Подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Отопительная система в частном доме, как правило, бывает двух видов — с естественной и принудительной циркуляцией. Если в первом случае вода перемещается за счет теплового расширения, то при принудительной циркуляции теплоноситель проталкивается в трубопровод рабочими колесами электронасосов, и для эффективной работы важен правильный подбор циркуляционного насоса для системы отопления.

Задача подбора подходящей модели включает в себя выбор ее принципа действия и расчет основных параметров — объема прокачиваемого теплоносителя и напора (высоты подачи). Необходимые вычисления можно провести самостоятельно с помощью формул, таблиц или онлайн калькуляторов — для этого необходимо знать, какие вводить исходные данные и как правильно сделать расчеты.

Рис.1 Циркуляционные насосы для частного дома в работе

Для чего нужен циркуляционный насос

Открытые отопительные системы, в которых теплоноситель циркулирует по кругу, работают по следующей схеме: охлажденная вода поступает в котел, и после нагрева за счет теплового расширения поднимается вверх по трубам отопления, нагревая батареи отопления. Далее, по замкнутому контуру она опускается вниз и по горизонтальному трубопроводу с небольшим уклоном снова попадает на нагревательные ТЭНы котла.

Главный недостаток естественной циркуляции — малый размер контура, длина которого не превышает 30 метров, поэтому в большинстве бытовых отопительных систем применяется принудительная циркуляция.

Для перемещения воды по трубам в магистраль устанавливают электронасос, который лопатками своего рабочего колеса проталкивает тепловой носитель. Регулировку температуры в радиаторах отопления производят за счет изменения температуры воды в нагревательном котле, второй метод — регулирование скорости движения водного потока по трубам.

Многие типы циркулярников имеют 2 или 3 (реже 4) скорости, позволяющие повышать нагревательные свойства радиаторов за счет увеличения скорости движения теплоносителя.

Рис.2 Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Пример в качестве проверки

Правильность расчетов по представленной методике можно проверить, сравнив их результаты с итогами точных вычислений в реальном проекте, выполненном в соответствии со СНиП.

По заданию требовалось расчитать циркуляционный насос для двухтрубной системы отопления с поэтажной разводкой трубопроводов от коллектора. Предварительно было определено, что потребность здания в тепле составляет 45,6 кВт, необходимый для отопления расход теплоносителя 2,02 куб.м/ч. Схема трубопроводов до самого отдаленного радиатора включает четыре участка и теплорегулирующий вентиль.

Суммарные потери давления в них равняются:

DP = 0,63 + 0,111 + 0,142 + 0,289 = 1,178 м

Согласно СНиП 2.04.05-91*, на неучтенные потери давления к этой величине следует добавить 10%:

DP = 1,178 х 1,1 = 1,296 м

Таким образом, циркуляционник для данной системы должен обеспечивать подачу 2,02 куб.м/ч теплоносителя и напор в 1,3 м. Этим условиям отвечает насос HZ 401 (Deutsche Vortex) или UPS 25-40 (Grundfos).

При расчетах по методике, изложенной в статье, получаем: H = 0,015 х (3,2 + 4,4 + 8,9 + 21,7) х 1,3 х 1,7 = 1,266 м,

Устройство циркулярного насоса

В бытовой подаче воды лидирующее место занимают электронасосы центробежного принципа действия — при заборе жидкость поступает на центробежное колесо через входное отверстие, расположенное по центру его оси и выталкивается через боковой выходной патрубок.

В циркулярниках тепловой носитель поступает в рабочую камеру через центральное отверстие, а затем выталкивается лопатками центробежного колеса сквозь расположенный в боковой части его корпуса выходной патрубок. Таким образом, по принципу действия циркуляционные устройства можно отнести к центробежным видам, имеющим коэффициент полезного действия не более 80% и чувствительным к твердым примесям в воде.

Конструктивно электронасос состоит из корпуса, внутри которого помещен защищенный от влаги электродвигатель с рабочим колесом на валу, в основном колеса насосов закрытого типа — состоят из двух дисков, между которыми размещены подающие лопасти.

Рис. 3 Вариант установки насоса в однотрубный контур с теплыми полами

Включение рециркуляционных насосов в рассечку между сетевым подогревателем и котлом.

В пиковых водогрейных котельных, расположенных в непосредственной близости от потребителей тепла, при использовании в качестве топлива мазутов, для разомкнутой схемы теплоснабжения получила применение схема включения рециркуляционных насосов в рассечку между сетевым подогревателем и котлом рисунке 5:

Рециркуляционный насос подает воду в котел с температурой не менее 110ºС, откуда горячая вода с температурой 150ºС и более подается в мазутное хозяйство, в подогреватель подпиточной воды и на сетевой подогреватель. Холодная вода из мазутного хозяйства подается в трубопровод обратной воды, проходит сетевой подогреватель и поступает в сеть потребителям тепла. Вода из сетевого подогревателя с tП не менее 110ºС поступает на вход рециркуляционного насоса. Сырая вода предварительно перед химической очисткой подогревается до температуры 20 ºС, например, водоводяным подогревателем и водой из мазутного хозяйства. После ХВО подпиточная вода подогревается до 50-70 ºС и поступает в вакуумный деаэратор, а из него в аккумулирующие баки (на рис. 5 не показаны).

Аккумулирующие баки накапливают воду в периоды водоразбора меньше среднесуточного и отдают дополнительное количество деаэрированной воды в циркуляционный контур котла. Из этого же контура через мазутное хозяйство производится подпитка и тепловой сети. При необходимости подпитка тепловой сети может производиться насосом подпиточной воды через поперечную перемычку с клапаном перед сетевым подогревателем (на рис. 5 не показана). Установка аккумуляторных баков позволяет работать оборудованию установки горячего водоснабжения с постоянной среднесуточной нагрузкой, что является наиболее экономичным решением.

Всю аппаратуру котельной, предназначенную для подпитки тепловой сети следует рассчитывать на среднечасовой расход воды за сутки с максимальным водоразбором.

Регулирование тепловой нагрузки производится за счет изменения производительности рециркуляционного насоса. Для этого на подводящем трубопроводе установлен регулирующий клапан с автоматическим приводом. Управление клапаном производится с учетом температуры воды в обратном трубопроводе. При уменьшении температуры обратной воды клапан поднимается и увеличивает проходное сечение, что приводит к уменьшению сопротивления рециркуляционного контура, увеличению производительности рециркуляционного насоса и снижению тепловой нагрузки на сетевой подогреватель. При этом одновременно в котел подается меньше топлива и воздуха для понижения его рабочей мощности.

Система регулирования тепловой нагрузки выполняется так, что при любом изменении потребления тепла tВК остается не менее 110ºС.

Какие бывают циркуляционные насосы

Насосы в магистрали отопления предназначены для перемещения теплоносителя, их задачей не является повышение давления (для этого устанавливаются повысительные помпы), оно создается лишь для преодоления гидравлического сопротивления.

Объем подачи зависит от скорости перемещения жидкости, и соответственно быстроты вращения рабочего колеса на валу электродвигателя.

Циркулярники относятся к In-Line видам, у которых входной и выходной патрубки расположены на одной линии, а условный проход имеет одинаковое сечение по всей длине.

Отличительная особенность циркулярных электронасосов — зависимость напора от конструкции лопастей колеса на валу электродвигателя и частоты его оборотов, при этом все типы делятся на две группы: при частоте N более 1500 об./мин. агрегаты относят к классу быстроходных, если скорость меньше 1500 об./мин., их называют тихоходными. Изменением мощности можно регулировать подачу Q, которая прямо пропорциональна скорости вращения рабочего колеса N.

При эксплуатации оборудования следует учитывать, что изменение мощности потребления P1\P2 пропорционально квадрату изменения напора H1\H2 и кубической степени изменения частоты вращения N1\N2 вала двигателя.

При увеличении частоты вращения вдвое, напор возрастает в 4 раза, а потребляемая мощность увеличивается в 8 раз, такая же пропорция соблюдается и при снижении оборотов.

Рис.4 Отечественные циркуляционные электронасосы для водоснабжения и отопления

Следует учитывать, что тихоходные типы имеют более сложную конструкцию и высокую цену, что в полной степени компенсируется экономией электроэнергии, потребляемой электроприводом, при выборе данной модификации. Если устанавливается агрегат с бесступенчатым регулированием частоты вращения вала электродвигателя в зависимости от температуры проводящего тела, то экономия электроэнергии станет еще больше.

Оптимальный КПД электронасосов получают при расположении его рабочей точки в средней трети части характеристик, для каждой марки производитель указывает оптимальный параметр.

Делая выбор циркуляционного насоса для отопления, рассматривают два основных варианта конструктивного исполнения — с сухим или мокрым ротором.

С сухим ротором

В образцах с сухим ротором в поток теплоносителя погружено только рабочее колесо на валу электродвигателя, вращающееся на подшипниках, которые отделены от ротора и статора мотора скользящими торцевыми уплотнениями. Высокая степень герметизации создается за счет использования двух плотно подогнанных подпружиненных колец из керамики и высокопрочного графита, одно из которых вращается на валу, а другое статически закреплено в корпусе.

При вращении между поверхностями уплотнительных шайб образуется тонкая водная пленка, играющая роль смазки и выполняющая охлаждающие функции. Устройства оснащаются электродвигателями с воздушным охлаждением, мощные образцы имеют крыльчатку для подачи воздуха на мотор.

Коэффициент полезного действия агрегатов с сухим ротором зависит от мощности и составляет 30% — 65% для устройств с мощностью до 1500 Вт, 35% — 75% для модификаций мощностью 1500 — 7500 Вт, и 40 — 80% для моделей мощности 7500 — 45000 Вт.

Обычно мощностной показатель, который необходим для бытового агрегата, редко превышает 1500 Вт, при этом максимальный потолок КПД оборудования с сухим ротором составляет 65%.

Циркуляционные насосы с сухим ротором предназначены для подачи жидкости с большим напором, чаще они используются в системах горячего водоснабжения (ГВС).

Рис.5 Циркулярный электронасос с сухим ротором для отопительной системы — конструктивное устройство

С мокрым ротором

Модели с мокрым ротором используются только в замкнутых контурах отопления, они обеспечивают быстрое перемещение жидкости по трубам, позволяющее уменьшить сечение трубопровода и сократить количество теплоносителя в системе — данные факторы способствуют уменьшению общих расходов на отопительную систему.

Относительно небольшое количество теплопроводящей жидкости повышает скорость реагирования на изменение настроек и облегчает регулировку.

В конструкции модели ротор отделен от статора тонкостенным стаканом и вращается в жидкости на подшипниках, которые смазываются и охлаждаются теплоносителем. Стакан обычно делается из немагнитной нержавеющей стали или углеродного волокна, толщина его стенки составляет 0,1 — 0,3 мм, материалом подшипников является прессованная керамика или спеченный графитовый сплав.

Электронасосы с мокрым ротором не имеют уплотнений и охлаждающей клетчатки — благодаря этому они отличаются бесшумной работой. Их частота вращения регулируется ступенчато вручную или с помощью автоматики в непрерывном режиме, отслеживая изменение разности давлений или температуры, при желании автоматика настраивается на включение агрегата в заданное время.

Современные устройства конструктивно построены по модульному принципу, облегчающему их ремонт и эксплуатацию, модели имеют в корпусе винтовую пробку для удаления воздуха при настройке системы.

Импортные модели электронасосов и их параметры рассчитаны на работу от сети однофазного тока переменным напряжением 230 В или от трехфазной сети напряжением 400 В.

КПД агрегатов с мокрым ротором ниже, чем у сухих моделей, из-за большего расстояния между статором и ротором, и как во всех видах возрастает с увеличением мощности и габаритных размеров агрегата. У модификаций с мощностью до 100 ватт КПД составляет 5% — 25%, от 100 до 500 Вт. — 20% — 40%, от 500 до 2500 Вт. — 30% — 40%.

Следует отметить, что при наивысшей мощности электронасоса для частного дома около 1000 Вт КПД видов с сухим и мокрым ротором отличается менее, чем в полтора раза.

Данный фактор не оказывает сильного влияния на подбор насоса для системы отопления в силу существенных преимуществ моделей с мокрым ротором (бесшумность, высокая пропускная способность, малое сечение трубопровода) перед сухороторными агрегатами.

Рис.6 Насосы с мокрым ротором — конструкция

Способ управления

Вполне допустимо постоянно поддерживать циркуляцию горячей воды в трубах, однако это неэкономично и неоправданно. Горячая вода не используется постоянно. В ночное время пока все жильцы спят бесполезно поддерживать в трубах воду горячей, то же относится и ко времени, когда все на работе или учебе.

Если разводка труб выполнена правильно, то обязательно применяется теплоизоляция, так что раз попав в трубы, горячая вода не остынет моментально. Потому и нет нужды все время перекачивать воду из бойлера в трубы и обратно, достаточно периодической работы насоса, что снижает нагрузку на него и систему ГВС в целом. Говорить про экономию электричества не приходится, так как потребление рециркуляционного насоса невелико.

Используется два основных метода управления:

по показаниям датчика температуры;
по таймеру (расписанию).

Оба варианта востребованы, хоть и существенно отличаются по принципу действия.

По датчику температуры

Grundfos UP 15-14 BT 80

Блок управления насосом в этом случае опирается на показания температурного датчика, погруженного в воду внутри труб контура. Работа насоса возобновляется, как только вода остыла до определенного порогового значения температуры. Такой подход существенно снижает нагрузку на оборудование, постоянно поддерживает воду в трубах нагретой. Кроме этого повышается безопасность ГВС. Установив достаточно большой порог срабатывания, вода чаще прокачивается через бойлер, где дополнительно греется и обеззараживается.

По таймеру

Grundfos UP 15-14 BU

Блок управления попеременно включает и выключает насос исходя из временных задержек, установленных в настройках. Точно зная параметры системы ГВС, протяженность труб и их внутренний объем, теплоизоляцию и средние теплопотери, можно подобрать оптимальное время, за которое вода не успеет остыть. Насос включается от сигнала таймера и перекачивает всю воду. При этом продолжительность работы так же рассчитывается исходя их объема труб и производительности насоса.

Еще одно преимущество таймера – это возможности составлять расписание для работы рециркуляционного насоса на сутки или даже неделю. Именно в этом случае учитывается время простоя, когда горячей водой не пользуются.

Технические параметры

Решая, как подобрать циркуляционный насос для системы отопления, рассматривают его физические и технические характеристики, основные из которых:

Пропускная способность. Измеряется в метрах кубических в час или литрах в минуту, показывает объем жидкости, который прокачивает электронасос в единицу времени, расход тем больше, чем выше скорость потока. Показатель зависит от диаметра используемого трубопровода и может достигать значений до 15 м.куб./час.
Напор. Величина измеряется в метрах водяного столба и указывает высоту, на которую электронасос может вытолкнуть жидкость по вертикально установленному трубопроводу. Максимальный напор циркуляционного электронасоса у разновидностей с мокрым ротором — около 17 метров, хотя могут встречаться агрегаты с более высокими напорными характеристиками, но они неэффективны в эксплуатации (имеют большие габаритные размеры и слишком высокую стоимость).
Температурный диапазон. Понятно, что в отопительной системе насосное оборудование должно выдерживать максимальную температуру нагрева теплоносителя с запасом, обычно используемые модификации рассчитаны на максимальную температуру до 110º С, некоторые виды могут работать с жидкостями температурой до +130º С.
Уровень шума. В основном для использования в индивидуальных домах выбирают приборы с малым уровнем шума, такими особенностями обладает насосное оборудование с мокрым ротором, шумовые характеристики которого не превышают 35 — 40 Дб.
Соединение. В жилых индивидуальных домах используется отопительная магистраль малого сечения до 1,5 дюйма — в этом случае все насосное оборудование устанавливается в магистраль посредством резьбовых соединений (рассчитаны на трубопроводы диаметром до 2-х дюймов). Выходные фитинги большинства бытовых электронасосов оснащены наружной резьбой и легко встраиваются в линию при помощи соединительных муфт — американок.
Размерные параметры. Монтажная длина является основным показателем прибора при встраивании в трубопровод (для циркулярных видов стандартные размеры 130 и 180 мм.), также учитывается диаметр входного и выходного патрубков (стандарт 1 и 1,25 дюйма).
Класс защиты. По международной классификации стандартный класс защиты насосного оборудования отопительных систем IP44 — это означает, что агрегат защищен от попадания внутрь корпуса твердых механических частиц диаметром более 1-го миллиметра (первая цифра в маркировке), а его электрическая часть полностью закрыта от попадания капель и брызг, летящих под любым углом.

Правила и нюансы эксплуатации оборудования

Циркуляционный насос покупается не на год и даже не на два. Поэтому каждый владелец загородного дома должен позаботиться, чтобы оборудование было исправно в течение долгих лет. Добиться надежности и корректности работы устройства можно только в случае правильного и своевременного обслуживания.

В список основных правил эксплуатации насоса отопления необходимо включить следующие аспекты:

запрещено включать прибор с нулевой подачей;
убедиться, что оборудование заземлено;
проконтролировать, чтобы электрический мотор не нагревался выше допустимой нормы;
проверить соединение в клеммном коробе на наличие/отсутствие повреждений, а все кабели должны быть полностью сухими;
удостовериться, что во время старта устройства не возникает никакого постороннего шума или вибрации;
оборудование должно работать с рекомендованным производителем уровнем расхода теплоносителя;
запрещено запускать циркуляционный насос без воды.

Если оборудование простаивает на протяжении длительного времени, то рекомендуется каждый месяц включать его на 10-30 минут. Такое простое правило поможет избежать окисления и, как результат, блокировки вала.

В случае появления каких-либо сбоев или проблем в работе насоса следует в кратчайшее время вызвать мастера. Это поможет избавиться от множества проблем и незапланированных финансовых трат

Особое внимание необходимо уделить температуре теплоносителя. Она не должна превышать 60-65 градусов Цельсия. Если пренебречь этим правилом, то в трубах и внутри насоса будет появляться осадок, который негативно скажется на работе всей системы отопления.

Маркировка

Насосное оборудование от разного производителя имеет свою маркировку, чаще всего на корпусе указывается напор (номинальное или максимальное значение) объем подачи (в метрах кубических в час или литрах в минуту, также номинальный или максимальный показатели) и условный диаметр проходного канала в миллиметрах.

В моделях Grundfos указывается материал изготовления корпуса, вид соединения и монтажная длина, в модельном ряду Wilo основными показателями являются внутренний диаметр условного прохода и максимальный напор.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления — критерии

Делая выбор циркуляционного насоса для системы отопления частного дома, практически всегда отдают предпочтение моделям с мокрым ротором, специально предназначенным для работы в любых бытовых магистралях различной протяженности и объемов подачи.

Данные устройства по сравнению с другими видами обладают следующими преимуществами:

низким уровнем шума,
небольшими габаритными размерами,
ручной и автоматической регулировкой числа оборотов вала в минуту,
напорными и объемными показателями,
подходящими для всех отопительных систем индивидуальных домов.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления по количеству скоростей

Для повышения эффективности работы и экономии энергоресурсов лучше брать модели со ступенчатой (от 2-х до 4-х скоростей) или автоматической регулировкой частоты вращения электродвигателя.

Если используется автоматика для управления частотой, то экономия электроэнергии по сравнению со стандартными моделями достигает 50%, что составляет около 8% от электропотребления всего дома.

Рис. 8 Отличие подделки (справа) от оригинала (слева)

На что еще обратить внимание

При покупке популярных моделей Grundfos и Wilo велика вероятность подделки, поэтому следует знать некоторые отличия оригиналов от китайских аналогов. Например, немецкие Wilo можно отличить от китайской подделки по следующим признакам:

Оригинальный образец чуть больше по габаритным размерам, на его верхней крышке выбит серийный номер.
Рельефная стрелка направления движения жидкости в оригинале помещена на входном патрубке.
Клапан развоздушивания у подделки желтого цвета под латунь (такой же цвет и в аналогах под Grundfos)
Китайский аналог имеет с обратной стороны яркую блестящую наклейку с указанием классов по энергосбережению.

При покупке электронасосов Grundfos в комплектации оригинала обязательно присутствуют две накидные гайки с прокладками, сам паспорт исполнен в черно-белой цветовой гамме — у китайской подделки паспорт цветной и крепежная фурнитура отсутствует.

Рис. 9 Критерии подбора циркуляционного насоса для отопления

Дополнительные характеристики и возможности

Чтобы выбрать подходящий циркуляционный насос для отопления, надо еще продумать некоторые детали

Стоит обратить внимание на такие характеристики:

Корпус. Может быть из чугуна, пластика. Чугунные модели более тяжелые и дорогие. Пластиковые имеют более низкую цену. Срок эксплуатации почти не отличается.
Рабочее давление в системе. Для частных домов этот параметр не так критичен, так как рабочее давление редко бывает выше 4 Атм, а вот для многоэтажек надо смотреть обязательно.
Температура перекачиваемой жидкости. Если котел стоит твердотопливный, желательно чтобы этот параметр был не менее +110°C. Для других котлов отопления с электронным управлением может быть и ниже, так как там режим работы задаете вы сами.
Требовательность к качеству теплоносителя. Например, те же циркуляционные насосы Грюндфос долго и без проблем работают с чистым теплоносителем, и быстро ломаются при наличии абразивных частиц и других загрязнений. Так что ставить их в систему централизованного отопления не стоит.
Наличие нескольких скоростей вращения крыльчатки. Полезная функция для разных режимов работы. Переключается скорость вручную, расположенным на корпусе переключателем. У лидеров — Grundfos и Willo — есть модели с электронным управлением скоростью. Они позволяют плавно изменять скорость, подстраивая работу под систему и погодные условия.

В системах отопления, которые должны работать и на естественной и на принудительной циркуляции, для установки циркуляционного насоса ставят байпас

Диаметр присоединения. Он должен совпадать с сечением трубы в месте установки. Есть, конечно, переходники, но ставит дополнительные элементы без крайней необходимости не следует.
Уровень шумов. Хотя практически все циркуляционные насосы особо не шумят, чем меньше уровень шумов, тем лучше. Особенно если ставить его планируете в жилых помещениях.
Длина электрического кабеля для подключения к сети. Совсем неочевидный параметр, но слишком короткий шнур может стать проблемой.
Способ установки. Может быть вертикальный, может — горизонтальный, может — универсальный.

Вот, пожалуй, и все параметры, которые приходится учитывать. Но вечная проблема выбора производителя — вот с чем придется столкнуться.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления — расчет по параметрам насоса

Определяя параметры циркуляционных насосов для систем отопления, учитывают их следующие основные показатели:

Напор. При перемещении теплопроводящей жидкости по магистрали она преодолевает гидравлическое сопротивление труб, радиаторов отопления, сантехнической арматуры. Создаваемое насосом давление позволяет теплоносителю двигаться по трубам, преодолевая это сопротивление, параметр измеряется в метрах водяного столба и показывает, на какую высоту по вертикали может быть поднята рабочая жидкость.
Объем подачи. Данный показатель указывает на количество теплоносителя, который подается на отопительные радиаторы в единицу времени, параметр напрямую связан со скоростью вращения рабочего колеса.

Все остальные характеристики насосного оборудования (мощность, частота вращения вала электродвигателя) являются производными от основных параметров. Выбирают мощность и частоту по наилучшим показателям из модельного ряда агрегатов от разных производителей после вычисления необходимого напора и объема подачи.

Если не обращаться за помощью к специалистам, то параметры электронасосов рассчитывают вручную, по таблицам, с помощью онлайн калькуляторов, которые имеются на сайтах некоторых известных производителей, или по компьютерным программам — последний метод является наиболее точным.

Рассчитать основные технические параметры самостоятельно вручную по формулам не слишком сложно, результат можно сравнить с указанными в таблице данными, которые предоставляют некоторые производители. В таблице (рис. 11) отмечена мощность отопительного котла и объем обогреваемого помещения, подходящая модель насоса выбирается по этим данным. Табличные результаты не слишком точны — они не учитывают гидравлическое сопротивление, соответствующее потерям в прямой и обратной линии, но их можно использовать для проверки полученных вручную или на онлайн калькуляторах результатов.

Рис. 10 Расчет тепловой мощности дома

Для чего необходимо выполнять расчет

Ответ на данный вопрос очевиден, для оптимального подбора насосного оборудования необходим предварительный расчет циркуляционного насоса для системы отопления, чем точнее вычисления, тем более оптимальным будет выбор. Правильно подобранный насос для отопления будет функционировать в пределах рабочей области, обеспечивающей наивысший коэффициент полезного действия — это позволит сэкономить энергоресурсы.

Также многие циркулярники имеют несколько скоростей регулировки частоты вращения – если вычисления верны, выбирают модель с оптимальной скоростью с таким расчетом, чтобы переключение на другие обороты позволяло комфортно использовать обогрев или экономить энергоресурсы без ухудшения условий проживания.

Расчет производительности насоса

Объем подачи электронасоса вычисляется по нескольким формулам, одна из которых:

Q = P/(1,163 х (Tf — Tr)) или Q = 0,86R/(TF–TR) (м.куб./ч.)

где:

Q — объем прокачиваемого количества теплоносителя в м.куб./ч.;
P – тепловое потребление отапливаемых помещений (тепловая мощность) в Вт;
(Tf — Tr) – разница температур в трубах, выходящей от котла и подающей воду обратно (для длинных трубопроводов с водяными теплыми полами разность составляет около 20 С.; если используются короткие контуры с небольшим количеством радиаторов отопления, значение берется около 10 С.; если греют только теплый пол небольшой площади, температурный перепад принимают равным 5 С.);
1,163 – коэффициент удельной теплоемкости воды в Вт.*ч./кг.*К. (для антифризов показатель имеет другое значение, определяется по справочной литературе).

Еще одна формула, позволяющая сделать подбор циркуляционного насоса для системы отопления, выглядит следующим образом:

Q = 3,6 х P/(С х (Tf — Tr)), (м.куб./ч.)

где: С – теплоемкость (для воды составляет 4,2 кДж./кг.*С), остальные символы аналогичны приведенным в предшествующей формуле.

При расчете тепловой мощности помещения, которое отапливают, руководствуются СНиП 2.04.07-86 для теплосетей, в них для одно- двухэтажных зданий при наружной температуре от -20 до -30º С принимается показатель теплового потребления 173 — 177 Ватт на один квадратный метр, для зданий большей этажности в три-четыре этажа данный параметр составляет 97 — 101 Вт./м.кв.

Понятно, что общая тепловая мощность потребляемой всем домом энергии, которая необходима для подсчетов, складывается из суммирования площадей всех помещений, в которых установлены отопительные радиаторы.

Приведенные выше формулы используются при начальных расчетах магистрали отопления — на их основе в зависимости от потребления тепла помещениями выбирается отопительный котел. Если он установлен, вместо необходимой тепловой мощности в формуле используются параметры котла, пример (мощность котла 50 кВт.):

Как рассчитать гидравлические потери отопительной системы

На выбор циркуляционного насоса по его мощности и создаваемому им напору, как уже говорилось выше, оказывает влияние и такой важный параметр отопительной системы, как гидравлическое сопротивление, которое создают все элементы ее оснащения. Зная гидравлическое сопротивление, создаваемое отдельными элементами отопительной системы, можно рассчитать высоту всасывания насоса и, руководствуясь таким параметром, подобрать модель оборудования по мощности и создаваемому напору. Для расчета высоты всасывания насоса, которая обозначается буквой H, нужна следующая формула:

H = 1,3x(R1L1+R2L2+Z1……..Zn)/10000.

Параметры, используемые в данной формуле, указаны в таблице.

Таблица 3. Параметры для расчета высоты всасывания

Значения R1 и R2, используемые в данной формуле, следует выбирать по специальной информационной таблице.

Значения гидравлического сопротивления, создаваемого различными устройствами, которые применяются для оснащения систем отопления, обычно указываются в технической документации на них. Если таких данных в паспорте на устройство нет, то можно воспользоваться приблизительными значениями гидравлического сопротивления:

отопительный котел – 1000–2000 Па;
сантехнический смеситель – 2000–4000 Па;
термоклапан – 5000–10000 Па;
прибор для определения количества тепла – 1000–1500 Па.

Существуют специальные информационные таблицы, по которым можно определить гидравлическое сопротивление практически для любого элемента оснащения отопительных систем.

Зная высоту всасывания, для расчета которой используется вышеуказанная формула, можно оптимально выбрать насосное оборудование по его мощности, а также определить, каким должен быть напор насоса.

Количество скоростей насоса

Известные производители насосного оборудования для отопления оснащают свои агрегаты переключателями частоты вращения вала, в некоторых моделях скорость работы устройства регулируется автоматически. При эксплуатации это создает дополнительные удобства: так как нагревание жидкости происходит довольно долго, для быстрого прогрева помещений можно выставить максимальную скорость работы электронасоса или сэкономить электроэнергию, установив минимальные обороты электродвигателя, когда помещение прогрето.

Количество скоростей, в зависимости от производителя, может составлять от 2-х до 4-х — чем их больше, тем более эффективно можно использовать циркулярник в отопительной системе, а самый экономичный вариант — электронное управление частотой вращения.

Рис.13 Подбор электронасоса по напорным характеристикам

Производители и цены

Отопление является основной системой частного дома, в отличие от водопровода и канализации, его остановка может нанести существенный финансовый ущерб при поломках в зимнее время и размораживании. Даже если хозяева присутствуют в доме и циркулярник вышел из строя, придется срочно покупать новый прибор, а это не всегда возможно в глухих сельских районах. Также качественное насосное оборудование для отопления повышает комфортность проживания и экономит энергоресурсы — поэтому лучше выбирать модели от известных производителей, избегая описанных выше китайских подделок.

Wilo — известный немецкий производитель, поставляет на рынок широкую линейку бытовых циркулярников серии RS, Stratos, Smart, Top, все модификации имеют следующие особенности:

Выпускаются в соответствии с европейской директивой по энергосбережению EnEV для отопительных контуров с тепловой мощностью более 25 кВт, согласно которой допускается только автоматическое регулирование работы насосного оборудования и наличие не менее 3 ступеней регулировки потребляемой электроэнергии.
Рассчитаны на европейское напряжение переменного тока в 230/400 В с допустимыми отклонениями 10%.
Корпуса в основном сделаны из чугуна.
Мощность агрегатов в зависимости от напорных и объемных характеристик лежит в диапазоне от 40 до 200 вт., выбранный ранее электронасос для однодюймовой трубы Wilo — Star RS 25\6 имеет мощность 99 Вт.
Стоимость циркулярных электронасосов Wilo колеблется в пределах от 50 до 100 у.е.

Рис. 14. Подбор циркуляционного насоса для системы отопления из популярных марок Grundfos, Wilo, DAB

Grundfos — всемирно известный датский производитель насосного оборудования, на рынке представлены модели UP, UPS, UPSD, Solar и их более современные аналоги Alpha2, имеющие следующие особенности:

Корпуса изготавливают из чугуна, латуни и нержавеющей стали (маркируются литерой N).
Модели UPS оснащены 3-мя скоростями вращения вала, в Alpha2 частота регулируется автоматически.
Представлен широкий спектр мощных моделей с объемом подачи до 15 м./ куб. и напором до 15 м.
Стоимость электронасосов Grundfos составляет 70 — 100 у.е., цена мощных приборов может доходить до 500 у.е.

Если сравнивать мощность агрегатов Wilo и Grundfos, то аналогичный ранее рассмотренному прибору Star RS 25\6 от Wilo, Grundfos UPS 25-60 180 потребляет в полтора раза меньше электроэнергии — его мощность составляет 60 Вт. К тому же Grundfos имеет максимальный объем подачи в 4,35 м.куб./ч. против 3,5 м.куб./ч. у Wilo.

DAB — известный итальянский производитель, поставляет на рынок бытовые циркулярные насосы серии A и VA, их отличительные особенности:

Наличие 3-х скоростей вращения у однофазных моделей и встроенная защита от перегрузки.
Рабочая температура теплоносителя от -10 до +110 С.
Для бытового использования наиболее подходит линейка VA, максимальная производительность который составляет 3,5 м.куб.\ ч. и максимальный напор 6,5 м. (у серии A соответствующие максимальные показатели 16 м.куб.\ч. и 11 м.).

Выбор моделей DAB является оптимальным вариантом по соотношению цены и качества, циркулярник DAB VA 35/180 с максимальными производительностью 3 м. куб./ч. и напором 4,3 м. стоит около 60 у.е. — это на 40 у.е. дешевле Grundfos и Wilo.

Рис. 15 Параметры DAB

Как выбрать рециркуляционный насос для горячей воды?

Покупая оборудование для рециркуляции ГВС, необходимо определиться с его основными параметрами. К ним относится:

Производительность – эта характеристика зависит от площади жилья. В среднем, для двухэтажного частного дома или трехкомнатной квартиры хватит агрегата, который перекачивает 70–100 л теплоносителя я минуту;
Напор – еще одна важная характеристика, которая обозначает максимальную высоту подачи теплоносителя. В случае с двухэтажным частным домом следует выбирать прибор, создаваемый напор на 3–4 м;
Потребление энергии – этот фактор позволяет определить, во сколько обойдется эксплуатация рециркуляционного насоса. При этом нужно помнить, что чем мощнее и производительнее агрегат, тем дороже обойдется его использование;
Наличие встроенной защиты – лучше всего покупать насос, оборудованный реле протока воды. Этот элемент защитит насос от работы на «сухом ходу» и, как следствие, перегрева мотора агрегата.

Среди других важных факторов также следует отметить систему охлаждения насоса. Если агрегат не оборудован вентиляцией, то его мотор будет постоянно нагреваться и выходить из строя.

Расчет производительности

Одним из контрольных параметров является производительность насосного оборудования, которая рассчитывается из соотношения:

– количество тепловой энергии, потребляемой в конкретным помещении;

– величина производительности насосного устройства;

– удельная теплоемкость, если как теплоноситель применяется вода, для других видов (трансформаторное масло, антифриз и др.) применяются соответствующие данные;

– разность температуры между прямыми и обратными ветвями отопительной системы, которая может составлять:

20 о С – при нормальной системе отопления жилых площадей;
10 о С – уровень температуры на нежилых площадях с низкотемпературным отоплением;
5 о С – температура теплового носителя в системе теплого пола.

Показатель производительности – паспортная характеристика, в технической документации отражается как кубометров за час. Чтобы результат расчета соответствовал привычной для нас форме, его нужно разделить на величину удельного веса воды.

Приведем пример расчета: площадь отапливаемого помещения составляет 200 квадратных метров, следовательно, чтобы его обогреть понадобятся затраты энергии в 20000 Вт. Помещение оснащено нормальной системой отопления с разностью температур 20 о С. Используя эти числовые значения в приведенной формуле, получаем:

20000/(1,16 х 20) = 862 кг/час,

перерасчет в привычные величины дает результат

862 / 971,8 = 0,887 м 3 /час.

Для отопления указанного помещения понадобится насос с производительностью не менее 0,9 м 3 /час. Этот показатель нужно искать в паспорте.

Для расчета этой характеристики можно применить и такую формулу:

G = 3,6Q/(c x dT) кг/час, где

с – удельная теплоемкость носителя, применяемого в отоплении.

Проше всего выбрать насос, если уже известна мощность котла. В этом случае можно применить соотношение:

Q – производительность агрегата;

N – мощность котла;

dT – разность температур на выходе из котла и на обратке.

На представленном выше фото показано правильное подключение агрегата для системы отопления с использованием байпаса. Такое размещение позволяет пустить поток жидкости обходным путем при необходимости производства ремонтных работ или замены насоса без остановки функционирования отопительной системы. Смотрите как сделать отопление в честном доме самостоятельно.

Важно! Расположение ротора только горизонтальное! Направление потока указано стрелкой на корпусе.

Особенности монтажа

Как правило, циркулярные электронасосы устанавливаются в магистраль с использованием байпаса — параллельного трубопровода с шаровым краном, через который подается теплоноситель при отключенной ветке насоса. Такая конструкция позволяет извлекать циркулярник для настройки, ремонта или замены без слива теплоносителя из системы.

Правильно выбрать циркуляционный насос для отопления – ответственная задача, решение которой лучше доверить специалистам. От выбранного агрегата зависит комфортность и эффективность работы системы отопления (оптимальный КПД устройства), расход электроэнергии, экономия которой при правильном решении может достигать 80%.

При желании можно самостоятельно провести подбор циркуляционного насоса для системы отопления, сделать расчеты по формулам, наиболее высокую точность подсчетов получают при использовании компьютерных программ. При работе с программами необходимо понимать, как правильно вносить данные — во многих случаях это требует специальных технических знаний, на получение которых придется потратить некоторое время

Часто встречаемые поломки

Наиболее распространенная проблема, из-за которой оборудование, обеспечивающее принудительную перекачку теплоносителя, выходит из строя — это его длительный простой.

Чаще всего система отопления активно используется зимой, а в теплое время года отключается. Но так как вода в ней не отличается чистотой, то со временем в трубах выпадает осадок. Из-за накопления солей жесткости между крыльчаткой и насосом агрегат перестает работать и может выйти из строя.

Решается вышеуказанная проблема достаточно легко. Для этого нужно попытаться самостоятельно запустить оборудование, открутив гайку и вручную повернув вал насоса. Нередко такого действия бывает более чем достаточно.

Если прибор все-таки не запустился, то единственным выходом будет демонтаж ротора и последующая основательная чистка насоса от накопившегося осадка солей.