Как рассчитать и выбрать циркуляционный насос по мощности и напору
Расчёт мощности циркуляционного насоса для системы отопления и ГВС
5 (100%) голосов: 2
Качественная работа автономной отопительной системы, не требующей постоянного присутствия человека рядом, невозможна без циркуляционного насоса. Этот прибор делает работу техники эффективнее, а обогрев лучше.
- Необходимость насоса циркуляции
- Как подобрать циркуляционный насос для ГВС?
- Как рассчитать циркуляционный насос для отопления?
- Как рассчитать гидравлическое сопротивление?
- Рекомендации специалистов
Российский рынок переполнен множеством моделей и отечественных, и зарубежных компаний. Вы с лёгкостью сможете подобрать оборудование для обогрева дома, которое подойдёт по техническим характеристикам к определённой системе. Однако для верного выбора необходимо учитывать некоторые особенности и произвести расчёт циркуляционного насоса.
Циркуляционный насос с мокрым ротором
Необходимость насоса циркуляции
Многим жильцам верхних этажей высоток знакома ситуация, когда радиаторы отопления греются очень слабо. Причина на это – малое давление. Потому что если в системе отсутствует насосное оборудование, то вода движется по трубам медленно, остывая на определённых этажах. Теперь вы понимаете важность верного расчёта производительности циркуляционного насоса на отопление.
Такая же ситуация знакома и проживающим в загородных домах – в отдалённых уголках системы обогрева батареи более холодные, чем на старте.
Лучшим решением этой проблемы станет именно установка насоса циркуляции. Суть в том, что маленьких по площади домах системы с естественной циркуляцией жидкости довольно эффективны. Однако и в подобном случае не будет лишним задуматься о покупке насосной системы, так как при правильной настройке работы этого оборудования, затраты на отопление станут меньше.
Теплофан рекомендует насосы для теплого пола
Как выглядит конструкция насоса? Это техника, которая состоит из мотора с ротором, погружённым в воду. Суть работы такова: ротор вращается и двигает нагретую до определённой температуры жидкость по отопительной системе с конкретной скоростью, как результат – необходимо давление.
Работа насосов возможна в различных режимах. Если провести монтаж насоса в системе обогрева на максимальную работу, то жильё, которое остынет во время отсутствия хозяев, прогреть можно будет в самые короткие сроки. Потом потребители восстановят настройки и получат при наименьших затратах нужное количество тепла.
Чтобы знать, как выбрать циркуляционный насос для отопления, необходимо знать, что бывают устройства с сухим (частичное погружение в теплоноситель) и мокрым ротором (полное погружение). Приборы с мокрым ротором практически не издают шума – в этом их отличие.
Как подобрать циркуляционный насос для ГВС?
Нужно знать при выборе, что циркуляционный насос должен справляться со следующими задачами:
- Формирование в системе ГВС напора, которое в силах справиться с гидросопротивлением, что появляется в некоторых элементах.
- Обеспечение требуемой производительности и содействие движению по системе тепла, которого было бы достаточно для отопления жилья.
Исходя из целей, расчёт циркуляционного насоса для системы отопления необходим для того, чтобы установить потребности дома в теплоэнергии и всей системы в гидросопротивлении. Если вы не будете знать подобные параметры, подобрать прибор будет невозможным.
Рассмотрите таблицу, чтобы знать, как подобрать насос циркуляции для отопления.
Таблица тепловой мощности насосов циркуляции
Как рассчитать циркуляционный насос для отопления?
Производительность такого устройства, как правило, отмечают буквой Q. Эта величина – тепла, перемещённое за единицу времени.
Для расчёта используют такую формулу:
Q = 0,86R : TF-TR
Параметры, что используются в этой формуле, указаны в таблице.
| Обозначение | Параметр | Единица измерения |
|---|---|---|
| Q | Расход теплоносителя | м³/час |
| R | Требуемая для отопления помещения тепловая мощность | кВт |
| TF | Температура жидкости в трубе линии подачи | °С |
| TR | Температура в трубах на выходе из системы | °С |
В странах Европы показатель R зависит от эксплуатационных условий, его рассчитывают в связи с определёнными нормами.
А именно:
- В домах с количеством квартир не больше двух, мощность циркуляционного насоса для отопления берут за 100 Вт/м².
- В многоквартирных постройках – 70 Вт/м².
При расчёте насосного оборудования для помещений с плохой тепловой изоляцией, показания вышеприведённых показателей увеличивают. При хорошем утеплении, значения R берут в районе 30-50 Вт/м².
Как рассчитать гидравлическое сопротивление?
Чтобы не считать вручную, воспользуйтесь нашим калькулятором.
Уже шла речь о том, что на подбор циркуляционного насоса для системы отопления непосредственно влияет и такой важный параметр, как гидравлическое сопротивление, которое создаётся отдельными элементами системы обогрева, позволяет произвести расчёт высоты всасывания насоса и, как следствие, даёт возможность выбрать модель техники по мощности и создаваемому напору. Для расчёта всасывания насоса (обозначается буквой Н) используют такую формулу:
H = 1,3 x (R1L1 + R2L2 + Z1……..Zn) / 10000
Параметры, используемые в этой формуле, указаны в таблице.
| Обозначение | Параметр | Единица измерения |
|---|---|---|
| R1, R2 | Потери давления, создаваемого насосом циркуляции, в подающей магистрали трубопровода и в обратке | Па/м |
| L1, L2 | Длина подающей части трубопровода и обратки | м |
| Z1… Zn | Гидравлическое сопротивление, которое создают отдельные элементы системы отопления | Па |
Значения R1и R2, которые применяются этой таблице, стоит выбирать по специальной информационной таблице.
Значения гидросопротивления, что создаётся разными устройствами, применяемыми для оснащения отопительных систем, как правило прописываются в техдокументации на них. Если подобные сведения в паспорте устройства отсутствуют, то можно взять примерные показания гидравлического сопротивления (см. таблицу).
| Отопительный прибор | Гидравлическое сопротивление, Па |
|---|---|
| Отопительный котёл | 1000–2000 |
| Сантехнический смеситель | 2000–4000 |
| Термоклапан | 5000–10000 |
| Прибор для определения количества тепла | 1000–1500 |
Есть специальные информационные таблицы, позволяющие узнать гидросопротивление почти для любого элемента оснащения обогревательных систем.
Зная высоту всасывания, для расчёта которой применяется вышеприведённая формула, можно быстро подобрать насос циркуляции по его мощности и узнать необходимый его напор.
Как выбрать насосное оборудование по количеству скоростей?
С выбором напора и мощности циркуляционного насоса для отопления частного дома определились, теперь остановимся на функциях регулировки скорости работы, которые имеются во многих моделях. Обычно это трёхскоростные приборы, которые позволяют управлять объёмом тепла, направляемым на отопление комнат. При быстром похолодании увеличивают скорость работы устройства, а в случае потепления делают её меньше, тогда как температура в помещениях остаётся комфортной для проживания.
Для переключения скорости есть рычаг, что расположен на корпусе насосного оборудования. Популярностью пользуются насосы с автоматической системой регулирования этого показателя исходя от температуры за пределами здания.
Рекомендации специалистов
Так как на рынке имеются насосы, которые укомплектованы сухим либо мокрым ротором, с механическим либо автоматическим способом управления скоростями, мастерами рекомендуется покупать оборудование, ротор которого погружён в жидкость целиком.
И свой выбор стоит основывать не только за счёт пониженного шума, но и потому, что он выдержит нагрузку лучше. Циркуляционный насос стоит устанавливать таким образом, чтобы вал ротора быть в горизонтальном положении.
Для изготовления прибора высокого качества используют прочную сталь и керамический вал. Минимальный эксплуатационный период данного насосного оборудования равен 20 годам. Для горячего водяного снабжения не стоит выбирать прибор с корпусом из чугуна, потому что он быстро разрушается при работе в данных условиях. Лучше приобретать оборудование из нержавеющей стали, латуни либо бронзы.
Если во время функционирования в насосной системе слышится шум, это не означает о стопроцентном присутствии неисправности. Зачастую шум может возникать из-за скопившегося воздуха в систему после включения. Потому перед запуском системы обогрева необходимо стравливать воздух с помощью специальных клапанов. Нужно дать системе поработать несколько минут, а затем повторить эту процедуру и настроить насос.
При запуске насоса с механическим способом регулирования, устройство ставят на максимальную скорость, в то время как в регулируемых моделях попросту отключают блокировку.
Вывод: чтобы мощный циркуляционный насос для отопления работал долго и эффективно, необходимо произвести расчёт двух параметров – напора и производительности. Не нужно стремиться постичь сложную инженерную математику. Дома хватит и приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляют в большую сторону.
Как видите, расчёт циркуляционного насоса для отопления и ГВС можно произвести и самостоятельно.
Теги: монтаж системы отопления
Выбор насоса, рабочая точка
Зависимости напора и расхода при работе насоса, рабочая точка насоса и системы отопления.
Давайте возьмем условный циркуляционный насос с напором 4 м и максимальным расходом 4 л/мин. и проделаем следующий эксперимент.
Для начала входную часть насоса (сторону, где он создает область пониженного давления) присоединим к емкости с водой, а другую часть — к тройнику, куда вкручена вертикальная труба (высотой чуть больше 4 м) и вентиль (см.
рисунок). Вентиль закроем.
Теперь включим его и увидим, как столб жидкости поднимется на высоту 4 м. В этом состоянии расход насоса нулевой, а напор максимальный.
Теперь полностью откроем вентиль. Мы увидим, что вода, вместо того, чтобы подняться по трубе, льется полным потоком через горизонтальную часть тройника (см. следующий рисунок).
В этом эксперименте мы с вами наблюдали два важных состояния работы циркуляционного насоса: работу насоса, когда расход нулевой (работа на закрытую задвижку) и работу насоса на максимальный расход, когда расход настолько велик, что насос не может больше «дать» воде дополнительного усилия, достаточного не только на свободный излив, но еще и на подъем по трубе.
Построим график и отметим на нем оба состояния работы циркуляционного насоса точками.
Теперь прикроем наш вентиль настолько, чтобы вода по трубе поднялась до отметки 1 м, а расход составил бы 3 л/мин. Отметим и эту точку на нашем графике.
Проделаем то же самое еще 2 раза.
Каждый раз будем прикрывать вентиль так, чтобы вода смогла подняться сначала на 2 м, а потом на 3 м. В каждом случае мы будем наблюдать, как расход будет уменьшаться. Сначала он упадет с 3 л/мин до 2 л/мин, а затем он снизится до 1 л/мин.
Отметим эти изменения на графике.
Теперь соединим эти точки. Мы получили линию работы насоса, из которой ясно видны зависимости:
при увеличении расхода напор падает;
при уменьшении расхода напор увеличивается;
при нулевом расходе (закрытом вентиле) напор достигает своей максимальной величины;
при нулевом напоре расход достигает своего наибольшего значения.
Точки, которые мы с вами получили называются рабочими точками. Это точки, в которых пересекаются характеристики насоса и системы отопления.
Два состояния работы насоса на закрытую задвижку, когда напор максимальный или когда максимальный расход, а напор нулевой являются недопустимыми.
В этом положении насос не создает никакой полезной работы. Более того, он находится в аварийном режиме, что быстро приведет его к выходу из строя.
Давайте создадим еще один график, отражающий параметры проектируемой системы отопления (водьмем пример из 2 и 3 статей).
Напомню, за основу мы брали четырехуровневый дом площадью 490 м2 с цокольным этажом, где расположен котел и циркуляционный насос.
В результате расчетов мы получили расход G = 2,11 м3/час и напор H = 2,48 м. (У производителей насосного оборудования принято расход обозначать буквой Q).
Какой насос нужен для таких значений этих параметров?
Берем каталог фирмы Grundfos и, просматривая графики циркуляционных насосов для бытового назначения, находим, что это UPS 32 — 60.
Первые две цифры обозначают диаметры подключаемых штуцеров насоса, а вторые две цифры — напор, выраженный в дециметрах (1 м = 10 дм).
Подобрав циркуляционный насос, давайте задумаемся.
Конечно же, нет!
Весь расчет системы отопления делается согласно нормативам, которые гласят: «Расчетная тепловая мощность системы определяется на основе составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха, называемой расчетной (средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92).
А где можно посмотреть эту расчетную температуру наиболее холодной пятидневки?
В таблицах СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Там в алфавитном порядке представлены наименования областных и краевых центров по всей территории РФ.
Для Воронежа температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 составляет — 26 оС. Именно на эту температуру считаются теплопотери и мощность отопительной системы.
Всегда ли в течение отопительного периода стоит такая температура? Нет.
Когда тепло или не очень холодно, владельцы частных домов прикрывают отдельные отопительные приборы, чтобы не было жарко (в современных системах отопления это делается автоматически за счет термостатических клапанов или датчиков, которые подключены к узлам автоматики).
Иными словами изменяется гидравлическое сопротивление, как отдельных узлов системы отопления, так и всей системы.
Изменяется также и расход теплоносителя. Соответственно рабочая точка насоса не стоит на месте, она перемещается. И большую свою часть циркуляционник работает не в этой крайней правой зоне, а левее.
Осознание этого помогает понять, почему нужно стараться, чтобы подбираемая на самый холодный период отопительного сезона рабочая точка лежала в правой части графика.
В этом случае (при смещении этой точки левее) большую часть времени насос будет работать в самой продуктивной области — области наибольшего КПД.
Мы с вами подошли к последнему важному параметру (если опустить явление кавитации), который обязательно нужно учитывать, подбирая насос для системы отопления. К счастью, нам с вами не нужно делать никаких расчетов, потому что уважающие себя производители насосного оборудования размещают в паспортах своих изделий не только график зависимости напора H от расхода Q, но и график КПД.
Этот график накладывается или располагается чуть ниже графика Q/H. Ниже вы можете посмотреть пример такого графика.
Для долговечной работы циркуляционного насоса необходимо, чтобы перпендикуляр, опущенный из рабочей точки насоса на график, расположенный ниже, попадал в зону наибольшего КПД или чуть правее (в некоторых случаях кривая КПД уже начинает идти на спад).
Как было отмечено выше, рабочая точка рассчитывается на самую холодную пятидневку, т.е. насос в этой точке будет работать очень короткое время.
В остальное же время его рабочая точка будет перемещаться левее по графику. Точно также, левее, будет передвигаться и опущенный на кривую перпендикуляр КПД.
Для более точного позиционирования, давайте опустим направления «левее», «правее» и введем более точные определения.
Разобьм горизонтальную часть графика, на которую нанесена характеристика расхода, на три зоны — 3/3. (См. рисунок).
Теперь поднимем от размеченных границ этих зон три перпендикуляра так, чтобы они пересеклись с кривой характеристики насоса.
Рабочая зона насоса у нас с вами разделилась на три части.
Подбирая насос, старайтесь убедиться, что большую часть отопительного сезона он проработает во второй трети характеристики насоса. Это гарантирует работу насоса при оптимальном КПД.
Чем большее времени насос отработает в зоне повышенного КПД, тем больше полезной работы он совершит, радуя своей долговечной работой владельцев частных домов.Часть 1; Часть 2; Часть 3; Часть 4.
Выбор циркуляционного насоса подходящего размера для работы
Рик Джонсон, инженер по применению компании U.S. Boiler Company
Помните времена, когда установка бойлера была простой задачей? Ставишь котел, подсоединяешь трубы, ставишь пару циркуляционных насосов и включаешь рубильник. Уже не так много. Есть несколько переменных, о которых следует помнить при установке гидравлической системы.
Сегодня мы поговорим о циркуляционном насосе, более известном как «насос». Возвращаясь в прошлое, мы могли сделать что угодно с трубой ¾” и циркуляционным насосом 007! Установка косвенная? Без проблем.
Отправляйтесь в склад и возьмите две палки ¾” M и насос 007 для трубопровода со стороны котла. Именно так я устанавливал большинство своих баков, когда только начинал. Я действительно не думал о том, что я делаю, потому что так меня учили, как это делать.
Сколько раз вы слышали: «Я занимаюсь этим уже 30 лет. Я знаю, как установить бак!»
Мой ответ всегда один и тот же: «Вы занимаетесь этим уже 30 лет или повторяете свой первый год 30 раз?» Обучение — это непрерывный процесс, и вы всегда должны задаваться вопросом «почему» за тем, что вы делаете. Выбор циркуляционного насоса является одним из ключевых моментов успешной установки.
Правильный выбор насоса
Многие производители котлов поставляют насосы с разными моделями котлов. Они говорят вам, где его установить, и дают вам кривые за ним. Это потому, что они знают рекомендуемый поток, чтобы котел был доволен и не вызывал ненужных проблем. Но что происходит, когда вам нужно выбрать насос? Какими правилами вы руководствуетесь и какие переменные необходимо учитывать?
Начнем со следующей формулы:
1 галлон в минуту (галлон в минуту) = 10 000 БТЕ при 20°ΔT (разница между температурой подачи и обратки).
Используя эту формулу, мы знаем, что котлу мощностью 100 тыс. БТЕ требуется 10 галлонов в минуту через теплообменник.
Итак, расход нам известен, но как насчет потери напора? Потеря головы… что это? Потеря напора – это мера трения воды о трубы и фитинги, которое ограничивает скорость потока. Чем выше ограничение, тем меньше у вас будет потока.
Подробнее о потере напора
Давайте поговорим об этом минуту. То, что вы видите на листе технических данных вашего продукта, может не рассказать вам всю историю. Вы устанавливаете непрямой. В техническом паспорте указано, что потеря напора у бака составляет 6 футов при скорости 5 галлонов в минуту. «Отлично», — думаете вы. «Это довольно низко. Я могу использовать циркулятор меньшего размера. Это может быть правдой, но смотрели ли вы на все, что происходит с вашей установкой?
Для простоты наша работа будет состоять из одного бака косвенного нагрева, напрямую подключенного к котлу на 150 тыс.
БТЕ. Используя формулу, которую мы обсуждали ранее, сколько галлонов в минуту нам нужно через котел, чтобы сделать его счастливым? Помните, что 1 галлон в минуту = 10 000 БТЕ при 20°ΔT. Нам нужно 15 галлонов в минуту.
Теперь, взглянув на спецификацию непрямого напора, мы видим только потерю напора при 5 галлонах в минуту. Нам нужно найти потерю напора при 15 галлонах в минуту. Давайте углубимся в руководство по продукту, который вы устанавливаете. По мере увеличения потока через теплообменник потери напора будут увеличиваться в геометрической прогрессии. Мы считаем, что потеря напора на GPM должна составлять 8, 10, 15 или даже 25 футов напора (это зависит от резервуара к резервуару).
Для нашего примера мы собираемся использовать 15 футов потери напора при 15 галлонах в минуту в резервуаре. Помните, что мы подключены напрямую и не используем первичный/вторичный трубопровод. Нужно еще добавить потери напора через котел! Потеря напора через котел составляет 6 футов напора при скорости 15 галлонов в минуту.
Сложив их вместе, мы теперь видим, что нашему циркулятору необходимо преодолеть 21 фут напора при скорости 15 галлонов в минуту.
Используя приведенные ниже таблицы, какой циркуляционный насос вы бы выбрали?
Это диаграммы характеристик насоса для циркуляционных насосов Taco и Grundfos. Здесь мы найдем ответы. Начнем с диаграммы Тако. Нам нужен 21 фут напора, а GPM 15. Согласно диаграмме Taco, нам нужен циркуляционный насос 0013. Для Grundfos нам понадобится UP 26-9.9 F.
Еда на вынос
Рекомендуемый циркуляционный насос Taco или Grundfos больше, чем вы думали? Диаграммы насосов иллюстрируют все различные кривые. Существует много разных типов и размеров циркуляционных насосов, потому что в машинном отделении так много переменных. Приведенные выше диаграммы кривых представляют собой обычное жилое использование, и они представляют лишь некоторые из них.
Я помню, как в первый раз действительно следовал этому расчету и использовал его как инструмент для выбора циркуляционного насоса.
После этого я вспомнил всю работу, которую я, возможно, сделал неправильно, если не делал этого таким образом. Да, системы, возможно, работали, но клиент на самом деле не получил того, за что мне платил.
Это только один пример. Очевидно, что существует множество различных переменных, и мы не можем перечислить их все. Вывод здесь заключается в том, что вам нужно понять, к чему подключен ваш циркуляционный насос, и рассчитать, какой размер вам нужен, чтобы обеспечить рекомендуемый поток.
Наш помощник по отоплению — бесценный инструмент, который поможет вам понять, что вам нужно для потери напора и расхода. При использовании теплообменников все меньшего и меньшего размера поток важнее, чем когда-либо. Модулирующие и конденсационные котлы имеют низкое водосодержание. Подумайте о том, чтобы поместить 150 000 БТЕ в менее чем один галлон воды! Каковы три наиболее важных фактора? Течь, течь и течь. Что определяет ваш поток? Циркуляционный насос, который вы выбираете для работы.
Прекратите неприятные блокировки, прекратите перезванивать и дайте домовладельцу/владельцу здания то, за что он платит.
Похожие сообщения:
Рециркуляция горячей воды для бытовых нужд Часть 4: Пример подбора насоса —
Чад Эдмондсон
Проектирование системы рециркуляции горячей воды для бытовых нужд обычно не представляет сложности. На самом деле, мы видим рециркуляционный насос одной и той же модели, который без происшествий использовался один раз за другим, поскольку этот насос, как правило, способен удовлетворить незначительные требования к напору и расходу большинства рециркуляционных систем. Тем не менее, важно проработать надлежащие процедуры проектирования для любой системы рециркуляции. Немного времени заранее может сэкономить много времени (и денег) постфактум.
Во-первых, важно помнить о цели вашего проекта, которая состоит в том, чтобы компенсировать потери тепла в трубе между водонагревателем и самой удаленной арматурой в периоды отсутствия водоразбора.
1. Максимальная разница температур (Дельта Т), которую вы готовы терпеть между нагревателем и последним приспособлением. Обычно это 10°F, 15°F или 20°F.
2. Возвратную часть рециркуляционного трубопровода можно не учитывать, так как потери тепла происходят после последней арматуры и не влияют на температуру подаваемой воды.
Возвратную часть рециркуляционного трубопровода можно не учитывать, так как потери тепла происходят после последней арматуры и не влияют на температуру подаваемой воды.
Пример проектирования рециркуляции
Рассмотрим простой пример, основанный на проектных параметрах многоквартирного дома, показанных здесь:
С помощью этой информации, показанной здесь, мы можем определить требуемый расход рециркуляции, размер рециркуляционной трубы и выбрать насос нужного размера.
Определение скорости рециркуляции. Скорость рециркуляции основана на потерях тепла, которые могут возникнуть между нагревателем и самым дальним прибором при отсутствии вытяжки. Чтобы определить это значение, мы сверяемся с диаграммой тепловых потерь трубопровода (Таблица 1). Помните, что значения, указанные здесь, даны на 100 футов, поэтому мы применим наши фактические значения и разделим их на 100.
Таблица 1
Для этой конструкции был выбран перепад температуры 10°F. В Таблице 2 показано соотношение BTU/GPM для различных температурных перепадов.
Таблица 2
Далее, на основе использования изолированной медной трубы с длиной 25 футов между стояками, мы можем вручную рассчитать общие потери тепла в линии подачи от нагревателя до самого дальнего стояка, получив общие потери тепла 9320 БТЕ.
С помощью этой информации мы можем завершить наши расчеты, чтобы определить необходимый расход рециркуляции, необходимый для преодоления потерь тепла в этой конкретной системе.
Поскольку 1 галлон в минуту переносит 5000 BTUH при ∆T 10 °F, скорость рециркуляционного потока составляет:
9320 BTUH/5000 = 1,87 гал/мин
Размер линии возврата рециркуляции. Калькулятор размера (например, System Syzer) можно использовать для расчета размера обратной линии. Для 1,87 галлонов в минуту мы бы выбрали медную трубу ¾ дюйма. По данным System Syzer, потери на трение для подающей трубы такого диаметра будут составлять около 1,4 фута на 100 футов.
Определить напор насоса и выбрать насос. Учитывая, что наша линия рециркуляции имеет длину 300 футов, а скорость потока составляет 1,9галлонов в минуту (с округлением вверх), мы должны рассчитать общие потери на трение:
Падение давления в трубе = 300 футов x 1,4/100 = 4,2 фута
Падение давления на обратном клапане = 1,0 фута
Подающая труба (незначительно) = 0
Водонагреватель (пренебрежительно мало) = 0
Общая потеря напора на трение = 5,2 фута.