Как рассчитать производительность насоса для отопления: Как подобрать циркуляционный насос. Быстро, просто, правильно.

Как рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления

Как рассчитать мощность циркуляционного насоса – это насущный вопрос для владельцев частных домов. Это неудивительно, ведь только правильный выбор агрегата обеспечит должный напор, позволяя теплоносителю перемещаться так, чтобы преодолевать сопротивление в трубопроводе и батареях.

Чтобы приобрести безукоризненно функционирующий насос, необходимо произвести расчеты следующих параметров:

• тепловая потребность;
• производительность;
• напор.

Расчет потребности в тепле

В умеренном европейском климате принято брать за основу 100Вт на квадрат площади небольшого здания и 70Вт для многоквартирного дома. Для производственных площадей или хорошо утепленных жилищ достаточно будет 30-50Вт. В случае же, когда утепление фактически отсутствует, а теплопотери весьма высоки, нужно брать более высокое значение за основу.

Определение производительности циркуляционного насоса

Производительность помпы подразумевает количество тепла, которое она может переместить за час. Узнать, помпа какой производительности вам необходима, можно так:

Q=0,86R/TF-TR

В ней Q — расходуемый объем, куб. метров/час;

R — расчётное кол-во тепла в киловаттах;

TF — начальное значение температуры теплоносителя, по Цельсию;

TR — конечное значение температуры теплоносителя, по Цельсию.

Если у вас уже установлен котел, то производительность можно рассчитать так Q = N /(t 2- t 1). Здесь N – это мощность отопительного агрегата.

Расчет необходимого напора циркуляционного насоса

Также очень важной является необходимость учёта сопротивления, которое должен преодолевать циркуляционный насос. Именно напор позволяет теплоносителю циркулировать, не «буксуя» за счет гидравлического сопротивления элементов системы отопления- радиаторов, фильтров, клапанов, котла и т.д.Основная величина, необходимая для этого расчёта — так называемая высота всасывания насоса, обозначаемая как «Н».

Рассчитать можно по следующей формуле:

H = 1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+……+ZN)/10000, в которой R1, R2 — потери по давлению на входе и выходе контура, в Паскалях на метр. L1, L2 — длина обоих трубопроводов, в метрах. Z1, Z2, ZN — значения сопротивлений контура, в Паскалях.

Как можно заметить, чтобы подобрать насос, нужно произвести далеко не самые простые расчеты. Не хотите ломать голову над формулами? Тогда лучше всего будет обратиться в интернет-магазин Теплозон. Здесь можно получить подробнейшую консультацию относительно необходимых параметров помп, а также купить их. Наши консультанты также помогут вам выбрать подходящие устройства для систем теплого пола. Цена на циркуляционные насосы будет гарантированно привлекательной, а вся продукция сертифицирована.

Смотрите также:

Расчет циркуляционного насоса для системы отопления

Казалось бы, в чем проблема выбрать циркуляционный насос для отопления? Но на практике это оказывается действительно проблема. Приходишь в магазин просишь помочь в подборе циркуляционного насоса.

В ответ слышишь либо рекламу фирмы производителя, либо ряд технических вопросов про объем системы отопления, гидравлический расчет и т.д. В результате либо так и не удается выбрать циркуляционный насос, либо приобретается заведомо более мощный и дорогой чем требуется.

Мощный циркуляционный насос для отопления, безусловно, хорошо, да и переплата не очень уж и значительная. Но такой подход как минимум просто не рационален, а как максимум вызовет различные проблемы при эксплуатации. К примеру, повышенная скорость теплоносителя вызывает значительный шум системы отопления, что для жилого помещения очень не хорошо.

И так попробуем разобраться, как же правильно подбирать циркуляционный насос для отопления, что бы избежать пусть и не критичных, но достаточно не приятных последствий неправильного выбора.

Вначале разберемся в назначении циркуляционного насоса и его основных характеристиках. Задача циркуляционного насоса для отопления состоит в том, что бы осуществлять прокачку теплоносителя через всю систему отопления. При этом у насоса есть две основные характеристики: подача и напор.

Расчет подачи и напора циркуляционного насоса.

Подача или производительность циркуляционного насоса характеризует количество прокачиваемого теплоносителя в единицу времени и измеряется м3/ч. Чем больше подача, тем больший объем теплоносителя сможет прокачать циркуляционный насос.

Другими словами подача циркуляционного насоса влияет на объем теплоносителя, который обеспечивает достаточный перенос тепла от элемента нагревания до радиатора отопления. Если подача не достаточна, то радиаторы отопления не будут достаточно нагреваться и в помещении будет холодно. Если подача избыточна, то теплоноситель не будет успевать остывать в системе и тем самым возрастут расходы на отопление, за счет избыточного подогрева теплоносителя.

Расчет необходимой подачи циркуляционного насоса осуществляется по формуле:

V=(Sопп×Qуд)/(1,16×?T)

V

– подача циркуляционного насоса, м3/ч.
Sопп – полезная площадь отапливаемого помещения, м2.

Qуд – удельная теплопотребность зданий, Вт/м2. Определяется расчетным путем в зависимости от климатических факторов и конструкции здания. Для упрощения принимают, что Qуд для одиночных зданий 100Вт/м2.
?T – разница между температурой теплоносителя выходящего из отопительного котла и температурой теплоносителя входящего в кател. Для систем автономного отопления эта величина составляет 15…20 °С.

Напор фактически это величина гидравлического сопротивления системы отопления, которое может преодолеть циркуляционный насос. Дело в том, что каждый элемент системы отопления радиаторы отопления, краны и винтили, переходники, трубы создают гидравлическое сопротивление, т.е. препятствуют движению теплоносителя. Для того что бы через систему циркуляционный насос смог прокачать теплоноситель при этом с заданной скоростью необходимо что бы напор был больше, чем общее гидравлическое сопротивление системы.

Соответственно если напор не достаточен, то циркуляционный насос не справится со своей задачей. Если же напор избыточен, то скорость движения теплоносителя может достигнуть критического значения, при котором появится шум в системе отопления, что для жилого помещения крайне не желательно.

Полный расчет гидравлического сопротивления системы отопления не сложная, но трудоемкая задача. Поэтому для подбора циркуляционного насоса, особенно если система отопления уже смонтирована можно использовать приближенные вычисления.

Методика расчета напора циркуляционного насоса базируется на определении всех гидравлических сопротивлений в наиболее удаленном нагруженном контуре.

Вообще (упрощенно) гидравлическое сопротивление зависит от скорости протекания теплоносителя и диаметра трубопровода. Поэтому для определения гидравлических потерь задаются оптимальной скоростью движения теплоносителя для металлических труб 0,3…0,5 м/с, для полимерных 0,5…0,7 м/с. При такой скорости движения теплоносителя гидравлическое сопротивление на прямолинейных участках трубопровода будет составлять 100…150 Па/м, в зависимости от диаметра труб, чем труба толще, тем потери меньше.

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле:

Z=∑ζ×V2×ρ/2

ζ – коэффициент местных потерь. Как правило, для определенных типов деталей (муфт, кранов и т.д.) у различных производителей примерно одинаковы. Поэтому без труда можно найти эти характеристики на сайтах производителей трубопроводов и запорной арматуры.
V – скорость движения теплоносителя, м/с.
ρ – плотность теплоносителя.

Далее суммируются величины всех местных сопротивлений и величины сопротивлений прямолинейных участков. Полученная величина будет минимально допустимым напором. Если система сильно разветвленная, то следует провести расчет для каждой ветки системы отопления.

Выбор циркуляционного насоса.

Циркуляционные насосы бывают двух видов со ступенчатым регулирования мощности и сплавным регулированием. Циркуляционные насосы с плавным регулированием обычно применяются с системой автоматики. Насосы со ступенчатым регулированием нашли наиболее широкое применение в частном строительстве. Рассмотрим, как же выбрать циркуляционный насос со ступенчатым регулированием скорости вращения ротора.

Для этого ранее мы определили подачу и напор. Задача выбора циркуляционного насоса сводится к тому, что бы он полностью обеспечивал расчетные параметры нашей системы отопления на средней скорости вращения, что бы обеспечить запас мощности насоса. Тем самым насос не будет перегружен и прослужит значительно дольше, а система отопления будет работать бесперебойно и эффективно.

В случае если вы не хотите разбираться в формулах, обращайтесь к нашим менеджерам и они подберут правильный насос для вашей системы отопления.

8 800 511 47 48 бесплатно для РФ
+7 499 899 08 71
WhatsApp +7 919 231 04 32

Как рассчитать и выбрать циркуляционный насос по мощности и напору

Качественная работа автономной отопительной системы, не требующей постоянного присутствия человека рядом, невозможна без циркуляционного насоса. Этот прибор делает работу техники эффективнее, а обогрев лучше.

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.

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:

1. Формирование в системе ГВС напора, которое в силах справиться с гидросопротивлением, что появляется в некоторых элементах.
2. 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:

1. В домах с количеством квартир не больше двух, мощность циркуляционного насоса для отопления берут за 100 Вт/м².
2. 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?

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.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Правильно рассчитанная и установленная система индивидуального отопления функционирует долго и безаварийно, равномерно прогревая всю площадь дома или квартиры. Для этого нужно, чтобы в системе были установлены и грамотно соединены все необходимые компоненты: котёл, трубы, радиаторы отопления, коллектор, арматура безопасности. Если в котле отопления нет циркуляционного насоса, надо установить отдельное устройство.

Но иногда, уже в процессе эксплуатации, можно заметить, что, например, одна из комнат не прогревается так, как нужно. Тогда в существующий контур отопления необходимо установить дополнительный насос. Рассчитать требуемую производительность поможет калькулятор расчёта производительности циркуляционного насоса.

Естественно, устанавливать дополнительную помпу можно только после тщательной диагностики, если она покажет, что в системе отопления нет неисправностей. Тогда монтаж циркуляционного насоса может улучшить ситуацию. Если в контуре отопления уже есть такое устройство, но оно не справляется со своими функциями, то после расчёта требуемой мощности насос надо будет заменить. Правильно рассчитать производительность циркуляционного насоса можно, только учитывая характеристики всей системы и помещения.

Для расчёта существует распространённая формула:

Q = N / (T2-T1) х К.

В этой формуле:

• Q обозначает производительность,
• T1 и T2 — температура теплоносителя в трубах на входе котла и на выходе, соответственно. Температура жидкости на выходе обычно составляет 90°С, на входе — 70 °С. N — это мощность котла.
• К— коэффициент, который учитывает теплоёмкость воды или другого теплоносителя. Для воды эта цифра составляет 1,16.

Кроме параметров производительности циркуляционного насоса, нужно учитывать и другие факторы: энергопотребление, рабочее давление, шумность, тип, фирму-производителя. Также при расчёте надо взять во внимание гидравлическое сопротивление системы, которое будет отличаться, в зависимости от количества радиаторов отопления, наличия конвекторов, системы тёплого пола.

Рассчитывать требуемые параметры вручную не всегда удобно. Чтобы сделать это проще и быстрее при помощи специального калькулятора. Ниже есть калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса. С его помощью можно учесть все необходимые параметры и сделать расчёт за считанные минуты.

]]>

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Введите заправшиваемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать требуемую минимальную производительность насоса»

Укажите мощность отопительного котла

Рассчитать требуемую минимальную производительность насоса

Требуемая производительность насоса куб. метров в час
— или литров в минуту

 

Просмотры: 485

Подбор насоса. Советы экспертов компании Климат Технологии

Как выбрать циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает принудительную циркуляцию, как следует из названия,  теплоносителя, чаще всего воды. Отопительные системы с естественной циркуляцией применяются все меньше и меньше. Ведь они имеют ряд недостатков. Применение же циркуляционого насоса позволяет уменьшить диаметр трубопроводов, не привязываться к размещению отопительного котла только в нижней точке, да и просто быстрее прогреть помещение и создать комфортную температуру.

Простота конструкции, надежность и долгий срок службы циркуляционных насосов послужили их широкому применению в нашей жизни. Циркуляционные насосы есть в системах отопления, могут применяться в бытовом горячем водоснабжении, использоваться для движения жидкостей охлаждения в системах кондиционирования воздуха. Имея примерно одинаковую конструкцию, для каждого случая применения циркуляционные насосы все таки разнятся, особенно в части материалов для их изготовления.

Из всего вышесказанного следует отметить подбор насоса включает следующие основные критерии:

• условия эксплуатации, которые включают температуру теплоносителя и вещество, используемое в качестве теплоносителя, а также диаметры трубопроводов
• необходимую производительность
• напор

Для того, чтобы подобрать циркуляционный насос необходимо учитывать основные параметры (напор и производительность), которые находятся в непрерывной зависимости друг от друга. Напор, который создается циркуляционным насосом должен преодолевать гидравлические сопротивления элементов системы отопления запорно-регулирующей арматуры, трубы, различных колен и тройников, отопительных приборов.

Для систем отопления частных домов, в основном, применяют насосы с так называемым «мокрым ротором». Рекомендуем обратить Ваше внимание на насосы GRUNDFOS UPS. Конструктивным отличием насосов GRUNDFOS типа UPS является охлаждение и смазка подвижных элементов самой протекающей жидкостью. Современные циркуляционные насосы, особенно ведущих мировых лидеров, таких как Grundfos Дания экономичны, надежны, долговечны и малошумны. Хотя относительные новички, например, циркуляционный насос Спрут завоевывает покупателя своей ценой и неприхотливостью и уже твердо и уверенно зарекомендовал себя на рынке Украины. Чтобы насос работал надежно и не доставлял хлопот, его необходимо правильно подобрать.  Без некоторых расчетов здесь никак не обойтись.

В системах отопления. При подборе насос прежде всего нужно определиться с количеством тепла, необходимого, чтобы не мерзнуть в доме или квартире зимой. Его примерно можно вычислить в зависимости от площади обогреваемого помещения. Исходя из расчетов по европейским стандартам, количество тепла, необходимое на отопление 1 кв.м в доме с 1–2 квартирами составляет 100 Вт, а для многоквартирных домов 70 Вт.

Однако, если теплоизоляция здания не отвечает нормативам, то в расчет берут более высокое удельное потребление тепла. Для производственных помещений и жилых домов с улучшенной теплоизоляцией требуется 30–50 Вт/кв.м.

Далее рассчитывают необходимую производительность насоса:

Расход (объемная подача) рассчитывается по следующей формуле:

 – объемный расход, м3/ч
 – потребная тепловая мощность, кВт
 – температура в подающем трубопроводе, °С
– температура в обратном трубопроводе,°С.

Потребную тепловую мощность определяем по табл.1 (при максимальных тепловых потерях = 100 Вт/м2):

Таблица 1 – Потребная тепловая мощность, кВт

Sот, м2 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 Ф, кВт 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0

Следующим шагом при подборе насоса будет определение необходимого напора (давления) в трубопроводе — сопротивление, которое насос должен преодолеть при нагревании воды в трубах.
Высота всасывания насоса Н определяется следующей формулой:

где: , — потери давления в подающем и обратном трубопроводах (Па/м), определяются по табл. 2

Таблица 2 — Потери давления

Данная таблица используется для определения вероятных потерь давления в трубопроводе, измеряемых в Па/м (при температуре воды 60°С).
Рекомендуемые потери в трубах – не более 105 Па/м.

,  -длина подающей и обратной линии, м;
,,- отдельные сопротивления, Па.
Значения отдельных сопротивлений можно найти в технических требованиях изготовителей на используемые изделия. При отсутствии данной информации, в качестве приблизительной оценки можно использовать следующие значения:
Котел: от 1000 до 2000 Па
Смеситель: от 2000 до 4000 Па
Термостатический вентиль: от 5000 до 10000 Па
Тепломер: от 1000 до 15000 Па.

На следующем этапе также необходимо определиться еще с одним параметром — количеством скоростей, на которых может работать Ваш насос. Многоскоростные насосы (обычно три скорости – GRUNDFOS UPS) позволяют с легкостью корректировать температуру радиаторов отопления в доме или квартире — скорость работы насоса можно снижать, при увеличении температуры на улице. Регулировка скоростей осуществляется переключателем на корпусе насоса. Если желания возиться с насосом нет, можно приобрести полный автомат, который сам «приспособится» под систему и будет функционировать в оптимальном режиме (GRUNDFOS ALPHA 2).

Исходя из вышеперечисленных критериев, теперь мы можем подобрать необходимый насос. Однако следует учесть, что параметры, которые мы получили в результате приведенных выше расчетов, необходимы для работы при максимальной нагрузке. Но, как правило, такие условия встречаются крайне редко, и большую часть отопительного сезона потребность в тепле не столь велика.

Для приблизительной ориентации можно воспользоваться таблицей:

Таблица 1. Рекомендуемый регулируемый насос

Дом, м2 Объемная подача в радиаторной системе отопления, м3/ч Тип насоса 80-120 0,4 GRUNDFOS ALPHA2 25-40 UPS 25-40 120-160 0,6 GRUNDFOS ALPHA2 25-40 UPS 25-40 169-200 0,7 GRUNDFOS ALPHA2 25-40 UPS 25-40 200-240 0,8 GRUNDFOS ALPHA2 25-40 UPS 25-40 240-280 0,9 GRUNDFOS ALPHA2 25-60 UPS 25-60

Есть один нюанс при использовании циркуляционных насосов для системы горячего водоснабжения. Для циркуляции горячей воды бытового назначения рекомендовано использовать насосы с корпусом из нержавеющей стали, бронзы или латуни. Это связано с быстрым разрушением чугунных корпусов в воде, богатой кислородом. Выбрать нужную модель можно в каталоге, это насосы Comfort UP.

В последнее время потребители все больше задаются вопросом, как много электроэнергии будет потреблять насос. Не смотря на то, что циркуляционные насосы отличаются своей экономичностью и потребление энергии у них не больше, чем, скажем, у небольшой электрической лампочки, однако ведущие производители продолжают работать над их экономичностью.

В заключении хотелось сказать об одном очень важном соглашении, к которому пришли ведущие производители циркуляционных насосов. В соответствии с единой классификацией по энергопотреблению, всем циркуляционным насосам присвоили ярлыки соответствующей категории, имеется ввиду аналогия с бытовой техникой. К примеру, потребление энергии насосов «А» класса (таких как, GRUNDFOS ALPHA 2) составляет в среднем 6 Вт, что соответствует 90 кВтч в год. Безусловно, надо отметить тот факт, что на сегодняшний день наиболее экономичными являются регулируемые циркуляционные насосы.

Как подобрать циркуляционный насос для системы отопления

Как подобрать циркуляционный насос для отопительной системы возводимого дома? И от ответа на этот вопрос зависит многое – будут ли равномерно прогреты все радиаторы, будет ли скорость потока теплоносителя в отопительной системе достаточной, и в то же время не превышенной, не будет ли гула в трубопроводах, не будет ли насос потреблять лишнюю электроэнергию, правильно ли будут работать термостатические вентили отопительных приборов и т.п.

Подобрать циркуляционный насос для отопительной системы небольшого здания, проверить, правильно ли насос подобран продавцами в магазине, или убедиться в правильности подбора насоса, стоящего в существующей системе отопления, достаточно просто, если воспользоваться укрупненным методом расчета. Основной параметр подбора циркуляционного насоса — это его производительность, которая должна соответствовать тепловой мощности обслуживаемой им отопительной системы.

Необходимую производительность циркуляционного насоса с достаточной точностью можно рассчитать по простой формуле:

Q = 0,86 x P/d

где Q — необходимая производительность насоса в кубометрах в час, Р – тепловая мощность системы в киловаттах, dt – дельта температур – разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Обычно принимается равной 20 градусам.

Итак, пробуем. Возьмем, для примера, дом общей площадью 200 квадратных метров, в доме есть подвал, 1 этаж и мансарда. Система отопления двухтрубная. Необходимую тепловую мощность, требуемую для обогрева такого дома, примем 20 киловатт. Производим несложные вычисления, получаем — 0,86 кубометра в час. Округляем, и принимаем производительность необходимого циркуляционного насоса – 0,9 кубических метра в час. Запомним ее и идем дальше. Второй важнейшей характеристикой циркуляционного насоса является напор. Каждая гидравлическая система имеет сопротивление пропускаемому по ней потоку воды. Каждый угол, тройник, редуцирующий переход, каждый подъем – все это местные гидравлические сопротивления, сумма которых и составляет гидравлическое сопротивление отопительной системы. Циркуляционный насос должен преодолеть это сопротивление, с сохранением расчетной производительности.

Точный расчет гидравлического сопротивления сложен и требует определенной подготовки. Чтобы примерно  рассчитать  необходимый напор циркуляционного насоса используется формула:

H = N x K

где N – количество этажей здания, включая подвал, K – усредненные гидравлические потери на один этаж здания. Коэффициент К принимается 0,7 – 1,1 метра водяного столба для двухтрубных систем отопления и 1,16-1,85 для коллекторно-лучевых систем. В нашем доме три уровня, с двухтрубной отопительной системой. Коэффициент К принимаем 1,1 м.в.с. Считаем, 3 х 1,1 = 3,3 метра водяного столба.

Обратите внимание – общая физическая высота отопительной системы, от нижней до верхней точки, в таком доме составляет порядка 8 метров, а напор необходимого циркуляционного насоса только 3,3 метра. Каждая отопительная система является равновесной, насосу не нужно поднимать воду, он только преодолевает сопротивление системы, поэтому увлекаться большими напорами никакого смысла нет. Итак, мы получили два параметра циркуляционного насоса, производительность Q, m/h = 0,9 и напор Н, м = 3,3. Точка пересечения линий от этих величин, на графике гидравлической кривой циркуляционного насоса, является рабочей точкой необходимого циркуляционного насоса.

Допустим, Вы решили остановиться на немецких насосах Wilo. Пользуясь каталогом, или менеджерами нашей компании, определяете группу насосов, в параметры которых попадает необходимая рабочая точка. Решаем, что этой группой будет группа RS. Выбираем наиболее подходящий график гидравлической кривой, лучше всего подходит кривая насоса Wilo RS 25/6.

Рабочая точка насоса должна находиться в средней трети графика – эта зона является зоной максимального КПД насоса. У насоса есть три скорости работы, на графике это изображено двумя кривыми, где кривая min. — это первая скорость, max. — максимальная третья. Для подбора выбирайте средний график второй скорости, в этом случае Вы страхуете себя от недостаточной точности укрупненного расчета – у Вас останется резерв для увеличения производительности на третьей скорости и возможность ее уменьшения на первой. В данном случае высота в 3,3 метра с запасом обеспечивается производительностью насоса, около 1,5 куб. м.

Циркуляционный насос подобран!

расчет параметров и выбор насоса

Многие владельцы частных домов часто принимают решение о монтаже циркуляционного насоса в обратную магистраль отопления, преследуя главную цель — уменьшение эксплуатационных расходов. Когда вода в системе циркулирует под искусственно созданным давлением, то на прохождение рабочего контура затрачивается гораздо меньше времени и, в то же время, она доходит до котла с меньшими потерями тепла.

По этой причине появляется возможность сократить расход энергии, необходимой на нагрев теплоносителя до рабочей температуры, чего не бывает в случае работы системы по схеме естественной циркуляции. При этом добиться наибольшей экономии в результате использования подобного решения можно при условии, что владелец правильно определится с характеристиками насосного оборудования, которые должны учитывать потребности всех элементов отопления.

Основные параметры насосов для систем отопления

Основная функция насосного оборудования циркуляционного типа, которое устанавливают в отопительные системы, заключается в воздействии центробежной силы вращения лопастей, расположенных внутри корпуса насоса, на жидкость в целях увеличения скорости ее движения. При выборе насосов ключевое значение приобретают следующие характеристики:

• Производительность. По этому параметру можно понять, какое количество теплоносителя может пройти за час работы через насосную установку. Единицей измерения являются метр кубический в час, показатель производительности определяется гидравлическим сопротивлением, которое имеет магистраль;
• Напор. Иначе называют гидравлическое сопротивление. Этот параметр влияет на предельную высоту, на которую насосное оборудование способно подавать столб воды;
• Присоединительные размеры. При их определении следует обращать внимание на такой параметр, как диаметр подключаемых труб отопления и длину корпуса. Обычно первый параметр имеет значение, равное 25 или 32 мм, а при расчете второго необходимо исходить из того, что он должен позволить установить насос в то место, которое выделил для него владелец;
• Максимальная температура. Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы. По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия;
• Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.

Чаще всего при подборе насоса для системы отопления учитывают два первых показателя. В большинстве своем их значения приведены в инструкции, прилагаемой к прибору, в виде графика, именуемого расходно-напорной характеристикой.

В продаже можно встретить отдельные модели насосов, предусматривающих несколько рабочих скоростей. Если владелец заинтересовался подобным аппаратом, то он должен убедиться, что для каждого из них указаны диапазоны значений.

Тепловая потребность помещения

Приступая к выбору циркуляционного насоса, в первую очередь, нужно исходить из потребностей помещения в тепловой энергии. Во время расчетов нужно опираться на тот объем тепла, который необходим в наиболее холодные месяцы. Рекомендуется поручить эту работу профессиональным проектировщикам, которые смогут предоставить с высокой точностью рассчитанные показатели.

Самостоятельный расчет

Когда потребитель не может воспользоваться услугами специалистов, то необходимо, опираясь на размеры помещения, нуждающегося в обогреве, рассчитать приблизительное значение мощности насоса. Если рассматривать Московский регион, то, согласно СНиП, для жилых зданий, имеющих один и два этажа, рекомендуемым показателем удельной тепловой мощности является 173 кВт/м² , а для домов в три и четыре этажа — 98 кВт/м². Для определения общего количества необходимого тепла необходимо перемножить эти цифры с площадью помещения.

Производительность насоса

Чтобы определить производительность насоса, расчет должен выполняться по следующей формуле:

G = Q/(1,16 х ΔT), где ΔT – разница температур в подающей магистрали и обратке.

Чаще всего расчетный показатель имеет значение в 20 градусов Цельсия, если речь идет о стандартной двухтрубной системе, и 5 градусов Цельсия, если подразумевается использование теплых полов.

Q – значение тепловой потребности, полученное на предыдущем этапе.

Напор

Оптимальным считается напор, при котором теплоноситель будет в состоянии справиться с сопротивлением трубопровода. Для расчета этой характеристики можно использовать различные методики, определяющиеся этапом, на котором выполняется монтаж насосного оборудования. Чаще всего при создании новой системы отопления первым делом составляют проект, где необходимо рассчитать показатель напора, используя известные формулы. Для определения этого параметра опираются на значения, которые приведены в паспортах на комплектующие: трубы, фитинги, запорную арматуру и т.д.

Особенности расчета напора

Следует иметь в виду, что трудности могут возникнуть и при расчете точного показателя гидравлического сопротивления для уже функционирующей системы отопления. По этой причине приходится использовать приблизительные данные:

• Потери на прямых участках трубы. Практика показывает, что для прохождения теплоносителем одного метра по магистрали отопления величина создаваемого напора должна составлять 0,01-0,15 метра;
• Потери в фитингах. При определении ориентируются на примерное значение, равное 30 % от потерь, возникающих на прямых участках;
• Нередки ситуации, когда при определении оптимального температурного режима в помещении прибегают к помощи терморегулирующих клапанов, для размещения которых выбирают место на входе батареи. Во время их эксплуатации не возникает особых трудностей. Однако их использование приводит к увеличению показателя гидравлического сопротивления системы на 70%;
• При наличии в системе обратного клапана, а также трёхходового крана необходимо прибавить к расчетному показателю дополнительно 20%.

Правильный выбор

Когда все параметры рассчитаны, можно уже рассматривать модели, обладающие соответствующими характеристиками. Сразу можно сказать, что любая модель циркуляционного насоса, у которой технические параметры не ниже расчетных показателей, может стать возможной альтернативой. Но здесь нужно помнить о ряде важных моментов:

• При выборе устройства рекомендуется ознакомиться с местоположением рабочей точки расходно-напорной характеристики выбираемого насосного оборудования. При этом самым подходящим вариантом будет тот аппарат, у которого рабочая точка менее всего удалена от графика.
• Выбирать модель, у которой характеристики заметно превышают расчетные показатели, также не совсем желательно. Хотя она будет справляться со своей задачей, все же в процессе эксплуатации владелец будет нести невынужденные расходы электроэнергии . К тому же не исключено появление излишнего шума во время его работы;
• Определяя производительность циркуляционного насоса, необходимо ориентироваться на предельную нагрузку аппарата при самой низкой температуре на улице. В подобном режиме отопительная система будет функционировать лишь несколько дней в году. Если у вас возникло впечатление, что параметры выбираемой модели слишком высоки, то желательно подыскать замену, у которой мощность не такая большая;
• Имейте в виду, что каждый предлагаемый сегодня на рынке насос предусматривает три скорости. Благодаря их использованию владелец может получать максимальное количество тепловой энергии при минимальных затратах электричества. Если бюджетные модели предусматривают ручной метод подобной настройки, то более дорогие оснащены автоматическим режимом работы.

Насосы с электронным управлением

В среднем необходимость в использовании приборов отопления в нашем регионе присутствует только в течение 8 месяцев. Если перевести это время в часы, то получится, что отопительной системе приходится на протяжении 5500-6000 часов функционировать в непрерывном режиме, расходуя сотни киловатт электроэнергии. Необходимо помнить, что выбираемая насосная установка предназначена и для поддержания оптимального теплового режима в самую холодную пятидневку в году. Если провести несложные расчеты, то можно понять, сколько много лишней энергии приходится расходовать в относительно теплые периоды осени и зимы.

Чтобы определить, какая скорость вращения будет наиболее подходящий для крыльчатки насоса, следует оценить положение термостатов, размещенных в отопительных системах, функция которых заключается в оптимизации работы контролирующего устройства.

Если по результатам оценки выяснилось, что в определенные моменты времени термостаты находились в закрытом положении, то можно сделать вывод, что в помещении поддерживался оптимальный тепловой режим. Это устройство способно в автоматическом режиме перевести насос на минимальный скоростной режим работы, благодаря чему изменится и потребляемая мощность.

Заключение

Использование циркуляционного насосного оборудования позволяет вывести отопительную систему на новый уровень качества работы. Главная выгода от установки этого аппарата в систему заключается в уменьшении затрат энергии на подогрев теплоносителя. Главной же проблемой для потребителя является правильный выбор насосного оборудования, где следует учитывать множество параметров. Но определяющими здесь будут выступать потребности в тепле для конкретного помещения.

Учитывая же, что процедура подсчета параметров для насоса отличается достаточной сложностью и требует учета других характеристик, рекомендуется поручать эту работу квалифицированным специалистам. Это же касается и установки самого насоса. Соблюдая эти две рекомендации, можно быть уверенным, что владелец сумеет не только сэкономить на отоплении, но и всегда поддерживать в помещении наиболее комфортный тепловой режим.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как рассчитать коэффициент теплопередачи теплового насоса

Вы, наверное, слышали, что геотермальные тепловые насосы являются наиболее эффективным способом обогрева и охлаждения вашего дома. Но что эта фраза на самом деле означает для вашего дома и ваших счетов за отопление? Что означает энергоэффективность? Как это измеряется? Как рассчитывается? Что такое тепловой насос COP? Это то, что мы собираемся рассмотреть сегодня.

Эффективность — это количество энергии, которое вы получаете от устройства, по сравнению с тем, сколько энергии вы вкладываете в его работу. Печь с КПД 97% возвращает 97% энергии, которую вы вкладываете в нее, в виде тепла для вашего дома, остальные 3% теряются в дымоходе.Поскольку у электрического плинтуса нет дымохода, 100% энергии, поступающей внутрь, остается в вашем доме в виде тепла. Чем выше эффективность вашей системы, тем меньше ваши счета за отопление.

Продолжайте читать, чтобы узнать об эффективности геотермального теплового насоса, о том, как ее рассчитать, и о том, что это значит для ваших счетов за отопление дома.

Расчет вашего геотермального теплового насоса COP

Эффективность геотермального теплового насоса традиционно измеряется с помощью коэффициента, называемого «КПД» (COP).КПД геотермального теплового насоса — это отношение мощности нагрева или охлаждения к энергии, потребляемой для работы машины. Высокий КПД, превышающий 1,0, означает, что ваш тепловой насос работает очень эффективно, а ваши счета за отопление будут низкими. Тепловой насос — единственное устройство для обогрева и охлаждения, у которого КПД превышает 1,0.

Давайте подробнее рассмотрим, как рассчитать КПД теплового насоса.

Расчет коэффициента полезного действия

Во-первых, вам понадобятся две вещи:

1. Энергопотребление или ожидаемая мощность теплового насоса.
2. Energy In, или сколько энергии требуется для работы теплового насоса.

Используя эти два значения, мы можем завершить приведенную ниже формулу:

В этой формуле выходная энергия — это мощность теплового насоса в британских тепловых единицах в час, а входящая энергия — это энергия, необходимая для работы теплового насоса, измеряемая в ваттах.

Давайте сделаем пример расчета с использованием нашего стандартного четырехтонного теплового насоса вода-воздух. Вся необходимая информация доступна в руководстве к этому тепловому насосу, которое находится на странице продукта серии R.Необходимые нам данные находятся на странице 35 руководства.

Четырехтонный тепловой насос вода-воздух, работающий в режиме нагрева на замкнутом контуре заземления, имеет производительность 35900 БТЕ / час, когда компрессор работает на стадии 2. Первое, что нам нужно сделать, это преобразовать выходную мощность БТЕ / час. в ватты. Одна британская тепловая единица / час равна 0,293 Вт.

35900 БТЕ / час x 0,293 = 10518 Вт

Теперь у нас есть часть формулы «выход энергии» в ваттах, и из руководства мы видим, что тепловой насос потребляет 2700 ватт для работы.Это «входящая энергия» в формуле COP.

Теперь мы можем включить это в расчет: COP = выходная энергия / энергия в

КОП = 10 518/2700 = 3,89

По нашим расчетам, тепловой насос вода-воздух мощностью четыре тонны, работающий в режиме отопления на ступени 2, будет иметь КПД 3,89. Это означает, что на каждый ватт электроэнергии, использованной для работы этой машины; вы получите 3,89 Вт тепловой энергии от теплового насоса. Дополнительная выходная мощность — это бесплатная энергия, полученная тепловым насосом из контура заземления.С точки зрения упомянутой выше эффективности, четырехтонный тепловой насос серии R имеет КПД 389% при нагреве на ступени 2.

Коэффициент полезного действия и счета за отопление вашего дома

По сравнению с электрическим плинтусом или масляной печью, геотермальная энергия очень и очень эффективна. Высокий КПД означает, что ваши счета за отопление будут ниже, но насколько меньше?

Мы составили таблицу, в которой сравнивается эффективность электрического обогрева плинтуса, геотермального отопления и теплового насоса воздух-вода, а также их влияние на ваши счета за отопление:

	Электрический плинтус	Воздушный тепловой насос	Геотермальный тепловой насос
COP	1.00	2,92	3,89
КПД	100%	292%	389%
Годовое потребление электроэнергии	4000 долларов	1369 долларов	1028 долларов

Коэффициент полезного действия и изменение условий

COP вашего теплового насоса изменяется в зависимости от условий эксплуатации. Вот несколько факторов, которые повлияют на эффективный COP вашего теплового насоса:

Будь то сезон отопления или охлаждения

Поскольку мощность теплового насоса изменяется в режиме охлаждения, изменяется и COP.Если вы посмотрите наши руководства, мы рассчитаем отдельные COP для каждого теплового насоса как в режиме нагрева (COPh), так и в режиме охлаждения (COPc), чтобы учесть эту разницу.

Находится ли тепловой насос на первой или второй ступени

Все тепловые насосы Nordic имеют двухступенчатые спиральные компрессоры, которые позволяют тепловому насосу изменять свою мощность в зависимости от потребностей в обогреве или охлаждении. Поскольку мощность изменяется в зависимости от того, на какой ступени работает тепловой насос, формула изменяется, как и результирующий COP.В наших руководствах это учитывается, и мы рассчитываем отдельные COP для каждого этапа.

Например, четырехтонный тепловой насос вода-воздух, который мы рассмотрели выше, имеет КПД 4,10 на ступени 1 и 3,89 на ступени 2 в режиме нагрева по замкнутому контуру. Вы можете оценить средний COP, сложив эти два вместе и разделив на два:

(4,20 + 3,89) / 2 = 4,05

Отдельные условия эксплуатации

Существует множество индивидуальных условий эксплуатации, которые влияют на фактический КПД вашего теплового насоса.Такие переменные, как температура вашего контура заземления, температура буферного бака (если вы используете теплый пол) и то, работаете ли вы в открытом или замкнутом контуре, влияют на фактический КПД вашего теплового насоса.

К счастью, все эти переменные будут иметь минимальное влияние на фактическую производительность вашего теплового насоса, и вы можете полагаться на значения COP, указанные в наших руководствах по тепловым насосам, в качестве основы для того, как ваша система будет работать при правильной установке или как в приведенном выше примере вы можете рассчитать это самостоятельно!

Ищете дополнительную информацию о том, как геотермальное отопление может снизить счета за коммунальные услуги в вашем доме до 75%? Загрузите нашу бесплатную электронную книгу: «Геотермальная энергия: постоянство, удобство и экономичность».

Кредит на фото

Объемный расход и повышение температуры

Ни один насос не идеален с эффективностью 100% . Энергия, теряемая на трение и гидравлические потери, преобразуется в тепло — нагрев жидкости, транспортируемой через насос.

Повышение температуры можно рассчитать как

dt = P _с (1 — μ) / (c _p q ρ) (1)

где

dt = температура подъем насоса ( ^o C)

q = объемный расход через насос (м ³ / с)

P _s = тормозная мощность (кВт)

c _p = удельная теплоемкость жидкости (кДж / кг ^o C)

μ = КПД насоса

ρ = плотность жидкости (кг / м ³ )

Типичное соотношение между расходом и КПД и потребляемая мощность центробежного насоса:

Насос — Калькулятор повышения температуры

P _с — мощность торможения (кВт)

μ — КПД насоса

c _p — удельная теплоемкость (кДж / кг ^o C)

q — объемный расход (м ³ / с)

ρ — плотность (кг / м ³ )

Пример — Повышение температуры в водяном насосе

Повышение температуры в водяном насосе, работающем при нормальных условиях с расходом 6 м ³ / ч (0.0017 м ³ / с) , мощность торможения 0,11 кВт и КПД насоса 28% (0,28) можно рассчитать как

dt = (0,11 кВт) (1 — 0,28) / ((4,2 кДж / кг ^o C) (0,0017 м ³ / с) (1000 кг / м ³ ))

= 0,011 ^o C

Удельная теплоемкость воды c _p = 4,2 кДж / кг ^o C .

Если поток через насос уменьшается за счет дросселирования нагнетательного клапана, повышение температуры увеличивается.При уменьшении расхода до 2 м ³ / ч (0,00056 м ³ / с) , тормозная мощность немного снижается до 0,095 кВт , а КПД насоса снижается до 15% (0,15) — температура подъем можно рассчитать как

dt = (0,095 кВт) (1 — 0,15) / ((4,2 кДж / кг ^o C) (0,00056 м ³ / с) (1000 кг / м ³ ) )

= 0,035 ^o C

С производственной документацией повышение температуры по сравнению с дросселированием может быть выражено как:

COP тепловых насосов (определение коэффициента производительности)

COP или C oefficient O f P erformance — самый базовый показатель энергоэффективности любого теплового двигателя.Это полезно при сравнении тепловых насосов, холодильников и кондиционеров.

Определение: COP — это отношение того, сколько полезного тепла (или холода) тепловой насос будет производить, если мы дадим ему определенную энергию.

По сути, он говорит нам, сколько тепла мы можем произвести с каждым ваттом энергии.

Другой КПД тепловых насосов

Пример: У нас есть тепловой насос мощностью 1000 Вт с КПД 3,5 . Это означает, что мы питаем его мощностью 1000 Вт, а тепловой насос возвращает нам 3500 Вт тепла.Это очень энергоэффективный тепловой насос. Он будет кипятить почти 10 галлонов воды в час .

Для сравнения: Тепловой насос мощностью 1000 Вт с COP , равным 2 , будет кипятить менее 6 галлонов воды в час .

Помните, что количество потребляемой электроэнергии одинаково в обоих случаях. Эксплуатация нагревателя мощностью 1000 Вт в течение часа стоит около 13 центов.

В среднем нагреватель с COP 3.5 может кипятить галлон воды менее чем за 1 цент.Нагреватель COP 2 вскипятит галлон воды более 1 цента.

Намного лучше иметь водонагреватель COP 3,5, чем водонагреватель COP 2. Например, известно, что лучшие водонагреватели без резервуаров имеют высокий коэффициент полезного действия.

Пример: Даже небольшой электрический водонагреватель без бака имеет мощность 9 000 Вт. Более крупные с 15+ галлонами в минуту могут потреблять до 36 кВтч каждый час. Высокий КПД такого теплового насоса важен для оптимизации затрат на электроэнергию.С другой стороны, устройства, которые не потребляют много энергии, например портативные кондиционеры с батарейным питанием, имеют низкий КПД.

Давайте посмотрим, как рассчитывается COP, каков максимально возможный COP теплового насоса и как на счет за электроэнергию влияют блоки HVAC с разными значениями COP.

Как рассчитать COP? Формула COP

Вот формула COP (уравнение, которое вычисляет коэффициент полезного действия для любого теплового насоса) :

COP = Q / W

где Q — тепло, выделяемое нагревателем, если мы даем ему определенное количество работы (Вт).

Для охлаждения Q представляет тепло, которое мы забираем из холодного резервуара. Кондиционер, например, отводит тепло из комнаты (резервуар для холода).

Примечание: COP для отопления и COP для охлаждения могут быть разными. Например, лучшие мини-сплит-тепловые насосы способны как охлаждать пространство, так и нагревать его.

Хорошая мини-сплит-система обычно имеет коэффициент охлаждения 2 или более и коэффициент теплопередачи 3 или более.

Если мы применим 1-й закон термодинамики и сделаем небольшой вывод, мы сможем увидеть значения COP для теоретически 100% идеального теплового насоса и идеального кондиционера (мы также называем это машиной Карно).Давайте сначала займемся тепловым насосом:

COP теплового насоса

Вот как можно рассчитать теоретически максимальный COP теплового насоса:

COP _{тепловой насос} = T _{горячий} / (T _{горячий} -T _{холодный} )

T _hot — это та уютная горячая температура, которую мы хотим иметь в холодные зимы (скажем, 95F; это 298 по Кельвину).

T _{холодный} — это температура холода, при которой тепловой насос начинает работать (57F или 287K).

Теоретический максимальный COP рассчитывается следующим образом:

COP _{тепловой насос} = 298K / (298K-287K) = 27,09

Таким образом, теоретически тепловой насос может иметь КПД даже выше 20. Тем не менее, реальный КПД теплового насоса на практике намного ниже.

Золотой стандарт: Стандартный тест для измерения COP теплового насоса проводится с T _{горячий} = 95F (308K) и T _{холодный} = 32F (273K). Это означает, что в 100% идеальном случае максимальный COP составляет 8,8.Но на практике он ниже.

Фактически, самый высокий КПД, который может достичь тепловой насос, составляет около 4,5. Любой тепловой насос с КПД выше 3 имеет очень высокую энергоэффективность.

Вот график того, насколько эффективнее тепловые насосы с высоким КПД. Мы установили COP 2 равным нулю и рассчитали, на сколько процентов эффективнее тепловые насосы с более высоким COP.

Вы можете увидеть, например, что насос с 3,2 COP на 60% более энергоэффективен, чем 2 насоса COP.

Коэффициент полезного действия кондиционеров

Хорошо, давайте посчитаем максимальный теоретический КПД охлаждающего устройства.А именно кондиционер или холодильник. Применяя 1-й закон термодинамики, мы можем вывести «КПД Карно» для охлаждающего устройства, рассчитанный следующим образом:

COP _{охлаждение} = T _{холодный} / (T _{горячий} -T _{холодный} )

T _{холодный} — это температура холода, которую вы хотите поддерживать в своей комнате летом. T _hot — высокая температура тепловой волны.

Давайте посмотрим, каким будет КПД кондиционера в стандартизированном температурном интервале T _{горячий} = 95F (308K) и T _{холодный} = 32F (273K).Подставляя температуру в приведенное выше уравнение охлаждения COP, мы получаем 7,8.

Если вы помните, максимальный КПД теплового насоса был 8,8. Если вы хотите купить кондиционер, убедитесь, что он имеет значение COP выше 2. Это очень высокий коэффициент COP для практичного охлаждающего устройства HVAC.

Обычно проблема в том, что вы нигде не найдете значения COP, даже в листе технических характеристик. Энергоэффективность обычно представлена ​​такими показателями, как EER и SEER; все это основано на COP разделения HVAC.Например, мы сравнили лучшие портативные кондиционеры, сравнив их рейтинги EER.

Сезонный COP или SCOP

В 2013 году был введен SCOP или сезонный коэффициент производительности . Мы знаем, что COP — это показатель энергоэффективности нагревательного или охлаждающего устройства. Измерение SCOP пытается объективно измерить энергоэффективность в течение зимнего сезона (для отопления) и летнего сезона (для охлаждения).

В основном отношения между SCOP и COP такие же, как между SEER и EER.

SCOP даст гораздо более реалистичное представление о том, насколько энергоэффективным является устройство HVAC на практике, то есть в реальном летнем сезоне.

Тем не менее, SCOP все еще рассматривает совершенно новую методологию измерения сезонной эффективности охлаждения и обогрева. Таким образом, вы редко встретите коэффициент SCOP на старых устройствах. Фактически, даже новые устройства редко включают SCOP в свои спецификации, прежде всего потому, что они еще не измерили его.

Как читать кривую насоса: полное руководство

Вязкость динамическая

Динамическая вязкость — это мера сопротивления жидкости потоку. Используя только здравый смысл, мы можем представить, что вода менее вязкая или устойчивая к течению, чем кукурузный сироп, поэтому кукурузный сироп имеет более высокую вязкость, чем вода. Мы измеряем внутреннее сопротивление потоку как абсолютную вязкость (также называемую динамической вязкостью). Критически важно, чтобы используемая вязкость соответствовала условиям сдвига «в насосе» или скорости сдвига 800 или более с-1 (обратные секунды). Как показывает следующее сравнение, разница в вязкости сильно зависит от жидкости:

• При комнатной температуре абсолютная вязкость воды составляет около 1 сантипуаз (сП)
• При комнатной температуре абсолютная вязкость кукурузного сиропа составляет около 5000 сантипуаз (сП)

Плотность

Плотность — это мера веса жидкости по объему. Вода менее плотная, чем, например, кукурузный сироп, поэтому, если вы добавите равные объемы воды и кукурузного сиропа рядом, кукурузный сироп будет весить больше, чем вода. Кроме того, из-за разницы в плотности между водой и кукурузным сиропом вода будет плавать поверх кукурузного сиропа при смешивании. Следующее сравнение показывает разницу в плотности воды и кукурузного сиропа в килограммах на кубический метр:

• Плотность воды: 1 г / см³ или 997 кг / м³
• Плотность кукурузного сиропа: 1.38 г / см³ или 1380 кг / м³

Ножницы

Жидкости, чувствительные к сдвигу, изменяют вязкость под действием напряжения, например, когда они сталкиваются с крыльчаткой внутри насоса. Некоторые жидкости становятся менее вязкими при увеличении силы (так называемое разжижение при сдвиге), в то время как другие становятся более вязкими при увеличении силы (так называемое утолщение при сдвиге).

Для сравнения, ньютоновские жидкости, такие как вода, не меняют своей вязкости, независимо от сдвига.

Однако вязкость чувствительных к сдвигу веществ в технологической линии действительно изменяется.Обычные вещества, чувствительные к сдвигу, включают кетчуп, шампуни и полимеры; по мере увеличения сдвига во время обработки кетчупа вязкость кетчупа уменьшается.

Продолжая пример обработки кетчупа, в следующем разделе обсуждается дополнительная важная информация о кривых насоса: рабочая мощность (WHP), вязкая мощность (VHP) и необходимая чистая положительная высота всасывания (NPSHr).

Тормозная мощность

При выборе размера насоса PD будет важно выбрать правильную тормозную мощность. Тормозная мощность (л. С.) — это мощность, необходимая насосу для преодоления давления нагнетания. BHP определяется путем сложения рабочей мощности (WHP) и вязкой (VHP) лошадиных сил.

л.с. = WHP + VHP

Чтобы правильно проанализировать тормозную мощность, вы должны сравнить рабочую мощность и вязкую мощность.

Производительность насоса

— обзор

4.2.2 Гидравлический институт Модель

Для преобразования кривых производительности центробежного насоса в вязкости, превышающие вязкость воды, Stepanoff [2] представил первую процедуру расчета, но наиболее часто Б / у модель была разработана Гидравлическим институтом .Эмпирическая процедура, предложенная в их публикации [3], основана на экспериментальных данных и предоставляет средства для определения производительности центробежного насоса для работы с вязкими жидкостями на основе характеристик насоса в воде. Преобразование включает использование нескольких диаграмм и действует в следующих диапазонах параметров, хотя и используется повсеместно:

•

Производительность насоса

(скорость жидкости) в диапазоне 3 400–340 000 баррелей в сутки,

•

напоров от 6 до 600 футов,

•

вязкости жидкости от 4 до 3000 сСт (40–15000 SSU).

Преобразование параметров воды основано на определении поправочных коэффициентов и следующих формулах:

(4,1) Qvisc = CQQw

(4,2) Hvisc = CHHw

(4,3) ηvisc = Cηηw

где

Q _visc , H _visc , η _visc = скорость, напор и эффективность для вязкого корпуса, соответственно

Q _w , H _w , η _w = расход, напор и эффективность для водяного корпуса, соответственно

C _Q , C _H , C _η = поправочные коэффициенты расхода, напора и эффективности соответственно.

Расчет поправочных коэффициентов включает визуальное считывание двух диаграмм, что является трудоемкой и неточной процедурой. Чтобы улучшить параметры насоса для вязких жидкостей, Turzo et al. Кривая [4] соответствовала исходным диаграммам Института гидравлики и представила численную модель, подробно описанную ниже.

Поправочные коэффициенты являются единственными функциями скорректированного расхода жидкости, Q ^∗ , который зависит от вязкости жидкости, напора и расхода, относящегося к точке наилучшей эффективности насоса (BEP) на кривые характеристик воды.Авторы разработали следующие формулы для вычисления Q ^∗ :

(4.4) Q ∗ = exp (39.5276 + 26.5605ln (ν) −y51.6565)

(4.5) y = −7.5946 + 6.6504ln ( HwBEP) + 12,8429ln (QwBEP)

, где

Q ^∗ = скорректированный расход жидкости, 100 галлонов в минуту

Q _wBEP = расход воды при BEP

галлонов в минуту

H _wBEP = напор на BEP, фут

ν = кинематическая вязкость жидкости, сСт.

Исходя из значения Q ^* , поправочные коэффициенты в уравнениях. (4.1) — (4.3) определяются из приведенных ниже уравнений. Модель Института гидравлики использует два единых поправочных коэффициента для определения расхода жидкости и эффективности центробежного насоса в вязкостных средах:

(4.6) CQ = 1.0−4.032710−3Q ∗ −1.72410−4Q ∗ 2

(4.7) Cη = 1.0−3.307510−2Q ∗ + 2.887510−4Q ∗ 2

, где

C _Q , C _η = коэффициенты коррекции скорости и эффективности соответственно, —

Q ^∗ = скорректированный расход жидкости, 100 галлонов в минуту.

Управление напором насоса отличается и начинается с выбора четырех точек на исходной кривой производительности воды при 60%, 80%, 100% и 120% расхода воды, относящихся к BEP. Эти четыре точки корректируются индивидуально с использованием соответствующих поправочных коэффициентов по формулам

(4.8) CH0.6 = 1.0−3.6810−3Q ∗ −4.3610−5Q ∗ 2

(4.9) CH0.8 = 1.0−4.472310− 3Q ∗ −4.1810−5Q ∗ 2

(4.10) Ch2.0 = 1.0−7.0076310−3Q ∗ −1.4110−5Q ∗ 2

(4.11) Ch2.2 = 1.0−9.0110−3Q ∗ + 1.3110−5Q ∗ 2

где

C _H = поправочные коэффициенты напора, —

Q ^∗ = скорректированный дебит жидкости, 100 галлонов в минуту.

На этом этапе, используя рассчитанные поправочные коэффициенты, можно построить кривые производительности насоса. Поскольку вязкость при закрытых условиях не влияет ни на напор, ни на эффективность, исходный напор при закрытии и эффективность могут быть непосредственно нанесены на новые кривые.Таким образом, напор насоса известен по пяти точкам, что позволяет оценить производительность напора в довольно широком диапазоне расходов жидкости.

тормозная мощность , необходимая для привода насоса при любом расходе, может быть легко рассчитана, если известны напор, удельный вес жидкости и эффективность насоса. Следует использовать следующую общеприменимую формулу:

(4,12) л.с. = 7,36810-6QHγlη

, где

л.с. = требуемая тормозная мощность, л.с.

Q = производительность насоса, барр.

H = напор, развиваемый насосом, футы

γ _л = удельный вес жидкости, —

η = КПД насоса,%.

Пример 4.1

Рассчитайте кривые напора и эффективности насоса, кривые производительности воды для одной ступени которого представлены данными, приведенными в следующей таблице, если жидкость с γ _л = 0,9 и перекачивается вязкость ν = 88 сСт.

99 Q _wBEP 900

Точка	Q (баррелей в сутки)	H (футы)	Эфф. (%)
0.6 Q wBEP	540	27,9	50,9
0,8 Q wBEP	720	25,5	60,3
	21,8	64,0
1,2 Q wBEP	1,080	15,2	55,4

Решение

Сначала рассчитывается скорректированный дебит жидкости на основе значения y приведено в формуле.(4.5), где Q _wBEP необходимо преобразовать в 100 галлонов в минуту (галлонов в минуту) следующим образом:

QwBEP =

/ 1,440 = 26,25 галлонов в минуту = 0,2625100 галлонов в минуту.

y = -7,5946 + 6,6504ln (21,8) + 12,8429ln (0,2625) = — 4,276.

Теперь, используя уравнение. (4.4) найдено Q ∗:

Q ∗ = exp [(39,5276 + 26,5605ln88 + 4,276) /51,6565] = exp3,15 = 23,34.

Поправочные коэффициенты находятся из скорректированной скорости, Q ^* , рассчитанной ранее, с использованием формул. (4.6) — (4,11):

CQ = 1−4,032710−323,34−1,72410−423,342 = 0,812.

Cη = 1−3,3075 · 10−223,34 + 2,887510−423,342 = 0,385.

CH0,6 = 1−3,68 · 10−323,34–4,36 · 10−523,342 = 0,890.

CH0,8 = 1−4,472310−323,34−4,1810−523,342 = 0,873.

Ch2.0 = 1−7.0076310−323.34 + 1.4110−523.342 = 0,844.

Ch2.2 = 1−9,0110−223,34 + 1,3110−423,342 = 0,797.

Скорости откачки, действительные для вязкого случая, находятся из уравнения. (4.1):

Qvisc1 = 0,812540 = 438,5 баррелей в сутки,

Qvisc2 = 0.812720 = 584,6 баррелей в сутки,

Qvisc3 = 0,812900 = 730,8 баррелей в сутки и

Qvisc4 = 0,8121 080 = 876,9 баррелей в сутки.

Напоры, относящиеся к этим дебитам жидкости, рассчитываются по формуле. (4,2):

Hvisc1 = CH0,627,9 = 0,8927,9 = 24,9,

Hvisc2 = CH0,825,5 = 0,87325,5 = 22,3,

Hvisc3 = Ch2,021,8 = 0,84421,8 = 18,4 и

Hvisc4 = Ch2.215.2 = 0.79715.2 = 12.2.

Наконец, КПД насоса при этих расходах жидкости, согласно формуле. (4.3) равны

ηvisc1 = 0,385450,9 = 19.6,

ηvisc2 = 0,385460,3 = 23,2,

ηvisc3 = 0,385464,0 = 24,7 и

ηvisc4 = 0,385455,4 = 21,3.

Расчетные и исходные кривые производительности представлены на рис. 4.1. Как видно, эффективность насоса радикально снижается, и напор, создаваемый насосом, также падает, если перекачивается нефть с более высокой вязкостью.

Рисунок 4.1. Кривые производительности насоса для вязких сред, пример 4.1.

Расчеты насосов — The Engineering Mindset

Расчет насосов, как рассчитать скорость насоса, напор, об / мин, объемный расход, диаметр рабочего колеса

В этой статье мы узнаем, как выполнять расчеты насоса в британских и метрических единицах измерения для оценки производительности насоса после изменения расхода, скорости насоса, напора и мощности.Эти формулы являются общепринятыми практическими правилами и предоставляют теоретические значения, от которых фактические значения, вероятно, будут отличаться. Видеоурок YouTube внизу страницы.

Чтобы рассчитать новый расход насоса по увеличению или уменьшению скорости вращения насоса, можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет расхода насоса по увеличению или уменьшению скорости вращения насоса. Об / мин.

Для расчета нового расхода насоса по увеличению или уменьшению диаметра рабочего колеса можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет скорости потока насоса по изменению диаметра рабочего колеса

Для расчета новой скорости вращения насоса по увеличению или уменьшению скорости потока можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет скорости вращения насоса при увеличении или уменьшении расхода

Для расчета нового напора насоса при увеличении или уменьшении скорости вращения насоса можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет давления напора для увеличения или уменьшения скорости насоса об / мин.

Для расчета нового напора насоса при увеличении или уменьшении расхода можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет давления напора насоса для увеличения или уменьшения расхода

Для расчета нового давления напора насоса при увеличении или уменьшении скорости вращения насоса (об / мин) можно использовать следующую формулу и расчет.

Расчет напора для увеличения или уменьшения скорости вращения насоса об / мин.

Для расчета диаметра рабочего колеса нового насоса в соответствии с изменением производительности насоса следует использовать следующую формулу и расчет.

Расчет нового диаметра рабочего колеса насоса в соответствии с изменением расхода

Вычислитель теплового насоса — EnergyGroove.net

Расчеты энергии и затрат — Тепловые насосы

Важно!

С помощью этих калькуляторов энергии можно получить приблизительные цифры. Вы должны использовать результаты, чтобы получить приблизительную оценку размера и стоимости вашей требуемой системы. Для получения более точной информации рекомендуется проконсультироваться с аккредитованным поставщиком возобновляемых источников энергии.

Для получения информации о том, как работают тепловые насосы, см. Статью «Тепловые насосы» на этом веб-сайте.

Кроме того, не забывайте следить за программами субсидирования возобновляемых источников энергии в вашей стране, поскольку это очень сильно повлияет на конечные затраты (см. Программы субсидий на этом веб-сайте).

Вычислители теплового насоса

Целью использования вычислителя теплового насоса является определение размера, стоимости и возможной экономии средств системы теплового насоса, которая вам понадобится, в зависимости от ваших потребностей в отоплении. Эти калькуляторы предлагают различные переменные, и рекомендуется попробовать их все, чтобы получить хорошее представление о том, что необходимо для расчета требований к тепловому насосу.В приведенном ниже списке терминов дается объяснение переменных.

Калькулятор теплового насоса 1

Калькулятор теплового насоса 2

Термины

Btu

Btu означает — британская тепловая единица -.

1 британская тепловая единица = 1055,05585 джоулей

1 британская тепловая единица = 0,00029308 кВт (киловатт)

1 кВт = 3412 британских тепловых единиц

британских тепловых единицы — это единица измерения энергии, используемая для измерения систем отопления и охлаждения. иметь рейтинг Btu, т.е.г., 10 000 БТЕ.

EER

EER означает — коэффициент энергоэффективности -. Это (британские тепловые единицы / час) / (Вт / час) системы в данной рабочей точке. В этой рабочей точке учитываются условия для уровня температуры и влажности в помещении, а также для уровня температуры и влажности наружного воздуха в данном месте.

SEER

SEER означает — Сезонный коэффициент энергоэффективности -. Это (БТЕ / час) / (Ватт / час) системы при ее ожидаемой общей производительности для типичной годовой погоды (температуры и влажности) в заданном месте.Обычно он используется для определения эффективности охлаждения.

COP

COP означает — Коэффициент производительности -. Это мера энергоэффективности способности системы изменять тепловые условия области на основе отношения подводимой энергии к выходной энергии. COP выражается как:

COP = Тепловая мощность (БТЕ / час) / ((Потребляемая мощность (кВт) * (3413 БТЕ / кВтч))

или

COP = (Изменение уровня тепла в помещении) / (Потребляемая энергия)

Поскольку потребляемая энергия всегда будет генерировать некоторое количество тепла, расчет COP для нагрева и охлаждения отличается, т.е.е. при расчете COP для эффективности нагрева тепло, генерируемое из потребляемой энергии, добавляется к изменению тепла, тогда как при расчете эффективности охлаждения тепло, генерируемое из потребляемой энергии, не включается. Это различие связано с настройкой системы, где система охлаждения обычно предназначена для отвода тепла, выделяемого из энергии, потребляемой за пределами охлаждаемой области.

Чем выше COP, тем эффективнее система.

IPLV

IPLV означает «Интегрированное значение частичной нагрузки».IPLV измеряет эффективность кондиционеров в различных условиях, например, когда блок работает на 25%, 50%, 75% и 100% мощности и при различных температурах. Это измерение в основном предназначено для промышленных целей.

AFUE

AFUE означает — Годовая эффективность использования топлива -. Он измеряет количество тепла, фактически доставленного в дом, по сравнению с количеством топлива, которое должно быть подано в печь, например, если печь преобразует 80% подаваемого топлива в тепло, то ее AFUE составляет 80%.