Підбір насоса для системи опалення за параметрами: напір, витрата, робоча точка насоса і системи.

Сучасну систему опалення неможливо уявити без циркуляційного насоса. Це насос, який діє у замкнутих колах системи опалення, заповнених водою, і переміщає воду, створюючи примусову циркуляцію. За видами охолодження частин мотора насоси бувають з мокрим і сухим ротором. В насосах із мокрим ротором всі частини, що обертаються всередині мотора, працюють в середовищі, що перекачується. У них відсутні сальник і ковзне торцеве ущільнення, що застосовуються в звичайних насосах для ущільнення валу. Змащування підшипників, вала та охолодження частин мотора здійснюється середовищем, що перекачується. Частина мотора, що знаходиться під напругою (статор із обмоткою), відділена від роторної «моторної» порожнини розділювальною склянкою. У насосах із сухим ротором повітряне охолодження частин мотора, тому рівень шуму у них набагато вищий, ніж у вологороторних. Такі насоси ідеально підходять для більшості систем опалення та кондиціонування.

1. Корпус насосної камери;
2. Робоче колесо;
3. Віддзеркалювач;
4. Кільце ущільнення;
5. Керімчний радіальний підшипник;
6. Ротор;
7. Керімчний радіальний підшипник;
8. Захисна гільза ротора;
9. Вінт;
10. Кришка коробки виводів;
11. Конденсатор;
12. Вінт;
13. Коробка виводів;
14. Корпус двигуна;
15. Ущільнююче кільце;
16. Статор;
17. Ввід кабеля;
18. Інформаційна накладка;
19. Перемикач швидкостей;
20. Панель виводів;
21. Ущільнююча прокладка;
22. Ущільнююча прокладка;
23. Кільце ущільнення;
24. Різьбова пробка;
25. Болт.

Вибір насоса проводиться по робочій точці, в якій має працювати насос. Вона характеризується напором H (м) і витратою Q (м3/год). Їх значення визначають за умови роботи насоса в системі опалення, водопостачання і т. д. Оптимально обраний насос в робочій точці працює з максимальним ККД. У робочій точці врівноважується потужність насоса і споживання потужності трубопровідною мережею. Якщо параметри робочої точки розраховані невірно, тобто лежать за межами робочого діапазону насоса, то для обраного мотора це може викликати неприпустиме високе споживання потужності і привести до його перевантаження. У цьому випадку, необхідно заново вибрати потужнвший насос. Споживана потужність P2 насоса, яка вимірюється у кіловатах (кВт), обчислюється за такою формулою:

P2 = (p * Q * H) / 367 * ККД

де p – щільність рідини, що перекачується, в кг/дм3;
Q – витрата в м3 / год;
H – напір у м.
Розрахувати параметри робочої точки точно – це добре, розрахувати їх приблизно – це вже велика справа, тому треба вказати три формули, за якими дуже легко підібрати насос.

Продуктивність по теплу Q у кіловатах:

Q = S * qпит / 1000

де S – розмір площі, що обігрівається (м2);
qпит – питоме теплоспоживання (70 Вт/м2 для багатоквартирних будинків, 100 Вт/м2 для індивідуальних будинків).

V = Q / (1,16 * T)

де 1,16 – теплоємність води (Вт * год / кг * К);
T – різниця температур (становить 10-20 К для стандартних приміщень).

H = R * L * ZF / 10000

де R – питомий опір трубопроводу (дослідні значення від 100 до 150 Па / м);
L – протяжність найдовшого ділянки трубопроводу;
ZF – коефіцієнт запасу (2,2 для систем опалення, 2,6 для гарячого водопостачання).

При виборі насоса слід враховувати ймовірність виникнення кавітації. Це особливо важливо для систем з високими температурами і низьким тиском. Падіння тиску в системі (наприклад, через тертя об стінки трубопроводу, зміни швидкості потоку та геодезичної висоти) призводить до утворення бульбашок пари, якщо статичний тиск опуститься до тиску насиченої пари. Це явище називається кавітацією. Бульбашки, що утворилися, переміщуються разом з потоком і лопаються, якщо статичний тиск знову підніметься вище тиску насиченої пари.

Лопання бульбашок породжує мікровибухи, які при зіткненні з поверхнею призводять до руйнування матеріалу. Тому, для уникнення кавітації слід забезпечити достатній тиск на вході в насос.
Для того, щоб уникнути кавітації, необхідно:

• підвищити статичний тиск;
• знизити температуру рідини, що перекачується;
• вибрати насос з меншим NPSH (з меншими числами оборотів).

Необхідний кавітаційний запас (NPSH) залежить від насоса і приводиться на його характеристиці. Щоб не було кавітації, тиск на вході в насос має бути більшим NPSH на 0,5 м. Гідравлічно правильно підібраний насос повинен відповідати всім необхідним технічним умовам його роботи в системі.

Насоси для систем опалення споживають велику кількість електроенергії в будівлях, так як протягом року тривалий період знаходяться в роботі. За допомогою автоматичного регулювання потужності насосів, які використовуються в системах опалення, можливе до 50% зниження споживання електроенергії. Застосування високоефективних насосів дозволяє скоротити витрати до 80%, порівняно зі стандартними насосами. Система автоматичного регулювання потужності насоса дозволяє оптимізувати його гідравлічні параметри при всіх режимах роботи і особливо в типових для опалювальних систем режимах неповного навантаження. Наступним важливим результатом, що досягається завдяки автоматичному регулюванню потужності, є запобігання росту тиску за насосом і, як наслідок, – відсутність гідравлічного шуму при протіканні рідини через терморегулювальні вентилі.

Розрахунок циркуляційного насоса для системи опалення будинку

Під час влаштування системи опалення з примусовою циркуляцією теплоносія важливо правильно зробити розрахунок циркуляційного насоса. Від правильності підбору залежить здатність насосного агрегату забезпечити необхідну кількість теплоносія в кожне приміщення і до найвіддаленіших точок, невисоке споживання електроенергії та відсутність шумів у системі опалення.

Що потрібно розраховувати?

Розрахунок “циркуляційника” ґрунтується на двох показниках: витрата та напір. Нижче наводиться приклад, як пропонує робити розрахунок компанії WILO, де

Q – необхідна витрата

V – тепловтрати (або потужність котла) в кВт

ΔT – різниця температур подачі та обратки в ℃

Наприклад, у вашому будинку встановлено котел потужністю 12 кВт і потужність розрахована правильно. У системі вода. Різниця температури 10 ℃. Вам знадобиться циркуляційний насос із витратою:

Q=0,86 x 12/10 = 1,03 м³/год.

Розрахунок напору циркуляційного насоса

У закритій системі, якою є опалювальна, геометрична висота перекачування не враховується під час розрахунку напору. Напір циркуляційного насоса розраховується, виходячи з того, що йому потрібно подолати суму напорів, які виникають у трубах, трубопровідній арматурі, теплообмінниках, опалювальних приладах. Опори всіх елементів системи підсумовуються і ми отримуємо потрібне значення. Ці характеристики для труб та запірної арматури можна знайти в інструкціях виробників.

Для спрощення компанія WILO рекомендує приймати напір, виходячи з віку та оснащеності системи. Наприклад, для сімейного будинку висотою до 7 метрів напір можна прийняти:

• старі системи з великим діаметром сталевих труб, які раніше працювали в гравітаційному режимі – 0,3-0,6 метрів;
• нові системи опалення із пластикових труб без термоголовок – 0,5-1,5 метрів;
• нові системи із пластикових труб із термостатичними клапанами на радіаторах – 1,5-3,0 метрів

Насос із необхідними робочими характеристиками підбирається за графіком. На осі ординат знаходимо значення напору та проводимо горизонтальну лінію до графіка другої швидкості (для тришвидкісного насоса). Робоча точка має бути у середній частині графіка. Перевіряємо необхідну витрату на осі абсцис. Він має входити у робоче поле. Якщо не входить, підбираємо агрегат більшої потужності.

При розрахунку циркуляційного насоса треба врахувати наступні моменти. Якщо надалі плануються заходи щодо підвищення енергоефективності, такі як утеплення, заміна вікон та дверей, розрахункові показники циркуляційного насоса можна зменшити приблизно на 15-25%. Якщо в системі циркулюватиме незамерзна рідина, то потужність насоса через підвищену в’язкість середовища треба скоригувати в бік збільшення приблизно у 1,5 рази.

Для точного розрахунку циркуляційного насоса можна скористатись спеціальними програмами від виробників WILO Assistant або GRUNDFOS PRODUCT CENTER. Їх можна знайти на веб-сайтах виробників.

Істотно зменшити витрати на електроенергію у будинку з радіаторами з термостатичними клапанами можна за допомогою встановлення циркуляційного насоса з автоматичною зміною частоти обертів валу. Насос працює на потужності, яка потрібна в даний момент часу. Якщо всі термоголовки на радіаторах прикриті, насос працюватиме на мінімальній потужності. У лінійці нашого магазину це моделі WILO YONOS PICO, WILO YONOS PARA.

Приклад розрахунку циркуляційного насоса для теплої підлоги можна переглянути на відео: