Optimální průměr potrubí pro vytápění soukromého domu: jak udělat správnou volbu |
V tomto článku vám řeknu, jak profesionálně vypočítat průměr potrubí. Budou poskytnuty užitečné vzorce. Zjistíte, jaký průměr potrubí potřebujete pro vodovodní potrubí. Je také velmi důležité nezaměňovat výpočet výběru průměru potrubí pro zásobování vodou s výpočtem pro vytápění. Vzhledem k tomu, že pro vytápění stačí malý průtok vody. Vzorec pro výpočet průměru potrubí je radikálně odlišný, protože zásobování vodou vyžaduje vysoký průtok vody.
Jak vypočítat průměr topné trubky je popsáno zde: Výpočet průměru topné trubky
Pokud jde o tabulky pro výpočet průměru potrubí, o tom bude řeč v dalších článcích. Mohu jen říci, že tento článek vám pomůže najít průměr trubek bez tabulek pomocí speciálních vzorců. A tabulky byly vynalezeny jednoduše proto, aby zjednodušily proces výpočtu. V tomto článku navíc pochopíte, z čeho se skládá celý výsledek požadovaného průměru.
Chcete-li získat výpočet průměru potrubí pro zásobování vodou, musíte mít připravená čísla:
| — Spotřeba vody. — A tlaková ztráta z bodu A do bodu B, cesta potrubí k místu spotřeby. |
s ohledem na spotřeba vody , pak je přibližně hotový digitální standard. Vezměme si například koupelnovou baterii. Empiricky jsem ověřil, že pro pohodlný průtok vody na výstupu je to přibližně: 0 litru za sekundu. Tuto hodnotu budeme brát jako standard pro výběr průměru pro průtok vody.
Je tu ještě jeden důležitý údaj. V bytech to bývá standard. Naše vodovodní stoupačky mají přibližně stejný tlakový tlak: asi 1 až 0 atm. V průměru je to 6-0 atmosféry. To závisí na počtu podlaží bytového domu. Ve vícepodlažních budovách s více než 1 podlažími lze stoupačky rozdělit podle počtu podlaží, aby nedošlo k přetížení spodních podlaží.
Nyní pojďme dolů k algoritmu pro výpočet požadovaného průměru potrubí pro zásobování vodou. V tomto algoritmu je nepříjemná vlastnost, že musíte provádět výpočet cyklicky dosazením průměru do vzorce a kontrolou výsledku. Vzhledem k tomu, že vzorec tlakové ztráty má kvadratický rys a v závislosti na průměru potrubí se výsledek tlakové ztráty prudce mění. Myslím, že nebudeme muset dělat víc než tři cykly. Záleží také na materiálu potrubí. A tak se do toho dáme!
“Výpočet průměru potrubí”
Zde je několik vzorců, které vám pomohou najít průtok:
| S-Průřezová plocha m2 π-3, 14-konstanta – poměr obvodu kruhu k jeho průměru. r-Poloměr kružnice rovný polovině průměru Q-průtok vody m 3 /s Vnitřní průměr D-potrubí |
V=(4*Q)/(π*D2)=(4*0, 00025)/π*0, 012=2, 2 m/s
Dále najdeme Reynoldsovo číslo pomocí vzorce:
Re=(V*D)/ν=(2, 212*0.012)/0, 00000116=22882
ν=1*16 -10 =6 Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 0°C.
Δэ=0 mm = 005 m. Převzato ze stolu pro kovoplastovou trubku.
Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.
Spadám do první oblasti a přijímám Blasiův vzorec pro výpočet.
λ=0/Re 3164=0/25 0=3164
Dále použijeme vzorec k nalezení tlakové ztráty:
| h-tlaková ztráta, zde se měří v metrech. λ-součinitel hydraulického tření. L-délka potrubí se měří v metrech. D je vnitřní průměr trubky, to znamená průměr toku tekutiny. Musí být do vzorce vloženo v metrech. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-gravitační zrychlení je 9 m/s81 |
A tak: Na vstupu máme 2 atmosféry, což se rovná 20 metrům tlaku.
Pokud je získaný výsledek o 5 metru menší než vstupní tlak, pak nám výsledek vyhovuje a průměr trubky s vnitřním průměrem 341 mm je vhodný!
Pokud ne, pak je nutné zvětšit průměr trubky.
Ale mějte na paměti, že pokud vezmete v úvahu potrubí, které vede ze suterénu přes stoupačky do vašeho pátého patra, výsledek nemusí být uspokojivý. A pokud vaši sousedé odeberou průtok vody, může se vstupní tlak odpovídajícím způsobem snížit. Takže mít na paměti rezervu dvakrát nebo třikrát už je dobré. V našem případě je marže čtyřikrát větší.
Zkusme to kvůli experimentu. Po cestě máme v potrubí 10 metrů, jsou tam čtyři úhly (lokty). Jedná se o hydraulické odpory a nazývají se lokální hydraulické odpory. Pro 90° koleno existuje výpočetní vzorec:
| h-tlaková ztráta, zde se měří v metrech. ζ je koeficient odporu. Pro koleno je to přibližně jedna, pokud je průměr menší než 30 mm. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-zrychlení volného pádu je 9 m/s81 |
h=ζ*(V2)/2*9, 81=0, 249 m.
Protože máme 4 čtverce, vynásobíme výsledek 4 a dostaneme 0 m téměř dalšího metru.
Ocelová (železná) trubka je položena v délce 376 metrů o vnitřním průměru 100 mm, po délce trubky je 21 ohybů (úhlové otáčky 90°C). Potrubí je položeno s rozdílem 17m. To znamená, že potrubí stoupá vzhledem k horizontu do výšky 17 metrů. Charakteristika čerpadla: Maximální dopravní výška 50 metrů (0MPa), maximální průtok 5m 90 /h. Teplota vody 3°C. Najděte maximální možný průtok na konci potrubí.
| D = 100 mm = 0 m L=376m Geometrická výška=17m Ohyby 21 ks. Tlak čerpadla = 0 MPa (5 metrů vodního sloupce) Maximální průtok = 90 m 3 /h Teplota vody 16°C. Ocelová železná trubka |
Najděte maximální průtok =?
K řešení potřebujete znát harmonogram čerpadla: Závislost průtoku na tlaku.
Zvolil jsem vizuálně podobný graf všech čerpadel, může se lišit od skutečného o 10-20%. Pro přesnější výpočet potřebujete plán čerpadla, který je uveden v pasu čerpadla.
V našem případě bude graf vypadat takto:
Podívejte, 17 metrů jsem označil přerušovanou čarou podél horizontu a na křižovatce podél křivky dostávám maximální možný průtok: Qmax.
Podle grafu mohu s jistotou říci, že díky rozdílu výšek ztrácíme přibližně: 14 m 3 / hod. (90-Qmax=14 m3/h).
Neexistuje žádný přímý vzorec, který by poskytoval přímý výpočet zjištění průtoku, a pokud existuje, pak má stupňovitý charakter a určitou logiku, která vás může zmást – úplně.
Postupný výpočet je získán, protože ve vzorci je kvadratický rys tlakové ztráty v dynamice (pohybu).
Proto problém řešíme krok za krokem.
Protože máme rozsah průtoku od 0 do 76 m 3 /hod, chtěl bych zkontrolovat tlakovou ztrátu při průtoku rovném: 45 m 3 /hod.
Zjištění rychlosti pohybu vody
Q = 45 m3/h = 0 m0125/sec.
V = (4•0, 0125)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 59 m/s
Nalezení Reynoldsova čísla
ν=1, 16•10 -6 =0, 00000116. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 16°C.
Re=(V•D)/ν=(1, 59•0, 1)/0, 00000116=137069
Δe=0mm=1m. Převzato z tabulky pro ocelovou (železnou) trubku.
Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.
Dostávám to do druhé oblasti, za předpokladu
10•D/Δe 0.25 =0•(11/0 + 0001/0) 1 =68
h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0216•(376•1, 59•1, 59)/(0, 1•2•9, 81)=10, 46 m
Jak vidíte, ztráta je 10 metrů. Dále určíme Q1, viz graf:
Nyní provedeme původní výpočet při průtoku 64 m 3 / hod
Q = 64 m3/h = 0 m018/sec.
V = (4•0, 018)/(3, 14•0, 1•0, 1)=2, 29 m/s
Re=(V•D)/ν=(2, 29•0, 1)/0, 00000116=197414
λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1
h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 021•(376•2, 29 •2, 29)/(0, 1•2•9, 81)=21, 1 m
Na grafu označíme:
Qmax je v průsečíku křivky mezi Q1 a Q2 (přesně uprostřed křivky).
Odpověď: Maximální průtok je 54 m 3 /h. To jsme ale vyřešili bez odporu v zatáčkách.
Pro kontrolu zkontrolujme:
Q = 54 m3/h = 0 m015/sec.
V = (4•0, 015)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 91 m/s
Re=(V•D)/ν=(1, 91•0, 1)/0, 00000116=164655
λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1
h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0213•(376•1, 91•1, 91)/(0, 1•2•9, 81)=14, 89 m
Výsledek: Dostali jsme se do Npot= 14, 89 = 15 m.
Nyní vypočítejme odpor v zatáčkách:
Vzorec pro zjištění tlaku na místní hydraulický odpor:
| ztráta h-hlavy se zde měří v metrech. ζ je koeficient odporu. Pro koleno je to přibližně jedna, pokud je průměr menší než 30 mm. V je rychlost průtoku tekutiny. Měřeno v [metr/sekunda]. g-zrychlení volného pádu je 9 m/s81 |
ζ je koeficient odporu. Pro koleno je to přibližně jedna, pokud je průměr menší než 30 mm. U větších průměrů klesá. To je způsobeno tím, že se snižuje vliv rychlosti pohybu vody vzhledem k obratu.
Hledal jsem v různých knihách o místních odporech pro otáčení trubek a ohybů. A často došel k výpočtu, že jedna silná ostrá zatáčka se rovná koeficientu jedna. Ostrá zatáčka se považuje, pokud poloměr zatáčky nepřesahuje průměr. Pokud poloměr překročí průměr 2-3krát, hodnota koeficientu se výrazně sníží.
Tuto hodnotu vynásobíme počtem ohybů a dostaneme 0•18=21 m.
Odpověď: při rychlosti 1 m/s získáme tlakovou ztrátu 91 metru.
Pojďme nyní vyřešit celý problém s kohoutky.
Při průtoku 45 m 3 /hod jsme získali tlakovou ztrátu po délce: 10 m. Viz výše.
Při této rychlosti (2 m/s) zjistíme odpor v zatáčce:
h=ζ•(V2)/2•9, 81=(1•2, 29 2)/(2•9, 81)=0 m. vynásobte 27 = 21 m.
Sečteme tlakovou ztrátu: 10, 46 + 5, 67 = 16, 13 m.
Na grafu označíme:
Totéž řešíme pouze pro průtok 55 m 3 / h
Q = 55 m3/h = 0 m015/sec.
V = (4•0, 015)/(3, 14•0, 1•0, 1)=1, 91 m/s
Re=(V*D)/ν=(1, 91 • 0, 1)/0, 00000116=164655
λ=0(Δe/D + 11/Re) 68 =0.25•(0/11 + 0/0001) 0 =1
h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0213•(376•1, 91•1, 91)/(0, 1•2•9, 81)=14, 89 m
h=ζ•(V2)/2•9, 81=(1•1, 91 2)/( 2•9, 81)=0 m. vynásobte 18 = 21 m.
Sečtěte ztráty: 14, 89+3, 78=18, 67 m
Kreslíme do grafu:
Odpověď: Maximální průtok = 52 m 3 / hod. Bez odboček Qmax=54 m 3 /hod.
Nyní si myslím, že chápete, jak vzniká odpor vůči proudění. Pokud to není jasné, jsem připraven vyslechnout vaše komentáře k tomuto článku. Pište komentáře.
Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:
Подписаться на рассылку
Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění
Volba přívodu vody závisí na konstrukci okruhu, tepelném zatížení, průtoku chladicí kapaliny v systému a průtoku vody. Pokud je tedy rychlost chladicí kapaliny v rozmezí 0,4-0,6 m/s, pak s výkonem tepelného toku do 7 kW jsou vhodné polypropylenové trubky (PPT) o vnějším průměru 20 mm a se zatížením do 30 kW bude zapotřebí potrubí 40 mm. Kromě toho má vliv materiál vodovodních potrubí, umístění jejich instalace, počet připojených baterií, uspořádání okruhu a typ kotle. O tom, jak všechny tyto parametry zohlednit, pojednává článek.
Jaký materiál si vybrat
K instalaci topného systému v soukromém domě můžete použít následující typy potrubí:
- žíhaná a nežíhaná měď;
- bezešvá nerezová ocel;
- kov-plast;
- polypropylen.
Nejčastěji se v chatkách instalují trubky z kovoplastu (MPT) nebo polypropylenu vyztuženého hliníkem. Takové produkty mají nejpříznivější poměr ceny a kvality. Potrubí z mědi a nerezové oceli bude stát mnohem více. Proto dále budeme hovořit pouze o kovoplastových a polypropylenových vodovodních potrubích.
Tabulka 1. Rozměry MPT
| Index | Vnější průměr, mm | ||||
| 16 | 20 | 26 | 32 | 40 | |
| Vnitřní průměr, mm | 12 | 16 | 20 | 26 | 32 |
| Tloušťka stěny, mm | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 3,0 | 3,5 |
Tabulka 2. Rozměry PPT
| Vnější průměr, mm | Typ PPT | |||||
| PN10 | PN20 | PN25 | ||||
| Vnitřní průměr, mm | Tloušťka stěny, mm | Vnitřní průměr, mm | Tloušťka stěny, mm | Vnitřní průměr, mm | Tloušťka stěny, mm | |
| 16 | – | – | 10,6 | 2,7 | – | – |
| 20 | 16,2 | 1,9 | 13,2 | 3,4 | 13,2 | 3,4 |
| 25 | 20,4 | 2,3 | 16,6 | 4,2 | 16,6 | 4,2 |
| 32 | 26,0 | 3,0 | 21,2 | 5,4 | 21,2 | 3,0 |
| 40 | 32,6 | 3,7 | 26,6 | 6,7 | 26,6 | 3,7 |
PPT PN10 lze použít pouze pro organizaci vyhřívaných podlah. Není vhodný pro připojení radiátorů, protože je dimenzován na provozní teplotu 45°C.
Pro stoupačky, baterie, hlavní vedení topného systému se používají PPT PN20 a PN25. PN20 jsou navrženy pro provoz při maximálním tlaku 20 kgf/cm2 a provozní teplotě do 80°C a PN25 – při 25 kgf/cm2 a 95°C.
Připojení ke kotli
V chatě lze instalovat kotel podlahového nebo stěnového vytápění. Je na ni napojeno vodovodní potrubí, které vede do rozdělovacího rozdělovače. Na stojací kotel se obvykle připojuje potrubí o průměru 20-32 mm, na nástěnný kotel polypropylenová vedení 2,5 cm nebo kovoplastová vedení 2,0 cm.
Při výběru je však lepší zaměřit se na průměr připojení samotného kotle. Pokud je to 3/4 palce, tak bude vhodný kov-plast o vnějším rozměru 2,6 cm nebo polypropylen o vnějším rozměru 3,2 cm Pokud je otvor kotle 1 palec, tak PPT 4,0 cm nebo kov-plast bude zapotřebí 3,2 cm.
Vliv schématu zapojení smyčky
V současné době se používají tři způsoby zapojení:
- jednotrubkové, zvané „Leningradka“;
- dvoutrubkový;
- kolektorový paprsek.
Ve všech případech musíte dodržet pravidlo, že průměr potrubí vedoucích k bateriím by měl být vždy menší než průměr hlavního potrubí. Díky tomuto řešení se zvýší rychlost chladicí kapaliny v bateriích, což zajistí rovnoměrný přenos tepla z celé plochy topného zařízení.
“Leningradka”
Toto schéma zahrnuje sériové připojení radiátorů, jejichž počet by neměl přesáhnout osm kusů. V tomto případě je napájení a zpátečka na stejné lince.
K instalaci takové větve budete potřebovat:
- polypropylenové vodovodní potrubí o průměru 3,2 cm nebo kovoplastové o průměru 2,6 cm – jsou potřebné pro instalaci hlavní stoupačky;
- úseky o průměru 2,0 cm k provedení stoupání od hlavního potrubí k topným zařízením.
Dvoutrubkové schéma
V takovém systému je potřeba připojit přívod a zpátečku odděleně. V jednom patře chaty je zpravidla umístěno až osm baterií. Níže jsou uvedeny údaje přesně pro tento počet topných zařízení.
K položení obvodu budete potřebovat:
- hlavní lehátko z polypropylenu o průměru 2,5 cm nebo kovoplastu o průměru 2,0 cm;
- segmenty pro vytvoření stoupání k radiátorům o rozměru 2,0 cm pro PPT a 1,6 cm pro MPT.
Pokud potřebujete osadit osm a více radiátorů, doporučujeme volit výrobky s větším průřezem.
Kolektorový obvod (paprskový)
Tento elektroinstalační systém je považován za optimální pro soukromé domy s velkým počtem pokojů a několika podlažími. Jeho hlavní výhodou je nezávislé řízení provozu každé baterie, včetně použití automatizace.
V tomto schématu je chladicí kapalina dodávána pomocí kolektorů a každá baterie je připojena k jednomu přívodnímu a jednomu zpětnému potrubí. Pro vedení nosníkového systému použijte MPT o průměru 16 mm nebo PPT o průměru 20 mm.
Účtování počtu radiátorů
Již jsme si řekli výše, že počet baterií závisí na zvoleném schématu připojení. Tento parametr však ovlivňuje i průřez vodovodního potrubí a celkový tepelný výkon radiátorů.
Tabulka 3. Výběr PPT v závislosti na počtu baterií
| Vnější průměr PPT, mm | Maximální počet radiátorů, ks | Celkový tepelný výkon baterií, kW |
| 20 | 5 | 7 |
| 25 | 8 | 11 |
| 32 | 12 | 19 |
| 40 | 20 | 30 |
Při instalaci MPT se průměr uvedený v tabulce zmenší o jednu pozici.
Co ještě zvážit
- Tepelný výkon kotle. Počítá se v závislosti na vytápěné ploše. Předpokládá se, že při výšce stropu 2,5-3,0 metru na 1 metr čtvereční je zapotřebí 0,1 kW tepelného výkonu kotle. Čím vyšší je tento parametr, tím větší průřez potrubí lze použít pro připojení k topné jednotce.
- Tepelné ztráty – čím jsou vyšší, tím větší by měl být výkon kotle. Pro přibližný výpočet můžete jednoduše zvýšit standardní tepelnou zátěž o 10-20%.
- Rychlost chladicí kapaliny v okruhu. Podle SNiP 41-01-2003 by měl být tento indikátor v rozmezí 0,4-1,5 m/s. V systému s nuceným oběhem se za optimální rychlost pohybu teplé vody považuje 0,4-0,6 m/s. Pro takové obvody se doporučuje instalovat PPT o vnějším průměru 20 mm při výkonu do 7 kW, 25 mm do 11 kW, 32 mm do 19 kW, 40 mm do 30 kW.
- Délka potrubí. Na tento parametr se můžete zaměřit i při výběru polypropylenových nebo kovoplastových potrubí. Pro délku vodovodního potrubí do 10 m se instaluje PPT 20 mm. Pokud je délka sekce topného systému 10-20 m, bude zapotřebí sekce o průměru 25 mm. Pro obrys delší než 30 m by bylo optimálním řešením PPT 32 mm. Pro stoupačky se obvykle používají výrobky 40 mm.
Výpočet průměru topných trubek
Pro zjištění, jaký vnitřní průměr vedení topného systému potřebujete, můžete použít tabulku č. 4. Žlutá označuje odhadovaný výkon tepelného toku ve W, zelená označuje spotřebu vody v kg/h.
Tabulka č. 4. Určení vnitřní velikosti potrubí
| Rychlost pohybu vody, m/s | Vnitřní průměr trubky, mm | ||
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
| 1635 | 2044 | 2453 | 8 |
| 70 | 88 | 105 | |
| 2555 | 3193 | 3832 | 10 |
| 110 | 137 | 165 | |
| 3679 | 4598 | 5518 | 12 |
| 158 | 198 | 237 | |
| 5748 | 7185 | 8622 | 15 |
| 247 | 309 | 371 | |
| 10219 | 12774 | 15326 | 20 |
| 439 | 549 | 659 | |
| 15967 | 19959 | 23950 | 25 |
| 687 | 850 | 1030 | |
| 26160 | 32700 | 32940 | 32 |
| 1125 | 1406 | 1687 | |
| 4087 | 51094 | 61313 | 40 |
| 1758 | 2197 | 2636 | |
Podívejme se na konkrétní příklad, jak provádět výpočty.
Předpokládejme, že musíte určit velikost potrubí pro místnost o rozloze 12 m20. Požadovaný výkon tepelného toku s rezervou XNUMX % bude:
12×1000 + 12×1000×20 % = 14400 W.
Podíváme se na řádky se žlutou výplní a najdeme nejbližší číslo. To je 15326 wattů. To znamená, že pro vytvoření příjemného mikroklimatu v místnosti budete potřebovat trubku o vnitřním rozměru 20 mm. V tomto případě bude rychlost proudění rovna 0,6 m/s a maximální průtok vody bude 659 kg/h.
V jednotrubkovém systému, kde je několik baterií zapojeno do série, výkon výrazně klesá, když se vzdalujete od kotle. Pro kompenzaci tohoto jevu se provádějí výpočty pro několik úseků, na každém z nich jsou instalovány vodovodní potrubí různých průřezů.
Například schéma zahrnuje dvě topná zařízení o výkonu 3 kW každé a kotel o výkonu 8 kW.
Budeme mít tři sekce:
- z kotle na 1 radiátor o celkovém výkonu 11 kW, což umožňuje použití potrubí o průměru 20 mm;
- z jedné na dvě baterie – v tomto segmentu se ztratí 3 kW, takže výkon bude 8 kW a optimální vnitřní velikost potrubí se zmenší na 15 mm;
- z druhého topného zařízení do kotle – zde jsou ztráty také 3 kW, takže tepelný výkon klesne na 5 kW, ale přívod vody zůstává stejný jako ve druhém úseku.
Kde koupit?
Komponenty musíte nakupovat pouze od důvěryhodných dodavatelů a výrobců. Značka STOUT vyrábí produkty bezvadné kvality v evropských továrnách v souladu s aktuálními normami ISO.
- jednoduchá a pohodlná instalace a provoz;
- vzájemně kombinovat;
- vyrobeno s ohledem na klima v Rusku;
- bezpečné pro lidi a domácí zvířata.
Pokud potřebujete pomoc s orientací v katalogu a výběrem správných komponentů, kontaktujte nás na bezplatném federálním čísle 8 (800) 700-70-31.