Підбір діаметрів газових трубопроводів - розрахунки, норми та практичні приклади

7 kwietnia 2026 | Газ

Правильний підбір діаметрів газових трубопроводів є основою безпечної та ефективної установки. Занадто малі діаметри спричиняють надмірне падіння тиску та неправильну роботу газових приладів, а занадто великі - зайві витрати. У малих установках з одним споживачем (наприклад, одноквартирний будинок з конденсаційним котлом) зазвичай достатньо сталевої труби DN15. Однак у випадку більших установок з кількома газовими приладами та розгалуженою мережею трубопроводів необхідні точні гідравлічні розрахунки.

Якщо вам потрібно швидко підібрати діаметри газових трубопроводів, скористайтеся нашим калькулятором газових установок низького тиску або калькулятором мереж середнього та високого тиску.

Основні поняття та принципи

При розрахунках газових установок низького тиску (до 5 кПа) найважливішою умовою є забезпечення відповідного тиску газу на кожному споживачі, особливо на тому, що розташований найменш вигідно відносно джерела газу. На початку установки, за редуктором, маємо визначений розташовуваний тиск (зазвичай 2,0-2,5 кПа). Завдання проектувальника - підібрати діаметри так, щоб падіння тиску в усій установці не спричинило надто низького тиску на жодному газовому приладі.

Розташовуваний тиск та допустиме падіння тиску

Розташовуваний тиск - це тиск газу на виході з редуктора (або на вході до внутрішньої установки). Для установок низького тиску він зазвичай становить 2,0-2,5 кПа (20-25 мбар). Кожен газовий прилад має визначений діапазон робочого тиску, наприклад 1,3-2,5 кПа. Різниця між розташовуваним тиском та мінімальним тиском, необхідним для приладу, становить допустиме падіння тиску в установці.

У проектній практиці прийнято, що загальне падіння тиску в газовій установці низького тиску не повинно перевищувати 150-200 Па (1,5-2,0 мбар). Це значення значно менше теоретично допустимого, що забезпечує запас безпеки.

Підвищення тиску у вертикальних ділянках

Важливим явищем є підвищення тиску природного газу у вертикальних ділянках, спрямованих вгору. Природний газ легший за повітря (відносна щільність прибл. 0,6), тому при підйомі на кожен метр тиск газу зростає на 5,4 Па. Це явище діє на користь проектувальника у випадку установок, що живлять споживачів на верхніх поверхах, оскільки компенсує частину втрат тиску, спричинених опором потоку.

При розрахунку загального падіння тиску цей виграш необхідно відняти від суми лінійних та місцевих втрат:

$\Delta p_{calk} = \Delta p_{lin} + \Delta p_{miejsc} - h \cdot 5{,}4 \text{ [Pa]}$

Де $h$ - висота підйому в метрах.

Розрахунок витрати газу

Витрата газу через установку безпосередньо випливає з потужності встановлених газових приладів. Для визначення об'ємної витрати необхідно поділити теплову потужність приладу на теплоту згоряння газу:

$V = \frac{Q}{W_d} \text{ [m}^3\text{/h]}$

Де:

$V$ - об'ємна витрата газу [м³/год]
$Q$ - теплова потужність приладу [кВт]
$W_d$ - теплота згоряння газу [кВт·год/м³]

Для високометанового природного газу (група E) теплота згоряння становить прибл. 9,44 кВт·год/м³ (34 МДж/м³). Наприклад, котел потужністю 24 кВт споживає:

$V = \frac{24}{9{,}44} = 2{,}54 \text{ m}^3\text{/h}$

Для швидкого перерахунку витрат для різних газів та одиниць стане у нагоді конвертер витрат газу.

Типові потужності газових приладів та споживання газу

У таблиці нижче наведено орієнтовні потужності та витрати газу для типових приладів в установках низького тиску:

Газовий прилад	Потужність [кВт]	Витрата газу [м³/год]
Газова плита (4-конфоркова)	8-10	0,85-1,06
Проточний водонагрівач ГВП	18-28	1,91-2,97
Одноконтурний котел опалення	15-30	1,59-3,18
Двоконтурний конденсаційний котел	20-35	2,12-3,71
Газовий повітронагрівач	10-50	1,06-5,30
Газовий інфрачервоний випромінювач	5-40	0,53-4,24

Розрахунок падіння тиску

Падіння тиску в газовій установці низького тиску розраховується за спрощеною формулою Ренуара:

$\Delta p = 23{,}2 \cdot d \cdot \frac{L \cdot V^{1{,}82}}{D^{4{,}82}} \text{ [daPa]}$

Де:

$\Delta p$ - падіння тиску [даПа]
$d$ - відносна щільність газу (для газу E: 0,6) [-]
$L$ - розрахункова довжина ділянки [км]
$V$ - об'ємна витрата газу [м³/год]
$D$ - внутрішній діаметр труби [см]

Для перерахунку результату в Па/м необхідно помножити $\Delta p$ на 10 (перерахунок даПа в Па) і поділити на довжину ділянки в метрах.

Ця формула діє для турбулентних потоків, що є типовим випадком у газових установках. На її основі можна розрахувати питоме падіння тиску (Па/м) і порівняти його з допустимим значенням.

Підбір діаметра - рекомендовані значення

У таблиці нижче наведено орієнтовні діапазони витрат для стандартних діаметрів сталевих труб:

Номінальний діаметр	Внутрішній діам. [мм]	Макс. витрата [м³/год]	Типове застосування
DN15 (1/2")	16,1	~2,5	Один споживач до 24 кВт
DN20 (3/4")	21,7	~5,0	Котел + плита
DN25 (1")	27,2	~10,0	Збірні ділянки, малі будівлі
DN32 (1 1/4")	36,0	~20,0	Багатоквартирні будинки
DN40 (1 1/2")	41,9	~30,0	Газові стояки
DN50 (2")	53,1	~55,0	Головні подавальні трубопроводи

Максимальні витрати наведено для питомого падіння тиску прибл. 10 Па/м. Остаточний підбір вимагає перевірки, що швидкість потоку не перевищує 6 м/с на найбільш навантаженій ділянці (K. Bąkowski, "Sieci i instalacje gazowe").

Місцеві втрати - еквівалентні довжини

Окрім лінійних втрат (на прямих ділянках) у газовій установці виникають місцеві втрати на фітингах, кранах та елементах арматури. Найчастіше їх враховують методом еквівалентних довжин - кожен елемент арматури замінюється еквівалентною ділянкою прямої труби того ж діаметра. У таблиці нижче наведено еквівалентні довжини (в метрах) для типових елементів арматури:

Тип місцевого опору	DN10	DN15	DN20	DN25	DN32	DN40	DN50	DN65
Кульовий кран	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,80
Кутовий кран	0,30	0,40	0,70	0,80	1,00	1,70	2,00	3,00
Коліно	0,40	0,50	1,30	1,30	1,50	1,50	1,70	1,70
Звуження	-	0,20	0,40	1,20	1,20	1,60	1,60	-
Трійник прохідний	0,10	0,40	0,40	0,50	0,60	0,90	1,30	1,80
Трійник відгалуження	0,25	0,40	0,90	1,10	1,40	1,90	2,70	4,50

У спрощених розрахунках, замість підрахунку окремих елементів арматури, приймають, що місцеві втрати становлять 20-30% лінійних втрат. Це допустимо в установках з простою конфігурацією.

Матеріали газових трубопроводів

Вибір матеріалу труб залежить від місця прокладання установки і суворо регулюється нормативами.

Внутрішні установки

Всередині будівель газові трубопроводи виконують виключно зі сталевих труб (чорних або оцинкованих), з'єднаних зварюванням. Різьбові з'єднання допускаються лише там, де зварювання неможливе (наприклад, при монтажі арматури). Сталеві труби застосовують відповідно до PN-EN 10255 (шовні труби) або PN-EN 10216 (безшовні труби).

Також допускається застосування мідних труб (PN-EN 1057) у внутрішніх установках з тиском до 5 кПа, за умови, що це тверді або напівтверді труби з товщиною стінки не менше 1 мм. З'єднання виконують твердим паянням.

Зовнішні установки (вводи, мережі)

Газові вводи та розподільні мережі, прокладені в ґрунті, найчастіше виконують з труб PE (поліетиленових) позначення PE100 SDR11 або SDR17,6 відповідно до PN-EN 12007. Труби PE з'єднують стиковим або електромуфтовим зварюванням. У місці переходу з PE на сталь (перед входом у будівлю) використовують перехідники PE/сталь.

Труби PE не можна прокладати всередині будівель та над поверхнею ґрунту (чутливість до УФ-випромінювання та механічних пошкоджень).

Газомір та редуктор тиску

Підбір газоміра

Газомір підбирають на основі максимальної витрати газу, розрахованої із суми потужностей усіх газових приладів, з урахуванням коефіцієнта одночасності (не всі прилади працюють одночасно на повну потужність). Максимальна витрата газоміра (Q_max) повинна бути більшою або рівною розрахованій витраті. Водночас мінімальна витрата (Q_min) повинна забезпечувати правильний вимір при роботі найменшого приладу.

Типові мембранні газоміри, що застосовуються в житлових установках:

G4 - Q_max = 6 м³/год - для окремих квартир (котел + плита)
G6 - Q_max = 10 м³/год - для квартир з більшим споживанням
G10 - Q_max = 16 м³/год - для одноквартирних будинків з великим котлом
G16 - Q_max = 25 м³/год - для малих багатоквартирних будинків
G25 - Q_max = 40 м³/год - для багатоквартирних будинків

Редуктор тиску

Редуктор знижує тиск газу з рівня мережі (середній тиск, зазвичай 100-400 кПа) до робочого тиску внутрішньої установки (низький тиск, 2,0-2,5 кПа). Його підбирають на основі максимальної витрати та необхідного вихідного тиску. Редуктор повинен мати запобіжний клапан (скидний), що захищає установку від надмірного зростання тиску у випадку аварії.

Практичний приклад - крок за кроком

Проаналізуємо розрахунки для газової установки в малому цеху з трьома газовими повітронагрівачами потужністю 15 кВт кожен.

Вихідні дані

3 газові повітронагрівачі, потужність: 15 кВт кожен
Тиск за редуктором: 2,5 кПа (з умов підключення)
Мінімальний тиск, необхідний повітронагрівачам: 2,0 кПа (з технічного паспорта)
Допустиме падіння тиску: 2,5 - 2,0 = 0,5 кПа = 500 Па (але приймаємо макс. 200 Па)
Високометановий природний газ E, W_d = 9,44 кВт·год/м³

Крок 1: Розрахунок витрат

Витрата газу для одного повітронагрівача:

$V_1 = \frac{15}{9{,}44} = 1{,}59 \text{ m}^3\text{/h}$

Витрати на окремих ділянках установки:

Ділянка III (від розгалуження до останнього повітронагрівача): 1,59 м³/год (15 кВт)
Ділянка II (від першого розгалуження до другого): 3,18 м³/год (30 кВт)
Ділянка I (від редуктора до першого розгалуження): 4,77 м³/год (45 кВт)

Крок 2: Підбір діаметрів

Користуючись калькулятором газових установок низького тиску, вводимо витрати та зчитуємо запропоновані діаметри:

15 кВт (1,59 м³/год) - DN15 - питоме падіння тиску: 4,95 Па/м
30 кВт (3,18 м³/год) - DN20 - питоме падіння тиску: 5,41 Па/м
45 кВт (4,77 м³/год) - DN25 - питоме падіння тиску: 3,41 Па/м

Крок 3: Розрахунок лінійних втрат

Приймаємо довжини ділянок: кожна горизонтальна ділянка - 10 м, а стояк - 4 м. Ділянка I - 14 м (10 м горизонтально + 4 м стояка), ділянка II - 10 м, ділянка III - 10 м.

$\Delta p_{lin} = 3{,}41 \cdot 14 + 5{,}41 \cdot 10 + 4{,}95 \cdot 10 = 151{,}3 \text{ Pa}$

Крок 4: Врахування місцевих втрат

Спрощено приймаємо місцеві втрати як 20% лінійних втрат:

$\Delta p_{miejsc} = 0{,}2 \cdot 151{,}3 = 30{,}3 \text{ Pa}$

Крок 5: Врахування підвищення тиску у стояку

На 4-метровій вертикальній ділянці тиск газу зростає:

$\Delta p_{pion} = 4 \cdot 5{,}4 = 21{,}6 \text{ Pa}$

Крок 6: Загальне падіння тиску

$\Delta p_{calk} = 151{,}3 + 30{,}3 - 21{,}6 = 160{,}0 \text{ Pa}$

Загальне падіння тиску становить 160 Па, що менше допустимих 200 Па. Підібрані діаметри відповідають вимогам.

Підбір газоміра

Сумарна витрата газу становить 4,77 м³/год. Відповідним буде газомір G6 (Q_max = 10 м³/год), що забезпечує запас пропускної здатності та правильний вимір при роботі одного повітронагрівача.

Норми та правила

Проектування та виконання газових установок у Польщі регулюють наступні документи:

PN-EN 1775 - Газопостачання. Газопроводи в будівлях. Максимальний робочий тиск до 5 бар. Функціональні рекомендації
PN-M-34507 - Газові установки на газоподібному паливі з мідних труб. Технічні вимоги
Розпорядження Міністра інфраструктури щодо технічних умов, яким повинні відповідати будівлі та їх розташування (Dz.U. 2019 поз. 1065 зі змінами) - Розділ IV, Глава 7: Газова установка
PN-EN 12007 - Газова інфраструктура. Трубопроводи з максимальним робочим тиском до 16 бар
PN-EN 10255 - Нелеговані сталеві труби, придатні для зварювання та нарізання різьби

Проектувальник повинен мати відповідні будівельні кваліфікації за спеціальністю інсталяційних мереж, установок та обладнання опалювальних, вентиляційних, газових, водопостачальних та каналізаційних систем.

Безпека газових установок

Природний газ є горючим та вибухонебезпечним паливом, тому при проектуванні та виконанні газових установок необхідно дотримуватися особливих правил безпеки:

Герметичність - установка повинна бути герметичною. Після виконання проводять випробування на герметичність тиском 5 кПа (50 мбар) для установок низького тиску. Падіння тиску протягом 30 хвилин не повинно перевищувати 0,1 кПа
Вентиляція - приміщення з газовими приладами повинні мати належну вентиляцію (припливну та витяжну)
Відведення продуктів згоряння - кожен газовий прилад з відкритою камерою згоряння повинен бути підключений до димового каналу
Датчики газу - у приміщеннях громадського призначення рекомендується встановлення газових детекторів
Маркування - газові трубопроводи позначають жовтим кольором
Відстані - газові трубопроводи повинні дотримуватися необхідних відстаней від електричних, водопровідних та інших інсталяційних трубопроводів
Запірна арматура - перед кожним газовим приладом та на кожному стояку повинна бути запірна арматура (газовий кран)

Підсумок

Підбір діаметрів газових трубопроводів вимагає врахування багатьох факторів: витрати газу, що випливає з потужності споживачів, допустимого падіння тиску, лінійних та місцевих втрат, а також явища підвищення тиску у стояках. При простих установках з одним споживачем труба DN15 зазвичай достатня. При більших установках необхідні точні гідравлічні розрахунки.

Правильно підібрана газова установка забезпечує безпечну та ефективну роботу всіх газових приладів. Пам'ятайте про дотримання чинних норм та правил і виконання випробування на герметичність після завершення монтажу.

Підберіть діаметри газових трубопроводів за допомогою калькулятора газових установок низького тиску або калькулятора мереж середнього/високого тиску. Для перерахунку витрат між різними одиницями та умовами скористайтеся конвертером витрат газу.

Повернутися до списку статей