Отопление в частном доме из полипропиленовых труб — нюансы, расчет

Большинство загородных коттеджей, не говоря о домах в глухой сельской местности или на дачных участках, лишены возможности подключения к централизованной магистрали отопления и хозяевам приходится самостоятельно решать проблему обогрева жилья. При ограниченности в финансовых средствах один из вариантов — организовать отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками.

Перед монтажом системы собственнику придется решать задачи по выбору способа отопления, схем трубной разводки и подключения к радиаторным теплообменникам, приобретения необходимого паяльного инструмента. Чтобы проложить трубопровод размеров, оптимально подходящих к эксплуатационным характеристикам системы, предварительно не помешает найти необходимый размер труб.

Рис. 1 ПП-трубы в разрезе

Полипропиленовые трубы для отопления характеристики и особенности применения

Полипропиленом (ПП или РР) называют его термопластичный полимер, полученный методом полимеризации в присутствии комплексных металлосодержащих катализаторов. В обычном виде материал представляет собой гранулы или порошок белого цвета, иногда окрашенный.

По структуре молекулярной решетки различают изотактический, синдиотактический и атактический пропилены, отличающиеся друг от друга своими физическими и химическими характеристиками.

Атактический тип PPH имеет каучукообразную структуру, относительно низкую плотность около 850 кг/м 3 при температурном пороге плавления в 80 °С, что делает его неприемлемым для производства труб.

Полипропиленовые РР-трубы изготавливают на основе полипропилена с изотактической кристаллической решеткой (PPR), обладающего высокой упругостью и стойкостью к агрессивным химическим реагентам. Его плотность в чистом виде составляет 910 кг/м 3 при температуре плавления 165 —170 °C.

Прочие эксплуатационные и технические характеристики PPR полипропилена:

• Коэффициент теплопроводности ПП — 0,24 Вт/м ·°С, в армированных алюминием трубах он почти в 2 раза выше и составляет 0,45 Вт/м·°С.
• Материал относят к термопластам, то есть изменяющим свои линейные размеры пропорционально температуре окружающей среды.
• Коэффициент линейного расширения ПП довольно высок, при нагревании до 60 °С РР-труба способна увеличится в линейных размерах на 7 — 9% от всей длины.

Рис. 2 Особенности структуры и правила монтажа армированных РР-труб FD Premium

• Температурой технического плавления полипропилена считают показатель в 260 °С — именно при этом значении производится его пайка электрическими утюгами.
• Срок службы труб из ПП в условиях эксплуатации с номинальными температурными и напорными параметрами среды составляет не менее 50 лет. В сетях холодного водоснабжения при температуре теплового носителя не более 20 °С РР-труба может эксплуатироваться 100 лет.
• ПП обладает низким гидравлическим сопротивлением, не подвержен коррозии, гниению, грибковому заражению.
• Трубы отопления из полипропилена соединяют между собой и арматурой методом пайки. Благодаря взаимной диффузии при проведении паяльных работ стык получается прочным и мало в чем уступающим цельной оболочке. Это позволяет без опасений последующего повреждения прятать РР-трубопровод в штробах стен и под стяжкой.
• Стоимость ПП намного ниже всех металлических труб и соотносима с аналогами из других термопластиков.
• Можно отметить, по финансовым затратам монтаж РР-трубопровода является наиболее бюджетным, цена одного погонного метра материала отсчитывается с 50 руб. Для стыковки отрезков друг с другом и присоединения к водонагревательным приборам и оборудованию не требуются дорогостоящие фитинги в отличие от укладки сшитого РЕХ, термостойкого PE-RT полиэтилена и металлопластика PEX-AL-PEX.
• К главным недостаткам ПП относят его низкую устойчивость к солнечному излучению и высокие коэффициенты линейного расширения, кислородопроницаемости.

Исходя из слабой устойчивости ПП к ультрафиолету, для наружной укладки рекомендуется применять изделия зеленого, серого, черного цветов.

• Стоит отметить, что обычный ПП из-за относительно низкой термостойкости, значительного коэффициента теплового расширения не подходит для отопительных систем. При его применении срок службы контура составит не более 5 лет.

Рис. 3 Сравнительная таблица линейного удлинения 100 м отрезка различных видов труб при нагревании на 50 °С

Выбирая РР-трубы, в первую очередь ориентируются на показатели их номинального давления PN, которые напрямую связаны с внутренней структурой изделия. Основные разновидности и области применения ПП-труб в зависимости от их напорных характеристик имеют следующий вид:

PN10 — изделия из чистого полипропилена, рассчитанные на эксплуатацию в среде с температурными параметрами не более 45 °С. Их основная область применения — холодное водоснабжение ХВС со средней температурой воды 20 °С и рабочим напором не более 10 бар.

PN20 (неармированные) — толстостенные трубы из обычного ПП для универсального применения в сетях горячего ГВС и холодного ХВС водоснабжения c температурой теплового носителя не более 60 °С. Рассчитаны на длительную эксплуатацию при номинальном напоре жидкости в 16 бар.

PN20, PN25 — трубы из обычного ПП, армированные стекловолокном PPR-CF-PPR. Предназначены для эксплуатации в контурах ГВС и отопления с температурой теплового носителя не более 80 °С и номинальным напором до 20 бар.

PN20, PN25 — РР-трубы с алюминиевой оболочкой PPR-AL-PPR, рассчитаны на применение в теплосетях при температуре носителя не более + 95 °С и давлении до 25 бар.

Рис. 4 Область применения ПП-труб с различными напорными параметрами

Какие полипропиленовые трубы лучше для отопления

Из рассмотренных выше характеристик РР-труб становится понятно, что система отопления из полипропиленовых труб должна монтироваться на изделиях с внутренней стекловолоконной или алюминиевой оболочками.

Изделия с внутренним слоем из алюминия имеет более высокую стоимость, низкий коэффициент теплового расширения, воздухонепроницаемы. Благодаря более высоким физическим характеристикам срок их службы выше, чем у изделий из стекловолокна.

Но при всех достоинствах, у армированных алюминием труб имеется существенный недостаток, а именно — высокая теплопроводность, что ограничивает сферу применения PPR-AL-PPR при прокладке трубопроводов под стяжкой к радиаторным теплообменникам. Из-за высокой теплоотдачи армированных алюминием трубопроводов возрастает расход топлива на подогрев теплоносителя, и соответственно система становится экономически невыгодной.

Поэтому многие пользователи монтируют контуры отопления из стекловолоконных труб PPR-CF-PPR, обладающих более низкой теплопроводностью и являющихся по цене наиболее привлекательными.

Рис. 5 Технический паспорт армированных стекловолокном РР-труб торговой марки Valtec

Отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками

При устройстве системы отопления определяющими являются общая площадь и метод обогревания помещений, в последнем случае выбирают между радиаторными теплообменниками и теплыми полами. Стоит отметить, что обогрев теплыми полами более экономически выгоден, если стяжка с трубопроводным контуром хорошо изолирована утеплителем (пенопластом) от наружного грунта и конструкций здания. При любом варианте важную роль играют финансовые ресурсы собственника, временной период нахождения его в жилье.

Выбор отопительной системы

Существуют следующие два основных типа отопительных систем, их параметры и эксплуатационные особенности:

Самотечная. Система состоит из нагревательного котла, расширительного бака в самой верхней точке контура, теплообменных батарей и трубопровода.

Перемещение рабочего тела в контуре происходит за счет его нагревания, при этом плотность горячей жидкости становится меньше, и она выталкивается холодными массами вверх. Для обеспечения циркуляции самотечный трубопровод прокладывается под небольшим углом (5 мм на 1 м) по отношению к котлу и батареям.

Рис. 6 Схема гравитационной системы с естественной циркуляцией

Подключение теплого пола к системе отопления – варианты, схемы, узлы системы. Если читаете про отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками, возможно будет интересно подробнее узнать про варианты подключения труб теплого пола к системе отопления, то можете почитать об это м в отдельной статье на нашем сайте.

В гравитационной системе скорость движения теплового носителя невелика и не может регулироваться, поэтому ее в основном используют для радиаторного обогрева помещений.

К достоинствам схемы с расширительным баком относят ее дешевизну, недостатком является инерционность из-за медленного движения потока по магистрали.

Стоит отметить, что в самотечный контур вполне можно установить циркуляционный электронасос, увеличивающий и позволяющий регулировать скорость перемещения рабочей среды по трубопроводу.

Принудительная. Отопительная система с циркуляционным электронасосом позволяет регулировать скорость перемещения рабочего тела, что весьма удобно для быстрого прогрева помещений.

Помимо котла и трубопровода, в состав системы входит закрытый расширительный бак и циркуляционный насос.

В принудительной системе часто применяют обогрев помещений теплыми полами, при этом в коллекторной разводке или гидрострелке имеется дополнительный циркуляционный агрегат.

Система с принудительной подачей теплового носителя дороже из-за потребляемой насосами электроэнергии, но намного удобнее в эксплуатации. К тому же эффективный обогрев теплыми полами в отличие от радиаторного в гравитационных магистралях позволяет уменьшить эксплуатационные расходы.

Рис. 7 Схема циркуляционной двухтрубной закрытой системы с электронасосом и размеры трубопровода

Вид разводки

При размещении трубопроводов используют два основных способа прокладки:

Однотрубная. При данном виде укладки тепловой носитель перемещается по замкнутому контуру, образуя петлю, а радиаторы подключается к ней параллельно. Однотрубная система отопления в частном доме позволяет сэкономить немалые средства на трубных материалах и простоте монтажа — его легче всего провести своими руками.

Наибольшей известностью и популярностью пользуется однотрубная схема прокладки ленинградка, при реализации которой используется труба относительно большого диаметра (40 или 50 мм). К замкнутой трубопроводной петле ленинградки снизу параллельно подключают ряд радиаторов через трубные отрезки малого сечения.

К недостаткам однотрубный схемы относят неравномерность прогрева ближних котлу и дальних радиаторов, что впрочем легко устраняется при установке на них терморегуляторов или ручной регулировке потока вентильными кранами.

Двухтрубная. Метод прокладки отопительного контура при помощи двух труб обеспечивает равномерность прогрева каждого из подключенных к нему теплообменников без дополнительной регулировочной арматуры. Для этого она должна быть смонтирована по схеме Тихельмана, обеспечивающий равную длину линий подачи и обратки. Хотя двухтрубная система отопления дороже однотрубной и более сложна в монтаже, как отмечалось выше, она может обходиться без терморегуляторов и регулирующих вентилей, что позволяет немного снизить расходы на комплектующие.

Рис. 8 Виды разводок

Способ подключения радиаторных теплообменников

Входные патрубки современных алюминиевых радиаторов находятся вверху и внизу, все разновидности стальных теплообменных приборов рассчитаны на нижнее подключение.

Обычно при подключении радиаторных приборов в первую очередь обращают внимание на эстетику внешнего вида, и в этом аспекте нижнее подсоединение не имеет альтернатив.

Некоторые монтажники прячут нижнюю подводку в штробах, что еще более повышает эстетику помещений и упрощает их уборку. Еще одно немаловажное преимущество нижней подводки — экономия труб отопления в сравнении с подачей теплового носителя снизу в верхние патрубки батарей.

Инструмент для пайки

Для одноразовой пайки полипропилена своими руками приобретает самый бюджетный инструмент, но и в этом случае желательно сделать оптимальный выбор по соотношению цены и качества.

Наиболее верным решением послужит выбор мечевидного паяльника для пайки турецкого производства торговых марок Candan, GM Cobra, Turk CA стоимостью 3000 — 4000 руб. Данные агрегаты, имея цену самых бюджетных моделей, по качеству изготовления и удобству работы относят к полупрофессиональному оборудованию, приобретаемому многими специалистами для постоянной работы.

Если нет желания тратить финансовые средства на приобретение паяльного утюга, всегда можно взять нужный аппарат во временное пользование в одной из многочисленных прокатных фирм.

Рис. 9 Турецкие паяльные утюги

Какой диаметр трубы лучше использовать для отопления частного дома

Каждому пользователю, осуществляющему монтаж теплосетей из термопластиковых труб следует знать, что их размер задается диаметром внешней оболочки в мм и соответствует значениям из регламентированного ГОСТ стандартного цифрового ряда 10 – 12 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 — 50 мм. При стыковке РР-труб используют фитинги, нагревая внешнюю часть трубы и внутреннюю часть фитинга их стыкуют с некоторым усилием, данный вид стыковки называется раструбным. Маркировка труб и фитингов пишется на поверхности, если труба 20 мм, то и фитинги подбираются 20 мм. Сложности при выборе труб и фасонных частей не должны возникнуть.

Решить задачу, как подобрать диаметр трубы для отопления можно различными способами: по проверенным рекомендациям специалистов, посредством таблиц, онлайновых калькуляторов или расчетами.

Помните, что все пластиковые трубы (в отличии от стальных), в том числе и полипропиленовые, маркируются по наружному диаметру, так как трубы с разными характеристиками (PN10, PN20 и т.д.) имеют разные толщины стенок, а фитинги у них универсальны и внутренний условный проход отличается от стальных труб, поэтому, выбирая размер трубы, нужно для себя понять, если стальная труба имеет размер 16 мм, то полипропиленовая с похожими характеристиками будет иметь размер 20 мм, стальная 20 мм, полипропиленовая — 25 мм и так далее.

Чтобы быстро решить, каким трубным диаметром прокладывать отопительную магистраль, можно воспользоваться следующими рекомендациями:

• 16 мм — полипропиленовые трубы 16 мм в основном на нашем рынке не продаются, так как это слишком маленький диаметр для подводки теплоносителя к батареям. 16 мм в основном, это трубы из сшитого полиэтилена, используемые для прокладки труб теплого пола, они выпускаются в рулонах и имеют красный, серый или даже зеленый цвета.
• 20 мм — используют для подключения к нагревательному котлу современных многосекционных батарей общей мощностью 1000 — 2000 Вт с теплоотдачей одной секции около 170 Вт (батареи из алюминия). Суммарная мощность теплосети при этом находится в диапазоне 7000 — 9000 Вт при количестве батарей не более 5 штук. Разводка может быть как однотрубной, так и двухтрубной.
• 25 мм — для прокладки тепловой магистрали суммарной мощностью до 12 000 Вт при числе батарей до 8 штук в одной ветке.
• 32 мм — для подсоединения теплообменных приборов на одном этаже индивидуальных домов суммарной тепловой мощностью до 20000 Ватт при числе радиаторов не более 12. Основная схема прокладки — двухтрубная.
• 40 мм — РР-трубы для прокладывания самотечных систем с низкой скоростью перемещения теплового носителя. Данное сечение трубопроводной линии подходит для передачи теплоэнергии мощностью до 30000 Вт при числе батарей до 20 штук. Из 40 мм РР-труб нередко монтируют однотрубную разводку типа ленинградки, их нередко используют для устройства межэтажных стояков.
• 50 мм — редко встречающийся вариант диаметра РР-трубопроводов, требующий применения слишком мощного котельного оборудования. Из 50 мм РР-труб иногда прокладывают однотрубную ленинградку, собирают стояки между этажами.

Рис. 10 Таблица зависимости трубного размера от теплоподачи и потока рабочего тела

Выбор диаметра трубы для отопления при помощи таблиц и онлайн калькуляторов

В интернет ресурсах можно обнаружить таблицы зависимости трубного диаметра от скоростных параметров среды V и отдаваемой им тепломощности Q. Обычно скорость не выходит за границы 0,2 — 0,7 м/с, а мощность котельного оборудования лежит в диапазоне 3000 — 40000 Вт.

Чтобы приблизительно определить размер РР-труб по Q и V, руководствуется следующими соображениями:

• Для индивидуального дома мощность теплового котла рассчитывается исходя из расхода 100 Вт тепловой мощности на 1 квадратный метр отапливаемой площади. Например, если дом имеет общую обогреваемую площадь 100 квадратных метров, то на отопление понадобится котел на 10000 Вт.
• Скорость теплового носителя в самотечных системах принимают минимальной порядка 2 — 3 м/с, с принудительной подачей циркулярным насосом — 4 — 7 м/с.

В результате по таблице на рис. 10 находим, что для подачи тепла мощностью 10000 Ватт при средней скорости движения среды по трубопроводной линии 5 м/с следует использовать ПП трубы для отопления размером в окружности 25 мм.

Стоит отметить, что более точный результат можно получить по таблицам, учитывающим температурную разницу между подачей и обраткой, а также их показания (80/60, 75/60).

При расчете трубных диаметров посредством онлайновых калькуляторов обычно вводят следующую информацию:

• площадь обогреваемого помещения;
• высоту потолков;
• максимальную температуру наружной среды;
• количество выходящих на улицу стен, иногда их ориентацию по сторонам света и относительно ветровой нагрузки;
• степень тепловой изоляции наружных стен или ее числовой коэффициент;
• тепловые параметры полового покрытия;
• тепловые характеристики помещений на чердаке;
• число окон, их размерные параметры по высоте и ширине;
• тип остекления (листовое или камерное), число листов в пакетах;
• наличие дверей на улицу, балконы и лоджии, степень теплозащиты последних (холодные, теплые).

Рис. 11 Таблица взаимосвязи теплового потока и объема прокачки теплоносителя со скоростью его перемещения и диаметром труб

Расчет диаметра труб для отопления частного дома по формулам

Стоит отметить, что точный расчет диаметра трубы из полипропилена для отопления не имеет практического смысла, так как выбирать приходится из стандартизированного ряда типоразмеров в 20, 25, 32 и 40 мм.

Если все же стоит задача, как рассчитать диаметр труб отопления с наибольшей точностью, можно воспользоваться одной из нескольких формул.

К примеру, определить размер труб можно по следующему уравнению:

D = √ (354 · (086 · Q / ∆t) / V), где

• V – скорость потока теплоносителя в контуре (м/с);
• Q – количество подаваемой по трубопроводу тепловой энергии для обогрева помещений (кВт);
• ∆t — разница между температурными параметрами подающей и обратной ветвей (С);
• D – диаметр ПП-трубы (мм).

Подставив в формулу числовые значения скорости 0,5 м/с, разницы температур 20 °С и тепловой мощности 10 кВт получим числовое выражение: D = √ (354· (0,86 · 10/20) /0,5) = √304,44 = 17,45 мм

Данный показатель соответствует наружному диаметру ПП-трубы в 20 или 25 мм.

Чтобы более точно определить диаметр полипропиленовых труб, можно воспользоваться формулой расчета тепловой мощности из ряда показателей, которые аналогичны приведенным выше для ввода данных в онлайн-калькулятор. Однако вряд ли такие операции имеют практический смысл при выборе трубного диаметра из двух типоразмеров в 20 и 25 мм.

Для снижения гидравлических потерь предпочтительно использовать трубопровод большего размера. Если теплоотдача слишком велика или наоборот недостаточна, всегда можно изменить температуру теплоносителя и скорость вращения рабочего колеса циркуляционного электронасоса. Обычно стандартной аппарат имеет трехступенчатую регулировку числа оборотов вала электродвигателя.

Рис. 12 Варианты подключения радиаторов производя отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками

Монтируя отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками пользователю приходится решать задачу, каким диаметром прокладывать отопительный трубопровод. Ответ на вопрос, как правильно выбрать размер ПП-труб, можно найти в онлайн калькуляторах или таблицах, рассчитать диаметр при помощи формул или воспользоваться рекомендациями специалистов, проводивших монтаж аналогичных систем.