Самые важные элементы в системе: трубы для отопления. какие лучше для частного дома?

Что понадобится для монтажа системы отопления

Сложный материал для работы – это сталь. Для сооружения отопительной сети понадобится следующий инструмент:

• болгарка для резки материала;
• сварочный аппарат и клупп для соединения труб;
• гаечные и трубные ключи;
• газовая горелка для изгибания трубы в нужных местах.

Для монтажа медной арматуры понадобится меньшее количество инструментов, а точнее, только фитинги и специальный спаечный аппарат. Кроме того, понадобится найти опытного слесаря, который справится с соответствующим заданием.

Для монтажа пластиковых изделий понадобятся фитинги и специальный спаечный аппарат. Справиться с монтажом полимерного трубопровода сможет даже неопытный мастер.

Теперь, когда вы знаете характеристики существующих трубопроводов для частного дома и особенности их монтажа, несложно сделать соответствующий выбор.

Определение диаметра труб

При расчете необходимого диаметра труб для системы отопления, надо учитывать тепловую нагрузку и скорость потока теплоносителя.

В среднем, для того чтобы отопить 1 квадратный метр помещения при высоте потолка не более 3 метров, достаточно 100Вт энергии.

Средняя скорость теплоносителя в системе отопления от 0,3 до 0,7 м/с. Исходя из этих параметров, по специальным таблицам можно определить необходимый диаметр труб для системы отопления.

Например, для обогрева комнаты площадью 20 квадратных метров необходимо 2 кВт энергии. Для обеспечения запаса мощность, необходимо добавить еще 20% и всего получится 2,4 кВт.

Для того чтобы обеспечить в такой комнате комфортную температуру, надо установить два радиатора по 1.2 кВт, если в комнате два окна или один на 2,4 кВт, если окно одно, а трубы надо взять внутренним диаметром 10 мм. В некоторых случаях можно устанавливать радиаторы и на глухих стенах.

Стальные радиаторы отопления

Панельные стальные радиаторы

Такие радиаторы называются еще конвекторами, они имеют высокий КПД – до 75 %. Внутри радиаторов находится одна или несколько стальных нагревательных панелей и конвекторное оребрение.

Устройство стального панельного радиатора.

Панельные радиаторы – самое бюджетное решение для собственного дома и ввиду этого являются наиболее распространенными в системах автономного теплоснабжения. В зависимости от количества нагревательных панелей и конвекционного оребрения выделяют следующие типы радиаторов водяного отопления панельной конструкции: 10, 11, 20, 21, 22, 30, 33.

Производители: Это в основном европейские страны — Германия (Buderus и Kermi), Чехия (Korado), Италия (DeLonghi), Финляндия (PURMO). Цены у них не высокие, поэтому российские изготовители не очень сильно представлены на этом рынке.

+ Плюсы:

• Инерционность – низкая, отдача тепла — отличная.
• Объем теплоносителя мал, потребление энергии — небольшое.
• Эти радиаторы экологичны и безвредны, поэтому могут использоваться в больницах, школах и детсадах.
• Крайне низкая цена.

— Минусы:

• Если из системы отопления слить воду, то при соприкосновении кислорода со стенками радиатора начинает образовываться коррозия.
• Гидроудары опасны для стальных радиаторов. Поэтому в многоэтажных зданиях их использовать нельзя.
• Из-за конвекции возможны сквозняки и поднятие мелкой пыли.

Трубчатые стальные радиаторы

Конструкция радиатора представляет собой конструкцию из стальных труб, по которым проходит горячая вода. Производство таких приборов дороже, чем панельных, поэтому и цена их выше.

Вариантов оформления существует множество – это настоящее пиршество для фантазии дизайнера.

Производители:

Из европейских стран-производителей можно назвать Германию (Kermi, Charleston, Zehnder Charleston, Arbonia) и Италию (Israp Tesi). Отечественные приборы, выпускаемые заводом КЗТО (Кимры), отличает рабочее давление до 15 бар. А модели «РС» и «Гармония» еще и защищены от коррозии полимерным покрытием.

Плюсы и минусы: У этих радиаторов, как и у панельных, имеются присущие стальным изделиям достоинства и недостатки. Однако по давлению у них показатели лучше (это плюс), а цена их существенно выше (это минус).

Главные характеристики:

• Давление (рабочее) – в среднем 6-10 бар (для панельных радиаторов) и 8-15 бар (для трубчатых радиаторов).
• Тепловая мощность (общая) – 1200-1600 ватт.
• Температура горячей воды (максимум) – 110-120 градусов.
• рН воды – 8,3-9,5.

Подбор диаметра труб по заданной скорости теплоносителя.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя. (режим 80/60)

Приведенное выше описание очень похоже на то, что происходит в двухтрубной тупиковой системе отопления.

В системе отопления есть свой завод, который производит тепло — это котел. Роль дорог играют трубопроводы. Теплоноситель — чаще вода, «везет» тепло к радиаторам, где оно расходуется, восполняя тепловые потери помещения. «Разгрузившаяся» остывшая вода вновь возвращается в котел, чтобы заправиться теплом. Процесс происходит постоянно.

Диаметр труб для системы отопления подбирается по тому же самому принципу, что и ширина дорог из нашего примера. Чем больше требуется передать тепла, которое несет вода, тем больше должен быть диаметр трубы. По мере уменьшения потребности в тепле на каждом отдельном участке, диаметр труб уменьшается.

Какое количество тепла может пропустить та или иная труба?

Опуская подробные объяснения и расчеты по известным формулам, скажем лишь, что одним из распространенных способов определения диаметров труб является задача скорости, с которой будет двигаться теплоноситель внутри трубы.

С одной стороны, скорость теплоносителя не должна быть меньше 0,25 м/сек. При меньших скоростях образуются воздушные пробки, препятствующие циркуляции теплоносителя.

Подбор диаметра труб по скорости теплоносителя. (режим 75/60)

А с другой стороны, она должна быть не выше 1,5 м/сек. При больших скоростях возникает шум от двигающегося внутри труб теплоносителя.

Практикой и расчетами установлено, что скорость теплоносителя, лежащая в пределах 0,3 — 0,7 м/сек является самой оптимальной с точки зрения энергоэффективности и затрат на материал.

В таблицах приведены скорости движения воды по трубопроводу в зависимости от тепловой нагрузки и диаметра труб.

В левом столбце вы видите тепловую нагрузку. Вверху — наружные диаметры полипропиленовых труб. В самой таблице проставлены значения скорости воды, двигающейся по трубам.

Красным цветом обозначены рекомендованные скорости для конкретного диаметра труб по заданной тепловой нагрузке.

Рассмотрим использование данных из таблицы на примере.

Пример подбора диаметра труб.

Предположим, у нас есть частный двухэтажный дом общей площадью 380 м 2 с тепловыми потерями 38000 Вт.

Также расчетами установлено, что на первом этаже теплопотери составляют 20000 Вт, а на втором — 18000 Вт.

Тепловой режим взят 80/60. (80 о С — подача; 60 о С — обратка)

В качестве схемы мы избрали двухтрубную поэтажную тупиковую систему отопления, разделенную на каждом этаже на две равнонагруженные ветки (направление в два крыла).

Левая ветка первого и второго этажа

Правая ветка первого и второго этажа

Какой нужен диаметр труб основной подающей и обратной магистрали, подключенной к котлу?

Через нее проходит весь поток воды, предназначенный для обогрева всего дома. А это 38000 Вт.

Находим в таблице 38000 Вт и по горизонтали двигаемся к красному полю. Затем поднимаемся по вертикали и находим нужный диаметр трубы.

Как видим, для нашего случая подходят три диаметра трубы: 40, 50, 63. Какой выбрать? В данном случае, логично, что 40, потому что дешевле. Зачем нам для шести машин строить восьми полосную дорогу?

Мы дошли до первого разветвления. Часть тепла 20000 Вт должна пойти по трубопроводу на обогрев 1 этажа, а другая — 18000 Вт по стоякам поднимется на второй этаж. Какие трубы будут нужны нам теперь?

Смотрим по таблице скорость теплоносителя и соответствующие диаметры труб.

Как видим, нужно использовать 32 трубу и для первого и для второго этажа.

В согласии с данными из примера на каждом этаже трубы разделяются на две равнозначных по тепловой нагрузке ветки.

Для первого этажа каждая из веток несет тепло, равное 20000 / 2 = 10000 Вт.

Для второго этажа — 18000 / 2 = 9000 Вт.

Какие трубы будем использовать для каждой ветки? Снова смотрим таблицу.

Итак, были выбраны трубы диаметром 25 мм.

Что дальше? Наконец, на пути каждой ветки начали встречаться радиаторы, которые стали постепенно снимать тепловую нагрузку с веток.

Глядя в таблицу, мы видим, что как только тепловая нагрузка упадет до 5000 Вт, можно будет перейти на трубы диаметром 20 мм и дальше оставшуюся разводку можно сделать этими трубами.

На практике переход на трубы диаметром 20 мм мы делаем при тепловой нагрузке 3000 Вт.

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

Принцип остается тем же, меняется методика. Давайте используем другую таблицу для определения диаметра труб с иным принципом занесения данных. В ней оптимальная зона скоростей движения теплоносителя окрашена в голубой цвет, значения мощностей находятся не в колонке сбоку, а внесены в поле. Потому сам процесс немного другой.

Таблица для расчета диаметра труб отопления

По этой таблице рассчитаем внутренний диаметр труб для простой однотрубной схемы отопления на один этаж и шесть радиаторов, подключенных последовательно. Начинаем расчет:

1. На вход системы от котла подается 15 кВт. Находим в зоне оптимальных скоростей (голубой) значения близкие к 15 кВт. Их два: в строке размером 25 мм и 20 мм. По понятным причинам, выбираем 20 мм.
2. На первом радиаторе тепловая нагрузка снижается до 12 кВт. Находим это значение в таблице. Получается, что от него идет дальше такого же размера — 20 мм.
3. На третьем радиаторе нагрузка уже 10,5 кВт. Определяем сечение — все те же 20 мм.
4. На четвертый радиатор, судя по таблице, идет уже 15 мм: 10,5 кВт-2 кВт=8,5 кВт.
5. На пятый идет еще 15мм, а после него уже можно ставить 12 мм.

Схема однотрубной системы на шесть радиаторов

Еще раз обратите внимание, что в расположенной выше таблице определяются внутренние диаметры. По ним затем можно найти маркировку труб из нужного материала

Кажется, проблем с тем, как рассчитать диаметр трубы отопления, быть не должно. Все достаточно понятно

Но это справедливо для полипропиленовых и металлопластиковых изделий — у них теплопроводность невысокая и потери через стенки незначительные, потому при расчете их во внимание не берут. Другое дело — металлы — сталь, нержавейка и алюминий

Если протяженность трубопровода значительная, то и потери через их поверхность будут значительными.

Пример использования: двухтрубная система с циркуляционным насосом, общая мощность 18 кВт.

Разводка выполнена полипропиленовой трубой, условное обозначение — ПП.

Как видим из схемы — вначале из котла выходит полипропиленовая труба, диаметром 40мм, внутренний просвет у нее 25мм, что соответствует металлической ВГП трубе в 1 дюйм (25мм). Далее идет отвод на бойлер (4 кВт) и теплые полы (2 кВт) двух ПП труб, диаметром 16мм. После этого часть теплоносителя отделилась, поэтому нет необходимости в такой толстой трубе. На отопление 1-ого и 2-ого этажей уже пойдет более тонкая труба — 32мм, она пойдет до первого тройника. На тройнике отделяется ветка на 1-ый этаж, диаметром 25мм, и на 2-ой этаж, также диаметром 25мм. К конечным радиаторам уже подходит полипропиленовая труба диаметром 16мм. И на 3-х последних радиаторах также идет заужение подающей трубы до 16мм.

В однотрубной системе, в отличие от двухтрубной по одному трубопроводу подается весь теплоноситель системы. Поэтому в такой системе весь трубопровод (после ответвления трубы на бойлер и теплый пол) будет диаметром 32мм, а к отдельным радиаторам от основного трубопровода будут подходить трубы 16мм.

В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом. При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:

• Общие теплопотери дома или квартиры.
• Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
• Протяженность трубопровода.
• Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).

То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты. Нужно будет также определиться со способом разводки. По этим данным составляете схему и затем только приступаете к расчету.

Чтобы определить диаметр труб для отопления вам понадобится схема с расставленными значениями тепловой нагрузки на каждом элементе

На что еще нужно обратить внимание. На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки)

У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».

Что для этого нужно

Чтобы рассчитать диаметр трубы, как правило, в учет берут следующие факторы:

1. Суммарные теплопотери жилища.
2. Какой мощностью обладают обогревающие радиаторы отдельно в каждом помещении.
3. Общая длинна труб контура.
4. Каким образом разведена система.

Для возможности рассчитать диаметр труб необходимо заранее определить общие потери тепла, мощность котельного оборудования и батарей для каждого помещения. Немалое значение имеет также то, какой способ будет выбран для разводки труб. Имея на руках все эти параметры, составляется схема будущего расчета.

Важно также помнить о некоторой специфике маркировки различных труб. Так, на полипропиленовых трубах для отопления частного дома диаметр указывается наружный (то же самое касается изделий из меди)

Для вычисления внутреннего параметра отнимают от этого показателя толщину стенок. Стальные и металлопластиковые трубы маркируются внутренним сечением.

Виды труб для отопления частного дома: что лучше

Выбирая отопительные трубы для частного дома, нужно проанализировать все существующие варианты. По типу материала виды труб классифицируются на следующие разновидности:

1. Полимерные. В качестве основы используется арматура из сшитого полиэтилена и полипропилена. Преимуществом таких полимеров является высокая степень термостойкости. Изделия не теряют конструкционной жесткости даже при нагреве теплоносителя до 90-95 .

2. Металлопластиковые двухкомпонентные. Изготавливаются такие трубы из полиэтилена алюминиевой или медной фольги, а также полипропилена. делается это с целью повышения давления в трубопроводе.

По названию трубопроводов сложно выбрать подходящий вариант для монтажа системы отопления в частном доме. Чтобы сделать хорошее отопление в частном доме, нужно подобрать оптимальный вариант трубопроводов. Рассмотрим особенности всех видов труб, после чего подведем соответствующий итог.

Диаметр труб и его влияние на КПД системы отопления

Система отопления функционирует эффективно только тогда, когда проект трубопровода выполнен корректно

На этапе планирования важно рассчитать вероятные теплопотери и попытаться их максимально сократить. Иначе, несмотря на внушительные энергозатраты, отопительная система справляться со своими задачами полноценно не будет

Сечение труб влияет на гидродинамику трубопровода, поэтому выбор диаметра труб для отопления нельзя проводить бездумно.

Многие думают, что с увеличением диаметра труб отопления растет эффективность самой системы. Но это утверждение ошибочно. При неоправданно большом диаметре давление в системе отопления снижается, достигая минимальных значений, что приводит к отсутствию отопления в доме как такового.

Как подобрать диаметр трубы, если планируется монтаж трубопровода в частном коттедже? В первую очередь ориентируйтесь на то, каким способом теплоноситель будет подаваться в вашу отопительную систему. Если вы подключены к централизованной магистрали, то расчет осуществляется так же, как и при проведении тепла в квартире.

Таблица расхода теплоносителя, скорости его движения и потерь давления стальных и ПЭ труб различных диаметров

Но если ваш дом оснащен автономной отопительной системой, тут диаметр зависит от материала изготовления труб и от схемы отопления. Например, для сети с естественной циркуляцией теплоносителя понадобятся трубы одного диаметра, а при добавлении в систему насоса – другого.

Материалы и типы трубы для отопления

Правильный выбор труб влияет на многие эксплуатационные характеристики системы. Конечно же начиная от теплоотдачи и заканчивая объемом потребляемых энергоресурсов. Здесь нужно помнить и о таком показателе, как теплопотери системы. Так как это напрямую зависит от того из чего сделаны эти самые трубы.

На сегодняшний день наиболее чаще всего используются:

• Трубы из различных видов стали;
• Полипропиленовые;
• Медные.

До недавнего времени сталь была единственным доступным материалом труб. Сегодня стальные трубы хоть и считаются самыми прочными и надежными, но в основном применяются в системах открытого типа. Но, несмотря на большой ассортимент продукции в малоэтажном домостроении в основном используются трубы малого и среднего диаметра. Да и размеры свыше 100мм в основном применяется для изготовления регистров, а не прокладки магистралей.

Сталь применяется в двух вариантах – обычном исполнении из черного металла и в виде нержавеющей стали. Сегодня сталь используется меньше. Во-первых, все больше стали использоваться замкнутые системы вместо открытых. А во-вторых, для монтажа требуется специальное оборудование и квалифицированный сварщик. Стальные трубы в основном используются небольших диаметров. Но это в свою очередь поднимает другие проблемы. Например, высокий коэффициент гидравлического сопротивления, ведь внутри при сварке образуются наплывы и сужения, которые невозможно удалить.

Полимерные трубы

Полимерные трубы постепенно вытесняют стальные из-за все большей доступности и удобства пользования. Для этого материала многие производители дают 15 летнюю гарантию на целостность труб и почти 20 летнюю на соединения. Для пайки не требуется высокая квалификация, достаточно иметь специальный паяльник и посмотреть 2-3 обучающих ролика. Но и у этого материала есть свои минусы. Первый, заключается в небольшом ассортименте продукции. Для пайки отопления в частном доме применяются максимально трубы диаметром 75 мм. Второй минус заключается в правильном подборе материала. Довольно часто трубы имеют небольшую стенку, ее толщина часто бывает всего 2,-2,3 мм чего явно недостаточно для контура отопления закрытого типа с напором 1,2-1,4 бар. Третий момент заключается в специфике самого материала. Он не такой жесткий, как металл, поэтому для двухэтажных домов обычно его стараются не использовать.

Медные трубопроводы отопления

Медные трубопроводы отопления и в недалеком прошлом были не очень популярны, поскольку с этим материалом работать очень сложно. В отличие от стали и полипропилена медь паяется, а делать это правильно умеет далеко не каждый сварщик. Но, как бы там ни было, медь это один из самых лучших материалов для отопления. Он отлично нагревает воздух, он пластичен и даже при замерзании воды трубопровод не сразу разрывает, медь пластичный материал и способный растягиваться под давлением воды. Но с другой стороны, медь очень агрессивный металл, при соприкосновении с алюминием он начинает окисляться и начинает процесс коррозии. К тому же он очень дорогой если сравнивать с другими видами материалов.

2 Виды по материалу изготовления

Раньше для отопительных систем использовались только стальные изделия, а вот уже на современном рынке предлагают большой ассортимент

Важно знать, из чего сделаны конструкции, чтобы лучше разбираться, какие из них лучше подходят для открытых либо закрытых контуров. Все трубы по материалу изготовления делят на:

1. 1. Металлические. К этой группе относятся стальные, нержавеющие, медные установки.
2. 2. Полимерные конструкции. Они могут быть сшитыми из полиэтилена или полипропиленовые.
3. 3. Изделия из металлопластика. Представляют собой комбинированные конструкции.

Однотрубная и циркуляционная система отопления

Важную роль в работе системы отопления играет выбранная разводка труб к отопительным приборам.

Разводка может быть:

• Однотрубная система отопления. В такой системе отопления движение теплоносителя происходит по одной трубе по кругу. Отопительные приборы (радиаторы) подключаются к стояку последовательно. Каждый отопительный прибор оснащен краном Маевского или другим воздухоотводчиком (при желании заказчика). Циркуляция воды в отопительном приборе происходит за законом гравитации. Преимущество такой системы – меньшая металлоемкость системы, как результат – небольшие капитальные затраты. Недостаток – неравномерный прогрев отопительных приборов;
• Двотрубная. В такой системе к одному отопительному прибору подводятся 2 трубы: подача и обратка. Преимущество системы – равномерное распределение температур в отопительных приборах, независимость от закона гравитации. Среди недостатков – повышенная металлоемкость в сравнении с однотрубной системой отопления, что приводит к увеличенным капитальным затратам, энергозависимость системы (работа насоса);
• Многотрубная. Второе название многотрубной разводки – паук. Из котла труба, подающая теплоноситель, выводится на чердачное техническое помещение. Из нее делается разводка труб к каждому отопительному прибору отдельно. Главное преимущество – наилучшее распределение температуры теплоносителя по всем приборам. Основной недостаток – возникает необходимость утеплить трубы, которые находятся в зоне чердачного помещения.

Проблемы выбора труб для отопления

Некоторым покажется, что определение необходимого диаметра труб для теплосистемы отнюдь не является сложной задачей. Казалось бы, какие требования можно предъявить трубе, единственная задача которой – доставка теплоносителя до радиаторов.

А между тем, неверно подобранный диаметр трубы (либо коллектора) может негативно сказаться на работе всей отопительной системы. Движение жидкости по трубопроводу сопровождается многочисленными сложными процессами, для описания которых существует специальный раздел физики – гидродинамика.

Не углубляясь в научные дебри, можно, тем не менее, определить ряд основополагающих характеристик, непосредственно зависящих от диаметра трубопровода:

• Скорость распространения жидкости. Влияет на оптимальное распределение тепла по радиаторам отопления, не давая теплоносителю остыть ниже минимального значения температуры. Кроме того, от скорости распространения напрямую будет зависеть уровень шума работающей теплосистемы.
• Объем теплоносителя. С одной стороны, увеличение диаметра труб будет способствовать уменьшению потерь от трения жидкости о внутреннюю поверхность трубопровода. С другой стороны, с ростом сечения трубы будет увеличиваться суммарный объем теплоносителя в системе, а на его нагрев будет требоваться большее количество энергии.
• Гидравлические потери. Возникают на стыках труб различного диаметра. Чем больше переходов будет в теплосистеме, тем больше потерь такого рода получится в итоге.