Как рассчитать насос для отопления: примеры расчетов и правила подбора оборудования — Стиль жизни

Типы насосов циркуляции

Промышленность выпускает очень много разновидностей насосов для системы топления. Все их не перечислить, да и не нужно этого делать. Остановимся на двух основных типах — насосах с мокрым ротором и сухим.

Параметры системы отопления

Но сначала нужно разобраться в некоторых характеристиках, которые определяют выбор того или иного насоса:

Площадь помещений, которые необходимо отапливать.
Уровень температуры в здании — он может отличаться в зависимости от его назначения. Например, в жилом доме, в учреждениях медицинского, школьного и дошкольного профиля температура всегда должна быть выше, нежели в производственных помещениях.
Температура теплоносителя на входе и выходе отопительной системы.
Тип отопительного котла, его оснащенность различными функциональными устройствами и автоматическими системами контроля и блокировки.
Напор теплоносителя — его давление в трубах и радиаторах.
Этажность здания.
Тип теплоносителя.

Есть отопительные котлы старого образца, в которых нет насоса, и циркуляция теплоносителя происходит под действием силы тяжести. Она определяется небольшим уклоном труб и разностью в плотности холодной и горячей воды. Поскольку горячая вода легче холодной, она по законам физики поднимается вверх, переходя самотеком в трубы и радиаторы. Отдав тепло через поверхность данных приборов, остывшая вода возвращается в котел отопления для последующего нагрева. При этом на выходе котла температура жидкости всегда выше, чем на входе — разность температур также способствует движению воды.

При желании хозяина сделать систему отопления более эффективной, ему придется вваривать циркуляционный насос в трубопровод перед отопительным устройством. Это дорого, да и качество такого монтажа не дает 100% гарантии, что система будет работать успешно.

В современных устройствах отопления насосы уже входят в их состав, и в этом явное преимущество отопительных котлов с принудительной циркуляцией. Однако старых изделий эксплуатируется еще достаточное количество. Поэтому подбор циркуляционного насоса для системы отопления является насущной задачей многих владельцев частных домов.

Насос с мокрым ротором

Насос Grundfos

Название говорит само за себя — ротор двигателя с крыльчаткой расположены в воде или другом виде теплоносителя, который смазывает и охлаждает от перегрева конструкцию устройства. Ротор находится в отдельном корпусе, который изготовлен из металлов, не подверженных коррозии — нержавеющей стали, бронзы или латуни.

Преимущества данного изделия:

Небольшой шум при работе.
Не требуется частое обслуживание и ремонт.
Низкая цена.

Недостаток — низкий уровень КПД. Поэтому подобные устройства предназначены для систем отопления в домах с небольшой площадью. Здесь не требуется значительная мощность насоса, и применяется небольшой объем теплоносителя.

Сухой насос циркуляции

В этом изделии ротор отделен от жидкости небольшими уплотнительными частями, а крыльчатка участвует непосредственно в движении теплоносителя.

Достоинства:

возможность создания мощных насосов, способных продвигать большое количество воды
высокий коэффициент полезного действия

Недостатки:

частое обслуживание, так как быстро изнашиваются уплотнительные соединения, поэтому требуется их смазка
громкий шум в период эксплуатации требует отдельного помещения для такого насоса

Сухие насосы чаще всего применяют в многоэтажных зданиях с площадью более 300 квадратных метров.

Расчет рабочего давления в контуре

Хорошее и не очень о насосах для систем отопления.

Смотрите это видео на YouTube

Производя выбор циркуляционного насоса для системы отопления расчет необходимо произвести и по такому показателю как давление внутри трубопровода. Для этого можно воспользоваться соотношением:

P = (R x L + Z) / p x q, где:

P – величина давления;
R – сопротивление потоку для прямых участков трубопровода;
L – общая длина
Z – величина сопротивления потоку, обусловленная применяемыми в системе фитингами, кранами и прочей арматурой;
р – величина плотности теплоносителя при рабочей температуре;
q – значение ускорения свободного падения.

При недостатке данных для расчета по приведенной формуле, можно воспользоваться упрощенным соотношением:

P = R x L x ZF, где

R – величина сопротивления потоку в прямом участке трубы, составляющая приблизительно 100 – 150 паскалей на 1 метр, выраженное в удобной для расчета форме оно составит 0,01 – 0,015 метра на метровый участок трубы;

L – общая протяженность трубопровода, на двухтрубной схеме отопления учитываются как прямой, так и обратный контур;

ZF – коэффициент увеличения, зависящий от следующих показателей:

для системы с шаровыми кранами, для которых несвойственно уменьшение просвета трубопровода, и с правильно подобранными фитингами он принимается равным 1,3;
при использовании дроссельных или терморегулирующих устройств его значение составит 1,7.

Насос отопления. Устанавливаем правильно

Смотрите это видео на YouTube

Производя выбор циркулярного насоса для системы отопления, расчет его характеристик представляется как необходимая процедура.

Практика применения циркуляционных насосов дает возможность их подбора без вычислений необходимых параметров. Рекомендуемые параметры приведены в таблице.

Таблица для эмпирического подбора насоса

Таблица 1.

Отапливаемая площадь (м2)	Производительность (м3/час)	Марки
80 – 240	От 0,5 до 2,5	25 – 40
100 – 265	Та же	32 – 40
140 – 270	От 0,5 до 2,7	25 – 60
165 – 310	Та же	32 – 60

Примечание: в третьей колонке первая цифра – диаметр патрубков, вторая – высота подъема.

Как выбрать циркуляционный насос

Смотрите это видео на YouTube

Воспользовавшись приведенными данными, можно без особых хлопот подобрать нужное устройство для устойчивой и длительной работы.

Основные производители

Циркулярные насосы для систем отопления выпускаются множеством европейских производителей с достаточно высоким качеством и в широком ассортименте.

Компания Wilo. Производимые в Германии насосы этого концерна занимают довольно большое место на профильном рынке. Отличаются высоким качеством и устойчивой работой. Практически все модели этого производителя оборудованы автоматическим и ручным управлением. Настраиваются не только обороты ротора, но и деблокирующие функции, включая величину давления в системе.

Компания DAB. Этот итальянский производитель успешно конкурирует с другими поставщиками на российский рынок, более 40 лет представляя центробежные насосы. Особенностью продукции DAB являются применяемые на панели управления дисплеи, очень удобные для взаимодействия с установкой и контролем процесса работы.

Производитель Grundfos. Датская компания под этим названием существует уже более 70 лет, поставляя на рынок насосное оборудования различного назначения. Следует отметить, что этот производитель является явным и давно признанным профильного рынка. Впечатляет плодотворность и творческий подход компании, выпускающей на рынок до сотни новых моделей своей продукции ежегодно.

Оборудование этого производителя для систем отопления выходит под маркировкой UPS и линейка продукции предназначается как для бытового применения, так и для промышленного. Главной особенностью циркулярных насосов для отопления является их пригодность к работе в очень широком диапазоне температур: от -25о до +110оС.

Линейка продукции UPS может работать с применением 3-х режимов производительности.

Компания Джилекс. Отечественный производитель циркулярных насосов, успешно конкурирующий на рынке с европейскими компаниями.

Агрегаты отличаются неприхотливостью в работе, могут обеспечить активную циркуляцию в отопительных сетях теплоносителей различной плотности, что определяет широкий выбор жидкостей, вплоть до трансформаторного масла. Работают в 3-х режимах мощности, регулировка бесступенчатая. Выгодно отличается от конкурентов уровнем цен.

Заключение

Выбор циркулярного насоса для системы отопления и его расчет позволят потребителю сделать оптимальную покупку для реальных условий конкретного помещения.

Предложенные здесь варианты предварительной оценки необходимого оборудования позволяют уверенно сделать такой выбор. Успехов вам!

Как выяснить показатель расхода насоса

Формула расчета выглядит так: Q=0,86R/TF-TR

Q – расход насоса в м.куб./ч;

R – тепловая мощность в кВт;

TF – температура теплоносителя в градусах Цельсия на входе в систему,

Схема расположения циркуляционного насоса отопления в системе

Три варианта расчета тепловой мощности

С определением показателя тепловой мощности (R) могут возникнуть трудности, поэтому лучше ориентироваться на общепринятые нормативы.

Вариант 1. В европейских странах принято учитывать такие показатели:

100 Вт/м.кв. – для частных домов небольшой площади;
70 Вт/м.кв. – для многоэтажек;
30-50 Вт/м.кв. – для производственных и хорошо утепленных жилых помещений.

Вариант 2. Европейские нормы хорошо подходят для регионов с мягким климатом. Однако в северных районах, где бывают сильные морозы, лучше ориентироваться на нормы СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», в которых учтена наружная температура до -30 градусов Цельсия:

173-177 Вт/м.кв. – для небольших зданий, этажность которых не превышает двух;
97-101 Вт/м.кв. – для домов от 3-4 этажей.

Вариант 3. Ниже предложена таблица, по которой можно самостоятельно определить необходимую тепловую мощность с учетом назначения, степени износа и теплоизоляции здания.

Таблица: как определить нужную тепловую мощность

Формула и таблицы расчета гидравлического сопротивления

В трубах, запорной арматуре и любых других узлах системы отопления возникает вязкое трение, которое приводит к потерям удельной энергии. Это свойство систем называют гидравлическим сопротивлением. Различают трение по длине (в трубах) и местные гидравлические потери, связанные с наличием клапанов, поворотов, участков, где изменяется диаметр труб и т.п. Показатель гидравлического сопротивления обозначают латинской буквой «H» и измеряют в Па (паскалях).

Формула расчета: H=1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+….+ZN)/10000

R1, R2 обозначают потери давления (1 – на подаче, 2 – на обратке) в Па/м;

L1, L2 – длина трубопровода (1 – подающего, 2 – обратного) в м;

Z1, Z2, ZN – гидравлическое сопротивление узлов системы в Па.

Чтобы облегчить расчеты потерь давления (R), можно воспользоваться специальной таблицей, где учтены возможные диаметры труб и приведены дополнительные сведения.

Таблица для определения потерь давления

Усредненные данные по элементам системы

Гидравлическое сопротивление каждого элемента системы отопления приведено в технической документации. В идеале следует воспользоваться характеристиками, указанными производителями. При отсутствии паспортов изделий можно ориентироваться на примерные данные:

котлы – 1-5 кПа;
радиаторы – 0.5 кПа;
вентили – 5-10 кПа;
смесители – 2-4 кПа;
тепломеры – 15-20 кПа;
обратные клапаны– 5-10 кПа;
регулирующие клапаны – 10-20 кПа.

Сведения о гидравлическом сопротивлении труб из различных материалов можно вычислить по таблице ниже.

Таблица потерь давления в трубах

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.

Расчет насоса для системы отопления

Подбор циркуляционного насоса для отопления

Тип насоса должен быть обязательно циркуляционным, для отопления и выдерживать большие температуры (в пределах до 110 °С).

Основные параметры подбора циркуляционного насоса:

2. Максимальный напор, м.

Для более точного расчета, необходимо увидеть график напорно-расходной характеристики

Характеристика насоса – это напорно-расходная характеристика насоса. Показывает, как изменяется расход при воздействии определенного сопротивления потерь напора в системе отопления (целого контурного кольца). Чем быстрее движется теплоноситель в трубе, тем больше расход. Чем больше расход, тем больше сопротивления (потерь напора).

Поэтому, в паспорте указывают максимально возможный расход при минимально возможном сопротивлении системы отопления (одного контурного кольца). Любая система отопления оказывает сопротивление движению теплоносителя. И чем она больше, тем меньше окажется расход в целом на систему отопления.

Точка пересечения показывает реальный расход и потерю напора (в метрах).

Характеристика системы – это напорно-расходная характеристика системы отопления в целом для одного контурного кольца. Чем больше расход, тем больше сопротивление движению. Поэтому, если установлено для системы отопления качать: 2 м 3 /час, то насос нужно подобрать таким образом, чтобы удовлетворить данный расход. Грубо говоря, насос должен справиться с необходимым расходом. Если сопротивление отопления высокое, то насос должен обладать большим напором.

Для того, чтобы определить максимальный расход насоса, необходимо знать расход вашей системы отопления.

Для того чтобы определить максимальный напор насоса необходимо знать, какое сопротивление будет испытывать система отопления при заданном расходе.

Расход системы отопления.

Расход строго зависит от необходимого переноса тепла по трубам. Чтобы найти расход необходимо знать следующее:

2. Разница температур (Т1 и Т2) подающего и обратного трубопровода в системе отопления.

3. Средняя температура теплоносителя в системе отопления. (Чем ниже температура, тем меньше теряется тепло в системе отопления)

Предположим, что отапливаемое помещение потребляет 9 кВт тепла. И система отопления рассчитана, так чтобы отдать 9 кВт тепла.

Это означает, что теплоноситель, проходя через всю систему отопления (три радиатора) теряет свою температуру (Смотри изображение). То есть температура в точке Т1 (на подаче) всегда больше Т2 (на обратке).

Чем больше расход теплоносителя через систему отопления, тем ниже разница температур между подающей и обратной трубой.

Чем выше разница температур при неизменном расходе, тем больше тепла теряется в системе отопления.

С – теплоемкость теплоносителя воды, С=1163 Вт/(м 3 •°С) или С=1,163 Вт/(литр•°С)

Q – расход, (м 3 /час) или (литр/час)

t1 – Температура подающего теплоносителя

t2 – Температура остывшего теплоносителя

Поскольку потери помещения маленькие, я предлагаю посчитать через литры. Для больших потерь используйте м 3

Необходимо определиться какая разница температур будет между подающим и остывшим теплоносителем. Вы можете выбрать абсолютно любую температуру, от 5 до 20 °С. От выбора температур будет зависеть расход, а расход создаст некоторые скорости теплоносителя. А, как известно движение теплоносителя создает сопротивление. Чем больше расход, тем больше сопротивление.

Для дальнейшего расчета я выбираю 10 °С. То есть на подаче 60 °С на обратке 50 °С.

t1 – Температура подающего теплоносителя: 60 °С

t2 – Температура остывшего теплоносителя: 50 °С.

W=9 кВт = 9000 Вт

Из вышеуказанной формулы получаю:

Ответ: Мы получили необходимый минимальный расход 774 л/ч

Сопротивление системы отопления.

Сопротивление системы отопления будем измерять в метрах, потому, что это очень удобно.

Предположим, что мы уже рассчитали это сопротивление и оно равно 1,4 метров при расходе в 774 л/ч

Очень, важно понять, что чем выше расход, тем больше сопротивление. Чем ниже расход, тем меньше сопротивление

Поэтому при данном расходе в 774 л/ч мы получаем сопротивление 1,4 метров.

И так мы получили данные, это:

Расход = 774 л/ч = 0,774 м 3 /ч

Сопротивление = 1,4 метров

Далее по этим данным подбирается насос.

Рассмотрим циркуляционный насос с расходом до 3 м 3 /час (25/6) 25 мм-диаметр резьбы, 6 м – напор.

Желательно когда подбираете насос, посмотреть реальный график напорно-расходной характеристики. Если его не имеется, то рекомендую просто провести прямую линию на графике с указанными параметрами

Тут расстояние между точками A и B – минимальны, и поэтому данный насос подходит.

Его параметры будут равны:

Максимальный расход 2 м 3 /час

Максимальный напор 2 метра

Кавитация в отопительной системе и в системе водоснабжения

Кавитация – это такой процесс, во время которого в отопительной установке благодаря уменьшению давления образуются молекулы пара. Такой процесс имеет место в том случае, если в трубах снизится или повысится скорость потока жидкости.

Кавитация в системе отопления

Если отопительная система характеризуется слишком низкими или слишком высокими температурами, то такое явление может сказаться отрицательным образом. Пар, который образуется, собирается в пузырьки, и если они лопаются, то, тем самым, наносят повреждение материалу, из которого изготовлены трубы или другие компоненты системы отопления.

Если у вас не получается самостоятельным образом произвести такие операции, как как рассчитать насос для отопления, или вы сомневаетесь в их правильности, то лучше доверить это дело профессионалу в данной области. Специалист не только поможет с выбором помпы или произведением расчетов, но также займется непосредственно и установкой насоса.

Несколько дополнительных советов

На долголетие во многом влияет то, из каких материалов сделаны основные детали Предпочтение стоит отдать помпам из нержавейки, бронзы и латуни

Обратите внимание, на какое давление в системе рассчитан прибор. Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм – хороший показатель)

Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл

На входе важно установить фильтр. Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя

Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл

Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм – хороший показатель). Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл

На входе важно установить фильтр. Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя

Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл.

Заключение

Итак, для того, чтобы циркуляционный насос работал долго и добросовестно, нужно посчитать два основных его параметра (напор и производительность).

Не стоит стремиться постичь сложную инженерную математику.

В домашних условиях достаточно будет приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляются в большую сторону.

Количество скоростей

Для управления (переключения скоростей) используется специальный рычаг на корпусе агрегата. Существуют модели, которые оснащаются датчиком температуры, что позволяет полностью автоматизировать процесс. Для этого не нужно вручную переключать скорости, насос это будет делать в зависимости от температуры в помещении.

Такая методика является одной из нескольких, которые возможно применять для расчёта мощности насоса для определённой системы отопления. Специалисты в этой области применяют и другие способы расчётов, которые позволяют подбирать оборудование по мощности и создаваемому давлению.

Многие хозяева частных домов могут не пытаться рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, поскольку при покупке оборудования, как правило, предлагается помощь специалистов напрямую от компании-производителя или фирмы, заключившей договор с магазином.

При выборе насосного оборудования следует принять во внимание, что необходимые данные для проведения расчётов нужно брать максимальные, которые в принципе может испытывать система отопления. В реальности нагрузка на насос будет меньшей, поэтому оборудование никогда не будет испытывать перегрузок, что позволит ему работать долгое время. Но есть и минусы — более высокие счёта за электроэнергию

Но есть и минусы — более высокие счёта за электроэнергию.

Но с другой стороны, если выбрать насос с меньшей мощностью от требуемой, то на работу системы это никак не повлияет, то есть она будет работать в штатном режиме, но агрегат быстрее выйдет из строя. Хотя счёт за электричество также будет меньше.

Существует ещё один параметр, по которому стоит выбирать циркуляционные насосы. Можно заметить, что в ассортименте магазинов зачастую встречаются устройства с одинаковой мощностью, но с разными габаритами.

Рассчитать насос для отопления можно правильно, учитывая следующие факторы:

1. Для установки оборудования на обычные трубопроводы, смесители и байпасы нужно выбирать агрегаты длиной 180 мм. Небольшие устройства длиной 130 мм устанавливают в труднодоступных местах или внутри теплогенераторов.
2. Диаметр патрубков нагнетателя следует выбирать в зависимости от сечения труб основного контура. При этом увеличивать этот показатель можно, а уменьшать категорически запрещено. Поэтому если диаметр труб основного контура 22 мм, то и патрубки насоса должны быть от 22 мм и выше.
3. Оборудование с диаметром патрубков 32 мм может быть использовано, к примеру, в системах отопления с естественной циркуляцией для её модернизации.

Кавитация в системе отопления

В любом трубопроводе возможно возникновение кавитации. Разница в давлении вследствие, например, вследствие естественного спада давления в точках с разной высотой, трения потоков воды о стенки труб или ротора, на участках трубопровода приводит к кавитации — образованию микроскопических пузырьков из насыщенного пара в зонах с пониженным давлением.

Обычно такие зоны существуют недолго и как только давление повышается до значения, когда образовавшийся насыщенный пар не может существовать в равновесии с жидкостью, микропузырьки схлопываются, порождая микроскопическое подобие взрывов. Сами пузырьки и их схлопывание поодиночке не опасны, но, когда их много, это грозит к разрушениям материала труб, насоса и других узлов системы отопления.

Кавитационный нагрев воды

Для минимизации кавитации следует по возможности обеспечить ровное давление на всех участках системы и чем выше это давление, тем лучше. Понижение температуры перекачиваемой воды уменьшает вероятность кавитационных явлений. Также очевидно, что насосы с меньшим числом оборотов будут создавать меньше кавитации, что тоже нужно учитывать при выборе насоса.

Если вы не уверены в возможности самостоятельно рассчитать характеристики нужного насоса отопительной системы, то лучше предоставить это профессионалам. Специалист произведёт все необходимые расчёты, поможет вам в выборе лучшего насоса и установит его.

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: