Делаем трубопроводы систем отопления самостоятельно: расчет, монтаж, требования и диаметр труб

Для организации отопительной системы необходимо учитывать все нюансы – характеристики котла, свойства здания, климатические особенности региона и параметры трубопровода. Проектирование последнего является ключевым моментом. От того, насколько корректно были спроектированы  трубопроводы систем отопления: расчет, монтаж, требования и диаметр труб  будет засвистеть работа всего комплекса.

Назначение трубопроводов и их характеристики

Виды трубопроводов в отопительных системах

Перед началом расчетов и выбора материалов следует выяснить эксплуатационные особенности тепловых магистралей. Их основная задача – доставка теплоносителя от котла отопления (распределительного узла) к радиаторам и батареям.

На первый взгляд монтаж транспортной магистрали не представляет сложностей. Достаточно учитывать специфику материала изготовления, установить в нужных местах компенсаторы для трубопроводов отопления, обеспечить герметичность. Но по факту после такого непрофессионального подхода во время работы могут возникнуть проблемы. Чтобы избежать их еще на стадии проектирования нужно заранее знать основные требования к организации трубопроводов:

• Номинальное значение давления и температурный режим работы отопления. Трубы должны выдержать максимальное значение этих параметров без деформации и изменения своих эксплуатационных качеств,
• Учитывать особенности выбранной схемы однотрубная или двухтрубная. Для проведения ремонтных работ на определенных участках необходимы перемычки в трубопроводах отопления. В частности – при обвязке радиаторов,
• Внешние факторы – воздействие прямых солнечных лучей, возможное влияние отрицательных температур и качество теплоносителя. Для сохранения изначальной проходной способности периодически выполняется промывка трубопроводов отопления,
• Соблюдать правила монтажа – угол наклона, расстояние между трубопроводами отопления и предусмотреть наличие запорной арматуры. Наличие группы безопасности для компенсации чрезмерного давления и термического воздействия от теплоносителя.

С чего следует начать проектирование тепловых магистралей в автономной системе? Сначала составляется схема однотрубная, двухтрубная, коллекторная. Затем необходимо выполнить полный расчет ее характеристики. Прежде всего выбрать теплового режима работы, гидравлическое сопротивление и оптимальное давление. Основываясь на полученных данных подбираются трубы.

Для систем с естественной циркуляцией нужно устанавливать трубы большого диаметра – от 24 мм и выше. Таким образом можно компенсировать трение теплоносителя о внутреннюю поверхность магистрали.

Материал изготовления трубопровода

Виды труб для отопления

Для того, чтобы правильно выполнить расчет диаметров трубопроводов отопления следует знать особенности материала их изготовления. В настоящее время чаще всего для установки используются полипропиленовые трубы, которые характеризуются относительно большим тепловым расширением.

Определяющим фактором выбора являются полученные параметры системы. Они должны соответствовать эксплуатационным качествам труб – давлению, температурному режиму и т.д. Рассмотрим самые распространенные материалы изготовления трубопроводов исходя из их характеристик.

Металлопластиковые трубопроводы отопления

Соединительный элемент металлопластиковой трубы

До недавнего времени они были популярны при организации трубопроводов. Их преимуществами являются доступная стоимость, простой монтаж без особых требований к инструментам.

Однако со временем были замечены проблемы, свойственные  именно этим типам трубопроводов:

• Высокие требования к качеству фитиновых соединений эти элементы чаще всего выходили из строя,
• Чувствительны к перепаду давления и гидравлическим ударам. Если монтаж трубопроводов отопления был выполнен без соблюдения правил возрастает вероятность порыва.

Поэтому чаще всего используется другой тип труб для установки в систему отопления.

Полипропилен для трубопровода

Конструкция полипропиленовой трубы

Отличается от металлопластиковых материалом изготовления и методом соединения. Для этого применяется сварка трубопроводов отопления с помощью специального паяльного устройства.

Транспортные магистрали, изготовленные из этих труб, обладают лучшими эксплуатационными характеристиками и лишены недостатков металлопластиковых. Для потребителя также важна общая стоимость трубопроводов – полипропилен и соединительные компоненты считаются самым доступным вариантом из всех, представленных на рынке.

К особенностям полимерных труб можно отнести:

• Различная степень расширения пластика и армирующей оболочки (алюминий или стекловолокно). Оно нивелируется компенсаторами для трубопроводов отопления,
• Обязательное соблюдение режимов сварки, зависящих от типа труб и ее диаметра,
• Возможность изгибы для минимизации соединительных узлов. Для изделий сечением от 8 до 32 мм он равен 8 диаметрам.

Для армированных полипропиленовых труб, которые применяются в отоплении, нужно перед процессом пайки очистить торец от армирующего слоя. Соблюдение этого правила является обязательным.

Перед промывкой полимерных трубопроводов отопления нужно узнать возможное влияние состава жидкости на материал изготовления магистралей.

Стальные трубопроводы отопления

Стальные трубы в отоплении

В настоящее время можно редко встретить стальные магистрали в отоплении. Это связано с трудоемкостью их монтажа и коррозийными процессами при воздействии воды. Для сварки трубопроводов отопления потребуется специальный аппарат, а также определенные навыки его эксплуатации.

Важно при выполнении расчета трубопроводов систем водяного отопления учитывать толщину стенки, которая намного больше, чем у полимерных аналогов. В качестве альтернативы сварки можно применять резьбовое соединение. Но оно менее надежно, чем сварное.

Специфика установки стальных труб заключается в следующем:

• Прекрасно выдерживают большое давление до 16 атм. При этом давление разрушения может достигать 50 атм,
• Периодически скапливается известковый налет на внутренней поверхности. Поэтому необходимо регулярно выполнять промывку трубопроводов отопления,
• При наличии электрического котла вся магистраль в обязательном порядке заземляется,
• Для защиты от ржавления необходимо покрыть трубы краской.

Стальные магистрали лучше всего зарекомендовали себя в централизованных системах отопления. Они выдерживают критические гидроудары, а при соблюдении правил обслуживания наблюдается низкая скорость формирования коррозийного слоя.

Некоторые полимерные трубы разрушаются под воздействием солнечных лучей. Для них рекомендован скрытый монтаж.

Расчет диаметра трубопровода

Пример программы для расчета отопления

Для точного расчета трубопроводов систем водяного отопления рекомендуется воспользоваться специальными программными комплексами. При внесении основных параметров они выдадут максимально точный результат. Будут учтены нормальные режимы работы, а также рассчитаны критическое давление и температура, при которых сохраниться целостность магистрали.

Примерный расчет можно выполнить самостоятельно. Для этого достаточно воспользоваться формулой:

D=√354*(0.86*Q*Δt)/V

Где D – диаметр трубы в см, Q – значение тепловой нагрузки на участок в системе, кВт, Δt –разница температуры в прямой и обратной трубе, °С, V – скорость движения теплоносителя, м/с.

Для определения тепловой нагрузки необходимо применить формулу.

Q=(V* Δt*K)/860

Где V – объем помещения, м³, Δt –разница температуры в доме и на улице, °С, К – коэффициент тепловых потерь дома. Для здания с хорошей теплоизоляцией он составляет 0,6-09. Для среднего уровня от 1 до 1,9. При недостаточной теплоизоляции он варьируется от 2 до 3.

Таблица для расчета диаметра трубопровода

Скорость теплоносителя напрямую зависит от тепловой нагрузки. Эти значения модно взять из таблицы.

На практике для монтажа трубопроводов отопления в частном доме достаточно выбрать магистрали диаметром от 20 до 24 мм. При этом нужно помнить, что сечение перемычек в трубопроводах отопления должно быть меньше на 1 размер. Это необходимо для создания нужной скорости потока теплоносителя на этом участке магистрали.

Для уменьшения потерь на трение следует минимизировать количество поворотных узлов в схеме.

Монтаж трубопровода отопления

Пример схемы отопления

Для корректного монтаж трубопроводов в систему отопления следует сначала ознакомиться с рекомендациями от производителя. Это важно, так как правила во многом зависят от материала изготовления и влияния на магистраль внешних факторов.

Следующим этапом будет ознакомление с нормативной документацией СНиП 3.05.01-85. В нем описываются нормы установки расстояние между трубопроводами отопления в зависимости от наличия теплоизоляционного слоя, а также рекомендации по количеству креплений.

Помимо этого следует соблюдать требования к трубопроводам отопления во время выполнения монтажа:

• Для гравитационных систем придерживаться правильного уклона трубы. Он должен составлять 0,05 см на каждый метр. Для подающей уклон от котла, для обратной- к котлу,
• В пластиковых магистралях на длинных участках обязательно предусматривается монтаж компенсаторных петель для трубопроводов отопления,
• Оптимальное расстояние между трубопроводами в отоплении составляет 200 мм – согласно СНиП,
• Оно может быть изменено в большую сторону, если есть теплоизоляция трубопроводов отопления

При наличии резьбовых соединений используется лента ФУМ или пакля. Предпочтительнее применять последнюю, так как она не подвергается изменению при воздействии высоких температур. Во время сварки трубопроводов в систему отопления учитывается удаленность от электропроводки а также канализационных труб. Оно должно составлять не менее 500 мм., что является одним из основных требований к трубопроводам отопления. Для правильного подключения к радиатору следует установить перемычку в отопительном трубопроводе. В особенности это касается однотрубных систем.

Если выполняется монтаж полимерных трубопроводов отопления рекомендуется выбирать комплектующие одного производителя. Это решит вопрос не состыковки или качества соединительных узлов.

Лучше всего делать установку в летний период. Это даст время на исправление возможных возникших проблем при пробном запуске.

Оптимизации трубопроводов отопления утеплением

Теплоизоляция трубопроводов отопления

На срок безремонтной эксплуатации влияет не только правильно рассчитанный т диаметров трубопроводов отопления, но и адаптация магистрали к условиям ее эксплуатации. Чаще всего выполняют теплоизоляцию трубопроводов отопления.

Эта мера предосторожности необходима для защиты труб о внешних воздействий. Они же могут выражаться в следующем:

• Отрицательная температура окружающей среды. При кристаллизации вода в магистрали начнет расширяться, разрушая ее. Правильно подобранная толщина изоляции трубопроводов отопления защитит от этого. Лучше всего вместе с ней использовать тепловые нагревательные кабели,
• Появление конденсата. Разность температур между отоплением и окружающей средой может привести к повышенной влажности на трубах. Это негативно сказывается на их состоянии – в особенности для металлических поверхностей. Для устранения этого можно выбрать небольшую толщину изоляции трубопроводов отопления – до 8 мм.

С учетом этих требований к отопительным трубопроводам можно решить, что выполнять работы по расчету выбору материал тур и их монтажу самостоятельно будет проблематично. Важным является составление первичной схемы, которую  нужно доверить профессионалам. Вопросы установки можно решить самостоятельно, изучая специфику и «набивая руку» на небольших участках трубопровода.

Как выбрать трубы для отпления? Этот вопрос можно решить, ознакомившись с видеоматериалом: