Подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Гравитационные отопительные системы (далее – ОС) постепенно вытесняются более удобными и эффективными схемами с принудительным типом циркуляции теплоносителя по отопительным контурам. В больших домах уже повсеместно используются только ОС с принудительной циркуляцией, и даже многие владельцы частных домов также всё чаще стали выбирать такие ОС. Что касается тех домов, где уже была создана самотёчная ОС, то и в них часто устанавливается байпас с насосом, чтобы увеличить давление в ОС и сделать её более эффективной. Главным действующим лицом в таких ОС является насосный агрегат, который и обеспечивает необходимую циркуляцию. Но как правильно подобрать насос для своей системы, чтобы он справлялся со своими обязанностями? Об этом мы и поговорим далее.

Главным достоинством таких циркуляционных агрегатов является их мощность, поэтому они могут обеспечивать работу даже очень больших ОС. Но при этом такие насосы имеют большие размеры и отличаются повышенным уровнем шума. Поэтому они используются на промышленных объектах, и не применяются при обустройстве ОС в частном доме. В коттеджах и частных домах используются «мокрые» насосы, которые хоть и не могут похвастаться большой мощностью, но работают относительно тихо, и имеют малые габариты, а их мощности вполне хватает для нужд небольшой ОС. В отличие от «сухих» насосов, их «мокрые» разновидности имеют один общий корпус, где размещается и крыльчатка, и сам привод. Для обеспечения герметизации ротора, его помещают в специальную защитную оболочку, изготовленную из качественной нержавеющей стали, а потом еще и заключат в гильзу, также изготовленную из нержавейки. Благодаря этим оболочкам обеспечивается надёжная защита статора насоса от влаги. Конструкция «мокрого» насоса изображена на рисунке:

Примечание. Выше мы рассмотрели насосные агрегаты, которые устанавливаются в общих ОС. Если вам нужен агрегат для теплого пола, то в этих системах также используются подобные насосы и их подбор одинаков с принципом выбора насоса для основного контура ОС. На этом мы остановимся более детально чуть позже.

На рынке присутствует много производителей циркуляционных насосов, среди которых наиболее высоким качеством отличается продукция немецкого бренда WILO. Эта компания за годы работы зарекомендовала себя как надежный производитель высококачественного насосного оборудования. В линейке бренда есть много агрегатов разной мощности и с различными техническими характеристиками, поэтому можно без труда выбрать наиболее подходящую под вашу ОС модель. Также популярностью пользуются и насосы GRUNDFOS, которые по своему качеству несколько уступают WILO, но также заслуживают внимания. При выборе насоса немаловажным фактором остается соотношение цены и качества, поэтому каждый домовладелец должен самостоятельно определиться с тем, какими качествами должен обладать насос, каковы должны быть его рабочие характеристики, и какую сумму он готов потратить на его приобретение, и уже потом переходить непосредственно к выбору конкретного агрегата и производителя.

Как рассчитать производительность насоса

Чтобы правильно выбрать циркуляционный насос, нужно изначально провести гидравлический расчёт всей ОС и рассчитать наиболее оптимальные основные рабочие характеристики агрегата, чтобы он справлялся со своими обязанностями и имел небольшой запас мощности. Такой расчет требует непростых вычислений, поэтому на это может уйти немало времени. Чтобы упростить вычисления, но при этом получить результат с приемлемой точностью, мы сведем все расчёты к минимуму.

Чтобы подобрать оптимальный варианта циркуляционного насоса, нужно рассчитать необходимую рабочую производительность агрегата и создаваемый ним напор. А чтобы узнать нужную производительность насоса, нужно рассчитать тепловую мощность ОС. То есть, мощности насоса должно хватать на то, чтобы доставлять определенное количество тепла к конечному обогревательному оборудованию, которое нужно для обогрева всех комнат. Поэтому подбор насоса начинается с вычисления тепловой мощности ОС. Например, мы подбираем агрегат для дома с площадью 100 м2. На обогрев такого дома в среднем уходит около 10 кВт. Зная это, можно переходить к расчету:

G=3600Q/(c∆t)

В этой формуле приняты такие обозначения:

• G – расход воды. Измеряется в кг/ч;
• Q – тепловая мощность ОС. Измеряется в кВт;
• с – удельная теплоемкость воды. Это - табличная величина, которую можно посмотреть в справочниках. Она равна 4,187 кДж/кг·0С;
• ∆t – средняя разница температуры жидкости в подающей трубе и обратке. Зачастую этот параметр для простоты расчета принимают равным 200С.

Зачастую в технических паспортах агрегатов или же в инструкциях по их эксплуатации указывается производительность, выраженная в объемных единицах расхода. Мы же получили производительность в массовых единицах. Значит, нужно перевести массу в объём, используя табличную величину плотности воды. При температуре 600С этот параметр будет равен 0,983 т/м3. Искомая нами характеристика насоса, выраженная в объемных единицах, равна: 0,43/0,983=0,44 (м3/ч).

Важно. Для того чтобы выбранный вами насос для циркуляции работал эффективно и надежно на протяжении многих лет, нужно обеспечить его работу в оптимальном диапазоне мощности. Поэтому, выбирая агрегат, обратите внимание на то, лежит ли вычисленная вами оптимальная производительность насоса в пределах этого диапазона.

Выбор насосного агрегата по расходу и напору

Более сложным этапом выбора насосного агрегата является определение его оптимального рабочего давления. Этой мощности должно хватать, чтобы преодолеть сопротивление трению теплоносителя об стенки труб и местных сопротивлений, которые изменяют структуру потока теплоносителя. К таким сопротивлениям можно отнести разнообразные тройники и повороты, а также другую арматуру и оборудование, изменяющее направление потока.

Для определения общих потерь давления, которые должен преодолевать насос, необходимо использовать формулу:

P=Rl+Z

В этой формуле приняты такие обозначения:

• P – общее значение потерь давления. Измеряется в Па;
• R – удельные потери на трение. Измеряется в Па/м;
• l – длина трубопровода одинакового сечения. Измеряется в м;
• Z – значение падения давления потока в местных сопротивлениях. Измеряется в Па.

С одной стороны эта формула может показаться не особенно и сложной, но с другой – узнать значения всех параметров и провести расчет будет непросто. Чтобы упростить себе задачу и найти нужный напор насосного агрегата при минимальных временных затратах, предлагаем вам упрошенный вариант вычислений. Для начала перейдите по далее указанной ссылке и скачайте себе на компьютер таблицы Шевелевых. В таблице №1, которая начинается на 31-й странице, указаны значения 1000i для различных сечений труб и расходов. Ранее мы на примере рассчитали расход для агрегата в м3/ч. Переведите это значение в единицы л/сек. В нашем случае это будет 0,12 л/сек. В столбике Q, размещенном в левой части таблицы, находим найденное нами значение расхода и подходящий диаметр трубы. Скорость движения теплоносителя должна находиться в диапазоне от 0,7 м/с до 1 м/с. Для рассматриваемого нами случая скорость будет равна 0,71 м/с, а диаметр стальных труб – 15 мм (указано на странице №32).

Из соответствующего столбца узнаем значение параметра 1000i. В нашем случае этот параметр равен 139,9. Теперь мы можем вычислить сопротивление трубопроводов на трение. В качестве примера возьмем трубу длинной 20 метров, и рассчитаем потери напора на трение (в общей формуле - Rl): 139,9/1000×20=2,8 (м), что соответствует 0,28 Бар. Мы нашли потери для одного участка трубы диаметром 15 мм, но в ОС есть и участки с другими сечениями труб. Поэтому аналогичным образом нужно найти сопротивление всех участков, после чего все полученные результаты нужно суммировать и таким образом мы получим общее значение потерь давления на трение.

Итак, мы нашли значение параметра Rl, и теперь для проведения финального расчета и определения общих потерь давления всей ОС для последующего подбора насоса нужно рассчитать значение Z, упомянутое в формуле выше. Сопротивление теплового генератора, запорной арматуры и батарей указываются в их технических паспортах, поэтому достаточно посмотреть значения интересующих нас параметров, суммировать их и добавить к рассчитанным ранее потерям на трение. Определить точные потери напора на сопротивление на поворотах и тройниках, довольно проблематично, поэтому специалисты рекомендуют принять их в размере 20% от величины общих потерь на трение, и также прибавить к подсчитанному ранее значению потерь. Получив результат, можно приступать к выбору конкретной модели агрегата.

Заключение

ОС с циркуляционными насосами обладают большим списком достоинств, поэтому они используются фактически повсеместно. Однако для надёжной работы таких систем, нужно провести непростые расчеты и правильно подобрать всё необходимое оборудование, включая и сердце ОС с принудительной циркуляцией – насос. Правильно выбрать насос довольно сложно, и для этого потребуется проводить вычисления и расчеты, а значит потратить немало времени и сил. Поэтому, если вы испытываете трудности с расчетами, или не уверены, что выполнили их правильно, лучше обратиться за помощью к специалистам, которые помогут подобрать наиболее оптимальный вариант циркуляционного насоса для вашей ОС.