Розрахунок циркуляційного насоса для системи опалення: калькулятор, вибір параметрів
Зазвичай у приватних будинках проводять монтаж теплових контурів із примусовим рухом гарячої води трубами. Тому при проектуванні комунікації доводиться виконувати розрахунок циркуляційного насоса для системи опалення калькулятором спеціального призначення або за допомогою формул, щоб підібрати нагнітач безпомилково. Розглянемо конструкцію та принцип роботи такого пристрою. Читайте до кінця та дізнаєтесь його основні різновиди, особливості застосування та розрахунку основних параметрів. Розповімо також про інші характеристики та маркування.
Конструктивні особливості та принцип функціонування електронасосу
Насос для циркуляції теплоносія є відцентровим пристроєм. Його конструкція складається з наступних основних елементів:
- міцного корпусу;
- ротора, необхідного передачі обертаючого моменту від валу мотора на турбінний блок;
- крильчатки турбіни, що має лопатки похилої форми – це робоче колесо циркуляційного електронасосу;
- ущільнювальних засобів, що являють собою ізоляцію для виключення проникнення води до електричних та інших частин пристрою, що перекачує;
- основної електросхеми, за допомогою якої виконується перемикання швидкостей електронасоса, та проводиться контроль роботи його електродвигуна.
Виконання певної моделі впливає на циркуляційний насос для опалення. Він може мати корпус різної форми, від якої залежить, як розташовується вхідний і патрубок, що відводить. Цю особливість враховують під час виборів. Інакше важко буде або взагалі не вдасться виконати монтаж конкретного пристрою, оскільки він може не підійти формою до монтажного місця.
Насос для циркуляції теплового носія має невеликі розміри. Завдяки малим габаритам його часто встановлюють усередині корпусу побутового опалювального котла на газі. Разом з ним часто розміщують пристрої безпеки.
Призначення циркуляційного опалювального електронасоса вплинуло безпосередньо на його розміри. Він має невеликі габарити, тому що йому не потрібно нагнітати у системі рекордний тиск. Через це всі такі пристрої є малопотужними насосами. Однак їхньої продуктивності цілком вистачає для використання у внутрішньобудинкових автономних теплових системах. Тим більше що від такого насосного обладнання потрібно переміщати носій тепла практично тільки по горизонталі.
Важливо! Кожен циркуляційний насос для теплової системи використовується для долання гідравлічного опору трубопровідного контуру. Такий пристрій є нагнітальним обладнанням.
Якщо циркуляційний електронасос є частиною колекторної групи опалення підлоги, тоді від нього потрібно створення невеликого потоку. Адже у підлоговому опаленні відсутні суттєві гравітаційні сили.
Принцип роботи циркуляційного насоса наступний:
- Вхідний патрубок нагнітач приймає потік теплоносія.
- З ротора крутний момент починає передаватися на робоче турбінне колесо після запуску мотора.
- Колесо турбіни, що обертається, захоплює теплоносій похилими лопатками. Носій тепла починає рухатися до краю завдяки дії відцентрової сили.
- Тиск та швидкість теплоносія збільшується, чим ближче він переміщається до краю турбінного колеса.
- Через вихідний патрубок відбувається викид рідкого тепла носія.
На замітку! У вхідному отворі електронасоса виникає розрідження з просуванням теплового носія до краю робочого диска. Через це відбувається захоплення нової порції теплопереносного середовища, яке переміщається далі за системою.
Під час підбору циркуляційного насоса слід звертати увагу на його параметри. Щоб нагнітач ефективно обслуговував січ певної протяжності, потрібно враховувати в його характеристиках вказану кількість теплового носія, яку він зможе перекачувати. Коли необхідно збільшити напір разом із продуктивністю, монтують додатковий насосний пристрій. Воно забезпечить необхідний потік, а також сприятиме підйому теплоносія, наприклад, на другий поверх. Додатковий насос практично завжди використовують у зонованому підлоговому опаленні.
У опалювальних системах, включаючи автономні обігрівальні мережі, встановлюють різні типи циркуляційних електронасосів. Ці нагнітачі виготовляються із роторами у двох варіантах виконання.
Електронасоси з мокрою роторною системою
Найчастіше в автономних теплових мережах монтують насоси із ротором у мокрому виконанні. Робота вузлів цього різновиду нагнітачів здійснюється безпосередньо в теплопереносному середовищі. Саме тому вони стали так називатися.
У кожного такого циркуляційного насоса для опалення принцип роботи та пристрій однаково:
- ротор нагнітача знаходиться в окремій склянці, яка якісно ущільнена або має вихровий захист для виключення витоків теплоносія;
- після включення електронасоса підшипники ковзання та інші роторні деталі працюють у теплопереносному середовищі;
- під час перекачування теплоносія всі складові пристрою безперервно змащуються.
Конструктивні особливості забезпечують стабільну роботу мокрих роторних систем. Вони мають істотні переваги, включаючи низький рівень шуму і відсутність необхідності постійно виконувати обслуговування.
Для вилучення попадання повітря в область ротора в конструкції електронасоса передбачені випускні відводи. Один з них, який знаходиться спереду нагнітач, використовується для спуску газу, коли здійснюється регулювання роботи або пусконалагодження пристрою, що перекачує. Верхній випускний відвід забезпечує безперебійне функціонування автоматизованої опалювальної мережі.
На замітку! Якщо в трубопровідну систему опалення потрапляє повітря, тоді прискорюється зношування деталей електронасоса, що обертаються, з мокрим ротором. Вони починають перегріватись і навіть можуть заклинити. Це призведе до повної поломки нагнітача. Щоб він максимально довго працював, необхідно забезпечити відсутність повітря та абразивних частинок у теплопереносному середовищі. Для цього електричні насоси з мокрим ротором використовують виключно у закритих контурах опалення.
Електронасоси з ротором у сухому виконанні
Турбінний блок насоса із сухим ротором ретельно ізольований для виключення проникнення теплоносія. Він працює лише за таких умов. Система сухого ротора відрізняється більш ефективним охолоджуючим процесом, тому що відсутня прямий контакт з нагрітим теплопереносним середовищем. Однак такий різновид насосів видає більше шуму. Сухі системи також відрізняються нижчим рівнем надійності, тому що їх конструкція не забезпечує постійне мастило деталей, що обертаються.
Насоси із сухим ротором популярні, оскільки їхня робота не погіршується, якщо відбувається заповітря опалювального контуру. Такі нагнітач навіть можуть переміщати теплоносій з абразивними частинками. Дані суспензії меншою мірою впливають на функціонування електронасосів із сухим ротором. Абразивні частки негативно впливають лише з їхньої турбіни. Однак ці деталі у насосів з сухим ротором мають великий ресурс вироблення на відмову в порівнянні з вузлами, що працюють при безпосередньому контакті з теплоносієм і в конструкції яких присутні підшипники ковзання.
Відкриті опалювальні контури будинків небезпечні тим, що в них вища ймовірність влучення повітря. Його наявність ніяк не сприяє покращенню роботи електронасосів з мокрою роторною системою. Через повітря в воді з'являється кисень. Його наявність стає причиною окислення металевих елементів опалювальної внутрішньобудинкової мережі. Зокрема, це сталеві трубопроводи та батареї. Через окислення металевих вузлів у теплопереносній рідині підвищується кількість іржі. Тому рекомендується у відкритих системах опалення встановлювати електронасоси, у яких ротор працює без контакту з теплоносієм. У таких опалювальних контурах також вища ймовірність появи абразивних суспензій. Крім того, у них частіше виникають гідравлічні удари. Це все також не сприяє роботі нагнітачів.
Електронасоси з регульованою швидкістю роботи
Великий вплив на роботу системи опалення робить швидкість, з якою насос виконує перекачування теплоносія. Якщо конструкція нагнітачів дозволяє її змінювати, тоді вдається:
- вибрати оптимальний режим функціонування насосного пристрою;
- стабілізувати температуру батарей незалежно від їхньої віддаленості від котельного обладнання;
- знизити температуру теплопереносного середовища при одночасному збереженні ефективної роботи опалювальної системи, тому що при високій швидкості руху теплоносія під час кожного проходу рідини по замкнутій мережі втрачається менша кількість теплової енергії.
Виробники випускають циркуляційні насоси у різному технічному виконанні. У приватних внутрішньобудинкових контурах опалення можуть встановлюватися пристрої, які постійно працюють тільки на одній швидкості. При виборі такої моделі підбирають необхідну продуктивність з урахуванням технічних характеристик котла, що використовується, і загальної кількості теплопереносної рідини в системі. Виробники також випускають насоси, які можуть працювати на двох, трьох та навіть чотирьох швидкостях. Їхнє функціонування відбувається за рахунок зміни напрямку перемикання полюсних пар електродвигуна.
На замітку! Більш досконалою моделлю є насос із частотним керуванням. Однак такий пристрій коштує значно дорожче. У ньому перемикання швидкостей відбувається не східчасто, а з допомогою плавного регулювання. Такий пристрій циркуляційного насоса дозволяє виконувати тонке налаштування роботи внутрішньобудинкової системи опалення.
Застосування електронасосів у внутрішньобудинкових системах опалення
Циркуляційні опалювальні електронасоси монтуються на звороті внутрішньобудинкової системи. Якщо тепловий контур забезпечує обігрів двоповерхового будинку, тоді зазвичай на другому рівні встановлюють ще один пристрій нагнітання. Для кращого розуміння особливостей застосування циркуляційних насосів розглянемо докладніше їх використання у конкретних системах опалення.
Контур опалення закритого типу
Цей різновид опалювальної системи є повністю герметичною інженерною комунікацією. У такому тепловому контурі:
- Тиск більший за аналогічний атмосферний параметр.
- Теплоносій не контактує з повітряним середовищем приміщень.
- Встановлюється розширювальний бачок-гідрокомпенсатор, у конструкції якого присутня еластична мембрана, повітряна та рідинна порожнина. Завданням цього обладнання є створення зворотного тиску, щоб компенсувати розширення нагрітого теплопереносного середовища.
Закриті внутрішньобудинкові теплові контури мають цілу низку переваг. Однією з їх переваг є можливість знесолення води, що використовується. Це дозволяє виключити появу осаду та запобігти утворенню накипу в теплообмінному вузлі котла. Крім того, в закритій системі можна використовувати антифриз як теплоносій. Його застосування дозволяє виключити перемерзання контуру опалення.
На замітку! У закритій інженерній комунікації використовують різні склади як теплоносій. Це може бути розчин із води та спирту або навіть машинне масло.
У приватних будинках створюють однотрубні та двотрубні опалювальні системи закритого типу. Майже завжди в їхній конструкції присутні крани Маєвського, які встановлюються на батареях. Вони дозволяють виконувати більш точне налаштування комунікацій. Завдяки наявності кранів Маєвського також не доводиться проводити монтаж окремої системи, за допомогою якої видалятиметься повітря з теплового внутрішньобудинкового контуру. Їх наявність ще дозволяє не монтувати запобіжники перед електронасосом, що забезпечує циркуляцію теплоносія.
На замітку! Якщо труби закритої опалювальної мережі прокладаються не під нахилом, система не працюватиме за відсутності циркуляційного насоса. Такий контур також перестає функціонувати, коли вимикається електрика.
Опалювальний контур відкритого типу
Відкрита внутрішньобудинкова теплова мережа складається практично з тих самих елементів, що й закритий контур. Це труби, батареї та навіть розширювальний бак, але трохи іншої конструкції. Однак механіка у відкритого теплового контуру кардинально інша:
- Теплоносій рухається по системі переважно за рахунок гравітаційної сили.
- У контурі є розгінний трубопровід. Саме по ньому нагріта теплопереносить рідина піднімається вгору. Коли виникає необхідність збільшення циркуляції, ця ділянка контуру роблять максимально довгою.
- Монтаж зворотного та подавального трубопроводу виконується з ухилом.
- Розширювальний бачок має відкриту конструкцію, що має на увазі прямий контакт носія тепла з повітряним середовищем.
- У відкритому тепловому контурі тиск такий самий, як і на вулиці.
Електронасос монтується на зворотному трубопроводі для посилення циркуляції теплоносія. Це обладнання компенсує мінуси вже змонтованої опалювальної системи відкритого типу. До її можливих недоліків відноситься дуже маленький нахил трубопроводів і дуже великий гідравлічний опір, причиною якого стають численні повороти та стики.
Під час експлуатації відкритої системи обов'язково доводиться виконувати її обслуговування. Наприклад, регулярно додається вода. Адже вона постійно випаровується, тому що розширювальний бачок не є повністю герметичною ємністю. Крім того, в батареях та трубах постійно протікає корозійний процес. Він є причиною появи абразивних частинок теплоносії.
Ефективність роботи правильно змонтованої системи відкритого опалення не зменшується, коли відбувається відключення електрики. Іншими словами, контур із труб, які прокладені під потрібним нахилом, продовжує функціонувати навіть після зупинки циркуляційного насоса. Щоб гарантовано забезпечити його роботу у такій ситуації, систему оснащують байпасом. Кран на ньому відкривають, коли вимикається електрика та перестає працювати насос. Після цього теплоносій починає циркулювати за контуром за рахунок дії гравітаційної сили.
Система підлогового опалення
Контури опалення підлоги будуть гарантовано ефективно і стабільно працювати, якщо розрахунок циркуляційного насоса виконаний професійно і без помилок. Адже тільки в цьому випадку вдасться правильно підібрати необхідну модель, без якої жодна тепла підлога не може функціонувати.
Принцип монтажу нагнітач для циркуляції теплоносія наступний:
- до вхідного патрубка насоса підключається трубопровід із середовищем, яка є сумішшю гарячої води з котла та зворотки системи «Тепла підлога»;
- колектор подачі опалення підлоги з'єднується з вихідним патрубком електронасоса.
Сама ж система функціонує так:
- Терморегулятор, який монтується біля вхідного патрубка нагнітача, виконує керування вузлом змішувача. Його робота складає основі даних, які надходять від зовнішнього джерела. Це можуть бути датчики, розміщені у приміщеннях приватного будинку.
- У колектор подачі опалення підлоги надходить теплоносій заданої температури і розподіляється по контурах системи.
- У зворотний колектор приходить охолола вода.
- Терморегулятор за допомогою змішувального вузла змінює кількість гарячого теплоносія з котла, який з'єднується зі зворотним опаленням.
- До колектора подачі теплої підлоги за допомогою електронасоса надходить теплоносій заданої температури.
На замітку! На роботу системи опалення підлоги не впливають гравітаційні сили. Через це її контури перестають обігрівати, якщо відбувається відключення електричної енергії та припиняє роботу циркуляційний насос.
Розрахунок насоса для циркуляції теплоносія у системі опалення
Перед тим, як підібрати циркуляційний насос для системи опалення, розрахунок обов'язково проводиться незалежно від виду теплового контуру в будинку. Якщо він буде правильно виконаний, вдасться встановити нагнітач, який забезпечить прокачування теплоносія в потрібному обсязі, достатнього для віддачі необхідної кількості теплової енергії. Тому у приміщеннях буде комфортний мікроклімат.
Під час розрахунку електронасоса використовують нормативні показники для найхолоднішого періоду. Коли обчислення виконуються для нагнітачів, які будуть розміщені в будинку з одним або двома поверхами, тоді віддача тепла повинна становити від 173 до 177 Вт/м² при вуличній температурі від -25 до -35 °C. Якщо ж у будівлі більше рівнів, нормативну тепловіддачу приймають 100 Вт/м².
Ці норми потрібні насамперед для обчислення потужності котла на газі, електриці, рідкому або твердому паливі. Якщо необхідно дізнатися необхідну продуктивність або витрату нагнітач теплоносія, тоді розрахунок насоса для опалення можна виконати за допомогою онлайн-калькулятора. Він дозволить провести необхідні обчислення досить швидко та зручно. Фахівці частіше для розрахунку використовують перевірені формули. У будь-якому випадку обчислення здійснюються на основі характеристик обігрівача.
Якщо використовується формула, тоді для розрахунку продуктивності потрібно потужність котельного агрегату в Ваттах розділити на різницю температур в трубопроводі, що подає і зворотному. Ця дельта насправді становить від 20 до 25 °C, оскільки з котла виходить теплоносій, нагрітий до 80-95 °C. Коли він повертається, його температура дорівнює 60-70 °C.
Для підбору насоса недостатньо знати лише його продуктивність. Необхідно ще обчислити напір нагнітача, який потрібен для подолання гідравлічного опору трубопровідної внутрішньобудинкової системи опалення. Він вимірюється за метри. Якщо гідравлічний опір труб становить 100 Па/м, тоді напір насоса повинен дорівнювати 0,01 м. Це співвідношення найпростіше використовувати для розрахунку характеристики.
При обчисленні гідравлічного опору трубопровідної системи опалення не враховують поверховість будинку. Це робиться з простої причини – протяжність труб, що подають, зазвичай дорівнює довжині обратки. Гідравлічний опір обчислюється за спеціальними формулами. Вони враховують всі особливості опалювального внутрішньобудинкового контуру.
Існує також спрощений спосіб обчислення гідравлічного опору:
- У 1 м прямого трубопроводу утворюється опір 100-150 Па/м. Точне значення залежить від матеріалу труб.
- Величину опору збільшують на 30%, якщо під час створення опалювальної мережі використовувалися фітинги.
- Значення гідравлічного опору теплового контуру внутрішнього будинку зростає на 20% при використанні в системі триходового змішувача.
Для розрахунку за спрощеним варіантом спочатку заміряють довжину всіх труб. Потім отримане значення множать нормативну величину гідравлічного опору на прямих ділянках системи. Після цього додають втрати на фітингах та змішувальному пристрої до базового результату. Якщо опалювальна система є однотрубною мережею, а на батареях встановлені терморегулятори, тоді гідравлічний опір збільшують ще на 70%.
Важливо! Розрахунок циркуляційного насоса для системи опалення за спрощеною схемою не дозволяє отримати точний результат, оскільки під час обчислень не враховується велика кількість факторів. Причому люфт підсумкового значення досить великий. У такій ситуації рекомендується встановлювати електронасос із можливістю регулювання швидкості. Цей пристрій дозволить виконати вибір оптимальних параметрів, але тільки якщо він буде працювати в постійному режимі.
Корисне відео
Інші параметри для підбору циркуляційного електронасосу
Для точного вибору насоса, що забезпечує циркуляцію теплоносія в опалювальній системі, недостатньо тільки розрахувати необхідну продуктивність і напір. При виборі ще потрібно враховувати інші важливі параметри нагнітача.
Робочий тиск
Тиск у системі опалення приватних будинків становить частіше не більше 2 атм. Щоб підібрати необхідний насос з урахуванням цього параметра, потрібно виконати розрахунок необхідного напору. Якщо обчислення буде проведено правильно, тоді нагнітач забезпечить потрібний тиск у мережі.
Робоча температура
Коли вибирається насос, завжди вивчається його документація. Вона дозволяє дізнатися температуру теплопереносного середовища, з яким зможе працювати пристрій. У документації до бюджетних моделей часто вказується завищений параметр. Наприклад, якщо позначено 90 °C, реальне значення може становити 70 або 80 °C.
Корисне відео
Для забезпечення безаварійної роботи системи опалення професіонали рекомендують домовласникам встановлювати якісне та надійне обладнання для циркуляції теплоносія. Такі нагнітач здатні переміщати рідину з температурою від 110 до 130 °C. Їхня ціна вища, ніж у бюджетних моделей, але у них термін служби значно більший.
Кількість швидкостей
Якщо попередній розрахунок виконаний правильно, тоді неважливо, скільки швидкостей у циркуляційного насоса. Незважаючи на це, фахівці радять обирати трирежимні пристрої. З їхньою допомогою можна зменшити споживання енергії і навіть знизити рівень шуму.
Захисні системи
Найдовше працюють циркуляційні насоси, які оснащені автоматичним захистом. Такі системи виключають перегрів нагнітачів, тому що вимикають їх, якщо у електричних двигунів суттєво підвищується температура.
Автоматика також запобігає сухому перебігу пристроїв з мокрим ротором. Завдяки припиненню роботи насоса не виходить з ладу його електродвигун, не ламається крильчатка та залишаються цілими ущільнювачами.
Корисне відео
Конструкційне виконання
Під цим поняттям мається на увазі матеріал виготовлення, розміри патрубків та корпусу загалом. При виробництві циркуляційних насосів сьогодні застосовують чавун та пластик. Обидва матеріали використовують для виготовлення корпусів. Чавунні моделі відрізняються тривалим терміном служби, високою міцністю та гарним відведенням тепла від електродвигуна. Пристрої в пластиковому корпусі зазвичай встановлюють у місцях, де низька ймовірність механічного пошкодження.
На замітку! Циркуляційні насоси вибирають зі штуцерами, діаметр яких відповідає аналогічному розміру труб, що підключаються.
Маркування циркуляційного електронасосу
З маркування насоса можна дізнатися про всі параметри, які необхідні для його підбору:
- вид нагнітача (UP – циркуляційна модель);
- спосіб регулювання швидкості (E – частотне перемикання, S – ступінчасте регулювання, без позначення – одношвидкісна модель);
- діаметр штуцерів (мм);
- натиск (м);
- настановний розмір.
Корисне відео
Висновок
Конструкція циркуляційного опалювального насоса складається з корпусу, ротора, крильчатки з лопатками, ущільнювачів, електросхеми. За рахунок обертання турбінного колеса здійснюється рух теплоносія. Виробники випускають насоси з ротором у мокрому та сухому виконанні. У першому різновиді роторні деталі працюють у теплопереносному середовищі, а в другому – у них відсутній контакт з теплоносієм. Випускаються також моделі з 1, 2, 3 та 4 швидкостями.
Такі насоси застосовуються у закритих та відкритих опалювальних контурах, а також у підігріві підлоги. Розрахунки нагнітачів виконуються визначення їх продуктивності і напору. Обчислюють ці параметри за допомогою онлайн-калькулятора та спеціальних формул. При підборі обладнання ще враховують робочу температуру та тиск, а також кількість швидкостей, наявність захисних систем та конструктивне виконання. Основні параметри завжди можна дізнатися з маркування пристроїв.
