Получив результаты
В ходе расчетов определяется оптимальный размер трубы. Однако следует учитывать, что окончательное проектирование должно выполняться профессионалам и с применением значительно более сложных формул и схем. Учитываются и количество колен, способ подключения, оптимизация по затратам, экономической целесообразности и даже эстетического вида. При выборе диаметра учитывается разделение труб на основные и подводящие, наличие запорной арматуры и регулирующих приборов, с помощью которых настраивается обогрев в отдельных комнатах.
Частая ошибка старых систем отопления с естественной циркуляцией связана с разводкой труб. Колена формировались слишком угловатым и с заужением сечения, что приводит к существенному повышению гидродинамического сопротивления. Для снижения сопротивления необходимо соблюсти правильный радиус разворота (для стальных труб это 2-2,5D) и использовать трубогиб для сохранения профиля труб.
Влияние типа и размера трубы на работу системы
Так ли уж важен диаметр трубы? Как показывает практика, чрезвычайно! От него зависит ряд факторов, обеспечивающих высокий КПД всего контура:
- Пропускная способность и коэффициент теплоотдачи. Т.е. общий объём теплоносителя, находящегося в магистрали в определённый период времени и подлежащего нагреву.
- Давление теплоносителя в контуре, температура и скорость его движения.
- Гидравлические потери, возникающие на участках стыковки труб и элементов различного сечения. Чем больше подобных переходов, тем значительнее потери.
- Уровень шума теплосистемы.
Выделяют несколько видов диаметра:
- Внешний. Учитывает сечение внутренней полости и толщину стенок трубы. Используется при проектировании теплосистемы.
- Внутренний. Отражает значение поперечного сечения внутренней полости трубы. Определяет пропускную способность трубопровода.
- Номинальный (условный). Представляет собой усреднённое значение внутренних диаметров, полученное в результате вычислений.
Чтобы теплосистема работала полноценно, кроме сечения труб, следует учитывать ещё ряд факторов:
- Свойства теплоносителя, в качестве которого выступает вода, антифриз или пар.
- Материал, из которого изготовлены трубы.
- Скорость движения теплоносителя.
- Тип системы отопления: одно- или двухтрубная.
- Тип циркуляции: естественная или принудительная.
Другой метод определения диаметра
Его основа – логика при изучении многих отопительных систем. Этот метод изобретён монтажниками. Он работает для частных построек и квартир на малогабаритных системах.
Рабочая схема данного метода:
Из многих котлов идут патрубки первого (подачи) и обратного движения. Их параметры:¾ и ½ дюйма. И эта труба применяется для разводки до начального разветвления. А потом на следующей ветке размер сокращается на один шаг.
В системах, скромных по размерам, обычно присутствует 3-9 радиаторов, 2-3 ветки. Для каждой из них приходится 2-3 радиатора. Для подобных сетей эта методика оптимальна. Он приемлем и для одноэтажных частных построек.
Основные характеристики труб
Все существующие каналы имеют несколько параметров сечения. Нужно понимать это. В противном случае вы сможете ошибиться, и приобрести совсем те конструкции, которые вам нужны.
Существуют следующие параметры сечения конструкций:
- внутреннее;
- внешнее;
- условное.
Ключевым параметром считается внутренний диаметр канала. На его основе производят расчет показателя пропускной способности конструкции. Наружное сечение также учитывают при планировании контура
Оно очень важно при монтаже системы. Условным сечением называют округленный показатель диаметра
Как правило, его указывают в дюймах.
Выбирая каналы для создания отопительного контура, нужно понимать, что к изделиям, произведенных из разных материалам, используют разные измерительные системы. К примеру, чугунные и стальные конструкции маркируются исключительно по показателю внутреннего сечения, а медная и полимерная продукция — по наружному диаметру.
Кроме того, пластиковые каналы бывают различных видов.
На сегодняшний день производятся следующие виды полимерных труб:
- полипропиленовые;
- металлопластиковые;
- полиэтиленовые.
Пластиковые конструкции могут обладать различными техническими характеристиками. Наиболее удобными для создания отопительной системы являются трубы из армированного полипропилена. Но металлопластиковые и полиэтиленовые конструкции также применяются для решения этой задачи. Перед тем сделать выбор в пользу одной или другой продукции, детально изучите ее особенности. Только так можно подобрать наиболее оптимальный вариант.
Ниже ознакомьтесь с таблицей соответствия диаметров труб, сделанных из разных материалов. Она поможет вам сделать правильный выбор.
Таблица соответствия наружных диаметров и условных проходов стальных и полимерных труб
Чаще всего показатель сечения указывают в дюймах. Это распространяется на все виды каналов. Не забывайте, что один дюйм составляет 25.4 мм.
Выбор основного контура
Гидравлическая стрелка отделяет котловые и отопительные контура
Здесь необходимо рассматривать отдельно две схемы — однотрубную и двухтрубную. В первом случае расчет нужно вести через самый нагруженный стояк, где установлено большое количество отопительных приборов и запорной арматуры.
Во втором случае выбирается самый загруженный контур. Именно на его основе и нужно делать подсчет. Все остальные контуры будет иметь гидравлическое сопротивление гораздо ниже.
В том случае, если рассматривается горизонтальная развязка труб, то выбирается самое загруженное кольцо нижнего этажа. Под загруженностью понимают тепловую нагрузку.
Последовательность выполнения гидравлического расчета
1. Выбирается главное циркуляционное кольцо системы отопления (наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении). В тупиковых двухтрубных системах это кольцо, проходящее через нижний прибор самого удаленного и нагруженного стояка, в однотрубных – через наиболее удаленный и нагруженный стояк.
Например, в двухтрубной системе отопления с верхней разводкой главное циркуляционное кольцо пройдет от теплового пункта через главный стояк, подающую магистраль, через самый удаленный стояк, отопительный прибор нижнего этажа, обратную магистраль до теплового пункта.
В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк.
2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на участки (участок характеризуется постоянным расходом воды и одинаковым диаметром). На схеме проставляются номера участков, их длины и тепловые нагрузки. Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммированием тепловых нагрузок, обслуживаемых этими участками. Для выбора диаметра труб используются две величины:
а) заданный расход воды;
б) ориентировочные удельные потери давления на трение в расчетном циркуляционном кольце Rср.
Для расчета Rcp необходимо знать длину главного циркуляционного кольца и расчетное циркуляционное давление.
3. Определяется расчетное циркуляционное давление по формуле
, (5.1)
где– давление, создаваемое насосом, Па. Практика проектирования системы отопления показала, что наиболее целесообразно принять давление насоса, равное
, (5.2)
где
– сумма длин участков главного циркуляционного кольца;
– естественное давление, возникающее при охлаждении воды в приборах, Па, можно определить как
, (5.3)
где– расстояние от центра насоса (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м.
Значение коэффициента можно определить из табл.5.1.
Таблица 5.1 – Значение в зависимости от расчетной температуры воды в системе отопления
(),C | , кг/(м3К) |
85-65 | 0,6 |
95-70 | 0,64 |
105-70 | 0,66 |
115-70 | 0,68 |
– естественное давление, возникающее в результате охлаждения воды в трубопроводах .
В насосных системах с нижней разводкой величинойможно пренебречь.
Определяются удельные потери давления на трение
, (5.4)
где к=0,65 определяет долю потерь давления на трение.
5. Расход воды на участке определяется по формуле
(5.5)
гдеQ – тепловая нагрузка на участке, Вт:
(tг – tо) – разность температур теплоносителя.
6. По величинамиподбираются стандартные размеры труб .
6. Для выбранных диаметров трубопроводов и расчетных расходов воды определяется скорость движения теплоносителя v и устанавливаются фактические удельные потери давления на трение Rф.
При подборе диаметров на участках с малыми расходами теплоносителя могут быть большие расхождения междуи. Заниженные потерина этих участках компенсируются завышением величинна других участках.
7. Определяются потери давления на трение на расчетном участке, Па:
. (5.6)
Результаты расчета заносят в табл.5.2.
8. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя или формулу:
, (5.7)
где– сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке .
Значение ξ на каждом участке сводят в табл. 5.3.
Таблица 5.3 – Коэффициенты местных сопротивлений
№ п/п | Наименования участков и местных сопротивлений | Значения коэффициентов местных сопротивлений | Примечания |
9. Определяют суммарные потери давления на каждом участке
. (5.8)
10. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях в главном циркуляционном кольце
. (5.9)
11. Сравнивают Δр с Δрр. Суммарные потери давления по кольцу должны быть меньше величины Δрр на
. (5.10)
Запас располагаемого давления необходим на неучтенные в расчете гидравлические сопротивления.
Если условия не выполняются, то необходимо на некоторых участках кольца изменить диаметры труб.
12. После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.
Невязка потерь давлений на параллельно соединенных участках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5% – при попутном.
Таблица 5.2 – Результаты гидравлического расчета для системы отопления
На схеме трубопровода | По предварительному расчету | По окончательному расчету | ||||||||||||||
Номер участка | Тепловая нагрузка Q, Вт | Расход теплоносителя G, кг/ч | Длина участка l,м | Диаметрd, мм | Скоростьv, м/с | Удельные потери давления на трение R, Па/м | Потери давления на трение Δртр, Па | Сумма коэффициентов местных сопротивлений∑ξ | Потери давления в местных сопротивлениях Z | d, мм | v, м/с | R, Па/м | Δртр, Па | ∑ξ | Z, Па | Rl+Z, Па |
Занятие 6
Какие трубы выбрать для организации отопительной системы
Выбор труб для отопления частного дома — ответственный процесс, в ходе которого следует учитывать площадь помещения, отапливаемое оно или нет, какая мощность у котла и т. д. Для создания качественной системы лучше использовать полипропиленовые трубы. Они недорогие, обладают высокой герметичностью и просты в установке. Монтаж занимает немного времени в отличие от расчетов и подготовительных работ. Чтобы система работала долго и не нуждалась в профилактических работах, лучше выбрать армированные трубы и краны из нержавеющей стали.
Металлопластиковые трубы — хороший, но более дорогой вариант. Для монтажа достаточно иметь гаечный ключ. Главный минус изделий — низкий срок эксплуатации соединений. Следует использовать такие трубы только для отапливаемых помещений. Если позволяет бюджет, лучше приобрести трубы из нержавеющей стали. Они стоят дороже, но будут служить не менее 100 лет.
Диаметр отопительных труб
Еще один важный этап организации системы — выбор диаметра труб для отопления частного дома. Изделия представлены в разном диаметре.
Чтобы выбрать подходящий, следует изучить схему системы и обратиться к специалистам. Примерный диаметр можно рассчитать самостоятельно, учитывая площадь помещения и скорость движения теплоносителя.
Существует заблуждение, что установка труб с большим диаметром — залог эффективной работы системы. На самом деле из-за массивных труб снижается или пропадает давление в системе. В результате вода не способна попасть во все радиаторы. У труб с меньшим диаметром скорость потока воды выше. Оптимальное значение составляет от 0,2 до 1,5 м/с. При слишком высокой скорости в теплоносителе слышно бурление воды.
Для выбора подходящего диаметра делают расчет тепловой мощности. Например, для комнаты с потолками высотой до 3 метров на каждый квадратный метр нужно 100 Вт энергии. Для помещения в 20 квадратных метров понадобится 2000 Вт. Если прибавить 20% запаса, то получится 2400 Вт. Тепловая мощность обеспечивается наличием 1-2 радиаторов, установленных под окнами. Согласно таблице, для данного помещения подходят трубы с диаметров 8-10 мм. Это примерные расчеты, но они помогут рассчитать бюджет при ремонте дома.
Обустройство отопления — важный этап, который выполняют сразу после возведения дома. Стоит ответственно подходить к выбору труб, так как они являются главными элементами системы. Они должны быть прочными, долговечными, устойчивыми к скачкам температур и давления. При выборе изделий стоит учитывать массу нюансов. Это площадь помещения, отапливаемое оно или нет, способ прокладки коммуникаций. На организации отопительной системе экономить не стоит. Качественные материалы прослужат до 100 лет, сохраняя эксплуатационные характеристики. Следует выбирать изделия от проверенных производителей, так как даже малейшее нарушение технологии изготовления существенно ухудшает эксплуатационные свойства.
Почему необходимо увеличивать размеры каждого последующего радиатора?
Даже при правильно смонтированной однотрубной системе отопления, ее последние радиаторы будут нагреваться слабее, чем первые. Это происходит потому, что каждый последующий (по ходу движения теплоносителя) радиатор будет забирать около 10°C. Поэтому, для увеличения теплоотдачи последних отопительных приборов рекомендуется использовать многосекционные радиаторы, которые обладают более высокой теплоотдачей. Такое решение, безусловно, увеличивает себестоимость всей системы.
К примеру, однотрубная система отопления смонтирована так, что подающий трубопровод и подводки к радиаторам имеют одинаковый диаметр. В результате более высокого углового сопротивления, в радиатор войдет менее половины теплоносителя, около 45%, остальная часть продолжит движение по подающему трубопроводу. Если в первый радиатор поступил теплоноситель с температурой 60°C, то на выходе из радиатора будет уже 50°C. Далее 60°C-ый теплоноситель в подающей магистрали смешивается с 50°C-ым выходящим из радиатора, в результате этого получается теплоноситель с температурой около 55°C. Таким образом, с каждым последующим радиатором, температура теплоносителя будет уменьшаться примерно на 4,5-5°C (около 7%). Соответственно каждый последующий радиатор необходимо увеличивать на 7% по отношению к предыдущему.
Схема однотрубки с нижним подключением.
Определение необходимых размеров
С технико-экономической точки зрения выбрать диаметр труб лучше с помощью графика общих затрат от основных значений трубопроводной системы. Необходимые размеры металлопластиковых труб определяются по точке пересечения двух кривых на капитальные и эксплуатационные затраты. Предельно допустимая проточность воды в трубопроводной системе отопления зависит от размеров и колеблется в диапазоне от 0,8 до 1,5 м/c.
Практические параметры
Современные трубы относительно диаметра имеют следующую классификацию:
- трубы с малыми сечениями – 5-102 мм;
- среднего типа – 102-406 мм;
- трубы с большим сечением – от 406 мм.
При этом под условным диаметром понимается значение диаметра, округленное до целых в дюймовом выражении (или долях дюйма). При монтаже системы с принудительной циркуляцией специалисты рекомендуют выбрать трубы с как можно меньшим диаметром. Это необходимо по нескольким причинам:
- чем меньше диаметр, тем меньше теплоносителя нужно греть – это экономия денег и времени;
- малое сечение дает меньшую скорость течения воды в трубопроводе;
- такие трубы проще монтировать, и они экономически более выгодны.
Простая формула
Как провести расчет, если нет мощности обогрева? На самом деле, расчет диаметра труб можно провести, вооружившись таблицей диаметров и критерием мощности в 1 кВт на 10 м2. Для площади в 20 м2 расчет будет следующий: определение количества мощности на обогрев – 2*1кВт, итого 2 кВт; с учетом поправки на 20% (запас) получаем 2,4 кВт. Т.е. для обогрева комнат в доме понадобится 2,4 кВт.
Согласно таблице нужно найти мощность 2,4 кВт (2400 Вт) и соотнести со значением теплового потока – так показана оптимальная скорость движения воды в системе. Таблицы такие рассчитаны на двухтрубную систему отопления. При этом видно, что выбор сечения трубы для обогрева 20 м2 должен находится в пределах от 8 мм до 10 мм.
Расчет диаметра водопроводных труб
Сечение водопроводной трубы, точнее площадь сечения, определяется формулой:
S=π·r2,
где:
- S – площадь сечения трубы, м2;
- π – число «пи» с достаточным значением 3,14;
- r – радиус внутреннего сечения, м.
Как правило, в отношении стальных труб значение радиуса приравнивается к половинному значению их условного прохода (ДУ). У пластиковых труб номинальный наружный диаметр и внутренний диаметр обычно отличаются на шаг. Например, у 40 мм полипропиленовой трубы внутренний диаметр примерно соответствует 32 мм.
Пользуясь только формулой расчета площади сечения труб, рассчитать необходимые пропускные параметры водопровода не получится.
Необходимо воспользоваться еще одной формулой:
Q=V·S,
где:
- Q – расход воды, м3;
- V – скорость потока воды, м/с;
- S – площадь сечения трубы, м2.
Нормативы для внутренних водопроводов ограничивают диапазон скорости воды в пределах 0,7-1,5 м/с. Если вода будет двигаться с большей скоростью, то водопроводные трубы довольно громко зашумят. Определим внутреннее сечение трубопровода, учитывая наибольшую допустимую скорость воды.
Чем выше скорость жидкости в водопроводных трубах, тем более велико сопротивление ее продвижению. Причемпри падении напора в 16 мм трубопроводе из-за недостаточного сечения повысительный насос не поможет (+)
Прежде переведем расчетный расход воды, используя подсчитанные выше данные для умывальника, унитаза и душа, в кубометры в секунду: 0,3511·0,001= 0,0003511 м3/с.
Теперь получится рассчитать минимальную площадь сечения трубопровода, применив вторую формулу и введя максимально допустимое значение скорости воды: S=0,0003511:1,5=0,000234 м2.
Определим радиус внутреннего сечения водопровода по первой формуле: r2=0,000234:3,14=0,00007452. Вычисляем корень из полученного значения и получаем: r=0,00863 м. Соответственно, в миллиметрах радиус внутреннего сечения будет 8,63 мм.
Умножив полученное значение радиуса на два, находим требуемый диаметр трубы для водопровода: 8,63·2=17,26 мм. Т.е. оптимальное ДУ трубопровода составит 20 мм (округление в большую сторону).
Подбор диаметра труб отопления — Teplopraktik
Диаметр труб отопления зависит от того какой объем теплоносителя будет проходить через них. Очевидно, что на главном подающем трубопроводе, идущем от отопительного котла, диаметр будет больше, на ветке с тремя радиаторами он будет еще меньше, а на конечном радиаторе он будет самым маленьким. Соответственно диаметр трубы будет зависеть от общей тепловой мощности радиаторов, который питает данный трубопровод.
Кроме того диаметр трубопровода зависит от скорости движения теплоносителя в системе и от перепада температур подача/обратка. Чем выше этот перепад, тем меньше требуется диаметр трубопровода. Стандартный перепад температур – 20°С. В более комфортных системах этот перепад меньше – 10°С.
Отопительная система с циркуляционным насосом характеризуется высокой скоростью теплоносителя, система же с естественной циркуляцией обладает низкой скоростью, поэтому это обязательно надо учитывать при подборе труб отопления. Не стоит закладывать в расчет трубопроводов слишком большую скорость движения воды в трубах, т.к. это создаст различные неприятные шумы и журчание в трубах. При слишком низкой скорости же возникает риск образования воздушных пробок в системе. Скорость движения в трубах должна быть в пределах 0,4 – 0,6 м/с. Самотечная система характеризуется значительно более низкой скоростью теплоносителя, поэтому диаметр труб нужно выбирать больше.
Поэтому ниже мы укажем таблицы подбора диаметра труб для различных систем с указанными параметрами. В таблице используется подбор диаметра труб из различных материалов. Стальные трубы ВГП имеют обозначение по внутреннему диаметру, тогда как полипропиленовые, металлопластиковые и трубы из сшитого полиэтилена имеют обозначение по наружному диаметру. Это учтено в таблице подбора диаметров трубопроводов.
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 50 | 39 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 40 | 35 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 30 | 30 | 1,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 20 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 15 | 21 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 12 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 10 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 8 | 16 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 6 | 14 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 5 | 12 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 4 | 11 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 3 | 10 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| 2 | 8 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| 1 | 6 | 3/8 дюйма (10мм) | 16 | 16 |
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 50 | 55 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 40 | 48 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 30 | 43 | 2 дюйма (50мм), либо 1,5 дюйма (40мм) | 63 | 63 |
| 20 | 35 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 15 | 30 | 1,25 дюйма (32мм) | 40 | 40 |
| 12 | 27 | 1,25 дюйма (32мм) | 40 | 40 |
| 10 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 8 | 22 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 6 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 5 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 4 | 16 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 3 | 13 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 2 | 11 | 1/2 дюйма (15мм) | 16 | 16 |
| 1 | 8 | 1/2 дюйма (15мм) | 16 | 16 |
| Тепловая нагрузка, кВт | Необходимый внутренний диаметр трубы, мм | Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра: | ||
| ВГП стальные | Полипропилен | Сшитый полиэтилен | ||
| 30 | 48 | 2 дюйма (50мм) | 63 | 63 |
| 20 | 39 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 15 | 34 | 1,5 дюйма (40мм) | 50 | 50 |
| 12 | 30 | 1,25 дюйма (32мм), (дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 10 | 28 | 1,25 дюйма (32мм), (дюйм с четвертью) | 40 | 40 |
| 8 | 25 | 1 дюйм (25мм) | 32 | 32 |
| 6 | 21 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 5 | 19 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 4 | 17 | 3/4 дюйма (20мм) | 25 | 25 |
| 3 | 15 | 3/4 дюйма (20мм)) | 25 | 25 |
| 2 | 12 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
| 1 | 10 | 1/2 дюйма (15мм) | 20 | 20 |
Пример использования: двухтрубная система с циркуляционным насосом, общая мощность 18 кВт.
Разводка выполнена полипропиленовой трубой, условное обозначение — ПП.
Как видим из схемы — вначале из котла выходит полипропиленовая труба, диаметром 40мм, внутренний просвет у нее 25мм, что соответствует металлической ВГП трубе в 1 дюйм (25мм). Далее идет отвод на бойлер (4 кВт) и теплые полы (2 кВт) двух ПП труб, диаметром 16мм. После этого часть теплоносителя отделилась, поэтому нет необходимости в такой толстой трубе. На отопление 1-ого и 2-ого этажей уже пойдет более тонкая труба — 32мм, она пойдет до первого тройника. На тройнике отделяется ветка на 1-ый этаж, диаметром 25мм, и на 2-ой этаж, также диаметром 25мм. К конечным радиаторам уже подходит полипропиленовая труба диаметром 16мм. И на 3-х последних радиаторах также идет заужение подающей трубы до 16мм.
В однотрубной системе, в отличие от двухтрубной по одному трубопроводу подается весь теплоноситель системы. Поэтому в такой системе весь трубопровод (после ответвления трубы на бойлер и теплый пол) будет диаметром 32мм, а к отдельным радиаторам от основного трубопровода будут подходить трубы 16мм.
teplopraktik.ru
Какие же трубы лучше выбрать для отопления частного дома
Выяснив, какими могут быть трубы для отопления дома и, чтобы определить какие из них подойдут лучше, необходимо учесть все факторы, характеризующие особенности будущей системы отопления и ваши возможности:
- ее тип (открытая или закрытая), вид циркуляции теплоносителя (принудительная или естественная), схему разводки и количество необходимых труб;
- способ монтажа – открытый (наружный) или закрытый ( внутри стен или в нишах);
- ее сложность – конфигурацию, количество контуров и ветвей, наличие дополнительного оборудования;
- рабочие и максимально возможные температура и давление теплоносителя;
- желание смонтировать ее своими руками или с помощью нанятых специалистов;
- наличие средств, которые можете потратить на устройство отопления.
В одном случае это могут быть обыкновенные стальные трубы, как например, для систем с естественной циркуляцией использующих в качестве источника тепловой энергии твердотопливный котел или печь с теплообменником. Но при этом необходимо помнить о их недостатках, рассмотренных выше.
Это могут быть также трубы из полипропилена – как эконом-вариант для систем с естественной или комбинированной циркуляцией, но для этого придется обзавестись специальным паяльником и научиться их качественно паять или нанять для этого специалиста. К тому же, если вы выберете этот вариант, необходимо помнить о температурных ограничениях и особенностях их применения.
Если же вы хотите самостоятельно очень быстро смонтировать простую систему с принудительной циркуляцией, монтаж которой не потребует дорогих инструментов, то возможно ваш оптимальный вариант – металлопластик, особенно при использовании компрессионных фитингов. Хотя, с другой стороны, это не самый надежный вариант соединения — при монтаже систем отопления из металлопластиковых труб лучше использовать пресс-фитинги. Правда, для монтажа тогда потребуются специальные пресс-клещи. Но зато такая система будет более надежной и долговечной.
Если же вы не стеснены в средствах, то вполне возможно, что для вас оптимальным вариантом могут стать медные трубы, но для их монтажа необходимо пригласить квалификационного специалиста или самому владеть необходимыми навыками и иметь соответствующие инструменты.
Автоматизированный гидравлический расчет системы отопления Excel
Чтобы было удобнее делать гидравлические расчеты, можно воспользоваться различными компьютерными программами, позволяющими выполнять точные вычисления. Одной из самых таких популярных программ считается Excel.
Кстати, если вы не знаете основ гидравлики, то сделать вам это будет трудно, даже в компьютерных программах. Это связано с тем, что в некоторых из них нет расшифровок формул и вычислений сопротивления в особо сложных цепочках.
Нюансы некоторых программ:
- OvertopCO и DanfossCO могут вести расчеты систем с естественной циркуляцией;
- HERZ C.O. 3.5 – работает по способу расчета удельных потерь давления;
- Potok – отлично справляется с расчетами по изменяющимся перепадам температур по стоякам.
Что касается работы в Excel, то использовать электронные таблицы очень удобно. Нужно просто знать поочередность действий и точные вычислительные формулы. Вначале выбирается нужная ячейка, в которую вводятся данные. Дальнейший расчет происходит путем автоматического применения формул.
Например, для того, чтобы посчитать диаметр труб, нам нужно знать:
- Разницу между горячим и холодным источником тепла для двухтрубной системы или расход жидкости для однотрубной;
- Скорость движения источника тепла и его потока;
- Плотность жидкости и параметры исследуемых участков (их длина в метрах и число находящихся там приборов).
Для расчета размеров труб внутри каждого участка как раз удобно пользоваться экселевскими таблицами.
Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией
Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.
Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.
Закрытая система с самотечной циркуляцией
В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:
- При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
- Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
- При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.
В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.
Открытая система с самотечной циркуляцией
Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.
Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.
Однотрубная система с самоциркуляцией
Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.
Преимуществ у данного решения несколько:
- Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
- Экономятся средства на монтаж системы.
Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).
Двухтрубная система с самоциркуляцией
Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:
- Подача и обратка проходят по разным трубам.
- Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
- Второй подводкой батарея подключается к обратке.
В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:
- Равномерное распределение тепла.
- Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
- Проще выполнить регулировку системы.
- Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
- Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.
Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.
Цели гидравлического расчета
Цели гидравлического расчета заключаются в следующем:
- Подобрать оптимальные диаметры трубопроводов.
- Увязать давления в отдельных ветвях сети.
- Выбрать циркуляционный насос для системы отопления.
Раскроем подробнее каждый из этих пунктов.
1. Подбор диаметров трубопроводов
Чем меньше диаметр трубопровода, тем больше сопротивление оказывается потоку теплоносителя из-за трения о стенки трубопровода и местных сопротивлений на поворотах и ответвлениях. Поэтому для малых расходов, как правило, берутся малые диаметры трубопроводов, для больших расходов, соответственно, большие диаметры, за счёт чего можно ограниченно отрегулировать систему.
Если система разветвлённая – есть короткая и длинная ветка, то на длинной ветке идёт большой расход, а на короткой – меньший. В этом случае короткая ветка должна выполняться из труб меньших диаметров, а длинная ветка должна выполняться из труб большего диаметра.
И, по мере уменьшения расхода, от начала к концу ветки диаметры труб должны уменьшаться так, чтобы скорость теплоносителя была примерно одинакова.
2. Увязка давлений в отдельных ветвях сети
Увязка может производиться подбором соответствующих диаметров труб или, если возможности этого способа исчерпаны, то за счёт установки регуляторов расхода давления или регулировочных вентилей на отдельных ветвях.
Частично мы, как это описано выше, можем увязать давление с помощью подбора диаметров трубопроводов. Но не всегда это удаётся сделать. Например, если берём самый маленький диаметр трубопровода на короткой ветке, а сопротивление в нём все равно недостаточно большое, тогда весь поток воды будет идти через короткую ветку, не заходя в длинную. В этом случае требуется дополнительная регулировочная арматура.
Регулировочная арматура может быть разной.
Бюджетный вариант — ставим регулировочный вентиль — т.е. вентиль с плавной регулировкой, который имеет градацию в настройке. Каждый вентиль имеет свою характеристику. При гидравлическом расчёте проектировщик смотрит, какое давление необходимо погасить, и определяется так называемая невязка давлений между длинной и короткой ветками. Тогда по характеристике вентиля проектировщик определяет, на сколько оборотов этот вентиль, от полностью закрытого положения, надо будет открыть. Например, на 1, на 1.5 или на 2 оборота. В зависимости от степени открытия вентиля будет добавляться разное сопротивление.
Более дорогой и сложный вариант регулировочной арматуры — т.н. регуляторы давления и регуляторы расхода. Это устройства, на которых мы задаём необходимый расход или необходимый перепад давлений, т.е. падение давлений на этой ветке. В этом случае устройства сами контролируют работу системы и, если расход не соответствует требуемому уровню, то они открывают сечение, и расход увеличивается. Если расход слишком большой, то сечение перекрывается. Аналогично происходит и с давлением.
Если все потребители после ночного понижения теплоотдачи одновременно открыли утром свои отопительные приборы, то теплоноситель попытается, в первую очередь, поступать в ближние к тепловому пункту приборы, а до дальних дойдет спустя часы. Тогда сработает регулятор давления, прикрывая ближайшие ветки и, тем самым, обеспечит равномерное поступление теплоносителя во все ветки.
3. Подбор циркуляционного насоса по давлению (напору) и по расходу (подаче)
Расчетные потери давления в главном циркуляционном кольце (с небольшим запасом) определят напор для циркуляционного насоса. А расчетный расход насоса – это суммарный расход теплоносителя по всем ветвям системы. Насос подбирается по напору и по расходу.
Если в системе стоит несколько циркуляционных насосов, то в случае их последовательного монтажа у них суммируется напор, а расход будет общим. Если насосы работают параллельно, то у них суммируется расход, а напор будет одинаковым.
