Підбір діаметра труби для опалення в приватному будинку
Комфортні умови у житлі забезпечує потужна система різних інженерних комунікацій. При плануванні обігріву в приватному будинку треба правильно розрахувати не лише параметри котла, але й елементів транспортування теплоносія. В огляді детально розберемо, як підібрати діаметр труби для опалення.
Вплив характеристик на ККД
Грамотно розроблений проект трубопроводу позитивно впливає на продуктивність системи обігріву. Від поперечного перерізу компонентів залежить пропускна спроможність конструкції. Параметр показує об'єм гарячої рідини, яка за одиницю часу пройде постійної швидкості.
На продуктивність інженерної мережі часто впливають чинники. ККД контуру залежить від 4 обставин:
- Пропускна здатність та тепловіддача. Характеристика підпорядковується кількості води у системі.
- Тиск. Параметр в опалювальній мережі пов'язують із температурою та швидкістю.
- Тепловтрати. На ділянках стиків та на згинах буде зниження показників.
- Шум. Чим швидше рухається рідина, тим сильніший звук.
В опалювальній системі при постійній витраті теплоносія та зменшенні діаметра відбувається збільшення темпу руху води. На лініях з невеликим перетином посилюватиметься швидкість рідини. Через низький тиск у габаритних конструкціях стрімкість потоку знижується.
Якщо діаметр труб для опалення приватного будинку занадто великий, потужності вбудованого в котел насоса не вистачить для переміщення. У великій системі буде багато теплоносія, тому обладнання не впорається із рухом такого обсягу рідини. На підігрів надлишку води доведеться витрачати більше енергії та часу, що знижується ККД мережі та збільшуються втрати. При проходженні через всі кімнати волога швидко остигає.
Габаритний переріз заборонено використовувати у системах із природною циркуляцією. При зниженні швидкості існує ризик зупинки та закипання рідини в нагрівальному казані. При невеликому діаметрі волога може розірвати інженерну мережу.
При зниженні швидкості до 0,25 м/сек у трубах часто виникають повітряні пробки. Якщо швидкість потоку більше 1,5 м/сек, то в опалювальній системі з'являється шум. За постійного перевищення нормативів звукового фону мешканцям котеджу некомфортно жити.
Види труб
Підбір діаметра опалювальної труби залежить від матеріалу, з якого зробили елементи. Параметри впливають не тільки на розміри перерізу, а й на спосіб монтажу, вартість проекту та можливі тепловтрати. Для систем обігріву використовують 4 популярні види.
Сталеві
Металеві труби при створенні інженерних мереж – недорогий та практичний варіант, у яких висока теплопровідність та максимальний тиск до 30 атмосфер. При правильній експлуатації конструкції прослужать 20-30 років. У сировини немає обмежень за температурою, тому часто використовують у паровій системі при 100-130°С.
Через ціну та стійкість до розширення власники нерухомості часто віддають перевагу вуглецевій сталі. Корозія – основний недолік моделей із металу. При окисних процесах на поверхні стін виникають шорсткості, на яких накопичуються відкладення. При розростанні нальоту зменшується прохід для води та знижується теплопровідність виробу. При витончення стінок від іржі утворюються прориви. Мінімізувати проблему можна якісним теплоносієм у системі та регулярним промиванням труб.
Трохи менш примхливою є оцинкована сталь. Покриття захищає метал від корозії, що збільшує термін експлуатації інженерної мережі. Моделі витримують навантаження під час гідроударів і добре функціонують за умов високих температур.
Труби з нержавіючої сталі за довговічністю випереджають оцинковані та вуглецеві види. Правильно встановлена конструкція інертна до агресивного теплоносія, тому не боїться корозії та прослужить понад 30 років. Для контуру опалення підходять елементи, виконані безшовним способом зварювання.
Мінус усіх сталевих труб – вага та складність монтажу. Конструкції не гнуться без спеціального обладнання, тому на вигинах доводиться використовувати додаткові деталі, що знижують ККД інженерної мережі. Зараз з'явилися варіанти у вигляді гофри, але й вони нестійкі до агресивного середовища теплоносія.
Мідні
Максимальна робоча температура – 200-250°С, тиск – понад 30 атмосфер. При правильному монтажі система опалення прослужить 90-100 років. У металу висока стійкість до корозії та замерзання. Мідні труби за технологією виробництва ділять на 2 види:
- Невипалені. Дуже міцний матеріал не трісне під тиском до 40 атмосфер.
- Відпалені. Після термічної обробки (відпалу) вироби стають еластичними та гнучкими, при цьому зменшується міцність.
Якщо порівнювати зі сталлю, то у міді висока щільність, тому труби мають тонкі стінки і невелику вагу. Через хорошу теплопровідність контур швидко та рівномірно нагрівається. Завдяки рівній поверхні у циркулюючої рідини мінімальний опір. На внутрішніх перегородках не утворюються нарости, що виключає появу засорів та зниження ККД.
Мідні труби несумісні з іншими металами. При контакті зі сталлю, алюмінієм або чавуном у рідині починаються хімічні процеси та утворюється газ. В інженерній мережі обов'язково передбачають стравлюючі клапани для скупчень. Додаткові деталі повинні бути з міді або латуні, радіатори – з нержавіючої сталі.
В опалювальній системі з мідними трубами використовують добре очищений теплоносій. Тверді фракції сміття можуть пошкодити м'який метал. Додатково до мережі включають фільтр механічного очищення. Матеріал має високу електропровідність, тому контур обов'язково заземляється.
Полімерні
Максимальна температура теплоносія варіюється в межах 90-95 ° С. Короткочасно конструкція витримає 130 ° С, але при тривалому контакті полімерні труби деформуються. За дотримання правил експлуатації прослужать до 30 років. При підключенні до опалення контур стійкий до стрибків тиску.
Через пластичність матеріалу труби легко прокладати без різання та без додаткових з'єднань. Для зварювання використовують спеціальний апарат, який розігріває деталі. Місця спайки в готовій конструкції не видно неозброєним поглядом.
Пластик невибагливий до якості рідини в опалювальній системі. Сировина не вступає у хімічну реакцію, тому не іржавіє і не руйнується від корозії. Ідеально рівні стінки не знижують швидкість теплоносія та не покриваються нальотом.
В опаленні використовують армовані полімерні труби, які можна дізнатися по маркуванню на поверхні (PPR-FR-PPR, PPR-GR-PPR). Як зміцнюючий матеріал виступає скловолокно або алюміній.
Металопластикові
Труби складаються з 5 шарів модифікованого пластику та тонкої фольги, тому дуже міцні. Вироби стійкі до високих температур (до +110 С), заморожування та розморожування, зберігають початкову форму. Через гладкість внутрішніх стінок на поверхні не утворюються відкладення.
По лінійному розширенню металопластикові труби у 2,5 рази перевищують аналоги зі сталі. При тривалому впливі прямого ультрафіолету та електромагнітних променів виріб швидко втрачає міцність та зношується. Деталі потрібно правильно монтувати, а з'єднання щільно підтягувати. При перевищенні кута вигину тріскаються.
Які діаметри бувають
У технічних параметрах опалювальних труб використовують різні види перерізу. При обліку монтажних конструкцій та площі беруть зовнішній діаметр зі стінками. Внутрішні показники вказують розмір просвітів, тому підходять при розрахунку пропускну здатність мережі. Умовний варіант є усередненням у бік простору всередині.
У магазинах труби позначають із зовнішнього перерізу, часто в дюймах (25,4 мм). Внутрішні параметри варіюються залежно від товщини стінок, матеріалу та призначення деталі. Зовнішні характеристики у сталевих шовних моделей на 3-4% товщі, ніж у полімерних та безшовних конструкцій. Мідні види найтонші, менше за інших на 1-2 мм.
Розмір опалювальних труб впливає на завдання, які елемент повинен виконувати. Параметри популярних діаметрів варіюються від 16 до 40 мм:
- 16. Використовують для підключення однієї або двох батарей.
- 20. Доречні під час монтажу 1 радіатора або групи до 5 шт. Загальна потужність – 7 кВт.
- 25. Моделі застосовують для встановлення опалювальних конструкцій тупикової схеми розведення.
- 32. Використовують для облаштування інженерної мережі цілого поверху або котеджу загальною пропускною здатністю до 19 кВт.
- 40. Підходить для 20 батарей потужністю до 30 кВт.
Від вибору перерізу опалювальних труб залежить пропускні можливості системи, гідро- та тепловтрати. Необ'ємний теплоносій швидко гріється, а невеликий розмір забезпечує кращий опір та низький шум. Елементи невеликого діаметра за вартістю дешевші, ніж великі. Занадто компактні моделі створюють посилене навантаження на арматуру, що призводить до поривів.
Види руху теплоносія
Швидкість переміщення потоку гарячої води в трубах – один із важливих параметрів, що дозволяє вирахувати діаметр деталей. Рекомендований рух варіюється від 0,26 до 1,4 м/сек. Вже при 1,5 знижується тепловіддача та збільшується шум в інженерній мережі. Існують 2 види, у яких треба розібратися.
Конвекційний
Варіант із природною циркуляцією підходить для твердопаливних котлів. Принцип роботи ґрунтується на фізичних законах. Щільність холодної рідини менша, ніж у гарячої. Прохолодна волога, стікаючи трубою, витісняє теплу вгору. Швидкість переміщення у таких мережах – 0,2 м/сек.
Невеликий потік переміщення при конвекційній циркуляції стає причиною утворення повітряних пробок і зниження обсягу тепла, що переноситься. Вирішити проблеми допоможуть розширювальний бак і крани Маєвського.
Діаметр опалювальних деталей з конвекційною циркуляцією повинен збігатися з вихідним патрубком котла. Найбільший стартовий переріз витримують до першого роздоріжжя. Під час розведення поступово зменшують розміри труб. В останньому вузлі властивості елементів варіюються в межах 16-19 мм.
Примусовий
У контурі циркуляцію здійснюють за допомогою насоса та колектора, які входять до конструкції котла (газового, електричного). Користувач може самостійно контролювати швидкість теплоносія. У інженерних мережах підтримуються параметри не більше 0,7-1,2 м/сек.
У випадках із циркуляцією примусової доцільно використовувати труби невеликого діаметра. У контурі з малим обсягом швидше та легше гріти воду, що збільшує ККД конструкції. Встановлення та маскування тонких деталей набагато простіше, ніж товстих аналогів.
Перетин мереж з примусовою циркуляцією часто залежить від схеми приєднання обігріву. Розмір при променевій підводці від обладнання до труб – 19 мм, при однотрубній та двотрубній – 25 мм. Параметр не є остаточним та розраховується за характеристиками котла та котеджу.
Системи опалення
Щоб правильно вирахувати діаметр труб, треба враховувати схему розведення. Опір впливає на параметри опалювального обладнання та характеристики деталей (перетин, матеріал). У котеджі використовують 2 різновиди систем обігріву.
Двотрубний
Опалювальний варіант з вертикальним стояком розміщення труб може бути як верхнім, так і нижнім. До кожного радіатора підключають 2 елементи: для підведення гарячої та відведення холодної вологи. Горизонтальне розведення буває:
- тупиковий;
- паралельною;
- променевої (колекторної).
Максимальна температура для полімерів – 95 С, для сталі – 130 С. Довга інженерна мережа з великою кількістю теплоносія працює лише з примусовою циркуляцією. Розуміючи, яку схему використовуєш, легко розрахувати загальну протяжність, затримки швидкості на стиках (вигинах) та отримати потрібний опір.
Грамотний вибір діаметра опалювальної труби забезпечить рівномірне прогрівання батарей. Професіонали часто віддають перевагу полімерним деталям з перерізом 25 та 20 мм. Великі елементи використовують як контур, менші – відводи до радіаторів. У компактному приватному будинку основну мережу збирають із 20 мм, патрубки – із 16 мм.
Знаючи кількість квадратів житла легко визначити потужність опалювального обладнання та діаметр труб. У казані з високою продуктивністю використовують елементи з великим перетином. Для обігріву 1 м2 при стелі 2,5 м потрібно 100 Вт інтенсивності техніки. До параметрів додають можливі втрати, доречні для конкретного регіону.
Швидкість рідини в трубах повинна змінюватись в межах від 0,25 до 1,3 м/сек. Якщо в котлі є вбудований насос, беруть середнє значення потоку (0,6 м/сек). При виборі перерізу враховують час охолодження води, які в середньому становлять 20 С. Для опалювального обладнання з тиском 10 атмосфер підходять деталі з перетином 25 мм, для потужних конструкцій 20-25 - 32 мм.
Однотрубна
У котеджах невеликого розміру використовують схему "Ленінградка". Система складається із 1 труби, до якої послідовно підключені всі радіатори. Опалювальний контур функціонує у циклічному режимі. Устаткування постачає гарячий теплоносій від котла до батарей, що остигнув повертає в апарат для нагрівання. Максимальна температура для металевих елементів – 105°С, для пластику – 95°С.
До однотрубної системи обов'язково входять прилади, які називають групою безпеки. Додаткові пристрої дозволяють швидко знизити тиск, що піднявся в мережі, попередивши розрив труб. При монтажі компоненти розміщують на граничному видаленні один від одного. Запобіжний клапан врізають трохи вище за казан. По всьому контуру поступово ставлять терморегулятори та крани Маєвського.
При природному обертанні вода самопливом рухається системою, при примусовому – з допомогою насосів. Щоб конструкція була збалансованою, переріз деталей в однотрубної мережі часто різниться різних ділянках. Якщо будинок одноповерховий та компактний, то беруть компоненти з єдиним діаметром. У крихітних приміщеннях навіть із конвекційною циркуляцією розмір елементів не повинен перевищувати 32 мм.
Потужність котла
У заміському будинку обігрів кімнат виробляють за допомогою газового або електричного обладнання, рідше – твердопаливних моделей. Відштовхуючись від розміру простору обігрівається проводять розрахунок потужності. Для якісного опалення житла потрібно 0,1 квт теплової енергії на квадрат. Параметри можуть змінюватися через кліматичні особливості або щадний режим до 1,3.
На потужність котла впливає матеріал, з яких зроблено стіни та наявність теплоізоляції. Збільшена теплопровідність у поєднанні з тонкістю перегородок посилює теплові втрати заміського будинку. Навіть найпродуктивніша модель не впорається з обігрівом будівлі.
На якість опалення впливає наявність другого контуру котла. При включенні гарячої води для побутових потреб знижується продуктивність інженерної системи. У конструкцій з такою опцією параметри мають бути вищими, ніж у одноконтурних аналогів.
Потужність котла залежить від палива. Найпрактичнішим вважається газове обладнання. Найбільш дорогими є електричні, найнезручнішими – твердопаливні. Для оптимізації циркуляції теплоносія та для вирішення проблеми з повітряними пробками використовують насоси.
Як користуватися таблицями
Якщо не знаєте, який діаметр труб потрібний для опалення приватного будинку, можна скористатися підказками. Виробники розробили спеціальні таблиці, що допомагають розрахувати необхідний параметр. Розмір залежить від показників об'єму тепла, швидкості гарячої води та градуса.
Для двотрубного варіанта
Для наочності розглянемо обчислення перерізу труб для опалення котеджу, що складається з двох поверхів. Для контуру використовують поліпропіленові моделі, а режим роботи котла – 80/60 із різницею температур 20 С. Тепловтрати будівлі – 38 кВт. На обігрів нижніх приміщень витрачається 20 кВт, верхніх – 18. У підказці дані вказують у Вт.
У таблиці рожевим відзначили найбільш прийнятну швидкість руху гарячої води. Насамперед визначають місце від котла до першого повороту (відгалуження). Через лінію проходить вся рідина, тому обсяг залишається початковим (38 квт). У підказці потрібно знайти рядок, яким доходять до зони з відповідним відтінком і піднімаються вгору. З двох діаметрів 50 і 40 мм беруть менший.
Після поділу потоки йдуть на перший (20 кВт) та другий (18 кВт) поверх. У таблиці рожевого маркера шукають потрібні параметри. У результаті отримують перетин 32 мм, за допомогою якого розводять обидві гілки.
Контур поділяється на дві частини з однаковим навантаженням. На нижньому ярусі йде подвійне крило, 10 кВт кожне (20 кВт). У верхніх приміщеннях розгалуження йде вже 9 кВт (18 кВт). У підказці шукають потрібне значення для обох рішень. Отриманий діаметр – 25 мм. На першому поверсі перетин зменшується до 20 мм після 2 батареї, на другому – після 3.
При розрахунку даних для опалення важливою є інформація на виході з опалювального котла. Для зворотного перебігу характеристики труб не змінюють. У кожного виробника існують свої таблиці, а розглянута в описі приклад для розуміння алгоритму дій.
Для однотрубної системи
Принцип роботи з підказками нагадує описаний у попередньому підрозділі, але змінюється лише структура даних. У таблиці прийнятну швидкість гарячої рідини пофарбували у блакитний відтінок, а параметри потужності розташували у шапці. Як зразок використовують однотрубну схему з примусовою циркуляцією одноповерхового будинку на 6 батарей.
Для обчислення розміру труб для опалення розраховують внутрішній переріз деталей. При вході в мережу з котла подається енергія потужністю 15 кВт. У підказці дільниці з оптимальним рухом шукають дані, близькі до 15 000 одиниць. У результаті набувають два значення (20 і 25 мм), з яких вибирають менше.
При вході в першу батарею навантаження зменшується до 12 кВт. У блакитній області таблиці знаходять необхідні параметри і отримують діаметр 20 мм. До третього радіатора потужність знижується до 10,4 кВт. У світло-синьому полі визначають переріз 20 мм.
До четвертої батареї теплове навантаження зменшується на 2 кВт. У таблиці з даними 8,5 кВт рекомендований розмір труби – 15 мм. Параметр повторюється і у п'ятій конструкції, до шостої можна брати 12 мм.
Для металевого контуру
При роботі зі сталлю та міддю доведеться враховувати тепловтрати, які здійснюються через стінки труб. Якщо інженерна мережа компактна, то невеликий збиток практично не відчувається. Чим довший контур, тим помітніший холод. Неправильно підібраний діаметр спричинить низьку температуру в батареях.
Тепловтрати для сталевої труби з перетином 40 мм і стінками 1,4 мм, вираховують за формулою:
Q=k*3.14 (tв-tп).
Значення "К" - лінійний коефіцієнт передачі тепла, який для металевої деталі становить 0,27 Вт. Параметри у дужках – температура води (80°С) та повітря в приміщенні (22°С). Якщо підставити дані контуру, виходить 49 Вт/с. На кожен метр системи губиться до 50 Вт енергії. У протяжній мережі збитки можуть стати критичними, тому нестачу нейтралізують правильним перетином.
Таблиці з обчисленням діаметра можна знайти на сайті виробника. Під час маркування труб вказують зовнішні або внутрішні параметри. Фахівці радять усереднити дані, додавши 5% похибки.
Для природної циркуляції
Конструкції з конвекційним видом руху гарячої води працюють завдяки різниці тиску та температур на вході та виході з котла. Рідина циркулює за рахунок гравітації, яку посилює тиск теплоносія. Для природного типу потрібні труби з відповідним діаметром. Чим більше вологи крутиться в системі, тим сильніша швидкість. При перевищенні перерізу обладнання витрачає більше енергії та часу на розігрів, що знижує ККД.
Конвекційний вид руху води підходить для компактних заміських будинків із коротким опалювальним контуром. У конструкції треба підтримувати швидкість не більше 0,4-0,6 м/сек. Щоб одержати перетин, треба параметри розрахувати за такою формулою.
Висновок
Обігрів котеджу - складна та трудомістка процедура, в якій потрібно передбачити всі фактори. Розуміючи, який діаметр труби вибрати для опалення, легко створити комфортну атмосферу у приватному будинку. Під час пошуку перетину деталей професіонали рекомендують скористатися таблицями чи формулами.
