Розрахунок циркуляційного насоса системи опалення: підбір по напору і витрати, формули, приклади

Більшість автономних систем опалення, які використовуються для обігріву заміських будинків і дач, сьогодні оснащуються циркуляційними насосами. Щоб при установці такої гідравлічної машини домогтися необхідних результатів, необхідно виконати попередній розрахунок циркуляційного насоса системи опалення і, грунтуючись на отриманих значеннях, вибрати насосне обладнання з відповідними характеристиками.

Грамотний підбір циркуляційного насоса забезпечить ефективну роботу опалювальної системи і дозволить уникнути зайвих витрат

Сфери використання циркуляційних насосів

Головне завдання циркуляційного насоса полягає в тому, щоб поліпшити циркуляцію теплоносія елементів опалювальної системи. Проблема надходження в радіатори опалення вже остиглої води добре знайома мешканцям верхніх поверхів багатоквартирних будинків. Пов’язані подібні ситуації з тим, що теплоносій в таких системах переміщується дуже повільно й встигає охолонути, поки досягне ділянок опалювального контуру, що знаходяться на значному віддаленні.

При експлуатації в заміських будинках автономних систем опалення, циркуляція води в яких здійснюється природним шляхом, теж можна зіткнутися з проблемою, коли радіатори, встановлені в найвіддаленіших точках контуру, ледве нагріваються. Це також є наслідком недостатнього тиску теплоносія і його повільного руху по трубопроводу. Уникнути подібних ситуацій як в багатоквартирних, так і в приватних будинках дозволяє установка циркуляційного насосного обладнання. Примусово створюючи необхідний тиск в трубопроводі, такі насоси забезпечують високу швидкість руху нагрітої води навіть до найвіддаленіших елементів системи опалення.

Насос підвищує ефективність чинного опалення та дозволяє вдосконалювати систему, додаючи додаткові радіатори або елементи автоматики

Свою ефективність системи опалення з природною циркуляцією рідини, що переносить теплову енергію, виявляють у тих випадках, коли їх використовують для обігріву будинків невеликої площі. Однак, якщо оснастити такі системи циркуляційним насосом, можна не тільки підвищити ефективність їх використання, але і заощадити на опаленні, знизивши кількість споживаного котлом енергоносія.

За своїм конструктивним виконанням циркуляційний насос являє собою двигун, вал якого передає обертання ротору. На роторі встановлюється колесо з лопатками – крильчатка. Обертаючись всередині робочої камери насоса, крильчатка виштовхує надходить в неї нагріту рідину в нагнітальну магістраль, формуючи потік теплоносія з необхідним тиском. Сучасні моделі циркуляційних насосів можуть працювати в декількох режимах, створюючи в системах опалення різне тиск переміщається по ним теплоносія. Така опція дозволяє швидко прогріти будинок при настанні холодів, запустивши насос на максимальну потужність, а потім, коли у всьому будинку сформується комфортна температура повітря, переключити пристрій на економічний режим роботи.

Пристрій циркуляційного насоса для опалення

Всі циркуляційні насоси, що використовуються для оснащення систем опалення, діляться на дві великі категорії: пристрої з «мокрим» і «сухим» ротором. У насосах першого типу всі елементи ротора постійно знаходяться в середовищі теплоносія, а у пристроях із «сухим» ротором тільки частина таких елементів контактує з перекачуваним середовищем. Більшою потужністю і більш високим ККД відрізняються насоси з «сухим» ротором, але вони сильно шумлять в процесі роботи, чого не скажеш про пристроях з «мокрим» ротором, які видають мінімальна кількість шуму.

Для чого необхідно виконувати розрахунок

Циркуляційний насос, встановлений в системі опалення, повинен ефективно вирішувати дві основні задачі:

  1. створювати в трубопроводі такий напір рідини, який буде в змозі подолати гідравлічний опір елементів опалювальної системи;
  2. забезпечувати постійний рух необхідної кількості теплоносія через всі елементи опалювальної системи.

Щоб циркуляційний насос був в змозі справлятися з рішенням перерахованих вище завдань, вибирати такий пристрій слід тільки після того, як буде зроблений розрахунок опалення.

При виконанні такого розрахунку враховують два основних параметри:

  • загальну потребу будівлі в тепловій енергії;
  • сумарний гідравлічний опір всіх елементів створюваної опалювальної системи.

Таблиця 1. Теплова потужність для різних приміщень

Після визначення даних параметрів вже можна виконати розрахунок відцентрового насоса і, грунтуючись на отриманих значеннях, вибрати циркуляційний насос з відповідними технічними характеристиками. Підібраний таким чином насос буде не тільки забезпечувати необхідний тиск теплоносія і його постійну циркуляцію, але і працювати без надмірних навантажень, які можуть стати причиною швидкого виходу пристрою з ладу.

Як правильно розрахувати продуктивність насоса

Такий важливий параметр циркуляційного насоса, як його продуктивність, вказує на те, яка кількість теплоносія він може перемістити за одиницю часу. Розрахунок продуктивності циркуляційного насоса, яка позначається літерою Q, виконується за наступною формулою:

Q = 0,86 R/TF–TR.

Параметри, які використовуються в цій формулі, вказані в таблиці.

Таблицю з тексту

Таблиця 2. Параметри теплоносія для розрахунку продуктивності насоса

Потреба приміщень будинку в кількості тепла для їх обігріву, яка позначається буквою R, визначається в залежності від кліматичних умов місцевості, в якій такий будинок розташовано. Так, для будинків, які експлуатуються в умовах європейського клімату, вибирають наступні значення даного параметра:

  • приватні будинки невеликої і середньої площі – 100 кВт на 1 м2;
  • багатоквартирні будинки – 70 кВт на 1 м2 площі приміщення.

У тому випадку, якщо розрахунок продуктивності насоса для опалення виконується для будівель з низькими теплоізоляційними характеристиками, значення теплової потужності, що підставляється у формулу, слід збільшити. Для виробничих приміщень, а також приміщень, розташованих у будинках з гарною теплоізоляцією, значення параметра R приймають рівним 30-50 кВт/м2.

Як розрахувати гідравлічні втрати опалювальної системи

На вибір циркуляційного насоса за його потужності і створюваному їм напору, як вже говорилося вище, впливає і такий важливий параметр опалювальної системи, як гідравлічний опір, який створюють всі елементи її оснащення. Знаючи гідравлічний опір, створюваний окремими елементами опалювальної системи, можна розрахувати висоту всмоктування насоса і, керуючись таким параметром, підібрати модель обладнання по потужності і створюваному напору. Для розрахунку висоти всмоктування насоса, яка позначається буквою H, потрібна наступна формула:

H = 1,3 x(R1L1+R2L2+Z1……..Zn)/10000.

Параметри, що використовуються в даній формулі, вказані в таблиці.

Таблиця 3. Параметри для розрахунку висоти всмоктування

Значення R1 і R2, що використовуються в даній формулі, слід вибирати за спеціальною інформаційної таблиці.

Значення гідравлічного опору, створюваного різними пристроями, які застосовуються для оснащення систем опалення, зазвичай вказуються в технічній документації на них. Якщо таких даних в паспорті на пристрій немає, то можна скористатися приблизними значеннями гідравлічного опору:

  • опалювальний котел – 1000-2000 Па;
  • сантехнічний змішувач – 2000-4000 Па;
  • термоклапан – 5000-10000 Па;
  • прилад для визначення кількості тепла – 1000-1500 Па.

Існують спеціальні інформаційні таблиці, за якими можна визначити гідравлічний опір практично для будь-якого елемента оснащення опалювальних систем.

Знаючи висоту всмоктування, для розрахунку якої використовується зазначена формула, можна оптимально вибрати насосне обладнання за його потужності, а також визначити, яким повинен бути напір насоса.

Як вибрати циркуляційний насос по кількості швидкостей

Зазвичай сучасні моделі циркуляційних насосів оснащуються регулюючим механізмом, що дозволяє змінювати швидкість їх роботи. Використовуючи такий механізм, який має, як правило, три ступені регулювання, можна налаштовувати насос по витраті рідини, що подається в систему опалення. Так, при різкому похолоданні на вулиці і, відповідно, в будинку, насос можна включати на максимальну швидкість роботи, а при потеплінні вибирати інший режим.

Елементом керування, за допомогою якого змінюють швидкість роботи циркуляційного насоса, виступає важіль на корпусі пристрою. Окремі моделі циркуляційних насосів оснащуються системою авторегулювання швидкості їх роботи, яка змінюється в залежності від температурного режиму в приміщенні.

Насос Wilo-Stratos з автоматичним регулюванням потужності

Наведена вище методика – це тільки один приклад виконання розрахунків, які необхідні для того, щоб вибрати циркуляційний насос для теплої підлоги або системи опалення. Фахівці, що займаються системами опалення, використовують різні методики розрахунку напору насоса (а також продуктивності та інших параметрів таких пристроїв), що дозволяють підбирати таке обладнання за його потужності і створюваного тиску. У багатьох випадках власнику будинку, в якому необхідно змонтувати опалювальну систему, можна навіть не задаватися питаннями про те, як розрахувати потужність насоса і як підібрати насосне обладнання. Багато виробників надають послуги кваліфікованих спеціалістів або пропонують скористатися онлайн-сервісами по розрахунку параметрів циркуляційного насоса і його вибору для систем опалення та теплої підлоги.

Вибираючи потужність циркуляційного насоса, слід брати до уваги, що всі попередні розрахунки виконують, виходячи з значень максимальних навантажень, що таке обладнання може відчувати в процесі експлуатації.

В реальних умовах експлуатації такі навантаження будуть нижче, що дасть вам можливість зробити вибір насоса, технічні характеристики якого трохи нижче розрахованих. Вибір менш потужного насоса при такому підході не позначиться на ефективності його використання в системі опалення. У тому випадку, якщо потужність насоса, який ви вибрали, значно вище значень, отриманих при розрахунку, це не поліпшить роботу опалювальної системи, але при цьому збільшить ваші витрати на оплату електроенергії.

Допомогти зробити вибір циркуляційного насоса з декількох моделей за їх напірно-витратних характеристик і швидкості роботи допомагає спеціальний графік. При побудові такого графіка використовуються реальні значення напору і витрати, необхідні для нормального функціонування системи опалення, а також значення, які відповідають конкретним моделям насосного обладнання, що працює на різних швидкостях. Чим ближче точки, розташовані на двох графіках, тим більше підходить насос для його використання в системі опалення.

Ссылка на основную публикацию