Elección del diámetro de las tuberías para calefacción: esquema de cálculo, características según el material de fabricación.

El diseño correcto de un sistema de calefacción debe tener en cuenta todos los factores posibles que influyen en su eficiencia. Además de la selección correcta de los componentes principales, caldera, radiadores, grupos de seguridad, la sección transversal de las líneas debe calcularse correctamente. Para hacer esto, necesita conocer el diámetro óptimo de las tuberías de calefacción: ¿cómo elegir el correcto y calcularlo usted mismo?

Dificultades para elegir el diámetro de las tuberías de calefacción.

Parecería que la elección del diámetro de las tuberías para calentar una casa privada no es una tarea difícil. Solo tienen que garantizar la entrega del refrigerante desde la fuente de su calentamiento a los dispositivos de calefacción: radiadores y baterías.

Pero en la práctica, un diámetro incorrectamente seleccionado del colector de calefacción o la tubería de suministro puede conducir a un deterioro significativo en el funcionamiento de todo el sistema. Esto se debe a los procesos que ocurren durante el movimiento del agua por las carreteras. Para hacer esto, necesita conocer los conceptos básicos de física e hidrodinámica. Para no entrar en la jungla de cálculos precisos, puede determinar las principales características de la calefacción, que dependen directamente de la sección transversal de las tuberías:

• Velocidad de movimiento del refrigerante... Afecta no solo al aumento del ruido durante el funcionamiento del suministro de calor, sino que también es necesario para una distribución óptima del calor entre los dispositivos de calefacción. Simplemente, el agua no debería tener tiempo de enfriarse al nivel mínimo cuando alcanza el último radiador del sistema;
• Volumen de refrigerante... Por lo tanto, el diámetro de las tuberías con circulación natural de calefacción debe ser grande para reducir las pérdidas durante la fricción del líquido contra la superficie interna de la línea. Sin embargo, junto con esto, aumenta el volumen del refrigerante, lo que conlleva un aumento en el costo de calentarlo;
• Pérdidas hidráulicas... Si se utilizan diferentes diámetros de tuberías de plástico para calefacción en el sistema, inevitablemente surgirá una diferencia de presión en su unión, lo que conducirá a un aumento de las pérdidas hidráulicas.

¿Cómo elegir el diámetro de la tubería para calentar, de modo que después de la instalación no tenga que rehacer todo el sistema de calefacción debido a una eficiencia extremadamente baja? En primer lugar, debe realizar el cálculo correcto de la sección transversal de las carreteras. Para hacer esto, se recomienda utilizar programas especiales y, si lo desea, verificar el resultado usted mismo manualmente.

En la unión, los diámetros de las tuberías de polipropileno para calefacción se reducen debido a la superposición. La reducción de la sección transversal depende del grado de calentamiento durante la soldadura y el cumplimiento de la tecnología de instalación.

El procedimiento para calcular la sección transversal de las líneas de suministro de calor.

Antes de calcular el diámetro de la tubería de calefacción, es necesario determinar sus parámetros geométricos básicos. Para ello, es necesario conocer las principales características de las carreteras. Estos incluyen no solo el rendimiento, sino también las dimensiones.

Cada fabricante indica el valor de la sección de la tubería - diámetro. Pero, de hecho, depende del grosor de la pared y del material de fabricación. Antes de comprar un determinado modelo de tuberías, debe conocer las siguientes características de la designación de dimensiones geométricas:

• El cálculo del diámetro de las tuberías de polipropileno para calefacción se realiza teniendo en cuenta el hecho de que los fabricantes indican las dimensiones externas.Para calcular la sección útil, es necesario restar dos espesores de pared;
• Las dimensiones internas se dan para tubos de acero y cobre.

Conociendo estas características, puede calcular el diámetro del colector de calefacción, tuberías y otros componentes para la instalación.

Al elegir tuberías de calentamiento de polímero, es imperativo aclarar la presencia de una capa de refuerzo en la estructura. Sin él, cuando se expone al agua caliente, la línea no tendrá la rigidez adecuada.

Determinación de la producción de calor del sistema.

¿Cómo elegir el diámetro de tubería correcto para calentar y debe hacerse sin datos calculados? Para un sistema de calefacción pequeño, se pueden prescindir de cálculos complejos. Solo es importante conocer las siguientes reglas:

• El diámetro óptimo de las tuberías con circulación natural de calefacción debe ser de 30 a 40 mm;
• Para un sistema cerrado con movimiento forzado del refrigerante, se deben usar tuberías más pequeñas para crear una presión y un caudal de agua óptimos.

Para un cálculo preciso, se recomienda utilizar un programa para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción. Si no están allí, puede utilizar cálculos aproximados. Primero necesita encontrar la capacidad térmica del sistema. Para hacer esto, necesita usar la siguiente fórmula:

Q = (V * Δt * K) 860

Dónde Q - potencia térmica calculada de calefacción, kW / h,V - el volumen de la habitación (casa), m³,Δt - la diferencia entre las temperaturas exteriores e interiores, ° С,A - el coeficiente estimado de pérdida de calor en el hogar,860 - un valor para convertir los valores obtenidos a un formato de kW / h aceptable.

Las mayores dificultades en el cálculo preliminar del diámetro de las tuberías de plástico para calefacción son causadas por el factor de corrección K. Depende del aislamiento térmico de la casa. Es mejor tomarlo de los datos de la tabla.

Como ejemplo de cálculo de los diámetros de las tuberías de polipropileno para calefacción, puede calcular la salida de calor requerida de una habitación con un volumen total de 47 m³. Al mismo tiempo, la temperatura exterior será de -23 ° С, y en el interior - + 20 ° С. En consecuencia, la diferencia Δt será de 43 ° C. Tomamos el factor de corrección igual a 1,1. Entonces la potencia térmica requerida es.

Q = (47 * 43 * 1.1) /860=2.585 kWh

El siguiente paso para elegir el diámetro de la tubería para calentar es determinar la velocidad óptima de movimiento del refrigerante.

Los cálculos presentados no tienen en cuenta la corrección por la rugosidad de la superficie interior de las carreteras.

Velocidad del agua en tuberías

La presión óptima del refrigerante en la red es necesaria para la distribución uniforme de la energía térmica sobre los radiadores y las baterías. Para la selección correcta de los diámetros de las tuberías de calefacción, se deben tomar los valores óptimos de la velocidad del avance del agua en las tuberías.

Vale la pena recordar que cuando se excede la intensidad del movimiento del refrigerante, pueden ocurrir ruidos extraños en el sistema. Por tanto, este valor debe estar entre 0,36 y 0,7 m / s. Si el parámetro es menor, inevitablemente se producirán pérdidas de calor adicionales. Si se excede, aparecerán ruidos de construcción en tuberías y radiadores.

Para el cálculo final del diámetro de la tubería de calefacción, utilice los datos de la siguiente tabla.

Sustituyendo en la fórmula para calcular el diámetro de la tubería de calefacción en los valores obtenidos anteriormente, es posible determinar que el diámetro óptimo de la tubería para una habitación en particular será de 12 mm. Esta es solo una estimación aproximada. En la práctica, los expertos recomiendan agregar un 10-15% a los valores obtenidos. Esto se debe a que la fórmula para calcular el diámetro de la tubería de calefacción puede cambiar debido a la adición de nuevos componentes al sistema.
Para un cálculo preciso, necesitará un programa especial para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción.Estos paquetes de software se pueden descargar en una versión de demostración con capacidades de cálculo limitadas.

Cálculo del colector de calefacción y manguitos de montaje.

La tecnología de cálculo anterior se puede aplicar a todos los tipos de suministro de calor: un tubo, dos tubos y colector. Sin embargo, para este último, es necesario realizar el cálculo correcto del diámetro del colector de calefacción.

Este elemento calefactor es necesario para distribuir el refrigerante en varios circuitos. En este caso, el cálculo del diámetro correcto del colector de calefacción está indisolublemente vinculado con el cálculo de la sección transversal óptima de la tubería. Esta es la siguiente etapa en el diseño de un sistema de suministro de calor.

Para calcular el diámetro del colector de calefacción, primero debe calcular la sección transversal de las tuberías de acuerdo con el esquema anterior. Entonces puedes usar una fórmula bastante simple:

M0 = M1 + M2 + M3 + M4

Dónde M0 - el diámetro del colector requerido,M1, M2, M3, М4 - diámetros de tuberías conectadas.

Al determinar la altura y la distancia óptima entre las boquillas, se aplica el principio de "tres diámetros". Según él, la distancia de las tuberías en la estructura debe ser de 6 radios cada una. El diámetro total del colector de calefacción también es igual a este valor.

Pero además de este componente del sistema, a menudo es necesario utilizar otros adicionales. ¿Cómo saber el diámetro del manguito del tubo calefactor? Solo después de realizar un cálculo preliminar de la sección transversal de las carreteras. Además, debe tener en cuenta el grosor de las paredes y el material de su fabricación. De ello dependerá el diseño del manguito y el grado de su aislamiento térmico.

El valor del diámetro del manguito para calentar tuberías está influenciado por el material de fabricación de la pared, así como por la tubería. Es importante considerar el posible grado de expansión cuando se calienta la superficie. Si los diámetros de los tubos de suministro de calor de plástico son de 20 mm, entonces el mismo parámetro para el manguito debe ser de al menos 24 mm.

La instalación del liner debe realizarse sobre mortero de cemento o material no combustible similar.

Datos adicionales para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción.

Después de elegir el diámetro de las tuberías para calentar una casa privada, debe elegir el material adecuado para su fabricación y también tener en cuenta las características del sistema de calefacción. Este parámetro está influenciado por el trazado de las carreteras, así como por el número de válvulas de cierre y control.

Además de conocer el diámetro de las tuberías en calefacción con circulación natural, es necesario tener en cuenta la altura del elevador elevador y seleccionar correctamente el tamaño de su sección. Debe estar a una altura mínima de 1,5 en relación con otros elementos calefactores. Para aumentar la velocidad de movimiento del refrigerante, el diámetro de los tubos de polipropileno utilizados en la construcción del colector de impulso debe ser un tamaño mayor que el de la línea principal.

También es importante considerar el grosor de la pared de las tuberías. Depende del material de fabricación y puede variar desde 0,5 mm (acero) hasta 5 mm (plástico). La elección del diámetro de las tuberías para el sistema de calefacción de una casa privada está influenciada por el material de fabricación. Por eso, se recomienda instalar líneas plásticas para sistemas con circulación forzada. Su diámetro interior puede variar de 10 a 30 mm. Puede encontrar más información sobre el grosor de la pared de las tuberías de polímero para calefacción en los datos de la tabla.

Para los modelos de acero, es necesario tener en cuenta no solo sus dimensiones geométricas, sino también su masa. Depende directamente del grosor de la pared. En los programas para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción, debe haber una función para calcular la gravedad específica de 1 lm. línea de acero.

Conociendo estas características adicionales, puede realizar el cálculo más preciso de los parámetros del sistema de calefacción, incluida la selección correcta de los diámetros de la tubería de calefacción.

Si es necesario calcular solo la sección transversal de las líneas conductoras de calor, puede utilizar versiones de demostración gratuitas de programas profesionales.

Material de la tubería de calefacción

Además de la elección correcta de los diámetros de las tuberías para el suministro de calor, es necesario conocer las características de su material de fabricación. Esto afectará la pérdida de calor del sistema, así como la laboriosidad de la instalación.

Debe recordarse que el cálculo de los diámetros de las tuberías de calefacción se realiza solo después de la elección del material para su fabricación. Actualmente, se utilizan varios tipos de tuberías para completar los sistemas de suministro de calor:

• Polímero... Están hechos de PP o XLPE. La diferencia radica en los componentes adicionales que se agregan durante el proceso de producción. Después de calcular el diámetro de las tuberías de polipropileno para el suministro de calor, debe seleccionar correctamente el grosor de su pared. Varía de 1.8 a 3 mm, dependiendo de los parámetros de la presión máxima en las líneas;
• Acero... Hasta hace poco, esta era la opción más común para organizar la calefacción. A pesar de sus características de resistencia más que buenas, las tuberías de acero tienen una serie de desventajas significativas: instalación compleja, oxidación gradual de la superficie y mayor rugosidad. Alternativamente, se pueden utilizar tubos de acero inoxidable. Uno de sus costos es un orden de magnitud más alto que los "negros";
• Cobre... En términos de características técnicas y operativas, las tuberías de cobre son la mejor opción. Se caracterizan por un alargamiento suficiente, es decir si el agua se congela en ellos, la tubería se expandirá durante algún tiempo sin pérdida de estanqueidad. La desventaja es el alto costo.

Además del diámetro de la tubería correctamente seleccionado y calculado, debe decidir el método de conexión. También depende del material de fabricación. Para el polímero, se utiliza una conexión de manguito mediante soldadura o sobre una base adhesiva (muy raramente). Las tuberías de acero se ensamblan mediante soldadura por arco (conexiones de mejor calidad) o método roscado.

En el video, puede ver un ejemplo de cálculo del diámetro de las tuberías en función del caudal óptimo del refrigerante: