Вибір циркуляційного насоса для системи опалення

Системи опалення засновані на різниці щільності холодної та нагрітої води гравітаційним принципом циркуляції теплоносія поступово відходять у минуле.

Циркуляційний насос в складі сучасних систем опалення дозволяє якісно змінити принцип роботи системи опалення з гравітаційной на примусову. Циркуляційний насос забезпечує систему опалення комфортом і керованістю, підвищує енергетичний коефіцієнт корисної дії всієї системи. Існуючі гравітаційні системи опалення в приватних будинках повсюдно піддаються модернізації і комплектуються циркуляційними насосами, що встановлюються на «байпасі», для посилення і оптимізації роботи гравітаціної системи. Функція циркуляційного насоса в системі опалення полягає в забезпеченні циркуляції в замкнутому контурі певного об'єму теплоносія достатнього для обігріву приміщення.

Так як же вибрати циркуляційний насос для системи опалення?

Які параметри і характеристики циркуляційного насоса необхідно попередньо визначити?

Відразу ж зазначимо - ціну, колір і виробника циркуляційного насоса залишимо за межами технічних характеристик, необхідних для здійснення коректного вибору. Розміри і підключення циркуляційного насоса також залишимо за межами огляду.

Основними робочими параметрами циркуляційного насоса є тиск і продуктивність. Ефективність передачі тепла, що генерується котлом до радіаторів залежить тільки від цих параметрів, їх відповідності потребам системи в теплі і її гідравлічному опорі. Для коректного вибору циркуляційного насоса потрібно кількісно визначити або задати ці два параметри - тиск і продуктивність. Інженерні методики точних розрахунків характеризуються достатньою громіздкістю і складністю. Для самостійного ж вибору циркуляційного насоса можна використовувати спрощені розрахунки, засновані на спрощених формулах і усереднених технічних даних.

1. Теплова потужність системи опалення і розрахунок продуктивності циркуляційного насоса.

Почнемо з того, що для визначення необхідной продуктивності циркуляційного насоса необхідно попередньо задати, визначити або розрахувати корисну теплову потужність існуючої або проектованої системи опалення.

Теплова потужність системи опалення заснована на кількості тепла, яке потрібно для комфортного обігріву будівлі, знаходиться в прямій залежності від його розмірів та теплоізоляційних властивостей зовнішніх огороджувальних конструкцій (підлога, стіни, вікна, двері і т.д.), максимальної температури зовнішнього повітря, допустимої температури повітря всередині приміщень, масивності і інших характеристик будівлі. Площа та об'єм опалювальної частини будинку або будівлі визначити не складе особливих труднощів. Є план будівлі або є рулетка з калькулятором. Розрахувати теплові втрати через огороджувальні конструкції можна, але доведеться враховувати не тільки їхню площу, але і характеристики матеріалів, їх товщину, конструктивні особливості та навіть орієнтацію огорожі. Це зробить розрахунок громіздким та потребує спеціальних знань. Для спрощеного розрахунку теплової потужності можна використовувати будівельні норми теплових втрат для будівель і споруд певного типу з урахуванням клімату і теплоізоляції. Теплову потужність системи опалення заміського будинку можна прийняти з розрахунку 0,1кВт на 3 м³ опалювального об'єму приміщенні або 0,1кВт на 1 м² опалювальної площі. Якщо ж приміщення недостатньо утеплено приймають теплову потужність системи опалення з урахуванням великих теплових втрат. Якщо будинок добре утеплений та використані для теплоізоляції сучасні матеріали та технології значення теплової потужності може бути набагато меншим. У будь-якому випадку, додаткова «шуба» для будинку виглядає краще постійних економічних витрат на підтримання комфортного тепла в будинку.

Наприклад, у Фінляндії на законодавчому рівні будівельні норми передбачають енергозберігаючу теплоізоляцію будинків з компенсаційною втратою з розрахунку 3 кВт теплової потужності на 100 м² опалювальної площі. І це з урахуванням північного клімату. Така політика країни в галузі енергозбереження.

У вже існуючих системах опаленнях з гравітаційним принципом циркуляції при виборі циркуляційного насоса теплову потужність системи можна спрощено прийняти рівною теплової потужності опалювального котла.

Визначившись із значенням теплової потужності системи опалення виконаємо розрахунок продуктивності циркуляційного насоса, використовуючи просту емпіричну формулу:

V = Q/(1,163 х Δt)

де:

V - необхідна продуктивність насоса (об'ємна швидкість потоку теплоносія), м³/год;
Q - сумарна теплова потужність системи, кВт. Наприклад, теплова потужність системи опалення, отримана в результаті розрахунку або прирівняна до максимальної генерованої теплової потужності котла.
1,163 - коефіцієнт питомої теплоємності води.
Δt - різниця температури в напірному і зворотному трубопроводах. Для стандартного контуру двотрубної системи опалення різниця зазвичай становить 20^оС, для контуру «тепла підлога» різницю температур приймається з розрахунку 5-10^оС.

Наприклад, в двотрубній системі опалення будинку з тепловою потужністю 16кВт та різницею температур в прямому і зворотному трубопроводах 20^оС, циркуляційний насос повинен забезпечити об'ємну швидкість потоку (продуктивність) не менше:

V = 16 / (1,163 х 20) = 0,7 м3 / год.

2. Гідравлічний опір руху теплоносія в контурі системи опалення та тиск, створюваний циркуляційним насосом.

Рух води в замкнутому контурі системи опалення визначається не перепадом висоти, як це прийнято для відкритих систем, а виключно втратами напору на подолання сил тертя в елементах системи. Тому циркуляційні насоси не відрізняються високими напірними характеристиками через відсутність в їх необхідності.

Завдання циркуляційних насосів «штовхати» теплоносій та підтримувати циркуляцію в замкнутій системі, а не перекачувати воду з точки А в точку Б з урахуванням перепаду висоти. Тому, «ринковий» вибір циркуляційного насоса по напірної характеристики з урахуванням «поверховості» дома, м'яко скажемо, некоректний. Куди вже логічніше було б прив'язувати тиск насоса до опалювальної площі, а разом з нею і певну довжину та розгалуженость системи опалення. Але це вже не розрахунок, а вибір, заснований не на визначенні «робочої точки» насоса, а на умовах, подібних ціною і кольором насоса.

Тиск циркуляційного насоса повинен забезпечити подолання загального опору системи опалення руху потоку теплоносія з розрахунковою продуктивністю. Залежно від етапу установки циркуляційного насоса оцінку втрат напору можна виконати декількома відносно простими способами. На стадії проектування системи опалення сумарний розрахунок опорів визначається відповідно до існуючих методик, включаючи ряд комп'ютерних програм.

Розрахунок базується на підсумовуванні значень лінійних (довжина та перетин трубопроводів) і локальних (запірна арматура, дифузори і конфузор потоку, коліна різних радіусів і т.д.) опорів, зазначених в довідниках або наданих виробником.

Точний розрахунок втрат напору в існуючій системі опалення зробити вже досить складно. Виконують орієнтовний розрахунок втрат напору в магістральних трубопроводах і фітингах з використання середніх значень і коефіцієнтів впливу. Спрощено лінійний опір прямої ділянки розцінюють з розрахунку 0,015м падіння напору на 1 погонний метр трубопроводу. Втрати в фітингах та запірної арматури приймають з розрахунку 30% від сумарних лінійних втрат напору. Якщо в системі опалення встановлено теплорегулюючі клапани загальний опір потоку всієї системи опалення збільшують на 50-70%.

Розрахунок напору циркуляційного насоса для подолання опорів в русі теплоносія в контурі системи опалення, можна виконати за спрощеною формулою, розробленою інженерами концерну Wilo:

Н = k×R× l

де:

Н - напір циркуляційного насоса, м.в.ст .;
l - загальна довжина магістральних трубопроводів до найвіддаленішого радіатора, м;
R - середньозважений питомий гідравлічний опір трубопроводу, Па / м;
k - додатковий коефіцієнт, що враховує місцеві опори в з'єднаннях і арматурі, Па;

Для спрощеного розрахунку приймаємо:
- питомий опір трубопроводів R = 100 - 150 Па / м;
- додатковий коефіцієнт місцевих опорів k = 1,3 - для простих системи опалення з мінімальною кількістю арматури, 2,2 - для систем опалення з регулюючою апаратурою і 2,6 - для складних систем опалення.

Наприклад, довжина магістрального трубопроводу в простій двухтрубной системі опалення становить 35 м. Втрати напору в контурі складуть:
 

Н = 1,3 × 0,015 × 35 = 7кПа = 0,7 м.в.ст.

Отримавши необхідні для вибору параметри продуктивності та напору, поєднання яких називають «робочою точкою» насоса, можна приступати до вибору циркуляційного насоса по каталогу з модельного ряду виробника. Каталог виробника циркуляційних насосів або інструкції по експлуатації містять графіки робочих характеристик.

Нанісши на графік ряда насосів положення розрахованой «робочої точки» оцінюємо ступінь збігу «робочої точки» з напірно-витратною кривою для кожного з варіантів циркуляційних насосів.

Вибір циркуляційного насоса здійснюємо по максимальній близькості розрахункової точки до графіка насоса. З двох прийнятних варіантів циркуляційних насосів вибираємо менший за потужністю.

Існує помилкова думка, що необхідно вибирати насос на основі «почуття страху» з явно великими параметрами. Відомо що, при швидкості циркуляції теплоносія в системі на 50% нижче пікової продуктивності радіатори опалення будуть віддавати в систему 85% теплової енергії.

Традиційні циркуляційні насоси з «мокрим» ротором зазвичай містять ступінчасту трьохшвидкісну систему регулювання. Перемикання швидкостей дозволяє адаптувати характеристики насоса до потреб системи опалення. Сучасні енергозберігаючі циркуляційні насоси з частотним регулюванням дозволяють адаптувати насос до вимог системи безступінчато, в автоматичному режимі і з високою точністю.

У висновку давайте розглянемо, що часто впливає на вибір на користь того чи іншого циркуляційного насоса крім основних параметрів - продуктивності та напору. Здавалося б, тиск і продуктивність - головні критерії вибору для циркуляційного насоса, але на практиці, споживач часто оцінює насос і здійснює вибір орієнтуючись нарівні з робочими характеристиками на ціну, ім'я виробника та країну походження. З виробником і ціною зазвичай пов'язують надійність і довговічність циркуляційного насоса.

Циркуляційні насоси європейського виробництва коштують дорожче, але відрізняються надійністю і технічною відповідністю. Циркуляційні насоси, що продаються під торговими марками без вказівки заводу-виробника, насоси китайського виробництва, насоси- «підробки» коштують набагато дешевше, але немає гарантії в їх тривалій та надійній роботі і часто немає впевненості у відповідності їх робочих характеристик задекларованим. Вибір залежить від особистих переваг і попереднього досвіду - надійний і якісний циркуляційний насос за більшу вартість або дешевий варіант з можливою перспективою швидкої заміни.

Робимо доставку в Бровари, Бориспіль, Київ, Вінницю, Дніпропетровськ (Дніпро), Івано-Франківськ, Донецьк, Житомир, Кіровоград (Кропивницький), Запоріжжя, Луганськ, Луцьк, Львів, Одесу, Полтаву, Рівне, Суми, Тернопіль, Ужгород, Харків , Херсон, Черкаси, Чернігів, Чернівці та по всій Україні.