В нынешних системах отопления циркуляционный насос – это движущая сила всего процесса. Особенно возросла роль этих агрегатов с тех пор, как гравитационные системы с естественной циркуляцией стали постепенно уходить в прошлое. Даже в частных домах, где они еще функционируют, хозяева приобретают и ставят на байпасе насос для повышения давления с целью оптимизировать работу самотечной схемы. В данной статье как раз и пойдет речь о том, как выбрать циркуляционный насос для системы отопления, предварительно определив все необходимые параметры.
Принцип работы циркуляционных насосов
Задача, которую призваны выполнять циркуляционные насосы для отопления частных домов, относительно проста. Создавая в трубах с теплоносителем избыточное давление, агрегат принудительно заставляет его циркулировать, тем самым обеспечивая доставку необходимого количества тепловой энергии во все помещения дома. Наличие такого нагнетателя позволяет не только уменьшить диаметры труб отопительных контуров, но и проложить их наиболее удобным способом и даже с учетом особенностей интерьера.
В настоящий момент существуют такие виды циркуляционных насосов:
- с сухим ротором;
- с мокрым ротором.
Насос с сухим ротором представляет собой обычный электродвигатель, на валу которого установлена крыльчатка, размещенная в герметичном корпусе. То есть, в этом агрегате перекачивающий узел и привод размещены отдельно и, конечно же, ротор электродвигателя никак не соприкасается с теплоносителем. В силу своих характеристик данные нагнетатели используются там, где нужна значительная мощность циркуляционного насоса – в тепловых сетях промышленных предприятий или централизованных котельных различных учреждений и организаций.
Мощные циркуляционные насосы для систем отопления с отдельным приводом отличаются внушительными габаритами и высоким уровнем шума, что делает невозможным их применение в частном домостроительстве. В индивидуальных системах устанавливаются агрегаты с мокрым ротором, имеющие совсем малые размеры и практически не издающие шума при работе. В этих перекачивающих устройствах для отопления дома привод и крыльчатка совмещены в одном корпусе. Для герметизации ротор помещен в оболочку из нержавеющей стали и помещен внутрь гильзы из того же материала. Гильза защищает от влаги статор агрегата, вся конструкция показана на рисунке:
Примечание. Конструктивно циркуляционные насосы для теплого пола ничем не отличаются от тех, что устанавливаются в основные контуры отопления и подбираются они по такому же принципу, о чем будет сказано ниже.
Немного о производителях. Один из самых популярных брендов – немецкие циркуляционные насосы WILO. За годы эксплуатации они зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Производитель предлагает несколько линеек агрегатов различной мощности и набором функций. Так что при выборе марки насосов стоит в первую очередь обратить внимание на этот бренд. Также широко распространены насосы фирмы GRUNDFOS, но их качество немножко похуже.
Расчет производительности насоса
Для начала определим все параметры, по которым производится подбор циркуляционного насоса для системы отопления. И хотя этих параметров немного, но каждый из них требует выполнения серьезных вычислений, простыми словами, надо сделать гидравлический расчет системы. Следует отметить, что подобные расчеты довольно сложны и если вы задались целью определить характеристики насосов таким путем, то придется запастись терпением. Мы же постараемся максимально упростить данный процесс.
По сути, для правильного подбора перекачивающего агрегата необходимо рассчитать 2 основных параметра:
- производительность;
- развиваемое рабочее давление (напор).
Рабочая производительность насоса проистекает из тепловой мощности всей системы отопления. Простыми словами, агрегат должен перекачивать такой объем теплоносителя, чтобы доставить вместе с ним достаточное количество тепловой энергии радиаторам во всех помещениях. Для этого нужно знать потребную на обогрев здания тепловую мощность. Если брать укрупненно по квадратуре, то на дом площадью 100 м2 величина мощности составит 10 кВт. Тогда расчет производительности выполняется по формуле:
G = 3600Q/(c∆t), где:
- G – требуемый расход теплоносителя, кг/ч;
- Q – тепловая мощность системы, кВт;
- с – удельная теплоемкость воды, равна 4.187 кДж/кг ºС;
- Δt– разница температур в подающей и обратной магистрали, при расчетах обычно принимается равной 20 ºС.
Циркуляционный насос для котла в нашем примере со зданием 100 м2 должен обладать такой производительностью:
3600 х 10 х 4.187 х 20 = 429.9 кг/ч или 0.43 т/ч.
Осуществляя выбор циркуляционного насоса, вы можете заметить, что его производительность в паспорте или инструкции по эксплуатации указана не в массовых единицах расхода, а в объемных. Тогда надо просто перевести массу воды в объем через плотность, которая при температуре +60 ºС составляет 0.983 т/м3:
0.43 /0.983 = 0.44 м3/ч – это и есть искомая рабочая производительность агрегата.
Важно. Чтобы работа циркуляционного насоса была надежной и долговечной, он должен функционировать в комфортном для себя диапазоне мощности. При выборе надо убедиться в том, что нужная вам производительность лежит в этом диапазоне.
Подбор насоса по напору и расходу
Следующий этап расчета циркуляционного насоса более сложный и состоит в том, чтобы определить его рабочее давление. Его должно хватать на преодоление:
- сопротивления трению воды о стенки трубопроводов;
- местных сопротивлений, изменяющих структуру потока (повороты, тройники, арматура, оборудование и так далее).
В математическом выражении формула для расчета мощности насоса, то бишь, необходимого давления, выглядит следующим образом:
P = Rl + Z, где:
Р – общие потери давления в системе, что должны преодолеваться насосом, Па;
- R – удельные потери на трение, Па/м;
- l – длина трубопровода одного диаметра, м;
- Z – падение давления в местных сопротивлениях, Па.
Вот тут-то и начинаются дебри, разобраться в которых простому домовладельцу подчас очень сложно. Мы предлагаем вычислить напор насоса более простым путем. Для этого надо следовать алгоритму:
- ройдите по ссылке http://dwg.ru/dnl/11875 и в один клик скачайте «Таблицы для гидравлического расчета Шевелевых». Начиная со страницы 31 (Таблица 1) показаны значения 1000i для разных расходов и диаметров труб;
- рассчитанный ранее расход для водяного насоса пересчитайте из м3/ч в л/сек. В нашем примере получится 0.12 л/сек;
- находим это значение в левом столбце таблицы и принимаем оптимальный диаметр трубы по столбцам справа. Скорость движения должна лежать в пределах 0.7—1 м/с. Для нашего примера и стальных труб скорость будет 0.71 м/с, а диаметр – 15 мм (стр. 32).
Берем значение 1000i из того же столбца (у нас – 139.9) и высчитываем сопротивление всей трубы на трение. Если взять ее протяженность 20 м в приведенном примере, то сопротивление будет:
139.9 / 1000 х 20 = 2.8 м водного столба или 0.28 Бар. Поскольку система отопления состоит из труб разных диаметров, то надо просчитать таким же образом сопротивление каждого из них. После этого все результаты суммируются и получаем общие потери давления на трение (значение Rl в формуле).
Чтобы произвести окончательный подбор насоса по параметрам, осталось узнать величину потерь давления в местных сопротивлениях (значение Z в формуле). Что касается котла, запорной арматуры и радиаторов, то их сопротивления указаны в техническом паспорте, их надо суммировать и приплюсовать к предыдущей цифре потерь на трение. Падение давления на поворотах, тройниках и прочих местных сопротивлениях надо просто принять в размере 20% от общих потерь на трение и прибавить их к полученной ранее сумме. На этом расчет окончен.
Заключение
Современная система отопления с циркуляционным насосом имеет массу достоинств. Но чтобы ее смонтировать, надо потратить время и усилия на подбор оборудования, в том числе и насоса. Как видите, дело это непростое, если нет уверенности в своих силах, то лучше в этом вопросе довериться специалисту.
