Как подобрать диаметр трубы для отопления частного дома

При проектировании коммуникаций важно правильно выбрать диаметр труб для отопления частного дома. Ошибки при выборе комплектующих приведут к потере мощности теплосистемы, завоздушиванию, некомфортной температуре, повышенным затратам на отопление, шуму, вызванному движением теплоносителя.

Трубы какого размера устанавливают в теплосистемах

В состав теплокоммуникаций входят подающие и отводящие трубные элементы с внешним диаметром 16 –110 мм. Их внутренний размер составляет 16,2 – 90 мм.

Специалисты, занимающиеся проектировкой и монтажом систем теплоснабжения, на опыте вывели оптимальные размеры различных ветвей теплосистем.

Таблица 1

Магистрали других размеров в частном секторе используют редко из-за малого количества систем, к которым они подходят. Эти данные ориентировочные – для точного подбора нужно провести расчеты.

Внутренние и внешние размеры труб теплосистемы

Производители полипропиленовых комплектующих для отопления в маркировке часто указывают не внутренний, а внешний диаметр изделий. Соотнести эти два показателя поможет таблица ниже. По ней также можно определиться с маркой полимера – PN10, 20 или 30. Эта цифра – предельный показатель давления в Бар, который выдержит такая обвязка.

Таблица 2

При прокладке теплокоммуникаций из металлопластика можно опираться на данные в таблице ниже. Здесь указано соответствие параметров двух самых популярных типов обвязки – металлопластиковой и полипропиленовой.

Таблица 3

Просвет металлических коммуникаций и толщина их стенки регламентируются ГОСТ 3262-75. Чтобы определить внутренние параметры, надо измерить внешний диаметр и подставить данные в таблицу. Например, при внешнем размере трубы 42,3 мм внутренний проход, по которому течет вода, будет равен 40 мм.

Таблица 4

Влияние размера труб на работу отопления

Для максимально эффективной работы отопительной системы ее элементы должны иметь подходящий размер. Слишком крупные коммуникации ставить нежелательно и нерентабельно.

• Такие комплектующие строят дороже, а для прогрева находящегося в них теплоносителя требуется больший объем топлива. Поэтому их монтаж и эксплуатация сопряжены с ненужными дополнительными материальными издержками.
• В коммуникациях, состоящих из слишком крупных элементов, не удастся добиться нужных показателей давления. Возникнет застой теплоносителя, приводящий к постоянному появлению воздушных пробок. Образующийся воздух вступит в реакцию с металлом радиаторов и вызовет их окисление. В результате срок службы батарей снизится.

Нежелательно устанавливать и слишком тонкие модели:

• Теплосистема слишком маленького диаметра работает шумно – в ней образуются завихрения, сопровождающиеся гудением и бульканьем.
• Уменьшение просвета теплокоммуникаций снижает объем циркулирующего теплоносителя, который не в состоянии полноценно прогреть комнату. В теплосистемах с последовательным соединением радиаторов, где горячая жидкость поочередно проходит через все отопители, концевые батареи могут вообще не прогреваться.
• Насос, прокачивающий жидкость через суженный просвет, работает с повышенной нагрузкой и быстро выходит из строя.

Правильный расчет сечения элементов позволит теплосистеме работать без сбоев с максимальным КПД.

Подбор диаметра трубы для отопления по таблицам

Существуют таблицы, позволяющие подобрать элементы трубопровода для любого участка теплосистемы. Чтобы ими воспользоваться, нужно сделать расчет тепловой нагрузки (количества тепла, которое должны отдавать теплокоммуникации) и определиться с оптимальной скоростью протекания теплоносителя, помеченной в таблице розовым и зеленым цветом.

Таблица 5

Определение оптимальной скорости движения теплоносителя

Максимальные показатели скорости движения воды в тепловых контурах указаны в приложении Ж к СНиП 41-01-2003. В документе они не зря связаны с уровнем шума – при слишком быстром протекании теплоносителя батареи шумят и булькают.

Таблица 6

При повышении скорости движения жидкости возрастает гидравлическое сопротивление, которое находится в квадратичной зависимости от него. Например, увеличение скорости на 0,5 м/с автоматически увеличит сопротивление на 0,52 м/с или 0,25 м/с. Поэтому превышать рекомендуемую скорость нежелательно.

Оптимальный скоростной показатель для крупных веток, идущих от котла – 1 м/с. В более мелких разветвлениях вода течет медленнее. Оптимальные показатели для некотловых труб разного диаметра выделены в таблице 5 оранжевым цветом.

Расчет тепловой мощности системы

Для адекватного отопления квадратного метра площади требуется 100 Вт теплоэнергии. Поэтому, например, для обогрева здания 150 кв. м потребуется:

150х100=15000 Вт — именно такой показатель должна обеспечить смонтированная теплосистема.

Такой расчет подходит только для зданий с высотой потолков 2,6 м и менее, построенных в средней полосе и имеющих двухкирпичную кладку. В остальных случаях применяются поправочные коэффициенты, которые увеличивают или уменьшают этот показатель.

Таблица 7

Фактор	Поправочный коэффициент
Высота потолка более 2,5м	1,1
Южные регионы	0,7-0,9
Северные и сибирские регионы	1,5
Крайний Север и высокогорье	2,0
Очень качественное утепление дома	0,7-0,9
Частичное утепление при кладке в два кирпича	1,0-1,7
Неутепленные здания в один кирпич	1,9-2,9
Сборно-щитовые неутепленные дома и времянки	До 4,0

В этих случаях для вычисления оптимальной мощности теплосистемы применяют формулу:

Q= S *100х К1*К2*К3,

Где Q – количество теплоты, требуемое для обогрева;

S – отапливаемая площадь;

К1, К2, К3– поправочные коэффициенты.

Например, нам надо рассчитать требуемое количество тепла для отопления дома 150 кв. м с высотой потолков 3 м, расположенного в центре Сибири. Здание очень хорошо утеплено.

Подставляем данные в формулу:

150х100х1,5х1,1 х 0,7 = 17325 ­Вт.

Если в нашем воображаемом доме теплосистема состоит из двух равнозначных веток, показатель делится на два.

17325/2=8662,5 кВт — каждая ветка.

Теперь обращаемся к таблице 5, чтобы выбрать оптимальную скорость движения жидкости – в ней ищем тепловую нагрузку с максимально близкими параметрами.

В части таблицы, окрашенной зеленым и оранжевым, указана скорость. Для центральных котловых магистралей выбираем вариант, максимально близкий к 1 м/с – на него рассчитано большинство котлов. Если выходной котловой патрубок окажется другого размера, нужно установить переходник или подвести трубу размером, равным диаметру выхода из котла до ближайшего коллектора, а там поменять. Видим, что для теплосистемы мощностью 17325 Вт из расчета выше подойдет вариант с наружным диаметром 25 мм.

Для двух наших крупных ветвей мощностью 8662,5 кВт тоже выбираем скорость, максимально близкую к 1 м/с. Округляем показатель до 9000 и обращаемся к таблице 5. Максимально подходящим скоростным показателем будет 0,9 м/с. Значит, там подойдут трубные элементы диаметром 20 мм.

Для более мелких отдаленных элементов в графах скорости ищем оптимальный параметр, выделенный оранжевым цветом. Из рекомендуемых вариантов предпочтителен меньший, поскольку толстая обвязка обойдется дороже.

Например, для отдаленной тепловой ветки в 4 кВт из двух возможных размеров 25 и 20 выбирайте минимальный – двадцатый. По такому алгоритму можно посчитать всю разводку.

Расчет мощности ветки по числу теплоприборов

Для расчета количества тепла, выделяемого теплоприборами на конкретной ветке, нужно суммировать их мощность. Например, нам нужно соединить в одну ветку три шестисекционных радиатора с мощностью каждой секции 0,18 кВт.

Вычисляем мощность одного радиатора:

6х0,18 = 1,08 кВт или 1080 Вт.

Три отопителя выделят 3х1080=3240 Вт.

Ищем в таблице 5 нужный размер труб – это модель с наружным диаметром 20 мм. По такой схеме рассчитываем и подбираем параметры для всех тепловых ветвей дома.

Расчет сечения труб для отопления по формуле

Оптимальный внутренний диаметр трубопроводов вычисляют по формуле:

• D – искомый диаметр;
• Q – количество тепла, которое нужно прокачать через систему или конкретную ветку;
• Тподачи-Тобр — разница температур между прямым и обратным контуром;
• V – скорость теплоносителя;

Чтобы провести нужные расчеты, требуется вначале определить показатели, которые нужны для внесения в формулу:

• алгоритм расчета мощности теплосистемы (описан выше);
• скорость протекания теплоносителя: для котловой линии принимают равной 1 м/с, для остальных – определяют по таблице 7 ниже, исходя из тепловой мощности конкретной ветки.

Таблица 8

Выбор скорости для раздающих веток (не котловая ветка)
Мощность, Вт	Скорость, м/сек.
3200	0,34
5700	0,39
10800	0,48
22600	0,56
44000	0,67

Теперь определим разницу между подачей и обраткой Тподачи-Тобр для внесения в формулу расчета : Опытным путем установлено, что оптимальная разница нагрева этих двух контуров должна быть 20 градусов:

• Уменьшение этого показателя отрицательно сказывается на работе теплосистемы, которой требуется прокачать в два раза больше теплоносителя. В системе с последовательным соединением радиаторов, где температура падает по мере удаления от котла, последние батареи могут не прогреваться.
• Увеличение температурной разницы между подающим и обратным контуром снижает КПД котла, повышает образование конденсата на теплообменнике. Перегретые материалы расширяются неравномерно, что может привести к их растрескиванию. Поэтому в формулу нужно подставлять оптимальную разницу в 20 градусов.

Узнать реальные температурные показатели функционирующего подающего и обратного контура просто – приложите к ним обычный термометр и прибавьте к показателям 1-2 градуса. Если разница больше или меньше 20 градусов, отталкивайтесь при подсчетах от нее.

Проведем расчет диаметра трубы для отопления частного дома мощностью 30 кВт с температурой подающей линии в 90 градусов и обратки в 70 градусов. Скорость движения теплоносителя – 1 м/с. Подставим данные в формулу:

Это внутренний диаметр. Теперь определим внешний. Допустим, в системе, для которой проводится тепловой расчет, будут установлены трубы из полипропилена. Ищем по таблице № 2 соотношений внутренних и внешних диаметров максимально близкие показатели. Поскольку давление в теплосистеме частного дома невысокое, подойдет обвязка PN10 или PN20 с наружным размером 32 мм, рассчитанная на 10 или 20 атмосфер.

По такой же схеме рассчитывается обвязка для отдельных отопительных веток. В этом случае суммируется площадь комнат, в которых она будет проложена. Расчет можно вести, исходя из общего количества теплоэнергии, отдаваемой батареями.

Например, нам надо рассчитать диаметр ветки с тремя радиаторами суммарной мощностью 3240 Вт или 3,24 Вт с температурной разницей теплоносителя в 20 градусов.

Скорость находим по таблице №8 – в нашем случае это 0,34 м/сек.

Подставляем данные в формулу:

Нам понадобится протянуть обвязку с внутренним диаметром 12 мм. Если такого варианта нет в продаже, подбираем, в зависимости от материала, по таблицам 2, 3 или 4 наиболее близкий. Например, для полипропилена это будет обвязка марки PN20 с внутренним проходом 13,2 мм и наружным диаметром 20 мм.

Расчет коллектора

В состав отдельных систем входят коллекторы, перераспределяющие теплоноситель по контурам и веткам. Вне зависимости от материала и конфигурации такого элемента, его сечение должно быть не меньше суммы диаметров элементов для подводки и оттока. Для расчетов применяется формула:

Dcoll = D1+D2+ D3+….Dn, где D1 и далее – диаметры подключаемых ветвей.

Например, для присоединения четырех элементов телесистемы с наружным диаметром 26 мм размер коллектора должен быть не менее

26х4 = 104 мм.

Расстояние между центрами патрубков должно быть не меньше их трехкратного диаметра. В нашем случае это

26х3 = 78 мм.

Почему такой расчет диаметра труб для отопления не подходит для многоэтажных домов

Для теплокоммуникаций в многоэтажках нужно отталкиваться от конфигураций, заложенных при проектировании дома. Несанкционированное изменение параметров внутридомовых теплосистем влечет нестабильную работу всего отопления. Нарушителя оштрафуют на 2500 рублей по статье 7.21 КоАП РФ.

Изменение конфигурации инженерных сетей может стать причиной судебных исков от управляющей компании и соседей. Установленные трубы заставят демонтировать и заменить на предусмотренные общедомовым проектом.