Průměr potrubí topného systému: výpočet, vzorec, volba

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.

Při instalaci topného systému pro soukromý dům dříve nebo později vyvstává otázka – jaký průměr topných trubek si mám vybrat?

Někteří bez váhání berou za vzor „jako soused, je šťastný“. Ostatní nakupují nejlevněji z dostupného sortimentu nejbližší prodejny. Jiní jistě vědí, že odpovědi na své otázky najdou na internetu.

Na internetu je na toto téma skutečně mnoho informací. Většina webů se navzájem kopíruje a přetěžuje uživatele složitými vzorci a koeficienty. Ale tyto výpočty jsou nezbytné pro specialisty – topenáře při projektování vytápění pro složitá průmyslová zařízení.

Nabízíme praktický průvodce výpočtem průměru potrubí pro vytápění soukromého domu.

Počáteční parametry

1. Teplotní rozdíl. Pro efektivní výměnu tepla a zajištění maximální životnosti potrubí a všech potrubních prvků by měl být teplotní rozdíl (delta) mezi přívodem a zpátečkou 20°C.
2. Rychlost pohybu chladicí kapaliny v potrubí. Optimální rychlost vody v potrubí je v rozmezí 0,5 – 1,0 m/s.

Čerpané médium

Optimální rychlost v potrubí, m/s

Gravitační pohyb:

Viskózní kapaliny

0,1 – 0,5

Kapaliny s nízkou viskozitou

0,5 – 1

Pumpování nosem:

Sací vedení

0,8 – 2

Výtlačné potrubí

1,5 – 3

Snížení rychlosti chladicí kapaliny povede ke snížení teploty vracející se kapaliny a prodloužení doby jejího ohřevu v kotli. V souladu s tím se zvýší spotřeba paliva. Zvyšováním otáček se zvyšuje hydraulický hluk celého systému.

Praktické rady

Při návrhu topného systému se předem rozhodněte o typu chladicí kapaliny. Voda a nemrznoucí směs mají různé viskozity. Navržený podvodní systém nemusí fungovat efektivně s nemrznoucími kapalinami.

Výpočet

Vypočítáme topný výkon potřebný pro dům. Základní hodnota je 60 W/m³ vnitřního objemu. Zdrojem studeného vzduchu jsou okna a uliční dveře. Každé okno přidá až 100 W tepelného výkonu podle potřeby a vstupní dveře 200 W.

Praktické rady

Bez ohledu na materiál okna neměňte tento indikátor ve výpočtech.

Koeficient tepelné ztráty pro konkrétní region. Pro centrální regiony evropské části země je přijatý koeficient 1,2 – 1,3. Pro jižní regiony – 0,7 – 0,9, pro Dálný východ – 1,5 a 2,0 pro Chukotku a Jakutsko.

Vypočítejme například průměr topných trubek soukromého domu o rozměrech 6 x 8 metrů s výškou stropu 3 metry. Dům má 5 oken a 2 dveře. Místo – Voroněž.

1. Objem místnosti: 6 x 8 x 3 = 144 m³.
2. Požadovaný tepelný výkon: 144 x 60 = 8640 W.
3. Zvýšená potřeba tepla díky přítomnosti oken a dveří: (5 x 100) + (2 x 200) = 900 W.
4. Součet 8640 + 900 = 9540 W.
5. Územní koeficient: 9540 x 1,2 = 11448 W. Nebo 11,45 kW.

Je nutné zaokrouhlit nahoru.

Pro určení průměru trubek použijeme tabulku.

Podle této tabulky je optimální průměr potrubí pro vytápění 15 mm, s rychlostí chladicí kapaliny 0,8 m/sec.

Pamatujte, že toto je význam vnitřní průměr potrubí.

V závislosti na materiálu trubky stejného vnějšího průměru se vnitřní průměr výrazně liší.

Jak je z tabulky patrné, trubky PN10, PN20, PN25 se stejným vnějším průměrem 20 mm mají různé vnitřní průměry.

Tento výpočet byl proveden pro jeden topný okruh – radiátor. Při použití vodou vyhřívané podlahy jako topného prvku se vytvoří další okruh. Dva nebo více okruhů zpravidla vyžaduje nucenou cirkulaci chladicí kapaliny a instalaci kolektoru.

Výpočet průměru topného kolektoru

Rozdělovač zajišťuje rovnováhu a stabilitu celého hydraulického systému. Pro efektivní provoz je nutné zajistit stejnou průchodnost všech prvků topného systému. Většina mužů dokáže vyrobit sběratele vlastníma rukama.

Hlavním kritériem pro rozdělovač je jeho průměr. Plocha průřezu pouzdra musí být stejná nebo větší než celková plocha výstupních potrubí. Průřez sběrného potrubí není menší než součet ploch přívodního potrubí.

Vypočítejme nádrž na příkladu. Ke stávajícímu systému radiátorového vytápění doplníme jeden okruh vodou vyhřívaných podlah v koupelně a WC.

Plocha průřezu kolektoru se bude rovnat součtu ploch průřezu topného potrubí (první okruh) a plochy průřezu přívodního potrubí vytápěné podlahy (druhý okruh):

Sк = So + Sтп

Plocha průřezu trubek je určena vzorcem S=π x d²/4

V našem příkladu je pro vytápění použita 25mm trubka s vnitřním Ø16,6mm.

Průřez potrubí: Takže = 3,14 x 16,6²/4 = 216,31mm².

Pro obrys vyhřívané podlahy vezmeme trubku s vnitřním Ø13,2 mm.

Průřez potrubí: Takže = 3,14 x 13,2²/4 = 136,78mm².

Plocha průřezu tělesa kolektoru se rovná:

Sk = 216,31+136,78=353,09mm².

Průměr kolektoru je d=2√S/π = 2√354/4 = 18,81mm nebo v praxi – Ø 20mm.

V tomto výpočtu se získá vnitřní průměr distribučního potrubí.

Pokud jsou průměry všech přívodních potrubí stejné, výpočet se zjednoduší.

Při výpočtu kolektoru je nutné vzít v úvahu vzdálenost mezi trubkami. Měly by být umístěny vůči sobě ve vzdálenosti tří průměrů kolektoru.

Továrně vyrobené rozdělovače již mají potřebné parametry. Podrobnější charakteristiky lze získat od vedoucího.

Tato recenze jasně ukazuje schémata zapojení:

Dvoutrubkový topný systém má své vlastní vlastnosti. Podívejte se na video: