Вибір діаметра труб для системи опалення

Діаметр труб визначає, чи будуть радіатори рівномірно прогріватися, чи шумітиме система і скільки енергії витрачатиме насос. Завужені труби створюють більший гідравлічний опір, а труби більшого діаметра зменшують швидкість потоку, збільшують вартість монтажу і комплектації й інерційність системи. Тому підбір діаметра трубопроводів опалення необхідно виконувати за розрахунком, а не «на око».

Від чого залежить діаметр труб для опалення

На вибір впливають чотири основні чинники:

• Теплова потужність ділянки. Чим більше тепла потрібно передати, тим більше теплоносія має проходити через трубу. При розрахунку необхідно враховувати кожну ділянку окремо.
• Різниця температур у подавальній та зворотній лініях (Δt). У класичних системах радіаторного опалення приймають для розрахунку різницю температур 15–20 °C, а у низькотемпературних (теплі підлоги, конденсаційні котли) менше, в середньому 7-10 °C. При однаковій потужності системи, наприклад 3000 Вт до радіаторів потрібно подати 130 л/год (при Δt = 20 °C), а до контурів підлогового опалення – 260 л/год (при Δt = 10 °C). Чим менша Δt, тим більша витрата теплоносія.
• Швидкість руху теплоносія. Допустима швидкість води залежить від допустимого рівня шуму в приміщенні. Для житлових будівель нормується швидкість 0,3–0,7 м/с. Нижче ніж 0,25 м/с у трубах накопичуються бульбашки повітря, які не виносяться потоком, а зависають утворюючі повітряні корки. При швидкості потоку вище 1 м/с з’являються шум і вібрація в трубопроводах та арматурі.
• Матеріал труби та товщина стінки. Внутрішній діаметр залежить від товщини стінки. Наприклад, металопластикова труба 20×2,0 мм має внутрішній діаметр 16 мм, тоді як поліпропіленова труба 20х3,4 має внутрішній діаметр лише 13,2 мм. Саме розмір внутрішнього січення приймається при розрахунку діаметру трубопроводів.

Розрахунок діаметра труб опалення

Спочатку необхідно визначити витрату теплоносія на ділянці:

де G – витрата в л/год, Q – потужність ділянки, Вт, Δt — різниця температур, °C, ρ – густина теплоносія, кг/м³, с – теплоємність, кДж/(кг × °C).

Приклад: ділянка живить радіатори на 3000 Вт, Δt = 20 °C. Тоді

Наступним кроком обчислюємо внутрішній діаметр труби:

де d — внутрішній діаметр у мм, V — витрата в м³/год, v — швидкість у м/с.

Для нашого прикладу при швидкості v = 0,5 м/с

Це розрахункове мінімальне значення, тож реальну трубу беруть найближчу більшу, відповідно 16×2 мм (внутрішній діаметр 12 мм).

Орієнтовні значення для приватного будинку

Для швидкого оцінювання при різниці температур 20 °C і швидкості теплоносія в межах 0,3–0,6 м/с можна користуватися такими даними:

• 16 мм – до 3-4 кВт, підключення одного або декількох опалювальних приладів;
• 20 мм – до 6-8 кВт, декількох опалювальних приладів або окремий поверх;
• 26 мм – до 12-14 кВт, магістральні труби від котла;
• 32 мм – до 20-22 кВт, магістральні трубопроводи будинку.

Це лише орієнтири. При розрахунку також важливо приймати до уваги довжину ділянки, кількість місцевих опорів та наявність обладнання.

Особливості різних систем

Двотрубна система дозволяє використовувати менші діаметри на відгалуженнях до радіаторів (16–20 мм), адже кожен прилад отримує теплоносій із подачі напряму. Магістралі при цьому виконують з урахуванням потужності всіх приладів на вітці.

Однотрубна система потребує більшого діаметра, адже по одній трубі проходить увесь потік теплоносія, і розрахунок ведуть на сумарну потужність усіх приладів.

Природна циркуляція вимагає більших діаметрів (32–40 мм і більше), оскільки потрібно мінімізувати втрати тиску по довжині. На відміну від інших систем ту не використовується циркуляційний насос, а теплоносій рухається за рахунок різниці температури і щільності.

Підлогове опалення виконується трубами 16 або 20 мм, а довжина одного контуру в середньому становить 80–100 м.

Типові помилки

1. Орієнтуватися тільки на зовнішній діаметр. Розраховувати потрібно за внутрішнім перерізом.
2. Один діаметр по всій системі. Магістраль і відгалуження мають різне навантаження, відповідно діаметр труб має бути різний. Як виняток, якщо потужність системи до 3-4 кВт можна використати один діаметр, наприклад у квартирі.
3. Заниження діаметра для економії. Заниження або завищення діаметрів призводить до негативних наслідків. Необхідно використовувати діаметр труби відповідний до навантаження.
4. Ігнорувати довжини контурів. При однаковій витраті теплоносія, але при різній довжині, ділянки будуть мати різний опір. Це важливо при налаштуванні насосу і клапанів терморегуляторів.
5. Відсутність резерву. Якщо планується розширення системи, краще закласти запас по діаметру одразу.

Висновок

Діаметр труб для опалення залежить від потужності ділянки, різниці температур, допустимої швидкості теплоносія та матеріалу труби. Для невеликих будинків достатньо простого розрахунку за формулами вище, а для великих або складних систем краще доручити гідравлічний розрахунок проєктувальнику. Правильно підібраний діаметр забезпечує тиху, економну й надійну роботу опалення на багато років.