Как рассчитать диаметр трубы для отопления: простой алгоритм для принудительной циркуляции

Содержание

• 1 Описание
• 2 Начальные параметры
• 3 Расчет
  • 3.1 Тепловая мощность
  • 3.2 Диаметр
  • 3.3 Нюансы
• 4 Заключение

Как рассчитать диаметр трубы отопления, какой должна быть подводка к радиатору, а каким — розлив? Понятно, что гидравлические и теплотехнические расчеты исключительно сложны; однако, быть может, существует какой-то упрощенный алгоритм, пусть даже дающий приблизительный результат?

Давайте разбираться.

Наша задача — подобрать оптимальное сечение трубопровода.

Описание

Действительно, мы можем предложить читателю простейшую схему приблизительного расчета. Она сводится к использованию таблицы зависимости теплового потока при постоянной дельте температур от диаметра трубопровода и скорости теплоносителя ( читайте также статью «Какие трубы для отопления лучше: анализ 4-х наиболее распространённых вариантов»).

С учетом того, что шаг диаметра применяющихся в отопительных системах трубопроводов достаточно велик, погрешность мало повлияет на результат.

Однако нужно понимать, что мы намеренно пренебрегаем рядом факторов.

• Материал трубы влияет на ее гидравлическое сопротивление. Сталь с ее шероховатостью будет тормозить поток сильнее, чем гладкий полипропилен.

• Каждый поворот или переход диаметра дополнительно увеличивает гидравлическое сопротивление.
• То же действие на него оказывает запорная арматура. Напор неизбежно будет падать на каждом вентиле и дросселе.

Повороты, фитинги и запорная арматура вызывают падение напора.

Есть и хорошие новости. Поскольку значение теплового потока дано для фиксированных значений скорости теплоносителя, оно останется неизменным при любых изменениях конфигурации системы отопления.

Наша задача  сводится лишь к тому, чтобы обеспечить соответствующие значения скорости; сделать это позволит использование многоступенчатого циркуляционного насоса, цена которого ненамного выше, чем у односкоростного.

Начальные параметры

Итак, как подобрать диаметр труб для отопления?

Для начала нужно определиться с граничными условиями.

• Для расчетов мы используем типичную для автономной радиаторной системы отопления дельту температур в 20С. Как правило, температура подачи поддерживается на уровне примерно 75С, обратки — 55С. Тем самым мы обеспечиваем максимальный ресурс полимерных элементов трубопровода, высокую эффективность теплообмена и избегаем образования конденсата на теплообменнике в котле.

В электрокотле отсутствуют пламя и теплообменник, на котором могут конденсироваться продукты сгорания.

• Скорость теплоносителя в норме должна составлять примерно 0,6 — 1 метр в секунду. При меньших значениях дельта температуры в контуре сколь-нибудь большой протяженности неизбежно превысит 20 градусов. При большей (1,5 м/с и более) — станет заметным гидравлический шум.

Расчет

Собственно расчет того, какой диаметр трубы нужен для отопления, складывается из двух операций.

Вначале мы рассчитываем потребность в тепловой мощности для дома в целом или отдельного помещения.

Затем мы сверяемся с таблицей, по которой для необходимого теплового потока и скорости теплоносителя подбираем диаметр.

Тепловая мощность

Инструкция по расчету потребности в тепле частного дома выглядит следующим образом:

В качестве базового значения берутся 60 ватт на кубометр внутреннего объема помещения.

Каждое окно добавляет к потребности в тепле 100 ватт; дверь, ведущая на улицу — 200.

Наконец, в теплом и холодном климате реальные теплопотери будут различаться. Для компенсации этого фактора вводится региональный коэффициент: 0,7-0,9 для южных регионов (Краснодарский край, Крым), 1,2 — 1,3 для центральных регионов (Московская и Ленинградская области), 1,5 для Дальнего Востока и 2,0 для Якутии и Чукотки.

На фото — якутское село Оймякон. Средняя температура января — -46,4С.

Давайте в качестве примера рассчитаем потребность в тепле одного этажа дома размерами 6 х 12 х 3,2 метра с четырьмя окнами и двумя дверьми.

Место дислокации — Крым.

Объем помещения равен 6 х 12 х 3,2 = 230,4 м3. Умножаем на 60 Вт/м3: 230,4 х 60 = 13824 Вт.

Четыре окна и две двери на улицу увеличат потребность в тепле до 13824 + (100 х 4) + (200 х 2 ) = 14624 Вт.

Крым с его теплыми зимами внесет свои коррективы: 14624 х 0,7 = 10236,8 Вт, или 10 КВт.

Теплая зима существенно уменьшает затраты на отопление.

Диаметр

Теперь остался сущий пустяк — на основе потребности в тепле решить, какой диаметр трубы выбрать для отопления. Для этой цели нам потребуются справочные данные.

Внутренний диаметр, мм Тепловой поток для дельты температур 20С при скорости движения теплоносителя, м/с 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 12 5518 6438 7358 8277 9197 15 8622 10059 11496 12933 14370 20 15328 17883 20438 22992 25547 25 23950 27942 31934 35926 39917 32 39240 45780 52320 58860 65401 40 61313 71532 81751 91969 102188 50 95802 111768 127735 143702 159669

Очевидно, для наших целей достаточно прокладки розлива трубой с внутренним диаметром 15 миллиметров при скорости потока теплоносителя 0,7 м/с.

Нюансы

• Как несложно заметить, расчет своими руками подводок для отдельных отопительных приборов мощностью 1-3 КВт с помощью этой таблицы невозможен. Однако он и не требуется: трубы с внутренним диаметром меньше 12 мм вы просто-напросто не купите в магазине.
• Для полимерных и металлопластиковых труб продавцами обычно указывается не внутренний, а наружный диаметр. Не забудьте учесть толщину их стенок.

Наружный и внутренний диаметры для полипропиленовых труб.

• Если розлив однотрубной системы должен иметь постоянный диаметр, то в случае двухтрубной схемы сечение может редуцироваться по мере удаления от котла. Расчет выполняется отдельно для каждого участка с учетом его потребности в тепле.

Заключение

Надеемся, что приведенная схема расчетов поможет читателю избежать лишних проблем и затрат при сооружении системы отопления в собственном доме.

Как обычно, видео в этой статье предложит дополнительную информацию. Успехов!