Как подобрать диаметры труб для системы отопления частного дома

Система отопления подобна сети разветвленных дорог.

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.

Далее главная дорога была уменьшена сначала до двух полос, а затем до одной, по мере того, как по одному грузовику отделялось от основной процессии. 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.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя. (режим 80/60)

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.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя. (режим 75/60)

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.Красным цветом обозначены рекомендованные скорости для конкретного диаметра труб по заданной тепловой нагрузке.

Рассмотрим использование данных из таблицы на примере.

Пример подбора диаметра труб.

Предположим, у нас есть частный двухэтажный дом общей площадью 380 м² 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 ^оС - подача; 60 ^оС - обратка)

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

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.

Что дальше? Наконец, на пути каждой ветки начали встречаться радиаторы, которые стали постепенно снимать тепловую нагрузку с веток.

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.