Основные принципы работы систем отопления частного дома с естественной циркуляцией

Вариант с использованием системы отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома (гравитационной или самотечной системы) по-прежнему популярен, несмотря на достигнутый уровень технического прогресса. Объясняется это просто: системы естественной циркуляции жидкости (ЕЦ) работают автономно и не нуждаются в подключении к источникам тока.

Поэтому сложно переоценить значение подобной системы отопления с естественной циркуляцией для одноэтажного дачного дома, расположенного на участке, где нет возможности подключения электричества установки циркуляционных насосов. Либо в местах, где наблюдаются частые перебои с электроснабжением.

О принципе работы систем с самотечной циркуляцией

В основе работы гравитационной системы заложен знакомый со школьных времен принцип расширения жидкости при нагревании. То есть в результате нагрева вес и плотность воды уменьшаются, а при остывании – возвращаются к прежним значениям.

Процесс естественной циркуляции в системе отопления выглядит следующим образом: при нагреве котлом некоего объема жидкости, жидкость расширяется и, за счет уменьшения плотности, поднимается к верхней точке отопительной самотечной системы, вытесняемая более плотными холодными слоями. Делая круг по отопительной системе, жидкость постепенно остывает и сама вновь возвращается к источнику нагрева. Далее данный цикл повторяется.

То есть основной принцип обогрева циркулированием теплой воды основан на использовании разницы уровней гидростатического давления холодного и горячего столбов жидкости. Когда горячая вода вытесняется холодной, стекающей в направлении теплообменника, нагретая поднимается по трубе. Величина циркуляционного напора находится в непосредственной зависимости и от размещения середины котла и самого нижнего из имеющихся в доме радиаторов. С увеличением перепада высот, увеличивается скорость перемещения жидкости по трубам. Так и работает схема с естественной циркуляцией жидкости.

Условно отопительный контур здания может быть разделен на отдельные фрагменты: «горячие» с жидкостью, направляющейся вверх и «холодные» – с водой, направляющееся вниз. Роль границ между фрагментами будут выполнять нижняя и верхняя точки отопительного контура.

В ходе моделирования самотечных систем важно обеспечить максимум разницы между уровнями давления столбов жидкости в «холодном» и «горячем» контурах.

Как правило, система проектируется таким образом, чтобы обеспечить предельное совпадение верхних крайних точек коллектора разгона (основного стояка, отходящего от теплообменника) и остального контура. На уровне верхней точки устанавливается и выход к баку-расширителю или воздухоотводящему клапану (при использовании мембранного бака). Это помогает сделать «горячий» фрагмент общего контура минимально коротким. Благодаря этой мере циркуляция воды в системе отопления на данном отрезке будет осуществляться с минимальными теплопотерями.

Приемлемая скорость продвижения жидкости по контуру возможна при наличии температурной разницы выходящего (от котла) и входящего контура – не меньшей чем 25 0 С градусов. При этом с увеличением длины трубопровода, разница в температурах должна возрастать.

О видах и схемах данных систем

Различают два способа установки контуров гравитационной системы отопления. Речь идет об однотрубном и двухтрубном контурах. В первом случае вода от радиатора отводится и подается по одной и той же трубе, во втором – за отвод и вхождение жидкости «отвечают» две разных трубы. Также используются открытая и закрытая системы циркуляции.

Однотрубная

Выгодно отличается простотой монтажа низким (практически по уровню пола) размещением трубопровода. Однотрубная система отопления представлена стояком с отходящей от его верхней точки и направленной максимально вниз разгонной трубой, которая заканчивается подающим контуром. Подсоединение системы (входа и выхода воды) к батареям осуществляется снизу с использованием пары патрубков, имеющих меньший диаметр (если имеется в виду двухдюймовый трубопровод, целесообразно применение ¾-дюймовых отводов). Далее теплоноситель от батарей движется в направлении котла.

Минусом подобной схемы с естественной циркуляцией теплоносителя остается ее низкий КПД: остывая, жидкость попадает в тот же трубопровод, по которому теплая вода движется к следующей батарее. Таким образом, потеря тепла каждого последующего радиатора заметно отличается, что становится причиной неравномерности обогрева дома. Чтобы решить эту проблему, приходится увеличивать число секций каждой последующей батареи.

Закрытая

Одна из наиболее популярных в Европе. От обычных самотечных схем отопления она выгодно отличается присутствием расширительного бака. Этот процесс можно разделить на этапы:

• За счет увеличения температуры, нагретый теплоноситель вытесняется холодными слоями и покидает контур нагрева;
• Разогретая жидкость оказывается в закрытом расширительном мембранном баке (в емкости, разделенной пополам при помощи разделительной мембраны, при этом одна половина заполняется водой, а во второй содержится газ – чаще всего азот);
• Нагрев воды ведет к увеличению давления, в результате чего газ во второй половине емкости сжимается, охлаждение теплоносителя ведет к обратному процессу – газ, расширяясь, выталкивает жидкость из бака.

Ее недостатком, при необходимости в обогреве значительных площадей, может стать потребность в установке достаточно объемного бака.

Открытая система

Отличается от предыдущей схемы устройством расширительного бачка. В этом случае его изготавливают самостоятельно и устанавливают на чердаке или под самым потолком. Обычно открытая система используется для обогрева небольших помещений.

Минусом остается частое «заглатывание» воздуха и попадание его в батареи, что негативным образом сказывается на работе всей системы, а также приводит к досрочному износу батарей и металлических труб за счет усиления коррозионных процессов. Для борьбы с завоздушиваним батареи рекомендуется кранами Маевского.

Двухтрубная

Обеспечивает более рациональное использование тепла за счет строгого разделения холодного и теплого контуров и обеспечивает возможность подключения значительного числа батарей.

От размещенной у самого потолка и отходящей от коллектора подающей трубы опускаются (по одному к каждому радиатору) несколько патрубков (с верхним подключением). По полу проходит труба-обратка, в которой собирается остывший теплоноситель, поступающий из батарей (нижнее диагональное подключение). В результате остывшая и горячая жидкости не смешиваются, что обеспечивает равномерный обогрев всех помещений в доме.

Недостатком можно считать изобилие в помещении труб, что нередко не сочетается со стилем оформления интерьеров.

Лучевая

Является гибридом, объединившим принципы работы двухтрубной схемы отопления и теплого водяного пола. От распределительного коллектора отходят подающий и обратный контуры. При этом обратка прокладывается под полом. Используется прямое соединение с радиаторами с минимумом поворотов.

О преимуществах и недостатках гравитационной системы теплоснабжения

При перечислении достоинств систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя стоит упомянуть о:

• простоте монтажа, запуска и обслуживания;
• независимости от наличия доступа к источникам тока;
• неплохой тепловой отдаче;
• экономичности (при условии хорошей теплоизоляции стен и оконных проемов здания);
• бесшумном функционировании, поскольку нет необходимости в использовании насоса, часто создающего неблагоприятный для отдыха и работы звуковой фон;
• долговечностьи (минимальный срок службы – от 30-35 лет, при условии монтажа из новых качественных труб).

Говоря о минусах подобного вида теплообеспечения частных домов, нельзя ничего не сказать об:

• ограниченном радиусе действия системы (не более 30 метров);
• низкой продуктивности при установке в зданиях площадью более 100 м 2 ;
• необходимости наличия чердаков для установки систем с расширительным баком;
• значительном количестве времени, требующемся для прогрева всех помещений в здании;
• необходимости в утеплении труб, проложенных в не отапливаемых помещениях;
• увеличении затрат на приобретение труб значительного диаметра, используемых для снижения сопротивления при прохождении воды.

О расчете параметров системы отопления с естественной циркуляцией для одноэтажного дома

Ввиду отсутствия в гравитационных системах отопления одноэтажного здания дополнительных механизмов, обеспечивающих стабильно высокое давление, любое из возможных нарушений при установке трубопровода может обернуться проблемами с подачей тепла. К таким нарушениям можно отнести:

• пренебрежение необходимостью в соблюдении углов наклона;
• неверный выбор труб;
• избыток поворотов при монтаже системы.

Уровень уклона при установке трубопровода для отопления частном доме регламентируется положениями СНиПов. В соответствии с ними, для каждого погонного метра необходим наклон, величиной в 1 см. Это обеспечивает нормальное продвижение теплоносителя по трубопроводу. При нарушении указанного норматива возможно завоздушивание системы и снижение общего уровня ее КПД.

О расчете давления и мощности отопления

Исходя из положений СНиП, каждый кВт тепловой мощности предназначен для обогрева площади в 10 кв.м дома. При расчете уровня мощности для регионов с жарким или холодным климатом, следует воспользоваться специальными коэффициентами. В первом случае он составит от 0,7 до 0,9, во втором – от 1,5 до 2.

Однако способ расчета, пренебрегающий высотой потолочных перекрытий, не всегда идеален. Поэтому существует еще один вариант – на основе объема помещения. В этом случае в основу расчетов ложатся показатели тепловой мощности (40 ватт) для каждого кубического метра. При этом наличие окон увеличивает полученное в итоге число на 100 ватт (для каждого окна), а двери – на 200 ватт (для каждой). При этом для одноэтажных частных домов применяется коэффициент 1,5.

Собственно, стандартный объем мощности, закладываемый в проекте частных одноэтажек, предполагает необходимость в мощности обогрева не менее чем в 50 ватт на 1 кв.м

Расчет диаметра трубы в системе с естественным оборотом

Диаметр труб в гравитационных системах рассчитывают исходя из:

• потребности здания в объеме тепловой энергии (+20%);
• определение требуемого типа материала изготовления трубы (например, диаметр трубы из стали должен составлять не менее 0,5 см);
• данных СНиП относительно отношения мощности и внутреннему диаметру трубы.

Стоит учитывать, что при выборе труб с неоправданно большим сечением могут увеличиться расходы на отопление при снижении теплоотдачи. Расчет диаметра труб для систем с самоциркуляцией предполагает выполнение еще одного простого правила, предполагающего сужение диаметра трубы на размер после каждого разветвления.

Как сделать своими руками отопление частного дома с естественной циркуляцией

Качественная система отопления частного дома с естественной циркуляцией может быть смонтирована самостоятельно, без привлечения специалистов. Для этого следует выполнить необходимые расчеты и неукоснительно следовать подробным указаниям специальных пособий, пошагово описывающих весь процесс монтажа систем водяного отопления с естественной циркуляцией в частном доме.

Как рассчитать, какой размер сечения трубы лучше и целесообразней использовать для отопления частного дома

Какой диаметр трубопровода лучше всего подходит для создания отопления частного дома

Любому профессионалу не составит большого труда определить величину необходимого сечения трубопровода. Для этого существуют специальные таблицы, по которым опытный специалист быстро найдет верный ответ.

Намного сложнее обычному владельцу жилья. Он не обладает профессиональными знаниями, а вот желание самостоятельно создать отопительный контур всегда существует.

Эта статья поможет правильно определить диаметр трубы для отопления частного дома.

Как сечение трубы влияет на отопительную систему и ее КПД

Высокая эффективность отопительной системы зависит от грамотно разработанного проекта трубопровода. При планировании прокладки труб очень важно правильно рассчитать возможные теплопотери. Нужно стремиться к их максимальному уменьшению. Если этого не сделать, то даже огромные энергетические затраты не помогут нормально функционировать отопительной системе.

Покупая трубы, нужно учитывать некоторые свойства материала изделия:

• физико-химические показатели;
• длину;
• диаметр.

Учет всех этих параметров поможет создать высокоэкономичную отопительную систему, отличающуюся высоким показателем КПД.

Какой диаметр трубы лучше всего использовать для отопления вашего частного дома? От сечения трубы зависят гидродинамические свойства трубопровода. Отсюда следует, что подбор должен осуществляться тщательно, соблюдая все требуемые нормативы.

Существует мнение, что если увеличить диаметр труб для отопления, повысится эффективность отапливающей системы. Однако такое утверждение ошибочно. Когда диаметр неоправданно большой, происходит понижение давления отопительной системы, оно падает до минимальных значений. В результате дом остается вообще без отопления.

Как грамотно подобрать диаметр труб для монтажа трубопровода в собственном коттедже

Выбор диаметра труб для отопления начинается с определения того, как будет происходить подача теплоносителя. Если она осуществляется от централизованной магистрали, проводить расчет нужно аналогично подаче тепла в жилую квартиру.

Если коттедж имеет установленную автономную отопительную систему, то расчет диаметра будет зависеть от вида материала трубы и существующей схемы отопления.

Например, если осуществляется естественная циркуляция воды, необходимо монтировать трубы с определённым диаметром, а если подключен дополнительный насос, то эта цифра будет совсем другой.

Какие параметры необходимо знать, чтобы сделать правильный расчет диаметра

Очень важным считается значение тепловой мощности. От нее зависит то, насколько эффективно будет обогреваться помещение. Обычно этот параметр определяется на стадии проектирования котельной установки. Если этого не сделано, то приблизительное количество теплоты рассчитывается в зависимости от объема комнаты.

Кубометр помещения будет нормально обогреваться за счет 40 Вт. Следовательно, для определения расхода тепла нужно существующий объем помещения умножить на 40. Результат должен получиться в Ваттах.

Затем определяется вид системы отопления. Он может быть:

Второй тип отопительной системы частного дома намного лучше. Он остается самым востребованным и популярным. Однотрубные схемы никто не отменял. Они также применяются в отопительных системах.

Жидкость движется в этих системах по одним и тем же законам, поэтому при определении диаметра трубопровода вид отопления не имеет решающего значения. Намного важнее способ движения теплоносителя. Он может быть нескольких видов:

• конвекционный, или самотечный;
• принудительный: движение осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

Эти способы отличаются между собой только движением теплоносителя. При конвекционном методе жидкость перемещается по трубопроводу очень медленно. При принудительном − насос заставляет ее двигаться намного быстрее.

Именно скорость продвижения теплоносителя считается самым важным параметром для расчета такой величины, как диаметр труб отопления. От ее значения зависит пропускная способность магистрали. Рекомендуемая скорость находится в диапазоне 0,3 − 0,7 м/с.

При использовании принудительной системы скорость составляет 0,7 м/с, для конвекционного способа − это 0,3 м/с.

Если скорость жидкости меньше указанного значения, начнется образование воздушных пузырьков. Если диаметр трубопровода будет очень большим, это вызовет значительные затраты.

При высокой скорости трубопровод начнет сильно шуметь, увеличится гидравлическое сопротивление сети, обычный циркуляционный насос с такими условиями может просто не справиться.

Расчет сечения трубы

Чтобы понять методику расчета и познакомиться с таблицей диаметров труб, возьмем типовой расчет монтажа трубопровода комнаты, общей площадью 20 кв. м:

• вычисляется тепловая мощность. Если стены в квартире имеют утепление, высота потолка менее 3 м, то берется 1 кВт на 10 кв. м площади;
• у нас площадь равна 20 кв. м, а это значит, что потребуется 2 кВт мощности;
• к этому значению прибавляются запасные 20 %. В результате получается 2,4 кВт. Следовательно, чтобы в квартире было тепло и уютно, необходимо чтобы отопление имело тепловую мощность не ниже 2,4 кВт;
• если в комнате есть окна, необходимо установить радиаторы отопления. Их количество должно соответствовать числу окон. Например, если имеется 2 окна, требуется установить 2 батареи, мощность каждой из них должна быть не менее 1,2 кВт. Радиаторы устанавливаются под подоконниками. Возможны и другие места в соответствии с дизайном проекта;
• значение мощности отопительных радиаторов разрешается увеличивать, но не уменьшать;
• в таблице в графе внутренних диаметров, необходимо найти величину мощности, равную 2,4 кВт. После этого находится верхний параметр теплового потока. Голубой участок таблицы, показывает оптимальную скорость, с которой движется жидкость;
• такая таблица предназначена для определения необходимых значений двухтрубной отопительной системы. В данном случае учитывается разница между температурой теплоносителя при входе и на его выходе из трубопровода.

После операций с таблицей мы получили следующие значения: чтобы нормально обогреть помещение в 20 кв. м, необходимо чтобы труба имела диаметр 8 мм. Движение теплоносителя будет совершаться со скоростью около 0,6 м/с.

При этом расход составит 105 кг/ч, значение тепловой мощности не будет превышать 2453 Вт. Разрешается использовать трубы с сечением 10 мм. Тогда скорость достигнет 0,4 м/с. Расход составит 110 кг/ч.

Мощность созданного теплового потока = 2555 Вт.

Теперь вы знаете, какой диаметр трубы выбрать для отопления.

Практические советы

Если неправильно подобрать диаметр трубопровода, возможно появление очень многих проблем:

• протечки;
• высокий расход топлива;
• большие затраты электроэнергии.

Поэтому монтаж такой отопительной системы должен выполняться с учетом всех технологических правил. Для контура из сочетания разнородных труб необходимо сделать специальные расчеты. Отдельно считается пластиковая труба, отдельно металл.

Такую задачу должен выполнять только специалист. Самостоятельно рассчитывать диаметр не нужно, ошибка может достигнуть большой величины. Стоимость услуг профессионала намного меньше, чем переделка всех коммуникаций во время отопительного сезона.

Все приборы должны подключаться только трубами одинакового сечения.

Как сделать расчет диаметра трубы для отопления – примеры для разных систем

Для систем с принудительной циркуляцией огромное значение имеет правильно подобранный трубопровод. Если в расчете диаметра труб для отопления будут допущены ошибки, это скажется на эффективности обогрева дома.

Что для этого нужно

Чтобы рассчитать диаметр трубы, как правило, в учет берут следующие факторы:

1. Суммарные теплопотери жилища.
2. Какой мощностью обладают обогревающие радиаторы отдельно в каждом помещении.
3. Общая длинна труб контура.
4. Каким образом разведена система.

Для возможности рассчитать диаметр труб необходимо заранее определить общие потери тепла, мощность котельного оборудования и батарей для каждого помещения. Немалое значение имеет также то, какой способ будет выбран для разводки труб. Имея на руках все эти параметры, составляется схема будущего расчета.

Важно также помнить о некоторой специфике маркировки различных труб. Так, на полипропиленовых трубах для отопления частного дома диаметр указывается наружный (то же самое касается изделий из меди). Для вычисления внутреннего параметра отнимают от этого показателя толщину стенок. Стальные и металлопластиковые трубы маркируются внутренним сечением.

Выбор подходящего диаметра труб для отопления

Провести точный расчет сечения трубопровода практически невозможно. Для этих целей применяется несколько способов, при приблизительной идентичности конечного результата. Как известно, главной задачей системы является доставка на батареи необходимого объема тепла, чтобы добиться максимальной равномерности нагрева отопительного прибора.

В принудительных контурах для этих целей задействуется трубопровод, теплоноситель и циркуляционный насос. С помощью этого набора приспособлений необходимо за фиксированное время подать нужную порцию теплоносителя.

Существует два способа реализации этой задачи – использование труб меньшего диаметра в комбинации с большей скоростью движения воды, или применение системы с большим сечением, в которой интенсивность движения будет меньшей.

Причины популярности первого варианта:

1. Меньшая цена на более тонкие трубы.
2. Большая простота монтажа.
3. На открытых участках такие системы менее заметны. Если же их помещать в пол или стены, посадочные места под укладку требуется меньшие.
4. В узких трубопроводах находятся меньше жидкости. Это приводит к снижению инерционности системы и к экономии топлива.

Благодаря набору типовых диаметров и фиксированному количеству транспортируемого по ним тепла, отпадает необходимость проведения однотипных расчетов.

Для этих целей были составлены специальные таблицы: они позволяют, имея на руках данные о нужном количестве тепла, скорости подачи воды и рабочей температуре нагрева контура, рассчитать нужные размеры.

Чтобы определиться, какие диаметры труб бывают для отопления, необходимо отыскать нужную таблицу.

Для расчета диаметра отопительных труб применяется следующая формула: D = √354х(0.86х Q/∆t)/V, где D — искомый диаметр трубопровода (мм), ∆t° — дельта температур (разница подачи и обратки), Q — нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное количество тепла, необходимое на обогрев помещения, V — скорость теплоносителя (м/с).

Автономные системы обычно обладают скоростью движения теплоносителя на уровне 0,2 — 1,5 м/с. Как показывает практический опыт, наиболее оптимальной скоростью в таких случаях является 0,3 м/с — 0,7 м/с. При уменьшении этого показателя возникает реальная угроза появления воздушных пробок, при увеличении – теплоноситель при движении начинает сильно шуметь.

Для подбора оптимального значения и существуют таблицы. Они содержат данные для труб из разного материала – металла, полипропилена, металлопластика, меди. При определении диаметра труб отопления, как правило, упор делался на стандартные рабочие режимы с высокими и средними температурами. Понять суть процедуры помогут некоторые примеры.

Расчет двухтрубных систем

Речь пойдет о двухэтажном доме с двухтрубной системой отопления по два крыла на каждом этаже. Для обустройства системы применяются полипропиленовые трубы. Режим работы — 80/60, дельта температур – 20 градусов. Уровень теплопотерь — 38 кВт тепловой энергии (первый этаж — 20 кВт, второй — 18 кВт).

1. Для начала нужно определиться с тем, какой трубой оформить участок между котлом и первым разветвлением. Здесь транспортируется весь объем теплоносителя, передающий тепло в 38 кВт. Справочные данные указывают на два подходящих параметра – 40 и 50 мм. Выгоднее остановиться на меньшем диаметре 40 мм.
2. В месте разделения потока 20 кВт направляется на первый этаж, а 18 кВт – на второй. Согласно справочнику проводится определение сечения. В этом случае для каждого направления оптимальным диаметром является 32 мм.
3. В свою очередь, каждый контур включает в себя по две линии с равноценной нагрузкой. На первом этаже в обе стороны расходится по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором — по 9 кВт (18 кВт/2) = 9 кВт). Подходящими значениями для этих веток будет 25 мм. Данный параметр разумнее использовать до момента снижения нагрузки до 5 кВт. После этого переходят на диаметр 20 мм. Первый этаж переводится на 20 мм сразу за вторым радиатором. Второй этаж обычно переходит после третьего прибора. Как показывает практика, этот переход лучше всего осуществлять при нагрузке 3 кВт.

Таким образом проводится расчет диаметра полипропиленовых труб для двухтрубной системы. Определять размеры обратной трубы нет смысла: они берутся такие же, как и для подачи.

Эта процедура несложная: главное – иметь всех исходные данные. Если для организации системы предполагается применение труб другого типа, использовать нужно данные под конкретный материал изготовления.

Расчет диаметра труб отопление с естественной циркуляцией несколько отличается.

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.

Как рассчитать металлические трубы

Крупные системы отопления, обустроенные при помощи металлических труб, требуют учета теплопотерь через стенки.

Хотя в среднем эти показатели достаточно низкие, однако на очень длинных ветках суммарное значение потерянной энергии достаточно высокое.

Нередко из-за этого последние батареи в отопительном контуре нагреваются недостаточно хорошо. Причина здесь одна – был неправильно выбран диаметр труб.

Примером послужит определение потерь стальной трубы 40 мм, при толщине стенок 1,4 мм. Для расчета используется формула q = kх3.14х(tв-tп), где q — тепловые потери метра трубы, k -линейный коэффициент теплопередачи (в этом случае он соответствует 0,272 Вт*м/с), tв — температура воды внутри (+80 градусов), tп — температура воздуха в комнате (+22 градуса).

Для получения результата необходимо подставить в формулу нужные значения:

q = 0,272х3,15х(80-22) = 49 Вт/с

Вырисовывается такая картина, что каждый метр трубы теряет тепло в количестве почти 50 Вт. На очень длинных трубопроводах суммарные потери могут быть просто катастрофическими.

При этом объемы утечек напрямую зависят от сечения контура. Для учета подобных потерь к показателю снижения тепловой нагрузки на батарее необходимо добавить схожий показатель на трубопроводе.

Определение оптимального диаметра трубопровода проводится с учетом суммарного значения утечек.

Поиск соответствующих данных

Что касается поиска оптимальных справочных данных, то почти все сайты производителей комплектующих отопительных систем предоставляют эту информацию. В тех случаях, когда подходящие значения не были найдены, существует специальная система подбора диаметров.

Эта методика основана на вычислениях, а не на усредненных закономерностях, построенных на обработке данных об огромном количестве отопительных систем.

Расчет теплоносителя по сечению трубы разработан сантехниками с практическим опытом проведения монтажных работ, и применяется для обустройства небольших контуров внутри жилищ.

В подавляющем большинстве случаев отопительные котлы оснащаются двумя размерами подающих и обратных патрубков: ¾ и ½ дюйма. Этот размер принимается за основу для выполнения разводки до первого разветвления. В дальнейшем каждое новое разветвление служит поводом для уменьшения диаметра на одну позицию.

Этот метод позволяет провести расчет сечения труб в квартире. Речь идет о небольших системах в 3-8 радиаторов. Обычно такие схемы состоят из двух-трех линий с 1-2 батареями. Подобным образом можно рассчитывать и небольшие частные коттеджи.

При наличии двух и более этажей приходится использовать справочные данные.

Метод приравнивания

Хотя трубы из разных материалов маркируются разными значениями (внутренними или внешними), в некоторых случаях допускается их приравнивание. Это касается ситуаций, когда не удается найти данные о конкретной трубе: в такой ситуации можно использовать информацию по аналогичному сечению изделия из другого материала.

Допустим, требуется рассчитать, какой диаметр металлопластиковой трубы нужен для отопления, а нужные сведения по этому материалу найдены не были.

В качестве альтернативы используется таблица скорости теплоносителя в системе отопления для полипропиленовых изделий. Используя соответствующие размеры, производят подбор соответствующих параметров для металлопластиковой трубы.

Без неточностей в таком случае обойтись не удается, однако в контурах принудительного типа они не являются критичными.

Вывод

Используя для организации отопления своего дома не очень сложную и разветвленную схему, расчет оптимального диаметра трубопровода может быть реализован своими силами.

Чтобы это сделать, необходимо вооружиться информацией о теплопотерях жилища и мощности каждой батареи.

Далее при помощи специальных таблиц и справочников подбирают оптимальное значение сечения труб, которое сможет обеспечить транспортировку нужного объема тепловой энергии в каждую из комнат.

Если применяются сложные схемы со множеством элементов, то для их расчета желательно пригласить профессионального сантехника. При наличии уверенности в собственных силах рекомендуется все же проконсультироваться со специалистом. Бывают случаи, когда по причине допущенных ошибок приходится заниматься дорогостоящей реконструкцией всего контура.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией

Важным пунктом расчета системы отопления является выбор диаметра труб. Учитывается ряд факторов, зависящих от типа подключения отопительных элементов, необходимой мощности системы, параметров котла и т.п.

Начинать рассчитывать диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией необходимо с выбора конкретного способа подключения системы и ее основных параметров.

В ходе расчетов уже можно будет делать выводы о целесообразности применения того или иного диаметра или же корректировать параметры системы, исходя из экономических, технологических или даже эстетических соображений.

Что учитывается при расчете

Основные критерии, которые важно учесть:

• объем теплоносителя, достаточного для заполнения системы;
• длина отопительного контура;
• номинальная скорость потока теплоносителя;
• требуемая продуктивность, кВт;
• циркуляционное давление;
• сопротивление труб и фитинга в отопительном контуре.

Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий оптимальные параметры.

Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.

Параметры отопления, используемые для расчета диаметра труб

• объем контура отопления;
• скорость движения теплоносителя;
• теплоемкость;
• перепад давления горячего и остывшего теплоносителя;
• высота контура.

Объем жидкости в системе с естественной циркуляцией, сам по себе, не играет ключевой роли.

Чем больше теплоносителя, тем больше тратится топлива для нагрева, однако за счет увеличенного объема повышается давление циркуляции, что способствует росту КПД отопления.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией выбирается по возможности большим. Особенно, когда нет возможности повысить общую высоту контура.

Нужно распределять трубы и радиаторы таким образом, чтобы сократить путь от котла к радиатору. Слишком длинные линии на подаче, хоть и обеспечат больший напор в системе, однако снизят эффективность обогрева в дальних ее точках. При этом влияние оказывает только высота участка.

Скорость жидкости ограничивается в пределах 0,4-0,6 м/с, что позволит снизить до минимума сопротивление в трубах. Желательно поддерживать переходной тип движения воды в трубах между ламинарным (равномерным) и турбулентным (с завихрениями).

Требуемая мощность рассчитывается по формуле:

При естественной циркуляции важен напор циркуляции. Жидкость движется исключительно под действием сил гравитации. Горячий теплоноситель поступает в трубы, расположенные выше котла, например под потолком или на чердаке.

В радиаторах тепло переходит к внутреннему воздуху помещения.

Холодная вода имеет большую плотность и тяжелее горячей, потому она опускается, создавая естественный поток, стекая в котел, где вновь нагревается, образуя неразрывный цикл

Основная формула напора естественной циркуляции:

Схема для расчета высоты уровня воды

Основной параметр, влияющий на эффективность отопления – это высота уровня воды в системе, разница между уровнями подвода и отвода воды от радиатора.

Именно она задает необходимый циркуляционный напор под действием сил тяжести. Для двухтрубного горизонтального подключения высота считается между средней линией радиатора и средней линией котла, потому логично, что котел должен располагаться значительно ниже.

Для одноэтажного дома это означает расположение котла в подвальном помещении.

Высота при вертикальном распределении обозначает разницу уровней подводящей линии и обратной, при условии, что котел находится именно на уровне отводящей линии или немного ниже. Однако часто технически невозможно распределить котел и радиаторы на достаточной разнице высот, потому следует уменьшать сопротивление контура, в том числе увеличивать диаметр труб.

Иногда достаточно установить разгонный коллектор, «Л»-образный участок труб,ы дополнительно повышающий высоту контура отопления. Формировать его следует непосредственно от котла вверх и от верхней точки по пологому пути к первому радиатору в контуре.

Расчет сопротивления подбор оптимального диаметра трубы

Имея на руках все вышеперечисленные данные, начинается подбор сечения, часто не за один подход.

Выполнив разметку прокладки в соответствии со схемой подключения, берется условный размер в сечении, например в 1 дюйм.

После этого рассчитывается сопротивление системы и сравнивается с напором, создаваемым гравитацией при номинальном значении нагрева теплоносителя и температуры остывшей обратки.

• Если напора не хватает, то увеличивается сечение, и расчеты повторяются.
• Если скорость движения воды слишком низкая или объем теплоносителя слишком большой, то уменьшается сечение, и расчет повторяется заново.

Сопротивление трубопровода легче выразить как потерю напора в метрах водяного столба. Используется простая формула:

В формуле присутствует все ключевые параметры, такие как скорость течения, диаметры труб в системе отопления и их протяженность.

Сложность возникает с коэффициентом λ (гидравлического трения), который легче всего узнать из справочных данных для того типа труб, который выбран в качестве основного при проектировании.

В противном случае потребуется объемный и сложный путь расчета с применением Числа Рейнольдса, формул Блазиуса и Конакова, Альтшуля и Никурадзе.

Задача состоит в том, чтобы при естественной циркуляции сопротивление контура было меньше или равно напору, создаваемому разницей уровней.

Чтобы определиться, какой размер трубы выбрать для отопления с естественной циркуляцией, надо взять самый длинный контур от котла до дальнего радиатора и сравнивать расчетную потерю напора при условии, что и напор получается наименьший.

Имеется в виду, что при распределении маршрутов в отоплении с естественной циркуляцией все подводящие линии располагаются с небольшим обязательным уклоном от места ближайшего к котлу и к дальнему подводу последнего радиатора.

Составляет уклон примерно 1 см на каждый метр или не менее 0,5%.

Получив результаты

В ходе расчетов определяется оптимальный размер трубы. Однако следует учитывать, что окончательное проектирование должно выполняться профессионалам и с применением значительно более сложных формул и схем.

Учитываются и количество колен, способ подключения, оптимизация по затратам, экономической целесообразности и даже эстетического вида.

При выборе диаметра учитывается разделение труб на основные и подводящие, наличие запорной арматуры и регулирующих приборов, с помощью которых настраивается обогрев в отдельных комнатах.

Удалось ли Вам самостоятельно выполнить подбор диаметра трубы для отопления? Как вариант, можно попробовать пересчитать параметры своего существующего отопления и определить его эффективность. Возможно, стоит пересмотреть некоторые моменты для достижения лучших показателей, особенно в экономии. Свои результаты, а также мнение о данной инструкции оставляйте в комментариях под статьей.

Частая ошибка старых систем отопления с естественной циркуляцией связана с разводкой труб. Колена формировались слишком угловатым и с заужением сечения, что приводит к существенному повышению гидродинамического сопротивления. Для снижения сопротивления необходимо соблюсти правильный радиус разворота (для стальных труб это 2-2,5D) и использовать трубогиб для сохранения профиля труб.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией

Какой диаметр трубы для отопления лучше использовать, как рассчитать сечение

Во время создания отопительных систем очень важно безошибочно выполнять все этапы работ. Еще на стадии проектирования нужно точно определиться с диаметрами труб для отопления и их видом. О том, как правильно подобрать такие трубы по сечению в той или иной ситуации и поговорим ниже.

Действительно ли важно точно подобрать сечение трубы

Когда разрабатывается система отопления, к примеру, из ПП труб, все возможные теплопотери пытаются свести к минимуму, то есть сократить объем потребляемой энергии. Спланированная некорректным образом система будет функционировать, как минимум, неэффективно. В итоге комнаты, либо будут оставаться холодными, либо на их обогрев будет тратиться необоснованно большое количество энергии.

Определяясь с тем, какими должны быть трубы для отопления, обращают внимание не только на их химические свойства и физические характеристики, но и на длину и сечение, так как они также отыгрывают немаловажную роль при конструировании эффективной системы.

Оказывается, диаметр трубы для отопления частного дома непосредственно влияет на общую гидродинамику, поэтому так важно учесть эти параметры для получения наилучшего обогрева.

Довольно часто незнающие люди, чтобы подобрать диаметр труб отопления, пользуются правилом, согласно которому сечение труб должно быть как можно больше, допуская, таким образом, грубейшую ошибку.

На самом деле, от того, что вода в системе будет проходить свободнее, функционировать эффективнее она от этого не станет, наоборот, давление в системе упадет ниже нормы, а радиаторы не будут греться должным образом.

При выборе диаметра полипропиленовой трубы для отопления частного дома в первую очередь следует определиться с типом теплоносителя. Если дом будет запитываться от общей тепломагистрали, то весь перечень расчетов осуществляется по тому же принципу, как и при обустройстве квартиры.

Важнейшие параметры труб

Все отопительные трубы имеют несколько параметров:

• В первую очередь – это внутреннее сечение. Оно определяет показатель пропускной способности трубы.
• Внешнее сечение – также немаловажный параметр, который берется во внимание при разработке системы.
• Условное сечение – то есть округленное значение, которое измеряется в дюймах.

Во время подбора труб нужно обращать внимание на материал изготовления, так как он бывает разный, и система измерения отличных изделий также разнится. Например, почти все стальные и чугунные трубы имеют маркировку по внутреннему диаметру.

Другое дело – трубы из пластика и меди – их маркировка осуществляется по внешнему сечению. В особенности это стоит учитывать, если вы собираетесь создавать систему из труб из нескольких материалов.

Обратите внимание, что если система собирается из нескольких материалов, для правильного выбора их сечения, не лишним будет взять информацию из таблиц соответствия сечений, которую всегда можно найти в интернете.

Расчет сечения труб

Пришло время узнать, как рассчитать диаметр труб для отопления. В данном случае понадобится учесть тепловую нагрузку. Исходя из многолетней практики, выяснилось, что для создания комфортных условий в комнате, требуется 0,1 кВт тепловой мощности на 1 м2 площади – это с учетом того, что в комнате потолки имеют высоту 2,5 м.

Иными словами, чтобы обогреть комнату в 25 м2, потребуется 2500 Вт тепловой энергии (25·100=2500 Вт).

Какой диаметр трубы выбрать для отопления с естественной циркуляцией – Stroim24.info

• Выбор диаметра
• Общие сведения
• Формула подбора
• Итог

Отопление – это одно из самых важных составляющих жилого помещения, без которого сложно представить себе комфортное проживание в холодные времена года.

Это именно та часть обустройства жилища, о которой владелец должен позаботиться в первую очередь, так как именно от нее зависит тепло и уют в доме — без правильно налаженной системы отопления пребывание в помещении будет как минимум дискомфортным.

Чаще всего, отопление в доме устанавливают профессионалы, так как это достаточно трудоемкий процесс, который требует наличия определенных навыков и инструментов. Однако в некоторых случаях монтаж отопления своими руками допустим, при условии, что у вас имеются некоторые практические навыки и знания, необходимые для правильной подборки компонентов отопительной системы.

Отопительные трубы фото

В этой статье вам будет предоставлена подробная инструкция + видео о том, как выбрать диаметр трубы для отопления – данный параметр является одним из основополагающих для корректной работы системы.

Выбор диаметра

Общие сведения

Промежуточные трубы между тепловыми элементами (радиаторами, регистрами) являются своего рода магистралью для теплоносителя для систем отопления, которая должна обладать достаточной пропускной способностью, для обеспечения нормального движения. То есть от того насколько удачно будет подобран данный параметр — будет целиком зависеть нормальная работа системы в целом.

Однако в отличие от автомагистрали, где действует принцип “чем шире – тем лучше” отопительная система нуждается в оптимальных значениях, так как присутствие труб со слишком большим сечением будут также нежелательно, как и использование малого диаметра. Недостаточно большой размер будет вызывать шум – вследствие повышенной скорости циркуляции.

Чрезмерно большой диаметр требует наличия большого количества теплоносителя (в данном случае воды) в системе, что в свою очередь приведет к большим теплопотерям и неравномерному обогреву помещений.

В таких случаях обычно происходит так, что водяные радиаторы отопления в комнате, которая находится ближе к котлу, прогревается достаточно хорошо, а остальных же комнатах температура в отопительных элементах начинает резко снижаться.

Статья в тему: Распределительный коллектор для отопления: зачем и для чего?

Трубы из нержавеющей стали

Также нерационально большое сечение является причиной большого количества затрачиваемых ресурсов на поддержание необходимой температуры вследствие увеличенного количества теплоносителя. Соответственно, чем меньше размер – тем меньше будет цена затрат на обогрев помещения.

Диаметр труб для системы отопления в частном доме – выбор и как рассчитать | Монтаж пластиковых, полипропиленовых, металлопластиковых конструкций

Проектирование и возведение отопительного контура — сложная задача. При ее решении важно учесть все существующие нюансы. Прежде всего нужно определиться с диаметром труб для отопления частных домов или квартир. Это важна как для однотрубной, так и для двухтрубной системы.

Занимаясь проектированием отопительной схемы, нужно максимально снизить возможные потери тепла, чтобы уменьшить энергетические затраты. Некорректно созданная система работает неэффективно. Температура в помещении не станет больше, а энергетические расходы будут избыточными.

При создании отопительных контуров учитывают не только химические свойства материалов изготовления каналов, но и показатель их диаметра. Этот показатель играет важнейшую роль. От него зависит насколько эффективно будет работать система. Сечение каналов сильно влияет на гидродинамику. Его выбору нужно уделить достаточно внимания.

Бытует мнение, что чем значительнее сечение каналов, тем лучше циркулирует носитель в них. Однако, это совершенно не так. Чрезмерный размер диаметра труб, подключаемых к газовым или электрическим котлам, ведет к снижению давления в системе.

В результате радиаторы не получают достаточного объема тепла.Если вам нужно обустроить отопительный контур в частном доме, нужно определиться с типом подачи носителя.

Если здание подключается к муниципальной тепловой магистрали, процесс проектирования и монтажа будет схож с обустройством системы в квартире.

Автономная система отопление может иметь различные схемы. Выбор показателя сечения каналов напрямую зависит от них.

Габариты конструкций для систем с естественным типом циркуляции носителя различается от вариантов на основе применения насосов.

Все существующие каналы имеют несколько параметров сечения. Нужно понимать это. В противном случае вы сможете ошибиться, и приобрести совсем те конструкции, которые вам нужны.

Существуют следующие параметры сечения конструкций:

Ключевым параметром считается внутренний диаметр канала. На его основе производят расчет показателя пропускной способности конструкции. Наружное сечение также учитывают при планировании контура. Оно очень важно при монтаже системы. Условным сечением называют округленный показатель диаметра. Как правило, его указывают в дюймах.

Выбирая каналы для создания отопительного контура, нужно понимать, что к изделиям, произведенных из разных материалам, используют разные измерительные системы. К примеру, чугунные и стальные конструкции маркируются исключительно по показателю внутреннего сечения, а медная и полимерная продукция — по наружному диаметру.

Кроме того, пластиковые каналы бывают различных видов.

На сегодняшний день производятся следующие виды полимерных труб:

• полипропиленовые;
• металлопластиковые;
• полиэтиленовые.

Пластиковые конструкции могут обладать различными техническими характеристиками. Наиболее удобными для создания отопительной системы являются трубы из армированного полипропилена.

Но металлопластиковые и полиэтиленовые конструкции также применяются для решения этой задачи. Перед тем сделать выбор в пользу одной или другой продукции, детально изучите ее особенности.

Только так можно подобрать наиболее оптимальный вариант.

Ниже ознакомьтесь с таблицей соответствия диаметров труб, сделанных из разных материалов. Она поможет вам сделать правильный выбор.

Таблица соответствия наружных диаметров и условных проходов стальных и полимерных труб

Чаще всего показатель сечения указывают в дюймах. Это распространяется на все виды каналов. Не забывайте, что один дюйм составляет 25.4 мм.

Для проведения правильных расчетов нужно учитывать величину тепловой нагрузки. Считается, что для создания в помещении нормального температурного режима хватит ста ватт на квадратный метр. Это справедливо для комнат со высотой потолка раной два с половиной метра.

Таким образом для отапливания помещений размером двадцать пять квадратных метров нужно 2.5 кВт тепловой энергии. Подбор каналов можно осуществить с помощью таблицы ниже.

Исходя из табличных данных для отапливания комнат размером двадцать пять квадратных метров нужно использовать полудюймовые конструкции.

При создании автономных систем вы сами определяете необходимую температуру носителя в контуре. Какой-либо утвержденной нормы нет.

Этот показатель зависит не только от условий окружающей среды и ваших собственных предпочтений, но и от значения коэффициента теплопередачи батарей. Это параметр наиболее низкий у конструкций из чугуна. Биметаллические изделия характеризуются средним значением коэффициента.

Самый высокий параметр у батарей, сделанных из алюминия.

Чтобы рассчитать необходимое вам число радиаторов и количество секций у них нужно учитывать паспортную тепловую мощность. Его задают исходя из того, что температура носителя будет составлять семьдесят пять градусов.

В принципе, указанный температурный режим — оптимальный. Но если изменятся условия внешней среды, его нужно изменять в большую или меньшую сторону. В зависимости от обстоятельств. Регулировка температуры позволит вам создать более комфортные условия в помещении, и снизить энергетические издержки.

Если для создания отопительного контура вы выберете полипропиленовые каналы, учтите, что температурный режим внутри них не должен превышать девяноста пяти градусов.

Чтобы сделать работу системы более эффективной лучше увеличить число батарей или секций у них, чем повышать температуру носителя выше указанной отметки.

Для контроля за показателем давления нужно использовать манометр. Расширительные баки позволят вам избежать возникновения недопустимого в системе напора.

Для возведения отопительного контура в частном доме нужно учесть некоторые детали. Существуют разные схемы разводки системы. Важно, выбрать и спроектировать наиболее оптимальный вариант. Циркуляция носителя бывает естественной и принудительной. В некоторых случаях удобен первый вариант, в других — второй.

Естественная циркуляция происходит за счет изменения плотности жидкости. Горячий носитель характеризуется меньшим показателем плотности. Вода, направляющаяся по обратному пути, более плотная.

Таким образом нагретая жидкость поднимается по стояку и двигается по горизонтальным магистралям. Они монтируются под небольшим углом, составляющем не более пяти градусов.

Уклон позволяет перемещаться носителю методом самотека.

Схема отопления, работающая на основе естественного циркулирования, считается самой простой. Для выполнения ее монтажа не нужно обладать высокой квалификацией.

Но она подходит только для зданий небольшой площади. Длина магистрали в этом случае не должна превышать тридцать метров.

Из минусов этой схемы можно выделить низкое давление внутри системы и необходимость применять каналы значительного сечения.

Принудительная циркуляция подразумевает наличие специального циркуляционного насоса. Его функция — обеспечивать перемещение носителя по магистрали.

При реализации схемы с принудительным движением жидкости не нужно создавать наклона контура. Из ее недостатков можно выделить энергетическую зависимость системы.

Если произойдет отключение электричества, движение носителя в системе будет затруднено. Поэтому желательно, чтобы в доме присутствовал собственный генератор.

Разводка бывает:

Первый вариант реализуется через последовательное протекание носителя через все радиаторы. Такая схема является экономной. Для ее реализации потребуется минимальное число труб и фасонных частей к ним.

Для этого нужно воспользоваться так называемой «Ленинградской» схемой разводки.

Она подразумевает монтаж обходных труб и запорной арматуры на каждом радиаторе. Такой принцип позволяет обеспечить бесперебойную циркуляцию носителя при отсечении какой-либо батарее.

Установка двухтрубной схема отопления в частном доме заключается в подключении к каждому радиатору обратного и прямого тока. Это увеличивает расход каналов примерно в два раза. Но реализация этого варианта позволяет регулировать теплоотдачу в каждой батарее. Таким образом, будет возможность отрегулировать температурный режим в каждом отдельно взятом помещении.

Двухтрубная разводка бывает нескольких видов:

• нижняя вертикальная;
• верхняя вертикальная;
• горизонтальная.

Нижняя вертикальная разводка подразумевает пуск по полу нижнего этаже здания или его подвалу подающий контур. Затем от основной магистрали по стоякам носитель идет вверх попадает в радиаторы.

От каждого прибора идет «обратка», доставляющая остывшую жидкость к котлу. Реализуя эту схему, нужно установить расширительный бак.

Также есть необходимость в монтаже на всех приборах отопления, находящихся на верхних этажах, кранов Маевского.

Верхняя вертикальная разводка устроена иначе. От отопительного агрегата жидкость идет на чердак. Далее носитель движется вниз через несколько стояков.

Он идет через все радиаторы и возвращается в агрегат по магистральному контуру. Чтобы удалять из это системы воздух нужен расширительный бак. Эта схема более эффективная, чем предыдущая.

Поскольку внутри системы присутствует более высокий показатель давления.

Горизонтальная схема разводки двухтрубного типа с принудительной циркуляцией наиболее популярная.

Она бывает трех разновидностей:

• с лучевым распределением (1);
• с попутным перемещением жидкости (2);
• тупиковой (3).

Вариант с лучевым распределением состоит в соединении каждой батареи с котлом. Такой принцип работы наиболее удобный. Тепло равномерно распределяется во всех помещениях.

Вариант с попутным движением жидкости довольно удобный. Все магистрали, идущие к радиаторам обладают равной длиной. Регулировка такой системы достаточно простая и удобная. Для монтажа данной разводки нужно приобрести значительное количество каналов.

Последний вариант реализовывается путем использования небольшого числа каналов. Минус — значительная длина контура от дальней батарее, что усложняет регулировку функционирования системы.

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.

При проектировании и монтаже отопительных систем нужно учитывать каждую деталь. В этом деле не бывает мелочей, на которые можно закрывать глаза.

Допущенные на этапе планирования ошибки приведут к серьезнейшим последствиям. В итоге вам придется выполнять перепланировку контура, демонтировать старую систему, и устанавливать новую.

Этап проектирования должен выполнять компетентный и опытный специалист.

Как определить диаметр трубы для отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Система отопления в частном доме может быть с принудительной или естественной циркуляцией. В зависимости от типа системы методика расчета диаметра трубы и подбора других параметров отопления различны.

Расчет диаметра труб отопления актуален в процессе индивидуального или частного строительства. Чтобы правильно определить размеры системы, следует знать: из чего магистрали состоят (полимер, чугун, медь, сталь), характеристики теплоносителя, его способ движения по трубам.

Внедрение нагнетающего насоса в конструкцию отопления намного улучшает качество теплоотдачи и экономит топливо. Естественный оборот теплоносителя в системе – классический метод, применяемый в большинстве частных домов на паровом (котельном) отоплении.

И в том, и в другом случае при реконструкции или новом строительстве важно правильно выбрать диаметр труб, чтобы не допустить неприятных моментов в последующей эксплуатации.

Диаметр трубы – важнейший показатель, который ограничивает общую теплоотдачу системы, определяет сложность и длину трубопровода, число радиаторов. Зная численное значение этого параметра, можно легко рассчитать возможные потери энергии.

Зависимость КПД отопления от диаметра трубопроводов

Полноценная работа энергетической системы зависит от критериев:

1. Свойства движимой жидкости (теплоносителя).
2. Материал труб.
3. Скорость потока.
4. Пропускное сечение или диаметр труб.
5. Наличие насоса в схеме.

Неверное утверждение, что чем больше сечение трубы, тем больше жидкости оно пропустит. В данном случае увеличение просвета магистрали будет способствовать понижению давления, и как следствие, скорости потока теплоносителя. Это может привести к полной остановке оборота жидкости в системе и нулевому КПД.

Если в схему включить насос, при большом диаметре трубы и увеличенной длине магистралей его мощности может быть недостаточно, чтобы обеспечить нужный напор. При перебоях с электричеством применение насоса в системе просто бесполезно – отопление будет отсутствовать полностью, сколько не нагревай котел.

Для индивидуальных построек с централизованным отоплением диаметр труб выбирается такой же, как для городских квартир. В домах с паровым отоплением от котла требуется тщательно рассчитывать диаметр.

Учитываются длина магистралей, возраст и материал труб, число включенных в схему водоподачи сантехприборов и радиаторов, схема отопления (одно-, двухтрубная).

В таблице 1 представлены примерные потери теплоносителя в зависимости от материала и срока эксплуатации трубопроводов.

Таблица 1. Потери теплоносителя

ТрубаРасход м3/часСкорость м/сПотери напора м/100м

Сталь новая 133х5	60	1,4	3,6
Сталь новая 133х5	60	1,4	6,84
ПЭ 100 110х6,6 (SDR 17)	60	2,26	4,1
ПЭ 80 110х8,1 (SDR 13,6)	60	2,41	4,8
Сталь новая 245х6	400	2,6	4,3
Сталь старая 245х6	400	2,6	7,0
ПЭ 100 225х13,4 (SDR 17)	400	3,6	4,0
ПЭ 80 110х16,6 (SDR 13,6)	400	3,85	4,8
Сталь новая 630х10	3000	2,85	1,33
Сталь старая 630х10	3000	2,85	1,98
ПЭ 100 560х33,2 (SDR 17)	3000	4,35	1,96
ПЭ 80 560х41,2 (SDR 13,6)	3000	4,65	2,3
Сталь новая 820х12	4000	2,23	0,6
Сталь старая 820х10	4000	2,23	0,87
ПЭ 100 800х47,4 (SDR 17)	4000	2,85	0,59
ПЭ 80 800ъ58,8 (SDR 13,6)	4000	3,0	0,69

Чересчур маленький диаметр трубы неизбежно приведет к образованию высокого напора, что вызовет повышенную нагрузку на соединительные элементы магистрали. Кроме того, отопительная система будет шумной.

Схема разводки системы отопления

Для правильного подсчета сопротивления трубопровода, а, следовательно, его диаметра, следует учитывать схему разводки системы отопления. Варианты:

• двухтрубная вертикальная;
• двухтрубная горизонтальная;
• однотрубная.

Двухтрубная система с вертикальным стояком может быть с верхним и нижним размещением магистралей. Однотрубная система за счет экономного использования длины магистралей подойдет для обогрева с естественной циркуляцией, двухтрубная за счет двойного набора труб потребует включения в схему насоса.

Горизонтальная разводка предусматривает 3 типа:

• тупиковая;
• с попутным (параллельным) движением воды;
• коллекторная (или лучевая).

В схеме однотрубной разводки можно предусмотреть обходную трубу, которая будет резервной магистралью для циркуляции жидкости при отключении нескольких или всех радиаторов. В комплекте на каждый радиатор устанавливают запорные краны, позволяющие перекрыть подачу воды, когда это необходимо.

Зная схему системы отопления, можно легко посчитать общую протяженность, возможные задержки потока теплоносителя в магистрали (на изгибах, поворотах, в соединениях), и как следствие – получить численное значение сопротивления системы. По вычисленному значению потерь подобрать диаметр магистралей отопления можно по методике, рассмотренной ниже.

Выбираем трубы для системы принудительной циркуляции

Система принудительной циркуляции отопления отличается от естественной наличием нагнетающего насоса, который монтируют на выходной трубе недалеко от котла. Прибор функционирует от электросети 220 В.

Включается автоматически (через датчик) при повышении давления в системе (то есть при разогреве жидкости).

Насос быстро разгоняет по системе горячую воду, которая сохраняет энергию и через радиаторы активно передает ее в каждое помещение дома.

Отопление с принудительной циркуляцией — плюсы и минусы

Главным плюсом отопления с принудительной циркуляцией является эффективная теплопередача системы, которая осуществляется при малых затратах времени и финансов. Такой метод не потребует применения труб большого диаметра.

С другой стороны, для насоса в системе отопления важно обеспечить бесперебойное электропитание. Иначе отопление просто не будет работать при значительной площади дома.

Как определить диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией по таблице

Начинают расчет с определения общей площади помещения, которое требуется обогревать в зимнее время, то есть это вся жилая часть дома. Норматив теплопередачи отопительной системы – 1 кВт на каждые 10 кв. м. (при стенах с утеплением и высоте потолка до 3 м). То есть для помещения площадью 35 кв.м.

норма составит 3,5 кВт. Чтобы обеспечить запас тепловой энергии, добавляем 20 %, что дает в итоге 4,2 кВт. По таблице 2 определяем близкое значение к 4200 — это трубы диаметром 10 мм (показатель теплоты 4471 Вт), 8 мм (показатель 4496 Вт), 12 мм (4598 Вт).

Для этих чисел характерны следующие значения скорости потока теплоносителя (в данном случае воды): 0,7; 0,5; 1,1 м/с. Практические показатели нормальной работы системы отопления – скорость горячей воды от 0,4 до 0,7 м/с. С учетом этого условия оставляем для выбора трубы диаметром 10 и 12 мм.

Учитывая расход воды, экономичнее будет применить трубу диаметром 10 мм. Именно это изделие будет включено в проект.

Важно различать диаметры, по которым осуществляется выбор: наружный, внутренний, условный проход. Как правило, стальные трубы подбирают по внутреннему диаметру, полипропиленовые – по наружному.

Новичок может столкнуться с проблемой определения диаметра, маркированного в дюймах – этот нюанс актуален для стальных изделий.

Перевод дюймовой размерности в метрическую осуществляется также через таблицы.

Расчет диаметра трубы для отопления с насосом

При расчете труб отопления важнейшими характеристиками являются:

1. Количество (объем) воды, загружаемой в систему обогрева.
2. Длина магистралей общая.
3. Скорость потока в системе (идеальная 0,4-0,7 м/с).
4. Теплопередача системы в кВт.
5. Мощность насоса.
6. Давление в системе при выключенном насосе (естественный оборот).
7. Сопротивление системы.

Чтобы правильно высчитать диаметр трубы, нужно учесть ограничения, которые способствуют снижению КПД обогрева: общее сопротивление фитингов, изгибов, поворотов, а также скорость подачи воды. Для расчета используется формула:

где Н – высота, которая определяет нулевое давление (отсутствие напора) водяного столба при прочих условиях, м;

λ – коэффициент сопротивляемости труб;

L – длина (протяженность) системы;

D – внутренний диаметр (искомая величина в данном случае), м;

V – скорость потока, м/с;

g – константа, ускорение своб. падения, g=9,81 м/с2.

Расчет ведется на минимальные потери тепловой мощности, то есть проверяются несколько значений диаметра трубы на min сопротивление.

Сложность получается с коэффициентом гидравлического сопротивления – для его определения требуются таблицы либо длинный расчет с применением формул Блазиуса и Альтшуля, Конакова и Никурадзе.

Конечным значением потерь можно считать число, меньшее примерно на 20% напора, создаваемого нагнетающим насосом.

При вычислении диаметра труб для отопления L принимается равной протяженности магистрали от котла к радиаторам и в обратную сторону без учета дублирующихся участков, размещенных параллельно.

Весь расчет в итоге сводится к тому, чтобы сравнить полученное расчетным путем значение сопротивления с напором, нагнетаемым насосом. При этом придется, возможно, не раз просчитывать формулу, используя различные значения внутреннего диаметра. Начинайте с трубы сечением 1 дюйм.

Упрощенный расчет диаметра трубы отопления

Для системы с принудительной циркуляцией актуальна еще одна формула:

где D – искомый внутренний диаметр, м;

V – скорость потока, м/с;

∆dt — разница температур воды на входе и на выходе;

Q – энергия, отдаваемая системой, кВт.

Для подсчета используется перепад температур, равный примерно 20 град. То есть на входе в систему от котла температура жидкости около 90 град., при перемещении через систему потери тепла составляют 20-25 град. и на обратке вода уже будет прохладнее (65-70 град.).

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией

Расчет диаметра трубы для системы без насоса основан на разнице температуры и давления теплоносителя на входе от котла и в обратной магистрали. Важно учитывать, что жидкость движется по трубам посредством естественной силы гравитации, усиленной напором разогретой воды.

В этом случае котел размещают внизу, а радиаторы – много выше уровня нагревательного прибора. Движение теплоносителя подчиняется законам физики: более плотная холодная вода спускается вниз, уступая место горячей. Так осуществляется естественная циркуляция в системе отопления.

Как выбрать диаметр магистрали для отопления с естественной циркуляцией

В отличие от систем с принудительной циркуляцией, для естественного оборота воды потребуется габаритное сечение трубы. Чем больший объем жидкости будет циркулировать по трубам, тем больше теплоэнергии поступит в помещения в единицу времени вследствие увеличения скорости и давления теплоносителя. С другой стороны, повышенный объем воды в системе потребует больше топлива для разогрева.

Для системы с естественным движением теплоносителя оптимальное значение скорости потока 0,4-0,6 м/с. Этому исходнику соответствуют min значения сопротивлений фитингов, изгибов трубопровода.

Расчет давления в системе с естественной циркуляцией

Разница давления между точкой входа и обраткой для системы естественной циркуляции определяется по формуле:

где h – высота подъема воды от котла, м;

g – ускорение падения, g=9,81 м/с2;

ρот – плотность воды в обратке;

ρпт – плотность жидкости в подающей трубе.

Так как главной движущей силой в системе отопления с естественным оборотом является сила тяжести, создаваемая перепадом уровней подвода воды к радиатору и от него, то очевидно, что котел будет находиться значительно ниже (например, в подвале дома).

Нужно обязательно выполнять уклон от точки входа у котла и до конца ряда радиаторов. Уклон — не менее 0,5 промиле (или 1 см на каждый погонный метр магистрали).

Расчет диаметра трубы в системе с естественным оборотом

Расчет диаметра трубопровода в системе обогрева с естественной циркуляцией выполняется по той же формуле, что и для отопления с насосом. Выбирается диаметр исходя из полученных минимальных значений потерь.

То есть в исходную формулу подставляют сначала одно значение сечения, проверяют на сопротивление системы. Затем второе, третье и далее значения.

Так до момента, пока рассчитанный диаметр не будет удовлетворять условиям.

А как подбираете вы сечение магистрали? Какую методику расчета применяете? Поделитесь, пожалуйста, в комментариях.