Проектирование системы отопления состоит из нескольких важных этапов. Помимо подбора вида котла и его мощности немаловажным фактором является расчет диаметра труб. Они составляют самую большую конструкцию во всей системе и играют важную роль в формировании комфортного микроклимата в доме.
Влияние трубопровода на эффективность отопления
В процессе создания проекта автономного обогрева дома может допускаться одна из самых распространенных ошибок – учет не всех параметров будущей магистрали. При этом детально рассматриваются характеристики отопительного оборудования, рассчитывается количество радиаторов в каждой комнате, исходя из материалов их изготовления и конструкции.
В то же время по трубам отопления протекает весь объем теплоносителя, что не может не сказываться на характеристиках системы отопления. Для расчета параметров будущей теплопроводной магистрали необходимо учитывать диаметр труб, которые будут влиять на следующие параметры:
- Тепловая отдача. При большем диаметре увеличивается наружная площадь трубы, что сказывается на нагреве воздуха в помещении и способствует быстрейшему остыванию теплоносителя.
- Скорость воды. Нормальная скорость прохождения теплоносителя по магистрали находится в пределах от 0,3 до 0,7 м/с. Она формируется с помощью центробежного насоса. Но диаметр труб также влияет на эту характеристику – чем он больше, тем ниже скорость.
- Давление. При увеличении сечения трубопровода неизбежно падает внутреннее давление, что может привести к появлению воздушных пробок и снижению эффективности работы (подробнее о давлении читайте здесь).
Все вышеперечисленные параметры являются основой для правильного расчета диаметра труб в системе отопления.
Методика выбора
Прежде всего, необходимо рассчитать тепловую мощность трубы для каждой комнаты. Этот параметр зависит от материала изготовления (теплопроводность), толщины стенок и диаметра.
При нормальной теплоизоляции помещения можно упростить расчет: на 1 м² необходимо 100 Вт тепловой энергии. При этом учитывается мощность нагревательных приборов – радиаторов. Трубопровод предназначен для передачи тепловой энергии к ним. Исходя из этого выбирается оптимальный диаметр.
Рассмотрим пример для полипропиленовых труб, как самых распространенных для организации автономного отопления. В таблице показаны рекомендованные параметры сечения магистрали в зависимости от скорости прохождения теплоносителя и тепловой нагрузки.
Режим работы 75/60 
Режим работы 80/60
Предположим, что в доме планируется установка двухтрубной системы с мощностью котла 32 кВт, температурным режимом работы 80/60 и последовательным подключением радиаторов. В этом случае схема выбора труб будет выглядеть следующим образом.
Эта схема хорошо работает для полимерных труб, но если планируется установка стальных изделий, то расчет значительно усложняется. Так как сопротивление теплопередачи у металла ниже, чем у пластика, необходимо учитывать тепловые потери на поверхности магистрали.
Для этого применяется методика выбора, описанная выше. После определения диаметра трубы рассчитываются ее тепловые потери, на участке магистрали определенной длины. В качестве начальных данных будут необходимы следующие величины:
Предположим, что на первом этапе была выбрана труба 40 мм, толщиной 1,4 мм. Рассчитаем тепловые потери на 1 м.п. трубопровода:
- k – линейный коэффициент теплопередачи;
- tb — температура воды в трубе — 80°С;
- tc — температура воздуха в помещении — 22°С.
Рассчитать линейный коэффициент теплопередачи можно по формуле:
- a – теплопроводность;
- dн и dв – наружный и внутренний диаметры трубы.
Тогда тепловые потери составят:
Это может быть важно, если искомое значение диаметра для дальнейших комнат находится в предельной границе. Без учета этого факторы может быть выбрано неправильное сечение трубы, что в дальнейшем отразится на работе всей системы.
Это приблизительный расчет, в котором не учитываются перепады давления на угловых участках и тепловые потери в комнатах дома. Поэтому для отопительных систем большой протяженностью рекомендуется прибегнуть к услугам специалистов, которые после тщательного анализа подберут оптимальный диаметр трубы в различных частях магистрали.
