0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

4 формулы, от которых зависит тепло в доме: правила расчета циркуляционного насоса для системы отопления

4 формулы, от которых зависит тепло в доме: правила расчета циркуляционного насоса для системы отопления

Правильный расчёт насоса позволит избежать возникновения проблем в течение эксплуатации отопления. Характеристики должны быть рассчитаны точно, чтобы избежать неисправностей.

Для этого необходимо знать четыре формулы. И также следует понимать значение понятия РТ.

Целесообразность использования

Циркуляционные насосы в системе отопления двухэтажного дома

При небольшом помещении работа отопительной системы может осуществляться самотеком. Плотность горячей воды ниже, поэтому циркуляция воды происходит под воздействием гравитации – вся холодная вода скапливается внизу, где она подогревается котлом.

Но в случае с большой квартирой или частным домом, такой способ плохо работает – скорость циркуляции снижается. Поэтому, при включении отопления, ближние радиаторы успевают полностью прогреться, в то время как дальние только начинают нагреваться.

При этом они не смогут работать в полную мощность, так как теплоноситель будет остывать раньше, чем успеет смениться.

Чтобы этого не допускать, скорость циркуляции увеличивают принудительно, устанавливая циркуляционные насосы. Они позволяют существенно увеличить скорость течения воды в трубах и достигнуть своевременной смены теплоносителя.

Это позволяет увеличить теплоотдачу системы отопления, так как время движения от котла до радиатора существенно сократится, и скорость прогрева помещения увеличится. (Кстати, об установке циркуляционных насосов в системе отопления частного дома Вы можете прочитать здесь).

Для расчета мощности необходимо знать общую площадь обогрева

Перед тем, как приступить к расчету мощности насоса, необходимо уточнить, какие критерии необходимо учесть:

  1. Площадь помещений. За рубежом при расчете системы отопления используют значение в 100 Вт на кв.м. То есть, чтобы обогреть помещение в 20 кв м. необходимо 2 кВт тепла в час. В нашей стране цифры несколько отличаются: 1-2 этажные здания рассчитываются 173-177 Вт на кВ. м.
  2. Разность температур. Нормальная разность температуры между входом в систему отопления и выходом считается 20 градусов. То есть на выходе из котла и на входе в систему, например, температура воды 80 градусов, а на входе в котел и на выходе из системы 60 градусов.
  3. Плотность воды. Расчет производится в килограммах, а параметр насоса обычно в куб.м/ч, поэтому необходимо знать плотность воды при 80 градусах – 971,8 кг/куб.м.

Как рассчитать параметры насоса?

Правильно подобранный водяной насос для отопления должен решать две задачи:

  • создавать в системе напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление отдельных ее элементов;
  • обеспечивать перемещение по системе достаточного для обогрева здания количества тепла.

Исходя из этого, при выборе циркуляционного насоса следует рассчитать потребность здания в тепловой энергии, а также общее гидравлическое сопротивление всей отопительной системы. Без этих двух показателей подобрать подходящий насос просто невозможно.

Полезная информация о выборе циркуляционного насоса содержится в следующем видеоматериале:

Расчеты производительности насоса

Производительность насоса, которую в расчетных формулах обычно обозначают как Q, отражает количество тепла, которое может быть перемещено за единицу времени. Формула для расчетов выглядит так:

  • Q — объемный расход, куб. м./ч;
  • R — необходимая тепловая мощность для помещения, кВт;
  • TF — температура на подаче в систему, градусов Цельсия;
  • TR — температура на выходе из системы, градусов Цельсия.

Потребность помещения в тепле (R) рассчитывается в зависимости от условий. В Европе принято рассчитывать этот показатель, исходя из норматива:

  • 100 Вт/кв. м площади небольшого частного дома, в котором не более двух квартир;
  • 70 Вт/кв. м площади многоквартирного дома.

Если же расчеты проводятся для зданий с низкой теплоизоляцией, значение показателя следует увеличить. Для расчетов по помещениям на производстве, а также по зданиям с очень высокой степенью теплоизоляции рекомендуется использовать показатель в пределах 30-50 кВт/ кв. м.

С помощью этой таблицы можно более точно рассчитать потребность в тепловой энергии для помещений различного назначения и с различным уровнем теплоизоляции

Расчет гидравлического сопротивления системы

Следующий важный показатель — гидравлическое сопротивление, которое необходимо будет преодолеть циркуляционному насосу. Для этого следует рассчитать высоту всасывания насоса. Обычно этот показатель обозначают как «H». Можно использовать следующую формулу:

  • R1, R2 – потеря давления на подаче и обратке, Па/м;
  • L1,L2 – длина линии подающего и обратного трубопровода, м;
  • Z1,Z2…..ZN – сопротивление отдельных элементов отопительной системы, Па.

Для определения R1 и R2 следует воспользоваться приведенной ниже таблицей:

В этой таблице представлены дополнительные данные для более точного расчета гидравлического сопротивления, возникающего в отопительной системе частного дома

Гидравлическое сопротивление отдельных элементов и узлов отопительной системы обычно указано в сопровождающей их технической документации. Если по какой-то причине такая документация отсутствует, можно воспользоваться примерными данными:

  • котел — 1000-2000 Па;
  • смеситель — 2000-4000 Па;
  • термостатический вентиль — 5000-10000 Па;
  • тепломер — 1000-15000 Па.
Читать еще:  Байпас в системе отопления: диаметр, назначение, расчет,

Для других частей отопительной системы смотрите данные в этой таблице:

Если техническая документация по каким-то причинам утрачена, можно рассчитать гидравлическое сопротивление отдельных элементов отопительной системы с помощью данных, приведенных в этой таблице

Количество скоростей циркуляционного насоса

Большинство современных моделей циркуляционных насосов снабжены возможностью регулировать скорость работы устройства. Чаще всего это трехскоростные модели, с помощью которых можно корректировать количества тепла, поступающего в помещение. Так, при резком похолодании скорость работы насоса увеличивают, а в случае потепления — уменьшают, чтобы температура воздуха в комнатах оставалась комфортной для проживания.

Для переключения скоростей существует специальный рычаг, размещенный на корпусе устройства. Большой популярностью пользуются модели циркуляционных насосов, снабженные системой автоматического регулирования скорости работы устройства в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Следует отметить, что это лишь один из вариантов такого рода расчетов. Некоторые производители используют при подборе насоса несколько иную методику вычислений. Можно попросить выполнить все расчеты квалифицированного специалиста, сообщив ему подробности устройства конкретной отопительной системы и описав условия ее работы. Обычно рассчитываются показатели максимальной нагрузки, при которой будет работать система. В реальных условиях нагрузка на оборудование будет ниже, поэтому можно смело приобретать циркуляционный насос, характеристики которого несколько ниже расчетных показателей. Приобретение более мощного насоса не целесообразно, поскольку это приведет к ненужным расходам, но работу системы не улучшит.

После того, как все необходимые данные получены, следует изучить напорно-расходные характеристики каждой модели с учетом разных скоростей работы. Эти характеристики могут быть представлены в виде графика. Ниже приведен пример такого графика, на котором отмечены и расчетные характеристики устройства.

С помощью этого графика можно подобрать подходящую модель циркуляционного насоса для отопления по показателям, рассчитанным для системы конкретного частного дома

Точка А соответствует необходимым показателям, а точкой В обозначены реальные данные конкретной модели насоса, максимально приближенные к теоретическим расчетам. Чем меньше расстояние между точками А и В, тем лучше подходит модель насоса для конкретных условий эксплуатации.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Система отопления с принудительной циркуляцией по всем позициям превосходит схему с естественным перемещением теплоносителя. Установка циркуляционного насоса резко поднимет эффективность системы, делает возможными плавные и точные настройки, обеспечивает быстрый запуск, приводит к значительному сокращению материалоемкости контуров – можно использовать трубы значительно меньшего диаметра.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Но все это будет справедливым лишь в том случае, если насос подобран правильно, и его эксплуатационные характеристики соответствуют параметрам системы. Одним из определяющих критериев оценки является способность насоса перекачать определенный объем жидкости в единицу времени, то есть его производительность. Провести необходимые вычисления поможет наш калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса.

Цены на циркуляционный насос КАЛИБР

Несколько слов о порядке расчета – в разделе с пояснениями.

Калькулятор расчета производительности циркуляционного насоса

Пояснения к расчету производительности

Особенностью подобного расчёта является то, что насос перекачивает не просто жидкость, а именно теплоноситель, то есть, по сути, должен обеспечивать «транспортировку» тепловой энергии, выработанной котлом отопления.

В основе вычислений лежит следующая зависимость:

G = W / (Δt × Kτ)

G — производительность, выраженная в килограммах в час.

W — расчетная мощность отопительного котла.

Δt — перепад температур в трубах подачи и обратки, то есть, по сути, то количество тепловой энергии, которое забирается приборами теплообмена (радиаторами, конвекторами и т.п.)

— коэффициент, учитывающий теплоемкость теплоносителя.

  • Мощность котла известна, а если система отопления планируется «с нуля», то необходимую мощность можно рассчитать по специальному алгоритму.

Как определиться с мощностью котла для системы отопления

Цены на циркуляционный насос Valfex

Алгоритм подразумевает вычисление требуемой тепловой мощности для каждого из отапливаемых помещений с последующим суммированием. Поможет с этим специальный калькулятор расчета мощности котла .

  • Перепад температур принимается в среднем равным:

→ 20 ºС – для радиаторов;

→ 15 ºС – для конвекторов;

→ 10 ºС – для контуров водяного теплого пола.

  • Коэффициент можно взять для воды – он будет равен 1,16.
  • Получающаяся единица измерения – не слишком удобна, поэтому калькулятор переведет ее в более понятную – кубометры в час.

После определения необходимой производительности можно переходить к расчету требуемого напора насоса .

Полезная информация о циркуляционных насосах

Цены на циркуляционный насос ВИХРЬ

От этого небольшого прибора во многом зависит эффективность всей системы отопления. Подробнее о назначении, конструкции, выборе и правилах монтажа циркуляционных насосов для отопления – в специальной публикации нашего портала.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Количество скоростей циркуляционного насоса

Скорости насоса – это способность прибора менять производительность. Узнать о наличии режимов просто – в описании будет указана не одна мощность, а несколько (обычно три).

Читать еще:  Циркуляционные насосы для систем отопления

Точно также в трёх вариантах указывают и скорость вращения и производительность. Например: 70/50/35 Вт (мощность), 2200/1900/1450 об/мин (скорость вращения), напор 4/3/2 м.

Существуют модели, которые автоматически меняют скорость работы (а значит, и производительность), в зависимости от температуры окружающей среды.

Для смены режима на корпусе насоса имеется специальный переключатель. Ручные модели советуется выставлять на максимальный режим мощности и убавлять его в случае необходимости. В автоматических приборах нужно просто снять регулятор с блокировки.

Расчет необходимой подачи

Параметры системы отопления нового дома с высоким уровнем точности определяются с помощью компьютерного проектирования. Теплопотребление дома и производительность насоса определяются по нормативам. Потери в результате трения в трубопроводах (в единицах измерения давления – мбар или ГПа) определяются по ненормированным, но стандартизированным методом вычисления, применяемого для расчета систем трубопроводов. Этот метод также позволяет вычислить напор насоса в метрах.

Поскольку проектная документация старых зданий, как правило, долго не хранится, а технические характеристики трубопроводов таких домов (например, диаметр, пути прокладки и т.п.) определить практически невозможно, при их реставрации или переоснащении приходится полагаться на приблизительную оценку и расчеты.

Необходимая подача

Необходимая подача насоса вычисляется по формуле: час

  • где Q – теплопотребления дома, кВт;
  • 1,163 – удельная теплоемкость воды, Вт•ч/(кг К);
  • ∆υ – разница температуры подающего и обратного потока воды, К

Применение циркуляционных насосов в новых домах

Расчеты по приведенной выше формуле осуществляются автоматически в пределах расчетной программы. Согласно нормативам теплопотребления здания – это сумма величин теплопотребления отдельных помещений. Потери тепла вследствие влияния холодного наружного воздуха составляют не более 50% от суммы, поскольку ветер обдувает лишь один сторону дома. Однако увеличение величины этих потерь добавлением доли на передачу тепла может привести к выбору большего котла и помпы, чем это необходимо. Если теплопотребления помещения рассчитать по этой рекомендации как для квартиры с «частично ограниченным отоплением», то для каждого отапливаемого соседнего помещения учитывается перепад температуры величиной 5 К (рис 3).

Нормативный тепловой поток в доме

Этот метод вычисления наиболее пригоден для расчета мощности отопительного радиатора, необходимого для обеспечения потребности в тепле в каждом конкретном случае. Полученные при этом показатели мощности котла на 15-20% завышены. Поэтому при определении параметров насоса необходимо учитывать следующую закономерность:

Q необх. потребл.=0,85*Q норм. потребл.

Специалисты на основании многолетнего опыта придерживаются мнения, что в случае получения предельного значения следует выбирать меньшее из двух насосов. Причиной этого является отклонение реальных данных от расчетных.

Применение циркуляционных насосов в старых домах

Теплопотребления старого дома можно определить лишь приблизительно. При этом основой расчетов является удельное теплопотребление на квадратный метр отапливаемой полезной площади. В ряде нормативных таблиц приводятся ориентировочные значения теплопотребления зданий в зависимости от года их постройки. В нормативе HeizAnlV (Германия) указано, что можно отказаться от осуществления основательного исчисления теплопотребления, если приборы, которые производят тепло, заменено центральным отоплением и их номинальная тепловая мощность не превышает 0,07 кВт на 1 м2 полезной площади дома; для отдельно стоящих домов, состоящих не более чем из двух квартир, этот показатель составляет 0,10 кВт/м2. Опираясь на вышеприведенную формулу, можно вычислить удельный подачу насоса:

л/(час*м2)

  • где V – удельная подача насоса, л/(ч • м2);
  • Q- удельный тепловой поток, Вт/м2 (номинальная тепловая мощность равна 70 Вт/м2 в многоквартирных домах и 100 Вт/м2 в отдельных домах на одну или две семьи).

Взяв за пример систему отопления в многоквартирном доме со стандартной разницей температуры подающего и обратного потока 20 К, получаем следующие расчеты:

V=70 Вт/м2: (1,63 Вт*час/(кг*К)*20К)= 3,0[л/(час*м2)]

Следовательно, на каждый квадратный метр жилой площади помпа должна подавать за час 3 литра воды. Специалисты-теплотехники должны всегда помнить эту величину. Если величина перепада температур другая, с помощью расчетных таблиц можно быстро осуществить необходимые перерасчеты.

Определение производительности по удельным теплопотреблением

Сделаем расчеты для дома средней величины, состоящий из 12 квартир по 80 м2 каждая, общей площадью около 1000 м2. Как видно из таблицы, циркуляционный насос при ∆υ = 20 К должен обеспечивать подачу 3м3/ч. Для обеспечения потребности в тепле такого дома временно избирается нерегулируемый насос типа Star-RS 30/6.

Более точный подбор соответствующего насоса возможен только после определения величины необходимого напора.

Выбираем модель насоса исходя из проведенных расчетов

По ранее вычисленной для заданной системы подаче и напору определяем рабочую точку системы. Для этого на диаграмме, с координатами П и J, отметим точку пересечения вычисленных величин.

Далее, по каталогам производителей, нужно подобрать циркуляционный насос, который, максимально удовлетворяет рабочие условия системы. Необходимо, чтобы напорно-расходный график насоса был максимально приближен к рабочей точке.

Неправильно подобранный насос

Читать еще:  От чего стук в системе отопления?

Правильно подобранный насос

Насос, который будет иметь большой запас по определяющим критериям, ставить экономически нецелесообразно. Во-первых, цена самого насоса будет выше, во-вторых, насос будет работать в холостую, тем самым потребляя лишнюю электроэнергию.

Обратите внимание! При установке циркуляционных насосов с электрорегулятором частоты вращения, вы сможете значительно уменьшить потребляемую электроэнергию, если в гидравлической системе не стационарный режим, а динамический.

Также стоит учитывать виброшумовой фактор при выборе насоса, если его планируется устанавливать в помещении, которое будет часто посещаться людьми, то о в таком случае предпочтительней будет выбирать среди насосов с мокрым ротором, ведь они работают значительно тише.

Несколько важных моментов

Поскольку в продаже имеются циркуляционные насосы, укомплектованные «сухим» или «мокрым» ротором, с ручным или автоматическим способом управления скоростями, специалисты советуют приобретать устройство, ротор которого погружен в теплоноситель полностью. Выбирать его следует не только по причине пониженного шума, но и потому, что он справится с нагрузкой успешнее. Насос следует монтировать так, чтобы вал ротора находился в горизонтальном положении.

Для производства высококачественного изделия применяют прочную сталь и керамический вал. Срок эксплуатации такого циркуляционного насоса составляет минимум 20 лет. Не следует выбирать для горячего водоснабжения устройство с чугунным корпусом – он очень быстро разрушается при использовании в таких условиях.

Предпочтительнее покупать изделие из нержавейки, бронзы или латуни.

Когда при работе насоса в системе слышен шум, это не всегда говорит о наличии поломки. Часто причиной его появления является воздух, попавший в систему после ее запуска. Поэтому перед началом работы отопительной конструкции нужно спустить воздух при помощи специальных клапанов. Когда система поработает пару минут, данную процедуру необходимо повторить и отрегулировать насос. Читайте также: «Правильный подбор насоса для системы отопления – как рассчитать и подобрать оптимальный».

В случае запуска насоса с ручным способом регулировки, прибор устанавливают на максимальную скорость, а в регулируемых моделях просто отключают блокировку.

Видео о расчете циркуляционного насоса для отопления:

Вычисление мощности циркуляционного насоса

В закрытых системах теплоснабжения циркуляция жидкости происходит принудительно. До того как рассчитать мощность насоса для отопления необходимо составить схему теплоснабжения. Только после этого можно приступать к вычислениям.

Есть несколько параметров, определяющих основные характеристики этого компонента отопления. Работа насоса направлена на увеличение скорости движения теплоносителя в системе. Помимо этого он не должен создавать избыточные гидравлические нагрузки, повышать шум. Именно поэтому так важно правильно рассчитать мощность насоса для отопления.

Для выполнения вычислений потребуется узнать такие характеристики оборудования:

  • Производительность. Она характеризует количество тепла, переносимого за единицу времени по трубопроводам с помощью циркуляционного насоса;
  • Гидравлическое сопротивление. Это потери давления в магистралях из-за трения воды о внутреннюю поверхность компонентов теплоснабжения. При расчете мощности насоса для отопления этот показатель является одним из определяющих, так как от него зависит скорость потока теплоносителя;
  • Потребляемая мощность. Указывается производителем в паспорте устройства. Определяется характеристиками электродвигателя, подключенного к ротору насоса.

На первом этапе расчета мощности циркуляционного насоса для отопления следует вычислить производительность. Для этого потребуется узнать необходимую тепловую мощность системы теплоснабжения. Расчет производительности выполняются по следующей формуле:

Q=(0.86*R)/(Tпод-Тоб)

Где Q – производительность устройства; R – расчетная тепловая мощность, Вт; Тпод и Тоб – температура воды в подающей и обратной трубе отопления.

Основным фактором, влияющим на производительность насоса, является тепловая мощность системы. Лучше всего вычислить ее максимально точно, чтобы избежать покупки устройства с несоответствующими параметрами. Также на расчет мощности насоса для теплоснабжения влияют характеристики теплоносителя. В случае использования антифризов номинальный показатель необходимо увеличить на 10-15%, так как их плотность значительно выше, чем у дистиллированной воды.

Гидравлическое сопротивление циркуляционного насоса определяется следующей формулой:

Н=1,3*(R1*L1+ R2*L2+… Z1+Z2)/10000

Где R1 и R2 – потеря давления на подающем и обратном участках магистрали; L1 и L2 – протяженность трубопроводов; Z1 и Z2 – гидравлическое сопротивление компонентов системы.

Последний показатель для расчета мощности насоса для теплоснабжения можно взять из паспорта устройства. Если же таковой отсутствует – рекомендуется применять данные из таблицы.

Компонент теплоснабжения

Гидравлическое сопротивление, Па

Производители указывают гидравлическое сопротивление в величине водяного столба. Т.е. это показатель мощности, которая способна поднять воду в вертикальной трубе на определенный уровень.

Во время расчета мощности циркуляционного насоса для теплоснабжения не учитывается наличие нескольких скоростных режимов. Хотя на практике с помощью этой функции устройства можно оптимизировать скорость движения теплоносителя, тем самым сбалансировав всю систему.

Сложно ли сделать точный расчёт отопления дома или теплицы самостоятельно? Помимо вышеописанных способов рекомендуется применять специализированные программы для теплоснабжения. Это позволит сверить результаты и добиться максимальной точности расчетов.

В видеоматериал показан пример расчета мощности отопления с помощью специализированной программы:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×