Диаметр трубы для отопления – делаем правильный выбор

Все мы понимаем, что, когда дело касается отопления помещений, на первое место выходят так называемые тепловые потери отопительной системы дома. И их обязательно надо снижать. Это закон теплотехники, от которого зависит эффективность работы самой системы, экономичность потребления топлива и оптимальный температурный режим в комнатах. На тепловые потери влияет много факторов, один из них – это диаметр трубы для отопления. Казалось бы, не самый существенный фактор, но это только на первый взгляд. Поэтому стоит в нем разобраться.

Во-первых, необходимо отметить, что сечение трубы в независимости от материала, из которого она изготовлена, влияет на гидродинамику трубопровода. Поэтому просто так бездумно относится к выбору нельзя. Многие обыватели считают, что, чем больше диаметр трубы, тем эффективнее будет работать отопление дома. Это неправильно, ведь большое сечение требует большого количества теплоносителя, который надо будет нагревать, а значит, затрачивать большое количество энергоносителя.

Это первое.

Второе – в таком контуре резко падает давление. А это может привести к тому, что отопление, как таковое, можно считать неработающим. Котел будет греть теплоноситель, но перемещаться по трубному контуру он не будет. Конечный результат – закипание котла.

Выбираем сечение

В частном домостроении все будет зависеть от того, каким способом будет перемещаться теплоноситель по трубной разводке. Если вами выбрана автономная система с естественной циркуляцией теплоносителя, то сечение обычно выбирается больше, чем в системе с принудительным перемещением. Почему?

• Для того чтобы горячая вода начала движение вверх, необходима определенная температура и определенный объем самой жидкости. Но это не самое главное. Считается, что есть некоторые чисто технологические позиции, которые влияют на эффективность работы отопления в целом. Одним из таких показателей является скорость водяного потока. Оптимальное ее значение – 0,3-0,7 м/с. Если диаметр труб будет большой, то скорость потока будет снижаться, если наоборот маленький, то скорость просто увеличится.
• В принудительном отоплении установлен циркуляционный насос, который создает необходимое давление внутри контура. Соответственно, его подбирают под определенную систему так, чтобы скорость внутри разводки также находилась в вышеуказанном диапазоне. Поэтому чаще всего для такой отопительной системы подбираются трубы с меньшим диаметром, ведь насос все равно будет прогонять теплоноситель с расчетной скоростью.

Как рассчитать диаметр

Чтобы провести расчет диаметра трубы для отопления, можно воспользоваться разными способами.

• Сделать это самостоятельно.
• Использовать онлайн калькулятор, их можно сегодня найти на разных строительных сайтах.
• Воспользоваться таблицами.

Кстати, вот одна из таких таблиц на фото ниже.

Таблица диаметров труб

Самостоятельный расчет на самом деле не очень сложный. Но при его проведении приходится учитывать достаточно большой ряд различных показателей, которые влияют на значение тепловых потерь. Поэтому для облегчения проводимого расчета используется одно стандартное соотношение: на 10 м² отапливаемой площади расходуется 1,0 кВт тепловой энергии. Для точности конечного результата к окончательной цифре прибавляется 20%.

К примеру, для отопления дома площадью 100 м² потребуется 10 кВт тепла. Прибавляем к этому значению 20%, получаем 12 кВт (12000 Вт). Теперь по вышеуказанной таблице находите этот показатель и сверяете его с диаметром трубы и скоростью движения теплоносителя. Получается, что вам необходима труба диаметром 15 мм, в которой вода будет перемещаться со скоростью 0,5-0,55 м/с. По всем показателям это оптимальный выбор, который попадает в диапазон оптимальных скоростей. Единственное отметим, что данная таблица применяется для двухконтурной системы. Для одноконтурной есть свои показатели.

Основные размеры трубы

Как видите, правильно подобранное сечение трубопровода для системы отопления играет немаловажную роль в ее эффективной работе. Конечно, необходимо учитывать и материал, из которого труба изготовлена, потому что это влияет на скоростные характеристики теплоносителя. Поэтому здесь вам придется воспользоваться другими таблицами.

Не забудьте оценить статью:

В. Окончательный гидравлической расчет и выбор диаметра труб системы отопления.

1. После выбора предварительного диаметра труб (графа -7) на участках главного циркуляционного кольца приступают к уточнению диаметра труб на основе проверки гидравлической увязки располагаемого циркуляционного давления Pp, с потерям давления в расчетном кольце (графа – 13)

2. Для этого осуществляют первую гидравлическую увязку. В данном случай должно выполнятся условие, чтобы потери давления в главном циркуляционном кольце (графа -13) не должны превышать располагаемого перепада давления Pр, Па и при этом должен оставаться запас давления А,% не менее 10%, т.е.,

(13. 4)

3. Величина запаса давления А,% рассчитывается по формуле,

(13.5)

4. В результате расчета величины А,% может встретится два варианта. Величина А<10% – в этом случай диаметры труб занижены, необходимо их увеличить начиная там, где они наибольшего размера т.е. на первом и последующих симметричных участках подающей и обратной магистрали.

Величина А>>10% в этом случай диаметры труб завышены, необходимо их уменьшить там, где они наименьшего размера, т.е. на последних участках начиная со стояка и далее по подающей и обратной магистрали на симметричных участках.

Изменение диаметра труб на стояке может быть по всей высоте (длине) один раз, желательно, чтобы диаметр стояка был одного размера и состоит из стандартных узлов.

5. Изменения диаметров труб по ходу движения теплоносителя должны быть плавными, а не скачкообразными, чтобы не увеличить гидравлическое сопротивление движению теплоносителя.

6. Трубы диаметром меньше 15мм (10мм) в системах отепления желательно не применять, хотя это не всегда выдерживается в малоэтажном строительстве.

7. При гидравлической увязке циркуляционных колец необходимо добиваться, чтобы в однотрубных системах отопления потери давления на стояках составляет 70% для обеспечения гидравлической и тепловой устойчивости.

После выполнения условий первой гидравлической увязке переходят ко второй гидравлической увязке в следующей последовательности:

1. В этом случай увязываются гидравлические давления в промежуточных (второстепенных) кольцах через стояки внутри главного циркуляционного кольца;

2. Для этого рассчитывается располагаемый перепад давления Pp.к, Па в каждом кольце через стояки внутри главного циркуляционного кольца по формуле;

(13.

6)

где – потери давления на общих участках циркуляционных колец, которые при гидравлической увязке не учитываются, Па;

3. Затем определяют средние потери давления на трение R_ср.к на 1 п. м. в рассчитываемом кольце по формуле:

(13.7)

где – сумма длин участков увязываемого циркуляционного кольца без общих участков, м.

4. Далее по величине R_ср.к Па, нормативной, скорости воды в трубах V_H м/с ; и расходу воды на участки G_уч., кг/ч, по специальной таблице в «Справочнике проектировшика»находят фактические значения: d_в,уч мм; V_уч. м/с; _уч.; Z_уч. и т.д., которые заносятся в таблицу 13.1.

5. Определяют разницу давления А

   К % в увязываемых кольцах через стояки главного циркуляционного кольца, по формуле 13. 8 которая не должна превышать 15 % в тупиковых системах отопления и 5% в системах отопления с попутным движением теплоносителем.

(13.8)

где – потери давления в увязываемом кольце без общих участков, Па;

6. Могут встретиться варианты , когда величина А_к, % больше или меньше 15% или 5% в зависимости от системы отопления. В этом случае необходимо увеличить или уменьшить диаметр труб в стояке увязываемого циркуляционного кольца. Диаметр труб в главном циркуляционном кольце изменять не допускается т.к. при этом нарушится первая гидравлическая увязка.

После выполнения условия второй гидравлической увязке приступают к третьей гидравлической увязке.

1. Третья гидравлическая увязка сводится к расчету давления поэтажных колец на каждом стояке системы отопления с верхней разводкой с нижней разводкой такая увязка не требуется.

Обычно принимают унифицированные узлы отопительных приборов и регулировку давлении осуществляет с помощью запорно-регулирующей арматуры.

1. По мере выполнения гидравлических увязок 1, 2, 3 приступают к выполнению четвертой гидравлической увязки отдельных частей системы отопления с применением методики, изложенной выше. При этом значение увязок А и Ак, % должно отвечать указанным выше требованиям.

2. Таким образом установлено, что величина давлений Pp, Па и Pp.к, Па расходуется на преодоление гидравлических сопротивлении в кольцах системы отопления.

3. Если не удается осуществить гидравлическую увязку давления в циркуляционных кольцах с помощью диаметров труб, то устанавливают диафрагмы, т.е. местное сопротивлении на стояке в месте присоединения к обратной магистрали.

4. Диаметр отверстия в диафрагме определяют по формуле

(13.9)

где P_д – требуемое давление, которое необходимо погасить, Па,

Gст – расход воды на стояке, кг/ч.

5. В современных условиях применяют для гидравлической увязки специальные балансировочные клапаны, которые устанавливают на стояках. Клапаны автоматически обеспечивают необходимое давление и расход воды в стояке, а следовательно и в циркуляционном кольце.

Влияние выбора диаметра трубы на эксплуатационные расходы отопительной установки в условиях ожидаемого роста цен на электроэнергию

Открытый доступ

Проблема		Веб-конференция E3S. Том 100, 2019 11 w3.org/1998/Math/MathML” xmlns:xlink=”http://www.w3.org/1999/xlink”>-я Конференция по междисциплинарным проблемам охраны окружающей среды и техники ЭКО-ДОК 2019
Номер статьи		00034
Количество страниц)		9
ДОИ		https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910000034
Опубликовано онлайн		10 июня 2019 г.

E3S Сеть конференций 100 , 00034 (2019)

Влияние выбора диаметра трубы на эксплуатационные расходы отопительной установки в условиях ожидаемого роста цен на электроэнергию

Мачей Кнапик ^*

Институт теплотехники и охраны воздуха, Факультет инженера окружающей среды Краковского технического университета

^* Автор, ответственный за переписку: maciek.knapik@gmail. com

Abstract

В статье представлен анализ влияния выбора диаметра трубы на эксплуатационные расходы системы отопления. установки в связи с ожидаемым увеличением платы за электроэнергию, необходимой для приведения в действие главного циркуляционного насоса установки. В результате сочетания нескольких факторов, влияющих на угольную энергетику Польши, рост цен на энергоносители кажется неизбежным. Реакцией польского правительства на прогнозируемое повышение платы за электроэнергию является предложение ввести субсидии на оплату счетов за электроэнергию. В статье представлены результаты анализа выбора труб из нескольких типовых типов, включая инвестиционные и эксплуатационные затраты, и сравнение результатов до и после увеличения платы за электроэнергию с учетом влияния отложений известкового налета на внутренних поверхностях стенок труб. Результаты анализов показывают, что увеличение платы за электроэнергию влияет на выбор диаметра трубы, так как проблема образования известкового налета может значительно снизить эффективность работы установки, а в крайних случаях может привести к полной остановке установки.

© The Authors, опубликовано EDP Sciences, 2019

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал работа цитируется правильно.

Показатели текущего использования показывают совокупное количество просмотров статей (просмотры полнотекстовых статей, включая просмотры HTML, загрузки PDF и ePub, согласно имеющимся данным) и просмотров рефератов на платформе Vision4Press.

Данные соответствуют использованию на платформе после 2015 года. Текущие показатели использования доступны через 48-96 часов после онлайн-публикации и обновляются ежедневно в рабочие дни.

Почему важны размер трубы и скорость потока?

Во время наших технических встреч с различными клиентами мы часто обсуждаем оптимальную скорость потока и размер трубы, необходимые для системы теплового насоса. Многие люди в промышленности обеспокоены тем, насколько эффективно они могут поддерживать требуемый расход для системы теплового насоса с экономичным размером трубы.

Зная, что у многих из вас, возможно, тоже возникал подобный вопрос, мы решили дать вам ряд моментов, на которые следует обратить внимание перед установкой такой системы.

При проектировании трубопроводов мы часто обсуждаем, как материал трубы ведет себя в отношении коррозионной и термостойкости при взаимодействии с различными жидкостями, что является важным фактором при проектировании системы. Почти одинаковое значение имеет то, как жидкость движется по трубе. Скорость потока играет важную роль в определении долговечности системы, а также ее ежедневного потребления энергии.

Понимание того, с какой эффективностью жидкость может проходить через материал трубопровода, является важным шагом на пути к обеспечению долгосрочной надежности и потенциала экономии определенных материалов. Далее следуют факторы, влияющие на скорость потока и размер трубы в системе трубопровода:

Размер трубы и перепад давления:

Одним из постоянных факторов при расчете скорости потока является расчет размера трубы. Чтобы уменьшить капитальные затраты, некоторые инженеры могут уменьшить размер трубы и увеличить скорость.

• Более высокие скорости могут сократить срок службы металлических труб из-за эрозии и возможных скачков давления.
• Чтобы оптимизировать скорость потока через сеть труб, мы должны позаботиться о том, чтобы свести к минимуму потерю давления или напора во всей системе.
• Размеры труб всегда должны определяться с учетом баланса затрат с эффективностью и надежностью.
• Общее эмпирическое правило для системы горячего водоснабжения – поддерживать скорость в диапазоне 1 – 3 м/с.

Эффективность

Правильный выбор материала трубопровода и конструкция системы контролируют расход и скорость таким образом, чтобы минимизировать затраты энергии.

Целью этого является то, что более быстрая жидкость приводит к большим потерям на трение, увеличивая нагрузку на насосы. Будет потребляться больше энергии, и может потребоваться установка более крупных насосов.

Кроме того, некоторые материалы, такие как металлы, быстрее подвергаются коррозии при высоких скоростях. Корродированные материалы менее гладкие и, следовательно, создают большие потери на трение.

При выборе экономичного диаметра трубы для расчетного расхода система будет иметь максимальную эффективность. По мере увеличения диаметра трубы стоимость трубы увеличивается, но перепад давления уменьшается, поэтому для перекачки жидкости требуется меньшая мощность. Чистый результат состоит в том, что минимальные затраты проявляются в чистой приведенной стоимости. Диаметр, соответствующий этой минимальной стоимости, известен как экономический диаметр трубы.

Надежность и срок службы

Оптимизация размера трубы и скорости жидкости не только повышает эффективность системы, но также может увеличить срок службы. Некоторые из проблем, возникающих при использовании трубопроводов с повышенной скоростью и недостаточного размера:

• Высокая скорость в трубопроводах способствует коррозии/точечной коррозии; трубопровод может быть отремонтирован или заменен раньше, чем ожидалось.
• Абразивы и эрозия могут привести к преждевременному выходу из строя
• Скачки давления из-за гидравлического удара вызывают больше повреждений при более высокой скорости.

Первоначальная стоимость и стоимость обслуживания

Основными составляющими, определяющими стоимость трубопровода, являются материал трубопровода, размер трубы, погонный метр трубы и установка. Если трубопроводная система меньшего размера, капитальные затраты будут менее дорогими, но в долгосрочной перспективе стоимость обслуживания и стоимость энергии, связанные с системой, будут очень высокими. Если система трубопроводов слишком большого размера, стоимость системы будет высокой при покупке и установке.

Вот почему взаимосвязь между расходом жидкости, эксплуатационными расходами и первоначальными затратами должна быть уравновешивающей.

Перед установкой следует рассчитать скорость потока и размер трубы с учетом вышеупомянутых моментов. В целом, мы пытаемся спроектировать нашу систему трубопроводов так, чтобы стоимость была сбалансирована с эффективностью и надежностью.