Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Способ управления

Вполне допустимо постоянно поддерживать циркуляцию горячей воды в трубах, однако это неэкономично и неоправданно. Горячая вода не используется постоянно. В ночное время пока все жильцы спят бесполезно поддерживать в трубах воду горячей, то же относится и ко времени, когда все на работе или учебе.

Если разводка труб выполнена правильно, то обязательно применяется теплоизоляция, так что раз попав в трубы, горячая вода не остынет моментально.  Потому и нет нужды все время перекачивать воду из бойлера в трубы и обратно, достаточно периодической работы насоса, что снижает нагрузку на него и систему ГВС в целом. Говорить про экономию электричества не приходится, так как потребление рециркуляционного насоса невелико.

Используется два основных метода управления:

• по показаниям датчика температуры;
• по таймеру (расписанию).

Оба варианта востребованы, хоть и существенно отличаются по принципу действия.

По датчику температуры

Grundfos UP 15-14 BT 80

Блок управления насосом в этом случае опирается на показания температурного датчика, погруженного в воду внутри труб контура. Работа насоса возобновляется, как только вода остыла до определенного порогового значения температуры. Такой подход существенно снижает нагрузку на оборудование, постоянно поддерживает воду в трубах нагретой. Кроме этого повышается безопасность ГВС. Установив достаточно большой порог срабатывания, вода чаще прокачивается через бойлер, где дополнительно греется и обеззараживается.

По таймеру

Grundfos UP 15-14 BU

Блок управления попеременно включает и выключает насос исходя из временных задержек, установленных в настройках. Точно зная параметры системы ГВС, протяженность труб и их внутренний объем, теплоизоляцию и средние теплопотери, можно подобрать оптимальное время, за которое вода не успеет остыть. Насос включается от сигнала таймера и перекачивает всю воду. При этом продолжительность работы так же рассчитывается исходя их объема труб и производительности насоса.

Еще одно преимущество таймера – это возможности составлять расписание для работы рециркуляционного насоса на сутки или даже неделю. Именно в этом случае учитывается время простоя, когда горячей водой не пользуются.

Как производится сбор данных

Гидравлический расчёт системы в большинстве своём основывается на вычислениях связанных с расчетом отопления по площади помещения.

Поэтому необходимо иметь следующую информацию:

• площадь каждого отдельного помещения;
• габариты оконных и дверных разъёмов (внутренние двери на потери теплоты практически не влияют);
• климатические условия, особенности региона.

Будем исходить из следующих данных. Площадь общей комнаты – 18,83 м2, спальня – 14,86 м2, кухня – 10,46 м2, балкон – 7,83 м2 (сумма), коридор – 9,72 м2 (сумма), ванная – 3,60 м2, туалет – 1,5 м2. Входные двери – 2,20 м2, оконная витрина общей комнаты – 8,1 м2, окно спальни – 1,96 м2, окно кухни – 1,96 м2.

Высота стен квартиры – 2 метра 70 см. Внешние стены изготовлены с бетона класса В7 плюс внутренняя штукатурка, толщиной 300 мм. Внутренние стены и перегородки – несущие 120 мм, обычные – 80 мм. Пол и соответственно потолок из бетонных плит перекрытия класса В15, толщина 200 мм.

Планировка данной квартиры предоставляет возможность создать одну единственную ветку отопления, проходящую через кухню, спальню и общую комнату, что обеспечит среднюю температуру 20-22⁰C в помещениях (+)

Что касаемо окружающей среды? Квартира находится в доме, который расположен в средине микрорайона небольшого города. Город расположен в некой низменности, высота над уровнем моря 130-150 м. Климат умеренно континентальный с прохладной зимой и достаточно тёплым летом.

Средняя годовая температура, +7,6°C. Средняя температура января -6,6°C, июля +18,7°C. Ветер — 3,5 м/с, влажность воздуха средняя — 74 %, количество осадков 569 мм.

Анализируя климатические условия региона, нужно отметить, что имеем дело с большим разбросом температур, что в свою очередь влияет на особое требование к регулировке системы отопления квартиры.

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.

Характеристики: таблица

Помимо типа ротора, при выборе модели циркуляционного насоса учитываются некоторые технические параметры.

Характеристика Описание Производительность Общий объём теплоносителя, пропускаемый за час работы. Тесно связан с гидравлическим сопротивлением трубопровода. Напор Высота, на которую помпа способна поднять столб воды. Присоединительные элементы Зависят от диаметра трубы отопления и длины корпуса.
Максимальная температура При соприкосновении с теплоносителем насос должен нормально функционировать в условиях высокой температуры. Этот параметр должен быть не ниже 110 град. С.
Производитель От конструкции и качества материала зависит долговечность и надёжность прибора

Стоит обращать внимание на продукцию уже зарекомендовавших себя фирм

Какой поставить насос в зависимости от потребности помещения в тепле

Производя расчёты параметров системы отопления нельзя пренебрегать характеристиками самого помещения. В случае недооценки этого фактора можно получают температуру, некомфортную для жизни или работы.

Рекомендуемые стандарты тепловой потребности помещения зависят от климатических условий страны, а в России нередко отличаются даже в соседних регионах.

Специалисты рассчитывают необходимую мощность отопления исходя из максимально низкой температуры в холодное время года.

Так, в Москве и Московском регионе для строений до двух этажей, необходима мощность 173кВт/кв.м, а для трёх и четырехэтажных зданий — 98 кВт/кВ.м.

Для точного расчёта площадь отапливаемого помещения умножается на установленный в регионе норматив. Полученная цифра должна соответствовать технической характеристике, указанной в паспорте.

Как правильно подобрать производительность для частного дома

Расчёт мощности строится на двух важных факторах — производительности и напоре. Их соотношение указывается в технической инструкции прибора в виде графика.

При необходимости самостоятельно вычислить скорость и производительность, пользуются формулой:

G=Q:(1,16xDT).

Q — тепловая потребность отапливаемого помещения в ваттах.

DT — количество тепла, остающегося в помещении, равная разнице температур теплоносителя в подаче и обратке. В обычных системах эта цифра равна 20 градусам С, при низкотемпературном отоплении — 10 градусов С, а для «тёплых полов» снижена до 5 градусов С.

1,16 — теплоёмкость воды. При использовании других видов теплоносителя уточните и подставьте в формулу требуемый параметр.

Производительность измеряется в км/час. Но в технической инструкции прибора может стоять цифра расчёта в кубических метрах.

В этом случае для точного расчёта результат, полученный после вычисления по формуле, делится на плотность нагретого теплоносителя. Например, плотность воды, нагретой до 80 градусов С, соответствует 971,1 кг/куб. метр.

Как выбрать с учетом расчёта давления

Уровень, на который насос способен поднять воду в системе, приведён в инструкции или непосредственно на корпусе прибора. В случае необходимости эта цифра вычисляется с помощью следующих формул:

H=(FxRxL)/(p x g).

Или (F x R x L)/ 10000(м).

Н — максимальная высота водяной струи в метрах, собственно сам напор.

F — коэффициент арматуры системы, зависит от комплектующих, вида магистрали, наличия вентилей, смесителей и др.

R — сопротивление, трение внутри трубопровода, исчисляющееся в Паскалях на метр погонный.

p — плотность теплоносителя. Для воды этот показатель равен 1000 кг/м.куб.

g – высота водяной струи, сдерживаемой атмосферным давлением. При отсутствии гидростатического давления, этот параметр = 10 м.

Выбирая подходящую модель, помните, что расчёт мощности идёт на основе значений максимальной нагрузки.

Поэтому не стоит выбирать более мощную модель, это увеличит затраты на электричество, но не улучшит производительность системы в целом. Выбрать идеально подходящий насос поможет график, на котором отражены реальные цифры напора и расхода, а также параметры понравившихся приборов.

Как выбрать насос для теплого пола

Рекомендуется учесть несколько критериев:

1. Технические характеристики (необходимо сделать предварительные расчеты по описанным выше формулам и определить подходящую модель).
2. Материал корпуса насоса – лучше чугун, нержавеющая сталь или органические полимеры. Именно эти материалы служат дольше всего благодаря высоким антикоррозионным свойствам.
3. Наличие встроенного терморегулятора позволяет защитить крыльчатку от накипи и отложений, которые образуются из-за воздействия горячей воды.
4. Бренд – наибольшей надежностью отличается Германия (Wilo) и Дания (Grundofs). Бюджетные варианты с оптимальным соотношением цена/качество – Польша (DAB) и Китай (Sprut). Также популярностью пользуются итальянские производители (Lowara, Pedrollo) и японский бренд Ebara.
5. Скоростной режим насоса для пола – обычно модели работают на 3 скоростях, что особенно удобно для большой площади отопления, а также 2-3-этажных домов.

Система водяного теплого пола: как устроена?

Система включает в свой состав следующие обязательные компоненты:

• источник тепла (котел, стояк централизованного отопления);
• теплоноситель (вода, тосол, масло и др.);
• трубы обогрева;
• утеплитель;
• управляюще-распределительное устройство;
• насос циркуляционный.

По разветвленной сети трубопроводов, расположенных на полу под покрытием, циркулирует теплоноситель. Источником тепла обычно выступает газовый котел.

Использование водяных полов в квартирах с источником тепла, подающимся централизованно по стояку, допускается в домах с поквартирной горизонтальной разводкой отопления.

Схема обустройства теплого пола

С целью одинакового прогрева полов трубы размещают на не большом расстоянии между собой (100-200 мм). У стен расстояние между трубами оставляют меньше чем в центре помещения. Раскладка труб проводится по двум схемам:

• змейкой – ассоциируется с трассой слалома или зигзагом;
• улиткой – напоминает спираль.

Теплоноситель, прогретый до температуры 35-45 градусов, проходя по трубопроводу, теряет температуру. Оптимальная длина трубопровода (петли) до 120 м. Этого хватает для покрытия помещения площадью до 20 м2. Для больших помещений монтируют несколько трубопроводов. К источнику тепла их подсоединяют параллельно через коллектор, который располагают в специальном шкафу. В нем же устанавливают запорную и управляюще-регулирующую аппаратуру (манометры, термостаты, сливные краны, датчики расхода, воздушные клапаны), а также насосы.

3 Основные производители

Насосное оборудование для отопительных систем выпускается многими европейскими и отечественными производителями. Все они отличаются своим местом на мировом рынке, качеством продукции, ценой и прочими характеристиками. Подобрать циркуляционный насос для отопления по таблице производителей не составит никакого труда.

Можно выделить следующие бренды:

1. 1. Wilo. Штаб-квартира находится в Германии. За своё время существования компания добилась серьёзных успехов и заняла почётное место на рынке. В большинстве случаев все модели оборудованы ручным и автоматическим управлением. При этом имеется возможность настройки не только оборотов и мощности, но и дополнительных функций, к примеру, давления в системе.
2. 2. DAB. Уже более сорока лет компания производит циркуляционное оборудование. За это время создала сильную конкуренцию отечественным производителям. Изготавливаются насосы в Италии. Особенностью таких агрегатов является применение для управления встроенного дисплея. Это очень удобно в процессе эксплуатации.
3. 3. Grundfos. Производитель — Дания. Уже более 70 лет производит отопительное оборудование. Занимает существенное место на профильном рынке, а хорошее качество продукции неоспоримо. Продукция выпускается как для частного использования, так и для промышленного. Основной особенностью, которую можно отметить, является возможность работы в широком диапазоне температур — от -25 до +110 градусов Цельсия.
4. 4. Джилекс. Производитель — Россия. Компания успешно конкурирует с европейскими изготовителями аналогичного оборудования. Агрегаты этой фирмы известны своей неприхотливостью.

Таким образом, правильно рассчитать и выбрать насос для отопительной системы не составит никакого труда, если найти правильный подход.

Расчёт циркуляционного насоса

Расход воды циркулирующей в системе отопления пропорционален тепловой нагрузке и обратно пропорционален температурному графику.

Расход воды циркулирующей в системе горячего водоснабжения пропорционален тепловым потерям в трубопроводах системы горячего водоснабжения и обратно пропорционален разнице температур воды подаваемой в систему ГВС и возвращаемой из неё.

Потери напора в системах отопления и горячего водоснабжения определяются гидравлическим расчётом и должны быть приведены в проектах устройства этих систем.

Определяя напор насоса, не следует пренебрегать естественным циркуляционным давлением системы, которое возникает из-за разности плотностей горячей воды на входе в систему и холодной на выходе из неё. Величина естественного давления имеет положительный знак, если центр нагрева воды – ниже центра охлаждения и отрицательный, если центр нагрева выше центра охлаждения.

В разные периоды отопительного сезона, величина естественного давления различная и соответственно – различное и его влияние. Устранить влияние естественного давления можно установив автоматические регуляторы перепада давления или расхода. Чем больше доля естественного давления в циркуляционном напоре – тем больше его влияние.

Расчет параметров насоса

В системах отопления устанавливают циркуляционные насосы. Они не создают избыточного давления, а просто проталкивают теплоноситель с определенной скоростью. Так как потребность в тепле меняется в зависимости от погодных условий, то и скорость движения теплоносителя должна меняться. Потому лучше устанавливать регулируемые насосы  — трехскоростные.

Перед покупкой следует определиться с двумя основными параметрами: производительностью (расходом) и напором. Если теплоносителем будет выступать вода, рассчитывают  производительность насоса по следующей формуле:

Q = 0,86*Pн/(tпр.т — tобр.т)

• Pн — мощность отопительного контура, кВт;
• tобр.т — температура теплоносителя в обратке
• tпр.т — температура подачи.

Разница температур в системах водяного отопления составляет обычно 5оС, мощность контура чаще всего зависит от отапливаемой площади, потому для упрощения побора насоса для водяного  теплого пола можно воспользоваться таблицей. Но нужно учесть, что при расчетах брались средние цифры для средней полосы России. Потому, если у вас дом имеет не лучшее утепление, или вы живете значительно севернее или южнее средней полосы, вам придется скорректировать результат (или посчитать самостоятельно). Вообще, этот параметр берут с запасом 15-20% на случай аномальных холодов.

Таблица определения производительности насоса в зависимости от отапливаемой площади

Вторая характеристика, по которой подбирают насос — это напор, который он может создавать. Напор необходим для преодоления гидравлического сопротивления труб, фитингов, других компонентов системы. Сопротивление системы зависит от материала трубы и ее диаметра. Значение гидравлического сопротивления трубы имеется в сопроводительных документах к ним  (можно воспользоваться усредненными данными). Также в расчет принимают увеличение сопротивления на вентиле (1,7), на арматуре и фитингах (1,2) и на смесительном узле (необходим при использовании высокотемпературного котла и коэффициент для него 1,3).

H= (П*L + ΣК) /(1000),

• H — напор насоса;
• П — гидравлическое сопротивление погонного метра трубы,
• Па/м; L — длина труб наиболее протяженного контура, м;
• К — коэффициент запаса мощности.

Для расчета требуемого напора в контуре паспортное гидравлическое сопротивление метра трубы умножают на длину контура. Получают значение в кПа (килопаскалях). Переводят это значение  в атмосферы (напор насосов измеряется в атмосферах) 100 кПа=0,1 атм. Найденное значение в зависимости от наличия арматуры и вентилей умножают на соответствующие коэффициенты. После всех операций вы нашли рабочую точку насоса.

По графической характеристике выбираете модель

Но расчет насоса для теплого пола еще не окончен. Теперь нужно выбрать модель. Для этого в каталоге понравившегося производителя находите характеристику насоса. Она представлена в виде графика. Подбираете модель так, чтобы найденная рабочая точка находилась в средней трети характеристики. Если устанавливать будете трехскоростной вариант, то подбирайте модель по второй скорости — так обеспечите оптимальный, а не на пределе, режим работы и ваш насос будет служить долго и обеспечит нормальную температуру даже в холодные дни.

По каким критериям выбирать насосы для водяного пола

Как выбрать насос для теплого водяного пола

Как уже упоминалось в статье ранее, оптимальным вариантом считается приобретение насоса в комплекте с конкретной отопительной системой. Если такой возможности нет, то перед покупкой нужно ознакомиться со следующими показателями.

Критерий	Описание
Производительность	Определяется в кубических метрах или литрах перекачиваемой жидкости за час работы. Для обеспечения нормального обогрева помещения насос должен в час перекачивать не менее трехкратного объема жидкости, находящейся в контуре отопления пола. Опытные монтажники настоятельно рекомендуют для этого параметра делать запас минимум 25%. Дело в том, что длительная работа насоса на предельных показателях приводит к его преждевременному выходу из строя. Изоляция обмоток статора и ротора перегревается и в ускоренном темпе теряет свои первоначальные характеристики, а это становится причиной короткого замыкания.
Максимальный напор	Подбирается с учетом длины, диаметра и материала изготовления трубопроводов отопительного контура. Недостаточные показатели напора также становятся причиной перегрева со всеми вытекающими негативными последствиями.
Габаритные размеры	Зависят от расположения насоса, чем меньше насос, тем легче найти место для его установки. Но нужно помнить, что небольшие по размерам устройства не могут иметь высокие показатели производительности.
Фазность тока	Большинству жилых помещений достаточно насосов с однофазным двигателем. Для очень больших зданий нужно покупать насосы с приводом от трехфазного двигателя.

Правильно подобранный по всем показателям насос для обогрева пола будет обеспечивать требуемую эффективность, надежность и долговечность работы системы.

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

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:

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).

Для справки:

• 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.