Choix du diamètre des tuyaux de chauffage: schéma de calcul, caractéristiques en fonction du matériau de fabrication

La conception correcte d'un système de chauffage consiste à prendre en compte tous les facteurs possibles influençant son efficacité. En plus de la sélection correcte des principaux composants, chaudière, radiateurs, groupes de sécurité, la section des lignes doit être correctement calculée. Pour ce faire, vous devez connaître le diamètre optimal des tuyaux de chauffage : comment choisir le bon et le calculer vous-même ?

Difficultés dans le choix du diamètre des tuyaux de chauffage

Il semblerait que le choix du diamètre des tuyaux pour chauffer une maison privée ne soit pas une tâche difficile. Ils doivent uniquement assurer la livraison du liquide de refroidissement de la source de son chauffage aux appareils de chauffage - radiateurs, batteries.

Mais dans la pratique, un diamètre mal choisi du collecteur de chauffage ou du tuyau d'alimentation peut entraîner une détérioration importante du fonctionnement de l'ensemble du système. Cela est dû aux processus qui se produisent lors du mouvement de l'eau le long des autoroutes. Pour ce faire, vous devez connaître les bases de la physique et de l'hydrodynamique. Afin de ne pas entrer dans la jungle des calculs précis, vous pouvez déterminer les principales caractéristiques du chauffage, qui dépendent directement de la section transversale des canalisations:

• Vitesse de déplacement du liquide de refroidissement... Il affecte non seulement l'augmentation du bruit pendant le fonctionnement de l'alimentation en chaleur, mais est également nécessaire pour une répartition optimale de la chaleur entre les appareils de chauffage. Simplement, l'eau ne doit pas avoir le temps de refroidir au niveau minimum lorsqu'elle atteint le dernier radiateur du système ;
• Volume de liquide de refroidissement... Ainsi, le diamètre des tuyaux à circulation naturelle de chauffage doit être important afin de réduire les pertes lors du frottement du liquide contre la surface interne de la ligne. Cependant, parallèlement à cela, le volume du fluide caloporteur augmente, ce qui entraîne une augmentation du coût de son chauffage ;
• Pertes hydrauliques... Si différents diamètres de tuyaux en plastique pour le chauffage sont utilisés dans le système, une différence de pression à leur jonction se produira inévitablement, ce qui entraînera une augmentation des pertes hydrauliques.

Comment choisir le diamètre du tuyau de chauffage, de sorte qu'après l'installation, vous n'ayez pas à refaire tout le système de chauffage en raison d'un rendement extrêmement faible? Tout d'abord, vous devez effectuer le calcul correct de la section transversale des autoroutes. Pour ce faire, il est recommandé d'utiliser des programmes spéciaux et, si vous le souhaitez, de vérifier manuellement le résultat vous-même.

À la jonction, les diamètres des tuyaux en polypropylène pour le chauffage sont réduits en raison du chevauchement. La réduction de la section dépend du degré d'échauffement lors du soudage et du respect de la technologie d'installation.

La procédure de calcul de la section des conduites d'alimentation en chaleur

Avant de calculer le diamètre du tuyau de chauffage, il est nécessaire de déterminer leurs paramètres géométriques de base. Pour cela, vous devez connaître les principales caractéristiques des autoroutes. Ceux-ci incluent non seulement les performances, mais aussi les dimensions.

Chaque fabricant indique la valeur de la section du tuyau - diamètre. Mais en fait, cela dépend de l'épaisseur de la paroi et du matériau de fabrication. Avant d'acheter un certain modèle de canalisations, vous devez connaître les caractéristiques suivantes de la désignation des dimensions géométriques:

• Le calcul du diamètre des tuyaux en polypropylène pour le chauffage est effectué en tenant compte du fait que les fabricants indiquent les dimensions extérieures.Pour calculer la section utile, il faut soustraire deux épaisseurs de paroi ;
• Les dimensions intérieures sont données pour les tuyaux en acier et en cuivre.

Connaissant ces caractéristiques, vous pouvez calculer le diamètre du collecteur de chauffage, des tuyaux et des autres composants à installer.

Lors du choix des tuyaux de chauffage en polymère, il est impératif de préciser la présence d'une couche de renfort dans la structure. Sans elle, lorsqu'elle est exposée à l'eau chaude, la ligne n'aura pas la rigidité appropriée.

Détermination de la puissance calorifique du système

Comment choisir le bon diamètre de tuyau pour le chauffage et faut-il le faire sans données calculées ? Pour un petit système de chauffage, des calculs complexes peuvent être évités. Il est seulement important de connaître les règles suivantes :

• Le diamètre optimal des tuyaux à circulation naturelle de chauffage doit être compris entre 30 et 40 mm;
• Pour un système fermé avec mouvement forcé du liquide de refroidissement, des tuyaux plus petits doivent être utilisés pour créer une pression et un débit d'eau optimaux.

Pour un calcul précis, il est recommandé d'utiliser un programme de calcul du diamètre des tuyaux de chauffage. S'ils ne sont pas là, vous pouvez utiliser des calculs approximatifs. Vous devez d'abord trouver la capacité thermique du système. Pour ce faire, vous devez utiliser la formule suivante :

Q = (V * Δt * K) 860

Où Q - puissance thermique de chauffage calculée, kW/h,V - le volume de la pièce (maison), m³,c'est - la différence entre les températures extérieures et intérieures, ° С,À - le coefficient estimé de déperdition thermique à domicile,860 - la valeur pour convertir les valeurs obtenues dans un format kW/h acceptable.

Les plus grandes difficultés dans le calcul préliminaire du diamètre des tuyaux en plastique pour le chauffage sont causées par le facteur de correction K. Cela dépend de l'isolation thermique de la maison. Il est préférable de la prendre à partir des données du tableau.

À titre d'exemple de calcul des diamètres des tuyaux en polypropylène pour le chauffage, vous pouvez calculer la puissance calorifique requise d'une pièce d'un volume total de 47 m³. Dans le même temps, la température extérieure sera de -23 ° C et à l'intérieur de + 20 ° C. En conséquence, la différence Δt sera de 43°C. On prend le facteur de correction égal à 1,1. Ensuite, la puissance calorifique requise sera.

Q = (47 * 43 * 1,1) /860=2,585 kWh

La prochaine étape du choix du diamètre du tuyau de chauffage consiste à déterminer la vitesse optimale de déplacement du liquide de refroidissement.

Les calculs présentés ne prennent pas en compte la correction de la rugosité de la surface intérieure des autoroutes.

Vitesse de l'eau dans les tuyaux

La pression optimale du liquide de refroidissement dans le réseau est nécessaire pour une répartition uniforme de l'énergie thermique sur les radiateurs et les batteries. Pour la sélection correcte des diamètres des tuyaux de chauffage, les valeurs optimales de la vitesse d'avance de l'eau dans les canalisations doivent être prises.

Il convient de rappeler que lorsque l'intensité du mouvement du liquide de refroidissement est dépassée, des bruits parasites peuvent se produire dans le système. Par conséquent, cette valeur doit être comprise entre 0,36 et 0,7 m/s. Si le paramètre est inférieur, des pertes de chaleur supplémentaires se produiront inévitablement. S'il est dépassé, des bruits de construction apparaîtront dans les canalisations et les radiateurs.

Pour le calcul final du diamètre du tuyau de chauffage, utilisez les données du tableau ci-dessous.

En substituant dans la formule de calcul du diamètre du tuyau de chauffage les valeurs précédemment obtenues, vous pouvez déterminer que le diamètre optimal du tuyau pour une pièce particulière sera de 12 mm. Ceci n'est qu'une estimation approximative. En pratique, les experts recommandent d'ajouter 10-15% aux valeurs obtenues. En effet, la formule de calcul du diamètre du tuyau de chauffage peut changer en raison de l'ajout de nouveaux composants au système.
Pour un calcul précis, vous aurez besoin d'un programme spécial pour calculer le diamètre des tuyaux de chauffage.Ces progiciels peuvent être téléchargés dans une version de démonstration avec des capacités de calcul limitées.

Calcul du collecteur de chauffage et des manchons de montage

La technologie de calcul ci-dessus peut être appliquée à tous les types d'alimentation en chaleur - monotube, bitube et collecteur. Cependant, pour ce dernier, il est nécessaire de faire le calcul correct du diamètre du collecteur de chauffage.

Cet élément chauffant est nécessaire pour répartir le liquide de refroidissement sur plusieurs circuits. Dans ce cas, le calcul du diamètre correct du collecteur de chauffage est inextricablement lié au calcul de la section optimale de la canalisation. Il s'agit de la prochaine étape dans la conception d'un système d'alimentation en chaleur.

Pour calculer le diamètre du collecteur de chauffage, vous devez d'abord calculer la section transversale des tuyaux selon le schéma ci-dessus. Ensuite, vous pouvez utiliser une formule assez simple :

M0 = M1 + M2 + M3 + M4

Où M0 - le diamètre de collecteur requis,M1, M2, M3, 4 - diamètres des canalisations raccordées.

Lors de la détermination de la hauteur et de la distance optimale entre les buses, le principe des "trois diamètres" est appliqué. Selon lui, la distance des tuyaux sur la structure devrait être de 6 rayons chacun. Le diamètre total du collecteur de chauffage est également égal à cette valeur.

Mais en plus de ce composant du système, il est souvent nécessaire d'en utiliser d'autres. Comment connaître le diamètre du manchon du tuyau de chauffage? Seulement après avoir effectué un calcul préliminaire de la section transversale des autoroutes. De plus, vous devez prendre en compte l'épaisseur des murs et le matériau de leur fabrication. La conception du manchon et le degré de son isolation thermique en dépendront.

La valeur du diamètre du manchon pour les tuyaux de chauffage est influencée par le matériau de fabrication du mur, ainsi que par le tuyau. Il est important de considérer le degré de dilatation possible lorsque la surface est chauffée. Si les diamètres des tuyaux d'alimentation en chaleur en plastique sont de 20 mm, le même paramètre pour le manchon doit être d'au moins 24 mm.

L'installation du liner doit se faire sur du mortier de ciment ou un matériau similaire incombustible.

Données supplémentaires pour le calcul du diamètre des tuyaux de chauffage

Après avoir choisi le diamètre des tuyaux pour chauffer une maison privée, vous devez choisir le bon matériau pour leur fabrication et prendre en compte les caractéristiques du système de chauffage. Ce paramètre est influencé par la configuration des autoroutes, ainsi que par le nombre de vannes d'arrêt et de régulation.

En plus de connaître le diamètre des tuyaux en chauffage à circulation naturelle, il est nécessaire de prendre en compte la hauteur de la colonne montante de surpression et de bien sélectionner la taille de sa section. Il doit être à une hauteur minimale de 1,5 par rapport aux autres éléments chauffants. Pour augmenter la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement, le diamètre des tuyaux en polypropylène utilisés dans la construction du collecteur de surpression doit être supérieur d'une taille à celui de la ligne principale.

Il est également important de tenir compte de l'épaisseur de la paroi des canalisations. Elle dépend du matériau de fabrication et peut varier de 0,5 mm (acier) à 5 mm (plastique). Le choix du diamètre des tuyaux pour le système de chauffage d'une maison privée est influencé par le matériau de fabrication. Il est donc recommandé d'installer des conduites en plastique pour les systèmes à circulation forcée. Leur diamètre intérieur peut varier de 10 à 30 mm. Vous trouverez plus d'informations sur l'épaisseur de paroi des tuyaux en polymère pour le chauffage dans les données du tableau.

Pour les modèles en acier, il est nécessaire de prendre en compte non seulement leurs dimensions géométriques, mais également leur masse. Cela dépend directement de l'épaisseur de la paroi. Dans les programmes de calcul du diamètre des tuyaux de chauffage, il doit y avoir une fonction pour calculer la densité de 1 lm. ligne d'acier.

Connaissant ces caractéristiques supplémentaires, vous pouvez effectuer le calcul le plus précis des paramètres du système de chauffage, y compris la sélection correcte des diamètres des tuyaux de chauffage.

S'il est nécessaire de calculer uniquement la section transversale des lignes conductrices de chaleur, vous pouvez utiliser des versions de démonstration gratuites de programmes professionnels.

Matériau du tuyau de chauffage

En plus du choix correct des diamètres de tuyaux pour l'alimentation en chaleur, vous devez connaître les caractéristiques de leur matériau de fabrication. Cela affectera la perte de chaleur du système, ainsi que la pénibilité de l'installation.

Il convient de rappeler que le calcul des diamètres des tuyaux de chauffage n'est effectué qu'après le choix du matériau pour leur fabrication. Actuellement, plusieurs types de canalisations sont utilisés pour compléter les systèmes d'alimentation en chaleur :

• Polymère... Ils sont fabriqués en PP ou XLPE. La différence réside dans les composants supplémentaires ajoutés au cours du processus de production. Après avoir calculé le diamètre des tuyaux en polypropylène pour l'alimentation en chaleur, vous devez sélectionner correctement l'épaisseur de leur paroi. Elle varie de 1,8 à 3 mm, selon les paramètres de la pression maximale dans les lignes ;
• Acier... Jusqu'à récemment, c'était l'option la plus courante pour organiser le chauffage. Malgré leurs caractéristiques de résistance plus que bonnes, les tuyaux en acier présentent un certain nombre d'inconvénients importants - installation complexe, rouille superficielle progressive et rugosité accrue. Alternativement, des tuyaux en acier inoxydable peuvent être utilisés. L'un de leurs coûts est d'un ordre de grandeur supérieur aux "noirs" ;
• Cuivre... En termes de caractéristiques techniques et opérationnelles, les canalisations en cuivre sont la meilleure option. Ils se caractérisent par un allongement suffisant, c'est-à-dire si l'eau gèle à l'intérieur, le tuyau se dilatera pendant un certain temps sans perte d'étanchéité. L'inconvénient est le coût élevé.

En plus du diamètre du tuyau correctement sélectionné et calculé, vous devez décider de la méthode de leur raccordement. Cela dépend aussi du matériau de fabrication. Pour le polymère, un manchon de raccordement est utilisé par soudure ou à base d'adhésif (très rarement). Les canalisations en acier sont installées par soudage à l'arc (connexions de la meilleure qualité) ou par la méthode filetée.

Dans la vidéo, vous pouvez voir un exemple de calcul du diamètre des tuyaux en fonction du débit optimal du liquide de refroidissement :