Зміст:
- Принцип роботи циркуляційних насосів
- Розрахунок продуктивності насоса
- Підбір насоса по напору і витрати
- Висновок
У нинішніх системах опалення циркуляційний насос – це рушійна сила всього процесу. Особливо зросла роль цих агрегатів з тих пір, як гравітаційні системи з природною циркуляцією стали поступово відходити в минуле. Навіть у приватних будинках, де вони ще функціонують, господарі купують і ставлять на байпасі насос для підвищення тиску з метою оптимізувати роботу самопливної схеми. У даній статті якраз і піде мова про те, як вибрати циркуляційний насос для системи опалення, попередньо визначивши всі необхідні параметри.
Принцип роботи циркуляційних насосів
Завдання, яке покликані виконувати циркуляційні насоси для опалення приватних будинків, відносно проста. Створюючи в трубах з теплоносієм надлишковий тиск, агрегат примусово змушує його циркулювати, тим самим забезпечуючи доставку необхідної кількості теплової енергії у всі приміщення будинку. Наявність такого нагнітача дозволяє не тільки зменшити діаметри труб опалювальних контурів, але і прокласти їх найбільш зручним способом і навіть з урахуванням особливостей інтер’єру.
Зараз існують такі види циркуляційних насосів:
- з сухим ротором;
- з мокрим ротором.
Насос з сухим ротором являє собою звичайний електродвигун, на валу якого встановлена крильчатка, розміщена в герметичному корпусі. Тобто, в цьому агрегаті перекачивающий вузол і привід розміщені окремо і, звичайно ж, ротор електродвигуна ніяк не стикається з теплоносієм. В силу своїх характеристик дані нагнітачі використовуються там, де потрібна значна потужність циркуляційного насоса – в теплових мережах промислових підприємств або централізованих котелень різних установ і організацій.
Потужні циркуляційні насоси для систем опалення з окремим приводом відрізняються значними габаритами і високим рівнем шуму, що робить неможливим їх застосування в приватному домобудівництві. В індивідуальних системах встановлюються агрегати з мокрим ротором, мають зовсім малі розміри і практично не видають шуму при роботі. У цих перекачувальних пристроїв для опалення будинку привід і крильчатка суміщені в одному корпусі. Для герметизації ротор поміщений в оболонку з нержавіючої сталі і поміщений всередину гільзи з того ж матеріалу. Гільза захищає від вологи статор агрегату, вся конструкція показана на малюнку:
Примітка. Конструктивно циркуляційні насоси для теплої підлоги нічим не відрізняються від тих, що встановлюються основні контури опалення і підбираються вони за таким же принципом, про що буде сказано нижче.
Трохи про виробників. Один з найпопулярніших брендів – німецькі циркуляційні насоси WILO. За роки експлуатації вони зарекомендували себе з найкращого боку. Виробник пропонує декілька лінійок агрегатів різної потужності і набором функцій. Так що при виборі марки насосів варто в першу чергу звернути увагу на цей бренд. Також широко поширені насоси фірми GRUNDFOS, але їх якість трошки гірше.
Розрахунок продуктивності насоса
Для початку визначимо всі параметри, за якими проводиться підбір циркуляційного насоса системи опалення. І хоча цих параметрів небагато, але кожен з них вимагає виконання серйозних обчислень, простими словами, треба зробити гідравлічний розрахунок системи. Слід зазначити, що подібні розрахунки досить складні і якщо ви задалися метою визначити характеристики насосів таким шляхом, то доведеться запастися терпінням. Ми ж постараємося максимально спростити цей процес.
По суті, для правильного підбору перекачивающего агрегату необхідно розрахувати 2 основних параметра:
- продуктивність;
- розвивається робочий тиск (напір).
Робоча продуктивність насоса виникає з теплової потужності системи опалення. Простими словами, агрегат повинен перекачувати такий обсяг теплоносія, щоб доставити разом з ним достатня кількість теплової енергії радіаторів у всіх приміщеннях. Для цього потрібно знати потрібну на обігрів будівлі теплову потужність. Якщо брати укрупнено по квадратурі, то на будинок площею 100 м2 величина потужності складе 10 кВт. Тоді розрахунок продуктивності виконується за формулою:
G = 3600Q/(c?t), де:
- G – необхідна витрата теплоносія, кг/год;
- Q – теплова потужність системи, кВт;
- з – питома теплоємність води, рівна 4.187 кДж/кг? С;
- ?t– різниця температур в подаючої і зворотної магістралі, при розрахунках зазвичай приймається рівної 20 ?С.
Циркуляційний насос для котла в нашому прикладі з будівлею 100 м2 повинен володіти такою продуктивністю:
3600 х 10 х 4.187 х 20 = 429.9 кг/год або 0.43 т/ч.
Здійснюючи вибір циркуляційного насоса, ви можете помітити, що його продуктивність в паспорті або інструкції з експлуатації вказана не в масових одиницях витрати, а в об’ємних. Тоді треба просто перевести масу води в обсяг через щільність, яка при температурі +60 ?С становить 0.983 т/м3:
0.43 /0.983 = 0.44 м3/год – це і є шукана робоча продуктивність агрегату.
Важливо. Щоб робота циркуляційного насоса була надійною і довговічною, він повинен функціонувати в комфортному для себе діапазоні потужності. При виборі треба переконатися в тому, що потрібна вам продуктивність лежить в цьому діапазоні.
Підбір насоса по напору і витрати
Наступний етап розрахунку циркуляційного насоса більш складний і полягає в тому, щоб визначити його робочий тиск. Його повинно вистачати на подолання:
- опору тертя води об стінки трубопроводів;
- місцевих опорів, що змінюють структуру потоку (повороти, трійники, арматура, устаткування і так далі).
В математичному вираженні формула для розрахунку потужності насоса, чи то пак, необхідного тиску, виглядає наступним чином:
P = Rl + Z, де:
Р – загальні втрати тиску в системі, що повинні долатися насосом, Па;
- R – питомі втрати на тертя, Па/м;
- l – довжина одного діаметра трубопроводу, м;
- Z – падіння тиску в місцевих опорах, Па.
Ось тут-то і починаються нетрі, розібратися в яких простій домовласникові часом дуже складно. Ми пропонуємо обчислити напір насоса більш простим шляхом. Для цього треба дотримуватися алгоритму:
- ройдите за посиланням http://dwg.ru/dnl/11875 і в один клік скачайте «Таблиці для гідравлічного розрахунку Шевельових». Починаючи зі сторінки 31 (Таблиця 1) показано значення 1000i для різних витрат і діаметрів труб;
- розрахований раніше витрата для водяного насоса перерахуйте з м3/год л/сек. У нашому прикладі вийде 0.12 л/сек;
- знаходимо значення у лівому стовпці таблиці і приймаємо оптимальний діаметр труби стовпця праворуч. Швидкість руху повинна лежати в межах 0.7—1 м/с. Для нашого прикладу і сталевих труб швидкість буде 0.71 м/с, а діаметр – 15 мм (стор 32).
Беремо значення 1000i з того ж стовпця (у нас – 139.9) і вираховуємо опір усієї труби на тертя. Якщо взяти її довжина 20 м у наведеному прикладі, то опір буде:
139.9 / 1000 х 20 = 2.8 м водного стовпа або 0.28 Бар. Оскільки система опалення складається з труб різних діаметрів, то треба прорахувати таким же чином опір кожного з них. Після цього всі результати сумуються і отримуємо загальні втрати тиску на тертя (значення R у формулі).
Щоб зробити остаточний підбір насоса за параметрами, залишилося дізнатися величину втрат тиску в місцевих опорах (значення Z у формулі). Що стосується котла, запірної арматури і радіаторів, то їх опору вказані в технічному паспорті, їх треба підсумовувати і приплюсувати до попередньої цифри втрат на тертя. Падіння тиску на поворотах, трійниках та інших місцевих опорах треба просто прийняти в розмірі 20% від загальних втрат на тертя і додати їх до отриманої раніше сумі. На цьому розрахунок закінчено.
Висновок
Сучасна система опалення з циркуляційним насосом має масу достоїнств. Але щоб її змонтувати, треба витратити час і зусилля на підбір обладнання, в тому числі і насоса. Як бачите, справа ця непроста, якщо немає впевненості у своїх силах, то краще в цьому питанні довіритися фахівцеві.