Как подобрать циркуляционный насос для системы отопления – расчет производительности

Расчет насоса для системы отопления: подбираем оптимальный насос по ключевым параметрам

Большинство автономных систем отопления, которые используются для обогрева загородных домов и дач, сегодня оснащаются циркуляционными насосами.

Чтобы при установке такой гидравлической машины добиться требуемых результатов, необходимо выполнить предварительный расчет циркуляционного насоса для системы отопления и, основываясь на полученных значениях, выбрать насосное оборудование с соответствующими характеристиками.

Грамотный подбор циркуляционного насоса обеспечит эффективную работу отопительной системы и позволит избежать лишних затрат

Сферы использования циркуляционных насосов

Главная задача циркуляционного насоса состоит в том, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя по элементам отопительной системы.

Проблема поступления в радиаторы отопления уже остывшей воды хорошо знакома жильцам верхних этажей многоквартирных домов.

Связаны подобные ситуации с тем, что теплоноситель в таких системах перемещается очень медленно и успевает остыть, пока достигнет участков отопительного контура, находящихся на значительном отдалении.

При эксплуатации в загородных домах автономных систем отопления, циркуляция воды в которых осуществляется естественным путем, тоже можно столкнуться с проблемой, когда радиаторы, установленные в самых дальних точках контура, еле нагреваются.

Это также является следствием недостаточного давления теплоносителя и его медленного движения по трубопроводу. Избежать подобных ситуаций как в многоквартирных, так и в частных домах позволяет установка циркуляционного насосного оборудования.

Принудительно создавая в трубопроводе требуемое давление, такие насосы обеспечивают высокую скорость движения нагретой воды даже к самым отдаленным элементам системы отопления.

Насос повышает эффективность действующего отопления и позволяет совершенствовать систему, добавляя дополнительные радиаторы или элементы автоматики

Свою эффективность системы отопления с естественной циркуляцией жидкости, переносящей тепловую энергию, проявляют в тех случаях, когда их используют для обогрева домов небольшой площади. Однако, если оснастить такие системы циркуляционным насосом, можно не только повысить эффективность их использования, но и сэкономить на отоплении, снизив количество потребляемого котлом энергоносителя.

По своему конструктивному исполнению циркуляционный насос представляет собой мотор, вал которого передает вращение ротору. На роторе устанавливается колесо с лопатками – крыльчатка. Вращаясь внутри рабочей камеры насоса, крыльчатка выталкивает поступающую в нее нагретую жидкость в нагнетательную магистраль, формируя поток теплоносителя с требуемым давлением.

Современные модели циркуляционных насосов могут работать в нескольких режимах, создавая в системах отопления различное давление перемещающегося по ним теплоносителя.

Такая опция позволяет быстро прогреть дом при наступлении холодов, запустив насос на максимальную мощность, а затем, когда во всем здании сформируется комфортная температура воздуха, переключить устройство на экономичный режим работы.

Устройство циркуляционного насоса для отопления

Все циркуляционные насосы, используемые для оснащения систем отопления, делятся на две большие категории: устройства с «мокрым» и «сухим» ротором.

В насосах первого типа все элементы ротора постоянно находятся в среде теплоносителя, а в устройствах с «сухим» ротором только часть таких элементов контактирует с перекачиваемой средой.

Большей мощностью и более высоким КПД отличаются насосы с «сухим» ротором, но они сильно шумят в процессе работы, чего не скажешь об устройствах с «мокрым» ротором, которые издают минимальное количество шума.

Для чего необходимо выполнять расчет

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления, должен эффективно решать две основные задачи:

1. создавать в трубопроводе такой напор жидкости, который будет в состоянии преодолеть гидравлическое сопротивление в элементах отопительной системы;
2. обеспечивать постоянное движение требуемого количества теплоносителя через все элементы отопительной системы.

При выполнении такого расчета учитывают два основных параметра:

• общую потребность здания в тепловой энергии;
• суммарное гидравлическое сопротивление всех элементов создаваемой отопительной системы.

Таблица 1. Тепловая мощность для различных помещений

После определения данных параметров уже можно выполнить расчет центробежного насоса и, основываясь на полученных значениях, выбрать циркуляционный насос с соответствующими техническими характеристиками.

Подобранный таким образом насос будет не только обеспечивать требуемое давление теплоносителя и его постоянную циркуляцию, но и работать без чрезмерных нагрузок, которые могут стать причиной быстрого выхода устройства из строя.

Как правильно рассчитать производительность насоса

Такой важный параметр циркуляционного насоса, как его производительность, указывает на то, какое количество теплоносителя он может переместить за единицу времени. Расчет производительности циркуляционного насоса, которая обозначается буквой Q, выполняется по следующей формуле:

Q = 0,86R/TF–TR.

Параметры, которые используются в данной формуле, указаны в таблице.

Таблицы из текста

Таблица 2. Параметры теплоносителя для расчета производительности насоса

Потребность помещений дома в количестве тепла для их обогрева, которая обозначается буквой R, определяется в зависимости от климатических условий местности, в которой такой дом расположен. Так, для домов, которые эксплуатируются в условиях европейского климата, выбирают следующие значения данного параметра:

• частные дома небольшой и средней площади – 100 кВт на 1 м2;
• многоквартирные дома – 70 кВт на 1 м2 площади их помещения.

В том случае, если расчет производительности насоса для отопления выполняется для зданий с низкими теплоизоляционными характеристиками, значение тепловой мощности, подставляемое в формулу, следует увеличить. Для производственных помещений, а также помещений, расположенных в зданиях с хорошей теплоизоляцией, значение параметра R принимают равным 30–50 кВт/м2.

Как рассчитать гидравлические потери отопительной системы

На выбор циркуляционного насоса по его мощности и создаваемому им напору, как уже говорилось выше, оказывает влияние и такой важный параметр отопительной системы, как гидравлическое сопротивление, которое создают все элементы ее оснащения.

Зная гидравлическое сопротивление, создаваемое отдельными элементами отопительной системы, можно рассчитать высоту всасывания насоса и, руководствуясь таким параметром, подобрать модель оборудования по мощности и создаваемому напору.

Для расчета высоты всасывания насоса, которая обозначается буквой H, нужна следующая формула:

H = 1,3x(R1L1+R2L2+Z1……..Zn)/10000.

Параметры, используемые в данной формуле, указаны в таблице.

Таблица 3. Параметры для расчета высоты всасывания

Значения R1 и R2, используемые в данной формуле, следует выбирать по специальной информационной таблице.

Значения гидравлического сопротивления, создаваемого различными устройствами, которые применяются для оснащения систем отопления, обычно указываются в технической документации на них. Если таких данных в паспорте на устройство нет, то можно воспользоваться приблизительными значениями гидравлического сопротивления:

• отопительный котел – 1000–2000 Па;
• сантехнический смеситель – 2000–4000 Па;
• термоклапан – 5000–10000 Па;
• прибор для определения количества тепла – 1000–1500 Па.

Существуют специальные информационные таблицы, по которым можно определить гидравлическое сопротивление практически для любого элемента оснащения отопительных систем.

Как выбрать циркуляционный насос по количеству скоростей

Обычно современные модели циркуляционных насосов оснащаются регулирующим механизмом, позволяющим изменять скорость их работы.

Используя такой механизм, имеющий, как правило, три ступени регулировки, можно настраивать насос по расходу жидкости, подаваемой в систему отопления.

Так, при резком похолодании на улице и, соответственно, в доме, насос можно включать на максимальную скорость работы, а при потеплении выбирать другой режим.

Элементом управления, при помощи которого изменяют скорость работы циркуляционного насоса, выступает рычаг на корпусе устройства. Отдельные модели циркуляционных насосов оснащаются системой авторегулирования скорости их работы, которая изменяется в зависимости от температурного режима в помещении.

Насос Wilo-Stratos с автоматической регулировкой мощности

Приведенная выше методика – это только один пример выполнения расчетов, которые необходимы для того, чтобы выбрать циркуляционный насос для теплого пола или системы отопления.

Специалисты, занимающиеся системами отопления, используют различные методики расчета напора насоса (а также производительности и других параметров таких устройств), позволяющие подбирать такое оборудование по его мощности и создаваемому давлению.

Во многих случаях собственнику дома, в котором необходимо смонтировать отопительную систему, можно даже не задаваться вопросами о том, как рассчитать мощность насоса и как подобрать насосное оборудование.

Многие производители предоставляют услуги квалифицированных специалистов или предлагают воспользоваться онлайн-сервисами по расчету параметров циркуляционного насоса и его выбору для систем отопления или теплого пола.

В реальных условиях эксплуатации такие нагрузки будут ниже, что даст вам возможность сделать выбор насоса, технические характеристики которого несколько ниже рассчитанных.

Выбор менее мощного насоса при таком подходе не отразится на эффективности его использования в системе отопления.

В том случае, если мощность насоса, который вы выбрали, значительно выше значений, полученных при расчете, это не улучшит работу отопительной системы, но при этом увеличит ваши расходы на оплату электроэнергии.

Помочь сделать выбор циркуляционного насоса из нескольких моделей по их напорно-расходным характеристикам и скорости работы помогает специальный график.

При построении такого графика используются реальные значения напора и расхода, необходимые для нормального функционирования системы отопления, а также значения, которые соответствуют конкретным моделям насосного оборудования, работающего на различных скоростях.

Чем ближе точки, расположенные на двух графиках, тем больше подходит насос для его использования в системе отопления.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса – с необходимыми комментариями

Система отопления с принудительной циркуляцией по всем позициям превосходит схему с естественным перемещением теплоносителя.

Установка циркуляционного насоса резко поднимет эффективность системы, делает возможными плавные и точные настройки, обеспечивает быстрый запуск, приводит к значительному сокращению материалоемкости контуров – можно использовать трубы значительно меньшего диаметра.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Но все это будет справедливым лишь в том случае, если насос подобран правильно, и его эксплуатационные характеристики соответствуют параметрам системы.

Одним из определяющих критериев оценки является способность насоса перекачать определенный объем жидкости в единицу времени, то есть его производительность.

Провести необходимые вычисления поможет наш калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса.

Несколько слов о порядке расчета – в разделе с пояснениями.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Пояснения к расчету производительности

Особенностью подобного расчёта является то, что насос перекачивает не просто жидкость, а именно теплоноситель, то есть, по сути, должен обеспечивать «транспортировку» тепловой энергии, выработанной котлом отопления.

В основе вычислений лежит следующая зависимость:

G = W / (Δt × Kτ)

G — производительность, выраженная в килограммах в час.

W — расчетная мощность отопительного котла.

Δt — перепад температур в трубах подачи и обратки, то есть, по сути, то количество тепловой энергии, которое забирается приборами теплообмена (радиаторами, конвекторами и т.п.)

Kτ — коэффициент, учитывающий теплоемкость теплоносителя.

• Мощность котла известна, а если система отопления планируется «с нуля», то необходимую мощность можно рассчитать по специальному алгоритму.

• Перепад температур принимается в среднем равным:

→ 20 ºС – для радиаторов;

→ 15 ºС – для конвекторов;

→ 10 ºС – для контуров водяного теплого пола.

• Коэффициент Kτ можно взять для воды – он будет равен 1,16.
• Получающаяся единица измерения – не слишком удобна, поэтому калькулятор переведет ее в более понятную – кубометры в час.

После определения необходимой производительности можно переходить к расчету требуемого напора насоса.

Как выбрать насос для отопления

Главная » Отопление » Как выбрать насос для отопления

Вопрос, для чего необходим циркуляционный насос в системе отопления частного дома, сегодня встречается не так часто. Потребители давно поняли, что этот небольшой прибор решает многие проблемы, связанные с эффективной работой отопительной системы в целом.

Во-первых, с его помощью увеличивается коэффициент полезного действия. Во-вторых, есть возможность сэкономить на материалах и элементах отопления. Обо всем этом ниже.

Особенности принудительной циркуляции

Установленный в систему циркуляционный насос создает внутри небольшое давление. При этом теплоноситель движется с небольшой скоростью, равномерно распределяя тепло по всем радиаторам.

Неужели естественная циркуляция теплоносителя не может распределить тепловую энергию равномерно?

Может, но ввиду того, что строящиеся загородные частные дома становятся все больше в размерах, а соответственно схемы разводки трубных магистралей становятся все сложнее, теплоносителю все труднее преодолевать конфигурации трубных схем. И в таких домах без циркуляционного насоса просто не обойтись.

Преимущества

Под действием насоса теплоноситель быстрее проходит по всему контуру системы отопления, возвращаясь в нагревательный котел. При этом его температура не будет низкой. А значит, нагревать не сильно охлажденный теплоноситель будет проще. Меньше затрат на потребление топлива.

Для естественной циркуляции теплоносителя необходим большой его объем, чтобы в массе своей он смог держать необходимую температуру. Соответственно для нормальной работы отопительной системы в частном доме понадобятся трубы с большим диаметром, радиаторы с широкими полостями, запорная арматура под стать трубам.

Для системы, в которой установлен насос, нет необходимости держать большой объем теплоносителя. Поэтому можно спокойно использовать трубы и запорную арматуру с меньшим диаметром. А это снижение цены на все изделия и экономия на материалах.

Недостатки

В принципе, недостаток у такого отопления всего лишь один – это энергозависимость. Работает устройство от электрического тока. Во-первых, это пусть и небольшие, но затраты. Во-вторых, при отключении подачи тока насосный агрегат перестает работать.

Конечно, мастера, учитывая данную ситуацию, устанавливают байпас, через который отопление начинает работать по принципу естественной циркуляции горячей воды. А это снижение эффективности работы, плюс снижение КПД.

Подбор прибора

Ответственный момент – это правильно рассчитать мощность устанавливаемого насоса. Здесь учитывается два показателя:

• объем перегоняемой массы воды, м³/ч;
• напор, измеряемый в метрах.

Сделать правильный расчет, если вы в этом деле неспециалист, очень сложно. Здесь приходится учитывать сложность схемы разводки трубных магистралей, количество радиаторов и запорной арматуры, мощность отопительного котла, материалы, из которых изготовлены трубы и другие приборы отопления. Поэтому этот этап лучше всего переложить на плечи профессионала.

Если все-таки вы решили взять ответственность на себя, тогда лучше всего приобрести насос, в котором можно переключать скорости перемещения теплоносителя.

Идеальный вариант – с автоматической регулировкой. Стоит такой прибор в разы дороже обычного образца, зато вы спокойны, что можете сами настроить его под необходимые параметры отопительной системы дома.

Пример расчета

Перед тем как выбрать насос, необходимо провести следующий расчет. К примеру, отопительный котел установлен в подвальном помещении. Ваш дом – это двухэтажное строение. Система отопления – это однотрубная разводка.

То есть, получается так, что самая высокая точка отопительной системы – это верхние края радиаторов, установленных на втором этаже. Это притом, что в доме установлена закрытая система отопления.

Расчет напора

От трубы обратного контура, которая входит в котел (именно этот участок и является местом установки прибора) необходимо замерить расстояние до верхнего края радиатора второго этажа. Это и будет напор насосного устройства. По сути, получится так:

• 2,5 м – высота подвала;
• 3 м – высота первого этажа;
• два перекрытия – 0,5 м;
• расстояние от пола до верхнего края радиатора – 0,6 м.

Сумма равна 6,6 м. Значит, вам потребуется насос с напором 7 м.

Расчет мощности

Для этого необходимо знать отапливаемую площадь частного дома. Для примера пусть будет 200 м². Чтобы в частном доме было тепло, необходимо придерживаться соотношения: 1 кВт тепловой энергии на 10 м². То есть, вам потребуется 20 кВт.

Следующий показатель – разница температур на подающем и обратном контуре. Специалисты рекомендуют в пределах 10 °C. То есть, если на выходе из котла температура теплоносителя будет +70 °С, то при входе +60 °С. Теперь проводите вот такое математическое действие: 20:10=2. Это и есть мощность насоса, измеряемая в м³/ч.

Как видите, выбрать насос не так уж и сложно. Конечно, это простейший расчет без учета различных нюансов. Но его можно взять за основу, приплюсовав 20% на всякий случай.

Монтаж

Заниматься установкой циркуляционного насоса самостоятельно, если вы не знаете всех нюансов монтажного процесса, лучше не стоит. Но ознакомиться с технологией и последовательностью нужно.

Место установки

Насос устанавливается на обратке рядом с отопительным котлом. Это делается с одной-единственной целью – снизить температурные нагрузки на уплотнители, манжеты и прокладки, которые используются в конструкции самого агрегата. Под действием высоких температур они быстро выходят из строя.

Существует два типа устройств: с мокрым ротором и сухим. Обычно первый вариант это маломощные насосы, используемые для отопления небольших частных домов. Его врезают прямо в трубопровод, соединяя с двух сторон резьбой. Второй – это более мощная установка. Такие насосы чаще всего соединяются при помощи фланцев.

Запорная арматура и фильтр

Насос отсекается от трубы двумя вентилями (шаровыми кранами), которые при необходимости проведения ремонта, закрываются.

Обязательно устанавливается байпас. Это труба, которая соединяет трубопровод, минуя насосную установку. На байпас обязательно монтируется вентиль. Он перекрывает течение теплоносителя, когда работает насос. И открывает, когда прибор перестает работать или в процессе ремонта. То есть, байпас работает в экстренных случаях, чтобы отопление не прекращалось, если остановился сам насос.

Сегодня нередко перед насосом монтируется фильтр грубой очистки. Он отвечает за качество теплоносителя.

Популярные производители

Вопрос, как выбрать, затрагивает не только технические характеристики прибора. Чаще всего под ним потребители понимают марку или производителя. Современный рынок предлагает достаточно широкий ассортимент. Здесь и зарубежные аналоги, и отечественные. Вот только несколько моделей.

Итальянский насос Aquario

Его модель AC204-130 одна из самых популярных. Используют для небольших частных домов. Его мощность – 2,4 м³/ч, напор до 3 м, потребляемая мощность 0,64 кВт, вес 3,4 кг.

Соединение фланцевое, имеет три скоростных режима.

Итальянский прибор DAB VA-VB-VD

У него широкий диапазон технических характеристик: напор до 6 м при мощности от 0,5 до 3,3 м³/ч.

Этот образец снабжен специальным тепловым реле, который отключает насос, если тот начинает перегреваться. Многие специалисты советуют выбрать именно эту модель.

Grundfos

Датская компания Grundfos предлагает насосы пяти модификаций. В России большую популярность завоевала модель UPS, как самая экономичная в плане потребления электроэнергии (0,55 кВт).

При этом ее напор 3 м, и объем перекачиваемого теплоносителя 3 м³/ч.

Российские модели

Из отечественных производителей необходимо выделить насосы марки «Хозяин» из Подольска и «Циркуль» от компании «Джилекс». Несколько технических характеристик:

• Хозяин 4.25.180 – напор 4,2 м, мощность 3 м³/ч;

Расчет и выбор циркуляционного насоса

Содержание:

Большинство систем отопления в частных домах имеют принудительную или комбинированную циркуляцию воды. Неотъемлемой частью такой системы является циркуляционный насос, обеспечивающий движение воды по радиаторам и трубам. Для того чтобы ее работа была максимально эффективной, необходимо сделать правильный расчет и выбор циркуляционного насоса для системы отопления.

Виды циркуляционных насосов

Конструкция типового циркуляционного насоса состоит из корпуса, изготовленного из нержавеющего металла, керамического ротора и вала, оснащенного колесом с лопастями. Ротор приводится в действие с помощью электродвигателя.

Подобная конструкция обеспечивает забор воды с одной стороны устройства и ее нагнетание в трубопроводы со стороны выхода. Движение воды по системе происходит за счет центробежной силы.

Таким образом, преодолевается сопротивление, возникающее на отдельных участках труб отопления.

Все подобные устройства разделяются на два типа – сухой и мокрый. В первом случае отсутствует контакт ротора с перекачиваемой водой.

Всю его рабочую поверхность от электродвигателя отделяют специальные защитные кольца, тщательно отполированные и подогнанные между собой.

Работа насосов сухого типа считается более эффективной, однако в процессе эксплуатации возникает довольно сильный шум. В связи с этим, для их установки оборудуются отдельные изолированные помещения.

При выборе таких моделей следует учитывать наличие воздушных завихрений, образующихся во время работы.

Под их воздействием в воздух поднимается пыль, которая может легко попасть внутрь устройства и нарушить герметичность уплотнительных колец. Это приведет к выходу из строя всей системы.

Поэтому в качестве защиты между кольцами присутствует тончайшая водяная пленка. Она обеспечивает смазку, предотвращая преждевременный износ колец.

Циркуляционные насосы мокрого типа имеют отличительную особенность в виде ротора, постоянно находящегося в перекачиваемой жидкости. Место расположения электродвигателя надежно отделено герметичным металлическим стаканом.

Данные устройства как правило используются в небольших отопительных системах. Они значительно меньше шумят при работе и не требуют дополнительных мероприятий по техническому обслуживанию.

Обычно такие насосы периодически ремонтируются и настраиваются до нужных параметров.

Существенным недостатком этих насосов считается низкий коэффициент полезного действия из-за недостаточной герметичности гильзы, разделяющей статор и теплоноситель. Выбирая нужную модель, следует обращать внимание на то, чтобы в насосе был не только мокрый ротор, но и защищенный статор.

Последние поколения циркуляционных насосов практически полностью автоматизированы. Умная автоматика обеспечивает своевременное переключение уровня обмоток и существенно увеличивает производительность устройства.

Такие модели чаще всего используются при стабильном или незначительно изменяющемся расходе воды.

Благодаря ступенчатой регулировке, появилась возможность выбора наиболее оптимальных режимов работы и существенной экономии электроэнергии.

Рекомендации по установке насосов

Для того чтобы обеспечить нормальную циркуляцию жидкости в системе отопления, нужно сделать правильный выбор места, где будет установлен насос. Следует определить такое место в области всасывания воды, в котором всегда присутствует избыточное гидравлическое давление.

Чаще всего выбирается наиболее высокая точка трубопровода, от которой расширительный бак поднимается на высоту примерно 80 см. Применение данного способа возможно при условии помещения с большой высотой. Обычно практикуется установка расширительного бака на чердаке, при условии его утепления на зимний период.

Во втором случае трубка переносится от расширительного бака и врезается вместо подающего трубопровода в трубу обратной подачи. Возле этого места находится всасывающий патрубок насоса, поэтому для принудительной циркуляции создаются наиболее благоприятные условия.

Третий вариант установки заключается во врезке насоса в трубопровод подачи, непосредственно за точкой, в которую поступает вода из расширительного бака. Использование такого подключения возможно, если конкретная модель обладает устойчивостью к высокой температуре воды.

Рекомендации по выбору насоса

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления частного дома, должен хорошо выполнять свои основные функции. К каждому такому устройству предъявляются определенные требования.

1. Агрегат должен обладать необходимой продуктивностью или производительностью работы. Расчет этого параметра осуществляется в условиях минимальной нагрузки на устройство.
2. Другим критерием выбора является давление, обеспечивающее необходимый напор в трубах и всей системе. В этом случае нужно учитывать условия эксплуатации. Они зависят от объема помещений, вида жидкости в системе, температуры окружающей среды и самого теплоносителя. Большое значение имеет диаметр используемых труб.
3. При покупке нужно обязательно учитывать внешние факторы, связанные с размерами агрегата, уровнем шума во время работы, сложностями технического обслуживания.

Правильный выбор насоса обеспечивает его надежную и устойчивую работу, продолжительную эксплуатацию в сложных условиях.

Расчет производительности циркуляционного насоса

Перед тем как выбирать нужную модель циркуляционного насоса, следует заняться гидравлическим расчетом системы. Значение рабочей производительности насоса тесно связано с тепловой мощностью рассматриваемой системы отопления.

Следовательно, объем теплоносителя, перекачиваемый таким агрегатом, должен обеспечивать тепловую энергию радиаторам во всех помещениях.

Поэтому для расчетов потребуется значение тепловой мощности, необходимой для обогрева помещений и всего здания.

В качестве примера можно использовать частный дом, площадь которого составляет 100 м2. Значение тепловой мощности будет соответственно в пределах 10 кВт.

Далее производительность насоса рассчитывается по следующей формуле: G = 3600Q/(c∆t), в которойGявляется необходимым количеством теплоносителя(кг/ч),Q – тепловой мощностью системы (кВт), с – представляет собой удельную теплоемкость воды, равную4,187 кДж/кг ºС, Δt – является разницей температур в подающих и обратных трубах. Для расчетов берется ее температура, составляющая 200С. Таким образом, в соответствии с исходными данными, производительность циркуляционного насоса будет равна: 3600 х 10 х 4,187 х 20 = 429,9 кг/ч или в более крупных единицах – 0,43 т/ч.

При выборе насоса можно заметить, что в техническом паспорте вместо массовых единиц расхода указаны объемные. В этом случае необходимо выполнить перевод массы воды в ее объем с помощью плотности, составляющей 0,983 т/м3 при t = +600С: 0,43/0,983 = 0,44 м3/ч. Полученное значение и будет вычисляемой рабочей производительностью устройства.

Расчет гидравлического сопротивления 

Чтобы рассчитать гидравлическое сопротивление, необходимо знать производительность и напор циркуляционного насоса.

Методика расчета первого параметра уже рассматривалась выше, поэтому основное внимание следует уделить напору.

Вначале нужно определить гидравлическое сопротивление, поскольку напор агрегата постоянно сталкивается с необходимостью преодоления сопротивления, возникающего в процессе циркуляции воды.

Чем большим сопротивлением обладает система, тем больше потребуется напор используемого насоса. Его значение определяется в паскалях (Па) или в метрах водяного столба. Например, столб воды, высотой 10 м создает напор в 100000 Па, что соответствует также 1-й атмосфере.

В первую очередь гидравлическое сопротивление определяется в наиболее неблагоприятной части системы. Только после этого подбирается насос, напор которого не должен быть меньше полученного результата.

Общее значение гидравлического сопротивления включает в себя сопротивления на прямых участках и все имеющиеся местные сопротивления. К местным относятся сопротивления, охватывающие изгибы, тройники, редукционные переходы и другие сложные места.

При расчетах в обязательном порядке учитывается предельно допустимая скорость движения воды в трубопроводах. Это позволит предотвратить излишний шум во время работы системы.

Таблица с параметрами, имеющими постоянное значение:

В соответствии с этой таблицей потери на прямых участках определяются с помощью формулы: Rпр = R x l, где R – потери давления на трение (Па/м), а l – длина отдельных участков трубопроводов.

Таким образом, расчет и выбор циркуляционного насоса для системы отопления вполне возможно выполнить самостоятельно. Однако все вычисления, касающиеся сложных отопительных систем, желательно поручить специалистам, хорошо разбирающимся в данном вопросе.

Подбор и расчет циркуляционного насоса для системы отопления

Функционирование современных систем отопления, в которых используется принудительное движение теплоносителя по контурам отопления было бы невозможно без циркуляционного насоса.

Подбор циркуляционного насоса

Именно это устройство обеспечивает движение теплоносителя по магистралям системы отопления, системы теплый пол, системы рециркуляции ГВС. В сложных многоконтурных системах домов большой площади и этажности таких насосов может быть несколько.

Эффективная теплоотдача системы отопления напрямую зависит от соответствия параметров циркуляционного насоса параметрам системы в целом. Чтобы ориентироваться в теме, как подобрать циркуляционный насос для системы отопления, ознакомимся с его устройством и основными параметрами.

Устройство насоса

Циркуляционный насос в разрезе

Устройство насоса «сухого» типа

Посмотрим на разрез насоса. Он состоит из самого насоса и электромотора с блоком управления. Материал корпуса может быть: нержавеющая сталь, бронза, алюминий, чугун.

Крыльчатка из нержавеющей стали или технополимера, закрепленная на валу двигателя, своим вращением создает принудительное движение жидкости через насос. Оси входного патрубка и ось выходного обычно расположены вдоль одной линии.

Подшипники и вал циркуляционных современных насосов — из керамики, что благоприятно влияет на уровень шума и долговечность устройства.

Технические параметры циркуляционного насоса

С функциональными возможностями устройства можно ознакомиться из его технического паспорта.

Выбрать циркуляционный насос для отопления Вам помогут знания о таких параметрах:

1. Расход насоса ( подача, производительность) — объемная величина (единица -м3/ч), численно равная максимальному объему воды, который может прокачать через себя насос за один час времени.

2. Напор циркуляционного насоса — это максимальное значение гидравлического сопротивления, которое оказывают все элементы отопительных контуров движению жидкости, и которое способен преодолеть насос (при его расходе = 0). Измеряется в м (метрах).

3. Характеристика насоса — производная величина, определяемая взаимосвязь напора насоса и его производительности. Так для однорежимного (односкоростного) насоса существует только одна характеристика, для двух и более — соответственно две и… Что говорить о насосах с плавно регулируемой производительностью?..

Классификация циркуляционных насосов

Насосы циркуляционные от различных производителей друг от друга существенно не отличаются. Все они классифицируются по типу ротора. Различают:

• насосы с «мокрым» ротором
• насосы с «сухим» ротором.

Устройства первого типа отличаются тем, что ротор находится в жидкости, а его камера отделена от статора стальной нержавеющей гильзой.

К преимуществам такого насоса относятся: его компактность и бесшумность, отсутствие необходимости в смазывании (теплоноситель играет роль смазки, а также и охлаждающей среды).

Однако такие устройства характеризуются более низким КПД по отношению к «сухим» насосам.

У насосов «сухого типа отсутствует непосредственный контакт ротора с теплоносителем системы. Гидроизоляция обеспечивается уплотнительными кольцами из «нержавейки», угольного агломерата или керамики.

Высокий класс «подгонки» колец друг к другу и их вращение приводит к тому, что между ними образуется тоненькая пленка воды, обеспечивающая герметизацию электрической части насоса.

Прижимная пружина постоянно поджимает кольца по мере их износа, обеспечивая их «самоподгонку».

И перед тем, как подобрать циркуляционный насос для системы отопления, следует запомнить, что «прописка» такого насоса желательна в отдельном помещении. Отличительной особенностью устройств «сухого типа» является достаточно громкий звук функционирования.

Маркировка циркуляционных насосов

После названия марки насоса на его корпусе указаны цифры. Например, Grundfos UPS 25-50.

Первые две цифры — это диаметр присоединительных патрубков. В нашем случае 25 мм (1 дюйм) — диаметр резьбы гаек, поставляемых в комплекте с циркуляционным насосом.

Второе число обозначает максимальную высоту подъема теплоносителя в системе. В нашем примере высота подъема 5 м, то есть он может создавать избыточное давление до 0,5 атм.

Согласно этих величин выполняют подбор циркуляционного насоса для отопления после того, как теоретически выполнили расчет напора циркуляционного насоса и расчет мощности циркуляционного насоса отопления.

Кстати, потребляемая мощность насоса регулируется ступенчато (3 положения) или плавно (электронное управление электродвигателем насоса). О силе потребляемого тока при определенной отдаваемой мощности можно узнать из таблички, закрепленной на корпусе насоса.

Насосы, оборудованные электронным блоком управления, отличаются повышенной экономичностью и способны самостоятельно регулировать свои рабочие характеристики, анализируя расход и давление воды в системе.

Расчет циркуляционного насоса выполняют, исходя из потребности строительной конструкции в тепле – эта величина является базовой точкой при расчете циркуляционного насоса для отопления.

Значение величины принимается соответствующим наиболее холодному времени года. Согласно, СНиП 2.04.07-86 “Тепловые сети” для одно-двухэтажных зданий на 1 м2 общей площади 173-177 Вт/м2 при температуре «за бортом» -25 — 30 °C.

Дома в три-четыре этажа имеют показатели от 97 до 101 Вт/м2 соответственно.

Умножив это «нормы» на число «квадратов» отапливаемого помещения, получим величину потребности строения в тепле.

Также расчет параметров циркуляционного насоса можно выполнить, исходя уже из мощности котла.

Необходимое значение рассчитывается по формуле:

$$Q=frac{N} {t_2 — t_1}$$

где:

(Q) — рассчетная величина, соответствующая расходу насоса, (литров/ч);

(N) — мощность основного нагревателя (котла), (Вт);

(t_2)— температура теплоносителя на входе в подающую трубу (на выходе из котла), (°C);

(t_1) — температура теплоносителя в «обратке» (на входе в котел), (°C).

Подставив необходимые параметры в формулу, мы получим требуемый расход насоса.

Температура теплоносителя, «выходящего» из котла обычно находится в промежутке от + 85 до 95 °C, температура «обратки» в диапазоне 60-70 °C.

Величину необходимого для преодоления гидравлического сопротивления напора определяют по специальным формулам.

Для упрощенного подбора можно воспользоваться такой информацией:

• прямолинейные участки труб оказывают сопротивление 100-150 Па/м, что эквивалентно требуемому напору насоса — 0,01-0,015 м на каждый метр трубопровода магистрали.
• Фитинги забирают до 30% от рассчитанного «прямого» сопротивления;
• Трехходоовой смеситель — 20%;
• Терморегулирующие вентили — 70%.

Суммарное гидравлическое сопротивление определяется только суммой сопротивлений всех поворотов, тройников, вентилей…

Как подобрать циркуляционный насос для отопления

Используя рассчитанные данные напора и расхода, определяют необходимую характеристику насоса, который затем подбирают по каталогу.

Так как подбирая циркуляционный насос для системы отопления мы оперировали максимальными данными нагрузки на насос, то для его повседневной работы будет достаточно выбрать менее мощный вариант. Он и «потише» будет при меньшей свой стоимости, и электроэнергии «кушать» будет меньше.

Особенности монтажа

При установке насосов необходимо учитывать такое правило: «Вал насоса должен располагаться горизонтально!»

Такие устройств «качают» теплоноситель только в одном направлении. Поэтому при монтаже насоса необходимо соблюдать правильное направление его установки.

Можно подобрать циркуляционный насос для отопления с естественной циркуляцией.

В таком случае, проводится модернизация существующей отопительной системы с естественной циркуляцией теплоносителя установкой циркуляционного насоса.

«Врезанный» в такую систему насос позволяет улучшить равномерность прогрева всех радиаторов. Кроме этого практически замечена экономия газа на 20-30% при интеграции такого насоса в контуры отопления.

Насос устанавливается на обводной байпас, врезанный в «обратку» системы, а в магистральную трубу необходимо установить обратный клапан, который позволит системе функционировать и при внезапном отключении электроэнергии.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления – расчет, характеристики, выбор

Известно, что установка циркуляционного насоса в обратную магистраль отопления может существенно снизить затраты на ее эксплуатацию.

Действительно, под действием создаваемого давления теплоноситель проходит рабочий контур значительно быстрее и поступает в котел менее остывшим.

Поэтому на его нагрев до рабочей температуры затрачивается гораздо меньше энергии, чем для системы естественной циркуляцией.

Установленный в систему отопления циркуляционный насос

Для того чтобы получить максимум пользы от этого эффекта, очень важно правильно подобрать характеристики насоса, соответствующие потребностям всей инфраструктуры отопления.[contents]

Основные параметры насосов для систем отопления

В системах отопления используются насосы циркуляционного типа, которые осуществляют подачу жидкости за счет центробежной силы вращения лопастей, установленных внутри корпуса. Основными параметрами таких насосов являются:

• Производительность. Показывает, какой объем жидкости насос может пропустить через себя за час работы. Измеряется в м3/ч и зависит от гидравлического сопротивления магистрали;
• Напор. Это как раз и есть то самое гидравлическое сопротивление. Данная характеристика определяет максимальную высоту, на которую насос может поднять столб воды;Циркуляционный насос производства фирмы Wilo
• Присоединительные размеры. Подбор необходимо производить с учетом диаметра подключаемых труб отопления (чаще всего 25 или 32 мм) и длины корпуса (насос должен уместиться в отведенное для него место);
• Максимальная температура. Главная задача циркуляционного насоса – перекачивать нагретый теплоноситель. Поэтому лучше лишний раз проверить этот параметр и выбрать устройство, по которому может проходить жидкость с температурой до 110 °C;
• Производитель. Как и во многих других случаях, лучше покупать изделия проверенных поставщиков. На рынке насосного оборудования это такие компании, как Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.

Расчет насоса в основном производят по первым двум значениям. Обычно они указываются в инструкции на устройство в виде графика, который называется расходно-напорной характеристикой.

Подбор насоса в зависимости от напора и производительности

Если у насоса есть несколько рабочих скоростей, то такие характеристики должны приводиться для каждой из них.

Тепловая потребность помещения

Главной отправной точкой, с которой начинается подбор циркуляционного насоса, является потребность помещения в тепле. Ее необходимо рассчитать для максимально холодного времени года. Лучше всего, конечно, обратиться к профессиональным проектировщикам, которые проведут расчет с использованием специальных методик.

Если такой возможности нет, можно подобрать нужное значение приблизительно, исходя из размеров отапливаемого помещения.

Общее потребление тепла можно рассчитать, умножив эти цифры на площадь помещения.

Производительность насоса

Значение производительности вычисляется по простой формуле: G = Q/(1,16 х ΔT), где ΔT – разница температур в подающей магистрали и обратке. Обычно она составляет 20 °С для стандартной двухтрубной системы и 5 °С для теплых полов. Q – значение тепловой потребности, полученное на предыдущем этапе.

Напор

Создаваемый напор должен обеспечить преодоление сопротивления трубопровода. В зависимости от этапа, на котором устанавливается насос, оценить этот параметр можно разными способами.

Устройство новой системы отопления обычно начинается с проектирования, в ходе которого требуемый напор вычисляется по известным формулам. Расчет производится с использованием значений, указанных в паспортах на комплектующие: трубы, фитинги, запорную арматуру и т. д.

Для уже существующей системы подбор точного значения гидравлического сопротивления сделать сложно, поэтому в таких случаях проводят приблизительный расчет:

• Потери на прямых участках трубы. Опытным путем установлено, что на преодоление 1 м магистрали отопления требуется 0,01 – 0,015 м напора;
• Потери в фитингах. Они оцениваются примерно в 30% от потерь на прямых участках;
• Часто для того чтобы выбрать температурный режим в комнате, на входе батареи устанавливают терморегулирующие клапаны. Они очень удобны в использовании, но увеличивают общее гидравлическое сопротивление системы примерно на 70%;
• Устройство, препятствующее естественной циркуляции (обратный клапан), как и трехходовой кран, добавляют к полученному значению еще 20%.

Правильный выбор

Получив требуемые значения параметров (их сочетание называется рабочей точкой), можно приступать к выбору конкретной модели. Теоретически подойдет любой насос, технические характеристики которого не хуже рассчитанных. Однако стоит учесть некоторые рекомендации:

• Желательно постараться оценить положение найденной рабочей точки на расходно-напорной характеристике каждого циркуляционного насоса. А выбрать лучше тот насос, у которого рабочая точка расположена ближе всего к графику;
• Принцип «больше — не меньше» здесь не очень актуален: насос с заведомо более высокими характеристиками, конечно, заработает, но будет потреблять лишнюю электроэнергию и, возможно, создавать излишний шум;
• Необходимо учитывать, что расчет производительности обычно производится исходя из максимальной нагрузки при самой низкой температуре на улице. Такой режим системы отопления будет использоваться всего несколько дней в году. Если вам кажется, что насос немного избыточен, лучше подобрать чуть меньший по мощности;
• Не забывайте, что у всех современных насосов есть три скорости. Переключая их, можно оптимизировать работу вашего оборудования отопления. В простых моделях это делается вручную, а в более дорогих подбор режима функционирования полностью автоматизирован.

Насосы с электронным управлением

Отопительный сезон в нашем регионе в среднем длится 8 месяцев. Это 5500 – 6000 часов, в течение которых система отопления работает постоянно, и потребляет сотни киловатт электроэнергии.

Учитывая, что подбор циркуляционного насоса производится с запасом и на самую холодную пятидневку в году, несложно предположить, какой перерасход электричества происходит в относительно теплые периоды осени и зимы.

Анализ статистики положения термостатов, установленных в системе отопления (открыты или закрыты), который постоянно проводит электронное устройство управления, позволяет осуществить подбор оптимальной скорости вращения крыльчатки насоса.

Наиболее популярные модели насосов с электронным управлением (кликабельно)

Предположим, анализ показал, что в какой-то период термостаты системы большую часть времени были закрыты. Это значит, что в помещении всегда тепло. Прибор автоматически установит минимальную скорость работы насоса, что, конечно, отразится и на потребляемой мощности.

Практический пример расчета

Допустим, нам надо произвести расчет и подобрать насос для системы отопления двухэтажного частного дома площадью 200 квадратных метров. Общая длина трубопровода, включая обратную магистраль — 40 метров, в системе установлен теплорегулирующий вентиль.

1. Расчет тепловой потребности. Умножаем нормативную удельную потребность на площадь: 173 кВт/м2 * 200 м2 = 34,6 кВт.
2. Производительность циркуляционного насоса. Двухтрубная система отопления без теплых полов предполагает перепад температур на входе и выходе котла в 20 °С. Применяя соответствующую формулу, можем рассчитать требуемую производительность. Получаем: G = 34,6 /(1,16*20) = 1,49 м3/ч.
3. Расчет гидравлического сопротивления трубопровода. Будем использовать приблизительную оценку. Исходя из приведенной методики, получаем: H=40*0,015*1,3*1,7 = 1,33 м.

Теперь необходимо проанализировать технические характеристики насосов, обеспечивающих такие параметры, после чего выбрать из них наиболее подходящий и экономичный. Рассмотрим этот процесс на примере модельного ряда Grundfos.

Циркуляционный насос Grundfos

Принимая во внимание приведенные выше рекомендации, делаем вывод — для решения поставленной задачи лучше всего подойдут следующие модификации:

• Grundfos UPS 25/40 – рекомендуемый расход 1,55 м3/ч, напор до 4 м;
• Grundfos UP 20-30 N — рекомендуемый расход 2,5 м3/ч, напор до 2,75 м;
• Grundfos Alpha 2 L 25 40 — рекомендуемый расход 1,55 м3/ч, напор до 5,5 м.

Первая и третья модели имеют параметры, наиболее близкие к расчетным, а также одинаковую потребляемую мощность (60 Вт на максимальной скорости).

Насос серии Alpha чуть дороже за счет более качественных подшипников и наличия встроенного теплового реле. Этот аппарат более надежен и, возможно, проработает дольше своего аналога.

Поэтому для нашего тестового случая выбираем Grundfos Alpha 2 L 25 40.