Что такое циркуляционный напор

Выбор циркуляционного насоса для системы отопления. Часть 3

Определение напора насоса.

Следующим важным параметром, по которому подбирается циркуляционный насос, является напор.

Как мы уже отмечали в предыдущей статье, насос «заставляет» теплоноситель «бегать» по замкнутому контуру, разнося тепло по комнатам дома.

На своем пути вода встречает повороты, ответвления, сужения и расширения участков трубопровода. Кроме того, ей приходится проходить целый ряд важных элементов системы отопления: фильтр грубой очистки, запорную и регулировочную арматуры, теплообменник котла и т.д.

Все перечисленные участки пути, по которым бежит вода, оказывают сопротивление ее движению. Чтобы преодолеть это сопротивление и вовремя доставить тепло нуждающимся в этом помещениям, воде нужно передать определенную побуждающую силу.

Вот этой силой и является т акая важная характеристика, как напор, который измеряется в метрах водяного столба. Этот параметр, по сути, показывает: на какую высоту данный насос может поднять воду. Если он может поднять воду на эту высоту, то, соответственно, передаст воде такую же силу для преодоления гидравлического сопротивления трубопровода и элементов системы отопления на всем пути ее следования.

Спешим, однако, сказать, что в системе отопления сама геодезическая составляющая (количество этажей в здании, этаж, на котором стоит циркуляционный насос, а также этаж, на котором находится самый последний по высоте отопительный прибор и т.д.) не имеет никакого значения. В отличие от системы водоснабжения, где насосу приходится поднимать воду от одной точки до другой и создавать избыточное давление, система отопления является замкнутой. Теплоноситель в контуре течет за счет перепада давления, которое создает насос.

Как же все это посчитать и понять, какой напор нужен насосу?

Отталкиваться нужно от потерь давления в самой системе отопления.

Представьте, что вам нужно перевезти мебель из одного места в другое.

С чего вы начнете решение этой задачи?

Вы станете заказывать машину или сначала посмотрите объем мебели?

Конечно же, прежде чем заказывать машину, вам нужно увидеть объем перевозимого груза. Это поможет определиться с маркой машины, ее грузоподъемностью и вместимостью.

Также обстоит дело и при выборе напора насоса.

Чтобы понять, какой нужен напор, необходимо посчитать каким гидравлическим сопротивлением обладает сама система отопления, и какое препятствие она будет создавать движению воды.

Для этого расчета используют формулу:

ΔP = 1,3 * Σ [R * L] + ΣZ , где

Как мы уже говорили, напор насоса измеряется в метрах, а систему считаем в Паскалях. Как соизмерить эти единицы, поговорим чуть дальше.

Применение формулы на практике.

По нанесенной на план схеме отопления, где уже проставлена тепловая нагрузка на каждый участок системы (нагрузку считаем, используя методику, приведенную в предыдущей статье), находим самое длинное циркуляционное кольцо. Если диаметр трубопровода на протяжении всего кольца не меняется, то просто записываем его длину. Если кольцо имеет трубы разного диаметра, то считаем общую длину труб каждого диаметра, включая подачу и обратку.

Дальше можно воспользоваться одним из двух способов определения сопротивления системы:

Что это за показатели?

Поэтому, заложив, к примеру, сопротивление, равное 100 Па/м, проектировщик приступает к расчету расхода теплоносителя на магистралях, ветках, стояках и т.д., по которым тепло движется в отапливаемые помещения.

Рассчитав тепловые нагрузки и пользуясь заложенными в проект сопротивлением (100 Па/м), проектировщик увеличивает или уменьшает внутренний диаметр трубопровода.

А чем пользуется проектировщик, чтобы понять: когда сопротивление трубопровода при расчетной величине лежит в пределах заложенного сопротивления, а когда выходит за этот предел?

Хотя для этого есть специальные формулы, в большинстве случаев пользуются готовым таблицами, взятыми у производителя трубопровода или из приложений справочников. Пример такой таблицы вы можете посмотреть ниже (для увеличения картинки кликните левой кнопкой мышки по изображению).

Итак, чем же прост этот способ расчета сопротивления отопительной системы дома?

Тем, что измерив длину труб самого протяженного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку), вы умножаете ее на 100 Па/м и получаете гидравлическое сопротивление основного циркуляционного кольца.

Далее к полученной цифре вы прибавляете потери давления на фильтре грубой очистки в чистом состоянии (данные берутся в каталоге конкретного производителя), потери давления в котле и потери давления на запорной и регулировочной арматуре. Все перечисленные данные берутся из паспортов или каталогов конкретного производителя.

Выполнив все действия, вы рассчитали потери давления в основном циркуляционном кольце системы отопления.

Нет! На самом деле, на практике все происходит гораздо быстрее. И пример, рассмотренный ниже, доказательство этому.

Давайте посчитаем потери давления в системе отопления жилого дома, для которого мы рассчитывали расход теплоносителя.

Предположим, что дом четырехуровневый с цокольным этажом, где находится котел и насос. В результате замера, учитывая выбранную схему системы отопления, длина всех труб самого длинного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку) у вас получилась 90 м.

В проекте вы решили заложить потери давления в трубопроводе, равные 150 Па/м. В системе у вас заложен фильтр грубой очистки с потерями давления 5000 Па (из каталога производителя). Также установлен котел, потери давления в котором составляют 1770 Па. И не забудем добавить 30% потерь давления от потерь трубопровода на повороты, сужения и ответвления.

Подставляем полученные значения в формулу и получаем:

1,3 * (90 * 150) + 1770 + 5000 = 24320 Па.

Таковы потери давления в нашей системе.

Чтобы подобрать насос, переведем Паскали в метры.

В нашем случае мы получили потерю давления в системе отопления, равную

24320 / 9807 = 2,48 м.

А теперь будем подбирать насос, но сначала поговорим о таких понятиях как:

Источник

Естественная циркуляция в системе отопления

В небольших частных домах и квартирах ценится обогрев, независимый от электричества. Для маленьких городов и сел типична ситуация, когда по разным причинам подстанция выходит из строя, повреждена проводка и прочее. Система отопления с естественной циркуляцией не включает ни одного модуля, который работал бы от электросети.

Особенности системы отопления с естественной циркуляцией

При естественной циркуляции теплоносителя важно соблюдать уклон труб отопительной системы

Любая отопительная схема включает несколько обязательных элементов:

Чтобы при нагревании не создавалось избыточное давление, в системе ставится расширительный бак

Функционирует система так: вода нагревается в котле, расширяется, плотность ее уменьшается, и жидкость поднимается по центральному стояку. Расширительный бачок заполняется, чтобы выровнять давление между холодной и горячей водой. Затем сверху вода спускается по подающему трубопроводу к каждой батарее, где охлаждается, отдавая тепло воздуху и поверхностям. Остывшая жидкость по обратным трубам перемещается к котлу. Поскольку плотность остывшей воды ниже, вернувшись в котел, она выдавливает менее плотную нагретую жидкость, заставляя ее подниматься.

Помимо функции компенсации давления, расширительный бачок выполняет и другую роль. Вместе с водой в трубы попадает воздух. При его накоплении возникает воздушная пробка, которая не позволяет теплоносителю перемещаться по трубам. Однако в конвективных системах пузырьки воздуха из-за расположения трубопровода под уклоном поднимаются в расширительный бачок. Так как это устройство открытое и контактирует с воздухом, пузырьки покидают систему.

Конструкция проста, но требует очень точных расчетов. Вода, двигаясь по трубе, создает трение, замедляется и отдает тепло быстрее. При изменении направления – повороты, ответвления, каналы в батареях – трение усиливается. Если не учесть водяное сопротивление в расчетах, система работать не будет.

Конвективное отопление отлично действует на небольших площадях. Таким образом можно обгореть одно- или двухэтажный частный дом или квартиру. Для 9-этажного здания такой вариант не годится.

Преимущества и недостатки системы

Можно встроить циркуляционный насос, чтобы теплоноситель двигался быстрее

Естественная циркуляция обеспечивает систему отопления следующими преимуществами:

Встроить в циркуляционную схему насос не составляет труда. Сделать это можно во время монтажа или позднее. Когда есть электричество, отопление работает в режиме принудительной циркуляции, а при его отсутствии автоматически переходит в режим естественного перемещения воды.

Теплый пол способен прогреваться только с принудительной циркуляцией

У самотечного варианта есть существенные недостатки, что заметно ограничивает применение:

На работу конвективного отопления значительно влияют сужения. Нельзя использовать металлопластиковые трубы, поскольку они соединяются фитингами, диаметр которых меньше.

Виды систем отопления

Обогревательная схема может включать 1 или несколько контуров разной длины, с разными радиаторами. Однако любой вариант, является модификацией только двух моделей – однотрубной или двухтрубной.

Однотрубные

Устройство максимально простое. Одна и та же труба по очереди подводит теплоноситель к каждому радиатору и возвращается в котел. Самый дешевый вариант и самый беспроблемный – обогрев только трубами, без радиаторов. Если же батареи включены в схему, труб и запорной арматуры должно быть минимум.

Вода, последовательно двигаясь к последнему радиатору, все больше остывает. Эту особенность учитывают при расчете числа секций.

Различают 2 схемы однотрубного варианта:

Классический вариант можно модернизировать, установив байпас – ответвления с трехходовым краном и ответвлениями с кранами. С их помощью можно регулировать подачу воды к разному радиатору и отключать при надобности.

Двухтрубные системы

Двухтрубная система с естественной циркуляцией более качественно прогревает помещение

Вариант с обратной трубой носит название двухтрубный. Горячая вода подается к радиатору под одной трубе, а остывшая, от каждого обогревательного прибора отводится по обратной трубе. Система куда эффективнее: каждый радиатор получает практически одинаковое количество тепла. Степень нагрева можно регулировать на каждой батарее, при необходимости исключить ее из обогревательного контура. Большой плюс – более простой расчет параметров трубопровода и батарей.

Выполняют как верхнее, так и нижнее подключение:

При расчетах учитывают направление отвода воды. Если оно совпадает с направлением горячей жидкости, попутная схема, длина циклов равная. При этом радиаторы нагреваются одинаково. Если используется тупиковая, холодная и горячая вода двигаются в разных направлениях, быстрее нагреваются те батареи, у которых цикл круговорота оказывается меньше.

Как появляется циркуляционный напор

Для создания большей разницы между давлением горячей и холодной воды делается разгонный коллектор

Перемещение воды в конвективном отоплении обеспечивает только разница в плотности горячей и холодной воды. При нагреве плотность теплоносителя снижается и он поднимается; при охлаждении – увеличивается, и он вытесняет более теплую жидкость. Чем больше разница в гидростатическом давлении столба холодной и горячей воды, тем выше циркуляционный напор, тем лучше работает отопление.

Основная задача при организации системы – добиться максимального перепада давления.

Чтобы улучшить циркуляционный напор, подбирают батареи с максимально большой рабочей поверхностью. Чем лучше теплоноситель отдает тепло и чем более холодная вода поступает в котел, тем лучше работает отопление.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Главные параметры обогрева с естественной циркуляцией – циркуляционный напор и гидростатическое сопротивление. Первый показатель рассчитывают так:

Чем больше разница в высоте, тем выше перепад давления. Однако показатель имеет ограничение – не более 3 м.

Для снижения сопротивления потока на трубах подачи не устанавливают запорную арматуру

Рассчитать значение второго фактора – гидравлического сопротивления – практически невозможно. Описывающая его модель крайне сложна и включает множество переменных. Здесь ограничиваются приблизительными вычислениями.

Чтобы улучшить КПД системы, соблюдают рекомендации:

Грамотная теплоизоляция улучшает работу отопления. Изолируют коллектор разгона, подводящие и обратные трубы, если они проходят через неотапливаемые помещения.

Источник

Система отопления с естественной циркуляцией: правила устройства + разбор типовых схем

Как ни прочили в восьмидесятых годах инженеры и строители, система отопления с естественной циркуляцией живёт и здравствует в двадцать первом веке, да ещё и наши дома обогревает. Насосное оборудование существенно увеличивает стоимость котла и создаёт зависимость от электросети, поэтому от него многие отказываются. Гравитационная система – самая дешёвая и самая простая по своей конструкции. У неё, конечно, есть свои недостатки, главным из которых является ограничение по площади здания. Из-за небольшой инерционности она подходит для домов площадью до ста квадратных метров.

Как работает принцип естественной циркуляции?

Теплоноситель, чаще всего это обычная вода, перемещается по контурам от котла к радиаторам и обратно благодаря изменению своих термодинамических характеристик. Когда при нагревании плотность жидкости уменьшается, а объём увеличивается, она выдавливается холодным потоком, идущим их обратки, и поднимается по трубам. По мере того, как теплоноситель самотёком распределяется по горизонтальным ответвлениям, температура падает и он возвращается к котлу. Так цикл замыкается.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией: 1 — котёл твёрдотопливный, 2 – главный стояк, 3 – разводящие магистрали, 4 – расширительная ёмкость, 5 – бак с водой для пополнения расширителя, 6 – труба, отводящая лишний объём теплоносителя в канализацию (ёмкость), 7 – теплообменники, 8 – шаровые краны, 9 – бойлер, 10 – обратка, 11 – обратный стояк

Если для дома выбрано было водяное отопление с естественной циркуляцией, то все горизонтальные участки труб прокладываются с уклоном, идущим по ходу движения жидкости. Это позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием» батарей. Воздух легче воды, поэтому он устремляется вверх по трубам, поступает в расширительную ёмкость, а затем, соответственно, в атмосферу.

Бак принимает в себя воду, объём которой увеличивается с ростом температуры, и создаёт постоянное давление.

От чего зависит циркуляционный напор?

Создание нужного циркуляционного напора нужно обязательно просчитывать при проектировании системы отопления. Он зависит от того, как отличаются уровни середины котла и самого нижнего радиатора. Чем больше перепад высот, тем лучше перемещается жидкость по системе. На него влияет и разница плотностей горячей и остывшей воды.

Циркуляционный напор в системе отопления, в первую очередь, зависит от перепада высоты расположения котла и нижнего радиатора. Чем больше эта разница (h), тем больше давление

Характеризуется отопление с естественной циркуляцией цикличным изменением температуры в теплообменниках и в котле, которое происходит по центральной оси приборов. Горячая вода находится в верхней части, холодная – в нижней. Под действием гравитации остывший теплоноситель перемещается вниз по трубам.

Циркуляционный напор напрямую зависит от высоты установки батарей. Его увеличению способствует и угол наклона подающей магистрали, направленный в сторону радиаторов, и уклон обратки, обращённой к котлу. Это позволяет теплоносителю легче преодолевать местное сопротивление труб.

При монтаже в частном доме системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке так, чтобы все радиаторы находились выше.

В коттедже при монтаже системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке. Все теплообменники (радиаторы) должны находиться выше

Для квартирных домов схемы отопления с естественной циркуляцией применяются очень редко, так как при установке в квартире котёл опускается в «яму» — непосредственно на плиту перекрытия. Пол вокруг неё выпиливается, а само углубление и периметр вокруг него должен быть защищён пожаробезопасными материалами.

Схемы таких систем отопления

Схема системы отопления независимо от способа циркуляции теплоносителя зависит от нескольких факторов:

Однотрубная система: как регулировать температуру?

Однотрубная система отопления имеет только один вариант исполнения разводки – верхнюю. В ней нет обратного стояка, поэтому охлаждённый в батареях теплоноситель возвращается в подающую магистраль. Движение жидкости обеспечивается разностью температур жидкости в нижних и верхних радиаторах.

Чтобы обеспечить одинаковый температурный режим в помещениях на разных этажах, поверхность нагревательных приборов на первом этаже должна быть несколько больше, чем на втором и последующих. В нижние радиаторы поступает смесь горячей и охлаждённой в верхних теплообменниках воды.

В однотрубной системе может быть два варианта движения теплоносителя: в первом одна часть идёт в радиатор, другая – дальше по стояку к нижним приборам.

При параллельной однотрубной разводке теплообменники на верхних этажах получают горячую воду, а самые нижние – уже остывшую. Поэтому площадь последних должна быть увеличена, чтобы уравнять обогрев всех помещений

Во втором случае весь объём воды проходит через каждый теплообменник, начиная с самых верхних. Главная особенность такой разводки состоит в том, что радиатора на первом и цокольном этажах получают только охлаждённую воду.

При проточном варианте однотрубной разводки нельзя отключить или ограничить поступление теплоносителя в отдельный радиатор. Перекрытие одного из них привело бы к остановке циркуляции во всей системе

И если в первом случае регулировать температуру в помещениях можно с помощью кранов, то во втором их нельзя применять, так как это приведёт к уменьшению подачи жидкости ко всем последующим теплообменникам. К тому же полное перекрытие крана означало бы остановку циркуляции воды в системе.

При монтаже однотрубной системы лучше остановиться на разводке, которая даёт возможность регулировки подачи воды к каждому радиатору. Это позволит регулировать температуру в отдельных помещениях и, естественно, делает отопительную систему более гибкой, а значит и более эффективной.

Так как однотрубная разводка может быть только верхней, её монтаж возможен только в постройках с чердачным помещением. Именно там должен размещаться подающий трубопровод. Главный недостаток заключается в том, что пуск отопления возможен только по всему зданию сразу. Преимущества у системы, конечно, тоже есть. Главные из них – простой монтаж и меньшая стоимость. С точки зрения эстетики, чем меньше труб, тем проще их спрятать.

Как должна быть устроена двухтрубная система?

Этот вариант схемы отопления предполагает наличие подающей и отводящей магистрали. В верхней части системы циркулирует горячий теплоноситель, в нижней – остывший.

Двухтрубная система отопления более гибкая в отношении регулирования температуры в отдельных помещениях. Однако она требует большего количества материалов, чем однотрубная

От котла отходит труба, соединённая с расширительным баком. От бака идёт труба горячей линии контура, которая потом соединяется с разводкой. В зависимости от размеров емкости и объёма воды в системе, от бака может отходить переливная труба. По ней излишки воды сливаются в канализацию.

Трубы, выходящие из нижней части теплообменников, объединяются в обратную магистраль. По ней остывший теплоноситель снова попадает в котёл. Обратка должна проходить через те же помещения, что и подающий трубопровод.

Горизонтальный или вертикальный стояк в разводке?

Система отопления с вертикальным стояком предполагает подводку к нему радиаторов с разных этажей. Её преимущество: ниже риск «завоздушивания» системы, недостаток – более высокая стоимость.

Когда теплообменники с одного этажа соединены с подающим трубой, — это система с горизонтальным стояком. Такой вариант обойдётся домовладельцам в меньшую сумму, но придётся решать проблему образования воздушных пробок. Как правило, достаточно установить воздухоотводчики.

Плюсы и минусы обустройства отопления такого типа

Что касается преимуществ системы отопления с естественной циркуляцией воды, то их несколько:

Главный минус гравитационной системы отопления – ограничения по площади здания и радиусу действия. Её устанавливают в домах, площадь которых обычно не превышает 100 квадратных метров. Из-за малого циркуляционного напора радиус действия системы ограничивается тридцатью метрами по горизонтали. Обязательным требованием является наличие чердачного помещения в здании, в котором будет устанавливаться расширительный бак.

Существенным недостатком является и медленное прогревание всего дома. При системе с естественной циркуляцией нужно утеплять трубы, проходящие в неотапливаемых помещениях, так как есть риск замерзания воды.

Обычно на такую разводку идёт немного материалов, но, когда местное сопротивление трубопровода нужно уменьшить, затраты вырастают из-за необходимости применения труб большего диаметра.

Источник

Расчет напора циркуляционного насоса

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.

Подача (производительность) насосного оборудования

Это один из главных факторов, которые следует учитывать при выборе устройства. Подача – количество теплоносителя перекачиваемого в единицу времени (м3/час). Чем выше подача, тем значительней будет объем жидкости, который сможет перекачать насос. Данный показатель отражает величину объема теплоносителя, переносящего тепло от котла к радиаторам. Если подача низкая, радиаторы будут обогреваться плохо. Если производительность избыточная, расходы на отопление дома существенно вырастут.

Расчет мощности циркуляционного насосного оборудования для системы отопления можно произвести по следующей формуле:
Qpu=Qn/1.163xDt [м3/ч]

При этом Qpu – это подача агрегата в расчетной точке (измеряется в м3/час), Qn — количество потребляемого тепла на площади, которая отапливается (кВт), Dt – разница температур, зафиксированная на прямом и обратном трубопроводе (для стандартных систем это 10-20°С), 1,163 – показатель удельной теплоемкости воды (если будет использоваться другой теплоноситель, формула должна быть откорректирована).

Напор насосного оборудования циркуляционного типа

Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.

Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.

Для расчета потерь давления при сопротивлении местном применяют формулу:
Z = ∑ζ x V2 x ρ/2

При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).
Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.

При этом следует учитывать следующие величины потерь для элементов системы:

— котел – 0,1-0,2;
— теплорегулятор – 0,5-1;
— смеситель – 0,2-0,4.

Как вариант можно рассчитать напор циркуляционного насоса для отопления по следующей формуле:
Hpu =RxLxZF/10000 [м]

При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).

Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса

Эффективность отопительной системы отопления с принудительной циркуляцией зависит не только от перекачивания необходимого объема теплоносителя в единицу времени, но и от создаваемого напора. Данный параметр должен соответствовать существующим условиям системы отопления. Иначе возникнут проблемы на отдельных участках. Правильно рассчитать все необходимые характеристики поможет специальный калькулятор.

Монтаж циркуляционного устройства

Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса

Пояснения к расчетам

Циркуляционный насос предназначен обеспечивать качественное перемещение теплоносителя в необходимых объемах для подачи нужного количества тепловой энергии к устройствам теплообмена. Чтобы произвести расчеты и требуется калькулятор. Важная функция насоса обусловлена его способностью преодолевать гидравлическое сопротивление отопительных контуров. При этом стоит учитывать следующие моменты:

Составляющие насосного оборудования для отопления

Формулы для вычисления суммарного гидравлического сопротивления не так просты. Поэтому в предлагаемом калькуляторе используется простой алгоритм, предлагающий результат с минимальной погрешностью. Также в программе учитывается некоторый эксплуатационный резерв. Если приобрести оборудование с показателями, полученными при расчетах, то это является гарантией работоспособности напора отопительной системы.

Получение необходимых показателей зависит от правильного заполнения калькулятора:

Чтобы выбрать качественный насос, нужно собрать подробную информацию об устройстве подобного оборудования, а также о способах монтажа и критериях выбора.

Популярные запросы

автоматизация бассейны и фонтаны бытовая техника ванная вентиляторы воздуховоды дачный туалет душевая кабина дымоходы запорная арматура инструмент канализация колодец конвекторы кондиционирование котельное оборудование краны и смесители наружный водопровод насосное оборудование обогреватели освещение очистка воды очистка воздуха печи проектирование работа с трубами радиаторы сварочные работы своими руками септики скважина солнечные батареи схемы отопления теплоноситель теплый пол увлажнение воздуха утепление фильтры электропроводка

Проверка знаний

Выбор редакции

Теплый электрический плинтус: цена и монтаж

Потолочные инфракрасные обогреватели с терморегулятором

Диммеры для светодиодных ламп 220в

Приточная вентиляция в квартире с фильтрацией

Розетки и выключатели — лучшие бренды

Расчет и подбор циркуляционного насоса

Posted February 22, 2017 12:42pm EET by Валентин

Как известно, при проектировании любой системы первостепенное значение имеет точность расчета ее параметров. Однако бывают случаи, когда этого сделать невозможно, поэтому приходится полагаться на приблизительные расчеты, например, при замене циркуляционного насоса в старом здании. Какие же факторы являются решающими при подборе наиболее оптимального циркуляционного насоса и какие практические советы можно дать инженерам и проектировщикам при решении этой задачи? Циркуляционный насос выполняет функцию принудительной циркуляции теплоносителя в системах отопления закрытого и открытого типов.

Циркуляционный ускоритель Вильгельма Оплендера конструкции 1929 года

Основные требования к расчету параметров насоса

С изобретением циркуляционного насоса был сделан решающий шаг от системы отопления с естественной циркуляцией к системе с принудительной циркуляцией горячей воды. Учитывая это, вполне справедливым представляется название, которое дал изобретатель в 20-х годах прошлого столетия первой подобной конструкции, – «циркуляционный ускоритель ».

Теперь циркуляция воды с помощью насоса, как носителя энергии, не только ускоряется, но и отвечает всем требованиям современной техники автоматического регулирования. Поэтому, чтобы сделать правильный выбор и настройка циркуляционного насоса. проектировщик должен рассматривать отопительную систему в ее целостном функциональном назначении. Количественные значения тепловой энергии, которая производится и поставляется, рассчитываются согласно величины общего теплопотребления дома. Перенос энергии к поверхности нагрева обеспечивается насосом. При этом она должна преодолевать сопротивление трения во всех трубопроводах и различных компонентах системы отопления. Этим объясняются оба требования, которые выдвигаются к конструктивным данным циркуляционной помпы: необходимой подаче и обеспечения напора достаточно высокого уровня.

Оптимальное положение расчетной точки, которое впоследствии определяется более точно, – правая часть средней трети. При выборе циркуляционного насоса необходимой мощности следует, кроме того, учитывать конкретные условия ее использования при проектировании нового дома или для переоснащения старого.

Параметры системы отопления нового дома с высоким уровнем точности определяются с помощью компьютерного проектирования. Теплопотребление дома и производительность насоса определяются по нормативам. Потери в результате трения в трубопроводах (в единицах измерения давления – мбар или ГПа) определяются по ненормированным, но стандартизированным методом вычисления, применяемого для расчета систем трубопроводов. Этот метод также позволяет вычислить напор насоса в метрах.

Поскольку проектная документация старых зданий, как правило, долго не хранится, а технические характеристики трубопроводов таких домов (например, диаметр, пути прокладки и т.п.) определить практически невозможно, при их реставрации или переоснащении приходится полагаться на приблизительную оценку и расчеты.

Необходимая подача

Необходимая подача насоса вычисляется по формуле: =^ >/» /> часгде Q – теплопотребления дома, кВт;
1,163 – удельная теплоемкость воды, Вт•ч/(кг К);
∆υ – разница температуры подающего и обратного потока воды, К

Применение циркуляционных насосов в новых домах

Расчеты по приведенной выше формуле осуществляются автоматически в пределах расчетной программы. Согласно нормативам теплопотребления здания – это сумма величин теплопотребления отдельных помещений. Потери тепла вследствие влияния холодного наружного воздуха составляют не более 50% от суммы, поскольку ветер обдувает лишь один сторону дома. Однако увеличение величины этих потерь добавлением доли на передачу тепла может привести к выбору большего котла и помпы, чем это необходимо. Если теплопотребления помещения рассчитать по этой рекомендации как для квартиры с «частично ограниченным отоплением», то для каждого отапливаемого соседнего помещения учитывается перепад температуры величиной 5 К (рис 3).

Нормативный тепловой поток в доме

Этот метод вычисления наиболее пригоден для расчета мощности отопительного радиатора, необходимого для обеспечения потребности в тепле в каждом конкретном случае. Полученные при этом показатели мощности котла на 15-20% завышены. Поэтому при определении параметров насоса необходимо учитывать следующую закономерность:

Q необх. потребл.=0,85*Q норм. потребл.

Специалисты на основании многолетнего опыта придерживаются мнения, что в случае получения предельного значения следует выбирать меньшее из двух насосов. Причиной этого является отклонение реальных данных от расчетных.

Применение циркуляционных насосов в старых домах

Теплопотребления старого дома можно определить лишь приблизительно. При этом основой расчетов является удельное теплопотребление на квадратный метр отапливаемой полезной площади. В ряде нормативных таблиц приводятся ориентировочные значения теплопотребления зданий в зависимости от года их постройки. В нормативе HeizAnlV (Германия) указано, что можно отказаться от осуществления основательного исчисления теплопотребления, если приборы, которые производят тепло, заменено центральным отоплением и их номинальная тепловая мощность не превышает 0,07 кВт на 1 м2 полезной площади дома; для отдельно стоящих домов, состоящих не более чем из двух квартир, этот показатель составляет 0,10 кВт/м2. Опираясь на вышеприведенную формулу, можно вычислить удельный подачу насоса:

где V – удельная подача насоса, л/(ч • м2);
Q- удельный тепловой поток, Вт/м2 (номинальная тепловая мощность равна 70 Вт/м2 в многоквартирных домах и 100 Вт/м2 в отдельных домах на одну или две семьи).

Взяв за пример систему отопления в многоквартирном доме со стандартной разницей температуры подающего и обратного потока 20 К, получаем следующие расчеты:

V=70 Вт/м2: (1,63 Вт*час/(кг*К)*20К)= 3,0[л/(час*м2)]

Следовательно, на каждый квадратный метр жилой площади помпа должна подавать за час 3 литра воды. Специалисты-теплотехники должны всегда помнить эту величину. Если величина перепада температур другая, с помощью расчетных таблиц можно быстро осуществить необходимые перерасчеты.

Определение производительности по удельным теплопотреблением

Сделаем расчеты для дома средней величины, состоящий из 12 квартир по 80 м2 каждая, общей площадью около 1000 м2. Как видно из таблицы, циркуляционный насос при ∆υ = 20 К должен обеспечивать подачу 3м3/ч. Для обеспечения потребности в тепле такого дома временно избирается нерегулируемый насос типа Star-RS 30/6.

Более точный подбор соответствующего насоса возможен только после определения величины необходимого напора.

Определение напора системы отопления

В противном случае вода, идя по пути наименьшего сопротивления, будет течь короткими участками трубопроводов обратно к отопительному котлу и сбалансированное поставки тепла будет невозможным.

Вычисление параметров тепловых насосов

Основой исчисления параметров насоса, необходимого для использования в системе отопления старого здания, является определение потерь давления, которые включают, с одной стороны, потери в прямых отрезках трубопроводов, в фитингах и сантехническом оборудовании, а с другой – в других компонентах системы отопления (котел, смесители, и т.д.). Эти расчеты осуществляются по следующей формуле:

где R – удельная потеря давления в прямых отрезках трубопроводов, Па/м (можно взять с номограмм);
l – длина самой длинной нити трубопровода (суммарная длина подающего и обратного трубопроводов), м;
Z – работа показатели дополнительной потери давления в фитингах и других элементах трубопроводов, Па.

Напор циркуляционного насоса высчитывается по формуле:

где p- плотность среды, что подается, кг/м3;
g – ускорение свободного падения, м/с2.

В вычислительных программах сначала добавляют потери давления на разных участках трубопровода, а затем делят на обе полученные величины:

Величина напора наносится на вертикальную ось кривой характеристики насоса.

Осуществление расчетов параметров насоса, необходимого для обеспечения отопления старого здания, связанные с определенными трудностями. В то время как размеры и другие характеристики наружных стен старых зданий можно достаточно точно измерить, определить параметры проложенных в нем трубопроводов практически невозможно. Так же невозможно получить данные о состоянии внутренней поверхности труб, например, о возможных отложений, коррозии и т.д. В таком случае специалисты прибегают к так называемой методики предельного значения, которая заключается в определении предельной величины потери давления, которая влечет возникновение механического шума в отопительных трубопроводах, и настройке теплового насоса с помощью дифференциального регулятора давления на это предельное значение (см. рис. 5), в результате чего удается обеспечить равномерное распределение тепла по всей отопительной сети.

Последовательность этого процесса такова: исходя из размеров дома определяется самая длинная нить трубопровода от котла до самого отдаленного радиатора отопления (суммарная величина длины, ширины и высоты дома, умноженная на два с учетом длины подающего и обратного трубопроводов). Практический опыт свидетельствует, что величина сопротивления старых трубопроводов колеблется в пределах 100-150 Па/м. Следовательно, разница потерь давления определяется по формуле:

где R – удельная потеря давления на трение, Па/м;
l – максимальная длина (суммарная длина длина подающего и обратного трубопроводов), м;
Dk – дополнительный коэффициент.

Показатели дополнительных коэффициентов взято из практического опыта. Потери давления в прямых отрезках трубопроводов составляют:
• в фитингах и сантехническом оборудовании – около 30 % эустомыПК1 = 1,3;
• в термостатических вентилях – около 70 % эустомыДК2 = 1,7;
• смесители – около 20 % эустомы ДК3 = 1,2.

Дополнительный коэффициент при наличии фитингов и термостатических вентилей (1,3•1,7) составляет 2,2; при наличии фитингов, термостатических вентилей и смесителя(1,3•1,7•1,2) – 2,6.

Пример 12-квартирного дома

Рассмотрим подробнее упомянутый выше пример 12-квартирного дома. который состоит из 3 этажей по 4 квартиры каждый. Отопительный котел находится в центре дома под лестничной клеткой. Поскольку оба отопительные контуры являются параллельными и имеют одинаковую длину, можно отказаться от выравнивания давления с помощью дифференциального регулятора давления. Максимальная длина трубопроводов составляет 30 м, отсюда суммарная длина подающего и обратного трубопроводов составляет около 60 м. Предполагается, что внутреннее сопротивление труб равна 130 Па/м. Система отопления оснащена смесителем. В ходе ремонта дома в отопительную систему монтируют новые термостатические вентили.

Примерные параметры для дома после ремонта в соответствии с формулой ∆p = R • l • ДК являются следующими:
130 Па/м • 60 м • 2,6 = 20280 Па = 203 ГПа.
Для определения параметров помпы, как известно, действительны следующие соотношения:
1 ГПа = 1мбар = 1 см.
Таким образом, необходимый напор циркуляционной помпы составляет H = 203 см = 2,0 м.

Выбор циркуляционного насоса

Предварительно выбранная помпа Star-RS 30/6 (см. таблицу) полностью соответствует требованиям этого дома. Ее было вмонтировано вместо помпы типа S 40/80 r, которая была слишком большой.

Главной составной кривой характеристики насоса есть изображение потребляемой мощности двигателя насоса (см. нижнюю часть рис. 4). Как видно из рисунка, потребляемая мощность повышается с увеличением подачи. Три линии соответствуют изменении мощности при относительно постоянной частоте вращения насоса.

Описанные в статье формулы и последовательность осуществления расчетов приведены на рисунке, из которого видно, что расчеты для новых и старых зданий осуществляются по-разному.

При подборе соответствующего циркуляционного насоса для системы отопления старого дома следует также учитывать следующие факторы:
• ранее использовались большие насосы;
• в связи с техническим развитием наблюдается значительное повышение уровня гидравлической мощности;
• теплоизоляция старых домов неоднократно совершенствовалась, соответственно, уровень потребления тепловой энергии уменьшался, что, в свою очередь, позволило использовать в системе отопления котлы и насосы меньших размеров.

Таким образом, если невозможно получить точные расчеты, как, например, в случае со старыми зданиями, при подборе соответствующего циркуляционного насоса приходится полагаться на приблизительные оценки, большинство из которых проверена временем и подтверждена практическим опытом.
Автор: Ергардт Бушер, Клаус Вальтер “Вибрать помпу несложно. Шаг за шагом к правильному выбору циркуляционной помпы необходимой мощности”
(журнал “М+Т” №01.2003)

Советуем к прочтению:

Устройство и принцип работы циркуляционного насоса Циркуляционные насосы – маленькие пожиратели энергии Циркуляционные насосы Wilo Предохранительный клапан в системе отопления и водоснабжения

Источник