Отопление в частном доме уклон трубы

Отопление частного дома

admin    Дата: 15.04.2017

Комфорт в доме должен быть в любое время года. Система отопления обеспечивает жилище теплом и уютом в холодную пору. При этом отопление частного дома должно быть экономно и удобно в обслуживании. Для этого его нужно правильно установить.

Комфорт в доме должен быть в любое время года. Система отопления обеспечивает жилище теплом и уютом в холодную пору. При этом отопление частного дома должно быть экономно и удобно в обслуживании. Для этого его нужно правильно установить.

Из чего состоит отопительная система в частном доме

Любая водяная система отопления частного дома состоит из:

1. Источника тепла – котла, нагревающего теплоноситель.
2. Линий передачи теплоносителя – труб.
3. Потребителей тепловой энергии – радиаторов отопления, теплых полов.

При проектировании отопления в своем доме сначала нужно принципиально определиться – какой вариант будет наиболее надежным, экономичным и удобным в эксплуатации. Только после этого, выбирается оборудование для обвязки и схема подключения теплотехнического оборудования.

Основные виды систем отопления

В частных домах системы отопления бывают двух основных видов: с естественной и принудительной циркуляцией. Кроме этого, существуют их разновидности, которые мы рассмотрим ниже.

Открытая гравитационная система с естественной циркуляцией

Системы отопления с естественной циркуляцией устанавливаются только в частных домах с радиаторным отоплением.

Основные рабочие элементы:

• котел;
• открытый расширительный бачок;
• трубы – с минимальным диаметром 32 мм (1 1/4″);
• радиаторы.

Принцип работы

От источника тепла теплоноситель по трубам поднимается в верхнюю точку. Дальше он движется под наклоном к радиаторам под действием гравитации, без помощи циркуляционных насосов. Чтобы компенсировать разницу объемов нагретой и остывшей жидкости, устанавливается расширительный бак открытого типа. Его задача уменьшить давление гидравлики в системе при нагревании.

Что нужно учесть при выборе открытой гравитационной системы

• необходимо найти место для расширительного бачка в самой верхней точке;
• нагревательный котел должен быть установлен в самой нижней точке;
• трубы на горизонтальных участках должны иметь небольшой уклон – около 1 градуса, чтобы обеспечить самотек жидкости;
• т.к. система открытая, то происходит неизбежное испарение носителя тепла из расширительного бака. Поэтому, нужно следить за уровнем жидкости и периодически пополнять его.

Достоинства

1. Система отопления открытого типа не зависит от наличия электроэнергии. Она будет продолжать работать, если электричество отключится. Это имеет значение в районах, где возможны веерные отключения или случаются аварии на линиях электропередач.
2. Дешевле других вариантов, т.к. не нужен насос, группа безопасности.

Недостатки

1. Теплые полы работать не будут.
2. Не всегда получается найти место для компенсационного бака в верхней точке – нет подходящего места или к нему затруднен доступ.
3. По сравнению с закрытой системой отопления, нагревается дольше на 30% времени.
4. Испарение жидкости

Открытая система с комбинированной циркуляцией

В систему отопления с естественной циркуляцией через байпас можно устанавливать циркуляционный насос. Такая схема отопления будет комбинировано работать и с электричеством и без него.

Основные рабочие элементы:

• котел;
• циркуляционный насос;
• байпас;
• расширительный бачок открытого типа;
• трубы – с минимальным диаметром 32 мм (1 1/4″);
• радиаторы.

Что нужно учесть при установке комбинированной гравитационной системы

• Место расширительного бачка должно выбираться в самой верхней точке;
• Необходимо дополнительно установить байпас;
• Трубы на горизонтальных участках должны иметь небольшой уклон – около 1 градуса, чтобы обеспечить самотек жидкости при выключенном насосе;

Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией

В систему отопления с принудительной циркуляцией насос устанавливается через байпас. С байпасом удобно снять насос для обслуживания. При этом теплоноситель не нужно сливать из труб. Работает только при наличии электричества. В этом варианте отсутствуют недостатки открытых видов.

Что нужно учесть при установке

• место расширительного бачка может быть выбрано в любой точке;
• необходимо установить байпас;
• уклон труб не имеет значения для работы.

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/

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