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).
Несколько важных замечаний
Как уже отмечалось выше, различают циркуляционные насосы с «сухим» и «мокрым» ротором, а также с автоматической или ручной системой регулировки скоростей. Специалисты рекомендуют использовать насосы, ротор которых полностью погружен в воду, не только из-за пониженного уровня шума, но и потому, что такие модели справляются с нагрузкой более успешно. Установку насоса осуществляют таким образом, чтобы вал ротора располагался горизонтально. Подробнее про установку читайте здесь.
При производстве высококачественных моделей используется прочная сталь, а также керамический вал и подшипники. Срок эксплуатации такого устройства составляет не менее 20 лет. Не стоит выбирать для системы горячего водоснабжения насос с чугунным корпусом, поскольку в таких условиях он быстро разрушится. Предпочтение стоит отдать нержавейке, латуни или бронзе.
Если при работе насоса в системе появляется шум, это не всегда говорит о поломке. Нередко причина этого явления — воздух, оставшийся в системе после запуска. Перед пуском системы следует спустить воздух через специальные клапаны. После того, как система проработает несколько минут, нужно повторить эту процедуру, а затем отрегулировать работу насоса.
Если запуск производится с использованием насоса с ручной регулировкой, необходимо сначала установить прибор на максимальную скорость работы, в регулируемых моделях при пуске отопительной системы следует просто отключить блокировку.
Как выбрать циркуляционный насос по полученным данным
Выполнив расчеты и определив основные параметры (подачу и напор), приступим к подбору подходящего циркуляционного насоса. Для этого используем графики их технических характеристик (В), которые можно найти в паспорте или инструкции по эксплуатации. Такой график должен иметь две оси со значениями напора (обычно в м) и подачи (производительности) в м3/ч, л/ч или л/с. На этот график наносим полученные при расчете данные, в соответствующей размерности и на их пересечении находим точку (А). Если она находится выше графика характеристики насоса (А3), то эта модель нам не подходит. Если же точка попадет на график (А2) или будет ниже его (А1), то это подходящий вариант. Но необходимо учитывать, что если точка будет находиться значительно ниже графика (А1), то это значит что насос будет иметь излишний запас мощности, что тоже нецелесообразно, так как он будет потреблять больше электроэнергии и стоимость его будет также выше, чем модели, график характеристики которой, будет максимально близким к нашей точке.
Есть модели насосов имеющие не одну, а 2-3 скорости. Графики их характеристик будут иметь не одну, а, соответственно, 2 или 3 линии. В этом случае подбор насоса необходимо делать по графику той скорости, которая будет использоваться или с учетом всех линий, если будут использоваться все скорости.
Типы циркуляционных насосов
Существует два типа циркуляционных насосов:
- сухой;
- мокрый.
Насосы сухого типа
У насосов данного типа ротор не контактирует с водой, а его поверхность рабочая отделена от электродвигателя защитными кольцами.
Насос сухого типа
Если выбор пал на сухой насос для отопления, нужно знать, что он создаёт воздушные завихрения, поэтому пыль, которая попадает в него, может оказаться внутри мотора и повредить уплотнитель кольца. В этом случае прибор может выйти из строя. Чтобы этого не произошло, между кольцами всегда есть тонкая водяная плёнка, она играет и роль смазки, предотвращая разрушение колец уплотнителя. Насосы сухого типа делятся на три вида:
Поиск по сайту otoplenie-doma.org
- консольные
- вертикальные
- блочные.
Причём насосы для домашнего отопления вертикальные нужны там, где нужно перекачивать большой объём воды.
Циркуляционные насосы мокрого типа
Циркуляционные насосы мокрого типа
Их отличие в том, что ротор с рабочим колесом размещены в той жидкости, которую перекачивает насос для отопления, характеристики которого рассмотрим ниже. А та часть, в которой располагается электродвигатель, надёжно загерметизирована. Эти насосы для отопления 12 вольт хорошо подходят для небольших отопительных систем, к тому же, они издают меньше шума и не требует дополнительного техобслуживания, следовательно, их довольно легко ремонтировать, а также можно скорректировать параметры настройки. Из недостатков можно отметить низкий КПД.
Такие модели подойдут там, где есть стабильный или незначительно меняющийся уровень расхода воды. Благодаря ступенчатой регулировке можно значительно сэкономить электроэнергию, выбрав режим, наиболее подходящий для данного строения.
Как выбрать и купить циркуляционный насос
Перед циркуляционными насосами задачи стоят несколько специфические, отличные от водяных, скважинных, дренажных и т. п. Если последние предназначены для перемещения жидкости с конкретной точкой излива, то циркуляционные и рециркуляционные просто «гоняют» жидкость по кругу.
К подбору хотелось бы подойти несколько нетривиально и предложить несколько вариантов. Так сказать, от простого к сложному — начать с рекомендаций производителей и последним описать как рассчитать циркуляционный насос для отопления по формулам.
Подобрать циркуляционный насос
Этот простой способ подобрать циркуляционный насос для отопления порекомендовал один из менеджеров по продаже насосов WILO.
Принимается, что теплопотери помещения на 1 м. кв. составят 100 Вт. Формула для расчета расхода:
Общие теплопотери дома (кВт) х 0,044 = расход циркуляционного насоса (м. куб./час.)
Например, если площадь частного дома составляет 800 м. кв. требуемый расход будет равен:
(800 х 100) / 1000 = 80 кВт — теплопотери дома
80 х 0,044 = 3,52 м. куб./час — требуемый расход циркуляционного насоса при температуре в помещении 20 град. С.
Из ассортимента WILO для таких требований подойдут насосы TOP-RL 25/7,5, STAR-RS 25/7, STAR-RS 25/8.
Касательно напора. Если система спроектирована в соответствии с современными требованиями (пластиковые трубы, закрытая система отопления) и нет никаких нестандартных решений, как-то высокая этажность или большая протяженность отопительных трубопроводов, то напора вышеуказанных насосов должно хватить «с головой».
Опять же, такой подбор циркуляционного насоса приблизительный, хотя в большинстве случаев он удовлетворит требуемым параметрам.
Подобрать циркуляционный насос по формулам.
Если есть желание перед тем как купить циркуляционный насос разобраться с требуемыми параметрами и подобрать его по формулам, то пригодится следующая информация.
определяем требуемый напор насоса
H=(R x L x k) / 100, где
H — требуемый напор насоса, м
L — длина трубопровода между наиболее удаленными точками «туда» и «назад». Другими словами это длина наибольшего «кольца» от циркуляционного насоса в системе отопления. (м)
Пример расчета циркуляционного насоса по формулам
Есть трехэтажный дом размерами 12м х 15м. Высота этажа 3 м. Дом отапливается радиаторами ( ∆ T=20°C) с терморегулирующими головками. Произведем расчет:
требуемая тепловая мощность
N (от. пл) = 0,1(кВт/м.кв.) х 12(м) х 15(м) х 3 этажа = 54 кВт
вычисляем расход циркуляционного насоса
Q = (0.86 х 54) / 20 = 2,33 м.куб/час
вычисляем напор насоса
Производитель пластиковых труб компания TECE рекомендует применять трубы с диаметром при котором скорость течения жидкости будет 0,55-0,75 м/с, удельное сопротивление стенки трубы — 100-250 Па/м. В нашем случае, для отопительной системы можно использовать трубу диаметром 40мм (11/4″). При расходе 2,319 м.куб/час скорость потока теплоносителя будет 0,75 м/с, удельное сопротивление одного метра стенки трубы 181 Па/м (0,02 м. вод.ст).
WILO YONOS PICO 25/1-8
GRUNDFOS UPS 25-70
Почти все производители, включая таких «грандов» как WILO и GRUNDFOS, размещают на своих сайтах специальные программы для подбора циркуляционного насоса. У вышеупомянутых компаний это WILO SELECT и GRUNDFOS WebCam.
Программы очень удобны, пользоваться ими достаточно просто
Особое внимание нужно уделить правильному вводу значений, что у неподготовленных пользователей часто вызывает затруднения
Купить циркуляционный насос
При покупке циркуляционного насоса особое внимание следует уделить фирме-продавцу. В настоящее время на рынке Украины «гуляет» очень много контрафактной продукции
Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?
Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?
По данным аналитиков, циркуляционный насос в бытовом секторе является лидером по энергопотреблению. В последние годы компании предлагают очень интересные новинки — энергосберегающие циркуляционные насосы с автоматической регулировкой мощности. Из бытовой серии у WILO это YONOS PICO, у GRUNDFOS — ALFA2. Такие насосы потребляют электроэнергии на несколько порядков меньше и существенно экономят денежные расходы владельцев.
Расчет теплового насоса воздух-вода на ГВС
Теперь приступим к прямым расчетам. Для этого вам нужно знать следующее:
- Температура входящей воды;
- Расход горячей воды утром и вечером;
- Среднюю температуру на улице утром и вечером;
- Коэффициент COP (КПД) теплового насоса.
Средние температуры узнать несложно – на многих сайтах, предлагающих прогноз погоды, можно с большой точностью узнать средние колебания в вашем регионе и даже отдельном городе. COP теплового насоса при разных температурах должен указывать производитель в сопроводительной документации.
Для точности, подсчеты будем делать отдельно, для утреннего и вечернего времени. В идеале расчет теплового насоса воздух-вода стоит делать отдельно для каждого месяца, но никаких принципиальных отличий у нас не будет. Просто придется повторить процесс трижды, подставляя разные значения.
Для подсчета расхода электроэнергии нужны три значения, а именно:
∆T – разница температуры входящей воды и требуемой. Обычно нормальный уровень нагрева горячей воды +45 — +55 градусов.V – объем расхода воды в литрах.K – COP (КПД) теплового насоса при средней температуре воздуха на улице.
Формула расчета выглядит следующим образом:
∆T х V / K х 1,16.
Например, нам нужно 200 литров воды подогреть от +5 до +45 градусов, когда COP теплового насоса равен 4. Теперь подставим цифры в формулу и получим результат:
40 х 200 / 4 х 1,16 = 2320.
Таким же образом подсчитайте энергопотребление для другого времени суток с пиковым расходом, просуммируйте цифры и умножьте на количество дней в месяце. Сделайте расчет для каждого месяца и получите количество электроэнергии, нужное для ГВС с помощью теплового насоса.
Расчёты и пример
Чтобы правильно подобрать циркуляционный насос, необходимо сделать предварительные расчёты. А точнее нужно узнать следующие величины:
- Qn – мощность источника тепла, кВт;
- Qpu – объёмная подача, м3/ч;
- Hpu – напор, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления в системе, м.
Для более лёгкого восприятия все расчёты будут проводиться на примере частного дома, площадью 340 м2.
Мощность источника тепла вычисляется по формуле Qn=, где Sn – площадь отапливаемого помещения, Qуд – удельная теплопотребность, то есть сколько требуется Вт на м2 , чтобы в доме было уютно и тепло. Для зданий с числом квартир больше двух эта величина равна 70 Вт/м2, а для отдельно стоящих, например, частных домов, 100 Вт/м2.
Так как для примера приведён частный дом, то для расчётов берётся второе число
Теперь можно вычислить объёмную подачу: Qpu=, где число 1,163 – это удельная теплоёмкость воды. Если в системе отопления используется другой теплоноситель, то вместо этого числа необходимо поставить соответствующий коэффициент. — расчётная разность температур в прямом и обратном трубопроводах. Для стандартных систем она равна от 10 до 20°С.
Для примера используется средняя разность 15°С:
Далее необходимо вычислить размер напора, достаточного для того, чтобы преодолеть все сопротивления магистрали. Для этого нужно определить потери в самом длинном участке сети, то есть до наиболее дальнего радиатора.
Hpu=, где R – потери на трениях в трубах системы отопления – от 50 до 150 Па/м. Первое число используется для сетей с большим диаметром труб, так как потерь давления в них меньше, а второе для меньшего размера. L – это длина обратки и подачи для самой длинной ветки. Если она неизвестна, то можно рассчитать её по следующей формуле: (длина дома+ширина дома+высота дома)х2.
Для примера величина L неизвестна, поэтому:
ZF – коэффициент сопротивления фитингов и запорной арматуры. Его величина составляет от 0,3 до 2,2 в зависимости от наличия термостатического вентиля. Если он отсутствует, то берётся число 0,3.
В примере выше он есть, поэтому используется величина ZF = 2,2.
Все вычисления подставляются в формулу:
Зная теперь все 3 величины, можно приступать к выбору устройства.
Как выбрать циркуляционный насос по найденным величинам
Для начала необходимо определиться с производителем. Специалисты рекомендуют выбирать не самые дешёвые модели, так как качество их деталей и заявленные характеристики часто не соответствуют ожиданиям. Наиболее популярными и надёжными производителями являются Grundfos, Wilo, Lowara, Ebara, DUB, Ensyco и другие.
На каждой модели циркуляционного насоса присутствует маркировка, уведомляющая о размерах присоединительной резьбы, потребляемом электричестве, силе напора и о многом другом. Сразу под названием расположены самые важные числа: 25-60, 32-60 и так далее. Первое число – это присоединительный размер в мм, второе – давление, то есть на какую высоту устройство может поднять водяной столб. Цифра 60 означает 6 м, 40 – 4 м, 80 – 8 м.
Чтобы выбрать модель, которая наиболее лучшим образом подойдёт к системе отопления, потребуется технический паспорт или каталог насосов (предоставляется в магазине). Найденные расчёты следует считать средними и самыми оптимальными.
В паспорте к устройству или каталоге изображены диаграммы с указанием величин напора и объёмной подачи. На графике присутствует 3 линии
Обращать внимание необходимо на вторую среднюю линию. Подставляя полученные числа при расчётах, они должны находиться ближе к её центру, а точнее, в третьей части, находящейся по середине
В этом случае подобранная модель лучше остальных справится с возложенной на неё задачей и прослужит длительное время
В этом случае подобранная модель лучше остальных справится с возложенной на неё задачей и прослужит длительное время.
Если нет уверенности в произведённых расчётах, лучше всего обратиться к специалистам, чтобы в будущем не возникло проблем с обогревом помещения.
https://youtube.com/watch?v=TGcQpF5AZPE%3F
Как выбрать циркуляционный насос?
Главной функцией насоса является прокачка нужного количества воды через котел для ее нагрева, а также через радиаторы, чтобы они отапливали помещение. Если насос выбрать неправильно, то появятся проблемы в отоплении.
Большинство проблем системы отопления связаны с неправильным выбором диаметров труб, а не с насосом.
Если насос выбран слишком мощный, то появится шум из-за большой скорости теплоносителя. Если напор насоса недостаточен, то последние радиаторы не будут греться, а котел станет тактовать. Вода будет нагреваться, но не прокачиваться с нужной скоростью через радиаторы отопления.
Неисправности и как их устранить
В процессе работы циркуляционного насоса могут возникнуть проблем. Одна из них — солевые отложения на крыльчатке, при применении воды — как теплоносителя. Особенно процесс активируется при нагреве воды свыше 55 градусов. Поэтому, большинство моделей имеют терморегулятор, он отключает прибор, чтобы вода остыла до требуемого градуса.
Но даже при этом, соль всё же понемногу будет скапливаться. При работе системы, данный факт существенно не влияет на насос. Но вот при включении тёплого водяного пола после длительного простоя, насос может выйти из строя, так как соль забивает ротор. Проблема решается легко, необходимо вручную произвести прокручивание крыльчатки.
Ещё один момент, который может возникнуть — завоздушивание. Причина образования пробок из воздуха в трубопроводе или агрегате, кроется в неправильном монтаже или эксплуатации оборудования. Избежать это можно несколькими путями:
Удалив пробки воздуха в трубах магистрали — делается это до момента включения нагрева; Установив сепараторы или воздушные клапаны; Проводя периодические обслуживание оборудования — это особенно важно сделать при появлении неотапливаемых зон. Чтобы не возникали воздушные пробки, нельзя проводить резкую смену температурного уровня и давления в системе
Чтобы не возникали воздушные пробки, нельзя проводить резкую смену температурного уровня и давления в системе.
Расчёт и Подбор центробежного Насоса по параметрам
Подбор центробежного 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.
Расчёт центробежного насоса
Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.
Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.
Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.
Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.
Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.
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
Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.
Расчёт параметров центробежных насосов
Расчет напора циркуляционного насоса отопления
Напор — это высота, на которую циркуляционный насос теоретически сможет поднять жидкость (единица измерения метр водяного столба).
По сути, паспортное значение напора -это предел, при котором насос перестает обеспечивать движение теплоносителя (расход становится равным нулю).
Для упрощенного расчета необходимого напора циркуляционного насоса можно воспользоваться формулой:
Для точного расчета вам понадобится ознакомиться с методикой расчета гидравлических потерь.
Как следует из вышесказанного, рассчитанное значение напора не должно быть максимальным для вашего насоса.
Для пояснения посмотрите на следующий рисунок:
Определение рабочей точки насоса
На рисунке изображены две пересекающиеся характеристики, одна из которых показывает изменение напора циркуляционного насоса от его расхода (красная), а вторая показывает насколько быстро растет гидравлическое сопротивление системы отопления при увеличении расхода жидкости через нее.
Выбрать насос нужно так, чтобы рассчитанные выше параметры соответствовали значениям в рабочей точке или были чуть больше.
В случае значительного отклонения в большую или меньшую сторону вы получите или кавитационный шум, или плохую циркуляцию.
Расчеты производительности насоса
Производительность (расход) – это показатель объёма, который перекачивает агрегат за определённое время. Например, литры в минуту, литры в час или метры кубические за те же отрезки времени.
Для подсчётов нужны три величины:
- Разница температуры воды на подаче и обратке (Δt).
- Мощность котла (N);
- Теплоёмкость воды – это стандартный показатель = 1,16.
Снятия температур теплоносителя производят на выходе из котла и на входе обратной трубы в котёл. Если нет возможности сделать замеры, берут примерный усреднённый показатель – это:
- 20 °C для системы с радиаторами;
- 15°C если установлены скрытые конвекторы;
- 10 °С для муниципального жилья, в котором радиаторы не перегревают;
- 5° C для системы тёплый пол.
Формула для подсчёта требуемой производительности (Q) в л/час:
Q = N : (1,16 * Δt)
Приведём пример для котла мощностью 8 кВт и разницей температур 15 °С.
Q = 8000 (Вт) : (1,16 * 15) = 8000 : 17,4 = 460 л/час.
Превратить л/час в кубометры, можно, просто разделив итог на 1000. То есть 460 л/ч = 0,46 м3/ч. Получается, что для такой системы будет достаточно слабенького циркуляционного насоса.
Не стоит брать прибор ни с запасом, ни с дефицитом мощности. Как работа с надрывом, так и «в пол силы» негативно скажется на механизме.
