Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Какой циркуляционный насос выбрать?

Кроме основных характеристик необходимо обратить внимание и на другие показатели этого прибора:

Схема подбора насоса для системы отопления.

Экономичность. Очень важный фактор, и зависеть он будет от типа насоса, конструкционных особенностей, наличия блока электронного управления. Он позволит сэкономить до 40% электрической энергии и продлить срок службы насоса. Это устройство контролирует скорость вращения ротора в зависимости от потребности в интенсивности отопления. Так как прибор будет работать на полную мощность не всегда, то и уровень шума, создаваемый им, значительно снизится.
Запас прочности. После расчета напора и производительности насоса, необходимого для вашей топливной системы, прибавьте к этим цифрам еще 10-20%. Таким образом, прибор, установленный вами, не будет работать на износ, а станет использовать свой ресурс оптимально.
Срок службы современных насосов зависит от качества их исполнения. При условии правильной установки и эксплуатации они служат около 10 лет. Чтобы достичь этого, монтаж приборов производите перед входом в отопительный котел. В этом месте системы температура теплоносителя самая низкая, и износ деталей насосов, соприкасающихся с водой, не такой сильный. Для удобства демонтажа агрегата и последующего его обслуживания до места установки насоса и после него монтируют запорные краны. Если в системе предусмотрен расширительный бак мембранного типа, то насос устанавливают за ним, по ходу движения теплоносителя. Такая точка подключения позволяет наиболее эффективно удалять воздух. Помните, что образование воздушных пробок недопустимо. При монтаже циркуляционного агрегата необходимо расположить его так, чтобы ось вращения вала находилась в горизонтальной плоскости

Следует обратить внимание на степень загрязненности рабочей жидкости. Большое количество абразивных веществ, которые могут находиться в воде, срока службы насосу не добавят.

Кавитация

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается

Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.

Кавитация в системе отопления

В любом трубопроводе возможно возникновение кавитации. Разница в давлении вследствие, например, вследствие естественного спада давления в точках с разной высотой, трения потоков воды о стенки труб или ротора, на участках трубопровода приводит к кавитации — образованию микроскопических пузырьков из насыщенного пара в зонах с пониженным давлением.

Обычно такие зоны существуют недолго и как только давление повышается до значения, когда образовавшийся насыщенный пар не может существовать в равновесии с жидкостью, микропузырьки схлопываются, порождая микроскопическое подобие взрывов. Сами пузырьки и их схлопывание поодиночке не опасны, но, когда их много, это грозит к разрушениям материала труб, насоса и других узлов системы отопления.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Кавитационный нагрев воды

Для минимизации кавитации следует по возможности обеспечить ровное давление на всех участках системы и чем выше это давление, тем лучше. Понижение температуры перекачиваемой воды уменьшает вероятность кавитационных явлений. Также очевидно, что насосы с меньшим числом оборотов будут создавать меньше кавитации, что тоже нужно учитывать при выборе насоса.

Если вы не уверены в возможности самостоятельно рассчитать характеристики нужного насоса отопительной системы, то лучше предоставить это профессионалам. Специалист произведёт все необходимые расчёты, поможет вам в выборе лучшего насоса и установит его.

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.

Модификации насоса и технические параметры

Исходя из особенностей конструкции, насосы характеризуется производительной мощностью двигателя, типом ротора и управления.

Двигатель

Точный расчет параметров двигателя выполняется для конкретной отопительной системы, но общее правило подбора простое – мощность пропорциональна производительности (размера) рабочей части.

Управление работой

Управление насоса – это выбор скоростных режимов, от которых зависит эффективность всей системы. Для подогрева используется минимальный режим, в то время как при низких температурах быстрый отвод тепла требует увеличения скорости. Для регулирования этого процесса используется 2 типа управления:

  1. Механический. Выбор скорости производится самостоятельно, а переключение вручную. Такое управление эффективно для небольших контуров, где реагирование на изменение скорости происходит быстро. Насос для отопления в частном доме, чаще всего, приобретается с таким управлением благодаря невысокой стоимости и более высокой ремонтопригодности.
  2. Умные модернизированные модели управляются системой автоматики, которая в зависимости от температуры теплоносителя регулирует скорость потока. Стоят они дороже, но при установке многокомпонентных систем с коллекторами, он незаменимы. Кроме этого они увеличивают энергоэффективность на 25-35%.

Каждый производитель использует свои разработки, способствующие безаварийной работе в течение срока годности, поэтому цены на модели с одинаковыми характеристиками отличаются, также как и качество оборудования.

У внешне одинаковых насосов могут быть совершенно различные характеристики

Снижение стоимости в более дешевых фирмах происходит за счет минимального запаса прочности. Чаще всего это подразумевает уменьшение толщины на неответственных элементах деталей, использование менее прочных и дешевых материалов, которых хватает только на указанный срок эксплуатации. Выбор фирмы–производителя во многом определяет качественные характеристики изделия. Сориентироваться в них можно, прочитав отзывы или углубившись в изучение используемых для деталей материалов.

Ротор или маховое колесо

Существует 2 принципа работы ротора:

Сухой. Трущиеся детали и сам ротор находится в герметично закрытом корпусе, – с водой соприкасаются только лопасти, создающие поток. Такие модели характеризуются высокой мощностью, эффективностью, но более чувствительны к механическому загрязнению энергоносителя. Требуется прохождение ежегодной технической профилактики электродвигателя. Кроме того, их установка должна проводиться удалено от жилых комнат из-за повышенного уровня шума.

Циркуляционный насос с сухим ротором – двигатель и нагнетатель расположены в разных корпусах

Мокрый. Наиболее распространенный тип за счет неприхотливости в обслуживании, стоимости и разнообразия моделей. В открытой конструкции движущиеся детали (подшипники, валы, ротор и т. д.) находятся в воде, которая одновременно является для них смазочным материалом и охладителем для двигателя. Используются соответствующие нержавеющие сплавы, прокладки из водостойких материалов. Система менее прихотлива к механическим примесям в энергоносителе, а срок службы бытового прибора рассчитан на 7 лет.

В насосе с мокрым ротором двигатель и нагнетатель расположены в одном корпусе

Кавитация в отопительной системе и в системе водоснабжения

Кавитация – это такой процесс, во время которого в отопительной установке благодаря уменьшению давления образуются молекулы пара. Такой процесс имеет место в том случае, если в трубах снизится или повысится скорость потока жидкости.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса
Кавитация в системе отопления

Если отопительная система характеризуется слишком низкими или слишком высокими температурами, то такое явление может сказаться отрицательным образом. Пар, который образуется, собирается в пузырьки, и если они лопаются, то, тем самым, наносят повреждение материалу, из которого изготовлены трубы или другие компоненты системы отопления.

Если у вас не получается самостоятельным образом произвести такие операции, как как рассчитать насос для отопления, или вы сомневаетесь в их правильности, то лучше доверить это дело профессионалу в данной области. Специалист не только поможет с выбором помпы или произведением расчетов, но также займется непосредственно и установкой насоса.

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:

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

Рекомендации по установке насосов

При установке насосов в магистраль отопления необходимо соблюдать следующие правила:

  • Агрегат устанавливается таким образом, чтобы его вал занимал горизонтальное положение, направление перемещения теплоносителя должно соответствовать стрелке на корпусе прибора.
  • Крепление подобранного устройства производится разводным сантехническим ключом при помощи резьбового крепежа (накидные гайки от фитингов американка) с прокладками.
  • Подсоединение к системе электроснабжения производится согласно электрической схеме включения, при этом используют три провода сечением не менее 0,75 мм. кв. и внешним диаметром, рассчитанным на уплотнительную муфту в коробке.

Перед первым включением проверяют трубопровод на отсутствие посторонних предметов, герметичность резьбовых соединений, правильность подключения проводов и параметры питающей электросети, убеждаются в том, что краны запорной арматуры открыты.

При включении удаляют воздух из насоса выкручиванием резьбовой пробки, проверяют амперметром силу тока в обмотке электродвигателя (она должна соответствовать данным, приведенным на корпусной маркировке), убеждаются в отсутствии повышенной вибрации и шума при работе агрегата.

Модели насосов Grundfos

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Насосы UPS – это агрегаты с циркуляционного типа, с мокрым ротором. На данных моделях применяется двигатель с асинхронным видом действия. Насос укомплектован специальной клеммой коробкой, которая обеспечивает подключение агрегата к электроэнергии. При первоначальном запуске рекомендуется открыть технологическое отверстие и спустить воздух из рабочей камеры насоса. Так же в конструкции предусмотрена возможность ручной прокрутки ротора в случае его закисания. Данные насосы обладают тремя скоростными режимами работ, которые выставляются вручную и обеспечивают устойчивую работу определенных систем.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Насосы новой модели AIpha 2 (L) являются первыми в общей линейки серии. Данный наос обладает более широкими возможностями чем насосы серии UPS. Здесь присутствует электродвигатель, который имеет постоянные магниты на корпусе. Если один из магнитов удалить, что во многих случаях делают русские умельцы, можно значительно сократить энергопотребление агрегата. Так же в новой конструкции отсутствует технологическая гайка для выпуска воздуха. В этой модели происходит автоматический сброс воздуха при кратковременном включении насоса на третьей скорости. Подключение к электропитанию стало проще, это происходит с помощью штекерного разъема. Данная модель обладает уже семью режимами работы. К имеющимся трем прибавилось еще два режима работы с постоянным перепадом давления и два режима пропорционального регулирования.

Работа насоса в режиме постоянного перепада – предполагает устойчивую работу насоса даже в тех случаях, когда в системе происходит изменения расхода жидкости и перепад давления. Создаваемый насосом определенный уровень давления, всегда будет автоматически поддерживается на одном уровне.

Режим пропорционального регулирования – данный режим работы обеспечивает надежное функционирование насоса в случае, когда в системе происходит переменный расход. Данный режим не заменим если в процессе эксплуатации происходит периодическое перекрывание радиаторов, что приводит к возрастанию давления в системе. Происходит автоматическое снижение скорость вращения насоса, в результате расход и напор в системе будет пропорционально уменьшаться. Основных режимов работ все же три. Системы, в которых они применяются;

  • теплые полы,
  • однотрубные системы,
  • тупиковые системы,
  • коллекторные системы,
  • двухтрубные системы,
  • радиаторные системы.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Самой инновационной можно назвать модель AIpha 3. Эту модель можно рассматривать как очень точный инструмент способным одновременно обеспечивать надежную работу всей системы и в тоже время позволяет контролировать расход теплоносителя. Эту возможность можно использовать совместно с приложением Grundfos GO Balance. Наличие этих приложений позволяют производит настройку всей топливной системы на удаленном расстоянии. Данное оборудование можно использовать и для измерения и балансировки всей системы отопления, устанавливая его на место другого циркуляционного насоса, подходящего по своим габаритам и размерам. Особенно хорош насос при балансировке радиаторов, коротких петель в системе теплый пол, а также при малых расходах теплоносителя. Наличие возможности трехкратной градации режимов как постоянного, так и пропорционального напора делают данную модель очень надежной и продуктивной. Ведь как известно, для любого мастера производящим монтаж отопительной системы, очень важным является способность монтируемого оборудования обеспечить нормальный расход теплоносителя, а для заказчика важным является надежность и экономичность данной системе. Циркуляционный насос дает положительный результат обоим. Экономичный и достаточно простой в обслуживании данный насос очень хорошо подходит для обустройства автономного отопления в загородных домах и отдельных квартирах.

Подбор центробежного насоса

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Напор насосного оборудования циркуляционного типа

Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.

Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.

При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).
Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.

    — котел – 0,1-0,2;
    — теплорегулятор – 0,5-1;
    — смеситель – 0,2-0,4.

При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).

Оборудование с «сухим» ротором

Данный механизм отличается высоким уровнем КПД. Этот показатель доходит до 80%, что позволяет использовать данное оборудование при монтаже отопительных систем в больших и производственных помещениях. При этом непосредственно ротор работает без прямого контакта с жидкостью. Данный тип циркуляционных насосов имеет и ряд значительных недостатков. Главным из которых можно отнести тот факт, что работа насоса требует постоянного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию посторонних примесей и воздушных пузырьков, что может привести к нарушению герметичности в уплотнительных кольцах. Высокий шум работающего механизма так же можно отнести к его недостаткам при использовании в системах отопления частных домом и небольших помещений. На данный момент на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором

  • блочные
  • вертикальные, здесь выходные и входные патрубки расположены вертикально на одной оси
  • горизонтальные(консольные), здесь оба патрубка перпендикулярно друг другу.

Расчет мощности

Оптимальный выбор насоса определяется по графику пересечения кривых напора и расхода воды, значения которых определяются по внутренним характеристикам отопительной системы или водоснабжения. Выбор будет оптимальным, если насос в выбранной рабочей точке будет работать с лучшим КПД, в этом случаем можно считать расчет мощности насоса отопления выполненным верно.

В такой рабочей точке мощность насоса соответствует потреблению энергии отопительной системой. Если рабочая точка выбрана неверно, то установленный по ней насос будет работать плохо, потребляя более высокую мощность, чем это необходимо и, в конечном счёте, может привести к перегрузке и выходу из строя насоса и всей отопительной системы. В таких случаях приходится выбирать новый более мощный насос.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Рабочая точка насоса

Мощность насоса отопления определяется по формуле:

P2(кВт) = (p * Q * H) / 367 * КПД,

здесь p – плотность воды в килограммах на литр, Q – расход воды в кубометрах в час, H – напор воды в метрах.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

18 + шестнадцать =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector