Зміст:
- Що потрібно для розрахунку?
- Порядок розрахунку
Задовго до монтажу системи опалення потрібно вибрати її тип, а потім підібрати діаметр труб для опалення приватного будинку і намалювати схему, щоб придбати матеріали. Іноді в підборі діаметрів труб надають допомогу досвідчені майстри – монтажники, які можуть без будь-яких формул на око визначити, де який прокласти трубопровід. Але по-справжньому грамотних спеціалістів не так вже й багато, а йти по шляху співробітництва з проектною організацією хоч і правильно, але буває досить дорого. Розрахунок перерізу труб ви можете зробити самостійно, якщо витратите якийсь час і уважно прочитаєте цю статтю.
Що потрібно для розрахунку?
Щоб розрахувати діаметр труб, треба знати теплову потужність, необхідну для обігріву кожного приміщення. Напевно вона вже була визначена під час підбору котельні установки, але якщо ж ні, то орієнтовно кількість теплоти можна порахувати за обсягом кімнати. Робиться це просто: на кожен кубометр приміщення треба покласти 40 Вт теплоти, тоді витрата тепла буде дорівнювати обсягу, помноженій на 40, результат отримаєте в Ватах.
Далі слід визначитися з типом системи опалення, вибравши один з двох існуючих:
- однотрубна;
- двотрубна.
Двотрубні системи в приватному будинку переважно і є більш популярними, хоча і однотрубні схеми мають право на існування. Слід зазначити, що закони руху рідини однакові як в однотрубній системі, так і в двотрубної, тому для знаходження діаметрів магістралей це питання не надто важливий. Набагато більший інтерес представляє спосіб переміщення теплоносія, яких теж два:
- конвекційний, що відбувається за рахунок різниці ваги гарячої і остиглої води (самопливні системи);
- примусовий, коли теплоносій спонукається до руху циркуляційним насосом.
Відмінність між цими двома способами полягає в тому, що в першому випадку рідина проходить по трубах повільно, а в другому, під дією насоса, – набагато швидше. Швидкість руху теплоносія – один з найважливіших параметрів, що беруть участь у розрахунку, від неї залежить пропускна спроможність магістралі. Діапазон рекомендованих швидкостей лежить в межах від 0.3 до 0.7 м/с. Коли планується система опалення з примусовою циркуляцією, то це значення можна прийняти рівним 0.7 м/с, а при самопливній – 0.3 м/с.
При швидкості води нижче зазначеної межі в неї почнуть з’являтися бульбашки повітря, а розмір труби вийде занадто великим і економічно невиправданим. Якщо ж швидкість буде високою, то з’явиться шум у трубопроводах і різко зросте гідравлічний опір усієї мережі, стандартний циркуляційний насос може з ним не впоратися.
Порядок розрахунку
Починати розрахунок діаметра труби для опалення треба з промальовування схеми. Треба накреслити план кожного поверху будівлі і відобразити на ньому всі гілки системи. Це все робиться у вигляді ескізу, від руки, а щоб вам було краще зрозуміло, аркуш паперу візьміть побільше. Коли схема готова, уявіть собі абстрактну картинку, де гаряча вода з котла розтікається по трубопроводах і несе з собою тепло в кожне приміщення. Так ось, наші труби повинні пропустити достатню кількість цієї води, щоб тепла вистачило на кожну кімнату.
Мета розрахунку – з’ясувати витрата теплоносія і пропускну спроможність магістралей, зіставивши її зі стандартними діаметрами труб.
Вважати починаємо від самого далекого приміщення, де знаходиться глухий кут опалювальної системи. Масова витрата теплоносія визначаємо за формулою:
G = 0.86 Q / T , де:
- G – очікуваний масовий витрата води, кг/год;
- Q – кількість теплоти, необхідне для обігріву приміщення, Вт;
- ?t– різниця температур в подаючому і зворотному трубопроводах, у розрахунках завжди приймається рівною 20 ?С.
Ми визначили масу рідини, що протікає в нашу кімнату, а щоб вибрати потрібний діаметр труб, потрібно знати її обсяг. Так як вода — гаряча з максимальною температурою 80 ?С, то і щільність її менше, значить, треба порахувати об’ємна витрата (л/год), розділивши масу на щільність:
V = G / ?
Для довідки. Щільність води при температурі 80 ?С становить 971.6 кг/м3.
Знаючи обсяг протікає теплоносія, можемо обчислити площу поперечного перерізу:
А = V / (3600?)
В цій формулі:
- А – площа перерізу труби, м2;
- V – об’ємна витрата теплоносія, м3/год;
- ?– швидкість руху води, м/с.
Далі, діаметр металопластикових труб для опалення, як і теплопроводів з інших матеріалів, розраховується через формулу площі круга:
D = ? 4А / ?
Приклад. В дальню кімнату треба подати 3000 Вт теплоти, циркуляція теплоносія — природна. Масовий витрата вийде 0.86 х 3000 / 20 = 129 кг/год, об’ємний – 129 / 971.6 = 0.13 м3/ч. Площа перерізу труби буде: 0.13 / (3600 х 0.3) = 0.00012 м2, а її діаметр — ?4 х 0.00012 / 3.14 = 0.012 м або 12 мм.
Отриману цифру ставимо на схемі близько далекого приміщення і переходимо до наступного, що ближче до котла. У ньому виробляємо такі самі обчислення, тільки треба врахувати той факт, що тепло для обох кімнат поставляється по одній трубі. Тому спочатку треба скласти теплову потужність на обігрів цих двох приміщень, а результат підставляти в першу формулу обчислення масової витрати теплоносія. По закінченні переходимо ще ближче до котла, складаючи теплоту для 3 кімнат і так далі.
Якщо викладений спосіб комусь здасться громіздким, то вибір діаметра труб для опалення здійснюється за допомогою готових таблиць. Однак найчастіше представлена в них інформація неповна або дана в такій формі, що звичайному домовласникові важко розібратися в цифрах. Ось одна з таких таблиць:
Як бачите, розрахункові діаметри тут представлені з певним проміжком, хоча стандартний ряд внутрішніх розмірів йде в такому порядку: ДУ 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50 і так далі. До речі, добре помітно, наскільки труби для опалення з природною циркуляцією виходять більшого діаметру, ніж коли в системі варто циркуляційний насос. Щоб у цьому переконатися, досить порівняти пропускну здатність будь-якого розміру труб при швидкості теплоносія 0.3 та 0.7 м/с.
Отримавши результати, підбираємо трубу за розміром із стандартного ряду, приймаючи найближчий більший діаметр. Треба врахувати, що в позначенні сталевих водогазопровідних труб вказаний внутрішній розмір виробу, а в електрозварних – зовнішній. Таке ж маркування мають металопластикові, поліетиленові та поліпропіленові труби, тому для визначення внутрішнього діаметра треба від зовнішнього габариту відняти 2 товщини стінок.
Проводити розрахунки вручну буває не завжди зручно, процес забирає багато часу. Для спрощення роботи 4 простих формули, викладені вище, рекомендується ввести в Exel та виконувати обчислення з допомогою цієї програми. Тоді ви будете впевнені в отриманих результатах і будете точно знати, які для опалення слід використовувати труби.