Чтобы система водяного отопления с принудительной циркуляцией работала бесперебойно, в ней необходимо установить современное насосное оборудование. Так как на рынке представлено множество различных моделей, желательно знать, как рассчитать циркуляционный насос для отопления, а затем купить его.
Основные критерии выбора циркуляционного насоса
Для насосного оборудования циркуляционного типа, которое должно обеспечивать работу системы отопления, необходимо определить две основные характеристики:
- рабочее давление (напор) в м:
- расход в м3/ч.
Чтобы это выяснить, необходимо рассчитать мощность теплоснабжающей конструкции и ее гидравлическое сопротивление. После этих расчетов приступают к выяснению параметров циркуляционного насоса для системы отопления. Кроме того, оборудование должно выдерживать нагрев рабочей среды, в основном воды, до 110°С.
Мощность системы отопления
Существует определенная последовательность того, как рассчитать циркуляционный насос. Для начала рассчитайте количество тепла, которое потребуется для обогрева дома. Чтобы определить этот параметр, нужно знать площадь, которую нужно отапливать.
На каждый «квадрат» одно- или двухквартирного дома по европейским нормам должно подаваться 100 Вт тепла, а многоквартирного – 70 Вт. При наличии качественной теплоизоляции допустимо снизить показатель на 30-50 Вт.
На недвижимость в странах СНГ такие нормы не распространяются, но согласно СНиП 2.04.07-86 при организации систем теплоснабжения необходимо соблюдать ряд показателей:
- Для жилых домов до 3-х этажей при температуре наружного воздуха до -25°С 173 Вт/м2 м, а при минус 30 градусах — 177 Вт/кв.м.
- Для зданий высотой более 3-х этажей 97 и 101 Вт/м2 м соответственно.
Затем рассчитать производительность теплового насоса или объем подачи воды по одной из следующих формул:
1. Р = Q/(1,16 х ΔT) (кг/ч), где:
- ΔT — дельта между нагревом воды в подающем и обратном трубопроводе, если это двухтрубная конструкция, принимается равной 20 градусам, а для системы теплого пола +5°С;
- 1,16 — удельная теплоемкость воды, которую необходимо обменивать на другие теплоносители;
- Q – нормативная потребность в тепловой энергии.
2. Р = 3,6 х Q/(сх ΔТ) (кг/ч), где
с — удельная теплоёмкость различных видов теплоносителей, но так как это обычно вода, то она равна 4,2 кДж/кг*°С. Когда единицей измерения является м3/ч, ее необходимо разделить на плотность жидкости при данной температуре.
При расчете циркуляционного насоса для системы отопления европейские инженеры-проектировщики используют первую формулу, а вторая имеется в СНиП 2.04.05-91.
Как рассчитать давление
Для полной циркуляции хладагента должно быть создано давление, способное преодолеть имеющееся в сети гидравлическое сопротивление. Чтобы правильно определить параметр, выберите точку в системе, наиболее удаленную от самого удаленного излучателя.
При проектировании тепловых сетей используется следующий расчет:
J = (F + R x L) / pxg (м), где:
- L – длина участка (м);
- R — гидравлическое сопротивление на прямом участке трубы (Па/м);
- р — плотность рабочей среды (кг/м3);
- F – сопротивление арматуры канализационной системы (Па);
- g — ускорение свободного падения (м/с2).
Значения вышеуказанных значений доступны в сопроводительной документации к изделию или в каталогах производителя. Для упрощения расчета параметров сетевого насоса системы отопления принято использовать приблизительную оценку сопротивления.
Как показывает практика:
- сопротивление, называемое R, на прямых участках труб составляет 105-150 Па/м;
- к потерям на прямом участке трубы в каждом фитинге и в аналогичных фитингах добавляется 30%;
- расширительный клапан увеличивает потери на 70%;
- трехходовой микшер, расположенный в блоке управления, добавляет 20%.
Сотрудники Wilo разработали простую методику расчета циркуляционного насоса для системы отопления по формуле:
J = R x L xk, где:
k — повышенный коэффициент нагрузки, который в системах: без установки сложной арматуры равен 1,3, с одним клапаном, регулирующим температурный режим, — 2,2, с обоими устройствами — 2,6.
Как правильно выбрать насос на основании расчетов
Когда известны расход и напор конкретной системы отопления, можно определить рабочую точку. Для этого на диаграмме, имеющей координаты P и J, отметьте место пересечения ранее полученных значений.
Затем нужно воспользоваться каталогами насосного оборудования, чтобы подобрать циркуляционный насос для системы отопления, наиболее подходящий под условия ее эксплуатации. Диаграмма напор-расход насоса должна быть как можно ближе к рабочей точке.
Устанавливать оборудование, имеющее запас по основным параметрам, экономически нецелесообразно, поскольку:
- Это стоит намного больше.
- Насос будет работать вхолостую и потреблять много электроэнергии.
Если установить циркуляционный насос, оснащенный электрическим регулятором скорости, то можно уменьшить потребление электроэнергии при динамическом, а не стационарном режиме работы в гидросистеме.
Есть еще один параметр, влияющий на то, как правильно выбрать насос для отопления – это виброшум, если его планируется установить в помещении, в котором будут постоянно находиться люди. В этом случае лучше отдать предпочтение оборудованию с мокрым ротором, которое намного тише.
Проверка результатов расчетов для подбора
В точности выполненных расчетов можно убедиться на примере расчета основных параметров для реального проекта, который был реализован в соответствии с требованиями СНиП. По условиям необходимо было рассчитать мощность насоса на отопление и другие показатели для двухтрубной системы теплоснабжения с циркуляционным насосным оборудованием.
В первую очередь было рассчитано количество тепла, необходимое для обогрева здания: 45,6 кВт. При проектировании системы теплоснабжения расход теплоносителя по расчетам составил 2,02 м3/ч. При этом самый дальний от конструкции радиатор имел термостатический вентиль, а труба имела четыре секции.
К общим потерям, согласно СНиП, необходимо добавить коэффициент неучтенных потерь, равный 10%:
Н = (0,141+0,29+0,63+0,11)х1,1=1,295 м
Таким образом, по результатам расчета следует, что для системы подходит насос, способный обеспечить расход 2,02 м3/ч и напор 1,295 метра.
Под вышеуказанные требования к насосному оборудованию подходят, например, мощные аппараты Grundfos UPS 25-40 и Deutsche Vortex модели HZ 401, так как при расчетах уже был установлен запас.
Приведенная выше методика позволяет подойти к вопросу, как рассчитать насос для отопления частного дома, и на основании полученных данных выбрать подходящую модель даже человеку, занимающемуся этим впервые.
