Виды теплоносителей
- Вода. Самый простой и доступный ресурс. Может использоваться в любых системах отопления. В сочетании с полипропиленовыми трубами – практически вечный теплоноситель.
- Антифриз. Используется для наполнения систем нерегулярно отапливаемых зданий.
- Спиртосодержащие жидкости. Дорогой вариант заполнения системы отопления. Качественные препараты содержат не менее 60% спирта, порядка 30% воды, часть объема занимают другие добавки. Смеси воды с этиловым спиртом с различным процентным содержанием. Незамерзающая жидкость (до -30°С при содержании спирта не менее 45%), но опасна: может гореть, сам этил является ядом для человека.
- Масло. Как теплоноситель сегодня используется в отдельных приборах отопления, но в системах отопления от него отказываются: дорого и тяжело эксплуатировать систему, опасно технологически (необходим долгий разогрев теплоносителя до температуры 120°С и выше). Преимущество – действительно долго остывает, поддерживая температуру в помещении, но основной недостаток – дороговизна теплоносителя.
Подробности
Внимание! Увеличение размера диаметра круглого трубопроката влияет на расход воды. То есть по трубе с большим сечением протечет жидкость большего объема, нежели за такое же время по трубам с меньшим диаметром. К примеру, сквозь трубу в один метр, имеющую сечение один сантиметр, транспортируется намного меньше воды за такое же время, как через трубопрокат с диаметром в 20 метров
Самый большой показатель воды будет у труб с самым большим диаметром и с самым большим давлением внутри них
К примеру, сквозь трубу в один метр, имеющую сечение один сантиметр, транспортируется намного меньше воды за такое же время, как через трубопрокат с диаметром в 20 метров. Самый большой показатель воды будет у труб с самым большим диаметром и с самым большим давлением внутри них.
Расход воды у трубы при оптимальном давлении. Расчет пропускной способности по диаметру трубопровода нужен, чтобы определить средний показатель водного расхода при хорошем напоре.
Для этого учитывают следующие параметры:
диаметр трубопрокатов.
жидкости.
показатель давления.
поворотов, затворов на магистрали.
труб, длина трубопровода.
Если подбирать диаметр трубы по объему расходуемой воды, учитывая данные таблицы, то сделать это просто, но данные будут неточными. Если учитывать давление и скорость жидкости в трубах, имеющихся на практике, произвести расчеты на месте, то показатели будут более верными.
Таблица приводит данные расчетов расхода жидкости по трубам с часто применяемым сечением и разных значениях давления.
Средний показатель давления в стандартном стояке считается равен от полутора до двух с половиной атмосфер.
Уровень давления зависит от многоэтажности здания, зависимость регулируют, разделяя систему водопровода на сегменты. Работа насосов для подачи воды изменяет скорость жидкости.
Обращаясь к данным таблицы, расчет потребления жидкости производят, учитывая количество кранов, водонагревательных приборов и ванн и т.д.
Изменяя характеристики проходимости труб посредством установки приборов, контролирующих и экономящих водорасход, типа WaterSave, изменяются данные, не соответствующие табличным значениям.
Как определить диаметр согласно СНиП – 85.
Процесс расчета диаметра трубы относится к сложным, требующим инженерных знаний работам. Часто проектируя трубопроводную систему частного дома, все расчеты выполняют своими руками.
Данные расчета для определения водопропускного объема конструкции можно взять из таблицы, при этом надо точно знать сколько сантехнических приборов и кранов подключено к системе.
К примеру внешнее значение объема трубы равно 20 миллиметрам, значит, за минуту труба транспортирует 15 литров воды, а за час 0.9 м3.
Согласно СНиП объем воды, расходуемый одним человеком в сутки, равен примерно шестидесяти литрам, если в доме нет организованного водопровода. Если жилье благоустроенно, то объем увеличивается до двухсот литров в сутки.
Данные показатели потребления по внешнему объему трубы могут быть интересны в качестве дополнительной информации. Но специалист вычисляет расход по объему трубы и давлению в ней. Не все данные содержатся в таблице, а точные вычисления можно сделать, только применив конкретные формулы.
Как вычислить расход жидкости, зная давление и диаметр.
Для расчетов применяют формулу q=π × d²/4 × V, в которой:
-q расход воды в литрах.
-d внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
-V скорость транспортировки жидкости, измеряется м/с.
Если напор воды обеспечивает водонапорная башня, без нагнетающих насосов, значит, скорость жидкости равна 0.7 до 1.9 метров в секунду. При наличии работы насоса прикладывается паспорт с указанием коэффициента имеющегося напора и скоростью движения жидкости.
Внимание! Данная формула для расчетов считается наиболее доступной, но не единственной. Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали
Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали
Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали.
Влияние диаметра труб на КПД для системы отопления в частном доме
Как выбрать трубы для теплого пола?
Ошибочно полагаться на принцип «больше — лучше» при выборе сечения трубопровода. Слишком большое сечение трубы ведёт к снижению давления в ней, а значит и скорости теплоносителя и теплового потока.
Более того, если диаметр слишком велик, у насоса попросту может не хватить производительности для перемещения такого большого объёма теплоносителя.
Важно! Больший объём теплоносителя в системе подразумевает высокую суммарную теплоёмкость, а значит времени и энергии на его подогрев будет затрачиваться больше, что также влияет на КПД не в лучшую сторону
Подбор сечения трубы: таблица
Оптимальное сечение трубы должно быть минимально возможным для данной конфигурации (см. таблицу) по следующим причинам:
Однако, не стоит переусердствовать: помимо того, что маленький диаметр создаёт повышенную нагрузку на соединительную и запорную арматуру, он также не в состоянии перенести достаточно тепловой энергии.
Чтобы определить оптимальное сечение трубы, используется следующая таблица.
Фото 1. Таблица, в которой значения приведены для стандартной двухтрубной схемы системы отопления.
Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85
Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.
Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.
Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:
Внешний объем трубного сортамента (мм)Примерное количество воды, которое получают в литрах за минутуПримерное количество воды, исчисляемое в м3 за час 20 15 0,9 25 30 1,8 32 50 3 40 80 4,8 50 120 7,2 63 190 11,4
Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.
Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:
Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V
Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.
Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.
В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.
По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.
Определение потери напора
Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.
Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.
А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.
Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться после тщательной подготовки и измерений.
Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.
Подробности
Определяя расход воды по диаметру, необходимо обязательно учитывать давление внутри труб.
К примеру, сквозь трубу в один метр, имеющую сечение один сантиметр, транспортируется намного меньше воды за такое же время, как через трубопрокат с диаметром в 20 метров. Самый большой показатель воды будет у труб с самым большим диаметром и с самым большим давлением внутри них.
Расход воды у трубы при оптимальном давлении. Расчет пропускной способности по диаметру трубопровода нужен, чтобы определить средний показатель водного расхода при хорошем напоре.
Если подбирать диаметр трубы по объему расходуемой воды, учитывая данные таблицы, то сделать это просто, но данные будут неточными. Если учитывать давление и скорость жидкости в трубах, имеющихся на практике, произвести расчеты на месте, то показатели будут более верными.
Таблица приводит данные расчетов расхода жидкости по трубам с часто применяемым сечением и разных значениях давления.
Средний показатель давления в стандартном стояке считается равен от полутора до двух с половиной атмосфер.
Уровень давления зависит от многоэтажности здания, зависимость регулируют, разделяя систему водопровода на сегменты. Работа насосов для подачи воды изменяет скорость жидкости.
Обращаясь к данным таблицы, расчет потребления жидкости производят, учитывая количество кранов, водонагревательных приборов и ванн и т.д.
Изменяя характеристики проходимости труб посредством установки приборов, контролирующих и экономящих водорасход, типа WaterSave, изменяются данные, не соответствующие табличным значениям.
Как определить диаметр согласно СНиП 2.0.4.01 – 85.
Процесс расчета диаметра трубы относится к сложным, требующим инженерных знаний работам. Часто проектируя трубопроводную систему частного дома, все расчеты выполняют своими руками.
Данные расчета для определения водопропускного объема конструкции можно взять из таблицы, при этом надо точно знать сколько сантехнических приборов и кранов подключено к системе.
СНиП 2.04.01 – 85 предоставляет данные, которыми можно воспользоваться, имея вышеуказанные сведения. С помощью этих показателей устанавливают объем жидкости по сечению труб.
Размер диаметра трубопровода влияет на расчет расхода воды. Не профессионалы могут воспользоваться формулой для получения данных, зная давление с диаметром труб.
Как вычислить расход жидкости, зная давление и диаметр.
Для расчетов применяют формулу q=π × d²/4 × V, в которой:
-q расход воды в литрах.
-d внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
-V скорость транспортировки жидкости, измеряется м/с.
Если напор воды обеспечивает водонапорная башня, без нагнетающих насосов, значит, скорость жидкости равна 0.7 до 1.9 метров в секунду. При наличии работы насоса прикладывается паспорт с указанием коэффициента имеющегося напора и скоростью движения жидкости.
Внимание! Данная формула для расчетов считается наиболее доступной, но не единственной. Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали
Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали
Формула не учитывает качество внутренней поверхности трубы, к примеру, изделия из пластика внутри гладкие, не изменяют напор воды. Совсем иначе себя ведет внутренняя поверхность изделий из стали.
Показатель коэффициента сопротивления пластиковых труб меньше, продукция устойчива к образованию коррозии, и увеличивает качество пропускной способности системы.
Расчёт объёма трубы
Для расчёта объёма трубы нужно воспользоваться школьными знаниями по геометрии. Есть несколько способов: 1. Умножив площадь поперечного сечения фигуры на её длину в метрах, полученный результат будет метры в кубе. 2. Возможно, узнать величину водопровода и в литрах. Для этого объём умножается на 1000 — это количество литров воды в 1 кубометре. 3. Третий вариант — сразу считать в литрах. Понадобится измерения делать в дециметрах — длину и площадь фигуры. Этот более сложный и неудобный способ.
Чтобы вычислить в ручную – без калькулятора, потребуется штангенциркуль, линейка и калькулятор. Для облегчения процесса по определению размера объёма трубы можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Определим площадь сечения трубы
Чтобы узнать точное значение, необходимо сначала рассчитать площадь поперечного сечения. Для этого, следует воспользоваться формулой:
S = R2 х Пи
Где R является радиусом трубы, а число Пи равно 3,14. Так как ёмкости для жидкости,как правило, имеют круглую форму, то R возводится в квадрат.
Рассмотрим, как можно сделать вычисления, имея диаметр изделия 90 мм:
- Определяем радиус — 90 / 2 = 45 мм, в пересчёте на сантиметры 4,5.
- Возводим 4,5 в квадрат, получается 2,025 см2.
- Подставляем данные в формулу — S = 2 х 20,25 = 40, 5 см2.
Если изделие профилированное, то нужно считать по формуле прямоугольника — S = а х b, где а и b — размер сторон (длина). При определении размера сечения профиля с длиной сторон 40 и 50, необходимо 40 мм х 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2.
Для вычисления сечения, необходимо знать внутренний диаметр трубы, который измеряется штангенциркулем, но это не всегда возможно. Если известен только наружный диаметр, и не знаем толщину стен, то потребуются более сложные вычисления. Стандартная толщина бывает 1 или 2 мм, у изделий большого диаметра может достигать 5 мм.
Важно! Приступать к расчёту лучше при наличии точных показателей о толщине стен и внутреннем радиусе
Формула расчёта объёма трубы
Рассчитать объём трубы в м3, можно воспользовавшись формулой:
V = S х L
То есть, требуется знать всего два значения: площадь сечения (которая была определена заранее) (S) и длина (L).
К примеру, длина трубопровода 2 метра, а площадь сечения пол метра. Для вычисления необходимо взять формулу, по которой определяется площадь круга, и вставить внешний размер поперечины металла:
S = 3,14 х (0,5 / 2) = 0,0625 кв.м.
Итоговый результат будет следующим:
V = HS = 2 х 0,0625 = 0,125 метра куб.
H — толщина стенки
Производя расчёт, важно чтобы во всех показателях была одна единица измерения, иначе результат получится неправильным. Проще брать данные в см2
Объём водопровода в литрах
Легко посчитать объём жидкости в трубе без калькулятора, если знать внутренний её диаметр, но это не всегда можно сделать, когда радиаторы или отопительные котлы для воды имеют сложную форму. Сегодня такие изделия не редко применяются в строительной сфере, при обустройстве тёплых полов. Поэтому, следует изначально выяснить параметры конструкции, эту информацию можно найти в техпаспорте или сопроводительной документации. Чтобы посчитать размер не стандартной емкости, необходимо залить в неё воду, которая заранее измерена.
Кроме того, кубатура воды будут зависеть и от материала, из которого изготовлен водопровод. К примеру, изделие из стали пропустит на порядок меньше воды, чем равное по размеру полипропиленовое или пластиковое. На это влияет поверхность изнутри, железная более шероховатая, что сказывается на проходимости.
Поэтому, необходимо делать вычисления на каждую ёмкость, если она изготовлена из другого материала, и затем сложить все показатели. Можно воспользоваться специальными сервис-программами или калькуляторами, сегодня их много в интернете, они существенно облегчат процесс установления количества воды в системе.
Определение объёма трубы
Определить объём трубы под силу каждому, ведь для этого не понадобится наличие какого-либо специального оборудования или приспособлений. Главное знать, что труба является простой геометрической фигурой, точнее цилиндром и объём его легко можно определить математически.
Для начала потребуется узнать точные размеры трубы, необходимые для вычисления ее объёма – длина трубы и внутренний диаметральный размер. Начнем с вычисления диаметра.
Важно:
При подсчете, не перепутать и не взять для расчета наружный диаметральный размер, вместо внутреннего, так как его зачастую указывают в документах при выборе вспомогательных соединительных элементов.
Чаще всего необходимое нам значение размера трубы указано в паспортных характеристиках, если же таких данных нет, то используя обычную линейку, можно произвести замер наружного диаметра самостоятельно на срезе трубы.
Если нет возможности произвести замер наружного диаметрального размера трубы на срезе, можно применить следующий способ: с помощью портняжного метра, рулетки или обычной веревки производится замер длины окружности трубы, получившиеся данные делятся на 2π = 6,28. Из получившегося результата вычитается толщина стенки, умноженная на два. В итоге получаем величину внутреннего диаметрального размера:
I — длина окружности трубы, мм
π = 3,14
h — толщина стенки, мм
Здесь могут возникнуть проблемы с отсутствием данных о размерах толщины стенки трубы. В такой ситуации можно воспользоваться справочниками или взять данные из маркировки на трубах. Например, стандартные значения размеров труб из полипропилена включают в себя внешний диаметр и толщину стенки. Стандартные значения параметров труб PN25
| Номенклатура | Наружн. диаметр (мм) | Толщина стенки (мм) | Внутр. диаметр (мм) |
| 20 х 3,4 | 20 | 3,4 | 13,2 |
| 25 х 4,2 | 25 | 4,2 | 16,6 |
| 32 х 5,4 | 32 | 5,4 | 21,2 |
| 40 х 6,7 | 40 | 6,7 | 26,6 |
| 50 х 8,4 | 50 | 8.4 | 33,2 |
| 63 х 10,5 | 63 | 10,5 | 42,0 |
| 75 х 12,5 | 75 | 12,5 | 50,0 |
Также, когда толщина стенки неизвестна, и взять ее неоткуда, есть возможность вместо расчетного значения внутреннего диаметра применить стандартное значение внутреннего прохода Dn, обычно указывается в маркировке. Но применение данного значение не рекомендуется, особенно при вычислении большого объема труб.
Определить длину трубы элементарно — она указана в маркировке или ее можно измерить с помощью простой рулетки.
Важно: Перед началом расчетов привести все данные к одной единице измерения (миллиметры, метры, дециметры). Для труб, у которых диаметральные размеры выражаются в дюймах, нужно привести их к миллиметрам, сделав перерасчет 1 дюйм = 25,4мм
Для труб, у которых диаметральные размеры выражаются в дюймах, нужно привести их к миллиметрам, сделав перерасчет 1 дюйм = 25,4мм.
Расчёт объёма отдельной трубы с использованием формул
Зная точные параметры конкретной трубы, прибегнув к простым математическим формулам, можно с легкостью вычислить ее объём.
Формула объема цилиндрической фигуры:
L — длина трубы, мм
S — площадь сечения трубы, мм² .
Рассчитываем площадь сечения при помощи формулы:
π = 3,14
d = значение внутреннего диаметра трубы, мм.
Если за единицу измерения принимаются дециметры или метры, то остальные значения (объем, площадь) рассчитываются в кубических метрах и дециметрах соответственно.
Подставляя имеющиеся значения с легкостью можно высчитать значение объема трубы. Точность результата зависит от точности тех параметров трубы, что мы определили ранее.
Какие факторы влияют на проходимость жидкости через трубопровод
Критерии, оказывающие влияние на описываемый показатель, составляют большой список. Вот некоторые из них.
- Внутренний диаметр, который имеет трубопровод.
- Скорость передвижения потока, которая зависит от давления в магистрали.
- Материал, взятый для производства трубного сортамента.
Определение расхода воды на выходе магистрали выполняется по диаметру трубы, ведь эта характеристика совместно с другими влияет на пропускную способность системы. Так же рассчитывая количество расходуемой жидкости, нельзя сбрасывать со счетов толщину стенок, определение которой проводится, исходя из предполагаемого внутреннего напора.
Помимо этого, некоторые параметры системы оказывают на показатель расхода не прямое, а косвенное влияние. Сюда относится вязкость и температура прокачиваемой среды.
Подведя небольшой итог, можно сказать, что определение пропускной способности позволяет точно установить оптимальный тип материала для строительства системы и сделать выбор технологии, применяемой для ее сборки. Иначе сеть не будет функционировать эффективно, и ей потребуются частые аварийные ремонты.
Расчет расхода воды по диаметру круглой трубы, зависит от его размера. Следовательно, что по большему сечению, за определенный промежуток времени будет выполнено движение значительного количества жидкости. Но, выполняя расчет и учитывая диаметр, нельзя сбрасывать со счетов давление.
Если рассмотреть этот расчет на конкретном примере, то получается, что через метровое трубное изделие сквозь отверстие в 1 см пройдет меньше жидкости за определенный временной период, чем через магистраль, достигающей в высоту пару десятков метров. Это закономерно, ведь самый высокий уровень расхода воды на участке достигнет самых больших показателей при максимальном давлении в сети и при самых высоких значениях ее объема.
Измерение расхода воды накладным ультразвуковым расходомером. часть 2
Формулы для расчета объема жидкости (воды или другого теплоносителя) в системе отопления
Объем системы должен учитывать объем воды в трубах, котле и радиаторах. В расчет объема теплоносителя не входит объем расширительного бака. Объем бачка учитывается при расчете критических состояний работы системы (когда вода будет поступать в него при нагреве).
Важно! Размеры могут отличаться у различных производителей, в зависимости от типа трубы, материала, ее технологии производства. Поэтому расчет удобнее вести по реальному внутреннему диаметру трубы, который проще промерить с помощью инструмента
Как правило, такой расчет необходимо выполнять больше специалисту, когда система отопления разветвленная и сильно протяженная.
Краткий вывод
Итак, видно, что выбор необходимого размера зависит от многих параметров, от потока воды, от потребляемого ее количества, от некоторых свойств самих изделий. Расчет оптимального значения, в своем полном содержании, связывает все эти параметры воедино, то есть он должен учитывать все их. Однако для домашнего водопровода приведенного выше варианта вполне достаточно.
Поскольку потери давления во много обусловлены наличием в системе разных углов, тройников и подобных элементов. Чтобы учесть и этот фактор, как показывает практика, необходимо просто добавить к конечному числу еще 10% процентов. Надо сказать и то, что на все остальные факторы, которые не учитывались при производстве расчетов, так же следует добавлять те же 10%.