Эффективность работы отопительной магистрали зависит от мощности котла, радиаторов, параметров арматуры. Подходящий диаметр труб для отопления определяется посредством онлайн-программ или самостоятельных расчетов, а также технических показателей и материала. Зная все нюансы, собственник дома может подобрать качественные и надежные изделия.
Сложности выбора диаметра трубопровода
Основная сложность подбора диаметра заключается в особенностях планирования магистрали. Учитываются:
- наружный показатель (медь и пластик) – поверхность арматуры может отдавать тепловые потоки в помещение;
- внутренний диаметр (сталь и чугун) – позволяет рассчитать пропускные характеристики отдельного участка;
- условные параметры – округленное значение в дюймах, нужно для теоретических подсчетов.
Для определения сечения учитывают, что на 1 м2 помещения тратиться 100 Вт энергии.
Зависимость размера от скорости теплоносителя
Выбор показателя диаметра определит пропускную способность магистрали с учетом рекомендованной скорости 0,4-0,6 м/сек. При этом учитывается, что при скорости менее 0,2 м/сек образуются воздушные пробки, а при скорости более 0,7 м/сек есть риск повышения давления теплоносителя.
Насколько равномерно распределяется тепловая энергия по контуру и определяет диаметр патрубков. Чем он меньше, тем быстрее движется вода, но у скоростных показателей есть ограничение:
- до 0,25 м/сек – в противном случае есть риски появления воздушных пробок и невозможности их удаления спускниками, теплопотерь в комнате;
- не больше 1,5 м/сек – теплоноситель в процессе циркуляции будет шуметь;
- 0,36-0,7 м/сек – эталонная величина скорости теплоносителя.
Для контроля интенсивности циркуляции без повышения диаметра патрубков используется циркуляционный насос.
Параметры объема теплоносителя
Для систем с естественной циркуляцией лучше выбрать арматуру с увеличенным диаметром. Это снизит потери тепла в процессе трения воды о внутреннюю поверхность. При использовании данного приема следует учесть, что при увеличении объема воды повышаются затраты энергии на ее нагревание.
Гидравлические потери
Явление возникает, если трубопровод сделан из пластиковых изделий разного диаметра. Причина заключается в разности давлений на местах стыков и увеличению гидравлических потерь.
Формула вычисления диаметра магистрали
Правильное определение диаметра трубы, используемой для магистрали отопления многоквартирного или частного дома, производится на основании таблицы и формулы. При работе с таблицей нужно ориентироваться на зеленые клеточки – в них указана оптимальная скорость давления теплоносителя.
Расчет производится по формуле D= √(354*(0.86*Q/∆t)/V), где:
- V – скорость жидкости в трубе (м/с);
- Q – нужное количество тепла для обогрева (кВт);
- ∆t – разница между обратной и прямой подачей (С);
- D – диаметр трубы (мм).
В качестве примера можно рассмотреть двухэтажный дом с четырьмя крыльями (по 2 на этаж), подключенный к двухтрубной системе с суммарными теплопотерями 36 кВт, 20 кВт из которых приходится на обогрев 1-го этажа, 16 кВт – второго. Для коммуникаций использовался полипропилен, они работают в режиме 80/60 при температуре 10 градусов.
Алгоритм подсчета:
- Весь объем воды приходится на участок соединения первой ветки с котлом. Это общее количество тепла, равное 38 кВт.
- По таблице нужно найти данную строчку и соответствующие зеленые ячейки. При данных параметрах необходимый диаметр – 40 и 50 мм. Выбор делается в пользу меньшего.
- По развилке видно количество тепла на первом (20 кВт) и втором (16 кВт) этажах. Сечение трубной арматуры по таблице – 32 мм.
- Поскольку на каждом этаже 2 крыла, контур разделен на два ответвления. Для первого этажа 20/2=10 кВт на крыло, для второго – 16/2=8 кВт на крыло.
- По таблице определяется диаметр – 25 мм, используемый до момента падения нагрузки до 5 кВт, потом – 20 мм.
Расчеты для обратки не нужны – используются трубы с аналогичными параметрами.
Важные технические характеристики труб
Качественный обогрев помещения невозможен без учета технических характеристик оборудования. Их можно рассмотреть на примере стандартных изделий из полипропилена марки РN 20 и 30.
| Диаметр снаружи, мм | РN 20 | РN 30 | ||
| Диаметр внутри | Толщина стенок | Диаметр внутри | Толщина стенок | |
| 16 | 10,6 | 2,7 | ||
| 20 | 13,2 | 3,4 | 13,2 | 3,4 |
| 25 | 16,6 | 4,2 | 16,6 | 4,2 |
| 32 | 21,2 | 5,4 | 21,2 | 3 |
| 40 | 26,6 | 6,7 | 26,6 | 3,7 |
При теплоносителе со скоростью 0,4 м/сек требуется учитывать тепловую мощность изделий различного диаметра. При наружных параметрах 20 мм вырабатывается 4,1 кВт, при 25 мм – 6,3 кВт, при 32 мм – 11,5 кВт, при 40 мм – 17 кВт.
Порядок расчета коллектора отопления и монтажных гильз
Коллектором отопления оснащается квартира или частный дом. Устройство обеспечивает разводку теплоносителя по нескольким веткам. Расчет коллектора производится вместе с сечением труб по наружному или внутреннему размеру на основании принципа «трех диаметров» – трубы на трассе удаляются друг от друга на 6 радиусов каждый. Диаметр коллектора также равен этой величине.
Параметры гильз вычисляются после установления сечения магистрали. Элементы подбираются с учетом материала стены и арматуры, степени расширения при нагревании. Например, диаметр трубы из пластика – 20 мм, гильзы – 24 мм.
Последовательность вычисления сечения отопительных магистралей
Для коммуникаций с циркуляционными насосами понадобится учесть объем теплоносителя в системе, общую протяженность теплотрассы, эталонную скорость потока, теплопередачу отопления, мощность оборудования, величину сопротивления и давление без насоса.
Чтобы выяснить размер изделий, понадобится сделать поправку на снижение КПД – сопротивления поворотов, изгибов и фитингов. Вычисления можно проводить по формуле H = λ(L/D)(V2/2g), где:
- Н – высота нулевого давления без напора в м;
- λ – коэффициент сопротивляемости труб;
- L – длина магистрали;
- D – внутренний диаметр трубы в мм;
- V – скорость потока в м/с;
- g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.
В процессе исчислений минимальных потерь тепла нужно проверить несколько вариантов диаметров на предмет минимального сопротивления.
Характеристики материалов для изготовления труб
Производители выпускают трубопроводы из нескольких типов материалов.
Полимерные
Изделия, для которых используется пластиковый материал – сшитый или обычный полиэтилен. После вычислений можно установить, какой диаметр пропиленовых труб нужен для отопления частного дома в зависимости от типа оборудования:
- одна или две батареи – 16 мм;
- радиатор или группа радиаторов с мощностью 1-2 кВт (стандартные), до 5 батарей мощностью до 7 кВт – 20 мм;
- плечо тупиковой разводки (крыло дома), радиаторы до 8 шт. общей мощностью до 11 кВт – для отопления лучше использовать пропиленовые трубы диаметром 25 мм;
- один этаж (до 12 радиаторов с общей мощностью до 19 кВт) – 32 мм;
- магистраль из 20 радиаторов до 30 кВт мощностью – 40 мм.
Толщина стенок полимерных изделий подбирается по параметрам давления в сети и бывает 1,8-3 мм.
Стальные
Отличаются прочностью и хорошей теплоотдачей, но сложны в плане монтажа. Поверхность арматуры из нержавейки не подвергается коррозии, характеризуется гладкостью. Стальная отопительная арматура по ГОСТ 3262-75 классифицируется по наружному диаметру, от которого зависит толщина стенок. Данные указаны в таблице.
| Наружный диаметр | Толщина стенок | ||
| Легкие | Стандартные | Усиленные | |
| 21,3 | 2,5 | 2,8 | 3,2 |
| 26,8 | 2,5 | 2,8 | 3,2 |
| 33,5 | 2,8 | 3,2 | 4 |
| 42,3 | 2,8 | 3,2 | 4 |
| 48 | 3 | 3,5 | 4 |
Стандартные и легкие модификации применяются для организации квартирного или домашнего отопления.
Медные
Материал отличается хорошей теплопроводностью, стойкостью к коррозии, способностью к растяжению. При замерзании теплоносителя системы может работать, сохраняя герметичность. Особенности размеров медной арматуры указаны в таблице.
| Диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Вес м.п., гр |
| 15 | 1,5 | 391 |
| 18 | 2 | 480 |
| 22 | 2 | 590 |
| 28 | 2,5 | 1420 |
| 42 | 3 | 1700 |
Чтобы провести отопление, стоит использовать медную арматуру со стенками 1,5-2 мм.
При наличии 5-8 радиаторов в квартире и 2-3 развилок в частном доме можно самостоятельно вычислить диаметр трубы для отопительной магистрали. С этой целью допускается работать с формулами и таблицами. Организация сложной системы с несколькими уровнями предусматривает использование специальных онлайн-программ.