Содержание:
- Двухтрубный контур
- Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам
- Какой диаметр труб нужен для отопления частного дома
- От чего зависит проходимость трубы
- Методы расчета пропускной способности трубопроводов
- Подбор диаметра труб отопления — Teplopraktik
- Что дает нам расчет расхода воды по СНИП?
- Метод скоростей
- Расход воды через трубу при нужном давлении
- Металлические
- Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения
- Расчет пропускной способности газопроводов
- Сравнение однотрубной и двухтрубной систем
Двухтрубный контур
Оборудования для конструирования разводки двухтрубного вида отопления нужно больше. Дополнительно требуется больше финансовых средств и монтажных работ.
В подобной схеме горячая вода распределяется равномерно и заодно в ней можно легко регулировать и настраивать функционирование системы.
Нагревается теплоноситель посредством двухконтурного котла за счет энергии газа.
При монтаже двухтрубной разводки необходимо установить на верхних позициях специальные автостравливающие клапаны. В одноэтажном доме подобные элементы устанавливаются на самой последней батарее.
Посредством терморегуляторов регулируется температура.
Большие помещения лучше оборудовать двухтрубным типом разводки и циркуляционным насосом. При площади меньше 100 кв. м однотрубный тип с естественным движением жидкости в системе сможет в полной мере обеспечить обогрев помещения.
Для исключения ошибок рекомендуется доверять создание проекта и монтаж системы отопления профессиональным сантехникам.
Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам
Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.
Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.
Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave ( http://water-save.com/ ), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.
Какой диаметр труб нужен для отопления частного дома
Технические характеристики трубы включают в себя три вида диаметров:
- внешний — диаметр с учётом толщины стенок, учитывается при расчёте монтажных креплений, необходимой площади, теплоизоляции и пр.;
- внутренний — ведущий технический параметр элемента, показывает размер просвета, рассчитывается для пропускной способности системы с учётом физических качеств теплоносителя;
- условный — усреднённое значение внутреннего просвета, округлённое в большую или меньшую сторону до миллиметров или дюймов стандартного значения, примерно равен внутреннему диаметру, маркируется как DN (ранее — ДУ).
Справка. Условный проход рассчитывается для определения пропускных возможностей трубопровода.
При выборе необходимого сечения учитываются следующие параметры:
- гидродинамика системы — с увеличением объёма проходящего теплоносителя эффективность системы падает, поэтому выбор большего диаметра трубы влечёт за собой уменьшение КПД системы;
- давление внутри системы — если сечение большое, то скорость прохождения теплоносителя по контуру низкая. Это повышает теплопотери, риск закипания жидкости в нагревательном котле при естественной циркуляции.
Внимание! Если трубы имеют меньший диаметр, то это также приводит к потере скорости жидкости, т. к. увеличивается сопротивление внутри системы и теплоноситель не проходит
Это чревато потерей температуры и шумами в работе батарей
увеличивается сопротивление внутри системы и теплоноситель не проходит. Это чревато потерей температуры и шумами в работе батарей.
мощность нагревательного котла — чем сильнее котёл, тем больший диаметр можно использовать;
- протяжённость системы — влияет на пропускные способности контура, например, труба в 25 миллиметров может пропускать около тридцати литров воды в минуту;
- способ циркуляции жидкости — для принудительной допустимо брать меньшее сечение по сравнению с естественной циркуляцией;
- скорость остывания теплоносителя — корректно подобранный диаметр обеспечит адекватную быстроту прохождения теплоносителя по всем помещениям;
- площадь помещения — сечение является одним из параметров теплоотдачи на квадратный метр;
- Количество разводок и поворотов — уменьшает скорость прохождения теплоносителя и давления в системе;
- материал — влияние физических характеристик материала на пропускные способности теплоносителя и отдачу тепла при определённой скорости движения энергоносителя.
От чего зависит проходимость трубы
Чтобы определить то, с какой скоростью расходуется вода, необходимо учитывать несколько различных факторов. На первый взгляд может показаться, что для этого можно ограничиться учётом только диаметра трубы.
При расчёте параметров труб необходимо правильно определить внутренний диаметрИсточник stroyobzor.info
На практике необходимо принять во внимание комплекс факторов:
Нужно учитывать длину сегмента трубы, по которой движется жидкость
Важность этого параметра основана на наличии трения стенок и жидкости. Чем длиннее используемый сегмент трубы, тем сильнее он способен замедлить протекание жидкости.
Хотя важную роль играет исходное давление, однако замедляющееся течение жидкости не позволит новым порциям попасть в трубу в течение некоторого времени.
Диаметр влияет на скорость протекания
Однако он воздействует на жидкость несколькими способами. При использовании узких труб степень замедления резко усиливается.
Для стенок может использоваться различный материал. В пластиковых трубах вода течёт с большей скоростью, чем в металлических того же диаметра.
ПВХ трубы не зарастают изнутри в процессе эксплуатацииИсточник aquaplast.ru
- Время, в течение которого происходит эксплуатация труб. Этот параметр не оказывает существенного влияния на пластиковые трубы, но важен для металлических. Они со временем зарастают изнутри и ржавеют. Это отрицательно сказывается на их проходимости.
- Различные сегменты соединяются при помощи фиттингов, развилок, переходников. Они замедляют прохождения воды. Оказываемое ими торможение необходимо учитывать при расчётах.
Если при определении проходимости игнорировать хотя бы одну из приведённых особенностей, то это может изменить расчётную величину в несколько раз.
Таблицы для определения диаметра и толщины стенокИсточник vse-o-trubah.ru
Методы расчета пропускной способности трубопроводов
Гидравлические расчеты проводятся с целью подбора элементов системы с оптимальными характеристиками для обеспечения бесперебойной работы, уменьшения эксплуатационных расходов и снижения износа оборудования.
Гидравлический расчет трубопровода
Расчеты ведутся с помощью таблиц Шевелева по следующему алгоритму:
- Задается нужный расход Q и оптимальная скорость среды на каждом участке.
- Подбирается диаметр трубы, определяются потери напора по длине.
- Процедура повторяется для всех участков.
- Находится удельное значение потери давления на 1 пог. м.
- Суммируются все остальные потери от всасывания, местного сопротивления и т.д. Полученное значение должно быть меньше или равно мощности насоса.
- Исходя из технических характеристик оборудования определяется расход Qнасоса.
- Сравниваются Q и Qнасоса. При приблизительном равенстве значений насос подобран правильно. Если нет, нужно задать новые параметры и посчитать заново.
Расчет пропускной способности канализационных труб
Задается диаметр и угол наклона, при котором сточные воды стекают произвольно, а система постоянно самоочищается (от 0,005 до 0,035 в зависимости от сечения):
Степень наполнения трубы по нормативу 0,6-0,8 и также зависит от диаметра:
По таблицам Лукиных уточняется, соответствует ли выбранный диаметр заданным параметрам. Если есть отклонения, сечение нужно изменить в большую/меньшую сторону. Для более точных расчетов используются графики, формулы и поправочные коэффициенты.
Расчет пропускной способности газопроводов
В соответствии с параметрами проектируемой сети задаются диаметры труб на входе и выходе в ГРС. Затем, сравнивая значения по таблицам, находят такое соотношение, при котором условия максимально соблюдены.
Как рассчитать параметры дымохода
Главные характеристики, которые определяются в ходе расчетов, — длина трубы дымохода и ее рабочее сечение. При неправильном подборе параметров токсичные вещества не удаляются из камеры сгорания и проникают в помещение.
При проектировании используются нормативы СП 7.13130.2013 и СНиП III-Г.11-62. Хотя последний регламент считается недействующим, там содержатся рекомендации, касающиеся именно дымоходов.
Сложные промышленные устройства рассчитываются в профессиональных бюро, для домашних печей применяется более простая методика.
- Задается скорость движения дыма U=2 м/с.
- За час в топке сгорает примерно В=6 кг дров влажностью 20-25%.
- Температура разогретого дыма T=140°.
Объем исходящего дыма определяется по формуле:
Vгаз = (В х Vтоплx (1+Т/273))/3600, м3/с , где Vтопл — объем воздуха, требуемый для сжигания 1 кг дров. В данном случае это 10 м³, для бурого угла 12 м³, для каменного 17 м³.
Зная объем исходящего газа и его скорость, можно найти площадь сечения трубы дымохода:
Диаметр определяется по геометрической формуле:
D=2√(S/p)=2√(0,0126/3,14)=0,126 м = 126 мм.
Ближайший диаметр трубы с округлением в большую сторону — 150 мм.
Длина дымохода для обеспечения нормальной тяги подбирается по СП 7.13130.2013, где нормируются высота от оголовка до колосниковой решетки печи, конька крыши, а также расстояние до окружающих крупных объектов.
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
Что дает нам расчет расхода воды по СНИП?
Данные о среднесуточном и часовом расходе, безусловно, интересны, но большинство домовладельцев эта информация не заинтересует. Да и специалистам по трубопроводам нужны совершенно иные сведения, а именно – диаметр трубы и внутреннее давление в трубопроводе.
Однако, подобраться к диаметру и давлению помогает именно общий расчет расхода воды в трубопроводе.
Поскольку эти величины фигурируют в следующей формуле:
Причем под понимают внутренний диаметр трубы, а под – скорость течения жидкости. Причем скорость в системе может быть или естественная (при движении жидкости самотеком) или искусственно созданная. Величина естественной скорости в безнапорных системах колеблется между 0,7 м/с и 1,9 м/с. Ну а приданную внешним источником скорость можно определить по паспорту нагнетателя.
Из формулы видно, что зная диаметр и расход мы, можем вычислить скорость движения жидкости в трубе. Или по известной скорости и расходу – вычислить диаметр трубопровода. Помимо этого, данную формулу можно использовать для аудита системы – рассчитав скорость движения жидкости в трубе, и зная ее диаметр, мы можем сделать заключение о соответствии трубопровода заявленной пропускной способности.
Потери напора и расхода
Рассчитывая расход воды, необходимо принять во внимание и возможное падение напора (давления) в трубопроводе, которое рассчитывается по формуле Дарси:
Где L – длина трубы, λ – коэффициент потерь на трение, а ρ – вязкость. Из формулы видно, что потери давления в системе будут связаны с увеличением длины трубопровода и ростом коэффициента трения – λ, который засвистит от следующих причин:
- шероховатости внутренней поверхности,
- наличия препятствий на участках с запорной арматурой
- турбулентности течения жидкости
- прямолинейности трубопровода
Подобный расчет нужно сделать с учетом потерь на самой крайней точке трубопровода. Только в этом случае мы можем гарантировать стабильно достаточное давление в системе.
Метод скоростей
Этот способ подходит, если известен объемный (м³/ч) или массовый расход пара (кг/ч). Основная формула для расчета любых трубопроводов:
где:
Q — объемный расход пара, воздуха или воды, м³/ч;
D — диаметр трубопровода, м;
v — допустимая скорость потока, м/с.
На практике расчет всегда ведется по расходу в м³/ч и по диаметру трубопровода в мм. Если известен только массовый расход, то для пересчета кг/ч в м³/ч необходимо учитывать удельный объем по таблице пара.
При этом уделяйте особое внимание подставляемым значениям — объемный расход насыщенного и перегретого пара при пересчете будет разным (при его одинаковом количестве и давлении). Соответственно, и диаметры трубопроводов будут различаться. . После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:
После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:
где:
Q – объемный расход пара, м³/ч;
D – искомый диаметр паропровода, мм;
v — рекомендуемая скорость потока, м/с.
В пароконденсатных системах производители парового оборудования рекомендуют поддерживать скорость потока в пределах 25-40 м/с — при ней достигается наибольший эффект сепарирования (осушения) пара. О том же говорит и СНиП II-35-76*, регламентирующий скорость:
-
для насыщенного пара — 30 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм и 60 м/с при диаметре свыше 200 мм;
-
для перегретого — 40 м/с и 70 м/с соответственно.
Поэтому при расчете паропровода берем рекомендуемые значения 30 или 40 м/с.
Пример расчета
Предположим, что нужно рассчитать диаметр паропровода для насыщенного пара при 2000 кг/ч, давлении 10 бар и скорости потока 40 м/с.
По таблице удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар составляет v = 0,194 м³/кг. В этом случае Q будет равен 2000х0,194= 388 м³/ч. Подставляем в формулу
Получилось нестандартное значение. При определении диаметра всегда выбирают больший размер, в нашем случае DN 65, чтобы учесть риск возникновения пиковой нагрузки. Также стоит подумать о возможном расширении установки в будущем.
Расход воды через трубу при нужном давлении
Основная задача расчёта объёма потребления воды в трубе по её сечению (диаметру) – это подобрать трубы так, чтобы водорасход не был слишком большой, а напор оставался хороший. При этом необходимо учесть:
- диаметры (ДУ внутреннего сечения),
- потери напора на рассчитываемом участке,
- скорость гидропотока,
- максимальное давление,
- влияние поворотов и затворов в системе,
- материал (характеристики стенок трубопровода) и длину и т.д..
Подбор диаметра трубы по расходу воды с помощью таблицы считается более простым, но менее точным способом, чем измерение и расчёт по давлению, скорости воды и прочим параметрам в трубопроводе, сделанный по месту.
Табличные стандартные данные и средние показатели по основным параметрам
Для определения расчётного максимального расхода воды через трубу приводится таблица для 9 самых распространённых диаметров при различных показателях давления.
Среднее значение давления в большинстве стояках находится в интервале 1,5-2,5 атмосфер. Существующая зависимость от количества этажей (особенно заметная в высотных домах) регулируется путём разделения системы водообеспечения на несколько сегментов. Водонагнетение с помощью насосов влияет и на изменение скорости гидропотока. Кроме того, при обращении к таблицам в расчёте водопотребления учитывают не только число кранов, но и количество водонагревателей, ванн и др. источников.
Изменение характеристик проходимости крана с помощью регуляторов водорасхода, экономителей, аналогичных WaterSave ( http://water-save.com/ ), в таблицах не фиксируются и при расчёте расхода воды на (по) трубе, как правило, не учитываются.
Способы вычисления зависимостей водорасхода и диаметра трубопровода
С помощью нижеприведённых формул можно как рассчитать расход воды в трубе, так и, определить зависимость диаметра трубы от расхода воды.
В данной формуле водорасхода:
- под q принимается расход в л/с,
- V – определяет скорость гидропотока в м/с,
- d – внутреннее сечение (диаметр в см).
Зная водорасход и d сечения, можно, применив обратные вычисления, установить скорость, или, зная расход и скорость – определить диаметр. В случае наличия дополнительного нагнетателя (например, в высотных зданиях), создаваемое им давление и скорость гидропотока указываются в паспорте прибора. Без дополнительного нагнетания скорость потока чаще всего варьируется в интервале 0,8-1,5 м/сек.
Для более точных вычислений принимают во внимание потери напора, используя формулу Дарси:
Для вычисления необходимо дополнительно установить:
- длину трубопровода (L),
- коэффициент потерь, который зависит от шероховатостей стенок трубопровода, турбулентности, кривизны и участков с запорной арматурой (λ),
- вязкость жидкости (ρ).
Зависимость между значением D трубопровода, скоростью гидропотока (V) и водорасходом (q) с учётом угла уклона (i) можно выразить в таблице, где две известные величины соединяются прямой линией, а значение искомой величины будет видно на пересечении шкалы и прямой.
Для технического обоснования также строят графики зависимости эксплуатационных и капитальных затрат с определением оптимального значения D, которое устанавливается в точке пересечения кривых эксплуатационных и капитальных затрат.
Расчёт расхода воды через трубу с учётом падения давления можно проводить с помощью онлайн-калькуляторов (например: http://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy-raschet-truboprovoda.html). Для гидравлического расчёта, как и в формуле, нужно учесть коэффициент потерь, что предполагает выбор:
способа расчёта сопротивления,
материала и вида трубопроводных систем (сталь, чугун, асбоценмент, железобетон, пластмасса), где принимается во внимание, что, например, пластиковые поверхности менее шероховатые, чем стальные, и не подвергаются коррозии,
внутреннего диаметры,
длины участка,
падения напора на каждый метр трубопровода.
В некоторых калькуляторах учитываются дополнительные характеристики трубопроводных систем, например:
- новые или не новые с битумным покрытием или без внутреннего защитного покрытия,
- с внешним пластиковым или полимерцементным покрытием,
- с внешним цементно-песчаным покрытием, нанесённым разными методами и др.
Металлические
Характеризуются отменной прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Срок эксплуатации – не менее 15 лет (при антикоррозийной обработке до 50 лет).
Рабочая температура — 130⁰C. Максимальное давление в трубе — до 30 атмосфер. Не горючи. Однако тяжелы, сложны в монтаже (потребуется специальное оборудование и существенные временные затраты), подвержены коррозии. Высокий коэффициент теплопередачи повышает теплопотери ещё на этапе транспортировки теплоносителя к радиаторам. Требуется постмонтажная окраска. Внутренняя поверхность шероховата, что провоцирует накопление отложений внутри системы.
Максимальная температура рабочей среды — 250⁰C. Рабочее давление – 30 атмосфер и более. Эксплуатационный ресурс – более 100 лет. Высокая устойчивость к замерзанию носителя и коррозии.
Последнее накладывает ограничение на совместное использование меди с другими материалами (алюминием, сталью, нержавейкой); медь совместима только с латунью. Гладкость внутренних стен предотвращает образование налёта и не ухудшает пропускную способность трубопровода, что снижает гидравлическое сопротивление и даёт возможность использования труб меньшего диаметра. Пластичность, лёгкий вес и простая технология соединения (пайка, фитинги). Малая толщина стенок и соединительных фитингов сводит на нет гидравлические потери.
Самый значимый недостаток – крайне высокая стоимость, цена на медные трубы превышает цену на пластиковые аналоги в 5-7 раз. Кроме того мягкость материала делает его уязвимым в отношении находящихся в теплосистеме механических частиц (примесей), которые в результате абразивного трения приводят к износу труб изнутри. Чтобы продлить срок жизни медных труб, систему рекомендуется укомплектовывать специальными фильтрами.
Порядок расчета сечения магистралей теплоснабжения
Перед тем как рассчитать диаметр трубы отопления необходимо определиться с их основными геометрическими параметрами. Для этого нужно знать основные характеристики магистралей. К ним относятся не только эксплуатационные качества, но и размеры.
Каждый производитель указывает значение сечения труб – диаметр. Но фактически он зависит от толщины стенки и материала изготовления. Перед приобретением определенной модели трубопроводов нужно знать следующие особенности обозначения геометрических размеров:
- Расчёт диаметра полипропиленовых труб для отопления делается с учетом того, что производители указывают наружные габаритные размеры. Для вычисления полезного сечения необходимо отнять две толщины стенки;
- Для стальных и медных трубопроводов даются внутренние размеры.
Зная эти особенности можно делать расчет диаметра коллектора отопления, труб и других компонентов для монтажа.
При выборе полимерных труб отопления нужно обязательно уточнить о наличии в конструкции армирующего слоя. Без него при воздействии горячей воды магистраль не будет иметь должной жесткости.
Определение тепловой мощности системы
Как правильно подобрать диаметр труб для отопления и следует ли это делать без расчетных данных? Для небольшой системы отопления можно обойтись без сложных вычислений
Важно лишь знать следующие правила:
- Оптимальный диаметр труб с естественной циркуляцией отопления должен составлять от 30 до 40 мм;
- Для закрытой системы с принудительным движением теплоносителя следует использовать трубы меньшего сечения для создания оптимального давления и скорости потока воды.
Для точного вычисления рекомендуется использовать программа для расчета диаметра труб отопления. Если же их нет – можно воспользоваться приблизительными вычислениями. Сначала необходимо найти тепловую мощность системы. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:
Где Q – рассчитываемая тепловая мощность отопления, кВт/ч, V – объем комнаты (дома), м³, Δt – разница между температурами на улице и в помещении, °С, К – расчетный коэффициент тепловых потерь дома, 860 – величина для перевода полученных значений в приемлемый формат кВт/ч.
Наибольшие затруднения при предварительном расчете диаметра пластиковых труб для отопления вызывает поправочный коэффициент К. Он зависит от теплоизоляции дома. Его лучше всего взять из данных таблицы.
Степень теплоизоляции здания
Качественное утепление дома, установлены современные окна и двери
В качестве примера расчета диаметров полипропиленовых труб для отопления можно вычислить требуемую тепловую мощность комнаты общим объемом 47 м³. При этом температура на улице будет -23°С, а в помещении — +20°С. Соответственно разница Δt составит 43°С. Поправочный коэффициент возьмем равным 1,1. Тогда требуемая тепловая мощность составит.
Следующий этап выбора диаметра трубы для отопления – определение оптимальной скорости движения теплоносителя.
В представленных расчетах не учитывается поправка на шероховатость внутренней поверхности магистралей.
Скорость воды в трубах
Таблица для расчета диаметра трубы отопления
Оптимальный напор теплоносителя в магистралях необходим для равномерного распределения тепловой энергии по радиаторам и батареям. Для правильного подбора диаметров труб отопления следует принимать оптимальные значения скорости продвижения воды в трубопроводах.
Стоит помнить, что при превышении интенсивности движения теплоносителя в системе могут возникать посторонние шумы. Поэтому данное значение должно быть равно от 0,36 до 0,7 м/с. Если параметр будет меньше – неизбежно возникнут дополнительные тепловые потери. При его превышении появятся построение шумы в трубопроводах и радиаторах.
Для окончательного расчета диаметра трубы отопления следует воспользоваться данными из таблицы, представленной ниже.
Подставляя в формулу расчета диаметра трубы отопления в полученные ранее значения можно определить, что оптимальный диаметр трубы для конкретного помещения составит 12 мм. Это лишь приблизительный расчет. На практике специалисты рекомендуют к полученным значениям прибавить 10-15%. Это объясняется тем, что формула расчета диаметра трубы отопления может измениться из-за добавления новых компонентов в систему. Для точного вычисления потребуется специальная программа для расчета диаметра труб отопления. Подобные программные комплексы можно скачать в демоверсии с ограниченными возможностями расчетов.
Расчет пропускной способности газопроводов
Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.
Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:
Qmax = 0.67 Ду2 * p,
Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;
Ду – величина условного прохода трубы.
Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.
В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:
Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,
Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;
Т – температура транспортируемого газа (К).
Эта формула позволяет определить степень разогрева транспортируемого вещества в зависимости от давления. Увеличение температуры приводит к расширению газа, в результате чего давление на стенки трубы повышается (прочитайте: «Почему возникает потеря давления в трубопроводе и как этого можно избежать»).
Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.
Сравнение однотрубной и двухтрубной систем
Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м2, этот показатель составляет 32 мм для полипропилена.
При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.
- КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
- экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.
Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка.
Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас. Чтобы циркуляция в батарее была лучше, байпас нужно сделать меньшего диаметра, чем основной контур отопления.
Из этого следует, что потребуется еще пара единиц фурнитуры. Получается, что меньше тратим денег на трубы и больше на фурнитуру, в итоге экономии никакой, при этом КПД ниже.
В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.
