Escolha do diâmetro dos tubos para aquecimento: esquema de cálculo, características em função do material de fabricação

O projeto correto de um sistema de aquecimento deve levar em consideração todos os fatores possíveis que influenciam sua eficiência e eficiência. Além da correta seleção dos componentes principais, caldeira, radiadores, grupos de segurança, deve-se calcular corretamente a seção transversal das linhas. Para fazer isso, você precisa saber o diâmetro ideal dos tubos de aquecimento: como escolher o correto e calculá-lo você mesmo?

Dificuldades na escolha do diâmetro dos tubos de aquecimento

Parece que a escolha do diâmetro dos canos para aquecimento de uma casa particular não é uma tarefa difícil. Eles só precisam garantir o fornecimento do refrigerante da fonte de seu aquecimento aos dispositivos de aquecimento - radiadores e baterias.

Mas, na prática, um diâmetro selecionado incorretamente do coletor de aquecimento ou tubo de alimentação pode levar a uma deterioração significativa na operação de todo o sistema. Isso se deve aos processos que ocorrem durante a movimentação da água ao longo das rodovias. Para fazer isso, você precisa conhecer os fundamentos da física e da hidrodinâmica. Para não entrar na selva dos cálculos precisos, é possível determinar as principais características do aquecimento, que dependem diretamente da seção transversal dos dutos:

• Velocidade de movimento do refrigerante... Afeta não apenas o aumento do ruído durante a operação do fornecimento de calor, mas também é necessário para a distribuição ideal do calor entre os dispositivos de aquecimento. Simplesmente, a água não deve ter tempo de resfriar ao nível mínimo quando chega ao último radiador do sistema;
• Volume de refrigerante... Portanto, o diâmetro dos tubos com circulação natural de aquecimento deve ser grande, a fim de reduzir as perdas durante o atrito do líquido contra a superfície interna da linha. Porém, junto com isso, o volume do refrigerante aumenta, o que acarreta um aumento no custo de aquecimento;
• Perdas hidráulicas... Se forem usados ​​no sistema diferentes diâmetros de tubos plásticos para aquecimento, inevitavelmente surgirá uma diferença de pressão em sua junção, o que levará ao aumento das perdas hidráulicas.

Como escolher o diâmetro do tubo de aquecimento, para que após a instalação não seja necessário refazer todo o sistema de aquecimento devido ao baixíssimo rendimento? Em primeiro lugar, deve-se realizar o cálculo correto da seção transversal das rodovias. Para isso, é recomendável usar programas especiais e, se desejar, verificar o resultado manualmente.

Na junção, os diâmetros das tubulações de polipropileno para aquecimento são reduzidos devido à sobreposição. A redução da seção transversal depende do grau de aquecimento durante a soldagem e da conformidade com a tecnologia de instalação.

O procedimento para calcular a seção transversal das linhas de fornecimento de calor

Antes de calcular o diâmetro do tubo de aquecimento, é necessário determinar seus parâmetros geométricos básicos. Para isso, é necessário conhecer as principais características das rodovias. Isso inclui não apenas o desempenho, mas também as dimensões.

Cada fabricante indica o valor da seção do tubo - diâmetro. Mas, na verdade, depende da espessura da parede e do material de fabricação. Antes de adquirir um determinado modelo de dutos, você precisa conhecer as seguintes características da designação de dimensões geométricas:

• O cálculo do diâmetro dos tubos de polipropileno para aquecimento é feito levando-se em consideração o fato de os fabricantes indicarem as dimensões externas.Para calcular a seção útil, é necessário subtrair duas espessuras de parede;
• As dimensões internas são fornecidas para tubos de aço e cobre.

Conhecendo essas características, é possível calcular o diâmetro do coletor de aquecimento, tubos e outros componentes para instalação.

Ao escolher tubos de aquecimento de polímero, é imperativo esclarecer a presença de uma camada de reforço na estrutura. Sem ela, quando exposta à água quente, a linha não terá a rigidez adequada.

Determinação da produção de calor do sistema

Como escolher o diâmetro correto do tubo para aquecimento e isso deve ser feito sem dados calculados? Para um pequeno sistema de aquecimento, cálculos complexos podem ser dispensados. É importante apenas conhecer as seguintes regras:

• O diâmetro ideal dos tubos com circulação natural de aquecimento deve ser de 30 a 40 mm;
• Para um sistema fechado com movimento forçado do refrigerante, tubos menores devem ser usados ​​para criar pressão e taxa de fluxo de água ideais.

Para um cálculo preciso, é recomendável usar um programa para calcular o diâmetro dos tubos de aquecimento. Se eles não estiverem lá, você pode usar cálculos aproximados. Primeiro você precisa encontrar a capacidade térmica do sistema. Para fazer isso, você precisa usar a seguinte fórmula:

Q = (V * Δt * K) 860

Onde Q - potência térmica calculada de aquecimento, kW / h,V - o volume da sala (casa), m³,Δt - a diferença entre as temperaturas externas e internas, ° С,PARA - o coeficiente estimado de perda de calor em casa,860 - um valor para converter os valores obtidos em um formato kW / h aceitável.

As maiores dificuldades no cálculo preliminar do diâmetro dos tubos plásticos para aquecimento são causadas pelo fator de correção K. Depende do isolamento térmico da casa. É melhor retirado dos dados da tabela.

A título de exemplo de cálculo dos diâmetros dos tubos de polipropileno para aquecimento, pode-se calcular a produção de calor necessária de uma sala com um volume total de 47 m³. Ao mesmo tempo, a temperatura externa será de -23 ° С e, dentro de casa, de - + 20 ° С. Consequentemente, a diferença Δt será de 43 ° C. Consideramos o fator de correção igual a 1,1. Então, a energia térmica necessária é.

Q = (47 * 43 * 1,1) /860=2,585 kWh

A próxima etapa na escolha do diâmetro do tubo para aquecimento é determinar a velocidade ideal de movimento do refrigerante.

Os cálculos apresentados não levam em consideração a correção para rugosidade da superfície interna das rodovias.

Velocidade da água em tubos

A pressão ideal do refrigerante na rede é necessária para a distribuição uniforme da energia térmica nos radiadores e baterias. Para a correta seleção dos diâmetros das tubulações de aquecimento, devem ser tomados os valores ótimos da velocidade de avanço da água nas tubulações.

Vale lembrar que quando a intensidade do movimento do refrigerante é ultrapassada, podem ocorrer ruídos estranhos no sistema. Portanto, esse valor deve estar entre 0,36 e 0,7 m / s. Se o parâmetro for menor, perdas de calor adicionais ocorrerão inevitavelmente. Se for excedido, ruídos de construção aparecerão em dutos e radiadores.

Para o cálculo final do diâmetro do tubo de aquecimento, use os dados da tabela abaixo.

Substituindo a fórmula de cálculo do diâmetro do tubo de aquecimento pelos valores obtidos anteriormente, é possível determinar que o diâmetro ideal do tubo para uma determinada sala será de 12 mm. Esta é apenas uma estimativa aproximada. Na prática, os especialistas recomendam adicionar 10-15% aos valores obtidos. Isso ocorre porque a fórmula de cálculo do diâmetro do tubo de aquecimento pode mudar devido à adição de novos componentes ao sistema.
Para um cálculo preciso, você precisará de um programa especial para calcular o diâmetro dos tubos de aquecimento.Esses pacotes de software podem ser baixados em uma versão demo com recursos de cálculo limitados.

Cálculo do coletor de aquecimento e mangas de montagem

A tecnologia de cálculo acima pode ser aplicada a todos os tipos de fornecimento de calor - um tubo, dois tubos e coletor. Porém, para este último, é necessário fazer o cálculo correto do diâmetro do coletor de aquecimento.

Este elemento de aquecimento é necessário para distribuir o refrigerante por vários circuitos. Neste caso, o cálculo do diâmetro correto do coletor de aquecimento está intrinsecamente ligado ao cálculo da seção transversal ótima da tubulação. Este é o próximo estágio no projeto de um sistema de fornecimento de calor.

Para calcular o diâmetro do coletor de aquecimento, você deve primeiro calcular a seção transversal dos tubos de acordo com o esquema acima. Então você pode usar uma fórmula bastante simples:

M0 = M1 + M2 + M3 + M4

Onde M0 - o diâmetro do coletor necessário,M1, M2, M3, М4 - diâmetros de dutos conectados.

Ao determinar a altura e a distância ótima entre os bicos, o princípio dos "três diâmetros" é aplicado. Segundo ele, a distância dos tubos na estrutura deve ser de 6 raios cada. O diâmetro total do coletor de aquecimento também é igual a este valor.

Mas, além desse componente do sistema, muitas vezes é necessário usar outros adicionais. Como saber o diâmetro da manga do tubo de aquecimento? Somente após realizar um cálculo preliminar da seção transversal das rodovias. Além disso, é preciso levar em consideração a espessura das paredes e o material de sua fabricação. O desenho da manga e o grau de seu isolamento térmico dependerão disso.

O valor do diâmetro da manga para tubos de aquecimento é influenciado pelo material de fabricação da parede, assim como do tubo. É importante considerar o possível grau de expansão quando a superfície é aquecida. Se os diâmetros dos tubos plásticos de fornecimento de calor forem de 20 mm, o mesmo parâmetro para a luva deve ser de pelo menos 24 mm.

A instalação do liner deve ser feita sobre argamassa de cimento ou similar incombustível.

Dados adicionais para calcular o diâmetro dos tubos de aquecimento

Depois de escolher o diâmetro dos tubos para aquecimento de uma casa privada, é necessário escolher o material adequado para o seu fabrico, tendo também em consideração as características do sistema de aquecimento. Este parâmetro é influenciado pelo traçado das rodovias, bem como pelo número de válvulas de fechamento e controle.

Além de conhecer o diâmetro das tubulações em aquecimento com circulação natural, é necessário levar em consideração a altura do elevador booster e selecionar corretamente o tamanho de sua seção. Deve estar a uma altura mínima de 1,5 em relação a outros elementos de aquecimento. Para aumentar a velocidade de movimento do refrigerante, o diâmetro dos tubos de polipropileno usados ​​na construção do coletor de reforço deve ser um tamanho maior que o da linha principal.

Também é importante considerar a espessura da parede dos dutos. Depende do material de fabricação e pode variar de 0,5 mm (aço) a 5 mm (plástico). A escolha do diâmetro dos tubos para o sistema de aquecimento de uma casa privada é influenciada pelo material de fabricação. Portanto, recomenda-se a instalação de linhas plásticas para sistemas com circulação forçada. Seu diâmetro interno pode variar de 10 a 30 mm. Mais informações sobre a espessura da parede de tubos de polímero para aquecimento podem ser encontradas nos dados da tabela.

Para modelos de aço, é necessário levar em consideração não apenas suas dimensões geométricas, mas também sua massa. Depende diretamente da espessura da parede. Nos programas de cálculo do diâmetro dos tubos de aquecimento, deve haver uma função para o cálculo do peso específico de 1 lm. linha de aço.

Conhecendo essas características adicionais, você pode fazer o cálculo mais preciso dos parâmetros do sistema de aquecimento, incluindo a seleção correta dos diâmetros dos tubos de aquecimento.

Se houver necessidade de calcular apenas a seção transversal das linhas condutoras de calor, você pode usar versões de demonstração gratuitas de programas profissionais.

Material do tubo de aquecimento

Além da escolha correta dos diâmetros dos tubos para fornecimento de calor, é necessário conhecer as características do seu material de fabricação. Isso afetará a perda de calor do sistema, bem como a laboriosidade da instalação.

Deve-se lembrar que o cálculo dos diâmetros das tubulações de aquecimento é realizado somente após a escolha do material para sua fabricação. Atualmente, vários tipos de dutos são usados ​​para completar os sistemas de fornecimento de calor:

• Polímero... Eles são feitos de PP ou XLPE. A diferença está nos componentes adicionais adicionados durante o processo de produção. Após calcular o diâmetro dos tubos de polipropileno para fornecimento de calor, é necessário selecionar corretamente a espessura de sua parede. Varia de 1,8 a 3 mm, dependendo dos parâmetros de pressão máxima nas linhas;
• Aço... Até recentemente, essa era a opção mais comum para organizar o aquecimento. Apesar de suas características de resistência mais do que boas, os tubos de aço têm uma série de desvantagens significativas - instalação complexa, oxidação gradual da superfície e aumento da rugosidade. Alternativamente, tubos de aço inoxidável podem ser usados. Um de seus custos é uma ordem de magnitude maior do que os "pretos";
• Cobre... Em termos de características técnicas e operacionais, os dutos de cobre são a melhor opção. Eles são caracterizados por alongamento suficiente, ou seja, se a água congelar neles, o tubo se expandirá por algum tempo sem perda de estanqueidade. A desvantagem é o alto custo.

Além do diâmetro do tubo selecionado e calculado corretamente, você precisa decidir o método de sua conexão. Também depende do material de fabricação. Para polímero, uma conexão de manga é usada por soldagem ou em uma base adesiva (muito raramente). Os dutos de aço são montados usando soldagem a arco (conexões de melhor qualidade) ou método roscado.

No vídeo, você pode ver um exemplo de cálculo do diâmetro dos tubos dependendo da taxa de fluxo ideal do refrigerante: