и длину, полученное значение умножаем на два, а потом — на число «Пи», получаем искомую величину. При желании можно рассчитать поверхность одного метра, ее потом можно умножать на нужную длину.

Статья по теме: Строительство погреба

Для примера рассчитаем наружную поверхность куска трубы длиной 5 метров, с диаметром 12 см. Для начала высчитаем диаметр: делим диаметр на 2, получаем 6 см. Теперь все величины надо привести к одним единицам измерения. Так как площадь считается в квадратных метрах, то сантиметры переводим в метры. 6 см = 0,06 м. Дальше подставляем все в формулу: S = 2 * 3,14 * 0,06 * 5 = 1,884 м2. Если округлить, получится 1,9 м2.

Таблица для определения диаметров труб

Наиболее простым методом определения требуемых параметров трубы можно считать применение специальных таблиц. Данные документы позволяют получить приблизительные значения, связанные с необходимой для отопления мощностью теплового потока, предполагаемой скоростью циркуляции энергоносителя.

• Материал, из которого сделаны трубы.
• Вид теплоносителя.
• Тип обеспечения циркуляции жидкости в системе.
• Особенности схемы разводки отопления.

Выбирая таблицу, по которой планируете выполнить расчет диаметра труб для отопления, уточните все эти особенности, ведь размеры полипропиленовых и металлических труб, например, будут значительно отличаться. Если у вас нет практического опыта, стоит доверить эту процедуру специалисту, который в состоянии выполнить расчет на основании целого ряда специальных формул, учитывающих различные особенности системы.

Определение требуемой тепловой мощности системы отопления

Расчет труб отопления начинают с определения тепловой мощности системы, которая способна создать комфортную температуру в помещении. Основная формула, которая для этого применяется, выглядит так:

Коэффициент теплопотерь зависит от материала стен, способов утепления.

Для стандартных построек, выполняя расчет диаметров труб отопления, можно применять усредненные его значения:

• При высокой степени теплоизоляции (кирпичные стены, применение двухстороннего утепления, установка окон с двойным остеклением, а также энергосберегающих пакетов, утепление кровельных конструкций и пола) — К принимается равным 0,6-0,9.
• Средняя степень теплоизоляции (стандартные конструкции из кирпича, отсутствие дополнительного утепления) — К должен быть равным 1-1,9.
• При незначительной теплоизоляции (одинарная кладка, применение окон или одним стеклом, или их значительное количество) — коэффициент приравнивается К = 2-2,9.
• У построек, теплоизоляция которых не выполнена вообще, коэффициент применяется 3-4.

При определении дельты температуры берут среднюю температуры в зимний период, характерную для вашего региона, внутренние показатели не должны быть меньше, чем санитарные требования.

В качестве примера рассмотрим пример расчета тепловой мощности для неутепленного дома (3х6х3 м), для средней температуры зимой -30 градусов.

Объем помещения 54 м3, разница температур (с учетом внутреннего значения в 23 градуса) — 53, Применяем средний коэффициент теплоизоляции 3. В результате получаем:

Требования к скорости теплоносителя

Согласно действующим нормативам скорость теплоносителя не должна быть меньшей, чем 0,2 метра в секунду. В противном случае, из массы жидкости начиняет выделяться воздух, в свою очередь это ведет к образованию воздушных пробок в системе.

Следует применять более высокие показатели скорости, это обеспечит высокую циркуляцию, соответственно повысится и эффективность системы отопления. В большинстве случаев для повышения скорости движения жидкости применяют специальные насосы.

Расчет диаметра трубы

Имея эти данные, можно выполнить расчет диаметра труб отопления для дома, он производится с применением следующей формулы:

Разница температур для расчета выбирается, исходя из следующих соображений. Согласно нормативам температура энергоносителя на входе не должна быть меньшей, чем 95 градусов, а отработанный носитель (обратка) должен иметь показатели в 65-70 градусов. Поэтому  ∆t обычно принимается в пределах 20 градусов.