Установка LPG низького тиску — підбір діаметрів труб (пропан і суміш)

29 maja 2026 | Газ

Установка на зріджений газ (LPG), що живиться з присадибного резервуара або батареї балонів, для багатьох будинків поза зоною охоплення мережі природного газу є єдиною альтернативою мазуту чи пелетам. Серцем кожного такого проекту є підбір діаметрів трубопроводів. Занадто вузька труба спричиняє надмірне падіння тиску та нестабільну роботу котла чи плити, занадто широка — зайво підвищує витрати. На відміну від природного газу, LPG важчий за повітря і має зовсім інші фізичні властивості, що безпосередньо впливає на розрахунки.

Якщо вам потрібно швидко підібрати діаметри для своєї установки, скористайтеся калькулятором установки LPG низького тиску — він враховує обидва види палива, три матеріали труб та опір фітингів.

Установка LPG низького тиску — підбір діаметрів труб

Що таке установка LPG низького тиску

Зріджений газ зберігається в резервуарі або балоні під тиском кількох барів у рідкій фазі. Однак до споживачів він надходить як газ, під значно зниженим тиском. У домашніх установках редукція відбувається найчастіше двоступінчасто:

I ступінь — редуктор біля резервуара знижує тиск приблизно до 0,7–1,5 бар (проміжний тиск),
II ступінь — редуктор перед входом до будівлі встановлює робочий тиск установки низького тиску.

Номінальний тиск живлення споживачів становить 37 мбар (3,7 кПа) для пропану та пропан-бутанової суміші та 30 мбар для чистого бутану. Саме ділянка за редуктором II ступеня — від входу до будівлі аж до кранів біля приладів — є предметом гідравлічних розрахунків, описаних у цій статті.

Допустиме падіння тиску

Завдання проектувальника — підібрати діаметри так, щоб тиск на найменш вигідно розташованому споживачі не впав нижче значення, необхідного приладу. На практиці для установок LPG низького тиску приймають, що падіння тиску у внутрішній установці не повинно перевищувати прибл. 2,5 мбар (250 Па). Це залишає безпечний запас відносно номінальних 37 мбар та допусків споживачів.

Низький тиск LPG та природний газ — ключові відмінності

Хоча метод розрахунків подібний, LPG відрізняється від природного газу (GZ-50) у трьох суттєвих площинах:

Робочий тиск — 37 мбар для LPG проти 20–25 мбар для природного газу низького тиску.
Теплота згоряння — LPG має у кілька разів вищу теплоту згоряння в перерахунку на м³, тому для тієї ж потужності потрібна значно менша об'ємна витрата.
Щільність відносно повітря — це відмінність з найбільшими наслідками. Природний газ легший за повітря, LPG важчий за нього. Це впливає як на розрахунки стояків, так і на правила безпеки (див. далі).

Якщо ви проектуєте установку на мережевий газ, відповідним інструментом буде калькулятор установки природного газу низького тиску. Для мереж, що живлять більші об'єкти, стане у нагоді калькулятор мереж середнього та високого тиску.

Технічний пропан vs суміш 60/40 пропан-бутан

У польських умовах зустрічаються два основні види палива. Технічний пропан домінує в резервуарних установках, оскільки випаровується вже при від'ємних температурах (температура кипіння прибл. −42 °C) і добре працює протягом усієї зими. Суміш 60/40 (60% пропану, 40% бутану) типова для балонів, але бутан перестає випаровуватися вже при прибл. 0 °C, тому взимку його ефективність як газової фази падає.

Відмінності у щільності, в'язкості та теплоті згоряння безпосередньо впливають на опір потоку та підбір діаметра. У таблиці нижче наведено параметри, що використовуються в розрахунках:

Параметр	Технічний пропан	Суміш 60/40
Щільність газу [кг/м³]	1,90	2,15
Кінематична в'язкість [м²/с]	4,22 · 10⁻⁶	3,64 · 10⁻⁶
Теплота згоряння [кВт·год/м³]	26,7	27,8

Суміш щільніша і має вищу теплоту згоряння — при тій же потужності споживачів вона вимагає дещо меншої об'ємної витрати, але генерує більші втрати, пов'язані зі щільністю. Тому при підборі діаметра завжди варто вказати в розрахунках відповідне паливо.

Що впливає на підбір діаметра

На остаточний підбір перерізу труби впливає кілька факторів, які калькулятор аналізує одночасно:

Витрата (або потужність споживачів) — чим більша потреба, тим більший необхідний діаметр.
Довжина установки — подовження траси збільшує сумарне падіння тиску.
Матеріал труби та його шорсткість — сталь, мідь і поліетилен відрізняються гладкістю стінки, що впливає на опір тертя.
Допустиме падіння тиску — гранична величина, яку не можна перевищувати.
Швидкість газу — обмежена до 6 м/с, щоб уникнути шуму та ерозії стінок.

Абсолютна шорсткість матеріалів

Кожен матеріал має різну гладкість внутрішньої стінки, описану абсолютною шорсткістю ε. Чим нижче значення, тим менший опір тертя:

Сталь	0,15 мм
Мідь	0,0015 мм
Поліетилен (PE)	0,007 мм

Чому швидкість газу обмежуємо до 6 м/с

Перевищення швидкості 6 м/с призводить до неприємного шуму (свист у трубопроводах) та прискореної ерозії стінок, особливо на колінах. Що важливо, опір потоку зростає з квадратом швидкості — дворазове збільшення швидкості означає вчетверо більше падіння тиску. Тому дотримання ліміту — це не лише питання акустичного комфорту, але й енергетичної економічності установки.

Як розраховується падіння тиску

Питоме падіння тиску (на метр трубопроводу) визначається за рівнянням Дарсі-Вейсбаха:

$\frac{\Delta p}{L} = \rho \cdot \frac{\lambda}{D} \cdot \frac{v^2}{2} \ \left[\mathrm{Pa/m}\right]$

Де:

$\rho$ — щільність газу [кг/м³]
$\lambda$ — коефіцієнт тертя [-]
$D$ — внутрішній діаметр труби [м]
$v$ — швидкість потоку [м/с]

Характер потоку визначає число Рейнольдса:

$Re = \frac{v \cdot D}{\nu}$

де $\nu$ — кінематична в'язкість газу. Коефіцієнт тертя $\lambda$ залежить від режиму потоку:

для ламінарного потоку ( $Re < 2300$ ): $\lambda = \dfrac{64}{Re}$ ,
для турбулентного потоку ( $Re \geq 2300$ ) — з рівняння Колбрука-Уайта:

$\frac{1}{\sqrt{\lambda}} = -2 \log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3{,}7\,D} + \frac{2{,}51}{Re\sqrt{\lambda}}\right)$

У газових установках потік майже завжди турбулентний, а рівняння Колбрука-Уайта є неявним — вимагає ітераційного розв'язання. Ручний розрахунок цього для кожної ділянки, при кількох колінах і трійниках, — це робота на кілька десятків хвилин і реальний ризик помилки. Калькулятор установки LPG виконує повну ітерацію для кожного запропонованого діаметра за частку секунди.

Еквівалентна довжина фітингів

Падіння тиску виникає не лише на прямих ділянках (лінійні втрати), але також на фітингах та арматурі — колінах, трійниках, звуженнях та кранах (місцеві втрати). Найзручніше враховувати їх методом еквівалентної довжини: кожен елемент замінюється рівнозначною ділянкою прямої труби того ж діаметра, що генерує такий самий опір.

Нижче наведено орієнтовні еквівалентні довжини для мідних труб у типових домашніх діаметрах:

Елемент	15×1	18×1	22×1
Коліно 90°	0,40	0,50	0,60
Кульовий кран	0,15	0,20	0,25
Трійник (прохідний)	0,30	0,40	0,50

Висновок практичний: проста траса завдовжки 15 м з кількома колінами та кранами може мати розрахункову довжину близько 20 м. Нехтування фітингами — одна з найчастіших причин недооцінки падіння тиску. Калькулятор дозволяє ввести кількість окремих фітингів та автоматично додає їхню еквівалентну довжину.

Стояки при LPG — увага на щільність

Оскільки LPG важчий за повітря, у висхідних стояках тиск газу зменшується (на відміну від природного газу, де він зростає). Падіння становить прибл. 7 Па на кожен метр підйому для пропану та прибл. 9 Па/м для суміші. Цю втрату слід додати до суми опорів, коли споживач розташований вище входу газу до будівлі.

Перерахунок потужності споживачів у витрату

Витрата газу безпосередньо випливає з потужності встановлених приладів. Для її визначення ділимо теплову потужність на теплоту згоряння палива:

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

Де $Q$ — потужність [кВт], а $W_d$ — теплота згоряння [кВт·год/м³]. Для пропану $W_d = 26{,}7$ , для суміші $27{,}8$ . Наприклад, котел потужністю 24 кВт на пропані споживає $24 / 26{,}7 = 0{,}90$ м³/год. Витрату можна також виразити в кг/год, помноживши об'єм на щільність газу — у галузі LPG часто оперують кілограмами.

Прилад	Потужність [кВт]	Витрата [м³/год]	Споживання [кг/год]
Газова плита (4-конфоркова)	8–9	0,30–0,34	0,57–0,65
Двоконтурний конденсаційний котел	20–24	0,75–0,90	1,42–1,71
Одноконтурний котел опалення	15–30	0,56–1,12	1,07–2,13
Проточний водонагрівач ГВП	18–28	0,67–1,05	1,28–1,99
Газовий випромінювач / повітронагрівач	5–40	0,19–1,50	0,36–2,85

Значення наведено для пропану ( $W_d = 26{,}7$ кВт·год/м³, щільність 1,90 кг/м³). При проектуванні слід ще врахувати коефіцієнт одночасності — рідко всі прилади працюють одночасно на повну потужність.

Продуктивність випаровування джерела

Підбір діаметра — це лише половина завдання. Друга — це перевірка, чи джерело встигне з випаровуванням газу. Продуктивність газової фази резервуара або балона залежить від площі, змоченої рідиною, рівня наповнення та температури навколишнього середовища. Взимку, при низькому рівні газу в балоні, продуктивність випаровування може різко впасти — навіть найкраще підібрана труба не допоможе, якщо споживач не отримає достатньої кількості газової фази.

Практичний приклад — крок за кроком

Розглянемо одноквартирний будинок, що живиться пропаном з присадибного резервуара. Споживачі: газова плита 9 кВт та конденсаційний котел 24 кВт. Внутрішня установка з мідної труби.

Котельня з газовим котлом на LPG та мідною установкою

Крок 1: Витрати

Котел: $24 / 26{,}7 = 0{,}90$ м³/год
Плита: $9 / 26{,}7 = 0{,}34$ м³/год
Головна ділянка (обидва споживачі): $33 / 26{,}7 = 1{,}24$ м³/год

Крок 2: Підбір діаметрів

Вводячи витрати в калькулятор установки LPG (паливо: пропан, матеріал: мідь), зчитуємо запропоновані діаметри та їхні параметри:

1,24 м³/год (головна ділянка) → мідь 18×1 — швидкість прибл. 1,7 м/с, питоме падіння прибл. 6 Па/м
0,90 м³/год (до котла) → мідь 15×1 — швидкість прибл. 1,9 м/с
0,34 м³/год (до плити) → мідь 12×1 — швидкість прибл. 1,2 м/с

Усі швидкості знаходяться нижче ліміту 6 м/с.

Крок 3: Розрахункова довжина головної ділянки

Приймемо 12 м прямої ділянки 18×1 та арматуру: 3 коліна, 1 кульовий кран, 1 прохідний трійник. З таблиці еквівалентних довжин:

$L_{obl} = 12 + 3 \cdot 0{,}50 + 0{,}20 + 0{,}40 = 14{,}1 \ \mathrm{m}$

Крок 4: Втрати на головній ділянці

$\Delta p = 6 \cdot 14{,}1 = 84{,}6 \ \mathrm{Pa}$

Крок 5: Корекція на стояк

Котел розташований на 3 м вище входу газу. Оскільки пропан важчий за повітря, у висхідному стояку тиск зменшується — додаємо втрату:

$\Delta p_{pion} = 3 \cdot 7 = 21 \ \mathrm{Pa}$

Крок 6: Загальне падіння

$\Delta p_{calk} \approx 84{,}6 + 21 = 105{,}6 \ \mathrm{Pa}$

Загальне падіння (прибл. 106 Па) є помітно нижчим за допустимі 250 Па — підібрані діаметри відповідають вимогам, із запасом на розширення. Точні значення для своєї конфігурації найкраще перевірити безпосередньо в калькуляторі установки LPG, який розрахує падіння для всіх ділянок та фітингів одночасно.

Найчастіші помилки

Нехтування фітингами — розрахунок лише довжини прямих ділянок занижує падіння тиску навіть на кілька десятків відсотків.
Плутання палива — пропан і суміш мають різну щільність та теплоту згоряння; розрахунки для неправильного газу дають хибну витрату та опір.
Неправильне трактування стояків — при LPG висхідні стояки — це додаткова втрата, а не виграш, як при природному газі.
Перевищення швидкості 6 м/с — призводить до шуму та квадратичного зростання втрат.
Плутання одиниць — мбар, кПа і Па легко переплутати (1 мбар = 100 Па = 0,1 кПа).
Прокладання труб у приміщеннях нижче рівня землі — див. безпеку.

Безпека та матеріали

Найважливіше правило, що випливає з фізики LPG: газ, важчий за повітря, накопичується біля підлоги, у заглибленнях, каналах та підвалах. Тому установку LPG не прокладають у приміщеннях та просторах, розташованих нижче рівня землі без належної вентиляції, у каналах чи колодязях, де могла б утворитися небезпечна вибухова суміш.

З тієї ж причини приміщення з приладами на зріджений газ повинні мати витяжну вентиляцію з отвором біля самої підлоги — це суттєва відмінність від природного газу, де витяжку розміщують під стелею, бо природний газ піднімається вгору.

Щодо матеріалів:

Усередині будівлі — сталеві труби (з'єднані зварюванням) або мідні (з'єднані твердим паянням, припій з температурою плавлення вище 450 °C).
Зовні / під землею — ввід від резервуара прокладають трубою PE, з'єднаною зварюванням; PE не можна прокладати всередині будівель або над поверхнею ґрунту (чутливість до УФ та механічних пошкоджень). PE закінчується в ґрунті, а вихід на стіну будівлі виконують через перехід PE/сталь — підхід до головного крана веде вже сталева труба.

Проектування та виконання установок на зріджений газ регулюють зокрема: PN-EN 1775 (газопроводи в будівлях), Розпорядження Міністра інфраструктури щодо технічних умов, яким повинні відповідати будівлі та їх розташування (Розділ IV, Глава 7 — установки на зріджений газ, у тому числі необхідні відстані резервуара) та норми щодо редукторів низького тиску для LPG (PN-EN 16129). Після виконання установки обов'язковим є випробування на герметичність.

Підсумок

Підбір діаметрів установки LPG низького тиску ґрунтується на тих самих принципах гідравліки, що й природний газ, але вимагає врахування відмінних властивостей зрідженого газу: вищого робочого тиску (37 мбар), вищої теплоти згоряння і — насамперед — більшої щільності за повітря, яка змінює поведінку газу у стояках та накладає суворі правила безпеки. Пам'ятайте про розрізнення пропану та суміші, додавання еквівалентної довжини фітингів та утримання швидкості нижче 6 м/с.

Замість того щоб вручну розв'язувати рівняння Колбрука-Уайта для кожної ділянки, підберіть діаметри в калькуляторі установки LPG низького тиску — ви вкажете паливо, матеріал і фітинги, а інструмент запропонує оптимальні діаметри разом із падінням тиску та швидкістю потоку. Для швидкого перерахунку витрат між одиницями стане у нагоді конвертер витрат газу.

Повернутися до списку статей