Главная Для отопления

Расчет двухтрубной системы отопления с гидравлическим описанием. Как подобрать диаметры труб для системы отопления частного дома

В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом. При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:

Общие теплопотери дома или квартиры.
Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
Протяженность трубопровода.
Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).

То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете и рассчитываете . Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки). У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».

Как выбрать диаметр трубы отопления

Поясним. Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса. В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

Так как есть определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое по ним нужно доставить, каждый раз считать одно и то же — неразумно. Потому были разработаны специальные таблицы, по которым в зависимости от требуемого количества тепла, скорости движения теплоносителя и температурных показателей работы системы, определяется возможный размер. То есть для определения сечения труб в системе отопления находите нужную таблицу и по ней подбираете подходящее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по такой формуле (при желании можете посчитать). Затем рассчитанные значения записывались в таблицу.

D - искомый диаметр трубопровода, мм
∆t° - дельта температур (разница подачи и обратки), °С
Q - нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное нами количество тепла, необходимое на обогрев помещения
V - скорость теплоносителя, м/с — выбирается из определенного диапазона.

В системах индивидуального отопления скорость движения теплоносителя может быть от 0,2 м/с до 1,5 м/с. По опыту эксплуатации известно, что оптимальная скорость находится в пределах 0,3 м/с — 0,7 м/с. Если теплоноситель движется медленнее, возникают воздушные пробки, если быстрее — сильно возрастает уровень шумов. Оптимальный диапазон скоростей и выбирают в таблице. Таблицы разработаны для разных видов труб: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. Рассчитаны значения для стандартных режимов работы: с высокими и средними температурами. Чтобы процесс подбора был более понятен, разберем конкретные примеры.

Расчет для двухтрубной системы

Имеется двухэтажный дом с отопления по два крыла на каждом этаже. Использоваться будут полипропиленовые изделия, режим работы 80/60 с дельтой температур 20 °C . Теплопотери дома составляют 38 кВт тепловой энергии. На первый этаж приходится 20 кВт, на второй 18 кВт. Схема приведена ниже.

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Правое крыло (кликните для увеличения размера)

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Левое крыло (кликните для увеличения размера)

Справа размещена таблица, по которой определять будем диаметр. Розоватая область — зона оптимальной скорости движения теплоносителя.

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельтой температур 20оС (кликните для увеличения размера)

Начинаем расчет.

Определяем, какую трубу нужно использовать на участке от котла до первого разветвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, потому проходит весь объем тепла в 38 кВт. В таблице находим соответствующую строку, по ней доходим до тонированной розовым цветом зоны и поднимаемся вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40 мм, 50 мм. Выбираем по понятным соображениям меньший — 40 мм.
Снова обратимся к схеме. Там где поток разделяется 20 кВт идет на 1-й этаж, 18 кВт отправляется на 2-ой этаж. В таблице находим соответствующие строки, определяем сечение труб. Получается, что обе ветки разводим диаметром 32 мм.
Каждый из контуров разделяется на две ветки с равной нагрузкой. На первом этаже вправо и влево идет по 10 кВт (20 кВт/2=10 кВт), на втором по 9 кВт (18 кВт/2)=9 кВт). По таблице находим соответствующие значения для этих участков: 25 мм. Этот размер используется и далее до того момента, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт (по таблице видно). Далее идет уже сечение 20 мм. На первом этаже на 20 мм переходим после второго радиатора (смотрите по нагрузке), на втором — после третьего. В этом пункте есть одна поправка, внесенная накопленным опытом — лучше переходить на 20 мм при нагрузке 3 кВт.

Все. Диаметры для двухтрубной системы рассчитаны. Для обратки сечение не рассчитывается, а разводка делаются такими же трубами, как и подача. Методика, надеемся, понятна. Аналогичный расчет при наличии всех исходных данных провести будет несложно. Если решите использовать другие трубы — вам понадобятся другие таблицы, рассчитанные для нужного вам материала. Можете попрактиковаться на этой системе, но уже для режима средних температур 75/60 и дельтой 15°C (таблица расположена ниже).

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 75/60 и дельта 15 °C (кликните для увеличения размера)

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

Принцип остается тем же, меняется методика. Давайте используем другую таблицу для определения диаметра труб с иным принципом занесения данных. В ней оптимальная зона скоростей движения теплоносителя окрашена в голубой цвет, значения мощностей находятся не в колонке сбоку, а внесены в поле. Потому сам процесс немного другой.

По этой таблице рассчитаем внутренний диаметр труб для простой на один этаж и шесть радиаторов, подключенных последовательно. Начинаем расчет:

Еще раз обратите внимание, что в расположенной выше таблице определяются внутренние диаметры. По ним затем можно найти маркировку труб из нужного материала.

Кажется, проблем с тем, как рассчитать диаметр трубы отопления, быть не должно. Все достаточно понятно. Но это справедливо для полипропиленовых и металлопластиковых изделий — у них теплопроводность невысокая и потери через стенки незначительные, потому при расчете их во внимание не берут. Другое дело — металлы — сталь, нержавейка и алюминий. Если протяженность трубопровода значительная, то и потери через их поверхность будут значительными.

Особенности расчета сечения металлических труб

Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.

Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:

q = k*3.14*(tв-tп)

q — тепловые потери метра трубы,

k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);

tв - температура воды в трубе - 80°С;

tп - температура воздуха в помещении - 22°С.

Подставив значения получаем:

q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с

Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.

Определение диаметра труб системы отопления — непростая задача

Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.

Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли. Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.

Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять. По расположенной ниже таблице можно найти тип и маркировку при известном внутреннем диаметре. Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена. Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП. Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.

Таблица соответствия разных типов труб (кликните для увеличения размера)

По этой таблице вы легко определите внутренние диаметры труб системы отопления и их маркировку.

Подбор диаметра трубы для отопления

Этот метод основан не на расчетах, а на закономерности, которая прослеживается при анализе достаточно большого количества систем отопления. Это правило выведено монтажниками и используется ими на небольших системах для частных домов и квартир.

Диаметр труб можно просто подобрать следуя определенному правилу (кликните для увеличения размера)

Из большинства котлов отопления выходят патрубки подачи и обратки двух размеров: ¾ и ½ дюйма. Вот такой трубой и делается разводка до первого разветвления, а дальше на каждом разветвлении размер уменьшается на один шаг. Таким способом можно определить диаметр труб отопления в квартире. Системы обычно небольшие — от трех до восьми радиаторов в системе, максимум — две-три ветки по одному-два радиатора на каждой. Для такой системы предложенный способ — отличный выбор. Практически также дело обстоит и для небольших частных домов. А вот если имеется уже два этажа и более разветвленная система, то приходится уже считать и работать с таблицами.

Итоги

При не очень сложной и разветвленной системе диаметр труб системы отопления можно рассчитать самостоятельно. Для этого нужно иметь данные о теплопотерях помещения и мощности каждого радиатора. Затем, используя таблицу, можно определить сечение трубы, которая справится с подачей требуемого количества тепла. Рассечет сложных многоэлементных схем лучше доверить профессионалу. В крайнем случае рассчитать самостоятельно, но постараться, как минимум, получить консультацию.

Чтобы облегчить восприятие информации, давайте представим себе систему отопления в виде сети разветвленных дорог, по которым грузовые автомобили развозят кирпичи с завода на строительные площадки.

У нас будет один завод, десять строительных площадок, десять автомобилей и одна основная дорога, идущая от кирпичного завода, которая затем разделяется на два главных равнозначных направления.

Условимся, что в каждый автомобиль вмещается по 3 000 кирпичей и, в целом, расход кирпичей на всех строительных площадках в течении часа составляет 30 000 кирпичей по 3 000 штук на каждой.

Кроме того, машины должны двигаться одновременно с одинаковой скоростью.

Какой ширины нам нужны дороги? Сколько полос будет иметь каждое дорожное полотно?

Нам нужно поставлять на стройплощадки каждый час по 30 000 кирпичей (количество, вмещаемое десятью грузовиками). Следовательно, основная дорога, идущая от завода, будет десяти полосной.

Доехав перекрестка, пять машин поедут налево, а пять других машин повернут направо.

Сколько полос теперь нужно для каждой группы машин? Ответ очевиден - по пять полос.

Можно конечно оставить и десяти полосную на каждое направление. Но согласитесь - это непомерные, ненужные затраты!

Машины доехали до первого ответвления дороги, ведущего к одной из строительных площадок. По одной машине с главных направлений свернуло в сторону к этим площадкам.

Дорога из скольких полос понадобится для каждой из этих машин? Однополосная, не так ли? А что с остальными машинами?

Машин осталось по четыре на каждом направлении. Значит, и дорога для них нужна уже четырех полосная.

Доехав до следующего ответвления, по одной машине снова свернуло на однополосную дорогу и поехало разгружаться к своим площадкам. Три остальных продолжили свое движение по трехполосному дорожному полотну.

Грузовики вовремя доставили кирпичи до строительных площадок!

Разгрузившись, машины вновь отправились на завод за новой партией кирпичей.

Сначала каждая ехала по однополосной дороге, а как только присоединялись другие, дорога становилась все шире и шире, пока рабочие завода не увидели десять машин, возвращающихся из поездки по десяти полосной дороге.

Подбор диаметра труб по заданной скорости теплоносителя.

Приведенное выше описание очень похоже на то, что происходит в двухтрубной тупиковой системе отопления.

В системе отопления есть свой завод, который производит тепло - это котел. Роль дорог играют трубопроводы. Теплоноситель - чаще вода, "везет" тепло к радиаторам, где оно расходуется, восполняя тепловые потери помещения. "Разгрузившаяся" остывшая вода вновь возвращается в котел, чтобы заправиться теплом. Процесс происходит постоянно.

Диаметр труб для системы отопления подбирается по тому же самому принципу, что и ширина дорог из нашего примера. Чем больше требуется передать тепла, которое несет вода, тем больше должен быть диаметр трубы. По мере уменьшения потребности в тепле на каждом отдельном участке, диаметр труб уменьшается.

Какое количество тепла может пропустить та или иная труба?

Опуская подробные объяснения и расчеты по известным формулам, скажем лишь, что одним из распространенных способов определения диаметров труб является задача скорости, с которой будет двигаться теплоноситель внутри трубы.

С одной стороны, скорость теплоносителя не должна быть меньше 0,25 м/сек. При меньших скоростях образуются воздушные пробки, препятствующие циркуляции теплоносителя.

А с другой стороны, она должна быть не выше 1,5 м/сек. При больших скоростях возникает шум от двигающегося внутри труб теплоносителя.

Практикой и расчетами установлено, что скорость теплоносителя, лежащая в пределах 0,3 - 0,7 м/сек является самой оптимальной с точки зрения энергоэффективности и затрат на материал.

В таблицах приведены скорости движения воды по трубопроводу в зависимости от тепловой нагрузки и диаметра труб.

В левом столбце вы видите тепловую нагрузку.
Вверху - наружные диаметры полипропиленовых труб. В самой таблице проставлены значения скорости воды, двигающейся по трубам.

Рассмотрим использование данных из таблицы на примере.

Пример подбора диаметра труб.

Предположим, у нас есть частный двухэтажный дом общей площадью 380 м 2 с тепловыми потерями 38000 Вт.

Также расчетами установлено, что на первом этаже теплопотери составляют 20000 Вт, а на втором - 18000 Вт.

Тепловой режим взят 80/60. (80 о С - подача; 60 о С - обратка)

В качестве схемы мы избрали двухтрубную поэтажную тупиковую систему отопления, разделенную на каждом этаже на две равнонагруженные ветки (направление в два крыла).

Левая ветка первого и второго этажа

Правая ветка первого и второго этажа

Какой нужен диаметр труб основной подающей и обратной магистрали, подключенной к котлу?

Через нее проходит весь поток воды, предназначенный для обогрева всего дома. А это 38000 Вт.

Находим в таблице 38000 Вт и по горизонтали двигаемся к красному полю. Затем поднимаемся по вертикали и находим нужный диаметр трубы.

Как видим, для нашего случая подходят три диаметра трубы: 40, 50, 63. Какой выбрать? В данном случае, логично, что 40, потому что дешевле. Зачем нам для шести машин строить восьми полосную дорогу?

Мы дошли до первого разветвления. Часть тепла 20000 Вт должна пойти по трубопроводу на обогрев 1 этажа, а другая - 18000 Вт по стоякам поднимется на второй этаж. Какие трубы будут нужны нам теперь?

Смотрим по таблице скорость теплоносителя и соответствующие диаметры труб.

Как видим, нужно использовать 32 трубу и для первого и для второго этажа.

В согласии с данными из примера на каждом этаже трубы разделяются на две равнозначных по тепловой нагрузке ветки.

Для первого этажа каждая из веток несет тепло, равное 20000 / 2 = 10000 Вт.

Для второго этажа - 18000 / 2 = 9000 Вт.

Какие трубы будем использовать для каждой ветки? Снова смотрим таблицу.

Итак, были выбраны трубы диаметром 25 мм.

Глядя в таблицу, мы видим, что как только тепловая нагрузка упадет до 5000 Вт, можно будет перейти на трубы диаметром 20 мм и дальше оставшуюся разводку можно сделать этими трубами.

На практике переход на трубы диаметром 20 мм мы делаем при тепловой нагрузке 3000 Вт.

Отопления частного дома представляет собой сложную структуру, состоящую из трубопроводов и множества приборов. Чтобы создать такую систему, которая будет обогревать дом, не выбрасывая на ветер лишние деньги в процессе эксплуатации (да и на стадии монтажа), все элементы системы должны быть оптимизированными, правильно подобранными и, соответствовали потребностям дома в тепле и друг другу.

Диаметр трубы стоит подбирать при совокупности многих условий

Для правильного расчета диаметра труб принимаются во внимание общие теплопотери в помещении в максимально холодный зимний период. Исходя из этого, вычисляется

количество блоков в каждом радиаторе.

На диаметр трубопроводов также влияют:

Тип разводки (одно- или двухтрубная)
Способ циркуляции (принудительная, самотечная)

Котел

Если местность, где предполагается устанавливать котел, обеспечивается газом, то котел для отопления в частном доме однозначно выбирается газовый, как наиболее экономичный. Расчет мощности котла выполняется в соотношении 1КВт. час на 10кв. метров площади при высоте потолков 3 метра.

Котел отопления непосредственный элемент для расчета диаметра трубопровода

На выбор мощности котла также влияют:

Качество топлива (расчет выполнялся на использование газа);
Теплопотери, допускаемые, если котел расположен на некотором расстоянии от дома. При этом теплоизоляция трубопроводов не удовлетворительная;
Слабая теплоизоляция стен.
Использование горячей бытовых условиях. Двух контурный котел, выбираемый для подачи горячей воды, должен быть более мощный;
Следует учитывать и тот факт, что зимой давление в газопроводах неизменно падает.

Все вышеупомянутые факторы заставляют использовать оборудование мощностью в полтора-два раза большей, чем требуется для автономного отопления дома.

Подача воды к котлу: естественное двухтрубное отопление в ленинградке

Самотечная подача воды в котел осуществима при централизованном водоснабжении местности. Но если застройщик получает воду от колодца индивидуально, для подачи и круговорота воды нужен для отопления.

В отопительной системе применяется циркуляционный насос, оптимизирующий скорость теплоносителя, и обеспечивающий возврат остывшей жидкости в котел. проблему воздушных пробок, которые попросту смываются постоянно текущим теплоносителем. Для отопительной системы частного дома рекомендуется выбирать саморегулирующийся насос с мокрым ротором, который в процессе эксплуатации контактирует с теплоносителем. Этот насос работает бесшумно, способен сам подстроиться под изменение работы котла, он экономичен и долговечен. Его мощности и КПД достаточно для коттеджа.

Манометры позволяют контролировать давление.

Контроль давления в системе отопления обязателен, так как в любой момент может произойти сбой и надо реально понимать рабочее давление

Оптимальным для домашней системы отопления должно быть давление в полтора-два атм. Скачок давления до 3-х атм. Способен разорвать котел, трубопроводы . И чтобы избежать резкого превышения давления в системе отопления вследствие повышения напора воды, на выходе из котла устанавливается расширительный бак.

Теплопровод в многоквартирном доме: как выбрать трубы по наружному и внутреннему диаметру гильзы для радиатора

В системе обогрева дома не последнее значение имеет правильный выбор трубы, по которым течет теплоноситель. От диаметра зависит

Пропускная способность трубопровода,
количество воды, находящееся в отопительном контуре в единицу времени, и соответственно, теплоотдача;
давление воды в контуре.

Рассмотрим, как рассчитать правильный системы обогрева с принудительной циркулированием, наиболее приемлемым для для отопления в частном доме. Выбирая трубы для отопительного контура, следует учитывать один фактор: медные и пластиковые трубы маркируются по внешнему диаметру, а в технических характеристиках стальных и металлопластиковых изделий — прописывается внутреннее сечение. Этот фактор имеет значение при расчетах диаметров и монтаже трубопроводов. Диаметр трубы для отопления загородного дома выбрать не сложно, если есть под рукой хороший теплотехник.

Диаметр труб отопления важен при монтаже и расчете системы

Если подбираются трубы для подключения собственного дома к централизованной тепломагистрали, то диаметр труб для отопления берется такой, же, как в квартирах многоэтажных домов.

Но совсем иначе рассчитывается диаметр трубы для отопления частного дома. Важно помнить, что н е на всем протяжении теплопровода следует выбирать для отопления
трубы одного размера. На определенных участках, пор мере из разветвления, их сечение изменяется.

Формула расчета диаметра труб для отопления частного дома

Расчет выполняется по формуле

Формула расчета диаметра трубы для отопления

D -диаметр трубы, в миллиметрах
∆t° - разница температур (между подаваемой водой и возвращаемой обратно в котел), указано в градусах Цельсия(С о);
Q -количество тепловой энергии, нужной для обогрева помещения в киловаттах, и рассчитанное нами ранее;
V - скорость теплоносителя в м/с - выбирается из определенного диапазона.

Опираясь на эту формулу, для простоты вычислений созданы данные, позволяющие рассчитать диаметр трубы.

На списке данных, (внизу) указаны величины для труб из полипропилена, потому что именно эти изделия все чаще используются для устройства отопительного контура. По ней вы определите диаметр, необходимый для заданной системы обогрева. Розовым цветом выделена оптимальная скорость перемещения воды — носителя тепла. Но если вы планируете устанавливать стальные, или металлопластиковые трубы, то работать будут другие расчеты.

Рассмотрим, как перемещается теплоноситель в контуре с принудительной циркуляцией. Она совершается посредством насоса, коллектора и носителя тепловой энергии. Если установить трубы с меньшим диаметром, то интенсивность движения горячей воды будет выше, она быстрее будет совершать оборот по трубопроводу и возвращаться в котлоагрегат. Соответственно, более широкий трубопровод замедлит движение теплоносителя.

Тонкая труба сделана для более быстрой циркуляции жидкости теплоносителя

Секреты монтажа стояка отопления: использование полипропиленовых труб 25 мм

Отопительный контур монтируется трубопроводом с меньшим диаметром по самым банальным причинам:

Чем тоньше трубы, тем ниже цена;
При открытом монтаже они не так бросаются в глаза, а при закрытом требуют меньшей глубины в штробах.
Чем меньше диаметр труб для отопления, тем меньше теплоносителя находится в системе. Это ведет к экономии топлива.

Температура теплоносителя в системе отопления зависит также и от скорости движения теплоносителя по трубопроводу.

Как производится расчет согласно установленному котлу: разводка зависит от многих факторов

Сначала определяем, какая труба требуется на отрезке от котла до первого расхождения в доме. Допустим, равняется 38 кВт. По разделу, соответствующему этому показателю, переходим на клеточки, окрашенные розовым оттенком и смотрим какие диаметры труб для отопления частного дома соответствуют этим зонам. Определяем, что это трубы 40 и 50 мм. Выбираем меньшее, то есть 40 мм. Диаметр трубы для системы отопления подбирается настоящим специалистом в этом деле.

Далее следует разветвление трубопровода в доме. Например, на два этажа. На нижнем этаже поглощение тепла выше, Предположим, что 20 кВт поглощаются первым этажом, и 18 переносятся на второй этаж. По таблице определяем, что данной теплоотдаче соответствует размер сечения 32 мм.

На каждом этаже трубопровод снова делится на две ветки. Получаем, по 10кВт на первом этаже и 9 — на втором. Из таблицы видим, что данным параметрам соответствует труба 25 мм. На каждом этаже по два крыла. Снова значение тепла делится на два и в результате получается 5 и 4,5 кВт. Далее следует разделение трубопровода на комнаты, и потребление тепла доходит до 5 кВт. Диаметр снижается до 20 мм. Но как показывает практический опыт, переходить на «двадцатку» имеет смысл только при потреблении тепла до 3кВт. Обратка выполняется в таком же порядке.

Рассчитывается количество секций радиатора отопления исходя из площади комнаты, где устанавливаются радиаторы, и опираясь на паспортные данные самих радиаторов, в которых прописана мощность секций.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В заключение следует сказать о том, что отопление дачного дома не работает круглосуточно и регулярно. Его включают лишь тогда, когда в доме находятся люди. И в зимний период есть опасность обмерзания отопительного контура, разрыва труб и радиаторов. Чтобы этого не произошло, в котел заливают , которая, смешиваясь с водой, понижает температуру ее замерзания, изнутри предохраняет стальные узлы отопительной системы от коррозии. Кстати, полипропиленовые трубы способны несколько расширяться, что предохраняет их от разрывов вследствие обмерзания, поэтому при организации отопления предпочтение отдается именно данному типу трубопроводов. Диаметр трубы для отопления должен отвечать всем требованиям системы в общем.

Двухтрубная система отопления более сложна по сравнению с однотрубной, а количество необходимых для монтажа материалов заметно больше. Тем не менее именно 2-х трубная система отопления является более популярной. Из названия следует, что в ней используются два контура . Один служит для доставки горячего теплоносителя к радиаторам, а второй отводит охлажденный теплоноситель обратно. Такое устройство применимо для любых типов сооружений, лишь бы их планировка позволяла монтаж этой конструкции.

Востребованность двухконтурной отопительной системы объясняется наличием ряда весомых преимуществ . Прежде всего, она предпочтительней одноконтурной, поскольку в последней теплоноситель теряет заметную часть тепла еще на подходе к радиаторам. К тому же двухконтурная конструкция более универсальна и подходит для домов разной этажности.

Недостатком двухтрубной системы считается ее более высокая стоимость. Однако многие ошибочно полагают, что поскольку наличие 2 контуров предполагает и использование двукратного количества труб, то и стоимость такой системы вдвое больше, чем однотрубной. Дело в том, что для однотрубной конструкции необходимо брать трубы большого диаметра. Это обеспечивает нормальную циркуляцию теплоносителя в трубопроводе, а значит, и эффективную работу такой конструкции. Преимущество же двухтрубной в том, что для ее монтажа берут трубы меньшего диаметра, которые существенно дешевле. Соответственно и дополнительные элементы для монтажа (сгоны, вентили и т. д.) тоже используются с меньшим диаметром, что также несколько удешевляет систему.

Таким образом, бюджет монтажа двухтрубной системы выйдет ненамного большим, чем для однотрубной. С другой стороны, эффективность первой будет заметно выше, что станет хорошей компенсацией повышенных затрат.

Пример применения

Одним из мест, где двухтрубное отопление будет очень целесообразным, является гараж . Это рабочее помещение, потому здесь не требуется постоянная работа отопления. К тому же двухтрубная система отопления своими руками – это вполне реальная затея. Отопление в гараже не является необходимым, однако будет абсолютно не лишним, поскольку в зимнее время работать здесь очень сложно: двигатель завести непросто, масло застывает, да и просто работать руками очень некомфортно. Двухтрубная отопительная система обеспечивает вполне приемлемые условия для работы в помещении.

Разновидности двухтрубных систем для отопления

Есть несколько критериев, по которым можно классифицировать такие отопительные конструкции.

Открытые и закрытые

Закрытые системы предполагают использование расширительного бачка с мембраной. Они могут работать при повышенном давлении. Вместо обычной воды в закрытых системах можно использовать теплоносители на основе этиленгликоля , которые не замерзают при низких температурах (до 40 °C ниже нуля). Автомобилисты знают такие жидкости под названием «антифризы» .

1. Котел отопления; 2. Группа безопасности; 3. Клапан сброса избыточного давления; 4. Радиатор; 5. Труба обратки; 6. Расширительный бак; 7. Вентиль; 8. Сливной клапан; 9. Циркуляционный насос; 10. Манометр; 11. Подпиточный клапан.

Однако надо помнить, что для отопительных устройств существуют специальные составы теплоносителей, а также особые добавки и присадки. Использование обычных веществ может привести к поломке дорогостоящих отопительных котлов. Такие случаи могут быть расценены как негарантийные, потому ремонт потребует значительных затрат.

Открытая система характерна тем, что расширительный бачок необходимо устанавливать строго в самой верхней точке устройства. В нем нужно предусмотреть патрубок для воздуха и отводной трубопровод, по которому сливается лишняя вода из системы. Также через него можно брать теплую воду для хозяйственных нужд. Однако такое использование бачка требует наличия автоматической подпитки конструкции и исключает возможность использования добавок и присадок.

1. Котел отопления; 2. Циркуляционный насос; 3. Приборы отопления; 4. Дифференциальный клапан; 5. Запорные задвижки; 6. Расширительный бак.

И все же двухтрубная система отопления закрытого типа считается более безопасной, поэтому современные котлы чаще всего конструируются под нее.

Горизонтальные и вертикальные

Эти виды отличаются расположением главного трубопровода. Он служит для соединения всех элементов системы. Как горизонтальная, так и вертикальная системы имеют собственные достоинства и недостатки. Однако обе конструкции демонстрируют хорошую теплоотдачу и гидравлическую устойчивость.

Двухтрубная горизонтальная конструкция отопления встречается в одноэтажных зданиях. Вертикальная же используется в многоэтажках. Она более сложная и, соответственно, более дорогая. Здесь используются вертикальные стояки, к которым подключаются элементы отопления на каждом этаже. Преимуществом вертикальных систем является то, что в них, как правило, не возникают воздушные пробки, поскольку воздух выходит по трубам вверх к расширительному бачку.

Системы с принудительной и естественной циркуляцией

Такие виды различаются тем, что, во-первых, присутствует электрический насос, который заставляет перемещаться теплоноситель, а во-вторых, циркуляция происходит сама по себе, подчиняясь физическим законам. Минус конструкций с насосом в том, что они зависят от наличия электроэнергии. Для небольших помещений особого смысла в принудительных системах нет, разве что нагреваться дом будет быстрее. При больших же площадях такие конструкции будут оправданными.

Чтобы правильно выбрать тип циркуляции, необходимо учитывать, какой тип разводки труб используется: верхний или нижний .

Система с верхней разводкой предполагает прокладку магистрального трубопровода под потолком здания. Это обеспечивает высокое давление теплоносителя, благодаря чему он хорошо проходит через радиаторы, а значит, использование насоса будет излишним. Такие устройства выглядят эстетичнее, трубы вверху можно скрыть декоративными элементами. Однако в систему с верхней разводкой нужно устанавливать мембранный бак, что влечет дополнительные затраты. Возможна установка и открытого бачка, но он должен быть в самой верхней точке системы, то есть на чердаке. В таком случае бачок необходимо утеплить.

Нижняя разводка предполагает установку трубопровода чуть ниже подоконника. В этом случае можно установить открытый расширительный бачок в любом месте помещения несколько выше трубы и радиаторов. Но без насоса в такой конструкции не обойтись. К тому же возникают трудности, если труба должна проходить мимо дверного проема. Тогда необходимо пускать ее по периметру двери либо делать 2 отдельных крыла в контуре конструкции.

Тупиковая и попутная

В тупиковой системе теплоноситель горячий и охлажденный идут в разных направлениях. В попутной системе , сконструированной по схеме (петле) «Тихельмана», оба потока идут в одном направлении. Различие этих видов в простоте балансировки. Если попутная система при использовании радиаторов с равным количеством секций сама по себе уже является сбалансированной, то в тупиковой на каждый радиатор нужно установить термостатический клапан или игольчатый вентиль.

Если же в схеме «Тихельмана» используются радиаторы с неравным количеством секций, здесь тоже требуется установка клапанов или вентилей. Но даже в этом случае такая конструкция балансируется проще. Это особенно ощутимо в протяженных отопительных системах.

Подбор труб по диаметру

Выбор сечения труб нужно производить исходя из объема теплоносителя, который должен проходить за единицу времени. Он, в свою очередь, зависит от тепловой мощности, которая требуется для обогрева помещения.

В наших расчетах мы будем исходить из того, что размер тепловых потерь известен и имеется числовое значение теплоты, необходимой для обогрева.

Начинают расчеты с конечного, то есть самого дальнего радиатора системы. Чтобы вычислить расход теплоносителя для комнаты, понадобится формула:

G=3600×Q/(c×Δt) , где:

G − расход воды на обогрев помещения (кг/ч);
Q − тепловая мощность, необходимая для обогрева (кВт);
c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
Δt − разность температур между горячим и охлажденным теплоносителем, принимается равной 20 °C.

Например, известно, что тепловая мощность для обогрева помещения равняется 3 кВт. Тогда расход воды составит:
3600×3/(4,187×20)=129 кг/ч, то есть около 0,127 куб. м воды в час.

Чтобы водяное отопление было сбалансировано как можно точнее, необходимо определить сечение труб. Для этого используем формулу:

S=GV/(3600×v) , где:

S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
GV − объемный расход воды (м3/ч);
v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.

Если в системе используется естественная циркуляция, то скорость движения будет минимальной − 0,3 м/с. Но в рассматриваемом примере возьмем среднее значение — 0,5 м/с. По указанной формуле рассчитаем площадь сечения, а исходя из нее − внутренний диаметр трубы. Он составит 0,1 м. Подбираем полипропиленовую трубу ближайшего большего диаметра. Это труба с внутренним диаметром 15 мм. Ее и будем использовать в нашей конструкции.

Затем переходим к следующему помещению, рассчитываем расход теплоносителя для него, суммируем с расходом для рассчитанного помещения и определяем диаметр трубы. И так до самого котла.

Монтаж системы

При монтаже конструкции следует придерживаться определенных правил:

любая двухтрубная конструкция включает в себя 2 контура: верхний служит для подачи горячего теплоносителя к радиаторам, нижний − для отвода охлажденного теплоносителя;
трубопровод должен иметь небольшой наклон в сторону конечного радиатора;
трубы обоих контуров должны быть параллельными;
центральный стояк необходимо утеплять для предотвращения тепловых потерь при подаче теплоносителя;
в реверсивных двухтрубных системах необходимо предусмотреть несколько кранов, с помощью которых возможен слив воды из устройства. Это может понадобиться при ремонтных работах;
при проектировании трубопровода нужно предусмотреть наименьшее возможное число углов;
расширительный бачок должен устанавливаться в самом высоком месте системы;
диаметры труб, кранов, сгонов, соединений должны совпадать;
при монтаже трубопровода из тяжелых стальных труб для их поддержки нужно установить специальные крепежи. Максимальное расстояние между ними составляет 1,2 м.

Как сделать правильное подключение радиаторов отопления, которое позволит обеспечить максимально комфортные условия в квартире? Монтируя двухтрубные системы отопления, необходимо придерживаться такой последовательности:

От отопительного котла отводится центральный стояк системы отопления.
В самой высокой точке центральный стояк заканчивается расширительным бачком.
От бачка по всему зданию разводятся трубы, которые подводят горячий теплоноситель к радиаторам.
Для отвода охлажденного теплоносителя от радиаторов отопления при двухтрубной конструкции прокладывается параллельный подводящему трубопровод. Его необходимо подключить к нижней части отопительного котла.
Для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя нужно предусмотреть электрический насос. Он может быть установлен в любой удобной точке. Чаще всего насос монтируется недалеко от котла, возле точки входа или выхода.

Подключение радиатора отопления не такой уж сложный процесс, если подойти к этому вопросу скрупулезно.

Наверное, нет смысла подвергать сомнению утверждение, что автономный обогрев собственного жилища имеет ряд преимуществ перед централизованными системами отопления. Единственным недостатком можно считать достаточно большие первоначальные вложения, львиную долю которых составляет проведение гидравлического расчета однотрубной системы отопления. В этой публикации будет рассказано, как самостоятельно рассчитать однотрубную отопительную систему (СО) для небольшого помещения или частного дома.

Сбор данных и подготовительные расчеты

Прежде всего ответим, для чего нужен гидравлический расчет?

Для эффективного обогрева всех помещений независимо от внешней и внутренней температуры воздуха.
Для снижения эксплуатационных затрат, которые возникают в процессе работы отопительного оборудования.
Для снижения затрат, связанных с приобретением оборудования и материалов. Это касается грамотного подбора диаметров трубопровода на каждом участке отопительной системы.
Для снижения уровня шума, связанного с движением теплоносителя по контуру.
Для стабильной работы отопительной системы.

Для того чтобы сделать расчет системы отопления (в этом повествовании будет говориться исключительно об однотрубной схеме с принудительной циркуляцией теплоносителя), необходимо получить следующие данные:

Необходимую мощность теплогенератора.
Мощность и количество радиаторов для каждого отапливаемого помещения.
Диаметр и протяженность отопительного контура.

Имея на руках искомые данные можно переходить к подбору циркуляционного насоса, расчетам количества теплоносителя, емкости расширительного бака и настройки группы безопасности. Теперь обо всем по порядку.

Расчет тепловой производительности котельной установки

Итак, вы решили создавать однотрубную систему отопления частного дома своими руками. Первое, что нужно сделать, чтобы узнать искомую величину мощности теплогенератора – это произвести расчет теплопотерь каждого отапливаемого помещения. Как известно, основные потери тепла исходят от:

Наружных стен.
Потолка.
Пола.
Окон.

На примере рассмотрим теплопотери угловой комнаты, с размерами 6 х 3 метра, двумя окнами 1,5 х 1,2 м, и высотой потолков 2,5 м.

Наружные стены (S1) = (6 х 2,5)+(3 х 2,5)-2 (1,5 х 1,2); S1= 15+7,5-3,6=18,9 м 2
Окна (S2) = 2(1,5 х 1,2)= 3,6 м 2
Пол (S3) = 18 м 2
Потолок (S4) =18 м 2

Применяем формулу расчета теплопотерь (Q) = k; для наружных стен k = 62; для окон k = 135; для пола k = 35; для потолка k = 27. Подставляем необходимые значения.

Q1 = 18,9 х 62 = 1171,8 Вт или 1,172 кВт;
Q2 = 3,6 х 135 = 486 Вт или 0,486 кВт;
Q3 = 18 х 35 = 630 Вт или 0,63 кВт
Q4 = 18 х 27 = 486 Вт или 0,486 кВт;

Теперь суммируем все теплопотери для выявления необходимого количества тепла, которого необходимо для конкретного помещения = 2,774 кВт;

Те же действия необходимы для каждого отдельного помещения. Суммируя теплопотери можно сделать вывод о необходимой производительности котельной установки. Есть методика менее точная, но достаточно надежная и быстрая: необходимо использовать удельную мощность котлоагрегата рекомендованную в зависимости от региона.

Тепловую производительность котельной установки можно высчитать, используя Wк = Wуд х S/10; где:

Wк = мощность котлоагрегата;

S/10 = площадь обогреваемого помещения на 10 м 3 .

Теперь, когда, есть данные о мощности котлоагрегата, необходимого для обогрева дома, можно приступать к чертежам контура отопительной системы, прикидывать место размещения радиаторов отопления.

Расчет количества и мощности батарей

Как в однотрубном подключение радиаторов отопления, так и в двухтрубных схемах, эффективность отопления конкретного помещения зависит не только от количества секций радиаторов, их конструкции, материала, из которого они изготовлены, площади поверхности и способа подсоединения к магистральному трубопроводу, но и от материала стен и способа утепления, теплопотерь в окнах и пр.

Воспользуемся рекомендованными данными, которые можно найти в специализированной литературе. 1 м 3 в кирпичном доме требует приблизительно 0.034 кВт тепла для поддержания комфортной температуры; в доме из СИП – панелей – 0,041 кВт; в кирпичном доме с утепленными: перекрытием, чердаком, несущими стенами, фундаментом – 0,02 кВт.

Для примера, рассмотрим подбор батарей для комнаты 18 м 2 с высотой потолков 2,5 м. в кирпичном доме. (0,034 кВт).

Узнаем объем помещения: 18 х 2,5 = 45 м 3 .
Рассчитываем, сколько необходимо тепловой энергии для данной комнаты: 45 х 0,034 = 1,53 кВт

Теперь нужно воспользоваться таблицей, с характеристиками батарей.

На рисунке показаны основные характеристики наиболее распространенных радиаторов. Исходя из представленных данных, лучшее соотношение характеристик и стоимости у алюминиевых батарей. Нам необходимы данные о мощности одной секции, нижняя граница которой равна 0,175 кВт.

Делим полученный результат на мощность секции выбранного типа радиаторов и получаем количество секций: 1,53/ 0,175 = 8,74

Итог: для обогрева помещения 45 м 3 нам необходим алюминиевый радиатор, состоящий из 9 секций. Аналогичные расчеты проведите для каждой комнаты в доме.

Вычисления диаметра трубы для отопительного контура

Данная процедура является обязательной при расчете любой системы отопления. В однотрубных схемах – это еще и достаточно сложно сделать, так как теплоноситель все больше остывает в каждом последующем радиаторе. Для поддержания определенной температуры нужно на каждом последующем участке контура увеличивать скорость движения теплоносителя. Сделать это можно, уменьшая диаметр трубы, согласно необходимой тепловой мощности для каждого радиатора.

Сделать вычисления можно по формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м, Получим среднее значение потери давления вследствие трения на 1 метр расчетного кольца СО. Далее, используя формулу, рассчитываем диаметр трубопровода для конкретного участка контура.

∆t° -разница температур теплоносителя между входом и выходом из котлоагрегата, °С
Q -количество тепла, необходимое на обогрев конкретного помещения
V - скорость теплоносителя, м/с

Несколько слов о скорости движения воды в системе. Чтобы отопление работало эффективно необходимо чтобы скорость движения теплоносителя была как можно выше. Однако, при этом увеличивается давление в системе и возникает шум от трения о поверхность трубопровода. Оптимальная скорость теплоносителя в горизонтальной однотрубной системе отопления должна находиться в пределах 0,3 – 0,7 м/сек. Медленнее – возможно завоздушивание; Быстрее – появляется шум.

Существуют таблицы, в которых можно выбрать необходимый диаметр труб. Для этого диаметра предлагается оптимальная скорость и расход теплоносителя. Рассмотрим пример подбора труб из армированного полипропилена для каждого участка отопительного контура с 6-ю радиаторами разной мощности.

Важно! В таблице указан внутренний диаметр трубы. Оптимальные результаты находятся в колонках, обозначенных синим цветом.

Аналогично делается расчет трубопровода на всех участках СО.

Совет: Следует знать, что армированный полипропилен имеет несколько другие внутренние размеры, чем указано в таблице. Показанный нами пример внутреннего диаметра 20 мм реально имеет 21,2 мм. и маркировку ПП32, и соответственно внешний диаметр 32 мм.

Расчет объема расширительного бака

Для того чтобы рассчитать объем расширительного бачка мембранного типа следует знать количество теплоносителя, который находится в отопительном контуре. Зависимость такая: расширительный бак должен быть объемом в 10 % от количества теплоносителя.

Количество воды в СО рассчитывается по формуле: W = π (D 2 /4) L где:

π – 3,14;
D – внутренний диаметр участка трубопровода;
L – длина участка трубопровода (если весь контур выполнен из трубы одного диаметра, то считаем длину контура).

Например, внутренний диаметр трубопровода из армированного полипропилена – 21,2 мм = 0,021м; длина контура – 100 м. 3,14 х (0,021 2 /4) х 100 = 0.0345м 3 или 34,5 литра. От сюда вывод: при объеме теплоносителя в системе 34,5 л, в температурных пределах СО от 0 до 80°С и давлении в системе от 0,3 до 1 Бар, необходим расширительный бак, емкостью 3,5 л.

Чтобы рассчитать параметры циркуляционного насоса нужны данные о мощности котла, разница температур на входе и выходе котельной установки. Далее можно воспользоваться формулой Q = N /(t 2- t 1), где N – мощность котлоагрегата; T1 – температура теплоносителя на подающем патрубке, T2 – температура охлажденного теплоносителя на обратной ветке контура.

Совет: следует знать, что для построения грамотной однотрубной системы отопления, кроме полученных данных необходимо сделать расчет гидравлических сопротивлений, которые возникают на равнопроходных отводах, учесть гидравлические потери на точках сужения трубопровода, грязевике и обратном клапане (если предполагается). Данный расчет сделать самостоятельно достаточно просто, используя программы: «Гидравлические и тепловые расчеты» и HERZ. C. O. С.