Как рассчитать напор циркуляционного насоса?

Как рассчитать параметры циркуляционного насоса

В данной статье рассказывается о том, как рассчитать параметры циркуляционного насоса в отопительной системе, руководствуясь при этом малым объемом технической информации об особенностях и характеристиках данной системы. Этот метод расчета применяется в основном для частных малоэтажных зданий.

Мы подготовили пример расчета, чтобы наглядно вам показать, что на самом деле произвести расчет важных параметров для определения оптимальных характеристик циркуляционного насоса намного легче, чем может показаться на первый взгляд.

Циркуляционный насос выбирается по двум основным характеристикам: H — напору, выраженному в метрах; Q — расходу, выраженному в м 3 /час.

Определение напора циркуляционного насоса

Насос должен создавать необходимое давление, чтобы жидкость могла преодолевать все препятствия в системе отопления и заполнять радиаторы теплоносителем. При проектировании новой системы возможны точные расчеты с учетом сопротивления всех элементов нитки (труб, фитингов, арматуры и приборов); обычно необходимые сведения приводятся в паспортах на оборудование. Если такой информации нет, можно использовать формулу:

Расчет производительности циркуляционного насоса

Для того, чтобы вычислить производительность циркуляционного насоса Q pu , необходимо знать тепловую мощность Q, удельную теплоемкость теплоносителя Cw, его плотность p и разность температур конструкции Δt .

Подача насоса в расчетной точке вычисляется при помощи следующей формулы:

Символ формулы Описание
Q Тепловой поток или тепловая мощность. В этом случае речь идет о необходимой тепловой нагрузке или имеющейся мощности котла, которые должны соответствовать поставленной задаче.
p Плотность теплоносителя. В данном случае можно принять ≈ 1 кг/л. (вода).
Cw Удельная теплоемкость. Считается как 1,16 Вт*ч/кг*К (вода).
Δt Разница температур Δt зависит от вида отопительной системы: Δt=20 °С для стандартных двухтрубных систем; Δt=10 °С для низкотемпературных отопительных систем и теплых полов.

Пример расчета

Руководствуясь данным примером, вы сможете достоверно разобраться с тем, как совершать расчеты, чтобы определить параметры циркуляционного насоса. Помимо этого, представленный ниже эскиз имеет все необходимые данные для расчета производительности и высоты подъема.

Эскиз для примера расчета

Посмотрев на эскиз можно определить следующие значения:

  • ширина – 15 м;
  • длина – 20 м;
  • высота – 12 м;
  • год постройки – 1990;
  • ZF = 2,2 (фитинги + клапан термостата);
  • потери давления – 120Па/м;
  • потери тепла – 80 кВт;
  • температуры в системе отопления – 75/55.

Расчет напора Н

  1. R = 120 Па/м;
  2. L = (15+20+12)*2=94 м
  3. ZF = 2.2

Расчет потока Qpu

  1. Q = 80 кВт
  2. p = 1 кг/л
  3. Cw = 1,16 (Вт*ч)/(кг*К)
  4. Δt = 75C-55C = 20К

Наиболее важные данные для определения оптимальных параметров циркуляционного насоса успешно рассчитаны. На следующем этапе пользуясь каталогом, или проконсультировавшись с продавцами в магазине, необходимо определить группу насосов, в параметры которых попадает необходимая рабочая точка.

Для примера воспользуемся онлайн-программой компании Grundfos. Данное приложения является бесплатным. Более детально интерфейс и функционал программы будет рассмотрен далее.

Определение насоса через сайт Grundfos

Для того, чтобы иметь возможность выбрать насос на базе программной платформы, Grundfos запустила онлайн приложение WebCAPS. Как можно это сделать, Вы узнаете далее, а пока Вам необходимо перейти на сайт компании Grundfos WebCAPS и перейти в раздел «Подбор» насоса.

Далее задайте расчеты высоты подъема и потока, а в поле «Выбор варианта подбора по:» выберите пункт «Отопление». Есть еще много настроек, этих трех значений вполне достаточно, чтобы приложение смогло произвести расчеты и предложить оптимальный вариант насоса, который эффективно будет функционировать в данной системе. Затем нажмите кнопку «Начать подбор».

Готово. Grundfos предлагает варианты насосов на основании введенных данных. Для получения дополнительной информации о продукте, а также подробного описания всего функционала данного насоса, необходимо кликнуть на любой из насосов.

Определение рабочей точки

Теперь очень важно найти насос, который будет иметь функциональные параметры соответствующие допустимому диапазону рабочих значений. Называется набор таких параметров «рабочей точкой насоса». Она должна располагаться в середине красной области приведенного ниже графика.

На графике: оптимальная рабочая точка насоса

Области кривой характеристик насоса и что они значат:

  1. Область минимальной потребности системы в теплоносителе. Если рабочая точка находится в этой области, нужно выбрать меньший насос.
  2. Если рабочая точка находится в этом диапазоне, насос будет работать в оптимальном режиме до 98 % от общего рабочего времени.
  3. Максимальная нагрузка на систему отопления, рассчитанная на холодную пятидневку. Если рабочая точка находится в этом диапазоне, насос будет работать в оптимальном режиме только в течении нескольких самых холодных дней в году.

Трехскоростные насосы следует выбирать по графику второй скорости.

Для того, чтобы выяснить, какой насос будет более подходящим сравните характерные кривые друг с другом.

На фото: характеристическая кривая насоса MAGNA3 25-40

Для примера выбран MAGNA3 25-40. Здесь рабочая точка находится во второй трети характеристической кривой насоса. Так, можно предположить, что в основном насос будет работать в оптимальном режиме.

Как видите, с помощью этих нескольких шагов, можно выбрать насос, который будет идеально подходить для функционирования вашей отопительной системы.

Вывод

Используя данные советы можно с легкостью рассчитать напор и производительность насоса, а потом посредством приложения подобрать оптимальные модели. Однако, если вы не уверены в правильности своих расчетов, следует обратиться за консультацией к специалисту.

В нашем рейтинге лучших циркуляционных насосов, мы определили самые лучшие насосы по отзывам пользователей. А если вас интересуют насосы Grundfos, то мы подготовили обзор, как определить подделку от оригинала.

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.

Читайте также  Как рассчитать автомат для двигателя?

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.

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.

Чтобы циркуляционный насос был в состоянии справляться с решением вышеперечисленных задач, выбирать такое устройство следует только после того, как будет сделан расчет отопления.

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:

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

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 м 2 ;
  • многоквартирные дома – 70 кВт на 1 м 2 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/м 2 .

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:

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.

Зная высоту всасывания, для расчета которой используется вышеуказанная формула, можно оптимально выбрать насосное оборудование по его мощности, а также определить, каким должен быть напор насоса.

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.

Выбирая мощность циркуляционного насоса, следует принимать во внимание, что все предварительные расчеты выполняют, исходя из значений максимальных нагрузок, которые такое оборудование может испытывать в процессе эксплуатации.

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.

Читайте также  Преобразователь напряжения 12 вольт в "-10 вольт"

Выбор циркуляционного насоса для системы отопления. Часть 3

Определение напора насоса.

Следующим важным параметром, по которому подбирается циркуляционный насос, является напор.

Как мы уже отмечали в предыдущей статье, насос «заставляет» теплоноситель «бегать» по замкнутому контуру, разнося тепло по комнатам дома.

На своем пути вода встречает повороты, ответвления, сужения и расширения участков трубопровода. Кроме того, ей приходится проходить целый ряд важных элементов системы отопления: фильтр грубой очистки, запорную и регулировочную арматуры, теплообменник котла и т.д.

Все перечисленные участки пути, по которым бежит вода, оказывают сопротивление ее движению. Чтобы преодолеть это сопротивление и вовремя доставить тепло нуждающимся в этом помещениям, воде нужно передать определенную побуждающую силу.

Вот этой силой и является т акая важная характеристика, как напор, который измеряется в метрах водяного столба. Этот параметр, по сути, показывает: на какую высоту данный насос может поднять воду. Если он может поднять воду на эту высоту, то, соответственно, передаст воде такую же силу для преодоления гидравлического сопротивления трубопровода и элементов системы отопления на всем пути ее следования.

Спешим, однако, сказать, что в системе отопления сама геодезическая составляющая (количество этажей в здании, этаж, на котором стоит циркуляционный насос, а также этаж, на котором находится самый последний по высоте отопительный прибор и т.д.) не имеет никакого значения. В отличие от системы водоснабжения, где насосу приходится поднимать воду от одной точки до другой и создавать избыточное давление, система отопления является замкнутой. Теплоноситель в контуре течет за счет перепада давления, которое создает насос.

Как же все это посчитать и понять, какой напор нужен насосу?

Отталкиваться нужно от потерь давления в самой системе отопления.

Представьте, что вам нужно перевезти мебель из одного места в другое.

С чего вы начнете решение этой задачи?

Вы станете заказывать машину или сначала посмотрите объем мебели?

Конечно же, прежде чем заказывать машину, вам нужно увидеть объем перевозимого груза. Это поможет определиться с маркой машины, ее грузоподъемностью и вместимостью.

Также обстоит дело и при выборе напора насоса.

Чтобы понять, какой нужен напор, необходимо посчитать каким гидравлическим сопротивлением обладает сама система отопления, и какое препятствие она будет создавать движению воды.

Для этого расчета используют формулу:

ΔP = 1,3 * Σ [R * L] + ΣZ , где

ΔP — потеря давления в системе, Па (измеряется в Паскалях);

Как мы уже говорили, напор насоса измеряется в метрах, а систему считаем в Паскалях. Как соизмерить эти единицы, поговорим чуть дальше.

R — потери давления в трубах, Па/м;

L — длина труб в метрах всего контура отопления (подача и обратка), по которому циркулирует теплоноситель. Расчет ведется по самому длинному и нагруженному контуру (если контуров несколько). Также следует учитывать изменение диаметра трубопровода на разных участках. Поэтому длина конкретного участка считается отдельно.

Z — потери в других элементах системы, Па;

Σ — сумма (символ не несет конкретной цифры, а обозначает сумму тех чисел или параметров, который следуют за ним).

Применение формулы на практике.

По нанесенной на план схеме отопления, где уже проставлена тепловая нагрузка на каждый участок системы (нагрузку считаем, используя методику, приведенную в предыдущей статье), находим самое длинное циркуляционное кольцо. Если диаметр трубопровода на протяжении всего кольца не меняется, то просто записываем его длину. Если кольцо имеет трубы разного диаметра, то считаем общую длину труб каждого диаметра, включая подачу и обратку.

Дальше можно воспользоваться одним из двух способов определения сопротивления системы:

  1. сопротивление, заложенное в проекте (от 100 до 150 Па/м);
  2. сопротивление, создаваемое величиной расхода в зависимости от выбранной скорости движения теплоносителя — оптимальной считается скорость равная 0,3 — 0,7 м/c (по принципу: чем больше расход теплоносителя протекает через одно и то же сечение трубы, тем больше сопротивление движению теплоносителя оказывают внутренние стенки трубы и других элементов системы).

Первый способ — самый легкий для расчета. Сопротивление участков трубы закладывается на стадии проекта по показателям, выверенным на практике и прошедших апробацию в течение продолжительного времени.

Что это за показатели?

Это закладываемое сопротивление участка трубы вне зависимости от ее внутреннего диаметра, равное 100 — 150 Па/м.

Как это делается?

Практикой установлено, что гидравлическое сопротивление трубопровода, равное 100 — 150 Па/м, является наиболее приемлемым с точки зрения оптимизации по: стоимости материала, трудозатратам, выполнению требований СНиП, а также будущим энергозатратам, связанным с работой циркуляционного насоса и других устройств.

Поэтому, заложив, к примеру, сопротивление, равное 100 Па/м, проектировщик приступает к расчету расхода теплоносителя на магистралях, ветках, стояках и т.д., по которым тепло движется в отапливаемые помещения.

Рассчитав тепловые нагрузки и пользуясь заложенными в проект сопротивлением (100 Па/м), проектировщик увеличивает или уменьшает внутренний диаметр трубопровода.

А чем пользуется проектировщик, чтобы понять: когда сопротивление трубопровода при расчетной величине лежит в пределах заложенного сопротивления, а когда выходит за этот предел?

Хотя для этого есть специальные формулы, в большинстве случаев пользуются готовым таблицами, взятыми у производителя трубопровода или из приложений справочников. Пример такой таблицы вы можете посмотреть ниже (для увеличения картинки кликните левой кнопкой мышки по изображению).

Итак, чем же прост этот способ расчета сопротивления отопительной системы дома?

Тем, что измерив длину труб самого протяженного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку), вы умножаете ее на 100 Па/м и получаете гидравлическое сопротивление основного циркуляционного кольца.

Затем полученную цифру увеличиваете на 30% (в большинстве случаев этого достаточно, чтобы учесть потери давления на угольниках, тройниках, не считая их количество и их КМС — коэффициент местного сопротивления).

Далее к полученной цифре вы прибавляете потери давления на фильтре грубой очистки в чистом состоянии (данные берутся в каталоге конкретного производителя), потери давления в котле и потери давления на запорной и регулировочной арматуре. Все перечисленные данные берутся из паспортов или каталогов конкретного производителя.

Выполнив все действия, вы рассчитали потери давления в основном циркуляционном кольце системы отопления.

«Очень долго и сложно», — скажете вы.

Нет! На самом деле, на практике все происходит гораздо быстрее. И пример, рассмотренный ниже, доказательство этому.

Давайте посчитаем потери давления в системе отопления жилого дома, для которого мы рассчитывали расход теплоносителя.

Напомним, площадь дома равна 490 м 2 .

Предположим, что дом четырехуровневый с цокольным этажом, где находится котел и насос. В результате замера, учитывая выбранную схему системы отопления, длина всех труб самого длинного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку) у вас получилась 90 м.

В проекте вы решили заложить потери давления в трубопроводе, равные 150 Па/м. В системе у вас заложен фильтр грубой очистки с потерями давления 5000 Па (из каталога производителя). Также установлен котел, потери давления в котором составляют 1770 Па. И не забудем добавить 30% потерь давления от потерь трубопровода на повороты, сужения и ответвления.

Подставляем полученные значения в формулу и получаем:

1,3 * (90 * 150) + 1770 + 5000 = 24320 Па.

Таковы потери давления в нашей системе.

Чтобы подобрать насос, переведем Паскали в метры.

1 м = 9807 Па (или приблизительно в 1 м — 10000 Па).

В нашем случае мы получили потерю давления в системе отопления, равную

24320 / 9807 = 2,48 м.

А теперь будем подбирать насос, но сначала поговорим о таких понятиях как:

  • кривая работы насоса;
  • рабочая точка насоса;
  • КПД.

Расчет циркуляционного насоса для системы отопления – примеры вычислений

В системах с закрытым баком, водяные насосы для отопления дома – неотъемлемый элемент, который должен разгонять теплоноситель до определённой скорости, поддерживать стабильное давление в системе и создавать напор, достаточный, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое трубами и арматурой.

Но польза от насоса будет и в открытых системах. Хотя они могут функционировать только за счёт гравитации, прибор заметно повысит КПД отопления.

Чтобы агрегат выполнял свои функции, нужно грамотно произвести расчёт циркуляционного насоса для системы отопления. Как это сделать, будет рассказано ниже.

Как рассчитать параметры насоса?

  • с сухим ротором;
  • с мокрым.

Выбрать между ними не сложно. Если это обычное отопление, а не крупная котельная, лучше взять мокрый тип.

Однако есть ещё параметр производительности (его называют расходом).

Эту цифру можно посмотреть в сопроводительной документации и подобрать для определённой системы отопления.

Другой важный момент – напор помпы.

Чтобы понять разницу между производительностью и напором, можно проиллюстрировать это на примере бытовых насосов. Прибор с высокой производительностью и маленьким напором – это агрегат, который за считанные минуты осушит затопленный подвал (вода забирается с небольшой глубины).

А большой напор при маленькой производительности – это погружной насос для скважины. Он может поднять воду и перекачать её на большие расстояния, но воды этой будет немного.

Системы отопления с естественной циркуляцией имеют много минусов, поэтому сейчас они применяются редко. Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ перед самотечной.

Порядок установки циркуляционного насоса в отопительную систему описан тут.

А в этой теме https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/ustanovka-cirkulyacionnogo-nasosa.html подробная информация о подключении циркуляционного насоса в систему отопления со схемой.

Расчеты производительности насоса

Производительность (расход) – это показатель объёма, который перекачивает агрегат за определённое время. Например, литры в минуту, литры в час или метры кубические за те же отрезки времени.

Для подсчётов нужны три величины:

  1. Разница температуры воды на подаче и обратке (Δt).
  2. Мощность котла (N);
  3. Теплоёмкость воды – это стандартный показатель = 1,16.

Снятия температур теплоносителя производят на выходе из котла и на входе обратной трубы в котёл. Если нет возможности сделать замеры, берут примерный усреднённый показатель – это:

  • 20 °C для системы с радиаторами;
  • 15°C если установлены скрытые конвекторы;
  • 10 °С для муниципального жилья, в котором радиаторы не перегревают;
  • 5° C для системы тёплый пол.

Формула для подсчёта требуемой производительности (Q) в л/час:

Q = N : (1,16 * Δt)

Приведём пример для котла мощностью 8 кВт и разницей температур 15 °С.

Q = 8000 (Вт) : (1,16 * 15) = 8000 : 17,4 = 460 л/час.

Превратить л/час в кубометры, можно, просто разделив итог на 1000. То есть 460 л/ч = 0,46 м3/ч. Получается, что для такой системы будет достаточно слабенького циркуляционного насоса.

Расчет гидравлического сопротивления системы

Расчёта основанного на мощности котла может быть недостаточно, ведь система от системы отличается протяжённостью, диаметром труб, наличием поворотов, количеством радиаторов и арматуры – а это всё препятствия на пути потока.

Знать гидравлическое сопротивление важно для того, чтобы выяснить требуемый напор.

Напор – показатель того, на какую высоту теоретически может поднять данная помпа столб воды. Отражает способность насоса преодолевать сопротивление системы.

Высчитать точный напор в домашних условиях можно, только если есть доступ к технической литературе. Точная формула расчёта такая:

Читайте также  Включение света с пульта дистанционного управления

H = (R * L + Z) : p * V

  • H – искомая величина (напор).
  • R – сопротивление прямого участка (100 – 150 – получено опытным путём).
  • L – общая протяжённость труб.
  • Z – табличные данные. Сопротивление каждого фитинга и арматуры.
  • P – плотность теплоносителя.
  • V – скорость движения теплоносителя.

А для примерных расчётов нужно только будет измерить общую длину труб и оценить количество арматуры.

На каждые 10 м труб понадобится 0,6 м напора помпы (измеряется подача и обратка, округляется до десятков и полученный показатель умножается на 0,6).

К результату добавляется от 20 – 70 % (минимальный показатель для простых систем, максимальный – для перегруженных арматурой).

  • Трёхходовой смеситель отнимает 20 % скорости;
  • Фитинг – 30 %;
  • Термореле – 70 %.

Владельцы частных домов не всегда имеют возможности обратиться в сервисный центр по ремонту насосов. Ремонт циркуляционного насоса своими руками должен освоить каждый владелец агрегата.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией описан в этой теме.

Количество скоростей циркуляционного насоса

Скорости насоса – это способность прибора менять производительность. Узнать о наличии режимов просто – в описании будет указана не одна мощность, а несколько (обычно три).

Точно также в трёх вариантах указывают и скорость вращения и производительность. Например: 70/50/35 Вт (мощность), 2200/1900/1450 об/мин (скорость вращения), напор 4/3/2 м.

Существуют модели, которые автоматически меняют скорость работы (а значит, и производительность), в зависимости от температуры окружающей среды.

Для смены режима на корпусе насоса имеется специальный переключатель. Ручные модели советуется выставлять на максимальный режим мощности и убавлять его в случае необходимости. В автоматических приборах нужно просто снять регулятор с блокировки.

Несколько дополнительных советов

  1. На долголетие во многом влияет то, из каких материалов сделаны основные детали. Предпочтение стоит отдать помпам из нержавейки, бронзы и латуни.
  2. Обратите внимание, на какое давление в системе рассчитан прибор. Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм. – хороший показатель).
  3. Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл.
  4. На входе важно установить фильтр.
  5. Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя. Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл.

Заключение

Не стоит стремиться постичь сложную инженерную математику.

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

Видео на тему

Расчёт мощности циркуляционного насоса для системы отопления и ГВС

Качественная работа автономной отопительной системы, не требующей постоянного присутствия человека рядом, невозможна без циркуляционного насоса . Этот прибор делает работу техники эффективнее, а обогрев лучше.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

  • Необходимость насоса циркуляции
  • Как подобрать циркуляционный насос для ГВС?
  • Как рассчитать циркуляционный насос для отопления?
  • Как рассчитать гидравлическое сопротивление?
  • Как выбрать насосное оборудование по количеству скоростей?
  • Рекомендации специалистов

Российский рынок переполнен множеством моделей и отечественных, и зарубежных компаний. Вы с лёгкостью сможете подобрать оборудование для обогрева дома, которое подойдёт по техническим характеристикам к определённой системе. Однако для верного выбора необходимо учитывать некоторые особенности и произвести расчёт циркуляционного насоса.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Циркуляционный насос с мокрым ротором

Необходимость насоса циркуляции

Многим жильцам верхних этажей высоток знакома ситуация, когда радиаторы отопления греются очень слабо. Причина на это – малое давление. Потому что если в системе отсутствует насосное оборудование, то вода движется по трубам медленно, остывая на определённых этажах. Теперь вы понимаете важность верного расчёта производительности циркуляционного насоса на отопление.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Такая же ситуация знакома и проживающим в загородных домах – в отдалённых уголках системы обогрева батареи более холодные, чем на старте. Лучшим решением этой проблемы станет именно установка насоса циркуляции. Суть в том, что маленьких по площади домах системы с естественной циркуляцией жидкости довольно эффективны. Однако и в подобном случае не будет лишним задуматься о покупке насосной системы, так как при правильной настройке работы этого оборудования, затраты на отопление станут меньше.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Как выглядит конструкция насоса? Это техника, которая состоит из мотора с ротором, погружённым в воду. Суть работы такова: ротор вращается и двигает нагретую до определённой температуры жидкость по отопительной системе с конкретной скоростью, как результат – необходимо давление.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Работа насосов возможна в различных режимах. Если провести монтаж насоса в системе обогрева на максимальную работу, то жильё, которое остынет во время отсутствия хозяев, прогреть можно будет в самые короткие сроки. Потом потребители восстановят настройки и получат при наименьших затратах нужное количество тепла.

Чтобы знать, как выбрать циркуляционный насос для отопления, необходимо знать, что бывают устройства с сухим (частичное погружение в теплоноситель ) и мокрым ротором (полное погружение). Приборы с мокрым ротором практически не издают шума – в этом их отличие.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Как подобрать циркуляционный насос для ГВС?

Нужно знать при выборе, что циркуляционный насос должен справляться со следующими задачами:

p, blockquote 8,0,1,0,0 —>

  1. Формирование в системе ГВС напора, которое в силах справиться с гидросопротивлением, что появляется в некоторых элементах.
  2. Обеспечение требуемой производительности и содействие движению по системе тепла, которого было бы достаточно для отопления жилья.

Исходя из целей, расчёт циркуляционного насоса для системы отопления необходим для того, чтобы установить потребности дома в теплоэнергии и всей системы в гидросопротивлении. Если вы не будете знать подобные параметры, подобрать прибор будет невозможным.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

Рассмотрите таблицу, чтобы знать, как подобрать насос циркуляции для отопления.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Таблица тепловой мощности насосов циркуляции

Как рассчитать циркуляционный насос для отопления?

Производительность такого устройства, как правило, отмечают буквой Q. Эта величина – тепла, перемещённое за единицу времени.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Для расчёта используют такую формулу:

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Параметры, что используются в этой формуле, указаны в таблице.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Обозначение Параметр Единица измерения
Q Расход теплоносителя м³/час
R Требуемая для отопления помещения тепловая мощность кВт
TF Температура жидкости в трубе линии подачи °С
TR Температура в трубах на выходе из системы °С

В странах Европы показатель R зависит от эксплуатационных условий, его рассчитывают в связи с определёнными нормами.

p, blockquote 16,1,0,0,0 —>

  1. В домах с количеством квартир не больше двух, мощность циркуляционного насоса для отопления берут за 100 Вт/м².
  2. В многоквартирных постройках – 70 Вт/м².

При расчёте насосного оборудования для помещений с плохой тепловой изоляцией, показания вышеприведённых показателей увеличивают. При хорошем утеплении, значения R берут в районе 30-50 Вт/м².

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Как рассчитать гидравлическое сопротивление?

Уже шла речь о том, что на подбор циркуляционного насоса для системы отопления непосредственно влияет и такой важный параметр, как гидравлическое сопротивление, которое создаётся отдельными элементами системы обогрева, позволяет произвести расчёт высоты всасывания насоса и, как следствие, даёт возможность выбрать модель техники по мощности и создаваемому напору. Для расчёта всасывания насоса (обозначается буквой Н) используют такую формулу:

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

H = 1,3 x (R1L1 + R2L2 + Z1……..Zn) / 10000

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Параметры, используемые в этой формуле, указаны в таблице.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Обозначение Параметр Единица измерения
R1, R2 Потери давления, создаваемого насосом циркуляции, в подающей магистрали трубопровода и в обратке Па/м
L1, L2 Длина подающей части трубопровода и обратки м
Z1… Zn Гидравлическое сопротивление, которое создают отдельные элементы системы отопления Па

Значения R1и R2, которые применяются этой таблице, стоит выбирать по специальной информационной таблице.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Значения гидросопротивления, что создаётся разными устройствами, применяемыми для оснащения отопительных систем, как правило прописываются в техдокументации на них. Если подобные сведения в паспорте устройства отсутствуют, то можно взять примерные показания гидравлического сопротивления (см. таблицу).

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Отопительный прибор Гидравлическое сопротивление, Па
Отопительный котёл 1000–2000
Сантехнический смеситель 2000–4000
Термоклапан 5000–10000
Прибор для определения количества тепла 1000–1500

Есть специальные информационные таблицы, позволяющие узнать гидросопротивление почти для любого элемента оснащения обогревательных систем.

p, blockquote 24,0,0,1,0 —>

Зная высоту всасывания, для расчёта которой применяется вышеприведённая формула, можно быстро подобрать насос циркуляции по его мощности и узнать необходимый его напор.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Как выбрать насосное оборудование по количеству скоростей?

С выбором напора и мощности циркуляционного насоса для отопления частного дома определились, теперь остановимся на функциях регулировки скорости работы, которые имеются во многих моделях. Обычно это трёхскоростные приборы, которые позволяют управлять объёмом тепла, направляемым на отопление комнат. При быстром похолодании увеличивают скорость работы устройства, а в случае потепления делают её меньше, тогда как температура в помещениях остаётся комфортной для проживания.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Для переключения скорости есть рычаг, что расположен на корпусе насосного оборудования. Популярностью пользуются насосы с автоматической системой регулирования этого показателя исходя от температуры за пределами здания.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

Рекомендации специалистов

Так как на рынке имеются насосы, которые укомплектованы сухим либо мокрым ротором, с механическим либо автоматическим способом управления скоростями, мастерами рекомендуется покупать оборудование, ротор которого погружён в жидкость целиком. И свой выбор стоит основывать не только за счёт пониженного шума, но и потому, что он выдержит нагрузку лучше. Циркуляционный насос стоит устанавливать таким образом, чтобы вал ротора быть в горизонтальном положении.

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

Для изготовления прибора высокого качества используют прочную сталь и керамический вал. Минимальный эксплуатационный период данного насосного оборудования равен 20 годам. Для горячего водяного снабжения не стоит выбирать прибор с корпусом из чугуна, потому что он быстро разрушается при работе в данных условиях. Лучше приобретать оборудование из нержавеющей стали, латуни либо бронзы.

Если во время функционирования в насосной системе слышится шум, это не означает о стопроцентном присутствии неисправности. Зачастую шум может возникать из-за скопившегося воздуха в систему после включения. Потому перед запуском системы обогрева необходимо стравливать воздух с помощью специальных клапанов. Нужно дать системе поработать несколько минут, а затем повторить эту процедуру и настроить насос.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

При запуске насоса с механическим способом регулирования, устройство ставят на максимальную скорость, в то время как в регулируемых моделях попросту отключают блокировку.

p, blockquote 31,0,0,0,0 —>

Вывод: чтобы мощный циркуляционный насос для отопления работал долго и эффективно, необходимо произвести расчёт двух параметров – напора и производительности. Не нужно стремиться постичь сложную инженерную математику. Дома хватит и приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляют в большую сторону.

p, blockquote 32,0,0,0,0 —> p, blockquote 33,0,0,0,1 —>

Как видите, расчёт циркуляционного насоса для отопления и ГВС можно произвести и самостоятельно.