Зачем нужен циркуляционный насос
Не секрет, что большинство потребителей услуг теплоснабжения, проживающих на верхних этажах высотных зданий, знакомы с проблемой холодных батарей. Ее причиной является отсутствие необходимого давления. Поскольку, если нет циркуляционного насоса, теплоноситель двигается по трубопроводу медленно и в результате остывает на нижних этажах
Именно поэтому важно правильно сделать расчет циркуляционного насоса для систем отопления
С аналогичной ситуацией часто сталкиваются хозяева частных домовладений – в наиболее отдаленной части отопительной конструкции радиаторы намного холоднее, чем в начальной точке. Оптимальным решением в данном случае специалисты считают монтаж циркуляционного насоса, как он выглядит видно на фото. Дело в том, что в небольших по площади домах отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителей достаточно эффективны, но и тут не помешает подумать о приобретении насоса, поскольку, если правильно настроить работу данного устройства, затраты на обогрев сократятся.
Что собой представляет циркуляционный насос? Это прибор, состоящий из мотора с ротором, погруженным в теплоноситель. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, ротор заставляет нагретую до определенной температуры жидкость двигаться по системе отопления с заданной скоростью, в результате чего создается нужное давление.
Насосы могут функционировать в разных режимах. Если сделать установку циркуляционного насоса в системе отопления на максимальную работу, дом, остывший в отсутствие хозяев, прогреть можно очень быстро. Затем потребители, восстановив настройки, получают при минимальных затратах необходимое количество тепла. Циркуляционные приборы бывают с «сухим» или «мокрым» ротором. Его в первом варианте погружают в жидкость частично, а во втором – полностью. Отличаются они между собой тем, что насосы, укомплектованные «мокрым» ротором, при работе меньше шумят.
Как подобрать насос для отопления частного дома?
Узнав о принципах работы и выбора различных видов насосов для отопительной системы, у многих возникает вопрос о том, какому же типу агрегатов отдать предпочтение. Теплосеть вполне может оснащаться сразу двумя видами насосного оборудования — все зависит от ее сложности. Циркуляционная модель обеспечит движение воды по системе, повысив коэффициент ее полезного действия. Нагнетательный насос увеличит давление на некоторых участках. Чаще всего он устанавливается непосредственно у отопительного котла.
Однако обычная система обогрева частного дома может вполне обойтись без повысительного агрегата. Этот вид насосов считается узкопрофильным и в простых теплосетях не используется. Заменить циркуляционный насос нагнетательной моделью не получится — у них совершенно разные задачи и принцип действия. Первый приводит теплоноситель в движение путем всасывания и выброса, действуя за счет центробежной силы. Второй оказывает воздействие непосредственно на давление, повышая его.
Поэтому в данном случае вариант «или то, или другое» не работает. Специалисты смогут быстро определить, нужен ли повысительный насос в системе отопления, или и без него эффективность обогрева будет достаточной.
Теперь вы знаете, как правильно подобрать насос для системы отопления, однако мы все же рекомендуем обратиться к профессионалам. Поскольку только опытные мастера смогут учесть все особенности имеющейся системы и принять наиболее верное решение!
1. Отправной точкой при выборе циркуляционного насоса для системы отопления является потребность здания в тепле, рассчитанная для наиболее холодного времени года.
При профессиональном проектировании этот показатель определяют на компьютере. Ориентировочно его можно высчитать по площади обогреваемого помещения.
Для жилых домов с улучшенной теплоизоляцией и производственных помещений требуется 30–50 Вт/кв.м.
— 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;
— для 3–4-этажных зданий – соответственно 97 и 101 Вт/кв.м.
Методом интерполяции получим, что в Хабаровске удельная тепловая потребность 1–2-этажных жилых домов равняется 177,8 Вт/кв.м, а 3–4-этажных – 101,8 Вт/кв.м.
2. Определив потребление тепла (G, Вт), следует перейти к расчету требуемой производительности насоса (подаче) по формуле:
Q = G/1,16 х DT (кг/ч), где:
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);
1,16 – удельная теплоемкость воды (Вт*ч/кг*град C). Если используется другой теплоноситель, в формулу необходимо внести соответствующие коррективы.
Такую методику расчета предлагают заграничные проектировщики. В обязательном приложении к СНиП 2.04.05-91* приведена следующая формула:
Q = 3,6 х G/(c х DT) (кг/ч), где:
c – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/ кг*град C.
3. Кроме необходимой подачи, насос должен обеспечивать давление (напор), достаточное для преодоления сопротивления трубопроводной сети. Для правильного выбора нужно определить потери в наиболее протяженной линии схемы (до самого дальнего радиатора).
Здесь можно использовать формулу:
H = (R х l + *Z)/p х g (м), где:
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).
Полученные опытным путем данные свидетельствуют, что сопротивление прямых участков трубы (R) составляет порядка 100–150 Па/м. Это соответствует необходимому напору насоса в 0,01–0,015 м на 1 м трубопровода. В расчетах нужно учитывать длину и подающей, и обратной линии.
Cпециалисты из фирмы Wilo Э. Бушер и К. Вальтер рекомендуют следующую формулу примерного расчета напора (в метрах):
H = R х l х ZF, где
ZF – коэффициент запаса.
Если установка не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни смесителем, ZF = 1,3; для контура с терморегулирующим вентилем ZF = 1,3 х 1,7 = 2,2; когда система включает оба прибора ZF = 1,3 х 1,7 х 1,2 = 2,6. По упрощенной методике можно считать 2,2 для систем отопления, 2,6 для горячего водоснабжения.
Как выбрать циркуляционный насос для отопления частного дома
Характеристики любого оборудования выбираются с учётом условий его будущей эксплуатации. Как выбрать насос для отопления частного дома? Можно воспользоваться справочными таблицами, в которых приведены необходимые сведения в зависимости от квадратуры строения. Если такой вариант не устраивает, стоит выполнить расчёт, который позволит получить более точные значения.
Выбрать насос достаточно сложно
Расчёт производительности помпы
Производительность насоса можно рассчитать по следующей формуле:
G = M / ΔТ × Cт, где:
- М – мощность котла, который будет использоваться для отопления дома, Вт;
- ΔТ – перепад температур в отопительном контуре;
- Ст – коэффициент, зависящий от удельной теплоёмкости теплоносителя.
Мощность котла можно найти по формуле
Мощность котла можно определить исходя из того, что на каждый м² коттеджа или загородного дома требуется 100 Вт мощности, для многоквартирных зданий − 70 Вт. При наличии дополнительной термоизоляции наружных стен мощность получают путём умножения 50 кВт на квадратуру дома. Для холодных регионов расчётное значение для частных домов увеличивают до 175 Вт, для многоэтажных – до 101 Вт.
При расчёте мощности котла учитывают теплопотери
Если расчёт производительности циркуляционного насоса кажется слишком трудоёмким, предлагаем воспользоваться калькулятором. Выбирая нужные позиции и вводя недостающие данные, можно получить искомое значение.
Калькулятор расчёта производительности циркуляционного насоса
Напор устройства
От данного параметра зависит, сможет ли насос преодолеть усилие, создаваемое гидравлическим сопротивлением отопительной системы. Если вертикальный подъём компенсируется усилием, создаваемым на нисходящих участках контура, то трубы, вентили, теплообменники и другие элементы создают значительное сопротивление. Это сильно усложняет порядок расчёта.
Напор циркуляционного насоса определяют путём умножения протяжённости отопительного контура на удельное сопротивление трубы и коэффициент, зависящий от количества запорных вентилей, терморегуляторов и других элементов системы.
Напор устройства должен быть достаточным
Предлагаем уважаемым читателям воспользоваться специально разработанным нашей командой калькулятором.
Калькулятор расчёта напора циркуляционного насоса
Расчёт мощности циркуляционного насоса для системы отопления
Для укрупнённого расчёта циркуляционного насоса для системы отопления можно воспользоваться следующей формулой:
N = Nк / DT, где
- N – искомое значение;
- Nк – мощность котла, используемого для отопления дома;
- DT – разность температур в прямом и обратном контуре. В большинстве систем не превышает 15°С.
Мощность зависит от разности температур прямого и обратного контура
На что ещё обратить внимание
При выборе подходящей модели стоит также обратить внимание на занятость циркуляционного насоса. Для периодического включения оборудования зимой достаточно недорогой модели с небольшой мощностью. В этом случае помпа будет выполнять вспомогательную функцию
При большой протяжённости трубопровода без циркуляционного насоса теплоноситель будет двигаться медленно. Для такой системы потребуется мощная модель, допускающая постоянную эксплуатацию
В этом случае помпа будет выполнять вспомогательную функцию. При большой протяжённости трубопровода без циркуляционного насоса теплоноситель будет двигаться медленно. Для такой системы потребуется мощная модель, допускающая постоянную эксплуатацию.
Производители предлагают агрегаты, конструктивное исполнение которых позволяет изменять скорость их работы. В большинстве случаев речь идёт о трёхступенчатой регулировке. Пользователь может подобрать оптимальный режим работы отопительной системы в зависимости от погодных условий. Некоторые модели имеют систему автоматической регулировки мощности.
При выборе также стоит обратить внимание на:
- максимальное давление в системе. В частных домах оно редко превышает 4 атм (при нормальном режиме работы − около 2 атм);
- материал корпус. Предпочтительным является чугун. Изделия с корпусом из термостойкого пластика обойдутся дешевле;
- присоединительные размеры. Возможно, потребуется переходник;
- наличие и тип защиты. Особенно актуальна защита от перегрева. При её наличии срок службы помпы значительно возрастает.
Периодичность включения – важный критерий при выборе
Как рассчитать мощность циркуляционного насоса
Необходимость в применении циркуляционного насоса возникает в случае, когда естественное перемещение теплоносителя в системе отопления не способно обеспечить равномерный нагрев всех радиаторов. Без данного оборудования невозможно обойтись в домах, площадь которых превышает 100м2, где отмечается высокое гидравлическое сопротивление системы. Решив использовать циркуляционное насосное оборудование, вы получаете массу преимуществ, среди которых:
— возможность использовать трубы меньшего диаметра, — быстрый нагрев помещений, — возможность размещения нагревательного котла в любом месте коттеджа.
Однако, прежде чем установить данный агрегат, следует провести тщательный расчет мощности циркуляционного оборудования, которое будет использоваться в системе отопления.
Как установить насос?
Циркуляционный насос обычно устанавливают при монтаже отопительной системы. Если же система уже работала без него, то необходимо полностью слить воду, или перекрыть краны на входящем и исходящем трубопроводе (если они имеются).
На корпусе агрегата указана стрелка, по направлению которой должна двигаться вода. Перед ним обязательно надо вмонтировать очистительный фильтр. Сам же насос устанавливается строго горизонтально во избежание повреждения ротора и излишнего шума в системе.
Установив его, надо выпустить воздушную пробку открытием винта на центральной крышке. Как только поступит жидкость, можно закрыть отвёрткой винт. Насос готов к работе. Можно подключать.
В.Ильин
Видео о выборе циркуляционного насоса для системы отопления:
Расчет параметров циркуляционного насоса
Добрый день вам, мой уважаемый читатель! Этот пост моего блога я решил посвятить расчету необходимых параметров циркуляционного насоса. Для тех, кто не в курсе, напомню, что он необходим для поддержания движения жидкости (теплоносителя) внутри системы отопления.
В подавляющем большинстве современных частных домов система отопления не может быть реализована без насоса из-за большой протяженности трубопроводов и их малых диаметров. А системы с естественной циркуляцией (гравитационные) стали экзотикой и применяются разве что для маленьких деревенских домов. Итак, перейдем непосредственно к делу и выясним, что нам нужно будет посчитать.
Расчет расхода циркуляционного насоса
Система отопления с циркуляционным насосом.
Расход — количество теплоносителя, перемещаемое циркуляционным насосом за промежуток времени. Измеряется этот параметр в м³/час или в кг/час. Казалось бы, а зачем его знать и рассчитывать? Все дело в том, что теплоноситель имеет ограниченную теплоемкость и для передачи необходимого количества теплоты через отопительные приборы должен проходить определенный объем теплоносителя. Ниже приведена формула, показывающая данную связь:
L = Q/ρC(t1-t2); где L — это расход, Q — необходимая тепловая мощность системы, ρ — плотность жидкости, а C — ее теплоемкость, t1-t2 — разность температур подающей и обратной трубы котла.
Если в качестве теплоносителя используется вода, то формула упрощается:
G = 0.86Q/(t1-t2); где G — это массовый расход воды, измеряемый в кг/час.
С расходом связан еще один параметр — диаметр резьбы на гайках. Для самых распространенных насосов с мокрым ротором есть два ее варианта: 1 дюйм (DN 25) и 1¼ дюйма (DN 32). Учтите этот момент при проектировании, чтобы избежать при монтаже ненужных переделок.
Гайки для циркуляционного насоса.
Расчет необходимого напора циркуляционного насоса
Напор — это высота, на которую циркуляционный насос теоретически сможет поднять жидкость (единица измерения метр водяного столба). По сути, паспортное значение напора -это предел, при котором насос перестает обеспечивать движение теплоносителя (расход становится равным нулю). Для упрощенного расчета необходимого напора циркуляционного насоса можно воспользоваться формулой:
H=k*Δpср; где k — количество этажей дома, Δpср — усредненное значение напора, приближенно равное 0,9 метра.
Для точного расчета вам понадобится ознакомиться с методикой расчета гидравлических потерь, которая изложена в другой статье.
Определение рабочей точки насоса.
На рисунке изображены две пересекающиеся характеристики, одна из которых показывает изменение напора циркуляционного насоса от его расхода (красная), а вторая показывает насколько быстро растет гидравлическое сопротивление системы отопления при увеличении расхода жидкости через нее. Выбрать насос нужно так, чтобы рассчитанные выше параметры соответствовали значениям в рабочей точке или были чуть больше. В случае значительного отклонения в большую или меньшую сторону вы получите или кавитационный шум, или плохую циркуляцию.
Подбор циркуляционного насоса для водяного теплого пола
Для работы водяного теплого пола тоже необходим циркуляционный насос, который устанавливается в группе автономной циркуляции (ее еще называют смесительным узлом). Его параметры выбираются так, чтобы в его рабочей точке обеспечивался напор, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления контуров пола, смесительного клапана и всех остальных частей системы.
С расходом все то же самое — он должен обеспечивать передачу нужного количества тепловой энергии от пола. В большинстве случаев водяные теплые полы используют вместе с радиаторами или конвекторами, поэтому это количество не обязательно должно перекрывать тепловые потери помещения.
Предлагаю вам посмотреть на следующем видео, как на практике подбирается циркуляционный насос для теплых полов:
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.
Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса
Система отопления с принудительной циркуляцией по всем позициям превосходит схему с естественным перемещением теплоносителя. Установка циркуляционного насоса резко поднимет эффективность системы, делает возможными плавные и точные настройки, обеспечивает быстрый запуск, приводит к значительному сокращению материалоемкости контуров – можно использовать трубы значительно меньшего диаметра.
Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса
Но все это будет справедливым лишь в том случае, если насос подобран правильно, и его эксплуатационные характеристики соответствуют параметрам системы. Одним из определяющих критериев оценки является способность насоса перекачать определенный объем жидкости в единицу времени, то есть его производительность. Провести необходимые вычисления поможет наш калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса.
Несколько слов о порядке расчета – в разделе с пояснениями.
Пояснения к расчету производительности
Особенностью подобного расчёта является то, что насос перекачивает не просто жидкость, а именно теплоноситель, то есть, по сути, должен обеспечивать «транспортировку» тепловой энергии, выработанной котлом отопления.
В основе вычислений лежит следующая зависимость:
G — производительность, выраженная в килограммах в час.
W — расчетная мощность отопительного котла.
Δt — перепад температур в трубах подачи и обратки, то есть, по сути, то количество тепловой энергии, которое забирается приборами теплообмена (радиаторами, конвекторами и т.п.)
Kτ — коэффициент, учитывающий теплоемкость теплоносителя.
Мощность котла известна, а если система отопления планируется «с нуля», то необходимую мощность можно рассчитать по специальному алгоритму.
Как определиться с мощностью котла для системы отопления
Алгоритм подразумевает вычисление требуемой тепловой мощности для каждого из отапливаемых помещений с последующим суммированием. Поможет с этим специальный калькулятор расчета мощности котла .
Перепад температур принимается в среднем равным:
→ 20 ºС – для радиаторов;
→ 15 ºС – для конвекторов;
→ 10 ºС – для контуров водяного теплого пола.
- Коэффициент Kτ можно взять для воды – он будет равен 1,16.
- Получающаяся единица измерения – не слишком удобна, поэтому калькулятор переведет ее в более понятную – кубометры в час.
После определения необходимой производительности можно переходить к расчету требуемого напора насоса .
Полезная информация о циркуляционных насосах
От этого небольшого прибора во многом зависит эффективность всей системы отопления. Подробнее о назначении, конструкции, выборе и правилах монтажа циркуляционных насосов для отопления – в специальной публикации нашего портала.
