Как подобрать циркуляционный насос для теплого пола расчет

С чего начать

Среди всего многообразия технологий устройства теплого пола (электрического, инфракрасного и других), особой популярностью пользуется водяная система. Она долговечная и надежная, но без предварительного правильного расчета есть вероятность увеличения затрат при осуществлении монтажа и снижение эксплуатационных свойств системы.

Водяной теплый пол

Проект водяной системы отопления может быть разработан в качестве одного из пунктов проектной документации на дом. Также его можно отдельно заказать или выполнить самостоятельно. Некоторые фирмы, специализирующиеся на монтаже водяного теплого пола самостоятельно выполняют предварительный проект системы.

Проект потребуется даже при самостоятельном устройстве водяного теплого пола. Это позволит приобрести материал и фасонные элементы в нужном количестве, а сам монтаж выполнить в короткие сроки, не отвлекаясь на расчеты и переделки.

Схема раскладки и подключения в частном доме

Для составления проекта потребуется наличие и учет следующих данных:

1. Поэтажный план здания.
2. Материал наружных стен и окон с дверями.
3. Желаемую температуру внутри помещения.
4. Информация о том, где расположены стояки и отводы внутри строения.
5. План расстановки мебели.

Зная перечисленные нюансы помещения, сначала выполняют тепловой расчет, а затем приступают составлению схемы монтажа.

Особенности

В любой системе отопления (тем более в системе обогрева пола) обязательно должен быть насос. Он нужен для циркуляции жидкости в системе. При его отсутствии не будет происходить обмен теплой и холодной жидкостей. В месте нагрева воды будет происходить интенсивное нагревание, что в будущем может привести к перегреву нагревательных элементов, выводу из строя всей электрики, закипанию воды в системе.

Насосы для системы теплого пола ничем кардинально не отличаются от других аналогов для радиаторного отопления. Такие агрегаты нельзя использовать для подъема воды, они на это не рассчитаны. Они предусмотрены для того, чтобы гонять воду в системе, не давая ей неравномерно прогреваться. Незначительные подъемы в системе возможны, насос необходимо выбирать, заранее учитывая этот факт.

Правила и нюансы эксплуатации оборудования

Циркуляционный насос покупается не на год и даже не на два. Поэтому каждый владелец загородного дома должен позаботиться, чтобы оборудование было исправно в течение долгих лет. Добиться надежности и корректности работы устройства можно только в случае правильного и своевременного обслуживания.

В список основных правил эксплуатации насоса отопления необходимо включить следующие аспекты:

• запрещено включать прибор с нулевой подачей;
• убедиться, что оборудование заземлено;
• проконтролировать, чтобы электрический мотор не нагревался выше допустимой нормы;
• проверить соединение в клеммном коробе на наличие/отсутствие повреждений, а все кабели должны быть полностью сухими;
• удостовериться, что во время старта устройства не возникает никакого постороннего шума или вибрации;
• оборудование должно работать с рекомендованным производителем уровнем расхода теплоносителя;
• запрещено запускать циркуляционный насос без воды.

Если оборудование простаивает на протяжении длительного времени, то рекомендуется каждый месяц включать его на 10-30 минут. Такое простое правило поможет избежать окисления и, как результат, блокировки вала.

В случае появления каких-либо сбоев или проблем в работе насоса следует в кратчайшее время вызвать мастера. Это поможет избавиться от множества проблем и незапланированных финансовых трат

Особое внимание необходимо уделить температуре теплоносителя. Она не должна превышать 60-65 градусов Цельсия

Если пренебречь этим правилом, то в трубах и внутри насоса будет появляться осадок, который негативно скажется на работе всей системы отопления.

Конструктивные элементы

Коллекторный узел для устройства теплого пола состоит из большого количества элементов, которые обеспечивают его эффективную работу. В их перечень входит:

• циркуляционный насос. Устанавливается на трубопроводе подачи. Комплектация системы насосом обеспечивает ее необходимым давлением. Это делает возможным циркуляцию теплоносителя в нужном объеме, что в несколько раз увеличивает эффективность напольного отопления;

• узел подмеса. Это регулирующий клапан, через который происходит подпитка системы горячей водой. Работа данного узла происходит в автоматическом режиме благодаря датчикам температуры. Они регистрируют изменение параметров теплоносителя, после чего дают команду на открытие клапана. Он остается в таком виде, пока температура жидкости не повысится до нужного значения. В качестве терморегулятора используется сервопривод;

• распределительная гребенка. Представляет собой узел, который комплектуется множественными отводами для подключения водяного контура. На гребенке устанавливаются расходомеры. Они позволяют распределять теплоноситель по разным зонам водяного контура;

• воздухоотводчик. Позволяет удалить лишний воздух из системы, который может нарушать ее нормальную работу. Присутствует в дорогих моделях, которые представляют собой готовый коллекторный узел;

• метеодатчик. Позволяет производить регулировку температуры теплого пола в автоматическом режиме в зависимости от погодных условий.

Устройство с 3-мя ходовыми смесительными клапанами

Трехклапанный коллекторный узел представляет собой конструкцию со следующими характеристиками:

• смешивание жидкостей с разными температурными показателями происходит внутри клапана;
• осуществляется одновременная подача подогретого теплоносителя от котла и жидкости от напольного отопления через байпас;
• для регулировки работы внутри клапана размещается заслонка. Она установлена перпендикулярно к трубе подачи и обратки. Изменяя ее положение можно произвести регулировку температуры подаваемого в напольное отопление теплоносителя;
• недостатком конструкции данного типа считают наличие скачков температуры. Преимущество 3-ходовых клапанов – универсальность, поскольку они подойдут для всех типов водяных контуров.

Насосы, укомплектованные «сухим» ротором

У таких устройств все элементы находятся в отдельном корпусе. Достаточно мощные гидравлические агрегаты способны обслужить квартиры большой площади или одновременно несколько. Для размещения устройств с «сухим» ротором необходимо выделить технологическое помещение. Их устанавливают на отдельной раме.

Такие насосы имеют значительный вес, а высокие показатели издаваемого шума не позволяют их размещать в жилых комнатах. Для частных домовладений используются редко. Водные насосы с «сухим» ротором применяют для больших по площади помещений — производственных и коммерческих.

Они работают с приводом от трехфазного двигателя. Насосы оснащают полным защитным комплектом для электрических компонентов.

Материалы для теплого пола

Схема такого пола на картинке выглядит всегда довольно сложной – масса коммуникаций, соединенных между собой, по которым к тому же течет вода. Однако на деле система включает не такой уж обширный список элементов.

Материалы для водяного теплого пола

Комплектующие для водяного теплого пола:

• при отсутствии возможности подключения к системе централизованного отопления – нагревательный котел;
• насос, который либо встроен в котел, либо приобретается отдельно. Он будет нагнетать воду в систему;
• непосредственно трубы, по которым будет двигаться теплоноситель;
• коллектор, который будет отвечать за распределение воды по трубам (не всегда необходимый);
• для коллекторов будут необходимы специальный шкаф, разветвители, распределяющие холодную и горячую воду, а также клапаны, система аварийного слива, приспособления для отведения воздуха из системы;
• фитинги, шаровые клапаны и т. д.

Один из вариантов схемы отопления в частном доме с теплым полом на первом этаже

Также для обустройства теплого пола понадобится материал для теплоизоляции, крепежи, сетка армирующая, лента демпферная. Если выполняется сырой способ монтажа, то еще и бетонная смесь, из которой будет изготовлена стяжка.

Крепления для труб водяного теплого пола

Планка монтажная для теплого пола

От методики монтажа часто будет зависеть и выбор материалов и инструментов для системы подогрева пола. Существуют два вида укладки оборудования – это сухая и мокрая.

1. Мокрая технология предусматривает использование утеплителя, крепежной системы, труб, бетонной стяжки. После того как все элементы будут залиты стяжкой, поверх укладывается и само напольное покрытие. По периметру помещения обязательно укладывается лента демпферная. Под утеплитель желательно поместить гидроизоляционный слой на случай утечки воды – он защитит соседей от возможного потопа.
2. Сухая технология. В этом случае система обогрева укладывается на деревянные пластины или полистирольные маты в специально сделанные каналы. Поверх системы укладываются листы фанеры или ГВЛ. Сверху монтируется напольное покрытие. Кстати, не стоит укладывать поверх системы ДСП или ОСБ, так как в их составе есть вещества, которые под воздействием повышенной температуры начинают испаряться и негативно воздействуют на организм человека.

Ни первый, ни второй способы не являются идеальными – каждый имеет свои достоинства и недостатки. Однако чаще всего применяется именно мокрый способ, когда система теплого пола укладывается в стяжку. Причина проста – дешевизна, хотя в обслуживании этот вид довольно сложен. Например, отремонтировать трубы в стяжке будет непросто.

Стяжка для теплого пола

Неисправности насоса отопления

Рассмотрим ещё одну проблему, с которой часто сталкиваются.

Насос работает обычно зимой. То есть, зимой он постоянно вращается и проблем с ним не возникает. Но стоит зиме закончиться, насос отключается и полгода стоит без движения.

Качество воды не всегда хорошее, отчего в системе начинают выпадать соли жёсткости в осадок. В частности, в корпусе, между корпусом и крыльчаткой собираются соли жёсткости. Когда насос стоит, он просто-напросто закоксовывается – крыльчатка зарастает солями жёсткости.

Когда приходит отопительный сезон, насос включают – он гудит, но циркуляции нет, потому что крыльчатка не вращается из-за солей жёсткости, закоксовавших её. Маломощный же мотор не может провернуть в этом случае крыльчатку.

Первое, что приходит в голову при отсутствии опыта, – это менять насос. На самом деле, проблема решается проще. Нужно открутить гайку, и там вы увидите вырез либо под отвёртку, либо под шестигранный ключ. Далее нужно вручную провернуть подходящим инструментом вал насоса с крыльчаткой. Если вы её с места стронули, немножко покрутили, дальше насос справится сам. Но бывают случаи, когда этого не удаётся сделать. Тогда нужно открутить весь ротор от корпуса и прочистить всю поверхность крыльчатки и внутренность корпуса от накипи. Далее собрать насос в обратном порядке.

Расчёт оборудования

Прежде, чем приступить к расчёту насоса циркуляционного для отопления, необходимо изучить функции, выполняемые устройством, поскольку именно они являются определяющими при проведении указанного мероприятия:

1. Водяной насос осуществляет перекачивание теплоносителя, объём которого зависит от площади отапливаемого помещения.
2. Аппарат преодолевает сопротивление труб и арматуры.

Опираясь на эту информацию, осуществляется расчёт насоса для отопления.

Мощность

Исходя из потребности обогреваемого помещения в тепловой энергии, необходимо уточнить рабочую мощность, которой должен обладать приобретаемый аппарат. Для этого требуется применение следующей формулы:

G = Q/(1,16*DT).

Здесь использованы следующие величины и значения:

Q
— количество тепловой энергии, которое потребляется обогреваемым помещением.

DT
— показатель разницы температур теплоносителя, циркулирующего в прямом и обратном контурах. Данная величина является постоянной, однако её значение зависит от типа отопления:

• двадцать градусов — обычное обогревательное оборудование;
• десять градусов — низкотемпературное отопление;
• пять градусов — система “тёплый пол”;

1,16
— удельная теплоёмкость. Речь идёт об обычной воде. В случаях, когда в системе присутствует другой теплоноситель, следует подставлять значение, присущее именно ему.

Стоит заметить, что расчёт мощности водяного насоса может быть осуществлён при посредстве иной формулы:

G=3.6*Q/(c*DT).

c
— означает удельную теплоёмкость жидкости, которая циркулирует в трубопроводе.

Результат подобных вычислений отображается в кг/ч. Однако достаточно часто производительность рассматриваемого агрегата указывается в кубометрах. Дабы отобразить полученное значение в м3\ч, следует разделить его на плотность воды.

Пример расчёта

Если площадь дома равна 150 метров квадратных, то потребность такого помещения в тепле составит 15000 Ватт. Поскольку отопление здания осуществляется посредством стандартной системы обогрева, оснащённой обычными радиаторами, дельта температур будет равна 20 градусам.

Подставляя имеющиеся данные в соответствующую формулу, можно получить значение искомой величины:

15000/(1,16*20)=646,55 кг/час.

При пересчёте на кубометры, получается:

646,55/971,8=0,665 м3/час.

Критерии выбора клапанов

Трехходовой клапан в коллекторе позволяет поддерживать нужную температуру теплоносителя

Если циркуляционный насос регулирует объем подачи рабочей жидкости, то регулирующий клапан ограничивает жидкость по температуре. Автономный котел выдает теплоноситель с температурой 95 градусов. В системе отопления вода ненамного холоднее — 80—90 градусов. Нормальная температура жидкости в обогреваемых полах составляет 35-55 градусов. Регулирующий термостат определяет температуру потока рабочей среды и дает команду клапану на открытие отверстия с обратного хода. Подпитываясь прохладной водой, температура понижается. По достижении в трубах температуры 55 градусов циркуляционный насос отключается от сети термостатом, после чего снижается объем проходящего теплоносителя.

Трехходовой клапан представляет собой агрегат с 1 выходом и 2 входами. Затвор клапана открывается датчиком температуры, находящимся в клапане.

При выборе клапана учитываются показатели:

1. Объем помещения для обогрева. Маленькие комнаты не требуют сложных узлов с автоматикой. Балконы, туалеты, коридоры легко работают под присмотром простейших приборов. Обогрев больших территорий требует автоматического клапана со встроенным датчиком температуры открытия диафрагмы.
2. Объем пропускаемой жидкости. Этот показатель определяется при написании проекта системы отопления. Клапан должен отвечать требованиям пропуска жидкости. В противном случае он выйдет из строя.
3. Диаметр сечения для подключения к трубам отопления. При разных показателях применяются переходники.
4. Материал изготовления. Качественные клапаны изготавливаются из бронзы или латуни — материалов с небольшим коэффициентом расширения. Они не меняют свойства при контакте с горячим теплоносителем.

Перед установкой клапан подлежит проверке — устанавливается минимальное значение температуры регулирующего кольца и пропускается поток горячей воды. Исправный клапан этот поток обязан перекрыть.

Отопление жилых домов с двумя и более этажами предполагает использование нескольких водяных контуров отличающейся длины. Связка трехходового клапана и сервопривода с контроллером позволяет подавать горячий теплоноситель в определенное помещение или отправлять на подогрев.

Изначально сервопривод для отопления в комплект не входит. Но наличие сервомотора позволяет регулировать температуру в зависимости от времени суток.

Для клапана с электродвигателем пусковыми механизмами являются электромагниты или маломощные серводвигатели.

Какие данные наносятся на корпусе насосов

Стандартная маркировка должна указывать все технические характеристики насоса. Первая верхняя цифра на насосе указывает монтажный диаметр водопроводных труб, вторая максимальную высоту подъема жидкости (давление), третья – общую длину агрегата в рабочем положении. Следующие цифры обозначают рабочее напряжение и частоту колебания в сети, коэффициент смещения фаз. Как дополнительная информация может даваться изменение максимальной высоты подъема воды в зависимости от диаметров трубопроводов.

Циркуляционный насос для теплого пола

Некоторые насосы имеют по два двигателя, что позволяет без перегрева обмоток проходить пиковые нагрузки за счет автоматического включения в работу второго. Кроме того, второй двигатель выполняет функцию дополнительной защиты системы обогрева в случае выхода из строя одного из двигателей. Такая защита исключат размерзание системы в зимний период.

Как подбираются технические характеристики насоса

Для теплого пола применяются циркуляционные насосы, по своим техническим параметрам они в максимальной степени соответствуют выдвигаемым требованиям. Производительность насоса рассчитывается по формуле

Q = 0,86×Pн/(t°пр.т – t°обр.т).

В этой формуле Pн равняется максимальной мощности теплового контура в кВт; t°пр. т – начальная температура теплоносителя на входе в систему обогрева; t°обр. т – температура теплоносителя на выходе из системы обогрева пола. Если в квартире к одному насосу планируется подключать несколько контуров, то необходимо суммировать все значения по каждому из них.

Практический совет. Профессионалы рекомендуют для каждого помещения монтировать автономную систему теплого пола. Это позволит более точно регулировать параметры микроклимата с учетом назначения помещения и повысить надежность работы отопительной системы.

Формулы для расчета насоса

Разница температур на входе и выходе зависит от нескольких факторов:

• Длины контура. Чем больше длина, тем больше площадь должна обогреваться. Это значит, что потребуется много тепловой энергии, температура на входе и выходе будет значительно отличаться;
• Эффективности теплоизоляции. Если во время монтажа теплого пола грубо нарушались установленные правила, то непродуктивные тепловые потери будут составлять значительные показатели. Особенно это заметно на первом этаже, неправильная теплозащита приводит к тому, что большое количество тепловой энергии расходуется на обогрев почвы. Такие условия эксплуатации также становятся причиной чрезмерного расхода тепловой энергии и понижения эффективности системы, увеличивают нагрузку на насос;
• Климатической зоны расположения здания. Чем севернее проживает владелец квартиры, тем больше запас по мощности должна иметь система теплого пола, тем больше мощность у циркуляционного насоса. Производители рекомендуют приобретать насосы с 20–25% запасом по мощности.

Расчет и выбор насоса

Таблица характеристик для подбора насоса

Второй важный показатель насоса – напор потока. Напор должен быть достаточным для преодоления гидравлического сопротивления жидкости в системе. Гидросопротивление зависит от общей длины контура, его диаметра и скорости движения теплоносителя. Производители систем водяного пола должны указывать эти параметры, если подогрев делается самостоятельно, то для расчета величины напора насоса нужно пользоваться формулой

H= (П×L + ΣК) /(1000), где

• Н – требуемый напор насоса;
• П ­– гидросопротивление погонного метра контура, зависит от диаметра, материала изготовления труб и скорости движения жидкости;
• L – общая длина контура, включающая и надземные системы управления;
• К – рекомендованный коэффициент запаса мощности насоса.

После получения всех данных можно приступать к выбору конкретной модели.

Подбор насоса для теплого пола

Пример приблизительного расчёта

Рассмотрим на простом примере, как рассчитать обогреваемую площадь и мощность электрического пола на кухне, которая располагается на первом этаже. Пол будет использоваться в качестве дополнительного источника тепла. Площадь помещения равна 10 м2. Из нее требуется вычесть площади, занимаемые холодильником и мебелью – 0,36 м2 и 2,4 м2. От стен при прокладке контура стоит отступить примерно на 5-10 см – это составит около 0,5 м2.  Таким образом, получаем 10 – 0,36 – 2,4 – 0,5 = 6,7 м2. Это значение равно той площади пола, под которой будет обустроен электрообогрев. Для кухни, расположенной на первом этаже (то есть снизу помещения находится холодный подвал), при условии дополнительного обогрева достаточной будет мощность пола 140 Вт/м2. Теперь требуется умножить площадь обогреваемого пола 6,7 м2 на 140 Вт/м2. Получается, что мощность нагревательной системы должна быть 930 Вт.

Расчет теплого пола своими руками

Часто встречаемые поломки

Наиболее распространенная проблема, из-за которой оборудование, обеспечивающее принудительную перекачку теплоносителя, выходит из строя — это его длительный простой.

Чаще всего система отопления активно используется зимой, а в теплое время года отключается. Но так как вода в ней не отличается чистотой, то со временем в трубах выпадает осадок. Из-за накопления солей жесткости между крыльчаткой и насосом агрегат перестает работать и может выйти из строя.

Решается вышеуказанная проблема достаточно легко. Для этого нужно попытаться самостоятельно запустить оборудование, открутив гайку и вручную повернув вал насоса. Нередко такого действия бывает более чем достаточно.

Если прибор все-таки не запустился, то единственным выходом будет демонтаж ротора и последующая основательная чистка насоса от накопившегося осадка солей.

Для чего нужен циркуляционный насос

Открытые отопительные системы, в которых теплоноситель циркулирует по кругу, работают по следующей схеме: охлажденная вода поступает в котел, и после нагрева за счет теплового расширения поднимается вверх по трубам отопления, нагревая батареи отопления. Далее, по замкнутому контуру она опускается вниз и по горизонтальному трубопроводу с небольшим уклоном снова попадает на нагревательные ТЭНы котла.

Для перемещения воды по трубам в магистраль устанавливают электронасос, который лопатками своего рабочего колеса проталкивает тепловой носитель. Регулировку температуры в радиаторах отопления производят за счет изменения температуры воды в нагревательном котле, второй метод – регулирование скорости движения водного потока по трубам.

Многие типы циркулярников имеют 2 или 3 (реже 4) скорости, позволяющие повышать нагревательные свойства радиаторов за счет увеличения скорости движения теплоносителя.

Рис.2 Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Особенности устройства пола без смесительного узла

В системе обогрева пола со смесительным узлом не возникает проблем с температурным режимом теплоносителя в контуре. Нагретая котлом жидкость поступает в коллекторную группу, где происходит смешивание ее с охлажденным теплоносителем из обратной ветки контура. Благодаря этому теплый пол всегда имеет приемлемую температуру.

Монтаж водяного оборудования обогрева пола без смесительного узла предполагает рабочий процесс системы с отсутствием регулировки температурного режима поступающей в контур жидкости. Поэтому для такого типа установки требуется отдельный котел.

При установке теплого пола без коллектора нагретый отопительным прибором теплоноситель в процессе поступления в трубопровод быстро остывает. За счет этого происходит неравномерный прогрев поверхности полового покрытия.

Чтобы максимально сохранить необходимую температуру в водяном контуре следует при монтаже системы без смесительного модуля учитывать такие требования:

• не использовать такую схему установки для помещений, площадь которых превышает 25 метров квадратных;
• в помещении должна быть полная теплоизоляция стен, включая использование утеплителя с внутренней и внешней их стороны;
• исключить потери тепла из окон – установить качественные стеклопакеты;
• вся площадь половой основы должна быть покрыта теплоизоляционным материалам;
• установку пола нужно производить сразу возле системы обогрева.

Для того, чтобы сохранить тепло при монтаже теплого пола без смесительного узла нужна обязательно теплоизоляция стен

При укладке водяного контура особое значение имеет правильный расчет его длины. Слишком большой метраж системы обогрева становится причиной заниженной температуры теплоносителя поступающего обратно. Это может привести к появлению конденсата в большом количестве на теплообменном устройстве котла. В итоге теплообменник быстро выйдет из строя.

Делаем правильные расчеты

Главными параметрами, на которые следует смотреть при выборе насоса – это подача и напор. Если выразить это одним словом – производительность. То гидравлическое сопротивление, которое может преодолеть насос равняется максимальному напору системы, при этом подача равняется нулю. Напор циркуляционного насоса полностью зависит от его производительности, что выражается в технической характеристике изделия.

На теплопотери может влиять сразу несколько факторов:

• показатель теплопроводности используемых материалов;
• наличие ограждающих конструкций;
• расположение дома относительно сторон света;
• температура воздуха на улице.

По окончании вычислений по расходу теплоносителя, необходимо определить уровень гидравлического сопротивления в греющем контуре. Для этого можно воспользоваться стандартными таблицами. Так, вы сможете получить наиболее точные данные по рабочей точке. Только после получения всех необходимых данных, можно приступать к выбору насоса для отопления.

Рассмотрим пример выбора насоса для дома, площадью в 200 м2. Смонтированная двухтрубная отопительная система из полипропиленовых труб Ø32 мм и протяженностью в 50 м, будет иметь температурный график 70/90°, а теплопотери составят 24 кВт при массовом расходе 1,03 м3/ч. После этого вычисляете гидравлическое сопротивление по таблице, оно составит 1,8 мбар/пог. м. Для протяженности труб в 50 м, сопротивление будет равняться 90 мбар. Плюс добавляется сопротивление элементов системы, пусть это будет 1 м вод.ст. Так, параметры точки будут следующие: производительность 1,1 м3/ч с напором в 2 м. Отталкиваясь от этих вычислений можно подобрать подходящий насос для отопления.

Выводы и полезное видео по теме

О расчете производительности циркуляционного оборудования повествует видео:

Правильная установка является залогом отличной работы любого прибора. Особенности монтажа насоса для отопления в видеоролике:

Система отопления, где для организации движения теплоносителя используется насос, имеет множество достоинств. Но чтобы безошибочно установить ее, придется потратить немного времени на разбор нюансов и выбор оборудования. Только в таком случае можно сделать свой дом поистине теплым и уютным.

Хотите добавить насос в систему отопления, но сомневаетесь в расчетах? Задайте интересующие вас вопросы в блоке комментариев – наши эксперты постараются вам помочь.

А может вы хотите дополнить наш материал полезными замечаниями? Или предложить другой вариант расчета отопительного насоса? Пишите свои замечания и рекомендации под этой статьей.