Выбираем диаметр труб для отопления: схема расчета, характеристики в зависимости от материала изготовления

Практические рекомендации

Прокладка и соединение полипропиленовых труб

Расчет гидравлически коротких трубопроводов

Первый случай:

Истечение жидкости
под уровень.

Рис. 43 Схема расчета
короткого трубопровода (случай первый)

Жидкость перетекает
из А в В.
Длина трубы
,
диаметр

Пренебрегая
скоростными
напорами
и,
уравнение Бернулли имеет вид:

(126)

Потери напора

(127)

(128)

Обозначим

Так как,

то

(130)

(131)

Обозначим:

тогда

, (132)

где

м

Второй случай:

Истечение жидкости
в атмосферу.

Рис. 44 Схема расчета
короткого трубопровода (случай второй)

Из уравнения
Бернулли для сечений 1 — 1
и 2 — 2, получим

(133)

где

(134)

Подставив, имеем

(135)

Обозначим,

тогда

(136)

и

(137)

Расход жидкости:

(138)

или

(139)

где— коэффициент расхода системы.

Пример. Определить
расход керосина Т-1
при температуре,
протекающего по трубопроводу из сваренных
труб из нержавеющей стали в пункты 1
и 2 (рис. 45), если
напор Н
в резервуаре постоянный и равный 7,2м.
Длина отдельных частей трубопровода

,
диаметры:,

.
Местные потери напора в расчетах не
учитывать.

Рис. 45. Схема
трубопровода с параллельными ветвями

Так
как трубы 1 и 2параллельны,
то потерянные напоры в этих трубах

или

(140)

По
условию задачи размеры параллельных
труб, изготовленных из одного материала,
одинаковы (

)
поэтому

и

Следовательно,

;

(141)

где

Уравнение
Бернулли для сечений 0
— 0
и 1 — 1
(см. рис. 45)

Так
как,,,,

то

или

(142)

Уравнение
(142) можно решить только графоаналитическим
способом. Задаемся разными значениями
расхода жидкости в трубопроводе и для
этих значений

(143)

По
известным величинам

Для
керосина Т
— 1

,

.

У
сварных труб из нержавеющей стали
эквивалентная шероховатость,
поэтому относительная эквивалентная
шероховатость труб

;

.

По
известным величинам

Таблица
5

Расчет гидравлической характеристики трубопроводов
,	2	5	8
,	1,02	2,55	4,09
	2,04	5,10	8,18
	0,032	0,026	0,0245
,	0,053	0,332	0,851
,	0,312	1,54	3,83
,	0,795	1,99	3,19
	1,27	3,18,	5,10
	0,032	0,0285	0,028
,	0,0322	0,202	0,519
,	0,23	1,33	3,34
,	0,574	3,07	7,69

Оптимальный размер, температура и давление

При обустройстве небольшого отопительного контура стандартного типа некоторые рекомендации специалистов позволят обойтись без сложных вычислений:

• Для трубопроводов с естественной циркуляцией носителя рекомендуется использовать трубы с внутренним сечением в 30-40 мм. Увеличение параметров грозит необоснованным расходом теплоносителя, снижению скорости его движения и падением внутриконтурного давления.
• Слишком малый диаметр труб вызовет перегруз внутри магистрали, что может спровоцировать её прорыв в местах соединительных элементов.
• Чтобы обеспечить необходимую скорость движения теплоносителя и нужное давление внутри контура с принудительной циркуляцией, предпочтение отдаётся трубам с сечением не более 30 мм. Чем больше сечение трубы и длиннее магистраль, тем мощнее выбирается циркуляционный насос.

Уровень рабочего давления контура не должен превышать предел устойчивости:

• встроенного в котёл теплообменника (max — 3 атм или 0,3 Мпа);
• или 0,6 Мпа (при радиаторной схеме).

Оптимальным для теплосистем с циркулярным насосом считается показатель в диапазоне от 1,5 до 2,5 атм. В условиях естественной циркуляции – от 0,7 до 1,5 атм. Превышение норматива неизбежно станет причиной аварии. Чтобы контролировать уровень давления в теплосистемах обустраиваются расширительные баки и манометры.

Автономное отопление позволяет регулировать температуру теплоносителя самостоятельно в зависимости от сезона и индивидуальных потребностей жильцов дома. Оптимальной считается температура в диапазоне от 70 до 80⁰C, в паровых теплосистемах – 120-130⁰C. Наилучшим решением станет использование газовых или электрических котлов, позволяющих контролировать и регулировать нагрев контура, чего не скажешь о твердотопливном оборудовании.

Конструктивные особенности отопительных систем также предопределяют особенности температурного режима:

• максимальный нагрев носителя в одноконтурной разводке — 105⁰C, в двухконтурной — 95⁰C.
• в пластиковых трубопроводах температура носителя ограничивается 95⁰C, в стальных — 130⁰C.

Разница температуры между подачей и обраткой – 20⁰C.

Расчет для двухтрубной системы

Виды радиаторов

Что учитывается при выборе диаметра труб

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Какой диаметр труб нужен для отопления частного дома

Технические характеристики трубы включают в себя три вида диаметров:

• внешний — диаметр с учётом толщины стенок, учитывается при расчёте монтажных креплений, необходимой площади, теплоизоляции и пр.;
• внутренний — ведущий технический параметр элемента, показывает размер просвета, рассчитывается для пропускной способности системы с учётом физических качеств теплоносителя;
• условный — усреднённое значение внутреннего просвета, округлённое в большую или меньшую сторону до миллиметров или дюймов стандартного значения, примерно равен внутреннему диаметру, маркируется как DN (ранее — ДУ).

Справка. Условный проход рассчитывается для определения пропускных возможностей трубопровода.

При выборе необходимого сечения учитываются следующие параметры:

• гидродинамика системы — с увеличением объёма проходящего теплоносителя эффективность системы падает, поэтому выбор большего диаметра трубы влечёт за собой уменьшение КПД системы;
• давление внутри системы — если сечение большое, то скорость прохождения теплоносителя по контуру низкая. Это повышает теплопотери, риск закипания жидкости в нагревательном котле при естественной циркуляции.

Внимание! Если трубы имеют меньший диаметр, то это также приводит к потере скорости жидкости, т. к. увеличивается сопротивление внутри системы и теплоноситель не проходит

Это чревато потерей температуры и шумами в работе батарей

увеличивается сопротивление внутри системы и теплоноситель не проходит. Это чревато потерей температуры и шумами в работе батарей.

мощность нагревательного котла — чем сильнее котёл, тем больший диаметр можно использовать;

• протяжённость системы — влияет на пропускные способности контура, например, труба в 25 миллиметров может пропускать около тридцати литров воды в минуту;
• способ циркуляции жидкости — для принудительной допустимо брать меньшее сечение по сравнению с естественной циркуляцией;
• скорость остывания теплоносителя — корректно подобранный диаметр обеспечит адекватную быстроту прохождения теплоносителя по всем помещениям;
• площадь помещения — сечение является одним из параметров теплоотдачи на квадратный метр;
• Количество разводок и поворотов — уменьшает скорость прохождения теплоносителя и давления в системе;
• материал — влияние физических характеристик материала на пропускные способности теплоносителя и отдачу тепла при определённой скорости движения энергоносителя.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.

Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:

• Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
• Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.

Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.

При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.

Определение тепловой мощности системы

Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений

Важно лишь знать следующие правила:

• Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
• Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.

Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.

Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.

Степень теплоизоляции здания

Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери

В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении — +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.

Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.

В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.

Скорость воды в трубах

Таблица для расчета диаметра трубы отопления

Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.

Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.

Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.

Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему. Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.

Подбор диаметра труб отопления — Teplopraktik

Двухтрубный контур в частном доме

Методики вычисления диаметра труб

Большое количество данных и сложные формулы не всегда удобны для вычисления диаметра трубы и прокладки магистрали. Существуют и другие методы, позволяющие определить, какие размеры труб можно использовать для монтажа отопления. Сегодня для расчета используются следующие методики:

Табличная методика позволяет определить диаметр с использованием готовых таблиц

В расчете берутся во внимание скорость движения теплоносителя, объем тепловых потерь, мощности отдельного прибора отопления или всей системы;
Методика вычисления на основании расчета тепловой мощности системы;
С учетом коэффициента гидравлического сопротивления контура движению теплоносителя.

Табличные и справочные данные

Все эти методики используют стандартизованные табличные и справочные данные. Которые дают возможность быстро определить подходящий диаметр трубы.

Использование таблиц и справочников можно назвать одним из 5 секретов теплотехников. Именно по ним, они безошибочно вычисляют номенклатуру труб для системы.

Для работы со справочной таблицей, необходимо прежде всего вычислить общую тепловую мощность здания в целом и по каждому помещению. Второй секрет заключается в том, что в контуре отопления теплоноситель имеет определенный диапазон скорости движения. Понятие сложное, но на практике это звучит так – если вода движется слишком медленно, помещение просто не будет прогреваться. Так как в системе будут постоянно образовываться воздушные пробки. Поэтому минимально допустимая скорость движения теплоносителя, при котором все элементы будут работать сбалансировано – это 0,3 метра в секунду.

С другой стороны, если теплоноситель будет двигаться слишком быстро, например, под давлением циркуляционного насоса. В этом случае, сами радиаторы и трубы будут издавать, очень слышимые звуки, что тоже не очень хорошо. Поэтому, верхний предел скорости движения принято считать 0,7 метра в секунду. Вот этот промежуток скорости потока с 0,3 до 0,7 м/с и принято брать как оптимальный для контура отопления в частном доме.

Пример для определения нужного размера диаметра трубы

К примеру, можно взять двухэтажный дом с общей площадью 75 метров. Площадь первого этажа 50 метров, второй занимает 25 метров отапливаемой площади.

Теперь, когда известны все данные по таблице можно определить нужные размеры труб. Общая площадь дома – 75 м2 множатся на 100вт, в результате получается 7500 ватт общей тепловой мощности, для этого показателя размер трубы должен быть не меньше 25 мм. Для контура первого и второго этажей ее диаметр может быть меньше, поскольку для показателя 5000 и 2500 применимы 20 мм трубы.

Где взять таблицы?

Все производители труб для котла предлагают их на своих сайтах. Если не удалось отыскать необходимую таблицу, можно выбрать одно из этих действий:

1. Применить предложенные ниже принципы подбора диаметров.
2. Другое решение.

Обычно, маркируя трубы, производители обозначают внешние или внутренние параметры. С некоторой погрешностью они приравниваются. Если знаете внутренний диаметр, то можете вычислить и тип, и маркировку по предложенной таблице. Здесь же определяется параметр трубы из прочего материала.

Пример: стоит задача по расчёту диаметр труб из металлопластика для котла. Таблица для данного материала не найдена. Есть данные по полипропилену.Подбираются параметры для него. По таблице вычисляются аналоги для металлопластика. Имеется погрешность. Но если сеть имеет принудительную циркуляцию, эта погрешность приемлема.

Таблица по трубам из разных материалов.

Металлопластиковые трубы

Этот тип труб является самым востребованным среди потребителей. Такие изделия выпускаются в широком типоразмерном ассортименте и идеально подходят для монтажа систем отопления. Они обладают следующими достоинствами:

• повышенная прочность и долговечность (алюминиевая или стекловолоконная основа, покрытая пластиком, в целом создает высокопрочную конструкцию, не разрушающуюся со временем и стойкую к механическим повреждениям);
• стойкость к коррозионным процессам (герметичное внешнее покрытие не пропускает воздух);
• минимальное гидравлическое сопротивление (такие трубы идеально подходят для систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией воды);
• обладают антистатическим свойством;
• простота и высокая скорость монтажа (для установки не требуются профессиональные знания, достаточно ознакомиться с техникой монтажа в интернете и приобрести специальный паяльник);
• низкая стоимость труб любых диаметров и комплектующих к ним.

Надежное соединение элементов обеспечивают специальные элементы – фитинги. Если металлопластиковые трубы необходимо соединить с металлическими либо запорной арматурой, применяются фланцы или переходники на резьбовое соединение.

При монтаже отопительной системы из труб и фитингов, армированных стекловолокном, операция по зачистке этих элементов не требуется, что значительно убыстряет и упрощает работы.

Таким образом, металлопластиковые трубы являются оптимальным вариантом для самостоятельного монтажа отопительной системы. Главное – правильно подобрать необходимое количество и диаметр труб и комплектующих (фитингов).

Что приготовить из яиц без вреда для фигуры? Познакомьтесь с интересным списком блюд, включающих яйца. Эти рецепты совершенно не навредят фигуре.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

Особенности выбора другого оборудования

Определение характеристик смеси

Расчет площади поверхности трубы

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

Формула расчета боковой поверхности трубы

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

Статья по теме: Строительство погреба

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

Пропускная способность водопроводной трубы

Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.

Проходимость трубы в зависимости от диаметра

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

Таблица пропускной способности труб по температуре теплоносителя

Чем выше температура в трубе, тем ниже её пропускная способность, так как вода расширяется и тем самым создаёт дополнительное трение

Для водопровода это не важно, а в отопительных системах является ключевым параметром

Существует таблица для расчетов по теплоте и теплоносителю.

Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя

Существует таблица, описывающая пропускную способность труб в зависимости от давления.

Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)

Таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых являются одним из самых точных табличных методов расчета пропускной способности водопровода. Кроме того, они содержат все нужные формулы расчета для каждого конкретного материала. Это объемный информативный материал, используемый инженерами-гидравликами чаще всего.

В таблицах учитываются:

1. диаметры трубы – внутренний и наружный;
2. толщина стенки;
3. срок эксплуатации водопровода;
4. длина магистрали;
5. назначение труб.

Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения

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.

№5. Нержавеющие трубы для отопления

Оребрённые трубы

Такие изделия изготавливаются методом поперечно-винтовой прокатки. На них наносятся рёбра, увеличивающие площадь поверхности, которая отдаёт тепло. Применение таких труб даёт возможность сократить вес тепловых обменников, потому что тепло будет отдавать и оребрённая труба, по которой циркулирует жидкость.

Оребренная труба

Такая труба, если сравнивать её с обычной гладкой, имеет площадь теплового обмена в 2-3 раза больше. Популярности оребрённых труб мешает их высокая стоимость. Изделия выполняются из алюминия, латуни и меди. Организация системы отопления с использованием такого типа трубопроводов требует существенных денежных затрат, потому их расчёт в этой статье не будем рассматривать.

При не очень разветвлённой и сложной системе трубный диаметр можно рассчитать самостоятельно. Для этого необходимо иметь данные о тепловых потерях помещения и мощность каждого радиатора. Потом, заглянув в таблицу, можно определить сечение трубы, соответствующей подаче нужного количества тепла. Расчёт трудных многоэлементных схем лучше оставить для профессионалов. В крайнем случае, рассчитайте сами, но постарайтесь хотя бы получить консультацию.