Расчет циркуляционного насоса для отопления

Шаг 2: производительность

Как рассчитать мощность насоса для отопления (точнее, его производительность в кубометрах в час)?

Если параметры отопительного котла или отдельного контура, который предстоит обслуживать насосу, известны заранее, то расчет насоса для системы отопления выполняется по формуле Q = 0,86 x P/dt.

В ней:

• Q — искомая производительность (м3/час);
• P — значение тепловой мощности котла или контура в киловаттах;
• dt — перепад температуры между подающей и обратной нитками. Этот перепад определяет то количество тепла, которое отдает участок отопительной системы.

В автономной отопительной системе температура подачи крайне редко превышает 75-80 градусов.

Насос с регулятором мощности нужно подбирать по производительности в среднем положении регулятора. Это даст возможность скорректировать производительность при ошибке в любую сторону.

Давайте своими руками выполним расчет насоса для частного дома с котлом мощностью 32 кВт. Температуру подачи примем равной 75 градусам, обратки — 55. Наша формула примет вид Q=0,86 х 32 / (75-55) = 1,376 м3/час.

Расчет теплопотерь

Если отопительная система находится на стадии проектирования, то перед расчетом производительности насоса нам придется оценить необходимое зданию или отдельному его помещению количество тепла. Оно должно покрывать теплопотери в нижний пик зимних температур.

Структура теплопотерь жилого дома.

Теплопотери проще всего рассчитать по еще одной формуле — Q=V*Dt*k/860. Переменные в этой формуле в порядке слева направо:

1. Мощность отопительного котла или участка контура (кВт);
2. Отапливаемый объем (м3);
3. Расчетный перепад температуры между улицей и домом в градусах;
4. Коэффициент рассеивания тепла.

Вычисление объема помещения, думаю, не вызовет затруднений у читателя: азы геометрии мы все проходили в школе. А вот две оставшихся переменных нуждаются в разъяснениях.

Dt вычисляется как разница между санитарной нормой температуры в жилом помещении (для частного дома 20-22 градуса в зависимости от климата региона) и наружной температурой в самую холодную для вашего региона пятидневку;

Распределение температур самых холодных пятидневок зимы по территории РФ.

K берется из таблицы:

Изображение	Коэффициент рассеивания тепла
	06-0,9: отличное утепление (фасад с пенопластовой шубой, тройные стекла).
	1-1,9: среднее утепление (стена в пару кирпичей, однокамерные стеклопакеты)
	2-2,9: плохое утепление (щитовые стены, окна со стеклами в одну нитку).
	3-4: неутепленное строение (холодный склад со стальными стенами)

Давайте посчитаем, сколько тепла требуется мансарде площадью 60 квадратных метров со средней высотой потолка 2,4 метра, расположенной в Севастополе (средняя температура пяти самых холодных дней зимы — -14°С). Утепление — по 50 мм минваты и пенопласта, окна — энергосберегающие однокамерные.

1. Коэффициент рассеивания будем считать равным 0,8;
2. Объем помещения равен 60 х 2,4 = 144 кубометра;
3. Максимальная дельта температуры между мансардой и окружающим ее воздухом — (20 — -14) = 34 °С;
4. Потери тепла равны 144 х 34 х 0,8 / 860 = 4,55 кВт.

На практике мансарда с такими характеристиками обогревается кондиционером с тепловой мощностью в режиме обогрева 4,1 кВт.

Особый случай

Во многих настенных электрических и газовых котлах насос уже установлен изготовителем наряду с группой безопасности и расширительным бачком. Это превращает котел в полноценную и самодостаточную котельную, которая подключается непосредственно к отопительному розливу.

Электрокотел на фото снабжен собственным насосом и подключен прямо в разрыв отопительного розлива.

Расчет рабочего давления в контуре

Хорошее и не очень о насосах для систем отопления.

Watch this video on YouTube

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

P = (R x L + Z) / p x q, где:

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

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

P = R x L x ZF, где

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

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

ZF – коэффициент увеличения, зависящий от следующих показателей:

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

Насос отопления. Устанавливаем правильно

Watch this video on YouTube

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

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

Таблица для эмпирического подбора насоса

Таблица 1.

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

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

Как выбрать циркуляционный насос

Watch this video on YouTube

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

Основные производители

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение

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

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

Какая мощность циркуляционного насоса нужна для отопления?

Эта одна из основных технических характеристик, по которой выбирается агрегат.

Под мощностью понимают производительность прибора, которая обозначает объем теплоносителя, перекачиваемого циркуляционным насосом за определённый промежуток времени (измеряется в м³/ч).

Для проведения расчёта потребуется два параметра отопительного котла:

• мощность;
• разница температур между теплоносителем из котла и при вхождении в него (в обратном контуре).

Формула расчёта

Вот так выглядит формула:

Q=0,86R(t_F-t_R), где:

• Q — мощность или производительность циркуляционного насоса.
• R — требуемое тепло для помещений (измеряется в кВт).
• t_F — температура после отопительного котла.
• t_R — температура теплоносителя при входе в нагревательный агрегат.

Параметр «R» — тепловая мощность отопительного котла. Рассчитывается он на основе соотношения: на 10 м² площади отапливаемого помещения расходуется 1 кВт тепловой энергии с учётом, что высота потолков в доме не превышает 3 м.

К примеру, если отапливаемая площадь составляет 100 м², значит, для её нагрева нужен котёл на 10 кВт. Он и будет соответствовать параметру «R». Этот показатель является величиной табличной и обязательно указывается в паспорте нагревательного агрегата.

Температуры «t_F» и «t_R» тоже являются величинами паспортными. В стандартных отопительных котлах первый — температурный диапазон от +90 °C до +95 °C, второй — от +60 °C до +70 °C.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

• с одной трубой;
• двумя;
• коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

• тупиковая;
• попутная;
• коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

• Более равномерный прогрев всего домовладения;
• Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
• Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
• Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Начальные условия примера

Для более конкретного пояснения всех деталей гидравлического просчёта возьмем конкретный пример обычного жилищного помещения. В наличии имеем классическую 2-комнатную квартиру панельного дома, общей площадью 65,54 м2, которая включает две комнаты, кухню, раздельные туалет и ванная, двойной коридор, спаренный балкон.

После сдачи в эксплуатацию получили следующую информацию относительно готовности квартиры. Описываемая квартира включает обработанные шпаклевкой и грунтом стены из монолитных железо-бетонных конструкций, окна из профиля с двух камерными стеклами, тырсо-прессованные межкомнатные двери, керамическая плитка на полу санузла.

Типичный панельный 9-этажный дом на четыре подъезда. На каждом этаже по 3 квартиры: одна 2-комнатная и две 3-комнатных. Квартира расположена на пятом этаже

Кроме того, представленное жильё уже оснащено медной проводкой, распределителями и отдельным щитком, газовой плитой, ванной, умывальником, унитазом, полотенцесушителем, мойкой.

И самое главное в жилых комнатах, ванной и кухне уже имеются алюминиевые отопительные радиаторы. Вопрос относительно труб и котла остаётся открытым.

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 подобрать тепловой насос воздух-вода?

Как мы видим, расчет теплового насоса воздух-вода сильно зависит от COP. Соответственно, чем выше этот коэффициент, тем меньше расходы на отопление и ГВС. Но оборудование с хорошими показателями стоит немало, поэтому лучше поискать золотую середину.

Принцип работы теплового насоса воздух вода таков, что его КПД сильно зависит от температуры воздуха. В некоторых регионах и в разное время года она существенно отличается днем и ночью. Это нужно учитывать.

Когда вы получили цифры по потерям тепла на отопление и горячую воду, просчитайте расход на потребление для разных моделей и производителей тепловых насосов. Сравнив эти расчеты и стоимость оборудования, вы сможете выбрать оптимальный вариант.

Большую роль играет мощность насоса – чем больше разница между его максимальной производительностью и потреблением, тем дольше он прослужит. Нередко у более мощных моделей одной серии коэффициент COP выше, чем у менее производительных.

При выборе поставщика подсчитайте окупаемость оборудования – за какое время расходы на приобретение покроются за счет экономии. Это немаловажный фактор.

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.

Расчет насоса для системы отопления

Подбор циркуляционного насоса для отопления

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

Основные параметры подбора циркуляционного насоса:

2. Максимальный напор, м.

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

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

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

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

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

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

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

Расход системы отопления.

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

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

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

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

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

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

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

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

Q – расход, (м 3 /час) или (литр/час)

t₁ – Температура подающего теплоносителя

t₂ – Температура остывшего теплоносителя

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

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

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

t₁ – Температура подающего теплоносителя: 60 °С

t₂ – Температура остывшего теплоносителя: 50 °С.

W=9 кВт = 9000 Вт

Из вышеуказанной формулы получаю:

Ответ: Мы получили необходимый минимальный расход 774 л/ч

Сопротивление системы отопления.

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

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

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

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

И так мы получили данные, это:

Расход = 774 л/ч = 0,774 м 3 /ч

Сопротивление = 1,4 метров

Далее по этим данным подбирается насос.

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

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

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

Его параметры будут равны:

Максимальный расход 2 м 3 /час

Максимальный напор 2 метра