Подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Устройство отопительной системы в частном доме – дело нужное и крайне важно, когда вы хотите создать максимально комфортные температурные условия проживания в нем. Наиболее эффективно работающим тепловым блоком является обвязка с принудительной циркуляцией теплоносителя по магистрали.

Чтобы реализовать такую задачу, следует дооборудовать систему насосной установкой. Вот только вся проблема в том, что необходимо подобрать подобное оборудование по производительности, ведь именно от этого зависит эффективность функционирования всего контура. А как правильно рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, вы узнаете из этой статьи.

Какие факторы влияют на определение мощности
Как вычислить производительность оборудования
1. Формулы для расчета
Определяем уровень потребления воды
Определение показателя давления теплоносителя
Кавитация и ее роль в функционировании обогревательного узла
Процесс автоматизации насосной установки

Какие факторы влияют на определение мощности

Для определения точных данных учитываются абсолютно все тонкости тепловой конструкции, но самое главное, нужно вообще понимать, какая функция от него требуется:

У любого циркуляционного насоса всего 2 задачи:

обеспечение достаточного напора воды, способного преодолеть гидравлическое сопротивление;
принудительное нагнетание скорости теплоносителя, которой хватает для движения по всей системе отопления с равной температурой.

Соответственно, зная его функции, нужно понимать, какая у него производительность (объем воды, перегоняемой в течение часа) и напор (скорость преодоления гидросопротивления).

Но самый главный момент, который должен в обязательном порядке учитываться при выполнении расчета производительности насоса для отопительной системы, — это тип самого блока.

Производители выделяют два вида:

С сухими ротором

Конструкция таких аппаратов исключает контакт лопастей с теплоносителем. Это позволяет перекачивать значительно большие объемы воды, нежели второй вариант нагнетающего устройства. Кроме этого, такие модели можно с легкостью дооборудовать более высокоэффективным двигателем, что позволит увеличить объемы перекачиваемого теплоносителя, без замены самой насосной станции.

С мокрым ротором

Лопасти агрегата полностью погружены в воду. Применение таких приборов характеризуется отсутствием необходимости смазки элементов, а также тихой работой. А все потому, что львиную долю шума, производимого оборудованием, поглощает вода. Но вместе с тем, такие аппараты быстрее приходят в негодность в силу износа комплектующих.

Как правило, первый вариант используется в производственных помещениях, тогда как второй – для создания необходимого уровня нагнетания в сравнительно небольших по площади сооружениях. Кроме этого, существуют еще и мини насосные станции, которыми можно оборудовать загородные дачные домики или небольшие узлы.

Это, собственно, и есть те характеристики циркуляционных насосов для отопления, по которым можно выбрать установку для обвязки отопительного узла. Перейдем к подробному рассмотрению того, как рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления.

Как вычислить производительность оборудования

Перед тем, как рассчитать насос для отопления, следует выбрать рабочую точку расположения оборудования подобного плана. Проще говоря, необходимо определить местоположение прибора, где он будет подключаться к тепловой магистрали. В этом же месте и производится его размещение.

Как правило, такие агрегаты подключаются к обратке. Впрочем, если вы подсоедините его к подающей трубе, то ошибки в этом никакой не будет. А уж тем более, на эффективности функционирования теплового контура это никоим образом не отразится.

Схема расположения в системе

Выполняя расчет мощности насоса, лучше отдавать предпочтение тому варианту, при котором производительность его первоначальной точки будет приравниваться к пропускной способности, потребляемой непосредственно самим отопительным узлом. Нередко профессионалы рекомендуют выполнять обвязку теплового контура более мощным оборудованием, на случай непредвиденных ситуаций. Однако, если вы не планируете расширять площадь отапливаемого помещения, то необходимости в сверхмощном агрегате нет.

Формулы для расчета

Некоторые осуществляют подбор циркуляционного насоса для системы отопления онлайн, мы же предлагаем воспользоваться простыми формулами, благодаря чему будет в принципе исключен риск ошибки.

Расчет циркуляционного насоса осуществляется по следующей формуле:

Р = (р х Q х Н) / 367 х КПД

р – показатель плотности теплоносителя;
Q – уровень потребления воды;
Н – показатель давления теплоносителя.

Несмотря на простоту самой формулы, возникает необходимость в вычислении сопутствующих значений.

Определяем уровень потребления воды

Перед тем, как рассчитать центробежный насос для отопления, определяем пропускную способность насосной станции. Для этого используется такая формула:

S – площадь помещения, которая требует обогрева;
Q_уд – показатель среднестатистического удельного использования тепловой энергии.

Последний показатель может отличаться в зависимости от типа жилья:

для обогрева квартиры в многоэтажном доме Qуд приравнивается к 0,07 кВт на 1 квадратный метр общей площади

Обратите внимание на то, что для определения мощности учитывается общая площадь квартиры, а не только жилая.

для устройства обогревательного узла в частном доме во время вычисления используется Qуд равная 0,1 кВт на 1 кв.м отапливаемого сооружения.

Определение показателя давления теплоносителя

Используя следующую форму, можно рассчитать уровень напора гидронасоса:

Н = R х L х Z_f / 10000

R – коэффициент сопротивления трубопроводной магистрали (берется из справочников);
L – величина самого продолжительного участка тепловой магистрали;
Z_f – коэффициент запаса (берется из справочника).

На практике, коэффициент запаса приравнивается к 2,2.

Что же касается уровня плотности воды, то она зависит от ее жесткости, а также от температурных условий внутри обогревательного узла. Поэтому в этом случае лучше прибегнуть к помощи справочных материалов.

Подставив необходимые значения, вы сможете определить мощность, которая, с целью предупреждения незапланированных ситуаций, округляется в большую сторону.

Хорошим подспорьем станет таблица тепловой мощности по типу помещения и характеристике теплоизоляции

Кавитация и ее роль в функционировании обогревательного узла

Сперва разберемся, что же такое кавитация. Наверняка некоторые из вас впервые слышат это слово.

Кавитация — процесс парообразования, при котором пузырьки постоянно схлопываются и одновременно пар. Такое броуновское движение сопровождается сильным шумом, а при ускорении парообразования могут приводить к гидроударам.

Главная опасность кавитации заключается в значительном изменении давления в тепловом контуре. Такое явление, в большинстве своем, возникает в том случае, когда скорость теплоносителя в системе отопления снизилась или наоборот – повысилась.

Помимо давления, немаловажную роль в обеспечении необходимых условий проживания в помещении играют и температурные перепады. Так, паровые массы образовывают пузырьки, а когда они лопаются, наносят вред элементам трубопровода или теплообменникам. Все зависит от того, где происходит скопление пара.

Кроме этого, подобный процесс может пагубно отразиться на работе самого нагнетательного прибора, снижая его срок эксплуатации.

Чтобы избежать кавитации, нужно правильно подобрать оборудование и определить производительность центробежной насосной установки. Только благодаря такому тщательному подходу можно добиться увеличения эксплуатационного срока всех составляющих элементов системы отопления.

Процесс автоматизации насосной установки

В силу того, что электроэнергия является не таким уж и дешевым видом энергетических ресурсов, следует сделать работу насосного блока экономически целесообразной.

Прибор для авторегулировки станет отличным помощником вам в этом деле. Используя такой аппарат, можно сократить объем потребляемого электричества практически в 2 раза.

Приобретение инновационного оборудования позволяет сократить до 75% электроэнергии. Посредством таких устройств удается не только снизить расход потребляемой электрической энергии, но и управлять отопительным блоком.

Правильно подобранная аппаратура для теплового контура и грамотно выполненные вычисления помогут вам создать в доме максимально комфортные условия проживания, не затрачивая при этом много финансовых ресурсов.И помните, скупой платит дважды, поэтому не стоит экономить на качестве комплектующих.

ВИДЕО: Расчет отопления подбор насоса и диаметров

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления дома

Основными техническими характеристиками любого насоса для отопления являются:

производительность (подача теплоносителя);
рабочее давление (напор).

Эти его параметры должны обеспечивать достаточную циркуляцию теплоносителя для эффективной передачи тепловой энергии от котла к радиаторам, поэтому они должны соответствовать как мощности самой системы, так и гидравлическому сопротивлению в ней во время циркуляции теплоносителя. Поэтому, чтобы сделать правильный подбор насоса для системы отопления, необходимо знать обе эти величины.

Точные их расчеты, которые используют специалисты, достаточно громоздки и сложны. Поэтому, при самостоятельном подборе можно использовать упрощенные расчеты, используя приведенные ниже, достаточно простые формулы и рекомендуемые средние показатели, которые позволят подобрать оптимальные характеристики циркуляционного насоса. Тем более, что такие расчеты сможет сделать практически каждый.

Необходимая тепловая мощность системы отопления зависит от количества тепла, которое требуется для комфортного обогрева дома и находится в прямой зависимости от его размеров и теплоизоляционных свойств материалов, из которых изготовлены его стены, крыша, потолок, пол, окна, двери. Размеры дома или отапливаемой его части, подсчитать не трудно. Здесь достаточно рулетки и калькулятора.

Подсчитать точно потери тепла через наружные конструкции труднее, так как здесь необходимо учитывать их материал, толщину и конструктивные особенности. Поэтому, для упрощенного расчета можно использовать рекомендуемые средние показатели 1-1,5 кВт тепловой мощности на 10 м2 обогреваемого помещения с высотой потолка до 3 м. Если помещение хорошо утеплено, то можно использовать меньшее значение, а если не утеплено или недостаточно, то лучше использовать большее значение.

Например, для хорошо утепленного дома площадью 120 м2 приблизительно необходимо будет 12 кВт тепловой мощности. Если подбор циркуляционного насоса выполняется для уже имеющейся системы отопления с естественной циркуляцией, то в расчет можно взять мощность установленного котла.

Определившись с тепловой мощностью отопления, можно приступать к расчету подачи (производительности) циркуляционного насоса. Для этого можно использовать две простые формулы. Первая из них:
П = Q/(1,16 х ΔT), (кг/ч или л/ч) Где:

Q – подсчитанная ранее тепловая мощность отопления (Вт);
ΔT – разница между температурой подающей трубы и «обратки», которая для обычных систем, как правило, в пределах 20 о С, а для теплых полов – около 5 о ;
1,16 – коэффициент учитывающий удельную теплоемкость воды, Вт ×ч /кг × о С ( для других теплоносителей (антифриз, масло) он будет несколько другим и, при необходимости, его можно найти в справочной литературе или в интернете).

Другая формула:
П = 3,6 х Q/(c × ΔT), (л/ч) Где:
с – теплоемкость теплоносителя (для воды 4,2кДж/кг×°С).
Используя любую их этих формул можно определить, что, например, для двухтрубной системы тепловой мощностью 12 кВт потребуется насос с такой производительностью (подачей):
П = 12000/(1,16×20) = 517 л/ч или 0,5 м3/ч

Расчет требуемого напора для преодоления гидравлического сопротивления

Для того, чтобы осуществить подбор циркуляционного насоса для системы отопления, кроме производительности необходимо определить его напор (давление), который он должен создавать, чтобы преодолеть существующее гидравлическое сопротивление. Но сначала необходимо узнать величину этого сопротивления. Для упрощенного ее расчета можно использовать формулу:
J = (F+R× L)/p× g (м) Где:

L – длина магистрали труб к самому отдаленному радиатору (м);

R – удельное гидравлическое сопротивление участка прямой трубы (Па/м);

p – плотность теплоносителя (для воды – 1000 кг/м3);

F – увеличение сопротивления в соединительной и запорной арматуре (Па);

g – 9,8 м/с 2 ( ускорение свободного падения).

Точные значения R и F для разных труб, соединительной и запорной арматуры разных видов можно найти в справочной литературе. Для нашего упрощенного расчета можно использовать средние данные этих величин, полученные экспериментальным путем:
R — 100-150 Па/м (чем больше диаметр труб и более гладкая их внутренняя поверхностью тем меньше сопротивление);
F можно принять в зависимости от вида арматуры:

дополнительно до 30% от потерь в прямой трубе – для каждого соединительного фитинга на этом участке ;
до 20% — для трехходового смесителя или подобных устройств;
до 70% — для регулятора.

Можно также использовать для расчета формулу, предложенную специалистами известного производителя насосов Wilo:
J = R ×L × k, м Где:
k – коэффициент, который учитывает увеличение сопротивления в регулирующей и запорной арматуре :

1,3 – простые системы отопления с минимальным количеством арматуры;
2,2 – при наличии регулирующей арматуры;
2,6 – для сложных систем.

При этом необходимо учитывать, что если циркуляция в системе с двумя или несколькими контурами разводки (ветвями) будет обеспечиваться только одним насосом, то для подбора его напора следует учитывать общее их сопротивление. Если же каждый контур будет обеспечен отдельным насосом, то расчет тепловой мощности и сопротивления каждого из них необходимо выполнять отдельно. Этажность здания, при расчете напора, большой роли не играет. Потому что в замкнутой отопительной системе столб жидкости подающей магистрали уравновешивается столбом «обратки».

Выполнив расчеты и определив основные параметры ( подачу и напор), приступим к подбору подходящего циркуляционного насоса. Для этого используем графики их технических характеристик (В), которые можно найти в паспорте или инструкции по эксплуатации. Такой график должен иметь две оси со значениями напора (обычно в м) и подачи (производительности) в м3/ч, л/ч или л/с. На этот график наносим полученные при расчете данные, в соответствующей размерности и на их пересечении находим точку (А). Если она находится выше графика характеристики насоса (А3), то эта модель нам не подходит. Если же точка попадет на график (А2) или будет ниже его (А1), то это подходящий вариант. Но необходимо учитывать, что если точка будет находиться значительно ниже графика (А1), то это значит что насос будет иметь излишний запас мощности, что тоже нецелесообразно, так как он будет потреблять больше электроэнергии и стоимость его будет также выше, чем модели, график характеристики которой, будет максимально близким к нашей точке.

Есть модели насосов имеющие не одну, а 2-3 скорости. Графики их характеристик будут иметь не одну, а, соответственно, 2 или 3 линии. В этом случае подбор насоса необходимо делать по графику той скорости, которая будет использоваться или с учетом всех линий, если будут использоваться все скорости.

На подбор насоса для системы отопления, кроме основных его параметров (напора и подачи) могут влиять и некоторые другие факторы, например, такие как: производитель, качество изготовления, долговечность, максимальная температура эксплуатации, стоимость, и др. Зачастую они связаны между собой. Качественные насосы надежных производителей, таких как «Grundfos», «Wilo», «DAB», «Lowara», «Ebara» и «Pedrollo», обычно, имеют большую стоимость. Китайские или отечественные модели, как правило, намного дешевле, но нет гарантии в их надежности и длительной работе. Тут уже все зависит от личного выбора: то ли качественное надежное изделие по более высокой цене или более дешевый, но менее надежный циркуляционный насос, который, возможно, в скором времени придется менять. Иногда, чтобы сэкономить, приобретают б/у «Grundfos» или «Wilo». Часто, они нормально работают дольше новых китайских, но если приобретены у проверенных специалистов, которые могут дать определенную гарантию.

Еще один параметр технической характеристики, который может быть важным при выборе циркуляционного насоса – максимально допустимая температура его эксплуатации, которая также должна быть в его паспорте или инструкции по эксплуатации. Это особенно важно, если насос предполагается установить в системе отопления с твердотопливным котлом на подающей трубе. Максимально допустимая температура эксплуатации его, в этом случае, должна быть не менее 110 о С. Если же, он будет устанавливаться на обратной магистрали, то этот параметр не столь важен, так как температура теплоносителя в этом месте редко превышает 70 о С.

«При этом необходимо учитывать, что если циркуляция в системе с двумя или несколькими контурами разводки (ветвями) будет обеспечиваться только одним насосом, то для подбора его напора следует учитывать общее их сопротивление». Если система отопления двухтрубная тупиковая делящаяся на две ветки тройником, то надо расчитывать найболее удалённую и загруженную ветку, а не их сумму. Так же? До тройника считаются потери общие, а после уже только потери на конкретную ветку и по ней высчитывается напор и далее насос?

Добавить комментарий

Возможно вас заинтересует:

Правильный подбор насоса для системы отопления с котлом

Для функционирования современной системы отопления, оснащенной принудительным движением теплоносителя по контурам, используется циркуляционный насос. Именно благодаря этому устройству теплоноситель движется по магистралям системы отопления, а также насос используется в системе теплый пол и системе рециркуляции ГВС. Сложные многоконтурные системы больших домов могут оснащаться несколькими циркуляционными агрегатами.

Чтобы добиться эффективной теплоотдачи системы отопления необходимо, чтобы параметры циркуляционного насоса соответствовали параметрам системы. Для ориентирования в теме, как выбрать циркуляционный насос для системы отопления с учетом источника тепла (котла), следует ознакомиться с устройством и параметрами насоса.

Устройство и технические параметры насоса

Конструкция оборудования включает корпус, к которому присоединяется улитка, а к улитке – трубы контура. Корпус оснащен электродвигателем с платой управления и клеммами, чтобы подсоединять провода электросети. Для движения воды по магистралям системы применяется ротор с крыльчаткой: с его помощью вода засасывается с одной стороны, а с другой стороны нагнетается в трубы контура.

Выбирать циркуляционный насос следует, исходя из следующих технических параметров:

Производительность устройства (расход) – представляет объемную величину, численно равную максимальному объему воды, прокачиваемого за один час времени через прибор.
Напор – представлен максимальным значением гидравлического сопротивления, оказываемого всеми элементами отопительных контуров по отношению к движению теплоносителя, и способного для преодоления насосом. Измеряется в метрах.
Характеристика прибора – представляет производственную величину, которая определяет взаимосвязь напора устройства и его производительность.

Классификация

Все насосы делятся на два типа:

Насос с сухим ротором

Рабочая часть ротора не имеет прямого контакта с водой благодаря защите нескольких уплотнительных колес. Изготавливаются эти детали из угольного агломерата, высококачественной стали или керамики, окиси алюминия – все зависит от типа применяемого теплоносителя.

Запуск устройства осуществляется за счет движения колец по отношению друг к другу. Поверхности деталей идеально отполированы, соприкасаясь друг с другом, они создают тонкий слой водяной пленки. В результате чего создается герметизирующее соединение. С помощью пружин кольца прижимаются навстречу друг другу, благодаря чему по мере изнашивания детали самостоятельно подгоняются друг к другу.

Период эксплуатации колец приблизительно три года, что намного дольше эксплуатации сальниковой набивки, нуждающейся в периодической смазке и охлаждении. Показатель коэффициента полезного действия равен 80 процентов. Главная отличительная особенность работы агрегата – высокий уровень шума, в результате чего для его установки необходима отдельная комната.

Насос с мокрым ротором

Рабочая часть ротора – крыльчатка – погружается в теплоноситель, который одновременно выступает и как смазка, и как охладитель двигателя. С помощью герметичного стакана из нержавеющей стали, установленного между статором и ротором, электрическая часть двигателя защищается от попадания влаги.

Как правило, для производства ротора применяется керамика. для подшипников – графит или керамика, для корпуса – чугун, латунь или бронза. Главная особенность работы агрегата – низкий уровень шума, продолжительный период использования без техобслуживания, легкие и простые настройки и ремонт.

Показатель коэффициента полезного действия составляет 50 процентов. Это объясняется тем, что герметизация металлической гильзы, которая отделяет носитель тепла и статор, если диаметр ротора большой, невозможна. Однако, для бытовых нужд, где обеспечивается циркуляция теплоносителя в трубопроводах небольшой протяженности, такие циркуляционные насосы применять целесообразно.

В состав модульной конструкции современного устройства «мокрого» типа входят:

Корпус;
Электрический двигатель со статором;
Короб с клеммниками;
Рабочее колесо;
Картуш, состоящий из вала с подшипниками и ротора.

Модульная сборка удобна тем, что в любое время есть возможность замены вышедшей из строя части циркуляционного насоса на новую деталь, а из картуша легко устраняется скопившийся воздух.

Как подобрать циркуляционный насос для отопления?

Для подбора оборудования с учетом наиболее подходящих параметров необходимо воспользоваться определенными формулами. Однако, только специалисты знают, какие именно формулы необходимо использовать в каждом конкретном случае. А если устройство подбирает незнающий человек, то следует воспользоваться следующими рекомендациями:

Маркировка циркуляционного насоса. Например, оборудование Grundfos UPS 25-50, где первые две цифры указывают диаметр резьбы гаек – 25 миллиметров (1 дюйм), которые поставляются в комплекте с устройством. Еще существуют насосы с диаметром гаек 32 миллиметра (1,25 дюйма). Вторые две цифры – это максимальная высота подъема теплоносителя в системе отопления – 5 метров, то есть при помощи циркуляционного насоса может создаваться избыточное давление не более 0,5 атмосфер. Также существуют насосы, в которых высота подъема равна 3, 4, 6 и 8 метров.
Производительность агрегата. Является главным параметром, определяющим работу агрегата. Представлен объемом теплоносителя, перекачиваемого с помощью насоса. Для расчета применяется формула:
- Q=N:(t2-t1),
- где N – мощность источника тепла. Это может быть котел либо газовая колонка;
- t 1 – показывает температуру воды, которая находится в обратном трубопроводе. Как правило, она равняется +65-70 0 С;
- t 2 – показывает температуру воды, которая находится в подающем трубопроводе (выходит из котла или газовой колонки). Зачастую котел поддерживает +90-95 0 С.
- Расчет системы отопления и ее потерь осуществляется для того, чтобы правильно выбрать расчетные параметры того агрегата, который способен справиться с сопротивлением в системе отопления.
Уровень подъема системы отопления. Показывает максимальный напор, на который способна отопительная система. Это суммарная величина гидравлического сопротивления в системе отопления. При расчетах гидравлического сопротивления не учитывается этажность обогреваемого здания с замкнутой отопительной системой. В таком случае берется среднее значение – 2-4 метра водяного столба. В малоэтажных домах с традиционной системой отопления этот показатель идентичен.
Потребность здания в энергии. Это еще один параметр, который стоит учитывать при выборе циркуляционного насоса, хоть и косвенно. Этот показатель указывается в паспорте здания во время его проектирования. Если эти значения отсутствуют, их можно рассчитать. Каждая страна имеет свои стандарты тепла на один квадратный метр. По европейским стандартам для отопления 1 квадратного метра одно- или двухквартирного здания требуется 100 Вт, для многоквартирного здания – 70 Вт. Российский стандарт представлен в СНиПе 2.04.05-91.
Расход электроэнергии. Любой циркуляционный насос отопления обладает тремя положениями подключения в электрическую сеть. Все сведенья по поводу потребления насосом электрического тока содержатся в табличке на корпусе агрегата (параметры нагрузки). Каждому положению переключателя соответствует новая производительность насоса, то есть количество теплоносителя в час, перекачиваемого устройством по системе отопления. Третье положение переключателя показывает максимальную производительность данного агрегата, а показатель максимального потребления тока насосом указывается в табличке на корпусе насоса.

Оборудование, выпускаемое серийно, имеют усредненные характеристики. Поэтому необходимо учитывать индивидуальность каждой системы отопления.

Обратите внимание! Выбирать подходящий насос следует с учетом возможности работы агрегата в нескольких режимах, при этом его мощность должна превышать расчетную мощность на 5-10 процентов.

Заключение

Подбирать насос следует с учетом трех его основных параметров – расход, присоединительный диаметр и высота напора. Стоит отметить, что полученные при расчете характеристики – это максимальные показатели работы насоса. И поскольку такой режим в период всего отопления котлом будет длиться непродолжительное время, то выбирать насос необходимо с несколько заниженными показателями. Такой подход существенно сэкономить средства и сократит расходы электроэнергии.

Источники: http://www.portaltepla.ru/nasosi/raschet-cirkulyacionnogo-nasosa/, http://www.postroj-dom.ru/otoplenie/246-podbor-cirkulyacionnogo-nasosa-dlya-sistemy-otopleniya.html, http://kotel.guru/sistemy-otopleniya/cirkulyacionnye-nasosy/pravilnyy-podbor-nasosa-dlya-sistemy-otopleniya-s-kotlom.html

Как вам статья?