Расчет и подбор циркуляционного насоса

Известно, что установка циркуляционного насоса в обратную магистраль отопления может существенно снизить затраты на ее эксплуатацию. Действительно, под действием создаваемого давления теплоноситель проходит рабочий контур значительно быстрее и поступает в котел менее остывшим. Поэтому на его нагрев до рабочей температуры затрачивается гораздо меньше энергии, чем для системы естественной циркуляцией.

Установленный в систему отопления циркуляционный насос

Установленный в систему отопления циркуляционный насос

Для того чтобы получить максимум пользы от этого эффекта, очень важно правильно подобрать характеристики насоса, соответствующие потребностям всей инфраструктуры отопления.

Содержание

Основные параметры насосов для систем отопления

В системах отопления используются насосы циркуляционного типа, которые осуществляют подачу жидкости за счет центробежной силы вращения лопастей, установленных внутри корпуса. Основными параметрами таких насосов являются:

  • Производительность. Показывает, какой объем жидкости насос может пропустить через себя за час работы. Измеряется в м3/ч и зависит от гидравлического сопротивления магистрали;
  • Напор. Это как раз и есть то самое гидравлическое сопротивление. Данная характеристика определяет максимальную высоту, на которую насос может поднять столб воды;
    Циркуляционный насос производства фирмы Wilo

    Циркуляционный насос производства фирмы Wilo

  • Присоединительные размеры. Подбор необходимо производить с учетом диаметра подключаемых труб отопления (чаще всего 25 или 32 мм) и длины корпуса (насос должен уместиться в отведенное для него место);
  • Максимальная температура. Главная задача циркуляционного насоса – перекачивать нагретый теплоноситель. Поэтому лучше лишний раз проверить этот параметр и выбрать устройство, по которому может проходить жидкость с температурой до 110 °C;
  • Производитель. Как и во многих других случаях, лучше покупать изделия проверенных поставщиков. На рынке насосного оборудования это такие компании, как Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.

Расчет насоса в основном производят по первым двум значениям. Обычно они указываются в инструкции на устройство в виде графика, который называется расходно-напорной характеристикой.

Подбор насоса в зависимости от напора и производительности

Подбор насоса в зависимости от напора и производительности

Если у насоса есть несколько рабочих скоростей, то такие характеристики должны приводиться для каждой из них.

к меню ↑

Тепловая потребность помещения

Главной отправной точкой, с которой начинается подбор циркуляционного насоса, является потребность помещения в тепле. Ее необходимо рассчитать для максимально холодного времени года. Лучше всего, конечно, обратиться к профессиональным проектировщикам, которые проведут расчет с использованием специальных методик.

Если такой возможности нет, можно подобрать нужное значение приблизительно, исходя из размеров отапливаемого помещения.

Строительные нормы и правила определяют для Московского региона величину необходимой удельной тепловой мощности в 173 кВт/м2 для домов в один и два этажа и 98 кВт/м2 для трех- и четырехэтажных строений.

Общее потребление тепла можно рассчитать, умножив эти цифры на площадь помещения.

к меню ↑

Производительность насоса

Значение производительности вычисляется по простой формуле: G = Q/(1,16 х ΔT), где ΔT – разница температур в подающей магистрали и обратке. Обычно она составляет 20 °С для стандартной двухтрубной системы и 5 °С для теплых полов. Q – значение тепловой потребности, полученное на предыдущем этапе.

к меню ↑

Напор

Создаваемый напор должен обеспечить преодоление сопротивления трубопровода. В зависимости от этапа, на котором устанавливается насос, оценить этот параметр можно разными способами.

Устройство новой системы отопления обычно начинается с проектирования, в ходе которого требуемый напор вычисляется по известным формулам. Расчет производится с использованием значений, указанных в паспортах на комплектующие: трубы, фитинги, запорную арматуру и т. д.

Для уже существующей системы подбор точного значения гидравлического сопротивления сделать сложно, поэтому в таких случаях проводят приблизительный расчет:

  • Потери на прямых участках трубы. Опытным путем установлено, что на преодоление 1 м магистрали отопления требуется 0,01 – 0,015 м напора;
  • Потери в фитингах. Они оцениваются примерно в 30% от потерь на прямых участках;
  • Часто для того чтобы выбрать температурный режим в комнате, на входе батареи устанавливают терморегулирующие клапаны. Они очень удобны в использовании, но увеличивают общее гидравлическое сопротивление системы примерно на 70%;
  • Устройство, препятствующее естественной циркуляции (обратный клапан), как и трехходовой кран, добавляют к полученному значению еще 20%.
к меню ↑

Правильный выбор

Получив требуемые значения параметров (их сочетание называется рабочей точкой), можно приступать к выбору конкретной модели. Теоретически подойдет любой насос, технические характеристики которого не хуже рассчитанных. Однако стоит учесть некоторые рекомендации:

  • Желательно постараться оценить положение найденной рабочей точки на расходно-напорной характеристике каждого циркуляционного насоса. А выбрать лучше тот насос, у которого рабочая точка расположена ближе всего к графику;
  • Принцип «больше — не меньше» здесь не очень актуален: насос с заведомо более высокими характеристиками, конечно, заработает, но будет потреблять лишнюю электроэнергию и, возможно, создавать излишний шум;
  • Необходимо учитывать, что расчет производительности обычно производится исходя из максимальной нагрузки при самой низкой температуре на улице. Такой режим системы отопления будет использоваться всего несколько дней в году. Если вам кажется, что насос немного избыточен, лучше подобрать чуть меньший по мощности;
  • Не забывайте, что у всех современных насосов есть три скорости. Переключая их, можно оптимизировать работу вашего оборудования отопления. В простых моделях это делается вручную, а в более дорогих подбор режима функционирования полностью автоматизирован.

к меню ↑

Насосы с электронным управлением

Отопительный сезон в нашем регионе в среднем длится 8 месяцев. Это 5500 – 6000 часов, в течение которых система отопления работает постоянно, и потребляет сотни киловатт электроэнергии. Учитывая, что подбор циркуляционного насоса производится с запасом и на самую холодную пятидневку в году, несложно предположить, какой перерасход электричества происходит в относительно теплые периоды осени и зимы.Выгода применения насосов с электронным управлением перед механическими

Хорошо сэкономить на оплате счетов за электроэнергию поможет насос с функцией Autoadapt.

Анализ статистики положения термостатов, установленных в системе отопления (открыты или закрыты), который постоянно проводит электронное устройство управления, позволяет осуществить подбор оптимальной скорости вращения крыльчатки насоса.

Наиболее популярные модели насосов с электронным управлением

Наиболее популярные модели насосов с электронным управлением (кликабельно)

Предположим, анализ показал, что в какой-то период термостаты системы большую часть времени были закрыты. Это значит, что в помещении всегда тепло. Прибор автоматически установит минимальную скорость работы насоса, что, конечно, отразится и на потребляемой мощности.

Практика показывает, что установка циркуляционного насоса с электронным управлением позволяет снизить потребление энергии примерно в три раза.

к меню ↑

Практический пример расчета

Допустим, нам надо произвести расчет и подобрать насос для системы отопления двухэтажного частного дома площадью 200 квадратных метров. Общая длина трубопровода, включая обратную магистраль — 40 метров, в системе установлен теплорегулирующий вентиль.

  1. Расчет тепловой потребности. Умножаем нормативную удельную потребность на площадь: 173 кВт/м2 * 200 м2 = 34,6 кВт.
  2. Производительность циркуляционного насоса. Двухтрубная система отопления без теплых полов предполагает перепад температур на входе и выходе котла в 20 °С. Применяя соответствующую формулу, можем рассчитать требуемую производительность. Получаем: G = 34,6 /(1,16*20) = 1,49 м3/ч.
  3. Расчет гидравлического сопротивления трубопровода. Будем использовать приблизительную оценку. Исходя из приведенной методики, получаем: H=40*0,015*1,3*1,7 = 1,33 м.

Теперь необходимо проанализировать технические характеристики насосов, обеспечивающих такие параметры, после чего выбрать из них наиболее подходящий и экономичный. Рассмотрим этот процесс на примере модельного ряда Grundfos.

Циркуляционный насос Grundfos

Циркуляционный насос Grundfos

Принимая во внимание приведенные выше рекомендации, делаем вывод — для решения поставленной задачи лучше всего подойдут следующие модификации:

  • Grundfos UPS 25/40 – рекомендуемый расход 1,55 м3/ч, напор до 4 м;
  • Grundfos UP 20-30 N — рекомендуемый расход 2,5 м3/ч, напор до 2,75 м;
  • Grundfos Alpha 2 L 25 40 — рекомендуемый расход 1,55 м3/ч, напор до 5,5 м.

Первая и третья модели имеют параметры, наиболее близкие к расчетным, а также одинаковую потребляемую мощность (60 Вт на максимальной скорости). Насос серии Alpha чуть дороже за счет более качественных подшипников и наличия встроенного теплового реле. Этот аппарат более надежен и, возможно, проработает дольше своего аналога. Поэтому для нашего тестового случая выбираем Grundfos Alpha 2 L 25 40.

Возможно, вам будет интересно узнать