Гидравлический расчет системы отопления частного дома: пример, расчет объема теплоносителя

Как вычислить площадь поперечного сечения трубы

Для круглой трубы площадь поперечного сечения рассчитывается с использованием площади круга по следующей формуле:

Sтр = ∏ х R2;

Где:

1. R – внутренние радиус трубы;
2. ∏ – постоянная величина 3,14.

Пример:

S_тр Ø = 90 мм, или R = 90 / 2 = 45 мм или 4,5 см. Согласно формуле, S_тр = 2 х 20,25 см2 = 40,5 см2, где 20,25 – это 4,5 см в квадрате.

Параметры трубопровода

Площадь сечения профилированной трубы S_пр нужно рассчитывать по формуле, применяемой для вычисления площади прямоугольной фигуры:

S_пр = a х b;

Где:

a и b – стороны прямоугольной профилированной трубы. При сечении трубопровода 40 х 60 мм параметр S_пр = 40 мм х 60 мм = 2400 мм2 (20 см₂, или 0,002 м₂).

Как рассчитать объем воды в водопроводной системе

Для расчета объема трубы в литрах в формулу следует подставлять внутренний радиус, но это не всегда возможно, например, для радиаторов сложной формы или расширительной емкости с перегородками, для отопительного котла. Котел отопления.

Поэтому сначала нужно узнать объем изделия (обычно из технического паспорта или другой сопроводительной документации). Так, у чугунного стандартного радиатора объем одной секции равен 1,5 л, для алюминиевых – в зависимости от конструкции, вариантов которых может быть достаточно много.Геометрические параметры алюминиевых радиаторов

Узнать объем расширительного бачка (как и других нестандартных емкостей любого назначения) можно, залив в него заранее измеренный объем жидкости. Для подсчетов объема любой трубы нужно измерить ее диаметр, затем вычислить объем одного погонного метра, и умножить результат на длину трубопровода.

В справочной литературе, предназначенной для регламентирования параметров труб, приведены таблицы со значениями, которые нужны для расчетов объемов труб и других изделий. Эта информация является ориентировочной, но достаточно точной для того, чтобы использовать ее на практике. Выдержка из такой таблицы приведена ниже, и она пригодится для домашних расчетов:

Параметры пластиковых труб

Материал, из которого изготавливаются трубы для водопровода или канализации, может быть разным, соответственно, характеристики труб тоже будут отличаться. Стальные трубы, например, которые имеют большой внутренний диаметр, пропустят намного меньшее количество воды, чем аналогичные трубы из пластика или пропилена.

Это происходит из-за разной гладкости внутренней поверхности трубы – у железных изделий она намного меньше, а ППР и ПВХ трубы не имеют шероховатостей на внутренних поверхностях. Но металлические трубы помещают в себя больший объем жидкости, чем изделия из других материалов с одинаковым внутренним сечением. Поэтому все расчеты для труб из разных материалов необходимо проверять, и сделать это можно как в онлайн калькуляторе, так и в настольной компьютерной программе, специально для этого предназначенной.Десктопная программа для расчетов объема

Если схема вашего трубопровода имеет свою специфику, рассчитать точные параметры для требуемого расхода жидкости можно по формулам, которые приведены выше.» alt=»»>

Расчет объема трубы

Проектирование системы отопления, водопровода и даже канализации часто требует провести точный расчет объема трубы, и как это сделать, а главное, зачем это делать, знают не все

Прежде всего, объём трубы позволяет выбрать нужное отопительное или насосное оборудование, резервуары для воды или теплоносителя, просчитать габариты, которые будет занимать система трубопроводов, что в условиях тесных или подвальных помещений важно. Также объем теплоносителей может сильно отличаться из-за разной плотности жидкостей, поэтому и диаметры труб для води и, например, антифриза, могут быть разными

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм) Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час
20 15 0,9
25 30 1,8
32 50 3
40 80 4,8
50 120 7,2
63 190 11,4

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться  после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Разновидности пластика

Соединение пластиковых труб.

Широко известны несколько разновидностей сантехнических изделий из пластика. В основе их лежат разные виды химических веществ:

• на основе поливинилхлорида выпускаются трубы ПВХ. Полипропиленовые трубы маркируются буквами РР, полиэтиленовые – РЕ, из сшитого полиэтилена – РЕХ. Металлопластиковые имеют маркировку PEX-AL-PEX. Трубы из ПВХ используются для систем горячего и холодного водоснабжения, канализации, применяются в пищевой промышленности. Для соединения их применяют специальные фитинги;
• трубы полипропиленовые РР состоят из рабочего слоя, слоя фольги и защитного слоя, которые соединены друг с другом благодаря перфорированной фольге. Такие слоеные конструкции имеют диаметр 16-125 мм. Соединяются методом термопластической сварки. Применяются в системах снабжения питьевой водой, в трубопроводах отопления и передачи сжатого воздуха;
• трубы РЕХ изготовлены с применением сшитого полиэтилена. Они обладают высокой прочностью. Применяются для монтажа систем отопления и водоснабжения. Монтируются с помощью обжимных фитингов. Применяются в системах снеготаяния и при оборудовании теплых полов;
• широко распространенные металлополимерные трубы имеют внутри дополнительный слой алюминиевой фольги. Этот слой позволяет значительно снизить коэффициент линейного расширения изделия. При изгибе они сохраняют форму.

Полипропиленовые трубы обычно поставляются длиной 4 м и комплектуются фитингами. К фитингам относятся тройники, переходники, отводы, комбинированные муфты, американки, бурты под фланец, гребенки, электросварные муфты, водорозетки, крестовины и заглушки.

Диаметры полиэтиленовых труб.

Следующий показатель – диаметр. Он бывает наружный и внутренний. Полипропиленовые трубы выпускаются с внутренним диаметром от 5 мм и больше. Этот показатель позволяет рассчитать количество вещества, способного пройти через трубу в единицу времени. Наружный диаметр необходимо знать для подготовки ниши для укладки трубопровода. для подбора соединительных фитингов.

• трубы малого диаметра – от 5 до 75 мм. Применяются для монтажа водопровода и отопительных систем в частных домах и квартирах. Наиболее популярен в многоэтажных жилых домах диаметр 32 мм;
• средний диаметр – 80-315 мм. Используются они для систем канализации, водоснабжения в домах, для транспортировки различных химических жидкостей;
• 400 мм и выше относится к классификации крупного диаметра. Используются такие трубы для подачи больших объемов холодной воды и для монтажа вентиляционных систем. Толщина стенок различных полипропиленовых труб может быть 1,9-18,4 мм. Для отопительных систем следует выбирать толстые стенки.

Диаметры имеют стандартные обозначения. При выборе подходящего диаметра нужно учитывать:

• внутренний. Это главная характеристика для подбора соединительных фитингов;
• наружный – подразделяется на малый размер – 5-102 мм; средний – 102-406 мм; большой – 406 и более мм. Иногда диаметр может обозначаться в дюймах.

Внутренний диаметр – важная характеристика. Эта величина помогает подобрать нужные трубы для монтажа самых разных тепловых систем в быту и на производстве. Вычислить его можно самостоятельно по формуле: d=sqrt((3,14xQ)(vxdt)). Символы обозначают:

• d – искомый внутренний диаметр;
• Q – величина теплового потока в кВт;
• V – средняя скорость теплоносителя в метрах в секунду;
• dt – температурный диапазон;
• sqrt – корень квадратный.

Полипропиленовые трубы диаметром 110 мм используются в производственных условиях. 63 мм – для транспортировки химических веществ и сжатого воздуха, а также для соединения с котельной в системах отопления. 25 мм – для подключения радиаторов к общей отопительной системе.

Стояки 5-этажных домов делают из труб 25 мм диаметром. Для зданий в 9 и более этажей используют диаметр 32 мм. Внутриквартирная разводка выполняется диаметром 20 мм. Трубы больших диаметров применяются для подвода холодной воды к нескольким домам. 500 и более мм годится для монтажа магистрального водопровода, снабжающего водой целый городской район.

Монтаж полипропиленовых трубопроводов производится с помощью минимального набора инструментов. Нужны будут:

• рулетка;
• ножницы для разрезания полипропилена;
• сварочный электроприбор;
• уголки;
• муфты;
• краны.

Ножницы можно заменить ножовкой по металлу. Стандартный сварочный прибор оснащен комплектом насадок для сварки полипропиленовых труб диаметром от 20 до 50 мм.

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.

Производители

Производством и выпуском полипропиленовых трубных изделий занимаются множество отечественных и зарубежных компаний. Выбрать из обширной массы предложений подходящий материал порой затруднительно даже специалистам. В этом нет ничего удивительного, ведь внешнему виду продукция и комплектующие фитинги практически не различаются. Разница заключается в технологии, используемой при производстве.

Лидерами по популярности и качеству являются следующие производители:

1. Valtec. Итальянский производитель «Вальтек» выпускают полипропиленовые трубы с комплектующими фитингами по новым методикам, гарантирующим высокие показатели качество, долговечности и надежности. На свою продукцию компания предоставляет гарантию 7 лет.
2. WEFATHERM. Немецкий производитель представляет трубы ПП высочайшего качества и отличным дизайном. Единственный недостаток заключается в высокой цене.
3. WAVIN ECOPLASTIK. Европейская фирма Wavin Group основана в Нидерландах в далеком 1955 году. В нашу страну компания поставляет изделия диаметром от 16 до 125 мм длиной 4 метра.
4. TEBO. Торговая марка Tebo (Турция) выпускает трубную продукцию диаметром от 20 до 160 мм. В большом ассортименте компании содержатся многослойные трубы, армированные алюминием и стекловолокном. Широко известна в нашей стране из – за отличного соотношения «цена +качество».
5. NOVAPLAST. Продукция компании Nova-Пласт (Турция) импортируется в Россию начиная с 2009 года. С тех пор компания является бессменным лидером среди поставщиков полимерных труб. Для производства полипропиленовой продукции фирма задействует самые инновационные технологии, а также высококачественное сырье, соответствующее международным и европейским стандартам.
6. PILSA. Еще один турецкий производитель, работающий на международных рынках с 1972 года. Популярность бренда основана на отличном качестве, долговечности и надежности.
7. ФВ-ПЛАСТ. Свою продукцию компании FV Plast(Чехия) стала выпускать с момента своего основания в 1990 год. В качества сырья используется полипропилен немецкой фирмы Hostalen.Новые технологии производства в сочетании с прославленным немецким качеством способствовали достижению отличных результатов.
8. PRO AQUA. Первый российский бренд, успешно конкурирующий с известными зарубежными компаниями, основан в 1997 году. Благодаря экологической чистоте, доступной цене трубы из полипропилена являются хорошей альтернативой трубным изделиям турецкого и китайского производства.
9. РВК. Отечественная компания «Пластик» была основана еще в 1989 году под брендом «РВК». В активе компании самая совершенная технология, сырье европейского качества и современное высокотехнологичное оборудование. Продукция высокого качества и поэтому производитель РВК считается одним из лучших конкурентно способных российских производителей высшего класса.

Целью любого ремонта является качественное обеспечения дома или квартиры теплом и водой. Трубы из полипропилена достойно справляются с поставленной задачей и редко когда выходят из строя.

Если еще и правильно смонтировать трубопроводы с соблюдением полной технологии монтажа, можно многие десятилетия не беспокоиться о созданной или отремонтированной отопительной или водопроводной линии.

Расчет проходимости

В общем случае для грубого расчета необходимого внутреннего диаметра трубы существует несложная формула:

Формула расчета внутреннего диаметра полипропиленовой трубы

В ней Qобщ — суммарный пиковый расход воды, число Pi принимается равным 3,14, а V — скорость движения воды по трубам. Значение последнего параметра берется для толстых труб в 1,5-2 метра в секунду, для тонких 0,7-1,2. Разница связана с тем, что тем меньше диаметр трубы — тем больше у этой трубы соотношение поверхность/просвет. Попросту говоря, в тоненькой трубе большая часть проходящего через нее объема воды будет тормозиться о стенки.

Полипропиленовые трубы диаметры 10-25 миллиметров подбираются исходя из меньшего значения скорости, трубы полипропиленовые диаметры 32 миллиметра и выше — по большему значению V.

В каждой группе стоит ориентироваться на максимальное значение скорости, поскольку у полипропилена очень гладкая поверхность. Применительно к водопроводу это означает минимальные потери на трение воды о стенки.

Точный расчет проходимости и диаметра трубы важны в том случае, если проектируется прежде всего система водоснабжения многоквартирного дома. Если использовать трубу диаметром меньше необходимого — то в вечерние часы, в пик потребления воды верхние этажи просто останутся без нее.

Как видите, из полипропиленовой трубы делают и стояки водоснабжения

Разумеется, всегда есть соблазн перестраховаться и взять трубу диаметром значительно больше расчетного. Но здесь не стоит забывать про экономическую составляющую проекта: тем больше диаметр полипропиленовых труб для водоснабжения, тем больше и их стоимость. Добавьте к этому более дорогие фитинги для полипропиленовых труб — и получим в результате весьма значительные расходы, которых легко можно избежать.

Трубы полипропиленовые большого диаметра не используются там, где можно обойтись меньшими, в силу еще одной причины, опять-таки связанной с экономией. Вспомните, как вы умываетесь утром. Зачастую приходится долго сливать воду из крана, прежде чем она станет горячей, верно? И это количество тем больше, чем больше диаметр трубы. В отсутствие водоразбора все тепло горячей воды, заполняющей трубу, бесполезно рассеивается в атмосфере.

Если при монтаже стояка водоснабжения используются полипропиленовые трубы — внутренний диаметр их, как правило, берется около 25 миллиметров для пятиэтажных домов и 32-х — для девяти — шестнадцатиэтажек. Впрочем, при выборе диаметра используется обычно точный подсчет количества сантехнических приборов.

Трубы полипропиленовые больших диаметров обычно используются для подвода холодной воды к одному или нескольким домам. На теплотрассы полипропилен не ставят никогда: слишком высока температура воды на подающем трубопроводе. Да и при испытаниях трасс на плотность подвергать сравнительно мягкий полипропилен огромному давлению — значит искать приключений на свою пятую точку.

С холодной водой таких опасностей нет: температура постоянно низкая, давление сравнительно невелико, поэтому последнее время коммунальники постепенно отказываются от магистралей из чугуна и стали в пользу нового материала. Трубы полипропиленовые диаметром 500  миллиметров и даже больше уже часто можно встретить в трубопроводах, снабжающих водой целые микрорайоны.

Полипропиленовые трубы бываю и такими

Частный дом или квартира

Однако если вы проектируете водопровод для небольшого частного дома или своей квартиры — сложный расчет вам  ни к чему. Количество точек водоразбора невелико, а разница в цене между трубами разных диаметров при небольшом объеме закупки не подорвет даже скромный бюджет.

Посмотрите в корпус смесителя. Видите, через какие тонкие отверстия вода попадает в раковину? Трубы полипропиленовые внутренний диаметр должны иметь всего-то достаточный, чтобы узким местом водопровода были те самые дырочки в смесителе. Вспомните: проходимость трубы равна проходимости самого узкого ее места.

Именно поэтому владельцы домов и квартир, не тратя времени на сложные расчеты, просто покупают и ставят себе полипропиленовые трубы диаметр 20 мм. При любом разумном количестве умывальников, раковин, ванн и биде этого хватит за глаза.

Владельцы квартир редко ломают голову над выбором нужного диаметра трубы

Заключение

Как видите, диаметры труб полипропиленовых подбираются без особой сложности. В большинстве случаев достаточно просто взять самую дешевую трубу — и вперед, творить и созидать

Удачи в ремонте!

Сравнение полиэтиленовых труб с другими материалами

Сравнение полиэтиленового контура с трубами из других материалов отражено в таблице:

Подводя итог можно сказать, что трубы из меди для тёплого пола — отличный вариант, но по карману не всем. Полипропиленовые изделия дешевле, но недостаточно гибки, а металлопластик плохо переносит температурные изменения.

Поэтому, применение в нагревательных полах трубопровода из сшитого полиэтилена — практично и удобно, и с каждым годом набирает большую популярность. Кроме того, он может выдержать промерзание, а небольшие деформации исчезают при комфортной температуре.

Однако специалисты советуют выбирая трубы для тёплого пола отталкиваться от характеристик помещения и условий эксплуатации, от этого зависит комфорт в доме и срок службы устройства.