Расчет циркуляционного насоса для отопления

 

Расчет циркуляционного насоса для системы отопления частного дома

Выбор циркуляционного насоса осуществляется по нескольким параметрам, из которых первостепенное значение имеют его технические характеристики, в частности мощность.

Свойства теплоносителя таковы, что он движется под воздействием обычных физических процессов – теплая вода поднимается вверх, проталкивая холодную. Но мощности самого теплового потока не всегда достаточно, что в итоге приводит к снижению эффективности всей системы отопления. Для того, чтобы обеспечить постоянное движение воды по системе с определенной скоростью, необходимо устанавливать на трубопровод циркуляционный насос.

Это агрегат малой мощности, работающий от электросети 220 В, предназначенный для нагнетания воды из трубопровода и циркуляции ее по всей замкнутой системе отопления. Для того, чтобы правильно выбрать оборудование, следует разобраться в его технических параметрах.

Технические параметры

К числу основных можно отнести 3 показателя:

Эти параметры отражаются в техдокументации на насос, поэтому важно правильно их прочесть и сделать необходимую выкладку.

Классификация

Фото 1 Линейка циркуляционных насосов

Вся линейка насосов для системы отопления идентична по строению. Основное отличие, которое влияет на производительность и качество работы системы заключается в принципе работы ротора. Так, выделяют 2 основных группы:

Существуют 2 разновидности циркуляционных насосов по типу деятельности ротора – в контакте с теплоносителем (мокрый) и вне его (сухой).

Сухой принцип работы подразумевает, что ротор полностью изолирован от теплоносителя. Такие виды насосов относятся к категории промышленных, более мощных, но и более шумных образцов.

При выборе такого оборудования необходимо предусмотреть отдельное изолированное помещение.

Принципиальное отличие «сухого» ротора от «мокрого» заключается в наличии прижимных керамических колец, защищающих электродвигатель. Кольца изготавливают из нержавеющей стали, а в качестве смазки выступает тончайший слой воды. Плотное прилегание колец друг к другу обеспечивает пружина, которая по мере износа элементов сжимается сильнее, тем самым уплотняя их.

«Мокрая» разновидность ротора предусматривает расположение ротора непосредственно в теплоносителе, а электродвигатель надежно защищен от проникновения влаги специальным герметичным металлическим стаканом.

Это практически бесшумный вид насосов, но с низким КПД, которого, в принципе, достаточно для отопления даже больших домов при условии правильно подобранного оборудования.

В числе основных преимуществ подобного оборудования можно выделить:

• компактные размеры;
• абсолютно бесшумную работу;
• отсутствие необходимости техобслуживания ввиду того, что сам теплоноситель выступает в качестве охлаждающего элемента и одновременно смазки.

Расчет мощности насоса с принудительной циркуляцией

Существует несколько способов рассчитать мощность насоса для конкретной отопительной системы.

Проведение расчетов и составление выкладки по различным параметрам должен осуществлять специалист, который точно определит необходимую мощность и даст рекомендации по типу котла.

Соответствие СНиП

Не секрет, что существуют определенные стандартные параметры определения достаточного количества тепла на определенную площадь. Согласно таких параметров производится установка котлов и насос в многоэтажных домах, на производстве и в общественных зданиях.

Обеспечение теплом жилого дома также должно соответствовать санитарным правилам, исходя из которых можно рассчитать ориентировочную мощность насоса.

Так, в соответствии со СНиП 2.04.07-86 на 1 кв.м. помещения при наружной температуре -25–30 0 С должно выделяться следующее количество тепла.

Параметры объекта (количество этажей)

Для того, чтобы определить необходимое количество, достаточно перемножить общую площадь помещения на соответствующий показатель.

Такая формула расчета обоснована при выборе универсального насоса, автоматическая система управления которого сама проверяет конструктивные особенности и настраивает эксплуатируемые характеристики.

Фото 2 Таблица тепловой мощности необъодимой для различных помещений

Расчет рабочей мощности по системе отопления

Гораздо более эффективно рассчитывать мощность циркуляционного насоса, исходя из особенностей и мощностей котла. В этом случае следует руководствоваться следующей формулой:

• N – расчетная мощность насоса;
• N_к — мощность котельного оборудования;
• T1-T2 – разница температур в обратном и подающем контурах. Как правило, этот показатель составляет до 15 0 С.

На расчет мощности оказывает также влияние и гидравлическое сопротивление в трубопроводе, в соответствии с которым применяется соответствующие коэффициент (понижающий или увеличивающий исходное значение). Основное сопротивление теплоносителя происходит на непрямых участках трубы или с соединительными элементами.

Так, например, даже на прямом участке трубы гидравлическое сопротивление составляет до 1,5 см/м. Исходя из этого показателя, можно самостоятельно рассчитать сопротивление на протяжении всего трубопровода по следующим показателям:

• фитинг — 30%
• запорная арматура, различные краны — 70%
• трехходовой смеситель — 20%
• повороты, отводы – 10%

На увеличение сопротивления этажность здания не влияет. Движение теплоносителя по трубам осуществляется по принципу сообщающихся сосудов, где в системе присутствуют 2 столба с равным уровнем жидкости.

Видео 1 Расчет отопления, подобор насоса и диаметров

Рассчитать суммарное сопротивление можно только в том случае, если вся система отопления монтировалась в присутствии заказчика или есть в наличии схема разводки труб. Если такая схема отсутствует либо часть трубопровода скрыта, лучше использовать универсальный тип насоса, исходя из общей площади помещения.

После того, как получены соответствующие выкладки, можно выбирать насос из каталога, представленного всеми производителями оборудования. При этом обратите внимание на то, что все технические параметры циркуляционных насосов всегда указаны из расчета нагрузки отопительной системы на максимуме. Выбирать следует тот агрегат, чья мощность на порядок ниже. В этом случае получится сэкономить не только на приобретении, но и дальнейшем обслуживании и оплате электроэнергии.

Рабочий параметр циркуляционного насоса, равно как и любого другого оборудования, всегда ниже расчетного.

На что обратить внимание при монтаже?

Фото 3 Монтаж циркуляционного насоса

Все циркуляционные насосы пропускают теплоноситель строго в определенном направлении, которое можно определить по маркировке на корпусе самого агрегата.

1. Монтаж за расширительным баком в обратный контур.

Это необходимый параметр, соблюдение которого обеспечит длительную и эффективную эксплуатацию насоса. Все приборы оснащены прорезиненными прокладками и уплотнителями, которые деформируются и разрушаются под воздействие горячей среды. Установка насоса на подающую трубу, где температура теплоносителя всегда выше, приведет к тому, что уже в конце сезона насос выйдет из строя.

Обязательно устанавливайте насос на обратную трубу, куда теплоноситель поступает уже охлажденным.

1. При наличии уже существующей системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, нет необходимости переделывать всю разводка. Достаточно установить перемычку между подающей и обраткой (байпас) и врезать в нее циркуляционный насос.

Заключение, отзывы, советы

Только при условии правильного расчета мощности насоса и его установки можно обеспечить комфортную длительную эксплуатацию системы отопления. Циркуляционный насос предназначен для того, чтобы с равной скоростью и напором воды обеспечивать ее циркуляцию по всей системе.

Но при этом не стоит забывать, что установка насоса делает систему энергозависимой, соответственно, при отсутствии напряжения в сети помещение отапливаться не будет. Выходом из такой ситуации станет циркуляционный насос 12 вольт. который работает от аккумуляторной батареи. Этот альтернативный источник питания запустит систему и будет поддерживать ее в рабочем состоянии до того момента, пока не появится напряжение в сети.

Расчет циркуляционного насоса для отопления — мощность насоса

Автономная система отопления, установленная в доме, не сможет полноценно функционировать без циркуляционного насоса. Качество теплоснабжения жилья и эффективность отопительного оборудования можно повысить в несколько раз, если установить данное устройство.

 

На отечественном рынке представлены многочисленные модели, как от российских, так и от зарубежных производителей. Покупатель всегда может подобрать устройство, подходящее по техническим характеристикам к конкретной отопительной системе. Но, чтобы сделать правильный выбор, потребуется учесть ряд определенных нюансов и произвести расчет циркуляционного насоса для отопления.

Зачем нужен циркуляционный насос

Не секрет, что большинство потребителей услуг теплоснабжения, проживающих на верхних этажах высотных зданий, знакомы с проблемой холодных батарей. Ее причиной является отсутствие необходимого давления. Поскольку, если нет циркуляционного насоса, теплоноситель двигается по трубопроводу медленно и в результате остывает на нижних этажах. Именно поэтому важно правильно сделать расчет циркуляционного насоса для систем отопления.

 

С аналогичной ситуацией часто сталкиваются хозяева частных домовладений – в наиболее отдаленной части отопительной конструкции радиаторы намного холоднее, чем в начальной точке. Оптимальным решением в данном случае специалисты считают монтаж циркуляционного насоса, как он выглядит видно на фото. Дело в том, что в небольших по площади домах отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителей достаточно эффективны, но и тут не помешает подумать о приобретении насоса, поскольку, если правильно настроить работу данного устройства, затраты на обогрев сократятся.

Что собой представляет циркуляционный насос? Это прибор, состоящий из мотора с ротором, погруженным в теплоноситель. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, ротор заставляет нагретую до определенной температуры жидкость двигаться по системе отопления с заданной скоростью, в результате чего создается нужное давление.

Насосы могут функционировать в разных режимах. Если сделать установку циркуляционного насоса в системе отопления на максимальную работу, дом, остывший в отсутствие хозяев, прогреть можно очень быстро. Затем потребители, восстановив настройки, получают при минимальных затратах необходимое количество тепла.
Циркуляционные приборы бывают с «сухим» или «мокрым» ротором. Его в первом варианте погружают в жидкость частично, а во втором – полностью. Отличаются они между собой тем, что насосы, укомплектованные «мокрым» ротором, при работе меньше шумят.

 

Порядок расчета параметров насоса

Циркуляционный насос должен решать две основные задачи:

• создавать в отопительной системе такой напор теплоносителя, который будет способен преодолевать гидравлическое сопротивление, возникающее в отдельных элементах конструкции;
• обеспечивать нужную производительность и тем самым способствовать передвижению по системе тепла, достаточного для обогрева дома.

Исходя из поставленных задач, расчет циркуляционного насоса для отопления, требуется для определения потребности дома в тепловой энергии и гидравлического сопротивления всей системы. Не зная этих параметров, выбрать устройство для принудительного передвижения теплоносителя невозможно.

Расчет производительности насоса

Производительность этого прибора обычно обозначают в формулах буквой Q. Данная величина отражает перемещенное за единицу времени количество тепла.

Для расчета пользуются формулой:

R — необходимая для обогрева помещения тепловая мощность (кВт);
TF — температура теплоносителя в подающей трубе системы (°С);
TR — температура в трубопроводе на выходе из системы (°С).

В европейских странах показатель R зависит от условий эксплуатации, его принято рассчитывать в соответствии с нормативами:

• в домах, где не больше двух квартир, мощность циркуляционного насоса для отопления принимают равной 100 Вт/м²;
• в многоквартирных зданиях — 70 Вт/м².

Когда расчет насоса выполняется для построек с плохой теплоизоляцией, значение вышеприведенных показателей необходимо увеличить. Если здание хорошо утеплено, используют показатель R, находящийся в пределах от 30 до 50 Вт/м².

 

Расчет гидравлического сопротивления

Еще одним важным показателем при выборе циркуляционного насоса является гидравлическое сопротивление, именно его нужно будет преодолеть устройству.

Прежде всего, нужно узнать высоту H всасывания насоса по следующей формуле:

R1, R2 — величина потери давления на трубе подачи и обратке (Па/м);
L1,L2 — длина подающей и обратной частей трубопровода (м);
Z1,…..ZN – данные о сопротивлении, которое имеют отдельные элементы отопительной конструкции (Па).

Чтобы определить величины R1 и R2 пользуются табличными данными, приведенными в специальных справочниках.

Гидравлическое сопротивление, когда производится расчет циркуляционного насоса для отопления, для узлов и элементов конструкции теплоснабжения обычно указывается производителем в прилагаемой к устройству технической документации.
Можно пользоваться примерными данными:

• котел отопительный — 1000-2000 (Па);
• вентиль термостатический — 5000-10000 (Па);
• смеситель — 2000-4000 (Па);
• тепломерное устройство -1000-15000 (Па).

 

Регулировка скоростей циркуляционного насоса

У большинства моделей циркуляционного насоса имеется функция регулировки скорости работы прибора. Как правило, это трехскоростные устройства, позволяющие управлять количеством теплоты, которое направляется на обогрев помещения. В случае резкого похолодания увеличивают скорость работы прибора, а при потеплении ее уменьшают, притом, что температурный режим в комнатах остается комфортным для пребывания в доме.

 

Чтобы переключать скорость, имеется специальный рычаг, расположенный на корпусе насоса. Очень востребованы модели циркуляционных устройств с автоматической системой регулирования данного параметра в зависимости от температуры снаружи здания.

Другие варианты расчетов насосов

Вышеприведенный способ расчетов является одним из вариантов вычисления необходимых параметров. Ряд производителей используют иную методику. Также можно доверить расчет циркуляционного насоса квалифицированному специалисту. Зная подробности конструкции конкретной системы и условия ее работы, он профессионально сделает все вычисления.

Обычно определяют максимальную нагрузку для работы системы теплоснабжения. В действительности она будет ниже, поэтому разумно будет приобрести устройство, параметры которого немного ниже расчетных данных. Расчет мощности циркуляционного насоса отопления отражает оптимальный результат. Приобретать более мощный прибор не целесообразно и работа системы не улучшится, а расходы возрастут.

После получения результатов расчетов необходимо обратить внимание на напорно-расходные данные о моделях насосов с учетом скоростей его работы. Характеристики можно отразить на графике с двумя координатами – напором и производительностью, а затем определить точку пересечения этих величин. Исходя из графического изображения, подбирают нужную модель насоса для отопления для конкретного дома.
Точка А на рисунке соответствует требуемым параметрам по результатам вычислений, а точка В обозначает реальные характеристики определенной модели устройства, указанные производителем. Циркуляционный насос тем больше подходит для условий эксплуатации в конкретной отопительной системе, чем меньше расстояние между этими двумя точками.

Несколько важных моментов

Поскольку в продаже имеются циркуляционные насосы, укомплектованные «сухим» или «мокрым» ротором, с ручным или автоматическим способом управления скоростями, специалисты советуют приобретать устройство, ротор которого погружен в теплоноситель полностью. Выбирать его следует не только по причине пониженного шума, но и потому, что он справится с нагрузкой успешнее. Насос следует монтировать так, чтобы вал ротора находился в горизонтальном положении.

Для производства высококачественного изделия применяют прочную сталь и керамический вал. Срок эксплуатации такого циркуляционного насоса составляет минимум 20 лет. Не следует выбирать для горячего водоснабжения устройство с чугунным корпусом – он очень быстро разрушается при использовании в таких условиях. Предпочтительнее покупать изделие из нержавейки, бронзы или латуни.

Когда при работе насоса в системе слышен шум, это не всегда говорит о наличии поломки. Часто причиной его появления является воздух, попавший в систему после ее запуска. Поэтому перед началом работы отопительной конструкции нужно спустить воздух при помощи специальных клапанов. Когда система поработает пару минут, данную процедуру необходимо повторить и отрегулировать насос.

В случае запуска насоса с ручным способом регулировки, прибор устанавливают на максимальную скорость, а в регулируемых моделях просто отключают блокировку.

Видео о расчете циркуляционного насоса для отопления:

Расчет циркуляционного насоса для отопления в примерах и формулах

Современную автономную систему отопления невозможно представить без хорошего циркуляционного насоса. С помощью этого полезного устройства можно в несколько раз повысить качество обогрева жилища и эффективность работы отопительного оборудования. Чтобы выбрать из многочисленных предложений производителей модель, которая подходит конкретной системе, следует выполнить правильный расчет насоса для отопления, а также учесть ряд важных практических нюансов.

Для чего нужен насос в системе отопления?

Большинству жителей верхних этажей в многоквартирных домах хорошо знакомо такое явление как холодные батареи. Это результат отсутствия в системе давления, необходимого для ее нормальной работы. Теплоноситель перемещается по трубам медленно и остывает уже на нижних этажах. С такой же ситуацией могут столкнуться и владельцы частного дома: в самой дальней точке отопительной системы трубы и радиаторы слишком холодные. Эффективно решить проблему поможет циркуляционный насос. Обратите внимание, что системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя могут быть вполне эффективны в небольших частных домах, но даже в этом случае имеет смысл подумать о принудительной циркуляции. поскольку при правильной настройке системы это позволит снизить общие расходы на отопление.

Упрощенно такой насос представляет собой мотор с ротором, который погружен в теплоноситель. Ротор вращается, заставляя воду или другую нагретую жидкость перемещаться по системе с заданной скоростью, создавая необходимое давление. Насос может работать в различных режимах. Например, установив устройство на максимум, можно быстро прогреть остывший в отсутствие хозяев дом. Затем восстанавливают настройки, которые позволяют получить наибольшее количество тепла при минимальных расходах. Различают модели циркуляционных насосов с «сухим» и «мокрым» ротором. В первом случае ротор насоса погружен в жидкость только частично, а во втором случае — полностью. Насосы с «мокрым» ротором издают при работе меньше шума.

Как рассчитать параметры насоса?

Правильно подобранный водяной насос для отопления должен решать две задачи:

• создавать в системе напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление отдельных ее элементов;
• обеспечивать перемещение по системе достаточного для обогрева здания количества тепла.

Исходя из этого, при выборе циркуляционного насоса следует рассчитать потребность здания в тепловой энергии, а также общее гидравлическое сопротивление всей отопительной системы. Без этих двух показателей подобрать подходящий насос просто невозможно.

Полезная информация о выборе циркуляционного насоса содержится в следующем видеоматериале:

Расчеты производительности насоса

Производительность насоса, которую в расчетных формулах обычно обозначают как Q, отражает количество тепла, которое может быть перемещено за единицу времени. Формула для расчетов выглядит так:

• Q — объемный расход, куб. м./ч;
• R — необходимая тепловая мощность для помещения, кВт;
• TF — температура на подаче в систему, градусов Цельсия;
• TR — температура на выходе из системы, градусов Цельсия.

Потребность помещения в тепле (R) рассчитывается в зависимости от условий. В Европе принято рассчитывать этот показатель, исходя из норматива:

• 100 Вт/кв. м площади небольшого частного дома, в котором не более двух квартир;
• 70 Вт/кв. м площади многоквартирного дома.

Если же расчеты проводятся для зданий с низкой теплоизоляцией, значение показателя следует увеличить. Для расчетов по помещениям на производстве, а также по зданиям с очень высокой степенью теплоизоляции рекомендуется использовать показатель в пределах 30-50 кВт/ кв. м.

С помощью этой таблицы можно более точно рассчитать потребность в тепловой энергии для помещений различного назначения и с различным уровнем теплоизоляции

Расчет гидравлического сопротивления системы

Следующий важный показатель — гидравлическое сопротивление, которое необходимо будет преодолеть циркуляционному насосу. Для этого следует рассчитать высоту всасывания насоса. Обычно этот показатель обозначают как «H». Можно использовать следующую формулу:

• R1, R2 – потеря давления на подаче и обратке, Па/м;
• L1,L2 – длина линии подающего и обратного трубопровода, м;
• Z1,Z2…..ZN – сопротивление отдельных элементов отопительной системы, Па.

Для определения R1 и R2 следует воспользоваться приведенной ниже таблицей:

В этой таблице представлены дополнительные данные для более точного расчета гидравлического сопротивления, возникающего в отопительной системе частного дома

Гидравлическое сопротивление отдельных элементов и узлов отопительной системы обычно указано в сопровождающей их технической документации. Если по какой-то причине такая документация отсутствует, можно воспользоваться примерными данными:

• котел — 1000-2000 Па;
• смеситель — 2000-4000 Па;
• термостатический вентиль — 5000-10000 Па;
• тепломер — 1000-15000 Па.

Для других частей отопительной системы смотрите данные в этой таблице:

Если техническая документация по каким-то причинам утрачена, можно рассчитать гидравлическое сопротивление отдельных элементов отопительной системы с помощью данных, приведенных в этой таблице

Количество скоростей циркуляционного насоса

Большинство современных моделей циркуляционных насосов снабжены возможностью регулировать скорость работы устройства. Чаще всего это трехскоростные модели, с помощью которых можно корректировать количества тепла, поступающего в помещение. Так, при резком похолодании скорость работы насоса увеличивают, а в случае потепления — уменьшают, чтобы температура воздуха в комнатах оставалась комфортной для проживания.

Для переключения скоростей существует специальный рычаг, размещенный на корпусе устройства. Большой популярностью пользуются модели циркуляционных насосов, снабженные системой автоматического регулирования скорости работы устройства в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Следует отметить, что это лишь один из вариантов такого рода расчетов. Некоторые производители используют при подборе насоса несколько иную методику вычислений. Можно попросить выполнить все расчеты квалифицированного специалиста, сообщив ему подробности устройства конкретной отопительной системы и описав условия ее работы. Обычно рассчитываются показатели максимальной нагрузки, при которой будет работать система. В реальных условиях нагрузка на оборудование будет ниже, поэтому можно смело приобретать циркуляционный насос, характеристики которого несколько ниже расчетных показателей. Приобретение более мощного насоса не целесообразно, поскольку это приведет к ненужным расходам, но работу системы не улучшит.

После того, как все необходимые данные получены, следует изучить напорно-расходные характеристики каждой модели с учетом разных скоростей работы. Эти характеристики могут быть представлены в виде графика. Ниже приведен пример такого графика, на котором отмечены и расчетные характеристики устройства.

С помощью этого графика можно подобрать подходящую модель циркуляционного насоса для отопления по показателям, рассчитанным для системы конкретного частного дома

Точка А соответствует необходимым показателям, а точкой В обозначены реальные данные конкретной модели насоса, максимально приближенные к теоретическим расчетам. Чем меньше расстояние между точками А и В, тем лучше подходит модель насоса для конкретных условий эксплуатации.

Несколько важных замечаний

Как уже отмечалось выше, различают циркуляционные насосы с «сухим» и «мокрым» ротором, а также с автоматической или ручной системой регулировки скоростей. Специалисты рекомендуют использовать насосы, ротор которых полностью погружен в воду, не только из-за пониженного уровня шума, но и потому, что такие модели справляются с нагрузкой более успешно. Установку насоса осуществляют таким образом, чтобы вал ротора располагался горизонтально. Подробнее про установку читайте здесь .

При производстве высококачественных моделей используется прочная сталь, а также керамический вал и подшипники. Срок эксплуатации такого устройства составляет не менее 20 лет. Не стоит выбирать для системы горячего водоснабжения насос с чугунным корпусом, поскольку в таких условиях он быстро разрушится. Предпочтение стоит отдать нержавейке, латуни или бронзе.

Если при работе насоса в системе появляется шум, это не всегда говорит о поломке. Нередко причина этого явления — воздух, оставшийся в системе после запуска. Перед пуском системы следует спустить воздух через специальные клапаны. После того, как система проработает несколько минут, нужно повторить эту процедуру, а затем отрегулировать работу насоса.

Если запуск производится с использованием насоса с ручной регулировкой, необходимо сначала установить прибор на максимальную скорость работы, в регулируемых моделях при пуске отопительной системы следует просто отключить блокировку.

Источники: http://www.portaltepla.ru/nasosi/raschet-cirkulyacionnogo-nasosa-dlya-otopleniya/, http://teplospec.com/montazh-remont/raschet-tsirkulyatsionnogo-nasosa-dlya-otopleniya-moshchnost-nasosa.html, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/raschet-nasosa-dlya-otopleniya.html

Как вам статья?