Průměr potrubí pro vytápění soukromého domu: jak vybrat nebo vypočítat

Trubky jsou jedním z nejběžnějších, nejrozmanitějších a nejpotřebnějších produktů. Jejich účely a oblasti použití jsou tak četné, že je obtížné je vyjmenovat. Potrubí pro provádění různých úkolů jsou vyrobena z kovu, skla, plastu a keramiky. Velikosti se liší, mohou být od milimetrových až po obrovské trubky pro přepravu ropy a plynu.

V tomto článku se podíváme na to, jak vypočítat průměr topných trubek. Nepodceňujte důležitost výpočtu, protože nepřesnosti ve volbě průměru potrubí mohou výrazně zhoršit hydrodynamiku topného okruhu, snížit účinnost a způsobit příliš vysoké náklady na pořízení potrubí velkého průměru.

Klíčové parametry potrubí:

• střední průměr;
• vnější průměr trubky;
• vnitřní průměr potrubí;
• potrubní materiál.

Tipy před výpočtem a instalací systému

Zjištění požadovaného průměru topného potrubí je velmi důležité, protože na tomto parametru závisí hydrodynamický odpor a průchodnost okruhu. Ještě před výpočtem je nutné jednoznačně určit typ trubek a jejich materiál.

Použijte kalkulačku hydraulického odporu potrubí.

Označení na produktech se liší. Plastové trubky jsou označeny vnějším průměrem a trubky z litiny a oceli vnitřním průměrem. Tuto skutečnost musíte vzít na vědomí, pokud se instalace potrubí provádí kombinovanou metodou.

Před samotnou prací musíte také vypracovat schéma plánovaného topného systému, vybrat průměr topných trubek v soukromém domě a koupit všechny materiály. Kromě toho najdete součásti, včetně T-kusů, ventilů, adaptérů a vzduchových ventilů.

Více o adaptérech a armaturách si můžete přečíst v tomto článku

Výpočet průměru topné trubky musí být proveden pečlivě a pečlivě zvážíme pořadí, ve kterém vypočítat vše níže.

Co je potřeba pro výpočet

Výpočty zpravidla začínají stanovením tepelného výkonu – Q. Potřebné množství tepla se určí vynásobením objemu místnosti V v m³ normou, která je 40 W/m³.

Poté se určí typ topného systému: jedno- nebo dvoutrubkový. Pro venkovské domy je vhodnější 2-trubkový systém, ale pro budoucí výpočty není výběr typu systému nejdůležitější.

Je lepší zaměřit svou pozornost na výběr způsobu pohybu chladicí kapaliny:

• zda to bude konvekce nebo přírodní;
• nebo nuceně pomocí oběhového čerpadla.

Hlavní rozdíl mezi těmito metodami spočívá v tom, že při organizaci systému je sklon topných trubek zvolen během přirozené cirkulace, kde se kapalina pohybuje gravitací, a druhá možnost zahrnuje pohyb pomocí čerpadla, což zvyšuje rychlost výměny tepla. vyšší.

O typech tepelných čerpadel se dozvíte v tomto příspěvku

Rychlost pohybu chladicí kapaliny je velmi důležitým ukazatelem.

V závislosti na tom se mimo jiné volí průměr topných trubek. Výpočtové jednotky pro přirozenou cirkulaci – od 0,3 m/s. Rychlost pohybu chladicí kapaliny závisí na tlaku, proto při výběru možnosti s přirozenou cirkulací je určena výškou zdvihu expanzní nádrže otevřeného typu. Každý metr stoupání přidává 0,1 atm tlaku.

Zde si můžete spočítat objem expanzní nádoby

V případě cirkulace pomocí čerpadla zvolte hodnotu rychlosti 0,7 m/s. Při výpočtu rychlosti je nutné udělat určité ústupky, protože při vysoké rychlosti se v systému objevuje hluk a výrazně se zvyšuje hydraulický odpor a při velmi nízké rychlosti povedou velké velikosti topných produktů ke zvýšení finančních náklady. Proto se často volí menší průměr kvůli:

• snadná instalace;
• relativně nízké náklady na trubky menšího průměru;
• zvýšení dynamiky systému s menším množstvím kapaliny.

Výpočet po etapách

Stanovili jste počáteční údaje: nakreslili schéma topného systému, rozhodli se pro typ a včas vypočítali množství tepelného výkonu pro všechny místnosti? Poté pokračujte dále. Výpočet obvykle začíná od nejvzdálenější místnosti.

Objemový průtok kapaliny se vypočítá podle vzorce:

G = 0.86*Q / 20 kde:
G – objemový průtok chladicí kapaliny, kg/h;
Q – odhadované množství tepla, W;
20 – rozdíl teplot na přívodu a zpátečce. Pro výpočty se rovná 20 °C.

Pomocí výše uvedeného vzorce se určí hmotnost kapaliny, ale horká voda je charakterizována při 80 °C hustotou p = 971.6 kg/m³. Proto se objemový průtok Vo vypočítá podle vzorce:

Pokud znáte objem a rychlost pohybu, není obtížné vypočítat plochu průřezu:

S = Vo / (3600 x Vt), kde:
S – plocha průřezu;
Vo – průtok (objem) chladicí kapaliny;
Vt – zvolený průtok tekutiny.

A na konci se vypočítá průměr:

D = druhá odmocnina z 4S/3,14.

Jakmile spočítáte průměr pro zadní místnost, není výpočet velikosti potrubí pro další místnost obtížný. Je však třeba připomenout, že touto místností musí projít celkové množství tepla pro dvě místnosti atd. Výpočet jako celek není obtížný, ale pro ty, kteří se dříve takovými výpočty nezabývali, je poměrně těžkopádný.

Proto, aby se usnadnil samotný proces, existují tabulky, které dávají odpověď a řeší problém – jak určit průměr topné trubky. Z tabulek je jasně patrné: průměr topných trubek s přirozenou cirkulací musí být velký, protože rychlost proudění je 0,3 m/s. Vyplatí se vybírat trubky podle nejbližšího většího průměru, s ohledem na rozpor v logice označování trubek z různých materiálů:

1. Vodovodní a plynové potrubí z oceli – vnitřní průměr je uveden.
2. Elektricky svařované ocelové výrobky – vnější průměr.
3. Polyetylenové, kovoplastové, nízkohustotní polyetylenové, polypropylenové trubky pro vytápění – vnější průměr.

Průměry měděných a ocelových trubek pro vytápění:

Tabulka průměrů trubek

Jaký průměr by měly mít polypropylenové topné trubky?

Rozhodli jste se pro výrobky z polypropylenu a nevíte si rady s výběrem průměru v souvislosti s výše uvedenými vzorci? Rovněž. Polypropylenové trubky však mají dlouhou životnost, zhruba století, takže správně navržený a dobře nainstalovaný topný systém vydrží poměrně dlouho. Podívejte se na tabulku průměrů topných trubek.

Vnější průměr, mm	PN10		PN20		PN30
	Vnitřní průměr	tloušťka stěny	Vnitřní průměr	tloušťka stěny	Vnitřní průměr	tloušťka stěny
16	10.6	2.7
20	16.2	1.9	13.2	3.4	13.2	3.4
25	20.4	2.3	16.6	4.2	16.6	4.2
32	26.0	3.0	21.2	5.4	21.2	3.0
40	32.6	3.7	26.6	6.7	26.6	3.7
50	40.8	4.6	33.2	8.4	33.2	4.6
63	51.4	5.8	42	10.5	42	5.8
75	61.2	6.9	50	12.5	50	6.9
90	73.6	8.2	6	15
110	90	10	73.2	18.4

Polypropylenová potrubí jsou oblíbená, protože nejsou tak drahá jako kovová, jsou šetrná k životnímu prostředí a vizuálně atraktivní. Kromě toho je instalace systémových obvodů při použití takových produktů mnohem jednodušší. Existují speciální stroje na svařování trubek, různé adaptéry, fitinky, závitníky a další potřebné komponenty. Proces instalace tak trochu připomíná sestavení systému ze stavebnice.

Přečtěte si více o typech a způsobech instalace polypropylenových trubek pro vytápění v tomto článku

Žebrované trubky

Takové výrobky se vyrábějí metodou spirálového válcování. Jsou na ně aplikována žebra, která zvětšují povrch, který vydává teplo. Použití takových trubek umožňuje snížit hmotnost výměníků tepla, protože teplo bude také odevzdáno žebrovanou trubkou, kterou kapalina cirkuluje.

Taková trubka má ve srovnání s běžnou hladkou plochu výměny tepla 2-3krát větší. Oblibě žebrovaných trubek brání jejich vysoká cena. Výrobky jsou vyrobeny z hliníku, mosazi a mědi. Organizace topného systému pomocí tohoto typu potrubí vyžaduje značné finanční náklady, takže v tomto článku nebudeme uvažovat o jejich výpočtu.

Pokud systém není příliš rozvětvený a složitý, lze průměr potrubí vypočítat nezávisle. K tomu potřebujete mít údaje o tepelných ztrátách místnosti a výkonu každého radiátoru. Pohledem do tabulky pak můžete určit průřez potrubí odpovídající přívodu potřebného množství tepla. Výpočet složitých víceprvkových obvodů je nejlepší přenechat profesionálům. V krajním případě si to spočítejte sami, ale zkuste si nechat alespoň poradit.

Při navrhování komunikací je důležité zvolit správný průměr potrubí pro vytápění soukromého domu. Chyby při výběru komponentů povedou ke ztrátě výkonu topného systému, větrání, nepohodlné teplotě, zvýšeným nákladům na vytápění a hluku způsobenému pohybem chladicí kapaliny.

Jaké velikosti potrubí jsou instalovány v topných systémech

Tepelné komunikace zahrnují přívodní a odvodní potrubní prvky o vnějším průměru 16–110 mm. Jejich vnitřní velikost je 16,2 – 90 mm.

Specialisté zabývající se projektováním a montáží topných systémů na základě zkušeností určili optimální velikosti různých odvětví topných systémů.

Tabulka 1

Vnitřní průměr, mm	Maximální počet radiátorů na větvi, kusů	Celkový výkon připojených baterií, kW	Poznámka
10-16	1-2	3-4
20-25	5	na 7
20-32	8	až 11 kW	používá se pro instalaci slepých větví
32-40	12	až 19 kW	lze vázat na středně velký soukromý dům
40	20	až 30 kW	vhodné pro velké budovy

Kmenové linky jiných velikostí se v soukromém sektoru používají jen zřídka kvůli malému počtu systémů, pro které jsou vhodné. Tyto údaje jsou přibližné – pro přesný výběr je třeba provést výpočty.

Vnitřní a vnější rozměry potrubí otopné soustavy

Výrobci polypropylenových topných komponentů často uvádějí ve svých označeních nikoli vnitřní, ale vnější průměr výrobků. Níže uvedená tabulka vám pomůže tyto dva ukazatele porovnat. Pomocí něj můžete také určit značku polymeru – PN10, 20 nebo 30. Toto číslo je maximální tlak v barech, který takový postroj vydrží.

Tabulka 2

Při pokládání tepelných komunikací z kov-plast se můžete spolehnout na údaje v tabulce níže. Zde vidíte shodu parametrů dvou nejoblíbenějších typů páskování – kovoplastu a polypropylenu.

Tabulka 3

Světlost kovových komunikací a tloušťka jejich stěn jsou upraveny GOST 3262-75. Pro určení vnitřních parametrů je potřeba změřit vnější průměr a údaje vložit do tabulky. Například při vnější velikosti potrubí 42,3 mm bude vnitřní průchod, kterým protéká voda, 40 mm.

Tabulka 4

Vliv velikosti potrubí na topný výkon

Aby topný systém fungoval co nejúčinněji, musí mít jeho prvky odpovídající velikost. Je nežádoucí a nerentabilní instalovat příliš velké komunikace.

• Takové komponenty jsou dražší na konstrukci a pro zahřátí chladicí kapaliny v nich obsažené je potřeba větší objem paliva. Jejich instalace a provoz jsou proto spojeny se zbytečnými dodatečnými náklady na materiál.
• V komunikacích skládajících se z příliš velkých prvků nebude možné dosáhnout požadovaných ukazatelů tlaku. Dojde ke stagnaci chladicí kapaliny, což vede k neustálému výskytu vzduchových kapes. Výsledný vzduch bude reagovat s kovem radiátorů a způsobí jejich oxidaci. V důsledku toho se sníží životnost baterie.

Není vhodné instalovat příliš tenké modely:

• Topný systém s příliš malým průměrem je hlučný – tvoří se v něm turbulence doprovázené hučením a bubláním.
• Snížení světlosti tepelných komunikací snižuje objem cirkulující chladicí kapaliny, která není schopna plně zahřát místnost. U otopných soustav se sériovým zapojením radiátorů, kde horká kapalina střídavě prochází všemi ohřívači, se koncové baterie nemusí zahřívat vůbec.
• Čerpadlo, které čerpá kapalinu přes zúžený lumen, pracuje při zvýšené zátěži a rychle selhává.

Správný výpočet průřezu prvků umožní topnému systému fungovat bez poruch s maximální účinností.

Výběr průměru potrubí pro vytápění dle tabulek

Existují tabulky, které umožňují vybrat prvky potrubí pro jakoukoli část topného systému. Chcete-li je použít, musíte vypočítat tepelné zatížení (množství tepla, které by mělo být odevzdáno tepelnou komunikací) a určit optimální průtok chladicí kapaliny, označený v tabulce růžovou a zelenou barvou.

Tabulka 5

Určení optimální rychlosti chladicí kapaliny

Maximální rychlost pohybu vody v tepelných okruzích je uvedena v příloze G k SNiP 41-01-2003. V dokumentu ne nadarmo souvisejí s hlučností – když chladicí kapalina teče příliš rychle, baterie šumí a bublají.

Tabulka 6

S rostoucí rychlostí pohybu tekutiny se zvyšuje hydraulický odpor, který je jeho kvadratickou funkcí. Například zvýšení rychlosti o 0,5 m/s automaticky zvýší odpor o 0,52 m/s nebo 0,25 m/s. Proto není vhodné překračovat doporučenou rychlost.

Optimální ukazatel rychlosti pro velké větve vycházející z kotle je 1 m/s. V menších větvích teče voda pomaleji. Optimální indikátory pro nekotlové trubky různých průměrů jsou v tabulce 5 zvýrazněny oranžově.

Výpočet tepelného výkonu systému

K dostatečnému vytápění metru čtverečního plochy je potřeba 100 W tepelné energie. Proto například vytápět budovu o rozloze 150 mXNUMX. m budu potřebovat:

150 x 100=15000 W – to je přesně ten indikátor, který by měl instalovaný topný systém poskytovat.

Tento výpočet je vhodný pouze pro budovy s výškou stropu 2,6 m nebo méně, postavené ve střední zóně a mající zdivo ze dvou cihel. V ostatních případech se uplatňují korekční faktory, které tento ukazatel zvyšují nebo snižují.

Tabulka 7

Faktor	Korekční faktor
Výška stropu více než 2,5 m	1,1
Jižní oblasti	0,7-0,9
Severní a sibiřské oblasti	1,5
Dálný sever a vysočiny	2,0
Velmi kvalitní zateplení domu	0,7-0,9
Částečná izolace při pokládce dvou cihel	1,0-1,7
Nezateplené budovy z jedné cihly	1,9-2,9
Panelové nezateplené domy a dočasné stavby	Do 4,0

V těchto případech se pro výpočet optimálního výkonu topného systému používá vzorec:

Q= S *100x K1*K2*K3,

Kde Q je množství tepla potřebného k ohřevu;

S – vytápěná plocha;

K1, K2, K3 – korekční faktory.

Potřebujeme například vypočítat potřebné množství tepla na vytápění domu o rozloze 150 metrů čtverečních. m s výškou stropu 3 m, který se nachází v centru Sibiře. Budova je velmi dobře izolovaná.

Údaje dosadíme do vzorce:

150 x 100 x 1,5 x 1,1 x 0,7 = 17325 W.

Pokud se v našem imaginárním domě skládá topný systém ze dvou stejných větví, je ukazatel dělen dvěma.

17325/2 =8662,5 kW – každá větev.

Nyní přejdeme k tabulce 5, abychom vybrali optimální rychlost pohybu tekutiny – v ní hledáme tepelné zatížení s nejbližšími parametry.

Zelená a oranžová část tabulky ukazuje rychlost. U centrálních kotlových řad volíme variantu, která se co nejvíce blíží 1 m/s – na to je určena většina kotlů. Pokud je výstupní potrubí kotle jiné velikosti, je třeba nainstalovat adaptér nebo přivést potrubí o velikosti odpovídající průměru výstupu kotle k nejbližšímu kolektoru a tam jej vyměnit. Vidíme to u topného systému s kapacitou 17325 W Na základě výše uvedeného výpočtu je vhodná varianta s vnějším průměrem 25 mm.

Pro naše dvě velké větve o výkonu 8662,5 kW volíme také rychlost co nejblíže 1 m/s. Číslo zaokrouhlíme na 9000 a odkazujeme na tabulku 5. Maximální vhodný ukazatel rychlosti bude 0,9 m/s. To znamená, že se tam vejdou potrubní prvky o průměru 20 mm.

Pro menší, vzdálené prvky v rychlostních grafech hledáme optimální parametr, zvýrazněný oranžově. Z doporučených možností je vhodnější menší, protože tlustý postroj bude stát více.

Například pro vzdálenou tepelnou větev 4 kW ze dvou možných velikostí 25 a 20 zvolte minimum – dvacátý. Pomocí tohoto algoritmu můžete vypočítat celé zapojení.

Výpočet výkonu větve na základě počtu topných zařízení

Pro výpočet množství tepla generovaného tepelnými zařízeními na konkrétní větvi je potřeba sečíst jejich výkon. Potřebujeme například zapojit tři šestičlánková otopná tělesa do jedné větve o výkonu každé sekce 0,18 kW.

Vypočítáme výkon jednoho radiátoru:

6×0,18 = 1,08 kW popř 1080 út

Tři ohřívače vyrobí 3×1080=3240 út

Požadovaný rozměr trubky hledáme v tabulce 5 – jedná se o model s vnějším průměrem 20 mm. Pomocí tohoto schématu vypočítáme a vybereme parametry pro všechny tepelné větve domu.

Výpočet průřezu topných trubek pomocí vzorce

Optimální vnitřní průměr potrubí se vypočítá podle vzorce:

• D – požadovaný průměr;
• Q je množství tepla, které je třeba přečerpat systémem nebo určitou větví;
• Tsupply-Tobr – teplotní rozdíl mezi dopředným a zpětným okruhem;
• V – rychlost chladicí kapaliny;

Chcete-li provést potřebné výpočty, musíte nejprve určit ukazatele, které je třeba zahrnout do vzorce:

• algoritmus pro výpočet výkonu topného systému (popsaný výše);
• průtok chladicí kapaliny: pro potrubí kotle se bere 1 m/s, pro zbytek – stanoveno podle tabulky 7 níže, na základě tepelného výkonu konkrétní větve.

Tabulka 8

Výběr rychlosti pro větve rozvodu (ne větev kotle)
Napájení, W	Rychlost, m/s.
3200	0,34
5700	0,39
10800	0,48
22600	0,56
44000	0,67

Nyní určíme rozdíl mezi napájecím a vratným Tfeed-Tobr pro zahrnutí do výpočetního vzorce: Experimentálně bylo zjištěno, že optimální rozdíl vytápění mezi těmito dvěma okruhy by měl být 20 stupňů:

• Snížení tohoto ukazatele negativně ovlivňuje provoz topného systému, který potřebuje čerpat dvakrát více chladicí kapaliny. V systému se sériovým zapojením radiátorů, kde teplota klesá se vzdáleností od kotle, se nemusí zahřát poslední baterie.
• Zvýšení teplotního rozdílu mezi přívodním a vratným okruhem snižuje účinnost kotle a zvyšuje tvorbu kondenzátu na výměníku tepla. Přehřáté materiály se nerovnoměrně roztahují, což může vést k praskání. Proto je potřeba do vzorce dosadit optimální rozdíl 20 stupňů.

Je snadné zjistit skutečné indikátory teploty fungujícího napájecího a vratného okruhu – připojte k nim běžný teploměr a přidejte k indikátorům 1-2 stupně. Pokud je rozdíl větší nebo menší než 20 stupňů, založte své výpočty na něm.

Vypočítejme průměr potrubí pro vytápění soukromého domu o výkonu 30 kW s teplotou přívodního potrubí 90 stupňů a zpětného potrubí 70 stupňů. Rychlost chladicí kapaliny je 1 m/s. Dosadíme data do vzorce:

Toto je vnitřní průměr. Nyní definujeme vnější. Řekněme, že v systému, pro který se provádějí tepelné výpočty, budou instalovány polypropylenové trubky. Pomocí tabulky č. 2 hledáme poměry vnitřních a vnějších průměrů pro nejbližší ukazatele. Vzhledem k tomu, že tlak v topném systému soukromého domu je nízký, je vhodné potrubí PN10 nebo PN20 o vnější velikosti 32 mm, určené pro 10 nebo 20 atmosfér.

Stejným schématem je vypočítáno potrubí pro jednotlivé topné větve. V tomto případě se sečte plocha místností, ve kterých bude položena. Výpočet lze provést na základě celkového množství tepelné energie dodávané bateriemi.

Potřebujeme například vypočítat průměr větve se třemi radiátory o celkovém výkonu 3240 W nebo 3,24 W s rozdílem teplot chladicí kapaliny 20 stupňů.

Rychlost zjistíme podle tabulky č. 8 – v našem případě je to 0,34 m/sec.

Údaje dosadíme do vzorce:

Budeme potřebovat natáhnout postroj o vnitřním průměru 12 mm. Pokud taková možnost není komerčně dostupná, vybereme tu nejbližší, v závislosti na materiálu, podle tabulek 2, 3 nebo 4. Například pro polypropylen to bude potrubí třídy PN20 s vnitřním průchodem 13,2 mm a vnějším průměrem 20 mm.

Výpočet nádrže

Jednotlivé systémy zahrnují kolektory, které redistribuují chladivo podél okruhů a větví. Bez ohledu na materiál a konfiguraci takového prvku nesmí být jeho průřez menší než součet průměrů prvků pro vstup a výstup. Vzorec použitý pro výpočty je:

Dcoll = D1+D2+ D3+….Dn, kde D1 a dále jsou průměry připojených větví.

Například pro připojení čtyř prvků televizního systému o vnějším průměru 26 mm musí být velikost kolektoru min.

26×4 = 104 mm.

Vzdálenost mezi středy trubek musí být alespoň trojnásobkem jejich průměru. V našem případě ano

26×3 = 78 mm.

Proč tento výpočet průměru topných trubek není vhodný pro vícepodlažní budovy?

Pro tepelnou komunikaci ve výškových budovách musíte vycházet z konfigurací stanovených při navrhování domu. Neoprávněné změny parametrů vnitropodnikových otopných soustav vedou k nestabilnímu provozu celé otopné soustavy. Porušovatel bude pokutován 2500 7.21 rublů podle článku XNUMX zákoníku o správních deliktech Ruské federace.

Změna konfigurace inženýrských sítí může mít za následek soudní spory ze strany správcovské společnosti a sousedů. Instalované potrubí bude nuceno demontovat a nahradit potrubím stanoveným obecným stavebním projektem.