УДК 658.264

Сравнение стальных и полипропиленовых труб в системах отопления домов

Шорников Андрей Григорьевич – магистр кафедры «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика» Самарского государственного технического университета

Аннотация: Многие дома построены 40-50 и более лет назад [1]. За это время трубы отопления сильно износились, появилась коррозия [2]. В некоторых домах проводится капитальный ремонт. Перед проведением капитального ремонта был проведен опрос жильцов какие трубы для отопления ставить: стальные или полипропиленовые. Почти все жильцы проголосовали за стальные, объясняя это тем, что в квартире станет холоднее при использовании полипропиленовых труб. Также была причина – боязнь случайно повредить трубу из-за удара каким-либо предметом, например, пылесосом во время уборки. В данной статье рассмотрим действительно ли похолодает в квартире на самом деле.

Ключевые слова: теплопроводность, теплоотдача, тепловой поток, трубы, радиатор.

Есть большое количество исследований от Казанского государственного архитектурно-строительного университета на тему влияния гидравлических характеристик узлов отопления из различных материалов[3, 4, 5], однако статей про сравнение тепловых потоков от труб из различных материалов мало.

За последнее десятилетие полипропиленовые трубы получили широкое применение в системах отопления загородных домов, однако в городских системах отопления так и не получили широкого применения, так отсутствует длительный опыт применения, а также нужна разработка новых методов для определения износа труб. Есть статьи, в которых описываются свойства полимерных труб [6, 7, 8].

Все люди живут в разных по площади квартирах, поэтому, рассмотрев множество планировок квартир, было определено, что средняя площадь самой большой комнаты в квартире 20м2. Сделаем следующие предположения: длина вертикального участка трубы 2м, а горизонтального 1 м, температура воды 70 0С, температура воздуха 20 0С, наружный диаметр трубы 20 мм, толщина стенки стальной трубы 1,5 мм, толщина стенки полипропиленовой трубы 1,5 мм.

Есть упрощенная методика расчета для определения тепловой мощности радиатора: 100*площадь комнаты. В нашем случае мощность будет 2000 Вт. Для определения теплового потока от цилиндрической стенки [9] используем формулу:

image001(1)

Где α1,2 – коэффициент теплоотдачи воды и воздуха соответственно; λ – коэффициент теплопроводности; l –длина участка; d1,2 – внутренний и наружный диаметр трубы.

Для определения α воспользуемся таблицами с диапазонами значений. В случае воды у нас происходит вынужденная конвекция, то α1=500-10000 Вт/м2*К, для удобства примем α1=1000 Вт/м2*К; в случае воздуха - свободная конвекция, то α2=4-50 Вт/м2*К [10], для удобства примем α2=10 Вт/м2*К. Коэффициент теплопроводности стальной трубы 45 Вт/м*К, полипропиленовой трубы 0,25 Вт/м*К. Внутренний и наружный диаметр стальной трубы 0,017 и 0,02 м соответственно, для полипропиленовой трубы 0,0132 м и 0,02 м соответственно.

Подставив все значения для стальной трубы в формулу (1), получим Q = 63 Вт в случае для вертикального участка; для горизонтального участка Q = 31,5 Вт. Суммарный тепловой поток составит 94,5 Вт. С включенным радиатором тепловой поток составит 2094,5 Вт. Доля теплового потока от стальной трубы составит 4,5%.

Для полипропиленовой трубы Q = 54 Вт и Q = 27 Вт для вертикального и горизонтального участков соответственно. Суммарный тепловой поток составит 81 Вт. С включенным радиатором тепловой поток составит 2081 Вт. Доля теплового потока от полипропиленовой трубы составит 3,9%.

Заключение

Таким образом, в результате расчетов было определено, что большую часть тепла дает радиатор в независимости от материала труб. Значит выбор материала для труб отопления надо выбирать по другим характеристикам: цена, скорость и безопасность монтажа, стойкость к коррозии, долговечность. Под эти все критерии подходит полипропиленовые трубы, однако отсутствие широкого опыта их применения отталкивает жильцов от их применения, поэтому они выбирают классику – стальные трубы.

Список литературы

  1. Павлова Г. Г. Износ жилищного фонда как одна из основных проблем жилищной сферы города Челябинска // Общество, экономика, управление. 2022. Том 7, № 2.
  2. Титов Г. И. Причины повреждаемости тепловых сетей / Новопашина Н. А., Титов В. Г. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2016. № 2 (23). С. 19-22.
  3. Валиуллин М. А. Исследование гидравлических характеристик приборных узлов поквартирных систем отопления из РЕХ-труб / Валиуллин, М. А., Замалеев С.Х.// Известия КГАСУ, 2014, №4(30) - С. 244-248.
  4. Гилязов Д. Г. Исследование гидравлических характеристик унифицированных узлов поквартирных систем отопления из медных труб / Гилязов Д. Г., Валиуллин, М. А // Известия КГАСУ, 2013, №1(23). – С.125-128.
  5. Замалеев С. Х. Гидравлические характеристики бетонных отопительных приборов / Замалеев С.Х., Валиуллин, М. А. // Известия КГАСУ, 2015, №2(32) - С.200-207
  6. Глазков А. С. Анализ материалов, применяемых в производстве полимерных труб для строительства нефтегазопроводов / Глазков А. С., Гарифуллин А. А., Фассахов М. А., Насибуллин Т. Р., Гулин Д. А. // Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ, 2020, 5-6. – С.40-45
  7. Антоненко А. А. Исследование параметров полимерной армированной трубы / Антоненко А. А., Шайдаков В. В., Людвиницкая А. Р. // Территория нефтегаз, 2013 №9 - С.62-66
  8. Евсеева К. А. Новые полимерные трубы для промышленного применения / Евсеева К. А., В. В. Битт, В. И. Скребнев, Е. В. Калугина // Ros. Khim. Zh. 2021. V. 65. N 3 - С.85-90
  9. Исаченко В. П., Осипова В. П., Сукомел А.С. Теплопередача: учебник для вузов. М., Энергоиздат, 1981.
  10. Бухмиров В.В. Тепломассообмен: Учеб. пособие / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2014. – 360 с.

Spcial}