Prawidłowy projekt instalacji grzewczej powinien uwzględniać wszystkie możliwe czynniki wpływające na jego sprawność. Oprócz prawidłowego doboru głównych elementów, kotła, grzejników, grup bezpieczeństwa, przekrój linii powinien być poprawnie obliczony. Aby to zrobić, musisz znać optymalną średnicę rur grzewczych: jak wybrać właściwą i samodzielnie ją obliczyć?
Trudności w doborze średnicy rur grzewczych
Wydawałoby się, że wybór średnicy rur do ogrzewania prywatnego domu nie jest trudnym zadaniem. Muszą jedynie zapewnić dostarczenie chłodziwa ze źródła jego ogrzewania do urządzeń grzewczych - grzejników i akumulatorów.
Ale w praktyce niewłaściwie dobrana średnica kolektora grzewczego lub rury zasilającej może prowadzić do znacznego pogorszenia działania całego systemu. Wynika to z procesów zachodzących podczas ruchu wody wzdłuż autostrad. Aby to zrobić, musisz znać podstawy fizyki i hydrodynamiki. Aby nie wchodzić w dżunglę dokładnych obliczeń, możesz określić główne cechy ogrzewania, które bezpośrednio zależą od przekroju rurociągów:
- Prędkość ruchu chłodziwa... Wpływa nie tylko na wzrost hałasu podczas pracy dostarczania ciepła, ale jest również potrzebny do optymalnego rozprowadzenia ciepła pomiędzy urządzeniami grzewczymi. Po prostu woda nie powinna mieć czasu na ostygnięcie do minimalnego poziomu, gdy dotrze do ostatniego grzejnika w systemie;
- Objętość chłodziwa... Zatem średnica rur z naturalnym obiegiem ogrzewania powinna być duża, aby zmniejszyć straty podczas tarcia cieczy o wewnętrzną powierzchnię przewodu. Jednak wraz z tym zwiększa się objętość chłodziwa, co pociąga za sobą wzrost kosztów jego ogrzewania;
- Straty hydrauliczne... Jeśli w systemie zostaną zastosowane różne średnice rur z tworzyw sztucznych do ogrzewania, nieuchronnie pojawi się różnica ciśnień na ich połączeniu, co doprowadzi do wzrostu strat hydraulicznych.
Jak dobrać średnicę rury do ogrzewania, aby po montażu nie trzeba było przerabiać całego systemu grzewczego ze względu na wyjątkowo niską wydajność? Przede wszystkim należy wykonać prawidłowe obliczenie przekroju autostrad. Aby to zrobić, zaleca się korzystanie ze specjalnych programów i, w razie potrzeby, samodzielne sprawdzenie wyniku.
Na skrzyżowaniu średnice rur polipropylenowych do ogrzewania są zmniejszone z powodu nakładania się. Zmniejszenie przekroju zależy od stopnia nagrzania podczas lutowania i zgodności z technologią montażu.
Procedura obliczania przekroju linii zaopatrzenia w ciepło
Przed obliczeniem średnicy rury grzewczej konieczne jest określenie ich podstawowych parametrów geometrycznych. Aby to zrobić, musisz znać główne cechy autostrad. Należą do nich nie tylko wydajność, ale także wymiary.
Każdy producent podaje wartość przekroju rury - średnicę. Ale w rzeczywistości zależy to od grubości ścianki i materiału produkcyjnego. Przed zakupem określonego modelu rurociągów musisz znać następujące cechy oznaczenia wymiarów geometrycznych:
- Obliczenie średnicy rur polipropylenowych do ogrzewania odbywa się z uwzględnieniem faktu, że producenci wskazują wymiary zewnętrzne.Aby obliczyć użyteczny przekrój, należy odjąć dwie grubości ścianki;
- Wymiary wewnętrzne podano dla rur stalowych i miedzianych.
Znając te cechy, możesz obliczyć średnicę kolektora grzewczego, rur i innych elementów do instalacji.
Wybierając polimerowe rury grzewcze, konieczne jest wyjaśnienie obecności warstwy wzmacniającej w konstrukcji. Bez niego linka pod wpływem gorącej wody nie będzie miała odpowiedniej sztywności.
Określenie mocy cieplnej systemu heat
Jak dobrać odpowiednią średnicę rury do ogrzewania i czy należy to robić bez obliczonych danych? W przypadku małego systemu grzewczego można zrezygnować ze skomplikowanych obliczeń. Ważne jest tylko poznanie następujących zasad:
- Optymalna średnica rur z naturalnym obiegiem ogrzewania powinna wynosić od 30 do 40 mm;
- W przypadku systemu zamkniętego z wymuszonym ruchem chłodziwa należy zastosować mniejsze rury, aby wytworzyć optymalne ciśnienie i natężenie przepływu wody.
W celu dokładnego obliczenia zaleca się użycie programu do obliczania średnicy rur grzewczych. Jeśli ich tam nie ma, możesz użyć przybliżonych obliczeń. Najpierw musisz znaleźć pojemność cieplną systemu. Aby to zrobić, musisz użyć następującej formuły:
Q = (V * Δt * K) 860
Gdzie Q - obliczona moc cieplna ogrzewania, kW/h,V - objętość pomieszczenia (domu), m³,t - różnica między temperaturą na zewnątrz i wewnątrz, ° С,DO - szacunkowy współczynnik strat ciepła w domu,860 - wartość do przeliczenia uzyskanych wartości na akceptowalny format kW/h.
Największe trudności we wstępnym obliczeniu średnicy rur z tworzyw sztucznych do ogrzewania powoduje współczynnik korygujący K. Zależy on od izolacji termicznej domu. Najlepiej wziąć to z danych w tabeli.
| Współczynnik K | Stopień izolacyjności cieplnej budynku |
| 3-4 | Minimalna izolacja termiczna |
| 2-2,9 | Minimalną izolacją elewacji jest okładzina ceglana. |
| 1-1,9 | Średni poziom izolacji termicznej |
| 0,6-0,9 | Wysokiej jakości izolacja domu, zamontowano nowoczesne okna i drzwi |
Jako przykład obliczenia średnic rur polipropylenowych do ogrzewania można obliczyć wymaganą moc cieplną pomieszczenia o łącznej objętości 47 m³. Jednocześnie temperatura na zewnątrz wyniesie -23 ° С, a wewnątrz - + 20 ° С. W związku z tym różnica Δt wyniesie 43 ° C. Bierzemy współczynnik korekcji równy 1,1. Wtedy wymagana jest moc cieplna.
Q = (47 * 43 * 1,1) /860=2,585 kWh
Kolejnym krokiem w wyborze średnicy rury do ogrzewania jest określenie optymalnej prędkości ruchu chłodziwa.
Przedstawione obliczenia nie uwzględniają poprawki na chropowatość powierzchni wewnętrznej autostrad.
Prędkość wody w rurach
Optymalne ciśnienie chłodziwa w sieci jest niezbędne do równomiernego rozprowadzania energii cieplnej na grzejnikach i akumulatorach. W celu prawidłowego doboru średnic rur grzewczych należy przyjąć optymalne wartości prędkości posuwu wody w rurociągach.
Warto pamiętać, że w przypadku przekroczenia intensywności ruchu chłodziwa w układzie może pojawić się obcy hałas. Dlatego wartość ta powinna wynosić od 0,36 do 0,7 m/s. Jeśli parametr jest mniejszy, nieuchronnie wystąpią dodatkowe straty ciepła. Jeśli zostanie przekroczony, w rurociągach i grzejnikach pojawią się odgłosy budowy.
Do ostatecznego obliczenia średnicy rury grzewczej skorzystaj z danych z poniższej tabeli.
Podstawiając do wzoru na obliczenie średnicy rury grzewczej na wcześniej uzyskane wartości można określić, że optymalna średnica rury dla danego pomieszczenia będzie wynosić 12 mm. To tylko przybliżone oszacowanie. W praktyce eksperci zalecają dodanie 10-15% do uzyskanych wartości. Dzieje się tak, ponieważ wzór na obliczenie średnicy rury grzewczej może ulec zmianie w związku z dodaniem do systemu nowych elementów.
Do dokładnych obliczeń potrzebny będzie specjalny program do obliczania średnicy rur grzewczych.Takie pakiety oprogramowania można pobrać w wersji demonstracyjnej z ograniczonymi możliwościami obliczeniowymi.
Obliczanie kolektora grzewczego i tulei montażowych
Powyższa technologia obliczeniowa może być stosowana do wszystkich rodzajów zaopatrzenia w ciepło - jednorurowych, dwururowych i kolektorowych. Jednak w przypadku tych ostatnich konieczne jest prawidłowe obliczenie średnicy kolektora grzewczego.
Ten element grzejny jest niezbędny do rozprowadzenia chłodziwa w kilku obwodach. W takim przypadku obliczenie prawidłowej średnicy kolektora grzewczego jest nierozerwalnie związane z obliczeniem optymalnego przekroju rurociągu. To kolejny etap projektowania systemu zaopatrzenia w ciepło.
Aby obliczyć średnicę kolektora grzewczego, należy najpierw obliczyć przekrój rur zgodnie z powyższym schematem. Następnie możesz użyć dość prostej formuły:
M0 = M1 + M2 + M3 + M4
Gdzie M0 - wymagana średnica kolektora,M1, M2, M3, М4 - średnice podłączonych rurociągów.
Przy określaniu wysokości i optymalnej odległości między dyszami obowiązuje zasada „trzech średnic”. Według niego odległość rur na konstrukcji powinna wynosić 6 promieni każdy. Całkowita średnica rozdzielacza ogrzewania jest również równa tej wartości.
Ale oprócz tego elementu systemu często konieczne jest użycie dodatkowych. Jak sprawdzić średnicę tulei rury grzewczej? Dopiero po wykonaniu wstępnych obliczeń przekroju autostrad. Ponadto musisz wziąć pod uwagę grubość ścian i materiał ich produkcji. Od tego będzie zależeć projekt rękawa i stopień jego izolacji termicznej.
Na wartość średnicy tulei do rur grzewczych wpływa materiał wykonania ściany, a także rura. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę możliwy stopień rozszerzalności, gdy powierzchnia jest ogrzewana. Jeżeli średnice plastikowych rur doprowadzających ciepło wynoszą 20 mm, to ten sam parametr dla tulei musi wynosić co najmniej 24 mm.
Montaż wykładziny należy wykonać na zaprawie cementowej lub podobnym niepalnym materiale.
Dodatkowe dane do obliczenia średnicy rur grzewczych
Po wybraniu średnicy rur do ogrzewania prywatnego domu należy wybrać odpowiedni materiał do ich produkcji, a także wziąć pod uwagę cechy systemu grzewczego. Na ten parametr wpływa układ autostrad, a także liczba zaworów odcinających i sterujących.
Oprócz znajomości średnicy rur w ogrzewaniu z naturalnym obiegiem należy wziąć pod uwagę wysokość pionu wspomagającego i prawidłowo dobrać rozmiar jego przekroju. Powinien znajdować się na wysokości co najmniej 1,5 w stosunku do innych elementów grzejnych. Aby zwiększyć prędkość przepływu chłodziwa, średnica rur polipropylenowych użytych do budowy kolektora doładowania musi być o jeden rozmiar większa niż w przewodzie głównym.
Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę grubość ścianki rurociągów. Zależy to od materiału produkcyjnego i może wynosić od 0,5 mm (stal) do 5 mm (plastik). Na wybór średnicy rur do systemu grzewczego prywatnego domu wpływa materiał produkcyjny. Dlatego zaleca się instalowanie plastikowych przewodów do systemów z wymuszonym obiegiem. Ich średnica wewnętrzna może wahać się od 10 do 30 mm. Więcej informacji na temat grubości ścianek rur polimerowych do ogrzewania można znaleźć w danych w tabeli.
W przypadku modeli stalowych należy wziąć pod uwagę nie tylko ich wymiary geometryczne, ale także ich masę. Zależy to bezpośrednio od grubości ściany. W programach do obliczania średnicy rur grzewczych musi istnieć funkcja obliczania ciężaru właściwego 1 mb. linia stalowa.
Znając te dodatkowe cechy, możesz dokonać najdokładniejszych obliczeń parametrów systemu grzewczego, w tym prawidłowego doboru średnic rur grzewczych.
Jeśli istnieje potrzeba obliczenia samego przekroju przewodów przewodzących ciepło, można skorzystać z bezpłatnych wersji demonstracyjnych profesjonalnych programów.
Materiał rury grzewczej
Oprócz prawidłowego doboru średnic rur do dostarczania ciepła, musisz znać charakterystykę ich materiału produkcyjnego. Wpłynie to na utratę ciepła systemu, a także na pracochłonność instalacji.
Należy pamiętać, że obliczenia średnic rur grzewczych przeprowadza się dopiero po wyborze materiału do ich produkcji. Obecnie do kompletowania systemów zaopatrzenia w ciepło stosuje się kilka rodzajów rurociągów:
- Polimer... Wykonane są z PP lub XLPE. Różnica polega na dodawaniu dodatkowych komponentów podczas procesu produkcyjnego. Po obliczeniu średnicy rur polipropylenowych do dostarczania ciepła należy prawidłowo dobrać grubość ich ściany. Zmienia się od 1,8 do 3 mm, w zależności od parametrów maksymalnego ciśnienia w liniach;
- Stal... Do niedawna była to najczęstsza opcja aranżacji ogrzewania. Pomimo swoich więcej niż dobrych właściwości wytrzymałościowych, rury stalowe mają szereg istotnych wad - złożoną instalację, stopniowe rdzewienie powierzchni i zwiększoną chropowatość. Alternatywnie można zastosować rury ze stali nierdzewnej. Jeden z ich kosztów jest o rząd wielkości wyższy niż „czarnych”;
- Miedź... Pod względem właściwości technicznych i operacyjnych najlepszą opcją są rurociągi miedziane. Charakteryzują się wystarczającym wydłużeniem, tj. jeśli woda w nich zamarznie, rura będzie się rozszerzać przez pewien czas bez utraty szczelności. Wadą jest wysoki koszt.
Oprócz prawidłowo dobranej i obliczonej średnicy rury, musisz zdecydować o sposobie ich połączenia. Zależy to również od materiału produkcyjnego. W przypadku polimeru połączenie tulejowe stosuje się przez spawanie lub na bazie kleju (bardzo rzadko). Rurociągi stalowe montowane są metodą spawania łukowego (najlepszej jakości połączenia) lub metodą gwintowania.
Na filmie można zobaczyć przykład obliczania średnicy rur w zależności od optymalnego natężenia przepływu chłodziwa:
