Расчет диаметра и размера труб отопления. Трубами какого диаметра можно делать отопление

При двухтрубной разводке самое главное не ошибиться с выбором диаметра трубы. Иначе прогрев будет не равномерным, а то и вообще будет отсутствовать на некоторых отопительных приборах. Данный материал построен исключительно на собственном опыте работы. Если его придерживаться, то всё будет работать.

Сначала определим основные термины:

подающая труба - труба любого диаметра, по которой нагретый теплоноситель поступает к радиаторам, теплому полу, конвекторам и т.п., (См. также: )
обратная труба - труба любого диаметра, по которой теплоноситель возвращается к котлу, в правильной двухтрубной системе диаметры подающей и обратной трубы равны в одинаковых точках.
плечо - отвод трубы через тройник в дополнительном направлении, плечи могут быть и у уже существующего плеча. Их всегда два, по количеству отводов у тройника.

А что делать если радиаторов больше? Очень просто. Разводим трубу на два плеча. Из котла выходит d32. Через тройник распускаем две трубы, но уже d25. От каждой d25 отводим по d16 на радиаторы, дальше идет d20. От каждой d20 отводим d16 еще на два радиатора, дальше идет d16 еще на два радиатора. Как видите, у нас уже шесть радиаторов. Так же, совершенно достоверно могу сказать, что если сделать от d16 отвод d16 на два радиатора и кинуть дальше d16 еще на два радиатора, то такая система будет работать. Поэтому у нас уже вписывается восемь радиаторов.

Рассмотренная система будет работать без балансировки. Если же будут какие либо отклонения от данного принципа, то вам необходимо будет балансировать радиаторы, то есть при помощи вентилей ограничивать поток на наиболее горячих для того, чтобы тепло доходило до менее нагретых. Чем больше у вас радиаторов, тем менее эффективно работает система. Восемь - наиболее оптимальный вариант.

Использование материалов разрешено только при наличии индексируемой ссылки на страницу с материалом.

Двухтрубная система отопления более сложна по сравнению с однотрубной, а количество необходимых для монтажа материалов заметно больше. Тем не менее именно 2-х трубная система отопления является более популярной. Из названия следует, что в ней используются два контура . Один служит для доставки горячего теплоносителя к радиаторам, а второй отводит охлажденный теплоноситель обратно. Такое устройство применимо для любых типов сооружений, лишь бы их планировка позволяла монтаж этой конструкции.

Востребованность двухконтурной отопительной системы объясняется наличием ряда весомых преимуществ . Прежде всего, она предпочтительней одноконтурной, поскольку в последней теплоноситель теряет заметную часть тепла еще на подходе к радиаторам. К тому же двухконтурная конструкция более универсальна и подходит для домов разной этажности.

Недостатком двухтрубной системы считается ее более высокая стоимость. Однако многие ошибочно полагают, что поскольку наличие 2 контуров предполагает и использование двукратного количества труб, то и стоимость такой системы вдвое больше, чем однотрубной. Дело в том, что для однотрубной конструкции необходимо брать трубы большого диаметра. Это обеспечивает нормальную циркуляцию теплоносителя в трубопроводе, а значит, и эффективную работу такой конструкции. Преимущество же двухтрубной в том, что для ее монтажа берут трубы меньшего диаметра, которые существенно дешевле. Соответственно и дополнительные элементы для монтажа (сгоны, вентили и т. д.) тоже используются с меньшим диаметром, что также несколько удешевляет систему.

Таким образом, бюджет монтажа двухтрубной системы выйдет ненамного большим, чем для однотрубной. С другой стороны, эффективность первой будет заметно выше, что станет хорошей компенсацией повышенных затрат.

Пример применения

Одним из мест, где двухтрубное отопление будет очень целесообразным, является гараж . Это рабочее помещение, потому здесь не требуется постоянная работа отопления. К тому же двухтрубная система отопления своими руками – это вполне реальная затея. Отопление в гараже не является необходимым, однако будет абсолютно не лишним, поскольку в зимнее время работать здесь очень сложно: двигатель завести непросто, масло застывает, да и просто работать руками очень некомфортно. Двухтрубная отопительная система обеспечивает вполне приемлемые условия для работы в помещении.

Разновидности двухтрубных систем для отопления

Есть несколько критериев, по которым можно классифицировать такие отопительные конструкции.

Открытые и закрытые

Закрытые системы предполагают использование расширительного бачка с мембраной. Они могут работать при повышенном давлении. Вместо обычной воды в закрытых системах можно использовать теплоносители на основе этиленгликоля , которые не замерзают при низких температурах (до 40 °C ниже нуля). Автомобилисты знают такие жидкости под названием «антифризы» .

1. Котел отопления; 2. Группа безопасности; 3. Клапан сброса избыточного давления; 4. Радиатор; 5. Труба обратки; 6. Расширительный бак; 7. Вентиль; 8. Сливной клапан; 9. Циркуляционный насос; 10. Манометр; 11. Подпиточный клапан.

Однако надо помнить, что для отопительных устройств существуют специальные составы теплоносителей, а также особые добавки и присадки. Использование обычных веществ может привести к поломке дорогостоящих отопительных котлов. Такие случаи могут быть расценены как негарантийные, потому ремонт потребует значительных затрат.

Открытая система характерна тем, что расширительный бачок необходимо устанавливать строго в самой верхней точке устройства. В нем нужно предусмотреть патрубок для воздуха и отводной трубопровод, по которому сливается лишняя вода из системы. Также через него можно брать теплую воду для хозяйственных нужд. Однако такое использование бачка требует наличия автоматической подпитки конструкции и исключает возможность использования добавок и присадок.

1. Котел отопления; 2. Циркуляционный насос; 3. Приборы отопления; 4. Дифференциальный клапан; 5. Запорные задвижки; 6. Расширительный бак.

И все же двухтрубная система отопления закрытого типа считается более безопасной, поэтому современные котлы чаще всего конструируются под нее.

Горизонтальные и вертикальные

Эти виды отличаются расположением главного трубопровода. Он служит для соединения всех элементов системы. Как горизонтальная, так и вертикальная системы имеют собственные достоинства и недостатки. Однако обе конструкции демонстрируют хорошую теплоотдачу и гидравлическую устойчивость.

Двухтрубная горизонтальная конструкция отопления встречается в одноэтажных зданиях. Вертикальная же используется в многоэтажках. Она более сложная и, соответственно, более дорогая. Здесь используются вертикальные стояки, к которым подключаются элементы отопления на каждом этаже. Преимуществом вертикальных систем является то, что в них, как правило, не возникают воздушные пробки, поскольку воздух выходит по трубам вверх к расширительному бачку.

Системы с принудительной и естественной циркуляцией

Такие виды различаются тем, что, во-первых, присутствует электрический насос, который заставляет перемещаться теплоноситель, а во-вторых, циркуляция происходит сама по себе, подчиняясь физическим законам. Минус конструкций с насосом в том, что они зависят от наличия электроэнергии. Для небольших помещений особого смысла в принудительных системах нет, разве что нагреваться дом будет быстрее. При больших же площадях такие конструкции будут оправданными.

Чтобы правильно выбрать тип циркуляции, необходимо учитывать, какой тип разводки труб используется: верхний или нижний .

Система с верхней разводкой предполагает прокладку магистрального трубопровода под потолком здания. Это обеспечивает высокое давление теплоносителя, благодаря чему он хорошо проходит через радиаторы, а значит, использование насоса будет излишним. Такие устройства выглядят эстетичнее, трубы вверху можно скрыть декоративными элементами. Однако в систему с верхней разводкой нужно устанавливать мембранный бак, что влечет дополнительные затраты. Возможна установка и открытого бачка, но он должен быть в самой верхней точке системы, то есть на чердаке. В таком случае бачок необходимо утеплить.

Нижняя разводка предполагает установку трубопровода чуть ниже подоконника. В этом случае можно установить открытый расширительный бачок в любом месте помещения несколько выше трубы и радиаторов. Но без насоса в такой конструкции не обойтись. К тому же возникают трудности, если труба должна проходить мимо дверного проема. Тогда необходимо пускать ее по периметру двери либо делать 2 отдельных крыла в контуре конструкции.

Тупиковая и попутная

В тупиковой системе теплоноситель горячий и охлажденный идут в разных направлениях. В попутной системе , сконструированной по схеме (петле) «Тихельмана», оба потока идут в одном направлении. Различие этих видов в простоте балансировки. Если попутная система при использовании радиаторов с равным количеством секций сама по себе уже является сбалансированной, то в тупиковой на каждый радиатор нужно установить термостатический клапан или игольчатый вентиль.

Если же в схеме «Тихельмана» используются радиаторы с неравным количеством секций, здесь тоже требуется установка клапанов или вентилей. Но даже в этом случае такая конструкция балансируется проще. Это особенно ощутимо в протяженных отопительных системах.

Подбор труб по диаметру

Выбор сечения труб нужно производить исходя из объема теплоносителя, который должен проходить за единицу времени. Он, в свою очередь, зависит от тепловой мощности, которая требуется для обогрева помещения.

В наших расчетах мы будем исходить из того, что размер тепловых потерь известен и имеется числовое значение теплоты, необходимой для обогрева.

Начинают расчеты с конечного, то есть самого дальнего радиатора системы. Чтобы вычислить расход теплоносителя для комнаты, понадобится формула:

G=3600×Q/(c×Δt) , где:

G − расход воды на обогрев помещения (кг/ч);
Q − тепловая мощность, необходимая для обогрева (кВт);
c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
Δt − разность температур между горячим и охлажденным теплоносителем, принимается равной 20 °C.

Например, известно, что тепловая мощность для обогрева помещения равняется 3 кВт. Тогда расход воды составит:
3600×3/(4,187×20)=129 кг/ч, то есть около 0,127 куб. м воды в час.

Чтобы водяное отопление было сбалансировано как можно точнее, необходимо определить сечение труб. Для этого используем формулу:

S=GV/(3600×v) , где:

S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
GV − объемный расход воды (м3/ч);
v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.

Если в системе используется естественная циркуляция, то скорость движения будет минимальной − 0,3 м/с. Но в рассматриваемом примере возьмем среднее значение — 0,5 м/с. По указанной формуле рассчитаем площадь сечения, а исходя из нее − внутренний диаметр трубы. Он составит 0,1 м. Подбираем полипропиленовую трубу ближайшего большего диаметра. Это труба с внутренним диаметром 15 мм. Ее и будем использовать в нашей конструкции.

Затем переходим к следующему помещению, рассчитываем расход теплоносителя для него, суммируем с расходом для рассчитанного помещения и определяем диаметр трубы. И так до самого котла.

Монтаж системы

При монтаже конструкции следует придерживаться определенных правил:

любая двухтрубная конструкция включает в себя 2 контура: верхний служит для подачи горячего теплоносителя к радиаторам, нижний − для отвода охлажденного теплоносителя;
трубопровод должен иметь небольшой наклон в сторону конечного радиатора;
трубы обоих контуров должны быть параллельными;
центральный стояк необходимо утеплять для предотвращения тепловых потерь при подаче теплоносителя;
в реверсивных двухтрубных системах необходимо предусмотреть несколько кранов, с помощью которых возможен слив воды из устройства. Это может понадобиться при ремонтных работах;
при проектировании трубопровода нужно предусмотреть наименьшее возможное число углов;
расширительный бачок должен устанавливаться в самом высоком месте системы;
диаметры труб, кранов, сгонов, соединений должны совпадать;
при монтаже трубопровода из тяжелых стальных труб для их поддержки нужно установить специальные крепежи. Максимальное расстояние между ними составляет 1,2 м.

Как сделать правильное подключение радиаторов отопления, которое позволит обеспечить максимально комфортные условия в квартире? Монтируя двухтрубные системы отопления, необходимо придерживаться такой последовательности:

От отопительного котла отводится центральный стояк системы отопления.
В самой высокой точке центральный стояк заканчивается расширительным бачком.
От бачка по всему зданию разводятся трубы, которые подводят горячий теплоноситель к радиаторам.
Для отвода охлажденного теплоносителя от радиаторов отопления при двухтрубной конструкции прокладывается параллельный подводящему трубопровод. Его необходимо подключить к нижней части отопительного котла.
Для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя нужно предусмотреть электрический насос. Он может быть установлен в любой удобной точке. Чаще всего насос монтируется недалеко от котла, возле точки входа или выхода.

Подключение радиатора отопления не такой уж сложный процесс, если подойти к этому вопросу скрупулезно.

Наверное, нет смысла подвергать сомнению утверждение, что автономный обогрев собственного жилища имеет ряд преимуществ перед централизованными системами отопления. Единственным недостатком можно считать достаточно большие первоначальные вложения, львиную долю которых составляет проведение гидравлического расчета однотрубной системы отопления. В этой публикации будет рассказано, как самостоятельно рассчитать однотрубную отопительную систему (СО) для небольшого помещения или частного дома.

Сбор данных и подготовительные расчеты

Прежде всего ответим, для чего нужен гидравлический расчет?

Для эффективного обогрева всех помещений независимо от внешней и внутренней температуры воздуха.
Для снижения эксплуатационных затрат, которые возникают в процессе работы отопительного оборудования.
Для снижения затрат, связанных с приобретением оборудования и материалов. Это касается грамотного подбора диаметров трубопровода на каждом участке отопительной системы.
Для снижения уровня шума, связанного с движением теплоносителя по контуру.
Для стабильной работы отопительной системы.

Для того чтобы сделать расчет системы отопления (в этом повествовании будет говориться исключительно об однотрубной схеме с принудительной циркуляцией теплоносителя), необходимо получить следующие данные:

Необходимую мощность теплогенератора.
Мощность и количество радиаторов для каждого отапливаемого помещения.
Диаметр и протяженность отопительного контура.

Имея на руках искомые данные можно переходить к подбору циркуляционного насоса, расчетам количества теплоносителя, емкости расширительного бака и настройки группы безопасности. Теперь обо всем по порядку.

Расчет тепловой производительности котельной установки

Итак, вы решили создавать однотрубную систему отопления частного дома своими руками. Первое, что нужно сделать, чтобы узнать искомую величину мощности теплогенератора – это произвести расчет теплопотерь каждого отапливаемого помещения. Как известно, основные потери тепла исходят от:

Наружных стен.
Потолка.
Пола.
Окон.

На примере рассмотрим теплопотери угловой комнаты, с размерами 6 х 3 метра, двумя окнами 1,5 х 1,2 м, и высотой потолков 2,5 м.

Наружные стены (S1) = (6 х 2,5)+(3 х 2,5)-2 (1,5 х 1,2); S1= 15+7,5-3,6=18,9 м 2
Окна (S2) = 2(1,5 х 1,2)= 3,6 м 2
Пол (S3) = 18 м 2
Потолок (S4) =18 м 2

Применяем формулу расчета теплопотерь (Q) = k; для наружных стен k = 62; для окон k = 135; для пола k = 35; для потолка k = 27. Подставляем необходимые значения.

Q1 = 18,9 х 62 = 1171,8 Вт или 1,172 кВт;
Q2 = 3,6 х 135 = 486 Вт или 0,486 кВт;
Q3 = 18 х 35 = 630 Вт или 0,63 кВт
Q4 = 18 х 27 = 486 Вт или 0,486 кВт;

Теперь суммируем все теплопотери для выявления необходимого количества тепла, которого необходимо для конкретного помещения = 2,774 кВт;

Те же действия необходимы для каждого отдельного помещения. Суммируя теплопотери можно сделать вывод о необходимой производительности котельной установки. Есть методика менее точная, но достаточно надежная и быстрая: необходимо использовать удельную мощность котлоагрегата рекомендованную в зависимости от региона.

Тепловую производительность котельной установки можно высчитать, используя Wк = Wуд х S/10; где:

Wк = мощность котлоагрегата;

S/10 = площадь обогреваемого помещения на 10 м 3 .

Теперь, когда, есть данные о мощности котлоагрегата, необходимого для обогрева дома, можно приступать к чертежам контура отопительной системы, прикидывать место размещения радиаторов отопления.

Расчет количества и мощности батарей

Как в однотрубном подключение радиаторов отопления, так и в двухтрубных схемах, эффективность отопления конкретного помещения зависит не только от количества секций радиаторов, их конструкции, материала, из которого они изготовлены, площади поверхности и способа подсоединения к магистральному трубопроводу, но и от материала стен и способа утепления, теплопотерь в окнах и пр.

Воспользуемся рекомендованными данными, которые можно найти в специализированной литературе. 1 м 3 в кирпичном доме требует приблизительно 0.034 кВт тепла для поддержания комфортной температуры; в доме из СИП – панелей – 0,041 кВт; в кирпичном доме с утепленными: перекрытием, чердаком, несущими стенами, фундаментом – 0,02 кВт.

Для примера, рассмотрим подбор батарей для комнаты 18 м 2 с высотой потолков 2,5 м. в кирпичном доме. (0,034 кВт).

Узнаем объем помещения: 18 х 2,5 = 45 м 3 .
Рассчитываем, сколько необходимо тепловой энергии для данной комнаты: 45 х 0,034 = 1,53 кВт

Теперь нужно воспользоваться таблицей, с характеристиками батарей.

На рисунке показаны основные характеристики наиболее распространенных радиаторов. Исходя из представленных данных, лучшее соотношение характеристик и стоимости у алюминиевых батарей. Нам необходимы данные о мощности одной секции, нижняя граница которой равна 0,175 кВт.

Делим полученный результат на мощность секции выбранного типа радиаторов и получаем количество секций: 1,53/ 0,175 = 8,74

Итог: для обогрева помещения 45 м 3 нам необходим алюминиевый радиатор, состоящий из 9 секций. Аналогичные расчеты проведите для каждой комнаты в доме.

Вычисления диаметра трубы для отопительного контура

Данная процедура является обязательной при расчете любой системы отопления. В однотрубных схемах – это еще и достаточно сложно сделать, так как теплоноситель все больше остывает в каждом последующем радиаторе. Для поддержания определенной температуры нужно на каждом последующем участке контура увеличивать скорость движения теплоносителя. Сделать это можно, уменьшая диаметр трубы, согласно необходимой тепловой мощности для каждого радиатора.

Сделать вычисления можно по формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м, Получим среднее значение потери давления вследствие трения на 1 метр расчетного кольца СО. Далее, используя формулу, рассчитываем диаметр трубопровода для конкретного участка контура.

∆t° -разница температур теплоносителя между входом и выходом из котлоагрегата, °С
Q -количество тепла, необходимое на обогрев конкретного помещения
V - скорость теплоносителя, м/с

Несколько слов о скорости движения воды в системе. Чтобы отопление работало эффективно необходимо чтобы скорость движения теплоносителя была как можно выше. Однако, при этом увеличивается давление в системе и возникает шум от трения о поверхность трубопровода. Оптимальная скорость теплоносителя в горизонтальной однотрубной системе отопления должна находиться в пределах 0,3 – 0,7 м/сек. Медленнее – возможно завоздушивание; Быстрее – появляется шум.

Существуют таблицы, в которых можно выбрать необходимый диаметр труб. Для этого диаметра предлагается оптимальная скорость и расход теплоносителя. Рассмотрим пример подбора труб из армированного полипропилена для каждого участка отопительного контура с 6-ю радиаторами разной мощности.

Важно! В таблице указан внутренний диаметр трубы. Оптимальные результаты находятся в колонках, обозначенных синим цветом.

Аналогично делается расчет трубопровода на всех участках СО.

Совет: Следует знать, что армированный полипропилен имеет несколько другие внутренние размеры, чем указано в таблице. Показанный нами пример внутреннего диаметра 20 мм реально имеет 21,2 мм. и маркировку ПП32, и соответственно внешний диаметр 32 мм.

Расчет объема расширительного бака

Для того чтобы рассчитать объем расширительного бачка мембранного типа следует знать количество теплоносителя, который находится в отопительном контуре. Зависимость такая: расширительный бак должен быть объемом в 10 % от количества теплоносителя.

Количество воды в СО рассчитывается по формуле: W = π (D 2 /4) L где:

π – 3,14;
D – внутренний диаметр участка трубопровода;
L – длина участка трубопровода (если весь контур выполнен из трубы одного диаметра, то считаем длину контура).

Например, внутренний диаметр трубопровода из армированного полипропилена – 21,2 мм = 0,021м; длина контура – 100 м. 3,14 х (0,021 2 /4) х 100 = 0.0345м 3 или 34,5 литра. От сюда вывод: при объеме теплоносителя в системе 34,5 л, в температурных пределах СО от 0 до 80°С и давлении в системе от 0,3 до 1 Бар, необходим расширительный бак, емкостью 3,5 л.

Чтобы рассчитать параметры циркуляционного насоса нужны данные о мощности котла, разница температур на входе и выходе котельной установки. Далее можно воспользоваться формулой Q = N /(t 2- t 1), где N – мощность котлоагрегата; T1 – температура теплоносителя на подающем патрубке, T2 – температура охлажденного теплоносителя на обратной ветке контура.

Совет: следует знать, что для построения грамотной однотрубной системы отопления, кроме полученных данных необходимо сделать расчет гидравлических сопротивлений, которые возникают на равнопроходных отводах, учесть гидравлические потери на точках сужения трубопровода, грязевике и обратном клапане (если предполагается). Данный расчет сделать самостоятельно достаточно просто, используя программы: «Гидравлические и тепловые расчеты» и HERZ. C. O. С.