Расчет циркуляционного насоса для отопления

Для чего нужен насос в системе отопления?

Большинству жителей верхних этажей в многоквартирных домах хорошо знакомо такое явление как холодные батареи. Это результат отсутствия в системе давления, необходимого для ее нормальной работы. Теплоноситель перемещается по трубам медленно и остывает уже на нижних этажах. С такой же ситуацией могут столкнуться и владельцы частного дома: в самой дальней точке отопительной системы трубы и радиаторы слишком холодные. Эффективно решить проблему поможет циркуляционный насос

Обратите внимание, что системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя могут быть вполне эффективны в небольших частных домах, но даже в этом случае имеет смысл подумать о принудительной циркуляции, поскольку при правильной настройке системы это позволит снизить общие расходы на отопление

Упрощенно такой насос представляет собой мотор с ротором, который погружен в теплоноситель. Ротор вращается, заставляя воду или другую нагретую жидкость перемещаться по системе с заданной скоростью, создавая необходимое давление. Насос может работать в различных режимах. Например, установив устройство на максимум, можно быстро прогреть остывший в отсутствие хозяев дом. Затем восстанавливают настройки, которые позволяют получить наибольшее количество тепла при минимальных расходах. Различают модели циркуляционных насосов с «сухим» и «мокрым» ротором. В первом случае ротор насоса погружен в жидкость только частично, а во втором случае — полностью. Насосы с «мокрым» ротором издают при работе меньше шума.

Лучшие циркуляционные насосы для систем отопления

Grundfos UPS 25-40 180

Страна производитель – Сербия. Модель входит в число наиболее популярных и востребованных. Способ установки – горизонтальный и вертикальный. Агрегат имеет защиту от перегрева. Категорически запрещена эксплуатация насоса для перекачки сильно загрязнённых жидкостей. Предел рабочих температур – от 2°С до 110°С. Настройка работы агрегата – механическая.

Характеристики:

• производительность – 2900 л/ч;
• потребляемая мощность – 45 Вт;

Достоинства:

• высокая производительность;
• доступная цена;
• надёжность;
• хороший напор.

Недостатки:

• дороже аналогичных устройств отечественного производства;
• модель часто подделывается.

«Вихрь» ЦН-25-4

Страна производитель – Россия. Модель предназначена для перекачивания горячей и холодной жидкости. Диапазон рабочих температур от -10°С до 110°С. Корпус изделия выполнен из чугуна. Оптимальный режим работы насоса выбирается с помощью специального переключателя.

Характеристики:

• производительность – 50 л/мин.;
• потребляемая мощность – 72 Вт;

Достоинства:

• низкий уровень шума;
• простота монтажа и эксплуатации;
• длительный срок эксплуатации;
• доступная стоимость;
• экономичность;
• компактность.

Главный недостаток

несоответствие заявленных производителем характеристики фактическим.

Oasis CN 25/4

Страна производитель – Китай. Модель с мокрым ротором предназначена для установки в системах отопления, рассчитанных на обогрев помещений до 100 кв.м. Способ установки – горизонтальный. Корпус выполнен из чугуна, ротор керамический. Модель может использоваться для подачи горячей воды и в системах «тёплый пол».

Характеристики:

• производительность – 170 л/мин.;
• потребляемая мощность – 245 Вт;

Достоинства:

• экономичность;
• компактность;
• малый вес;
• длительный срок службы;
• простота монтажа и обслуживания.

Недостатки:

не выявлены.

Grundfos UPS 25-60 180

Страна производитель – Дания. Модель с мокрым ротором. Предназначена для установки в горизонтальном и вертикальном положении. Есть требования по чистоте жидкости. Может использоваться для систем отопления и горячего водоснабжения. Изделие имеет бронзовый корпус. У насоса 3 скорости работы, с помощью которых регулируется давление в системе.

Характеристики:

• производительность – 4,35 м.куб./час.;
• потребляемая мощность – 60 Вт;

Достоинства:

• несколько скоростей работы ротора;
• компактность;
• надёжность;
• простота установки и эксплуатации.

Недостатки:

не выявлены.

Grundfos ALPHA2 25-60 180

Страна производитель – Дания. Малошумная модель насоса отличается высоким качеством конструкции. Предназначен для установки в системах отопления малоэтажных домов. Модель имеет два варианта настроек: ручной и автоматический. Способ установки устройства – вертикальный.

Характеристики:

• производительность – 3 м.куб./час.;
• потребляемая мощность – 45 Вт;

Достоинства:

• низкий уровень шума при работе;
• простота монтажа и эксплуатации;
• надёжность;
• длительный срок службы.

Главный недостаток:

высокая стоимость.

Valtec VRS 25/4 130

Страна производитель – Россия. Модель с мокрым ротором и трёхступенчатым переключателем скорости. Корпус изделия выполнен из чугуна. Способ установки – вертикальный и горизонтальный. Максимальный предел рабочей температуры 110°С. Охлаждение ротора осуществляется перекачиваемой жидкостью.

Характеристики:

• производительность – 3000 л./час.;
• потребляемая мощность – 72 Вт;

Достоинства:

• надёжность конструкции;
• доступная стоимость;
• простота монтажа и эксплуатации.

Главный недостаток:

короткий штатный сетевой шнур.

JEMIX WRF-50/12

Страна производитель – Россия. Модель с мокрым ротором. Насос имеет алюминиевый односкоростной двигатель. Изделие предназначено для установки в системах отопления небольших коттеджей. Способ соединения с трубопроводом – фланцевый. Монтаж насоса производится непосредственно в трубопровод.

Характеристики:

• производительность – 9600 л./час.;
• потребляемая мощность – 550 Вт;

Достоинства:

• большой напор;
• надёжность;
• высокий КПД.

Недостатки:

• необходимость приварки к трубопроводу ответных фланцев;
• высокая стоимость.

WWQ CN 25/60-180

Страна производитель – Россия. Модель трёхскоростная с мокрым керамическим ротором. Насос предназначен для установки в системе отопления домов малой этажности.

Характеристики:

• производительность – 58 л./мин.;
• потребляемая мощность – 90 Вт;

Достоинства:

• защита от перегрева;
• простота обслуживания и эксплуатации.

Главный недостаток:

короткий сетевой кабель.

Система водяного теплого пола: как устроена?

Система включает в свой состав следующие обязательные компоненты:

• источник тепла (котел, стояк централизованного отопления);
• теплоноситель (вода, тосол, масло и др.);
• трубы обогрева;
• утеплитель;
• управляюще-распределительное устройство;
• насос циркуляционный.

По разветвленной сети трубопроводов, расположенных на полу под покрытием, циркулирует теплоноситель. Источником тепла обычно выступает газовый котел.

Использование водяных полов в квартирах с источником тепла, подающимся централизованно по стояку, допускается в домах с поквартирной горизонтальной разводкой отопления.

Схема обустройства теплого пола

С целью одинакового прогрева полов трубы размещают на не большом расстоянии между собой (100-200 мм). У стен расстояние между трубами оставляют меньше чем в центре помещения. Раскладка труб проводится по двум схемам:

• змейкой – ассоциируется с трассой слалома или зигзагом;
• улиткой – напоминает спираль.

Теплоноситель, прогретый до температуры 35-45 градусов, проходя по трубопроводу, теряет температуру. Оптимальная длина трубопровода (петли) до 120 м. Этого хватает для покрытия помещения площадью до 20 м2. Для больших помещений монтируют несколько трубопроводов. К источнику тепла их подсоединяют параллельно через коллектор, который располагают в специальном шкафу. В нем же устанавливают запорную и управляюще-регулирующую аппаратуру (манометры, термостаты, сливные краны, датчики расхода, воздушные клапаны), а также насосы.

Расчет производительности

Выбирая циркуляционный насос для отопления, прежде всего, необходимо рассчитать его производительность, под которой подразумевается объем, перекачиваемый аппаратом за определенную единицу времени. Обычно данная характеристика агрегата измеряется в л/мин, л/час или м3/час.

Производительность циркуляционного аппарата вычисляют по формуле: Q = P / (1,163 х (Tf — Tr)).

• Q – объем теплоносителя, который прокачивает насос в м3/час.
• P – тепловое потребление. Относится к отапливаемым помещениям и измеряется в ваттах (Вт). Согласно СНиП 2.04.07-86, для теплосети одноэтажного или двухэтажного дома с учетом наружной температуры в пределах от -20°С до -30°С, показатель потребления тепла должен быть в районе 173-177 Вт/м2. Для многоэтажного, многоквартирного дома данный показатель должен составлять 97-101 Вт/м2.
• Tf – Tr – разница температур между выходящей из котла трубой и обраткой, по которой вода поступает обратно в котел. Если предполагается использовать систему отопления с трубопроводами большой протяженности, да еще с водяными теплыми полами, то разность температур будет в районе 20°С. Для коротких контуров с малым количеством радиаторов можно брать значение около 10°С. Для теплого пола, имеющего небольшую площадь, перепад температур будет в районе 5°С.
• 1,163 – коэффициент, обозначающий удельную теплоемкость воды, являющейся, в большинстве случаев, теплоносителем. Если будет применяться антифриз, то его теплоемкость определяют по справочникам.

Например, требуется рассчитать производительность циркуляционного аппарата для помещения площадью 100 м2. Для вычислений будет применяться формула: Q = P/(1,163 х (Tf — Tr)).

Вычисляем тепловое потребление, выполняя подбор по площади:

• Р = 100 х 173 = 17300 Вт;
• далее, применяем формулу: Q = 17300 / (1,163 х 20) = 743,7 кг/час.

Получившееся значение можно перевести в м3/час. Поскольку плотность воды равняется 1000 кг/м3, то 743,7 / 1000 = 0,7437 м3/час.

Данные расчеты показывают, что для отопительной системы, которую предполагается установить в помещении площадью 100 м2, потребуется приобрести циркуляционную помпу с производительностью не менее 0,75 м3/час.

Совет! Как показывается практика, лучше купить аппарат с небольшим (10-15%) запасом производительности.

Для чего нужен насос в системе отопления

Циркуляционные насосы для отопления частных домов, предназначены для создания принудительного движения теплоносителя в водяном контуре. После установки оборудования, естественная циркуляция жидкости в системе становится невозможной, насосы будут работать в постоянном режиме. По этой причине, к циркуляционному оборудованию предъявляют высокие требования относительно:

1. Производительности.
2. Шумоизоляции.
3. Надежности.
4. Длительного срока эксплуатации.

Циркуляционный насос нужен для «водяных полов», а также двух- и однотрубных систем отопления. В больших зданиях используется для систем ГВС.

Как показывает практика, если установить станцию в любую систему с естественной циркуляцией теплоносителя, увеличивается эффективность обогрева и равномерное прогревание по всей длине водяного контура.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением источника бесперебойного питания.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления.

Принцип действия циркуляционного насоса

Работа циркуляционных насосов увеличивает энергоэффективность системы отопления на 40-50%. Принцип действия устройств, независимо от типа и конструкции, заключается в следующем:

• Жидкость поступает в полость, выполненную в виде ракушки.
• Внутри корпуса расположено рабочее колесо, маховик, создающий давление.
• Увеличивается скорость теплоносителя и посредством центробежной силы, жидкость отводится в спиральный канал, подключенный к водяному контуру.
• Теплоноситель поступает в водяной отопительный контур с заданной скоростью. Благодаря закручиванию водяных потоков, снижается гидравлическое сопротивление при циркуляции жидкости.

Принцип работы системы отопления с циркуляционным насосом отличается от контуров с естественной циркуляцией, тем, что движение жидкости осуществляется принудительно. На эффективность обогрева не влияет соблюдение уклонов, количество установленных радиаторов, а также диаметр труб.

Работа циркуляционных насосов может несколько отличаться, в зависимости от типа конструкции, но принцип действия остается неизменным. Производители предлагают более сотни моделей оборудования, с различными параметрами производительности и управления. По характеристикам насосов можно разделить станции на несколько групп:

• По типу ротора – для усиления циркуляции теплоносителя, можно применять модели с сухим и мокрым ротором. Конструкции отличаются по расположению рабочего колеса и движущихся механизмов в корпусе.Так, в моделях с сухим ротором, с жидкостью теплоносителя соприкасается исключительно маховик, создающий давление. «Сухие» модели имеют высокую производительность, но имеют несколько недостатков: создается высокий уровень шумов от работы насоса, требуется регулярное обслуживание.Для бытового применения лучше использовать модули с мокрым ротором. Все движущиеся части, включая подшипники, полностью помещены в среду теплоносителя, служащего смазкой для деталей, на которые приходится наибольшая нагрузка. Срок службы водяного насоса «мокрого» типа в системе отопления, составляет не менее 7 лет. Необходимость в обслуживании отсутствует.
• По типу управления – традиционная модель насосного оборудования, чаще всего устанавливаемая в бытовых помещениях небольшой площади, имеет механический регулятор с тремя фиксированными скоростями. Регулировать температуру в доме с помощью циркуляционного насоса механического типа, достаточно неудобно. Модули отличает большой расход электроэнергии.Оптимальный насос имеет электронный блок управления. В корпус встроен комнатный термостат. Автоматика самостоятельно анализирует температурные показатели в помещении, автоматически изменяя выбранный режим. Расход электроэнергии при этом сокращается в 2-3 раза.

Существуют и другие параметры, отличающие циркуляционное оборудование. Но для выбора подходящей модели, достаточно будет знать о перечисленных выше нюансах.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Устройство отопительной системы в частном доме – дело нужное и крайне важно, когда вы хотите создать максимально комфортные температурные условия проживания в нем. Наиболее эффективно работающим тепловым блоком является обвязка с принудительной циркуляцией теплоносителя по магистрали

Чтобы реализовать такую задачу, следует дооборудовать систему насосной установкой. Вот только вся проблема в том, что необходимо подобрать подобное оборудование по производительности, ведь именно от этого зависит эффективность функционирования всего контура. А как правильно рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, вы узнаете из этой статьи.

1. Какие факторы влияют на определение мощности
2. Как вычислить производительность оборудования
   1. Формулы для расчета
3. Определяем уровень потребления воды
4. Определение показателя давления теплоносителя
5. Кавитация и ее роль в функционировании обогревательного узла
6. Процесс автоматизации насосной установки

Назначение и виды циркуляционных насосов

Изделие представляет собой компактный нагнетатель центробежного типа, обеспечивающий принудительное перемещение жидкости по замкнутому контуру. Использование циркуляционного насоса в контуре отопления позволяет существенно увеличить скорость и равномерность нагрева отапливаемого помещения. Кроме этого, следует отметить, что эффективный обогрев коттеджа или квартиры площадью более 100 м2 без обеспечения принудительного перемещения теплоносителя по трубопроводам, практически невозможно.

Существует три разновидности циркуляционных нагнетателей:

1. Агрегаты «мокрого» типа из-за невысокого КПД (порядка 55%) применяются преимущественно в бытовых магистралях. Особенностью таких систем является то, что все элементы установки работают в непосредственном контакте с теплоносителем. Смазка подшипниковых узлов и охлаждение трущихся поверхностей так же осуществляется рабочей средой.

К отличительным особенностям «мокрых» установок относятся:

• Размещение ротора в герметичном стакане из нержавеющей стали;
• Все узлы непосредственно контактируют с транспортируемой жидкостью;
• В процессе транспортировки, осуществляется постоянный отвод тепла и смазка трущихся поверхностей.

Функционирование «мокрых» моделей характеризуется низким уровнем шума и устойчивостью давления на выходе, кроме этого, практически не требуется техническое обслуживание до полного износа или выхода из строя какого-либо элемента.

Попадание воздуха в корпус устройства «мокрого» типа может вызвать повышенный износ вращающихся деталей, перегрев подшипниковых узлов и преждевременный выход из строя всей установки.

2. Помпы «сухого» типа характеризуются высоким КПД до (80%), что дает возможность применять их для принудительного перемещения жидкости в схемах со значительной длиной трубопроводов. Основным их отличием является полная герметизация камеры крыльчатки, позволяющая полностью исключить соприкосновение теплоносителя с подшипниками и другими элементами.

Главным преимуществом агрегатов с «сухим» ротором является возможность функционирования при попадании воздуха в камеру крыльчатки, иными словами, такие нагнетатели сохраняют работоспособность при завоздушивании.

Еще одним достоинством таких моделей по сравнению с агрегатами «мокрого» типа является лучшее охлаждение узлов, поскольку они не контактируют с разогретым теплоносителем.

Кроме этого, все подшипниковые узлы и элементы надежно защищены от воздействия абразивной взвеси. Вредному воздействию подвержены только крыльчатка и внутренние стенки корпуса. Такая компоновка дает возможность использовать «сухие» циркуляционные нагнетатели в системе отопления с открытым контуром, где вероятность загрязнения теплоносителя значительно выше, чем в закрытых контурах.

К недостаткам такой компоновки можно отнести:

• Повышенный уровень шума;
• Отсутствие постоянной смазки трущихся поверхностей;
• Сложную конструкцию уплотнений, снижающую надежность изделия.

Указанные недостатки «сухих» нагнетателей не имеют принципиального значения, поскольку шумность устройства практически не имеет значения в производственных зданиях, а своевременное техническое обслуживание позволяет избежать протечки теплоносителя.

3. Нагнетатели с регулируемой частотой вращения крыльчатки позволяют варьировать угловую скорость турбины, обеспечивая тем самым:

• Оптимальные параметры теплогенератора;
• Поддержание заданного значения температуры во всех радиаторах;
• Уменьшение температуры теплоносителя при сохранении температуры в помещении, за счет ускорения транспортировки теплоносителя.

В специализированных магазинах можно найти одно-, двух-, трех-, и четырехскоростные нагнетатели. Изменение скорости производится с помощью использования различных схем коммутации. Существуют нагнетатели с бесступенчатой регулировкой частоты вращения рабочего колеса, однако их стоимость находится за пределами бюджетного сегмента.

Виды насосов для отопительных систем

Современные циркуляционные насосы разделяют на два принципиальных вида: «сухие» и «мокрые». Они несколько отличаются внутренним устройством и схемой работы, но движение жидкости в них все равно обеспечивается за счет циркуляционных процессов в системе. Некоторые модели оснащаются устройствами для автоматического регулирования их работы.

Вариант #1 — приборы «сухого» типа

Конструкция сухого циркуляционного насоса не подразумевает контакт теплоносителя с ротором. Его рабочая область отделена от деталей электродвигателя специальными кольцами.

Их производят из следующих типов материала:

• графита;
• керамики;
• карбида вольфрама;
• нержавеющей стали;
• оксида алюминия.

Принцип работы «сухого» насоса заключается во вращении колеса в среде теплоносителя. Подающее воду отверстие находится по центру основной камеры, а отводящая система каналов – по периферии.

Рабочая зона «сухих» циркуляционных насосов связана с двигателем только посредством вала, поэтому при необходимости возможна замена электропривода

Вращение крыльчатки функционального колеса приводит к возникновению центробежных сил, перемещающих теплоноситель от центра корпуса к его краям. Такой принцип работы циркуляционного насоса обеспечивает постоянное движение воды через его внутреннюю камеру.

Положительными особенностями отопительного оборудования сухого типа являются:

• высокий уровень КПД – 70-80%;
• минимальный гидроудар при запуске;
• возможность горизонтального и вертикального расположение двигателя;
• перекачивание больших объемов теплоносителя за счет высокой мощности.

Из-за комбинации экономичности и шумности «сухие» насосы используются преимущественно в системах отопления промышленных, административных зданий и крупных жилых объектов.

Поэтому у приборов такого рода можно выделить следующие негативные стороны:

1. Высокий уровень шума, не позволяющий использовать их в квартирах.
2. Необходимость замены уплотнительных дисков каждые 2-3 года.
3. Высокая вероятность протекания теплоносителя наружу при нарушении герметичности рабочей камеры.
4. Необходимость внешнего охлаждения двигателя.

Из-за большого веса такое оборудование устанавливают на пол или подвешивают на кронштейны.

Элементы консольного насоса закреплены на одной станине, а электрический двигатель с рабочим колесом в корпусе связаны через редуктор

Существует два варианта конструкционного исполнения «сухих» насосов:

1. Моноблочный. Двигатель и металлический корпус прибора объединены в одну конструкцию со специфическими креплениями.
2. Консольный. К корпусу оборудования с помощью универсальных креплений может присоединяться двигатель любой мощности.

«Сухие» циркуляционные устройства для отопительных систем при соответствующем обслуживании являются более долговечными, поэтому они постепенно вытесняют с рынка модели с мокрым ротором.

Вариант #2 — насосы с ротором мокрого типа

Принцип действия циркуляционного прибора с ротором, относящимся к мокрому типу, аналогичен своему собрату в «сухом» исполнении: при вращении крыльчатки подаваемый в центр теплоноситель перемещается к периферии рабочей камеры, откуда собирается в отводящие каналы.

Все внутренние уплотнители в «мокром» насосе являются статичными и не подвержены динамическому износу, поэтому такие модели более надежны и долговечны

Ротор «мокрого» насоса контактирует с теплоносителем, который обеспечивает и охлаждение двигателя. Такие приборы не должны работать в сухом режиме, потому что они быстро перегреваются и сгорают.

Составные части оборудования обычно расположены в одном корпусе и составляют единую конструкцию, поэтому при поломке отдельных элементов их не заменяют, а покупают новый насос.

Теплоноситель внутри рабочей камеры проходит довольно извилистый путь, поэтому от гладкости материала внутренней поверхности корпуса зависит шумность насоса

Преимущества агрегата с “мокрой” разновидностью ротора:

• бесшумность работы;
• компактные размеры;
• незначительное потребление электроэнергии (30-50 Вт);
• длительность работы без обслуживания;
• относительно небольшая стоимость;
• простота установки.

Устройства часто встраивают непосредственно в конструкцию бытовых котлов, облегчая потребителю выбор оборудования при монтаже системы отопления.

У отопительных приборов такого типа есть и минусы:

• конструкционные ограничения по максимальной мощности;
• низкая ремонтопригодность;
• маленький КПД (40-60%);
• необходимость строго горизонтального расположения оси двигателя.

Из-за низкой мощности “мокрая” разновидность насосных машин используют преимущественно в отопительных системах квартир и одноэтажных домов.

Выбор и его особенности

Тонкости маркировки. У всех насосов есть маркировка, по которой всегда можно определить его присоединительные размеры — это первые числа, и высоту подъема – второе число. При проведении гидравлического расчета, все эти параметры уже известны и определены. Кроме этого, есть табличка, показывающая расчет производительность аппарата при скорости вращения ротора. Наконец, в этой же таблице, можно найти значения потребляемой мощности при каждом режиме работы. Поэтому знание маркировки избавит от любой ошибки. Конструкция циркуляционного насоса

Кроме стандартных циркуляционных насосов, есть на рынке и аппараты сдвоенного типа которые могут эффективно использоваться в отоплении больших площадей, благодаря своей мощности. Кроме этого, возможно их использование в режиме с половинной мощностью, когда работает только один двигатель. А второй, всегда может быть подключен при необходимости.
Еще один аргумент в пользу выбора устройства с несколькими скоростными режимами

Наибольший эффект от теплого пола возникает при управлении температурой теплоносителя в каждом, отдельно взятом помещении, поэтому при установке циркуляционного агрегата необходимо учитывать этот нюанс.
Для примерного подбора насоса, можно использовать таблицу, но обратить внимание на следующее, что эти значения применимы к утепленному помещению в средней полосе климатических условий. При других условиях будет нужно увеличить мощность на 15-20%.

Площадь отопления, м2	Радиаторное, кВт	Теплый пол, кВт
80 – 120	0,4	1,5
120 – 160	0,5	2,0
160 – 200	0,6	2,5
200 – 240	0,7	3,0
240 – 280	0,8	4,0