Расчет циркуляционного насоса для отопления в примерах и формулах

Основные виды насосов для отопления

Все предлагаемое производителями оборудование делится на две большие группы: насосы «мокрого» или «сухого» типа. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, что обязательно нужно учитывать при выборе.

Оборудование «мокрого» типа

Насосы отопления, называемые «мокрыми», отличаются от своих аналогов тем, что их рабочее колесо и ротор помещен в тепловой носитель. При этом электрический мотор находится в герметичном боксе, куда влага попасть не может.

Этот вариант — это идеальное решение для небольших загородных домов. Такие устройства отличаются своей бесшумностью и не нуждаются в тщательном и частом техническом обслуживании. К тому же они легко ремонтируются, настраиваются и могут применяться при стабильном или слабо изменяющемся уровне расхода воды.

Отличительной чертой современных моделей «мокрых» насосов является простота их эксплуатации. Благодаря наличию «умной» автоматики можно без каких-либо проблем увеличить производительность или переключить уровень обмоток

Что касается недостатков, то указанная выше категория отличается низкой производительностью. Обуславливается этот минус невозможностью обеспечения высокой герметичности гильзы, разделяющей тепловой носитель и статор.

«Сухая» разновидность приборов

Для этой категории устройств характерно отсутствие прямого контакта ротора с, перекачиваемой им нагретой, водой. Вся рабочая часть оборудования отделена от электрического двигателя резиновыми защитными кольцами.

Главная особенность такого отопительного оборудования — большая эффективность. Но из этого преимущества вытекает существенный недостаток в виде высокой шумности. Решается проблема путем установки агрегата в отдельной комнате с хорошей звукоизоляцией.

При выборе стоит учитывать тот факт, что насос «сухого» типа создает завихрения воздуха, поэтому мелкие частицы пыли могут подниматься, что негативно скажется на уплотнительных элементах и, соответственно, герметичности устройства.

Производители решили эту проблему так: при работе оборудования между резиновыми кольцами создается тонкий водяной слой. Он выполняет функцию смазки и предотвращает разрушение уплотнительных деталей.

Приборы, в свою очередь, делятся на три подгруппы:

• вертикальные;
• блочные;
• консольные.

Особенность первой категории заключается в вертикальном расположении электродвигателя. Такое оборудование стоит покупать только в том случае, если планируется перекачка большого объема теплового носителя. Что касается блочных насосов, то они устанавливаются на ровной бетонной поверхности.

Предназначены блочные насосы для использования в промышленных целях, когда требуются большие расходные и напорные характеристики

Консольные устройства характеризуются расположением всасывающего патрубка с наружной стороны улитки, в то время как нагнетательный находится на корпусе с противоположной.

Модификации насоса и технические параметры

Исходя из особенностей конструкции, насосы характеризуется производительной мощностью двигателя, типом ротора и управления.

Двигатель

Точный расчет параметров двигателя выполняется для конкретной отопительной системы, но общее правило подбора простое – мощность пропорциональна производительности (размера) рабочей части.

Управление работой

Управление насоса – это выбор скоростных режимов, от которых зависит эффективность всей системы. Для подогрева используется минимальный режим, в то время как при низких температурах быстрый отвод тепла требует увеличения скорости. Для регулирования этого процесса используется 2 типа управления:

1. Механический. Выбор скорости производится самостоятельно, а переключение вручную. Такое управление эффективно для небольших контуров, где реагирование на изменение скорости происходит быстро. Насос для отопления в частном доме, чаще всего, приобретается с таким управлением благодаря невысокой стоимости и более высокой ремонтопригодности.
2. Умные модернизированные модели управляются системой автоматики, которая в зависимости от температуры теплоносителя регулирует скорость потока. Стоят они дороже, но при установке многокомпонентных систем с коллекторами, он незаменимы. Кроме этого они увеличивают энергоэффективность на 25-35%.

Каждый производитель использует свои разработки, способствующие безаварийной работе в течение срока годности, поэтому цены на модели с одинаковыми характеристиками отличаются, также как и качество оборудования.

У внешне одинаковых насосов могут быть совершенно различные характеристики

Снижение стоимости в более дешевых фирмах происходит за счет минимального запаса прочности. Чаще всего это подразумевает уменьшение толщины на неответственных элементах деталей, использование менее прочных и дешевых материалов, которых хватает только на указанный срок эксплуатации. Выбор фирмы–производителя во многом определяет качественные характеристики изделия. Сориентироваться в них можно, прочитав отзывы или углубившись в изучение используемых для деталей материалов.

Ротор или маховое колесо

Существует 2 принципа работы ротора:

Сухой. Трущиеся детали и сам ротор находится в герметично закрытом корпусе, – с водой соприкасаются только лопасти, создающие поток. Такие модели характеризуются высокой мощностью, эффективностью, но более чувствительны к механическому загрязнению энергоносителя. Требуется прохождение ежегодной технической профилактики электродвигателя. Кроме того, их установка должна проводиться удалено от жилых комнат из-за повышенного уровня шума.

Циркуляционный насос с сухим ротором – двигатель и нагнетатель расположены в разных корпусах

Мокрый. Наиболее распространенный тип за счет неприхотливости в обслуживании, стоимости и разнообразия моделей. В открытой конструкции движущиеся детали (подшипники, валы, ротор и т. д.) находятся в воде, которая одновременно является для них смазочным материалом и охладителем для двигателя. Используются соответствующие нержавеющие сплавы, прокладки из водостойких материалов. Система менее прихотлива к механическим примесям в энергоносителе, а срок службы бытового прибора рассчитан на 7 лет.

В насосе с мокрым ротором двигатель и нагнетатель расположены в одном корпусе

Расчет циркуляционного насоса для системы отопления

1. Отправной точкой при выборе циркуляционного насоса для системы отопления является потребность здания в тепле, рассчитанная для наиболее холодного времени года.

Согласно европейским стандартам на отопление 1 кв.м в доме с 1–2 квартирами необходимо 100 Вт, а для многоквартирных домов 70 Вт. Если состояние здания не отвечает нормативам, проектировщик берет в расчет более высокое удельное потребление тепла.

– для 1–2-этажных зданий

• – 173 Вт/кв.м при расчетной температуре наружного воздуха –25 град C и 177 Вт/кв.м при –30 град C;

По СНиП 2.04.05-91* “Отопление, вентиляция и кондиционирование” расчетная температура наружного воздуха в Москве составляет –26 град C, в Хабаровске этот показатель равен -31 град. С.

2. Определив потребление тепла (G, Вт), следует перейти к расчету требуемой производительности насоса (подаче) по формуле:

DT

• – разница температур в подающем и обратном трубопроводе схемы отопления (в стандартных двухтрубных системах она составляет 20 град C; в низкотемпературных 10 град C; для теплых полов 5 град C);

Такую методику расчета предлагают заграничные проектировщики. В обязательном приложении к СНиП 2.04.05-91* приведена следующая формула:

c

• – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/ кг*град C.

Для пересчета полученной величины в куб.м/ч (как правило, именно эта единица измерения производительности насосов используется в технической документации) необходимо разделить ее на плотность воды при расчетной температуре; при 80 град C она составляет 971,8 кг/куб.метров.

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.

R

• – сопротивление в прямой трубе (Па/м);

l – длина трубопровода (м);

*Z – сопротивление фитингов и т. д. (Па);

p – плотность перекачиваемой среды (кг/куб.м);

g – ускорение свободного падения (м/кв.с).

В случаях с действующими теплопроводами подобные вычисления, как правило, невозможны. В таких ситуациях чаще всего пользуются приблизительными оценками.

Также на опыте было определено, что в фитингах и арматуре теряется около 30% от потерь в прямой трубе. Если в системе есть терморегулирующий вентиль, добавляется еще около 70%.

На трехходовой смеситель в узле управления всей системой отопления или устройство, предотвращающее естественную циркуляцию, приходится 20%.

В заключение

Определив так называемую рабочую точку “циркуляционника” (напор и подачу), остается подобрать в каталогах насос с близкой характеристикой. По производительности (Q) рабочая точка должна попадать в среднюю треть диаграммы (рис. 1).

Как подобрать циркуляционник для системы отопления

Нельзя забывать, что рассчитанные параметры необходимы для действия системы при максимальной нагрузке. Такие условия встречаются крайне редко, наибольшую часть отопительного сезона потребность в тепле не так велика.

Пример в качестве проверки

Правильность расчетов по представленной методике можно проверить, сравнив их результаты с итогами точных вычислений в реальном проекте, выполненном в соответствии со СНиП.

Таким образом, “циркуляционник” для данной системы должен обеспечивать подачу 2,02 куб.м/ч теплоносителя и напор в 1,3 м.

4 Арбалетный и прокатные трубогибы – делаем сами

Основой арбалетного самодельного механизма является металлическая рама. Ее сваривают из швеллера и металлических уголков. Внутри этой основы устанавливаются два вальца (их должно быть два), домкрат и прижимной башмак. Последний необходим для формирования усилия, которое будет нацеливаться на изгибаемое изделие. Подробно все тонкости сборки арбалетного трубогиба представлены в видео.

Арбалетный трубогиб

Мы лишь хотим заметить, что такие самодельные устройства допускается использовать для изгибания круглых по сечению труб. Профильные изделия арбалетный станок, как правило, деформирует. А теперь давайте попробуем сделать высокотехнологичное приспособление, функционирующее по принципу прокатки. Его главными элементами являются вращающиеся ролики. Всего в конструкции такого трубогиба их три. При этом один из роликов будет выполнять функцию прижимного.

Принцип работы прокатного приспособления понять несложно. Он основывается на том, что давление ролика (прижимного) на трубу постепенно повышается. Причем нагрузка на обрабатываемую заготовку повторяется на всех положениях подвижного роликового элемента. За счет такой схемы изделие изгибается по самой щадящей технологии. Стенки трубы в данном случае растягиваются максимально равномерно. Самодельный прокатный станок желательно оснастить электрическим приводом. Изготовление несущей конструкции трубогиба разрешается производить из древесины.

А вот остальные элементы агрегата – рычаг для прокрутки роликов, крепеж, оси роликов, следует делать из металла. Заметим, что в последнее время ролики изготавливают и из полиуретана. По своим характеристикам он ничем не уступает металлу. Описывать процедуру сборки прокатного механизма мы не будем. Просто посмотрите предлагаемое видео, и вы гарантированно сможете сделать такой станок самостоятельно. Правда, времени на его изготовление придется потратить немало. Но зато вы получите в свое распоряжение по-настоящему эффективный трубогиб.

Технология шпаклевания стен и потолка

Особенности оформления интерьера с декоративной плиткой

Проверка точности расчетов

Чтобы убедиться в правильности расчетов, определяющих выбор циркуляционного насоса, нужно пересчитать конкретный проект отопительной системы. Разумеется, все это актуально только для отопительных систем с принудительной циркуляцией, которые в обязательном порядке комплектуются насосом.

Последовательность проверки расчетов с последующим выбором насоса выглядит следующим образом:

• В первую очередь определяется количество тепла, необходимое для отопления всего дома – этот параметр напрямую влияет на эффективность системы;
• Далее рассчитывается расход теплоносителя;
• После нужно изучить отопительную систему на предмет количества терморегулирующих устройств и отдельных участков труб;
• Результаты расчета увеличиваются на 10% — это позволяет компенсировать все потери, которые не были учтены в расчетах.

Список лучших напольных унитазов 2020 года

Устройство насоса

Циркуляционный насос в разрезеУстройство 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.

Особенности агрегата

Принцип действия циркуляционного насосного оборудования основан на создании непрерывной циркуляции жидкости в системе без изменения показателя давления

Циркуляционный насос – это прибор, работающий в замкнутой отопительной системе и выполняющий перемещение воды в трубопроводе. Агрегат поддерживает определённую температуру теплоносителя в системе. Прибор не восполняет потери теплоносителя и не наполняет систему. Наполнение системы осуществляется за счёт специального насоса либо определённого давления в трубах.

Принцип действия циркуляционного насосного оборудования основан на создании непрерывной циркуляции жидкости в системе без изменения показателя давления. Поскольку после установки прибор работает постоянно, главные требования к таким насосам – это низкий уровень шума при работе, экономное энергопотребление, надёжность, долговечность и простота использования.

Важно: циркуляционные насосы – это компактные приборы, которые не занимают много места и не создают шум при работе. Сфера использования циркуляционных агрегатов для отопительных систем довольно обширная. Они устанавливаются:

Они устанавливаются:

Сфера использования циркуляционных агрегатов для отопительных систем довольно обширная. Они устанавливаются:

• в традиционных радиаторных системах;
• при обустройстве водяного тёплого пола;
• в геотермальных системах;
• при организации горячего водоснабжения коттеджей и дач.

В отличие от систем принудительной циркуляции, данное насосное оборудование не нуждается в трубах с увеличенным диаметром. Кроме этого прибор имеет следующие преимущества:

• быстрота нагревания помещения;
• котёл можно установить в любое подходящее место;
• потери теплоносителя и воздушные пробки сведены к минимуму;
• за счёт термореле обеспечивается автоматическое управление температурными режимами;
• затраты на электроэнергию снижаются благодаря использованию авторегулировки частоты вращения ротора;
• поскольку в приборы отопления постоянно подаётся жидкость, продлевается срок их эксплуатации.

Ручная и автоматическая регулировка скоростей в современных моделях

Выбор марок и моделей насосов огромен. Многие современные приборы оснащены переключателями скоростей, которые позволяют контролировать температурный режим в помещениях. Обычно это трехскоростные модели. В периоды похолодания увеличивают скорость перемещения теплоносителя по трубопроводам, а при потеплении уменьшают. Это очень удобно с точки зрения экономии потребляемой электроэнергии и поддержания комфортного теплового режима.

Есть модели с ручными переключателями, а есть и такие, которые управляются автоматически и меняют скорость при понижении или повышении температуры наружного воздуха. При подборе циркуляционного насоса с несколькими режимами работы обычно ориентируются на максимальную расчетную нагрузку и покупают модель, характеристики которой соответствуют этим расчетам или несколько ниже. Если есть регулировка скоростей, брать насос «с запасом» мощности нецелесообразно.

Основные принципы сборки

Технические параметры

• Максимальный объем перекачиваемой воды за каждый час функционирования (м3/час).
• Напор – высота, на которую это устройство в состоянии поднять теплоноситель.
• Максимальная температура – рабочая температура является 110 С.
• Рабочая скорость – в простейших бюджетных моделях только одна, но есть и с электронным управлением и несколькими переключаемыми скоростями.

Все эти показатели указываются в техпаспорте на каждый насос, и подбирать его нужно ориентируясь на них и на потребности конкретного жилища.

Модели циркуляционных насосов также различаются по ротору, который может быть:

• «сухим»;
• «мокрым».

В первом варианте ротор в рабочем режиме только частично погружается в воду, а во втором наоборот – полностью. «Мокрые» модели являются менее шумными при функционировании, поэтому их гораздо чаще приобретают для частных коттеджей.

Как подобрать циркуляционный насос для отопления дома? Во-первых, нужно оценить тепловую потребность всех отапливаемых помещений в доме (Q). Расчет должен производиться для самого холодного период в отопительном сезоне. И хотя есть специальные методики, самостоятельно все правильно рассчитать достаточно проблематично. Делать это должен знающий и опытный теплотехник.

Для всего дома нужно умножить соответствующую цифру на квадратуру жилища. Получившийся параметр нужен для оценки необходимой производительности насоса, которая рассчитывают по следующей формуле G = Q/(1,16 х T). Где T является разницей между температурами воды в подающей и обратной трубах. В системе с наиболее распространенной двухтрубной разводкой он, как правило, равен 20 С, а для «теплого пола» – 5 С.

Во-вторых, подбор циркуляционного насоса для системы отопления производится по показателю создаваемого напора. Он должен быть достаточным, чтобы преодолеть возникающее в системе гидравлическое сопротивление.

В идеале, прежде чем укладывать трубы, а также монтировать различные фитинги и радиаторы необходимо рассчитать это общее гидравлическое сопротивление. На все комплектующие в техпаспортах указываются соответствующие значения. Но на практике приходится выполнять приближенную оценку.

По опыту иных расчетов считается, что:

• потери на горизонтальном участке любой трубы полагают в 0,01-0,015 метра;
• на фитингах же оцениваются как треть от потерь на прямой;
• краны прибавляют около 20%;
• терморегулирующие клапаны на входе радиатора увеличивают общую цифру еще на 70%.

Как сделать правильный выбор?

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления делается на основе именно двух выше рассчитанных параметров. К каждому продаваемому устройству прилагается инструкция, где есть график с расходно-напорной характеристикой. Выглядит он как две пересекающиеся кривые линии. Пересечение их называется рабочей точкой.

Но для правильного выбора стоит учитывать еще пять простых рекомендаций:

1. Чем ближе показатели к рабочей точке на графике, тем лучше.
2. Не стоит брать устройство с «запасом». Работать он будет исправно, но при этом и без толку будет тратиться электричество. А шум от работы слишком мощного устройства вряд способен кого-либо обрадовать.
3. Все расчеты выполняются для условий работы на нагрузке по максимуму, которая может быть только при сильных заморозках. За зиму же таких дней бывает всего несколько. Поэтому насос стоит подбирать с мощностью немного ниже расчетной.
4. В большинстве моделей имеются три рабочих скорости, что позволяет хоть немного оптимизировать их работу. Переключение производится вручную, но есть и автоматизированные модели, которые позволяют довольно существенно экономить электроэнергию.
5. Корпуса высококачественных моделей выполняются из нержавейки, латуни либо бронзы. Чугунные экземпляры в таких тяжелых эксплуатационных условиях слишком быстро разрушаются.

Если во время работы появился лишний шум, то не стоит сразу же менять насос. Часто причиной является воздух, который не стравили из системы. Нужно выключить устройство и воспользоваться специальными клапанами на батареях.Вот так следует производить выбор циркуляционного насоса для системы отопления.

Как подобрать циркуляционный насос для отопления?

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

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

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

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