Наклон трубы отопления в частном доме

Расчет труб отопления: подбор диаметра, теплоотдача и уклон

Одним из основных этапов планирования системы отопления в доме или квартире является расчет труб отопления. На этой стадии разработки проекта определяются вид труб, а также их диаметр. Именно от правильности подбора всех исходных материалов для создания отопительной системы будет зависеть продолжительность и качество её функционирования.

Правильно выбранные и смонтированные трубы отопления обеспечат минимальные потери тепла и бесперебойное функционирование системы

Диаметры труб отопления и особенности их выбора

Приступая к решению такой задачи, как расчет диаметра труб системы отопления, следует принять во внимание, что существует несколько понятий, объединённых общим термином «диаметр трубы». Каждые трубы могут характеризоваться следующими параметрами:

• Внутренний диаметр – основная характеристика трубы, указывающая на её пропускную способность.
• Наружный диаметр – не менее важная характеристика, которую обязательно следует принимать во внимание при  проектировании отопительной системы.
• Номинальный диаметр (условный проход) – некая округлённая величина, которая указывается при маркировке.

Не следует забывать также, что трубы, изготовленные из разных материалов, имеют в своей маркировке число, соответствующее тому или иному её диаметру:

• Стальные и чугунные трубы маркируют по величине их внутреннего диаметра.
• Трубы из меди или пластика – по величине наружного диаметра.

Именно поэтому, проводя расчет сечения трубы отопления, в обязательном порядке надо учитывать материал труб. Особенно, если предполагается создать систему, представляющую собой комбинацию разных труб.

Одной из особенностей, влияющих на выбор размера любых труб, является единица измерения, принятая для оценки величины их диаметра, а следовательно, и их маркировки. Основной единицей, указывающей на размер трубы, является целое число или доля дюйма. Чтобы перевести дюймы в привычную для нас систему измерения, следует запомнить, что 1 дюйм = 25,4 мм.

Как выполнить расчёт необходимого диаметра труб отопления

Начиная расчет диаметра трубы для отопления жилого помещения, следует учесть ещё один важный параметр. Это – тепловая нагрузка. В соответствии со стандартами, комфортные условия для проживания в помещении при высоте потолка в 2,5 м обеспечивают 0,1 кВт тепловой мощности, приходящихся на 1 м2 его площади. Следовательно, можно очень легко подсчитать, сколько же потребуется тепла для обогрева, например, комнаты в 20 м2:

 20 * 0,1 = 2,0 (кВт).

 В соответствии с таблицей подбирается диаметр труб, способных обеспечить комфортное тепло. В нашем примере, согласно представленной таблице, для того, чтобы в комнате всегда было тепло, вполне подойдут трубы внутренним диаметром в 1/2 дюйма.

Тепловая нагрузка и расход теплоносителя для труб отопления различного диаметра 

Теплопроводность труб и радиаторов отопления

Установив в своём доме автономную отопительную систему, каждый для себя решает, какая будет температура протекающей по этим трубам воды. Всё зависит от пожелания домочадцев, внешних климатических условий и от типа батарей отопления, установленных в доме.  Поскольку не существует какого-либо стандарта и ограничения на такой параметр, как температура теплоносителя, то определяющей величиной здесь должна быть теплоотдача труб отопления.

Чем меньше теплопроводность труб, тем меньше теплопотерь произойдет до непосредственной доставки теплоносителя к радиатору. Рассмотрим, какие трубы обладают меньшей теплоотдачей:

• Здесь наиболее оптимальным вариантом видятся полипропиленовые трубы, поскольку коэффициент их теплопроводности наименьший среди остальных видов труб, используемых в отопительных системах.
• Несколько большую теплопроводность имеют металлопластиковые и армированные полимерные трубы, хотя также являются неплохим вариантом для монтажа трубопровода отопления.
• И, наконец, стальные трубы, проложенные в подавляющем большинстве домов постройки прошлого века, отдают тепло быстрее всего.

Трубы для отопления различных диаметров на низкотемпературных участках окружающей среды рекомендуется теплоизолировать специальными материалами 

Что касается радиаторов, то здесь, наоборот, приветствуются изделия из материалов с наибольшей теплоотдачей. по возрастанию качества радиаторов относительно их теплоотдачи будет выглядеть следующим образом:

• Радиаторы, изготовленные из чугуна, имеют самый низкий коэффициент теплопередачи среди современных приборов для отопления.
• За ними следуют радиаторы биметаллические.
• Алюминиевые батареи обладают наивысшим коэффициентом передачи тепла от носителя в окружающее пространство, поэтому именно их рекомендуется использовать для повышения эффективности системы.

Кроме того, существует параметр, который поможет определиться с количеством секций радиаторов. Это – их тепловая мощность, которая обязательно указывается в паспорте изделия. Обычно она соответствует величине, заданной из расчёта, что протекающая по трубам отопления вода будет иметь температуру 75°С. Для поддержания комфорта и экономии энергии в доме эту величину можно варьировать, изменяя в ту или иную сторону.

Также для нормальной работы системы внутридомового отопления важно знать, каково давление в трубах, отапливающих дом. Стандартный показатель – 1,5-2 атм. Повышение давления выше указанных величин может привести к тому, что толщина стенки трубы для отопления окажется недостаточной. В этом случае неизбежно произойдёт разгерметизация и выход оборудования из строя. Чтобы избежать подобной неприятности следует использовать манометры для контроля давления в системе.

Организация уклона труб отопления

Правильное направление уклона труб отопления при естественной циркуляции

Создавая автономную систему водяного отопления дома, не надо забывать, что она должна устраиваться с небольшим уклоном, помогающим правильному её функционированию. Особенно это актуально для системы естественной циркуляции теплоносителя по трубам. Правила выбора уклона труб отопления:

1. Правильно выбранный уклон труб отопления обеспечит беспрепятственную циркуляцию теплоносителя по системе. Величина уклона в сторону течения воды должна составлять 10 мм на 1 м трубы как в направлении от нагревательного котла к радиаторам отопления, так и при выводе из системы.

1. В системах, использующих принудительную циркуляцию теплоносителя с помощью насоса, уклон устраивать не обязательно. Обычно в таких системах трубы прокладываются горизонтально или с минимальным уклоном в сторону сливной запорной арматуры в 2–3 мм. Это помогает вылить воду из труб для проведения ремонтных работ или для недопущения разрыва трубопровода в случае, когда система длительное время не используется в холодное время года.
2. Горизонтальный отвод для подключения к батарее от вертикальных систем трубопровода длиной больше 0,5 м устраивают с уклоном в 10 мм в сторону движения воды.  Если этот отвод имеет меньшую длину, уклон устраивать не обязательно.

Проектирование и монтаж системы отопления в доме – сложная задача. Поэтому лучше всего доверять её решение профессионалам, которые точно знают, как рассчитать трубы для отопления, выбрать подходящие материалы. Они проведут необходимые тепловые и гидравлические расчёты, гарантирующие, что система отопления в вашем доме прослужит надёжно и долго. Если же система отопления в вашей квартире или доме компактна, руководствуясь инструкциями нашего портала, вы наверняка сможете выполнить все необходимые работы не хуже, но при этом и существенно дешевле.

Источник: https://vse-o-trubah.ru/raschet-trub-otopleniya.html

Наклон трубы отопления в частном доме

Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

• по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
• по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

• при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
• жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
• нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

• для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
• труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
• труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:

• тепло в доме распределяется равномерно;
• не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
• легче регулировать температуру в системе;
• для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
• отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

Источник: http://vashslesar.ru/uteplenie/naklon-truby-otoplenija-v-chastnom-dome.html

Отопление самотеком, отопление в частном доме с естественной циркуляцией теплоносителя, гравитационная система отопления

В отопительных системах с естественной циркуляцией, или самотечных системах вода (либо антифриз) движется по трубам за счет разности в плотностях горячей воды в подающей трубе и остывшей воды в обратке. По другому такая система называется гравитационной, потому что за счет силы тяжести более тяжелая холодная вода опускается вниз, а более теплая поднимается вверх.

Отопление самотеком имеет ряд особенностей:

• Достаточно медленная циркуляция, по сравнению с насосным отоплением
• Медленный прогрев помещений
• Высокая Δ t между подачей и обраткой, в результате в котел заходит слишком холодная вода, что не совсем хорошо для теплообменника котла
• Как следствие вышеперичисленных особенностей – повышенный расход топлива
• Независимость от наличия электричества в сети.

  Но следует иметь в виду, что для автоматики отопительного котла и для возможного вытяжного вентилятора все равно необходимо иметь резервный источник питания.

• Большой диаметр труб отопления. Делается это для уменьшения гидравлического сопротивления в системе.
• Подающая магистраль обязательно должна иметь уклон в сторону радиаторов. Уклон примерно 3-5 см на метр трубопровода.

• Обратная магистраль также желательно должна иметь уклон
• Общая длина трубопровода – не более 30м
• Отопительный котел надо устанавливать в самой низкой точке системы
• Обычно используется ОТКРЫТАЯ ОТОПИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА с установкой расширительного бака в самой высокой точке (обычно на чердаке)
• Обычно площадь отапливаемого дома не превышает 150 м2

Поэтому в наше время самотечную систему делают редко, и то только если в вашей местности часто отключают электричество. В остальных случаях применяют более прогрессивную систему с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Горячая вода, как известно, расширяется и соответственно имеет меньшую плотность. А вещество с меньшей плотностью стремится вверх.  Остывая в радиаторах вода приобретает большую плотность и стремиться вниз. Давление в подающем трубопроводе зависит от высоты столба воды и от плотности. А поскольку плотность воды в подаче и обратке разная, то циркуляционное давление определяют по формуле:

Где H – высота, м;

g – ускорение свободного падения =  9,8 м/с2;

— плотность воды в обратном и подающем трубопроводе, кг/м3.

1 Па (паскаль)  — единица давления, соответствует 0,1мм напора.

Именно поэтому в таких системах котел надо устанавливать в самой низшей точке системы, в идеале – в подвале.

Для простоты расчетов составлены таблицы, определяющие циркуляционное давление в Па на 1м столба воды, для различных температур подачи и обратки.

Циркуляционное давление, измеряется в Па на метр высоты (Па/м).
Температура воды в обратной линии, °C.	Температура воды в подающей линии, °C
70	80	90
40	143	201	265
50	101	129	223
60	53	112	176
70	—	59	122

Как видим циркуляционное давление при стандартной Δ t в 20°С остается достаточно маленьким – 120-150 Па на метр столба воды. 1 Па равняется 0,1 мм напора воды. К примеру высота подающей магистрали для отопления с естественной циркуляцией в частном доме будет 6м, соответственно циркуляционное давление будет:

Очевидно, что водяной напор ни в какое сравнение не идет с напором от циркуляционного насоса. Соответственно и диаметр труб надо подбирать такой, чтобы гидравлическое сопротивление в них было меньше. Чем больше диаметр труб, тем меньше в них скорость, и соответственно меньше гидравлическое сопротивление.

• Если взять слишком узкие трубы для такой системы, то это приведет к увеличению температуры подающей линии и, соответственно к уменьшению температуры обратной линии. Большая разность температур вредна для отопительного котла, поэтому лучше брать трубы побольше в диаметре.
• Вентили-термостаты создают повышенное сопротивление в системе, поэтому их лучше убрать, либо заменить на шаровые краны. Шаровой кран в открытом состоянии не создает сопротивления, т.к. его внутренний диаметр равен диаметру трубы.
• В системе должно быть как можно меньше углов.
• Фитинги нельзя использовать те, которые заужают диаметр просвета.
• Разводку отопления с естественной циркуляцией надо делать по определенным схемам, представленным ниже. Существует вертикальная разводка и горизонтальная.
• Желательно в качестве радиаторов использовать трубы диаметром 8-10 см. В них вода имеет минимум гидравлического сопротивления. Обязательно обеспечить уклон труб.

Как самый простой вариант – такая труба проходит по всему периметру здания и возвращается в котел.

Подбор диаметра труб для отопления с естественной циркуляцией

Скорость теплоносителя принимаем равной примерно 0,1-0,2 м/с. Температурный перепад 20-30°С. Трубы подбираются по внутреннему диаметру. Обозначения у разных труб разные!  Стальная труба ВГП маркируется по внутреннему диаметру, а полипропиленовые трубы и трубы из сшитого полиэтилена по внешнему! В таблице это учтено.

Тепловая нагрузка, кВт	Необходимый внутренний диаметр трубы, мм	Подбор трубы для необходимого внутреннего диаметра:
ВГП стальные	Полипропилен	Сшитый полиэтилен
30	50	2 дюйма (50мм)	63	63
20	50	2 дюйма (50мм)	63	63
15	50	2 дюйма (50мм)	63	63
12	50	2 дюйма (50мм)	63	63
10	40	1,5 дюйма (40мм)	50	50
8	32	1,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью)	40	40
6	32	1,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью)	40	40
5	25	1 дюйм (25мм)	32	32
4	25	1 дюйм (25мм)	32	32
3	25	1 дюйм (25мм)	32	32
2	20	3/4 дюйма (20мм)	25	25
1	20	3/4 дюйма (20мм)	25	25

Надо сказать, что система с естественной циркуляцией  имеет некоторую саморегуляцию. Т.е. при маленьком гидравлическом сопротивлении системы (если взяли трубы большого диаметра, обеспечили уклоны, свели к минимуму углы, редукционные переходы, и другие фитинги), то циркуляция будет на достаточном уровне и Δ t между подачей и обраткой будет меньше.

Но если гидравлическое сопротивление в системе будет большое, то  это приведет к пониженной циркуляции и, как следствие к повышенной разнице температур между подачей и обраткой. Что в свою очередь может привести к образованию кислого конденсата на теплообменнике котла и постепенной коррозии.

Вертикальная разводка отопления с естественной циркуляцией

Это самая эффективная схема разводки для самотечной системы отопления! Подающий трубопровод сначала поднимается вверх, к самой высокой точке системы, а затем идет горизонтальная разводка по стоякам.

Если дом одноэтажный, то вертикальные стояки подходят к верху радиатора.

А из нижнего выхода радиатора выходит обратка и объединяется между собой в обратный трубопровод. ВСЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ ОБЯЗАТЕЛЬНО ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ УКЛОН – не меньше 3см на 1м длины! Уклон должен иметь как подающий, так и обратный трубопровод!

На деле это, увы, выглядит не всегда эстетично – трубопровод идет вертикально через всю стену сверху вниз.

Если же в доме несколько этажей, то вертикальные стояки последовательно соединяют между собой несколько радиаторов.

Горизонтальная разводка отопления с естественной циркуляцией

В такой системе от подающего трубопровода на КАЖДОМ ЭТАЖЕ отходят горизонтальные ветки на радиаторы. Как и в случае вертикальной разводки все горизонтальные участки должны иметь ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ УКЛОН 3 см на метр длины.

В общем, отопление самотеком  имеет ряд минусов, и ставить его надо только в том случае, если у вас часто отключают электричество. При монтаже системы отопления с естественной циркуляцией придется смириться с рядом эстетических неудобств.

Источник: http://teplopraktik.ru/news/estestv/