Как рассчитать диаметр трубы для отопления частного дома правильно?

Расчет диаметра трубы для отопления – важный этап, который позволяет точно определить необходимую выработку тепла для разных помещений в собственном доме. При этом необходимо учитывать выбор оптимальной схемы для однотрубной или двухтрубной системы, установить насос для принудительной циркуляции или обустроить самотечный водопровод. Благодаря точному определению диаметра можно установить оптимальное оборудование в индивидуальном отоплении.

Существуют отопительные системы, которые выделяются индивидуальными особенностями. Чтобы правильно подобрать трубы, необходимо учитывать не только диаметр, но и схему реализации. 

Среди наиболее распространенных вариантов можно выделить:

• Ленинградку;
  
• петлю Тихельмана;
  
• тупиковую схему. 
  

Существуют и другие системы отопления, но вышеперечисленные на территории России и стран СНГ реализуются чаще остальных.

Система позволяет организовать качественное отопление в любом доме. При грамотном подходе снижаются затраты на монтажные работы, приобретение материалов и оборудования. Схема позволяет отдельно регулировать температуру в отдельных помещениях, не нарушая тепловую отдачу всей системы. 

Для Ленинградки используются следующие диаметры труб:

• при организации магистрали в одноэтажном доме от 20 до 25 мм;
  
• при организации магистрали в двухэтажном или трехэтажном доме от 30 до 40 мм;
  
• при подключении радиаторов от 13 до 16 мм. 
  

Важный момент! Для организации надежного регулирования тепловой отдачи на каждый радиатор устанавливают специальный вентиль. Прибор позволяет снижать количество теплоносителя, поступающего во все или одну батарею. 

При выборе системы обеспечивается множество преимуществ:

• стабильная работа в течение всего периода эксплуатации;
  
• равномерный прогрев каждого радиатора;
  
• бесперебойная работа независимо от удаленности комнаты от отопительного котла. 
  

В данном случае подача теплового носителя завершается на последнем радиаторе. Обратка предусмотрена сразу после первого радиатора. Петля используется не только в небольших домах, но и на большой площади.

Радиатор, располагаемый в непосредственной близости от отопительного котла, прогревается сильнее остальных. Последняя батарея получает минимальное количество теплоносителя. Здесь число радиаторов ограничивается в каждом плече. Трубопровод применяется аналогичным образом по сравнению с Ленинградкой.

Не получится сделать точный расчет, какое предпочесть сечение труб. Можно выбрать максимально подходящий из приведенных способов. Это связано с тем, что для получения одинакового эффекта допускается использование различных методик.

При обустройстве отопительной системы нужно добиться выработки необходимого количества тепла от каждой батареи. Важно получить равномерный обогрев каждого радиатора. Если планируется принудительная циркуляция, потребуется насос, трубопровод и качественной теплоноситель. 

Все, что необходимо – обеспечить попадание нужного количества теплового носителя за определенный момент времени. Можно предусмотреть большую скорость подачи теплоносителя при уменьшении диаметра труб. Также можно создать систему с большим сечением трубопровода. В последнем случае обеспечивается меньшая интенсивность передвижения воды или антифриза. 

Первый вариант удобнее, так как дает следующие достоинства:

• снижаются затраты на изделия из-за сокращения диаметра;
  
• обеспечивается простая эксплуатация и установка;
  
• если диаметр небольшой, потребуется незначительное количество теплового носителя, что обеспечивает снижение затрат на топливо и уменьшение инертности;
  
• при открытой прокладке магистрали не привлекается внимание;
  
• при укладке непосредственно в стену, выполняют штробы меньшего размера. 
  

Совет! Не всегда имеет смысл выполнять точные расчеты, ведь их уже выполняют производители. Инженеры при расчетах часто пользуются готовыми таблицами, в которые сводятся показатели скорости движения, температурные данные, нужный объем тепла.

При вычислениях учитывают следующие показатели:

• коэффициент сопротивления потоку жидкого теплового носителя, влияющий на размер, материал изготовления, гладкую поверхность внутренней части;
  
• выбранная схема разводки, позволяющая определить общую продолжительность труб;
  
• диаметр входного и выходного патрубков, которые обычно одинаковые;
  
• внутреннее сечение в миллиметрах или дюймах;
  
• объем тепла, поступающий от котла к радиаторам;
  
• максимальный параметр скорости движения теплового носителя;
  
• параметры охлаждения воды или антифриза в системе. 
  

Обратите внимание! Диаметр теплоснабжения рассчитывается с учетом выбора материала изготовления, схемы разводки и длины контура. Также принимается во внимание принцип циркуляции – естественный или принудительный.

Не всегда легко правильно рассчитать сечение труб своими силами, если нет соответствующего опыта. Лучше обратиться к инженеру-проектировщику, который разработает готовый проект с учетом индивидуальных особенностей жилого дома.

Специалист при подготовке проекта опирается на оптимальные параметры для создания новой системы. Так, могут учитываться следующие данные:

• степень охлаждения воды в контуре, определяемая как разница входящего и выходящего теплоносителя в пределах 15-20℃;
  
• скорость движения теплового носителя до 1,5 метров в секунду, а оптимальный вариант находится в пределах 0,3-0,7 метров в секунду;
  
• количество тепла для системы, равное общей мощности батарей (берется из паспорта изделий). 
  

Важный момент! На обогрев каждых 10 кв. м. потребуется 1 кВт. Учитывается, что данные указываются для хорошо утепленного помещения. Также потребуется запас от 15 до 20%.

Трубы одинакового диаметра потребуются для выполнения как начальной, так и заключительной прокладки контура. В первую очередь учитывается тип котельного оборудования.

При выборе твердотопливного котла выбирают металлические трубы. При подборе полимерных труб для первых двух метров при выходе из котла все равно устанавливают металлическую трубу. 

Начало трубопровода всей магистрали отопления, по выходу из котла, должно иметь максимальный диаметр трубы. Данный размер должен быть одинаковым до соединительных и разветвительных элементов. При дальнейшей прокладке практикуется постепенное уменьшение диаметра после присоединения новой ветки. В идеале в конечной точке отопительной магистрали трубы имеют диаметр на уровне 0,5" или 0,75". Аналогичная схема обустройства касается и обратки.

Подобный способ прокачки жидкого теплоносителя является неотъемлемой частью при монтаже к котлам с электрическим нагревом или газовой подводкой. Для подключения к такому оборудованию на выходе рекомендуются выбирать трубы с малым диаметром. Это позволяет оптимизировать обогрев по многим параметрам:

• используя трубы малого диаметра в системах с принудительной циркуляцией, позволяет ограничить объем теплоносителя, в следствии чего ускоряется общий нагрев по всей длине трубопровода;
  

• при открытом способе установки обогревательного оборудования трубы малого сечения легко спрятать за декоративные панели;
  
• прокладка магистрали внутри частного дома закрытым способом значительно упрощается, так как штробить полы и стены возможно в один проход, а это дает минимизацию трудовых и энергозатрат;
  
• общая экономия при покупке труб, фитингов, коллекторов и прочего дополнительного оборудования на меньший диаметр трубы;
  
• также снижается стоимость работ по монтажу. 
  

Основной трудностью становится первичное проектирование. Важный момент расчетов заключается в общей структуре проекта. Просчитывается общая площадь обогреваемых площадей дома, количество радиаторов, распределительного и разветвительного оборудования. Также затруднения вызовет неграмотная установка всей системы в пренебрежении рекомендациям производителя и специалистов. Все это может снизить эффективность готового проекта в доме.

Выбрав в качестве подключения отопительных элементов коллекторную разводку, трубы до коллектора выбирают большого сечения до 25 миллиметров. После разводки внутренний диаметр желательно подбирать не более ½" (дюйма), что в российской системе исчисления составляет 12,7 мм.

Необходимо сопутствующее оборудование: 

• расширительный бак;
  
• радиаторы батареей;
  
• подающее насосное оборудование;
  
• гидроаккумулятор также подключаются по средством труб с сечением пол дюйма.
  

Столкнувшись с проблемой при вычислении диаметра труб для подводки обогрева частного дома, нужно держать в уме основные цифры. В расчет берется базовый показатель, который вытекает из следующих данных – на 1 м3 обогреваемого помещения необходимо 40 Вт теплозатрат. Чтобы сделать простой расчет, берется длина комнаты, помноженная на ширину и на высоту, и умножается на 40 (результат, полученный в Ваттах). Это и есть нужное число тепла для комфорта в жилых помещениях дома. 

После рассчитывается схема общего контура – одно- или двухтрубная. Важным становится диаметр трубопровода и мощность циркуляционных насосов. При грамотном подходе показатели в 40 Вт на 1 м3 будут достигнуты с минимальным вложением средств. 

Учитывается и прямолинейная скорость движения теплового носителя в магистрали. Так, в гравитационной системе скорость круговорота носителя примерно составляет 0,3 м/с, а при принудительной доходит до 0,7 м/с.

Опасно! Если скорость составляет меньше приведенной, появляются воздушные пробки. Это приводит к опасности остановки циркуляции, а при повышенных показателях возрастает риск гидроудара при перепаде давления.

Принцип установки труб закладывается из устоявшихся базисов – качественные расчеты, проверенные опытом и временем. Пример стандартной разводки можно взять трубы из полипропилена. Используются магистрали, имеющие сечение 25 мм. Предусмотрены отводы, которые равны 20 мм. 

Из-за различия в диаметре наблюдаются определенные процессы:

• в радиаторах значительно улучшается циркуляция;
  
• увеличивается скорость движения теплоносителя;
  
• обеспечивается равномерный подогрев батарей, что особенно важно при нижнем варианте подключения. 
  

Обратите внимание! Можно брать другие диаметры. Так, для качественной организации отопительной магистрали обеспечивается комбинация сечений 20 и 16 мм соответственно для труб и подводов к радиаторам.

Чтобы выполнить самостоятельные расчеты, необходимо учитывать определенные параметры:

• Отапливаемая площадь. Нужно знать число квадратных метров, исходя из которых выбирают котел по мощности. Также это дает грамотный подбор диаметра труб. Чем отопительный прибор будет мощнее, тем понадобится большее сечение. Так, при стандартной высоте потолка до 2,5 метров для каждого кв. м. площади потребуется 0,1 кВт. 
  
• Потери тепла. Параметр зависит от степени утепления дома. Также учитывается регион проживания. Чем теплопотери будут больше, тем более мощные нагревательные приборы устанавливают. Не всегда нужно выполнять сложные расчеты самостоятельно. Добавьте около 20% к нужной мощности котла. 
  
• Скорость перемещения теплоносителя по контуру. Допускается скорость от 0,2 до 1,5 метров в секунду. Большая часть расчетов учитывает средний параметр в 0,6 м/с, когда устанавливается насос. При данных параметрах исключаются шумовые эффекты, которые могут возникнуть при трении о внутренние поверхности труб. 
  

• Остывание теплоносителя. Чтобы получить точные данные, нужно вычесть из температуры подачи температуру в обратке. Данные не всегда можно точно высчитать, особенно при организации отопления на стадии подготовки проекта.   
  

Важный момент! Можно ориентироваться на усредненные данные, составляющие 80 и 60 градусов соответственно на прямой и обратной трубе. В подобном случае тепловые потери находятся на уровне 20 градусов. 

Перед вычислением диаметра определяют принцип передвижения воды или антифриза:

• гравитационная или самотечная;
  
• с принудительной циркуляцией, когда устанавливают специальный насос. 
  

Если предусмотрена система открытая, циркуляция преимущественно осуществляется самотечным способом. Обычно создают небольшой уклон труб по отношению к котлу. При организации принудительной системы, уклон не требуется, ведь вода приводится в движение насосом. Обычно в данном случае организуют закрытую систему. 

Чтобы вода в открытом контуре хорошо проходила, необходимо сделать проход достаточно большим. Подобная система реализуется исключительно в загородных коттеджах или на дачах, ведь в многоэтажном доме допускается реализация исключительно герметичной системы. В закрытой системе допускается различный вариант диаметра на разных участках. Это обеспечивает создание сбалансированного контура. 

Если загородный дом имеет небольшие размеры, нужно установить патрубки, имеющие одинаковые по размеру проходы. Можно использовать стандартную формулу, чтобы получить данные о подходящем сечении трубопровода. 

Система с принудительной циркуляцией может работать с полной эффективностью. По этой причине необходимо рассчитать возможные теплопотери заранее. Важно их снизить максимально, чтобы отопительное оборудование не работало на полной мощности. В этом случае возможны значительные затраты электроэнергии, а оборудование все равно не будет справляться с основной задачей. 

При выборе материала необходимо учитывать химические и физические свойства, планировать длину магистрали заранее. Благодаря такому подходу можно существенно повысить коэффициент полезного действия, а расходы на электроэнергию снижаются.

Необходимо учитывать определенные нюансы, которые влияют на правильность подбора. Принимают во внимание диаметры следующих типов:

• внешний, главный показатель которого определяет класс продукции;
  
• внутренний, определяющий реальные размеры магистрали для прохождения теплового носителя;
  
• условный, при котором значение округляется и переводится в дюймы. 
  

Что касается выбора внешнего диаметра, он бывает большим или малым, а также средним. Сантехники и проектировщики рекомендуют подбирать минимально возможный диаметр трубы, насколько подобное возможно. Это сказывается и на количестве теплоносителя, который нужен для организации отопления. Последнее важно, особенно если планируется использование незамерзающей жидкости. 

В загородном доме необходимо заранее предусмотреть источник водоснабжения. Это может быть рядом расположенный пруд, колодец или скважина. И только в редких случаях реализуется центральное водоснабжение. 

Обратите внимание! Не стоит реализовывать отопительный контур большого диаметра. В некоторых случаях это приведет к потере эффекта от нагрева котла.

Когда в проектном плане будет утверждено полное количество радиаторов, согласно с площадью обогреваемого помещения и мощностью теплоотдачи, тогда можно приступать к выбору проводящих труб.

Несмотря на выбор материала изготовления труб, важным критерием становится внутренний и внешний диаметр. Учитывается, что если система имеет в себе прокачку теплоносителя под высоким давлением, стоит отказаться от труб, изготовленных из пластиковых композитов.

В расчет берется и температурная нагрузка. При выходном пороге в 90°С желательно использовать стальные либо медные трубы со значительным сечением. При нагреве менее 80°С в расход идут более дешевые трубы из металлопластика или полимеров с диаметром до 1/2 дюйма.

Разрабатывая инженерный план подключения частного дома к отопительной системе, учитывают среднее давление, которое варьируется от 0,15 до 0,3 мПа. Обстоятельство предполагает применение бюджетных труб из полимерных композитов с сечением до ¾ дюйма.

Также существует универсальная физико-математическая формула для вычета диаметра, чтобы правильно обустроить теплоснабжение в собственном доме на каждом участке предположительно отапливаемых помещений:

D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ Δt°) ⁄ V),

где:

• D - диаметр трубопровода;
  
• Q – показывает нагрузку на определенный участок магистрали;
  
• Δt° - разница температур подающей и обратной труб;
  
• V – скорость движения теплового носителя. 
  

Специалисты рекомендуют учитывать стандартные числа для (V), составляющие от 0.3 до 0.7 м/с. В обратной ситуации при меньшей скорости возможно скапливание воздуха, приводящее к образованию пробок. А при большей возможен гидравлический удар, который становится серьезным уроном для трубопроводной системы.

Таким образом, важно грамотно подбирать систему отопления, которая включает не только выбор котла подходящей мощности, но и трубы определенного диаметра. Можно использовать готовые параметры или провести работу своими силами. Для этого важно знать особенности отопительных приборов, которые планируются к покупке или уже имеются.