Jak vybrat správný průměr potrubí pro vytápění?

Pro snazší pochopení informací si představme systém vytápění jako síť rozvětvených cest, po kterých kamiony vozí cihly z továrny na staveniště. Budeme mít jednu továrnu, deset stavenišť, deset aut a jednu hlavní silnici vedoucí z cihelny, která se pak rozdělí na dva hlavní stejné směry. Shodněme se, že každé auto pojme 3 000 cihel a obecně spotřeba cihel na všech stavbách za hodinu je 30 000 cihel, každé 3 000 kusů. Auta se navíc musí pohybovat ve stejnou dobu stejnou rychlostí.

Jak široké potřebujeme silnice? Kolik pruhů bude mít každá vozovka?

Potřebujeme každou hodinu dodat na staveniště 30 000 cihel (množství, které pojme deset kamionů). Hlavní silnice vedoucí od závodu tak bude desetipruhová. Po dojetí na křižovatku pojede pět aut doleva a pět dalších zahne doprava.

Kolik pruhů nyní potřebujete pro každou skupinu aut? Odpověď je zřejmá – pět pruhů. Můžete samozřejmě nechat deset pruhů v každém směru. Ale musíte souhlasit – to jsou přemrštěné, zbytečné náklady!

Auta dojela na první větev silnice vedoucí k jednomu ze stavenišť. Jedno auto po druhém z hlavních směrů odbočovalo k těmto místům. Kolik jízdních pruhů bude každé z těchto aut potřebovat? Jeden pruh, ne? A co zbytek aut?

V každém směru zbývají čtyři auta. To znamená, že potřebují čtyřproudovou silnici. Když dojeli na další větev, jedno auto po druhém odbočilo zpět na jednoproudovou silnici a šlo vyložit na svých stanovištích. Další tři pokračovali po tříproudé vozovce.

Dále byla hlavní silnice zredukována nejprve na dva jízdní pruhy a poté na jeden, protože od hlavního průvodu se odděloval vždy jeden kamion. Kamiony doručovaly cihly na staveniště včas!

Po vyložení se vozy vrátily do továrny pro novou dávku cihel. Zpočátku každý jel po jednoproudé silnici, a jak se připojovali další, cesta se stále více rozšiřovala, až továrníci viděli deset aut vracet se z výletu po desetiproudé silnici.

Výběr průměru potrubí pro danou rychlost chladicí kapaliny.

Výběr průměru potrubí dle rychlost chladicí kapaliny. (režim 80/60)

Výše uvedený popis je velmi podobný tomu, co se děje ve dvoutrubkovém slepém topném systému.

Topný systém má vlastní zařízení, které vyrábí teplo – to je kotel. Potrubí plní roli silnic. Chladivo, často voda, „přenáší“ teplo do radiátorů, kde se spotřebovává a doplňuje tepelné ztráty místnosti. „Vyprázdněná“ ochlazená voda se opět vrací do kotle, aby byla naplněna teplem. Proces probíhá neustále.

Průměr potrubí pro topný systém se volí podle stejného principu jako šířka komunikací v našem příkladu. Čím více tepla přenášeného vodou je potřeba předat, tím větší musí být průměr potrubí. S klesající potřebou tepla v každé jednotlivé oblasti se zmenšuje průměr potrubí.

Kolik tepla může procházet konkrétní trubkou?

Pomineme-li podrobná vysvětlení a výpočty pomocí známých vzorců, řekneme pouze, že jedním z běžných způsobů určování průměrů potrubí je určení rychlosti, kterou se bude chladicí kapalina pohybovat uvnitř potrubí.

Na jedné straně by rychlost chladicí kapaliny neměla být nižší než 0,25 m/s. Při nižších rychlostech se tvoří vzduchové kapsy, které brání cirkulaci chladicí kapaliny.

Výběr průměru potrubí dle rychlost chladicí kapaliny. (režim 75/60)

Na druhou stranu by neměla být vyšší než 1,5 m/s. Při vysokých rychlostech vzniká hluk z chladicí kapaliny pohybující se uvnitř potrubí.

Praxe a výpočty prokázaly, že rychlost chladicí kapaliny, která leží v rozmezí 0,3 – 0,7 m/s, je nejoptimálnější z hlediska energetické účinnosti a nákladů na materiál.

Tabulky ukazují rychlost pohybu vody potrubím v závislosti na tepelném zatížení a průměru potrubí V levém sloupci vidíte tepelné zatížení.
Výše jsou uvedeny vnější průměry polypropylenových trubek. Samotná tabulka ukazuje hodnoty rychlosti pohybu vody potrubím Doporučené rychlosti pro konkrétní průměr potrubí pro dané tepelné zatížení jsou vyznačeny červeně.

Podívejme se na použití dat z tabulky na příkladu.

Příklad výběru průměru potrubí.

Předpokládejme, že máme soukromý dvoupodlažní dům o celkové ploše 380 m2 s tepelnými ztrátami 38000 XNUMX W.

Výpočty také ukázaly, že v prvním patře je tepelná ztráta 20000 18000 W a ve druhém – XNUMX XNUMX W.

Tepelný režim je nastaven na 80/60. (80 o C – přívod; 60 o C – zpátečka)

Jako schéma jsme zvolili dvoutrubkové slepé vytápění patro po patře, rozdělené v každém patře na dvě stejně zatížené větve (směr ve dvou křídlech).

Levá větev prvního a druhého patra

Pravá větev prvního a druhého patra

Jaký je požadovaný průměr hlavního přívodního a vratného potrubí připojeného ke kotli?

Prochází jím veškerý proud vody určený k vytápění celého domu. A to je 38000 XNUMX W.

V tabulce najdeme 38000 W a vodorovně se přesuneme do červeného pole. Poté jdeme svisle nahoru a najdeme požadovaný průměr trubky.

Jak vidíte, pro náš případ jsou vhodné tři průměry potrubí: 40, 50, 63. Který si mám vybrat? V tomto případě je logické, že 40, protože je levnější. Proč potřebujeme postavit osmiproudovou silnici pro šest aut?

Dosáhli jsme na první rozcestí. Část tepla, 20000 1 W, by měla jít potrubím na vytápění 18000. patra a druhá, 32 XNUMX W, bude stoupat stoupačkami do XNUMX. patra. Jaké trubky budeme nyní potřebovat? V tabulce se podíváme na rychlost chladicí kapaliny a odpovídající průměry potrubí. Jak vidíte, musíte použít trubku XNUMX pro první i druhé patro.

V souladu s údaji z příkladu jsou v každém podlaží potrubí rozděleny do dvou větví se stejným tepelným zatížením.

Pro první patro každá z větví nese teplo rovné 20000 2 / 10000 = 18000 2 W. Pro druhé patro – 9000 XNUMX / XNUMX = XNUMX XNUMX W.

Jaké trubky použijeme pro jednotlivé větve? Podívejte se znovu na tabulku.

Byly tedy vybrány trubky o průměru 25 mm.

co bude dál? Nakonec se podél cesty každé větve začaly setkávat s radiátory, které postupně začaly odvádět tepelnou zátěž z větví.

Při pohledu do tabulky vidíme, že jakmile tepelné zatížení klesne na 5000 W, bude možné přejít na potrubí o průměru 20 mm a poté lze zbývající rozvody provést těmito potrubími. V praxi přecházíme na trubky o průměru 20mm při tepelné zátěži 3000W.

Správný provoz autonomního topného systému zajišťuje pohodlné životní podmínky v soukromém domě i v chladných zimních měsících. Při jeho návrhu je nutné správně vypočítat nejen charakteristiky kotle, ale také průměr potrubí, kterými chladicí kapalina cirkuluje.

Proč je důležité zvolit správný průměr potrubí pro váš topný systém?

V gravitačním systému s menším průměrem potrubí se pracovní tekutina pohybuje rychleji než potrubím s větším průřezem. Příliš velké potrubí obsahuje nepřiměřeně velké množství chladiva, na jehož ohřev kotel spotřebuje mnoho energie. Účinnost topné jednotky v tomto případě bude nízká a energetické ztráty budou značné. Také působivá velikost potrubí v gravitačních systémech může vést k nouzovým situacím. Značné objemy chladicí kapaliny zvyšují riziko vzniku vzduchových kapes, které mohou zcela zastavit průtok a vést k varu a poruše kotle.

Volba potrubí s menším než optimálním průřezem může způsobit hluk v systému, nerovnoměrný ohřev radiátorů a časté zapínání/vypínání kotle.

Přesné určení průměru potrubí používaných pro instalaci topného systému vyžaduje tepelně technické výpočty, které mohou provést pouze odborníci. Existují však také zjednodušené možnosti výběru optimálního průřezu, které lze použít při organizaci jednoduchého vytápění.

Jaké parametry se berou v úvahu při určování průřezu potrubí

Při výběru požadované velikosti potrubí v autonomním topném systému vezměte v úvahu:

• Tepelné potřeby budovy, tedy požadovaný výkon kotle. Záleží na objemu vnitřního prostoru, úrovni tepelné izolace domu, klimatickém pásmu. Ve zjednodušené verzi se uvažuje, že pro vytápění 10 metrů čtverečních. m plochy vyžaduje 1 kW tepelné energie (při výšce stropu do 3 m). Čím vyšší je tepelný výkon kotle, tím větší by měl být průřez použitých potrubí.
• Tepelné ztráty netěsnými okenními a dveřními jednotkami a nedostatečnou tepelnou izolací domu. Je obtížné je určit nezávisle, takže vypočtená tepelná energie se násobí násobícím faktorem. Obvykle se rovná 1,2.
• Optimální průtok chladicí kapaliny. V souladu s SNiP 41–01–2003 „Vytápění, větrání a klimatizace“ by jeho rychlost měla být v rozmezí 0,4–1,5 m/s. U tlakových topných systémů, ve kterých je pohyb chladicí kapaliny zajišťován oběhovým čerpadlem, se za optimální považuje rozsah 0,4–0,7 m/s.
• Délka topného systému, počet závitů a přechodů.
• Materiál potrubí. Pro uspořádání topných systémů se používají výrobky z černé nerezové oceli, mědi, kovoplastu a polypropylenu. Nejoblíbenější možností je instalace plastových trubek.
• Typ topného systému – jednotrubkový, dvoutrubkový nebo kolektorový.

Výpočet optimálního vnitřního průměru potrubí pomocí vzorce

K určení vnitřního průměru potrubí v mm se používá následující vzorec:

• Q – tepelný výkon, kW;
• Δt je teplotní rozdíl mezi ohřátým a odpadním chladivem;
• V je rychlost chladicí kapaliny, m/s.

Proveďme výpočet pro kotel o výkonu 10 kW při požadované rychlosti chladicí kapaliny 0,5 m/s. Δt ve standardní verzi je 20 ̊C. Výsledek je 17,4 mm (s mírným zaoblením). Nejbližší hodnota mezi standardními průměry vyráběných trubek je 20 mm.

Stanovení optimálních průměrů polypropylenových trubek pomocí tabulky

Polypropylenové trubky jsou dobrou volbou pro organizaci autonomního vytápění v soukromých domech. Takové produkty jsou klasifikovány spíše podle vnějšího průměru než podle vnitřního průměru. Požadovaný vnější průměr PP trubek pro tlakový systém s rozdílem teplot mezi ohřívaným a ochlazeným chladivem 20 ̊C určíte pomocí tabulky. Optimální hodnoty rychlosti nosiče (0,4–0,7 m/s) jsou vyznačeny červeně.

Tepelný výkon, kWt
	Vnější průměr, mm
	20	25	32	40	50
	Rychlost pohybu chladicí kapaliny, m/s
3	0,2	0,1	0,1	0,1
4	0,3	0,2	0,1	0,1
5	0,4	0,2	0,1	0,1	0,1
6	0,4	0,3	0,2	0,1	0,1
7	0,5	0,3	0,2	0,1	0,1
8	0,6	0,4	0,2	0,1	0,1
9	0,7	0,4	0,3	0,2	0,1
10	0,7	0,5	0,3	0,2	0,1
11	0,8	0,5	0,3	0,2	0,1
12	0,9	0,6	0,3	0,2	0,1
13	1	0,6	0,4	0,2	0,1
14	1	0,7	0,4	0,3	0,2
15	1,1	0,7	0,4	0,3	0,2
16	1,2	0,8	0,5	0,3	0,2
17	1,2	0,8	0,5	0,3	0,2
18	1,3	0,8	0,5	0,3	0,2
19	1,4	0,9	0,5	0,3	0,2
20	1,5	0,9	0,6	0,4	0,2

Tabulky, které pomáhají určit optimální průřez potrubí pro připojení radiátorů, jsou často poskytovány na oficiálních stránkách výrobců potrubních výrobků.

Doporučení pro spojování polypropylenových trubek standardních profilů

Existují orientační doporučení pro použití potrubních výrobků různých standardních vnějších velikostí v soukromé bytové výstavbě v závislosti na vlastnostech topného systému:

• 20 mm – pro připojení jednoho nebo malé skupiny (do 5 kusů) radiátorů o výkonu 1–2 kW, tepelný výkon kotle – do 7 kW;
• 25 mm – pro připojení skupiny topných baterií až 8 kusů, výkon kotle – až 11 kW;
• 32 mm – připojení skupiny radiátorů až 12 kusů, kotel o výkonu až 19 kW;
• 40 a 50 mm – pro uspořádání topného potrubí.