Недопустимо мало внимания уделяется правильному подбору труб для систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, а ведь от этого зависит эффективность всего отопления. Циркуляционный насос прокачивает жидкость по трубам и радиаторам, неся тепло от котла к теплообменникам. На пути наибольшее сопротивление воде оказывают именно трубы, фитинги и запорная арматура, и очень важно найти оптимальный баланс между сечением труб, объемом теплоносителя и такими параметрами, как скорость движения воды, давление и напор.

Уже опираясь на теоретические расчеты, которые, к слову не займут много времени, можно обратить внимание на выбор материала труб, способ их прокладки и даже эстетичный внешний вид разводки.

Как рассчитать диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией, описано в этой статье.

Что учитывается при расчете

Критерии для подбора диаметра труб:

  • объем необходимого теплоносителя для заполнения системы;
  • протяженность контура (-ов);
  • скорость транспортировки теплоносителя;
  • требуемая мощность отопления в киловаттах;
  • продуктивность насоса принудительной циркуляции;
  • сопротивление контура по трубам.

Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий допустимые параметры.

Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.

схема отопления с принудительной циркуляцией

Параметры отопления для системы с принудительной циркуляцией

Объем необходимого теплоносителя должен быть как можно меньше, потому оптимальный диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией берется поменьше. Ограничением становятся следующие параметры: допустимая скорость движения жидкости и сопротивление контура.

Длина контура вместе с диаметром, количеством колен и переходов характеризует такой параметр, как сопротивление труб. Насос для циркуляции жидкости должен обеспечивать достаточный напор, перекрывающий все эти сопротивления.

Скорость потока для любой системы отопления должна находиться в пределах выше 0,2 м/с и ниже 1,5 м/с. Нижняя граница ограничивает минимальную скорость движения жидкости, при которой сохраняется должный теплоперенос от котла к радиаторам без локального перегрева или охлаждения. Тепло от котла попросту не успеет перейти к радиаторам и всей жидкости.

Верхний предел в 1,5 м/с установлен с тем, чтобы теплоноситель проистекал в системе бесшумно. На больших скоростях будет слышен шум и журчание, а также вредные вибрации, особенно в системах с большим количеством колен и поворотов. При большей скорости теплоносителя увеличивается и сопротивление труб, что требует в итоге увеличения мощности насоса.

Продуктивность в киловаттах нужна для расчета оптимального сечения труб, при которых обеспечивается требуемый теплообмен и скорость течения жидкости. Естественно тепловая эффективность системы выбирается достаточной с учетом всех теплопотерь и необходимой температуры внутри помещения.

Требуемая мощность рассчитывается по формуле:

Qt = V*dt*k/860,

где V – отапливаемый объем воздуха в помещении, dt – перепад температур в комнате и на улице, k – коэффициент теплопотерь для ограждающих конструкций помещения. Это приближенная формула расчета.

Продуктивность насоса определяется в скорости прокачки жидкости, указываемой в его характеристиках как количество метров кубических в час и напоре в паскалях. Часто вместо паскалей указывают высоту, на которую насос способен поднять столб воды в трубе, например 3 метра. Данный параметр сравнивается с сопротивлением отопления и должен его превышать, чтобы обеспечивать достаточный напор. Напор величиной в 0,1 Мпа соответствует столбу жидкости в 10 метров, из такого простого сравнения можно делать пересчеты характеристик насоса.

трубы и краны

Расчет сопротивления контура отопления и подбор оптимального диаметра трубы

Опорные данные уже получены и учтены. Теперь необходимо определить оптимальный маршрут для разводки труб к местам установки радиаторов, количество фитингов, колен и поворотов трубы. Для начала берется приблизительный диаметр трубы, например ¾ дюйма. Для этого размера подбираются диаметры магистральных, коллекторных участков и подводов к теплообменникам и рассчитывается сопротивление контура отопления. Полученное значение сравнивается с производительностью выбранного циркуляционного насоса, которое должно быть минимум на 25% больше.

Когда вычисленная скорость движения жидкости получается слишком низкой или завышен объем теплоносителя, то переходят на меньший опорный диаметр и расчеты повторяются. Аналогично и с увеличением.

На практике сопротивление труб выражается метрами. Обозначается условная потеря напора эквивалентная высоте водяного столба. Применяется формула:

H = λ(L/D)(V2/2g),

где H – высота соответствующая потере напора, λ – сопротивление метра трубы, L – полный маршрут контура отопления, D – искомый диаметр, притом именно внутренний, V – скорость течения теплоносителя, g – ускорение свободного падения.

Из справочной литературы или технической спецификации потребуется выбрать только коэффициент сопротивления труб. Он отличается в зависимости от типа материала трубы, качества внутренней поверхности, шероховатости. В противном случае потребуется объемный и сложный путь расчета с применением Числа Рейнольдса, формул Блазиуса и Конакова, Альтшуля и Никурадзе.

Задача состоит в том, чтобы значение потери напора была меньше примерно на 20% от создаваемого напора насосом принудительной циркуляции.

Берется суммарная протяженность трубопровода от котла к радиаторам по самому продолжительному пути и обратно без учета параллельных отводов.

Если используется основная коллекторная труба большего диаметра и отводы к радиаторам меньшим сечением, то расчет выполняется дважды по протяженности каждого типа труб и результаты суммируются.

диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией

Упрощенный способ расчета

Альтернативный способ расчета или вариант проверки полученных ранее данных для систем с принудительной циркуляцией получается с помощью еще одной упрощенной формулы:

D = √354*(0.86*Q/dt)/V,

где Q  — количество тепла, передаваемого радиаторами окружающей среде, dt – разница температуры теплоносителя на выходе из котла и на обратке, V – скорость течения жидкости.

Разница температур оптимально составляет 20 градусов. На выходе из котла принимается температура теплоносителя равной 90оС, а после прохода всего контура, она должна успеть остыть до 65-70оС.

Получив результаты

Вычисленные размеры можно смело применять для обустройства простого отопления в частном доме с принудительной циркуляцией: однотрубная разводка, двухтрубная с верхней разводкой. В случае коллекторных групп или для отопления, в котором используется два и более независимых контура лучше привлечь специалиста для должного подбора труб и фитингов. Важно учесть и количество разворотов, способ укладки, вариант подключения теплообменников и еще целый ряд нюансов, способных существенно повлиять на результат проектирования.

Диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика