Подбор насоса

Чтобы установить для скважины необходимое оборудование, его следует правильно выбрать. Учитываются многочисленные параметры, включающие в себя расчет расхода воды, необходимый напор, мощность.

Немаловажным критерием для глубинных насосов является то, какой именно трос для них будет использован. Подбор скважинного насоса — это ответственный процесс, к нему надо подходить серьезно, чтобы оборудование работало правильно и долго.

Что необходимо знать при выборе насоса?

Когда осуществляется выбор насоса, необходимо учитывать такие параметры, как:

1. Общая глубина скважины. Такая информация содержится в прилагаемом паспорте. Оборудование принято устанавливать на высоте от 1 м от уровня дна.
2. Динамический уровень воды. Насос необходимо ставить ниже этого уровня, он также указывается в паспорте. Статический уровень тоже важно учесть.


3. Диаметр скважины, чтобы правильно подобрать размер глубинного насоса, его адаптера, оголовка, крышки для устья скважины.
4. Дебит — это данные о производительности источника, скважинный насос не должен иметь производительность большую, чем у скважины. В идеале выбор надо делать таким образом, чтобы производительность оборудования была примерно на 5-10% меньше, чем дебит источника.
5. Размер, глубина фильтровальной части. Скважинный насос надо располагать таким образом, чтобы двигатель находился выше фильтра. Только в этом случае система будет работать без сбоев.
6. Расстояние от дома до скважины. Учитывается не только горизонтальное значение, но и высота, на которую поднимаются трубы.
7. Этажность, расположение самой верхней точки водоразбора.
8. Место, где установлена автоматика для управления насосом.
9. Вариант электропитания, который обеспечивает энергией скважинный насос.

Общие критерии выбора насоса для скважины на загородном участке:

1. Мощность оборудования. Подбор агрегата зависит от глубины источника, необходимого напора и планируемого расхода воды для дома. Нельзя делать выбор без учета этого параметра.
2. Глубина, которую имеет скважина. Этот параметр важен для выбора насоса, многие его считают одним из первых. Например, поверхностные насосы можно применять только для неглубоких источников и колодцев, а для водяных скважин используются только глубинные модели.
3. Выбор осуществляется на основе того, каким будет планируемый расход воды, т. е. какой должна быть производительность насоса.

Расчет расхода и напора воды

Выбор насосного оборудования надо осуществлять, учитывая предполагаемый расход воды для участка и дома:

• для душа — 0,2-0,7 л/с;
• для джакузи — 0,4-1,4 л/с;
• для ванны со стандартными смесителями — 0,3-1,1 л/с;
• для раковины, мойки на кухне и в санузлах — 0,2-0,7 л/с;
• для кранов с распылителями — 0,15-0,5 л/с;
• для унитаза — 0,1-0,4 л/с;
• для биде — 0,1-0,4 л/с;
• для писсуара — 0,2-0,7 л/с;
• для стиральной машины — 0,2-0,7 л/с;
• для посудомоечной машины — 0,2-0,7 л/с;
• для поливочных кранов и систем — 0,45-1,5 л/с.

Чтобы вычислить напор, необходимо помнить, что давление в трубах должно составлять 2-3 атмосферы, а избыточная мощность насоса не должна превышать 20 м. Например, глубина погружения составляет 10 м от уровня грунта, тогда расчетные потери будут равны 3 м. В этом случае напор рассчитывается так: глубина скважины + подача воды по вертикальному стволу + высота над уровнем грунта верхней точки водоразбора + избыточное давление + расчетные потери. Для данного примера расчет будет следующим: 15 + 1 + 5 + 25 + 3 = 49 м.

При суммировании примерного расхода за единицу времени надо учитывать и то, что одновременно открываются 5-6 кранов или используется аналогичное количество точек водоразбора. Учитывается количество проживающих, наличие теплиц на участке, сада и прочие параметры. Без этих данных правильный подбор невозможен.

Как выбрать трос для погружного насоса?

Выбор насоса невозможен без подбора троса для его крепежа. Выбирается только изделие из нержавеющей стали, так как оно способно выдержать не только вес самого насоса, но и многочисленного оборудования, которое используется для подъема воды наверх.

Длина троса берется с запасом, так как при крепеже используются специальные петли, на них уходит по 1-2 м, плюс необходимо оставить запас в 2-3 м. Для крепежа троса применяются зажимы.

При выборе троса учитываются такие значения:

• для диаметра в 2 мм статическая нагрузка равна до 100 кг;
• для диаметра в 5 мм статическая нагрузка равна до 650 кг.

Важно, делая выбор троса для насоса, помнить, что при включении возникает рывок, нагрузка усиливается. Если покупается насос с большим весом и мощностью, то лучше всего для него брать трос на 5 мм, который отлично выдержит все условия использования. При покупке учитывается, что в суммарную нагрузку входит:

• общий вес насоса, двигателя для него;
• собственный вес троса;
• вес воды, который поднимается по трубе;
• вес питающего электрического кабеля;
• общий вес фитингов;
• вес фильтрующего оборудования, которое находится под насосом.

Какой гидроаккумулятор необходим?

Для правильного выбора насоса необходимо внимание уделить и тому, какой именно гидроаккумулятор будет использоваться. Назначение его состоит в том, чтобы накапливать определенный объем воды для предотвращения частого включения самого насоса.

При достижении определенного объема воды насос выключается, пока вода не будет израсходована. Каждый насос имеет разрешенное количество пусков за час, превышать которое не рекомендуется.

Обычно это 20 пусков, которые при отсутствии гидроаккумулятора будут осуществляться при каждом открытии крана. А вот при наличии бака такие включения будут редкими, что продлит срок службы всего оборудования.

Наличие накопительной емкости снижает вероятность гидроудара, который губителен для труб и остальных устройств.

Рассчитать объем бака можно, используя формулу V=Q max*250*(Pset+1+ ΔР)/(Nmax*k* ΔР), где

• Qmax — это максимальное значение расхода воды;
• Pset — давление при включении насоса;
• ΔР — это разница, которая наблюдается при включении и выключении насоса;
• Nmax — допустимое за час число включений и выключений, обычно оно указывается производителем для каждой модели отдельно;
• K = 0,9.

При выборе насоса необходимо учитывать, что давление в нем воздушной массы составляет всегда 0,8-0,9 бар.

Пример подбора оборудования для скважины

Чтобы выбор насоса для скважины был сделан правильно, можно воспользоваться следующим примером.

Исходные данные для скважины:

• общая глубина составляет 100 м;
• динамический водяной уровень — 70 м;
• водяной статический уровень составляет 75 м;
• диаметр водяной скважины равен 133 мм;
• дебит равен 3 м³/ч;
• глубина монтажа фильтра — 95 м;
• блок управления оборудованием от скважины находится на расстоянии в 25 м;
• от скважины до входа в дом расстояние составляет 20 м;
• для оформления устья скважины используется оголовок;
• самая высокая точка для водозабора находится в 8 м от поверхности грунта (3-й этаж дома);
• электропитание осуществляется от сети в 220 В, система используется однофазная, есть вероятность просадок до 190 В.

Подбор насоса для скважины осуществляется таким образом:

1. Сначала надо учесть количество точек водоразбора при допустимом ограничении дебита в 2,6 м³/ч. Это составляет 5-6 открытых одновременно кранов, производительность которых средняя. Даже для большого дома этого количества вполне достаточно.
2. Глубина для установки насоса в скважину составляет 72 м.
3. Для потребителя комфортное давление на самой верхней точке должно составлять 2,5 бар. Если учесть потерю давления при подъеме в 1 бар, то значение в 1,5 для верхней точки является вполне приемлемым.


4. Для водоподъемной трубы суммарная протяженность в данном случае будет составлять 92 м, а для питающего кабеля до пульта управляющего оборудования длина равна 97 м.
5. Диаметр троса равен 5 мм, его длина равна — 72 м + 2 м + 4*2 м (для тросовых петель) = 82 м.
6. Для водопроводной трубы из пластика диаметр лучше принимать равным 40 мм, при этом суммарные потери будут составлять примерно 4 м, если скорость потока составит 0,8 м/с.
7. Потери при работе фильтров составят примерно 10 м, то есть около 1 бар.
8. Необходимый суммарный напор равен Н=1,5*10,2+70+(10+4) = 99 м.

Какое насосное оборудование должно быть?

Принимая во внимание все указанные данные, скважину можно снабдить таким насосным оборудованием:

1. Насос на 1,1 кВт, кабель питания на 4*6 м³, при этом потери напряжения составят 2%.
2. Насос на 1,5 кВт, кабель питания на 4*6 м³, потери напряжения составят 3,1%.
3. Насос на 1,5 кВт, кабель питания на 3*6 м³, потери напряжения составят 2,9% по всей длине.
4. Насос на 1,4 кВт, кабель питания на 3*6 м³, потери по длине составят 2,7%.

Для представленной системы лучше всего брать гидроаккумулятор на 150 л для 3-х первых вариантов. Дома рекомендуется ставить стабилизатор напряжения на 5 кВт.

Выбор насоса под скважину на воду — процесс ответственный. Учитывается не только характеристика самого насосного оборудования, но и многочисленные параметры. Это и длина троса, наличие гидроаккумулятора и прочих элементов системы. Во время выбора внимание надо уделить расходу воды для дома и участка. Только в этом случае насос можно считать полностью подходящим для конкретной скважины.

moyaskvazhina.ru

Принцип работы циркуляционных насосов

Задача, которую призваны выполнять циркуляционные насосы для отопления частных домов, относительно проста. Создавая в трубах с теплоносителем избыточное давление, агрегат принудительно заставляет его циркулировать, тем самым обеспечивая доставку необходимого количества тепловой энергии во все помещения дома. Наличие такого нагнетателя позволяет не только уменьшить диаметры труб отопительных контуров, но и проложить их наиболее удобным способом и даже с учетом особенностей интерьера.

В настоящий момент существуют такие виды циркуляционных насосов:

• с сухим ротором;
• с мокрым ротором.

Насос с сухим ротором представляет собой обычный электродвигатель, на валу которого установлена крыльчатка, размещенная в герметичном корпусе.
есть, в этом агрегате перекачивающий узел и привод размещены отдельно и, конечно же, ротор электродвигателя никак не соприкасается с теплоносителем. В силу своих характеристик данные нагнетатели используются там, где нужна значительная мощность циркуляционного насоса – в тепловых сетях промышленных предприятий или централизованных котельных различных учреждений и организаций.

Мощные циркуляционные насосы для систем отопления с отдельным приводом отличаются внушительными габаритами и высоким уровнем шума, что делает невозможным их применение в частном домостроительстве. В индивидуальных системах устанавливаются агрегаты с мокрым ротором, имеющие совсем малые размеры и практически не издающие шума при работе. В этих перекачивающих устройствах для отопления дома привод и крыльчатка совмещены в одном корпусе. Для герметизации ротор помещен в оболочку из нержавеющей стали и помещен внутрь гильзы из того же материала. Гильза защищает от влаги статор агрегата, вся конструкция показана на рисунке:

Примечание. Конструктивно циркуляционные насосы для теплого пола ничем не отличаются от тех, что устанавливаются в основные контуры отопления и подбираются они по такому же принципу, о чем будет сказано ниже.

Немного о производителях. Один из самых популярных брендов – немецкие циркуляционные насосы WILO. За годы эксплуатации они зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Производитель предлагает несколько линеек агрегатов различной мощности и набором функций. Так что при выборе марки насосов стоит в первую очередь обратить внимание на этот бренд. Также широко распространены насосы фирмы GRUNDFOS, но их качество немножко похуже.

Расчет производительности насоса

Для начала определим все параметры, по которым производится подбор циркуляционного насоса для системы отопления. И хотя этих параметров немного, но каждый из них требует выполнения серьезных вычислений, простыми словами, надо сделать гидравлический расчет системы. Следует отметить, что подобные расчеты довольно сложны и если вы задались целью определить характеристики насосов таким путем, то придется запастись терпением. Мы же постараемся максимально упростить данный процесс.

По сути, для правильного подбора перекачивающего агрегата необходимо рассчитать 2 основных параметра:

• производительность;
• развиваемое рабочее давление (напор).

Рабочая производительность насоса проистекает из тепловой мощности всей системы отопления. Простыми словами, агрегат должен перекачивать такой объем теплоносителя, чтобы доставить вместе с ним достаточное количество тепловой энергии радиаторам во всех помещениях. Для этого нужно знать потребную на обогрев здания тепловую мощность. Если брать укрупненно по квадратуре, то на дом площадью 100 м2 величина мощности составит 10 кВт. Тогда расчет производительности выполняется по формуле:

G = 3600Q/(c∆t), где:

• G – требуемый расход теплоносителя, кг/ч;
• Q – тепловая мощность системы, кВт;
• с – удельная теплоемкость воды, равна 4.187 кДж/кг ºС;
• Δt– разница температур в подающей и обратной магистрали, при расчетах обычно принимается равной 20 ºС.

Циркуляционный насос для котла в нашем примере со зданием 100 м2 должен обладать такой производительностью:

3600 х 10 х 4.187 х 20 = 429.9 кг/ч или 0.43 т/ч.

Осуществляя выбор циркуляционного насоса, вы можете заметить, что его производительность в паспорте или инструкции по эксплуатации указана не в массовых единицах расхода, а в объемных. Тогда надо просто перевести массу воды в объем через плотность, которая при температуре +60 ºС составляет 0.983 т/м3:

0.43 /0.983 = 0.44 м3/ч – это и есть искомая рабочая производительность агрегата.

Важно. Чтобы работа циркуляционного насоса была надежной и долговечной, он должен функционировать в комфортном для себя диапазоне мощности. При выборе надо убедиться в том, что нужная вам производительность лежит в этом диапазоне.

Подбор насоса по напору и расходу

Следующий этап расчета циркуляционного насоса более сложный и состоит в том, чтобы определить его рабочее давление. Его должно хватать на преодоление:

• сопротивления трению воды о стенки трубопроводов;
• местных сопротивлений, изменяющих структуру потока (повороты, тройники, арматура, оборудование и так далее).

В математическом выражении формула для расчета мощности насоса, то бишь, необходимого давления, выглядит следующим образом:

P = Rl + Z, где:

Р – общие потери давления в системе, что должны преодолеваться насосом, Па;

• R – удельные потери на трение, Па/м;
• l – длина трубопровода одного диаметра, м;
• Z – падение давления в местных сопротивлениях, Па.

Вот тут-то и начинаются дебри, разобраться в которых простому домовладельцу подчас очень сложно. Мы предлагаем вычислить напор насоса более простым путем. Для этого надо следовать алгоритму:

• ройдите по ссылке http://dwg.ru/dnl/11875 и в один клик скачайте «Таблицы для гидравлического расчета Шевелевых». Начиная со страницы 31 (Таблица 1) показаны значения 1000i для разных расходов и диаметров труб;
• рассчитанный ранее расход для водяного насоса пересчитайте из м3/ч в л/сек. В нашем примере получится 0.12 л/сек;
• находим это значение в левом столбце таблицы и принимаем оптимальный диаметр трубы по столбцам справа. Скорость движения должна лежать в пределах 0.7—1 м/с. Для нашего примера и стальных труб скорость будет 0.71 м/с, а диаметр – 15 мм (стр. 32).

Берем значение 1000i из того же столбца (у нас – 139.9) и высчитываем сопротивление всей трубы на трение. Если взять ее протяженность 20 м в приведенном примере, то сопротивление будет:

139.9 / 1000 х 20 = 2.8 м водного столба или 0.28 Бар. Поскольку система отопления состоит из труб разных диаметров, то надо просчитать таким же образом сопротивление каждого из них. После этого все результаты суммируются и получаем общие потери давления на трение (значение Rl в формуле).

Чтобы произвести окончательный подбор насоса по параметрам, осталось узнать величину потерь давления в местных сопротивлениях (значение Z в формуле). Что касается котла, запорной арматуры и радиаторов, то их сопротивления указаны в техническом паспорте, их надо суммировать и приплюсовать к предыдущей цифре потерь на трение. Падение давления на поворотах, тройниках и прочих местных сопротивлениях надо просто принять в размере 20% от общих потерь на трение и прибавить их к полученной ранее сумме. На этом расчет окончен.

Заключение

Современная система отопления с циркуляционным насосом имеет массу достоинств. Но чтобы ее смонтировать, надо потратить время и усилия на подбор оборудования, в том числе и насоса. Как видите, дело это непростое, если нет уверенности в своих силах, то лучше в этом вопросе довериться специалисту.

cotlix.com

Замена насоса

Замена насоса, отработавшего свой ресурс, иногда вызывает проблемы, так как такой же насос за время эксплуатации вполне может быть уже снят с производства, а рекомендуемая производителем замена может существенно отличаться по присоединительным размерам. И даже если таких проблем нет, в любом случае целесообразно рассмотреть и другие варианты замены. Разработки насосного оборудования не стоят на месте, на рынок выходят новые производители, конкуренция заставляет производителей оптимизировать насосное оборудование. В результате этого для замены насоса, отработавшего свой ресурс, может появиться другой, более подходящий для конкретных технических условий и ощутимо более дешевый.

В качестве примера целесообразности такой замены я обычно привожу возможность замены фланцевых циркуляционных насосов с мокрым ротором на такие же по характеристикам, только с сухим ротором. Выигрыш по цене может составлять более чем в два раза. При этом насосы с сухим ротором имеют преимущества в виде более высокого КПД и ремонтопригодности. К недостаткам такой замены можно отнести необходимость переделки трубопровода, потому что в большинстве случаев присоединительные размеры будут отличаться и необходимость установки виброгасящих вставок в случает если система отопления реализована стальными трубами и расстояние до жилых помещений не компенсирует возникающую при работе вибрацию. Однако стоимость решения этих проблем часто не идет ни в какое сравнение с разницей в цене.

Еще одним характерным вариантом замены старого насоса на новый является замена фланцевого консольного насоса на плите на фланцевый насос в моноблочном исполнении. Старые консольные насосы еще советского производства не обладали таким высоким КПД, как современные, кроме этого их проектировали и устанавливали с существенным запасом и правильная замена такого насоса приведет к ощутимой экономии электроэнергии.

Современные насосы для скважин более оптимизированы по расходу, чем старые. И там, где раньше применяли насосы диаметром 6-8 дюймов, сейчас вполне возможно применение насосов диаметром 4-6 дюймов, которые дешевле.

Разумный подход к замене насоса, отработавшего свой ресурс, в большинстве случаев приводит к экономии средств, уменьшению эксплуатационных расходов и увеличению срока до следующей замены.

www.ftg.com.ua

Пример №1

Плунжерный насос одинарного действия обеспечивает расход перекачиваемой среды 1 м³/ч. Диаметр плунжера составляет 10 см, а длинна хода – 24 см. Частота вращения рабочего вала составляет 40 об/мин.

Требуется найти объемный коэффициент полезного действия насоса.

Решение:

Площадь поперечного сечения плунжера :

F = (π·d²)/4 = (3,14·0,1²)/4 = 0,00785 м²2

Выразим коэффициент полезного действия из формулы расхода плунжерного насоса:

η_V = Q/(F·S·n) = 1/(0,00785·0,24·40) · 60/3600 = 0,88

Пример №2

Двухпоршневой насос двойного действия создает напор 160 м при перекачивании масла с плотностью 920 кг/м³. Диаметр поршня составляет 8 см, диаметр штока – 1 см, а длинна хода поршня равна 16 см. Частота вращения рабочего вала составляет 85 об/мин. Необходимо рассчитать необходимую мощность электродвигателя (КПД насоса и электродвигателя принять 0,95, а установочный коэффициент 1,1).

Решение:

Площади попреречного сечения поршня и штока:

F = (3,14·0,08²)/4 = 0,005024 м²

F = (3,14·0,01²)/4 = 0,0000785 м²

Производительность насоса находится по формуле:

Q = N·(2F-f)·S·n = 2·(2·0,005024-0,0000785)·0,16·85/60 = 0,0045195 м³/час

Далее находим полезную мощность насоса:

N_П = 920·9,81·0,0045195·160 = 6526,3 Вт

С учетом КПД и установочного коэффициента получаем итоговую установочную мощность:

N_УСТ = 6526,3/(0,95·0,95)·1,1 = 7954,5 Вт = 7,95 кВт

Пример №3

Трехпоршневой насос перекачивет жидкость с плотностью 1080 кг/м³ из открытой емкости в сосуд под давлением 1,6 бара с расходом 2,2 м³/час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 3,2 метра. Полезная мощность, расходуемая на перекачивание жидкости, составляет 4 кВт. Необходимо найти величину потери напора.

Решение:

Найдем создаваемый насосом напор из формулы полезной мощности:

H = N_П/(ρ·g·Q) = 4000/(1080·9,81·2,2)·3600 = 617,8 м

Подставим найденное значение напора в формулу напора, выраженую через разность давлений, и найдем искомую величину:

h_п = H — (p₂-p₁)/(ρ·g) — H_г = 617,8 — ((1,6-1)·10⁵)/(1080·9,81) — 3,2 = 69,6 м

Пример №4

Реальная производительность винтового насоса составляет 1,6 м³/час. Геометрические характеристики насоса: эксцентриситет – 2 см; диаметр ротора – 7 см; шаг винтовой поверхности ротора – 14 см. Частота вращения ротора составляет 15 об/мин. Необходимо определить объемный коэффициент полезного действия насоса.

Решение:

Выразим искомую величину из формулы производительности винтового насоса:

η_V = Q/(4·e·D·T·n) = 1,6/(4·0,02·0,07·0,14·15) · 60/3600 = 0,85

Пример №5

Необходимо рассчитать напор, расход и полезную мощность центробежного насоса, перекачивающего жидкость (маловязкая) с плотностью 1020 кг/м³ из резервуара с избыточным давлением 1,2 бара а резервуар с избыточным давлением 2,5 бара по заданному трубопроводу с диаметром трубы 20 см. Общая длинна трубопровода (суммарно с эквивалентной длинной местных сопротивлений) составляет 78 метров (принять коэффициент трения равным 0,032). Разность высот резервуаров составляет 8 метров.

Решение:

Для маловязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе равной 2 м/с. Рассчитаем расход жидкости через заданный трубопровод:

Q = (π·d²) / 4·w = (3,14·0,2²) / 4·2 = 0,0628 м³/с

Скоростной напор в трубе:

w²/(2·g) = 2²/(2·9,81) = 0,204 м

При соответствующем скоростном напоре потери на трение м местные сопротивления составят:

H_Т = (λ·l)/d_э · [w²/(2g)] = (0,032·78)/0,2 · 0,204 = 2,54 м

Общий напор составит:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п = ((2,5-1,2)·10⁵)/(1020·9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м

Остается определить полезную мощность:

N_П = ρ·g·Q·H = 1020·9,81·0,0628·23,53 = 14786 Вт

Пример №6

Целесообразна ли перекачка воды центробежным насосом с производительностью 50 м³/час по трубопроводу 150х4,5 мм?

Решение:

Рассчитаем скорость потока воды в трубопроводе:

Q = (π·d²)/4·w

w = (4·Q)/(π·d²) = (4·50)/(3,14·0,141²) · 1/3600 = 0,89 м/с

Для воды скорость потока в нагнетательном трубопроводе составляет 1,5 – 3 м/с. Получившееся значение скорости потока не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что применение данного центробежного насоса нецелесообразно.

Пример №7

Определить коэффициент подачи шестеренчатого насоса. Геометрические характеристики насоса: площадь поперечного сечения пространства между зубьями шестерни 720 мм²; число зубьев 10; длинна зуба шестерни 38 мм. Частота вращения составляет 280 об/мин. Реальная подача шестеренчатого насоса составляет 1,8 м3/час.

Решение:

Теоретическая производительность насоса:

Q = 2·f·z·n·b = 2·720·10·0,38·280·1/(3600·10⁶) = 0,0004256 м³/час

Коэффициент подачи соответственно равен:

η_V = 0,0004256/1,8·3600 = 0,85

Пример №8

Насос, имеющий КПД 0,78, перекачивает жидкость плотностью 1030 кг/м³ с расходом 132 м³/час. Создаваемый в трубопроводе напор равен 17,2 м. Насос приводится в действие электродвигателем с мощностью 9,5 кВт и КПД 0,95. Необходимо определить, удовлетворяет ли данный насос требованиям по пусковому моменту.

Решение:

Рассчитаем полезную мощность, идущую непосредственно на перекачивание среды:

N_П = ρ·g·Q·H = 1030·9,81·132/3600·17,2 = 6372 Вт

Учтем коэффициенты полезного действия насоса и электродвигателя и определим полную необходимую мощность электродвигателя:

N_Д = N_П/(η_Н·η_Д) = 6372/(0,78·0,95) = 8599 Вт

Поскольку нам известна установочная мощность двигателя, определим коэффициент запаса мощности электродвигателя:

β = N_У/N_Д = 9500/8599 = 1,105

Для двигателей с мощностью от 5 до 50 кВт рекомендуется выдирать пусковой запас мощности от 1,2 до 1,15. Полученное нами значение не попадает в данный интервал, из чего можно сделать вывод, что при эксплуатации данного насоса при заданных условиях могут возникнуть проблемы в момент его пуска.

Пример №9

Центробежный насос перекачивает жидкость плотностью 1130 кг/м³ из открытого резервуара в реактор с рабочим давлением 1,5 бар с расходом 5,6 м³/час. Геометрическая разница высот составляет 12 м, причем реактор расположен ниже резервуара. Потери напора на трение в трубах и местные сопротивления составляет 32,6 м. Требуется определить полезную мощность насоса.

Решение:

Рассчитаем напор, создаваемый насосом в трубопроводе:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п = ((1,5-1)·10⁵)/(1130·9,81) — 12 + 32,6 = 25,11 м

Полезная мощность насоса может быть найдена по формуле:

N_П = ρ·g·Q·H = 1130·9,81·5,6/3600·25,11 = 433 Вт

Пример №10

Определить предельное повышение расхода насоса, перекачивающего воду (плотность принять равной 1000 кг/м³) из открытого резервуара в другой открытый резервуар с расходом 24 м3/час. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 5 м. Вода перекачивается по трубам 40х5 мм. Мощность электродвигателя составляет 1 кВт. Общий КПД установки принять равным 0,83. Общие потери напора на трение в трубах и в местных сопротивлениях составляет 9,7 м.

Решение:

Определим максимальное значение расхода, соответствующее максимально возможной полезной мощности, развиваемой насосом. Для этого предварительно определим несколько промежуточных параметров.

Рассчитаем напор, необходимый для перекачивания воды:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п = ((1-1)·10⁵)/(1000·9,81) + 5 + 9,7 = 14,7 м

Полезная мощность, развиваемая насосом:

N_П = N_общ/η_Н = 1000/0,83 = 1205 Вт

Значение максимального расхода найдем из формулы:

N_П = ρ·g·Q·H

Найдем искомую величину:

Q_макс = N_П/(ρ·g·H) = 1205/(1000·9,81·14,7) = 0,00836 м³/с

Расход воды может быть увеличен максимально в 1,254 раза без нарушения требований эксплуатации насоса.

Q_макс/Q = 0,00836/24·3600 = 1,254

www.ence-pumps.ru

По какому параметру в маркировке выполняется подбор насоса?

Как говорилось в статье о циркуляционных насосах, каждый насос имеет маркировку, состоящую из двух чисел (например, 25/60, 25/40 и т. д.). Первое число – это присоединительный размер, оно нам здесь не интересно. Второе число – высота подъёма насоса. Вот его-то и нужно учитывать при подборе насоса, чтобы гидравлические сопротивления в системе преодолевались без проблем.

Внимание! Есть ошибочное мнение, что высота подъёма насоса, указываемая в маркировке насоса, это высота, на которую насос может поднять воду (теплоноситель). Это не так. Потому что назначение циркуляционного насоса не в том, чтобы поднимать воду на какую-то высоту, а в том, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление системы.

Подбор циркуляционного насоса для различных систем отопления

Насос для отопления подбирается, исходя из размеров отопительной системы, количества и видов отопительного оборудования.

Насос нужно подбирать по второй (!) скорости. Тогда, если в расчетах будет ошибка, то на третьей (самой большой) скорости насос будет работать всё равно нормально.

Ниже приведён такой подбор насоса для отопления для различных отопительных систем.

Насос 25/40 — это самый слабый из насосов, обычно применяется для нагрева бойлера: этой мощности достаточно, чтобы создавать поток через змеевик бойлера. Либо при очень маленькой системе (например, твердотопливный котел плюс 5-6 радиаторов).

Важно! Система должна быть собрана правильно, в противном случае насос систему не «продавит» (причём, любой насос, а не только с самой малой мощностью).

Насос 25/60 —  это самый распространённый в применении насос, который ставится в большинстве случаев. Его можно ставить на радиаторную систему отопления на 10…15 радиаторов. Также в водяных теплых полах площадью 80…100 м2. (Некоторые считают, что он идёт на площадь пола 130…150 м2., а для радиаторный систем его можно смело использовать на площади до 250 м2. Я бы порекомендовал проверить эти утверждения в программе, чтобы не обмахнуться.)

Опять же, система должна быть собрана правильно.

Насос 25/80.  Такой насос ставится для достаточно больших площадей теплых полов (120…150 м2). Или на два этажа дома с общей площадью 200…250 м2 с радиаторной системой.

Но если у вас два этажа и радиаторная система отопления, то лучше ставить на каждый этаж отдельные насосы. В этом случае можно предусмотреть вариант, когда один из насосов выходит из строя, и подключается второй для обслуживания уже всего дома, обоих этажей. Кроме такого дублирования на случай аварийной ситуации, два насоса позволяют организовать климат-контроль поэтажный: каждый насос будет срабатывать по своему собственному комнатному термостату.

Вот, собственно, и весь подбор насоса для отопления. Однако, если опыта устройства систем отопления у вас мало или нет совсем, то лучше всё же не полениться, а проверить себя ещё раз, рассчитав гидравлические сопротивления в программе, о чём рассказывается в следующей статье и видео. А затем сравнить свои расчеты с приведёнными выше рекомендациями по подбору насоса.

подбор насоса для отопления

vodotopim.ru

Сферы использования циркуляционных насосов

Главная задача циркуляционного насоса состоит в том, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя по элементам отопительной системы. Проблема поступления в радиаторы отопления уже остывшей воды хорошо знакома жильцам верхних этажей многоквартирных домов. Связаны подобные ситуации с тем, что теплоноситель в таких системах перемещается очень медленно и успевает остыть, пока достигнет участков отопительного контура, находящихся на значительном отдалении.

При эксплуатации в загородных домах автономных систем отопления, циркуляция воды в которых осуществляется естественным путем, тоже можно столкнуться с проблемой, когда радиаторы, установленные в самых дальних точках контура, еле нагреваются. Это также является следствием недостаточного давления теплоносителя и его медленного движения по трубопроводу. Избежать подобных ситуаций как в многоквартирных, так и в частных домах позволяет установка циркуляционного насосного оборудования. Принудительно создавая в трубопроводе требуемое давление, такие насосы обеспечивают высокую скорость движения нагретой воды даже к самым отдаленным элементам системы отопления.

Свою эффективность системы отопления с естественной циркуляцией жидкости, переносящей тепловую энергию, проявляют в тех случаях, когда их используют для обогрева домов небольшой площади. Однако, если оснастить такие системы циркуляционным насосом, можно не только повысить эффективность их использования, но и сэкономить на отоплении, снизив количество потребляемого котлом энергоносителя.

По своему конструктивному исполнению циркуляционный насос представляет собой мотор, вал которого передает вращение ротору. На роторе устанавливается колесо с лопатками – крыльчатка. Вращаясь внутри рабочей камеры насоса, крыльчатка выталкивает поступающую в нее нагретую жидкость в нагнетательную магистраль, формируя поток теплоносителя с требуемым давлением. Современные модели циркуляционных насосов могут работать в нескольких режимах, создавая в системах отопления различное давление перемещающегося по ним теплоносителя. Такая опция позволяет быстро прогреть дом при наступлении холодов, запустив насос на максимальную мощность, а затем, когда во всем здании сформируется комфортная температура воздуха, переключить устройство на экономичный режим работы.

Все циркуляционные насосы, используемые для оснащения систем отопления, делятся на две большие категории: устройства с «мокрым» и «сухим» ротором. В насосах первого типа все элементы ротора постоянно находятся в среде теплоносителя, а в устройствах с «сухим» ротором только часть таких элементов контактирует с перекачиваемой средой. Большей мощностью и более высоким КПД отличаются насосы с «сухим» ротором, но они сильно шумят в процессе работы, чего не скажешь об устройствах с «мокрым» ротором, которые издают минимальное количество шума.

Для чего необходимо выполнять расчет

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления, должен эффективно решать две основные задачи:

1. создавать в трубопроводе такой напор жидкости, который будет в состоянии преодолеть гидравлическое сопротивление в элементах отопительной системы;
2. обеспечивать постоянное движение требуемого количества теплоносителя через все элементы отопительной системы.

Чтобы циркуляционный насос был в состоянии справляться с решением вышеперечисленных задач, выбирать такое устройство следует только после того, как будет сделан расчет отопления.

При выполнении такого расчета учитывают два основных параметра:

• общую потребность здания в тепловой энергии;
• суммарное гидравлическое сопротивление всех элементов создаваемой отопительной системы.

После определения данных параметров уже можно выполнить расчет центробежного насоса и, основываясь на полученных значениях, выбрать циркуляционный насос с соответствующими техническими характеристиками. Подобранный таким образом насос будет не только обеспечивать требуемое давление теплоносителя и его постоянную циркуляцию, но и работать без чрезмерных нагрузок, которые могут стать причиной быстрого выхода устройства из строя.

Как правильно рассчитать производительность насоса

Такой важный параметр циркуляционного насоса, как его производительность, указывает на то, какое количество теплоносителя он может переместить за единицу времени. Расчет производительности циркуляционного насоса, которая обозначается буквой Q, выполняется по следующей формуле:

Q = 0,86R/TF–TR.

Параметры, которые используются в данной формуле, указаны в таблице.

Таблицы из текста

Потребность помещений дома в количестве тепла для их обогрева, которая обозначается буквой R, определяется в зависимости от климатических условий местности, в которой такой дом расположен. Так, для домов, которые эксплуатируются в условиях европейского климата, выбирают следующие значения данного параметра:

• частные дома небольшой и средней площади – 100 кВт на 1 м²;
• многоквартирные дома – 70 кВт на 1 м² площади их помещения.

В том случае, если расчет производительности насоса для отопления выполняется для зданий с низкими теплоизоляционными характеристиками, значение тепловой мощности, подставляемое в формулу, следует увеличить. Для производственных помещений, а также помещений, расположенных в зданиях с хорошей теплоизоляцией, значение параметра R принимают равным 30–50 кВт/м².

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.

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.

Как выбрать циркуляционный насос по количеству скоростей

Обычно современные модели циркуляционных насосов оснащаются регулирующим механизмом, позволяющим изменять скорость их работы. Используя такой механизм, имеющий, как правило, три ступени регулировки, можно настраивать насос по расходу жидкости, подаваемой в систему отопления. Так, при резком похолодании на улице и, соответственно, в доме, насос можно включать на максимальную скорость работы, а при потеплении выбирать другой режим.

Элементом управления, при помощи которого изменяют скорость работы циркуляционного насоса, выступает рычаг на корпусе устройства. Отдельные модели циркуляционных насосов оснащаются системой авторегулирования скорости их работы, которая изменяется в зависимости от температурного режима в помещении.

Приведенная выше методика – это только один пример выполнения расчетов, которые необходимы для того, чтобы выбрать циркуляционный насос для теплого пола или системы отопления. Специалисты, занимающиеся системами отопления, используют различные методики расчета напора насоса (а также производительности и других параметров таких устройств), позволяющие подбирать такое оборудование по его мощности и создаваемому давлению. Во многих случаях собственнику дома, в котором необходимо смонтировать отопительную систему, можно даже не задаваться вопросами о том, как рассчитать мощность насоса и как подобрать насосное оборудование. Многие производители предоставляют услуги квалифицированных специалистов или предлагают воспользоваться онлайн-сервисами по расчету параметров циркуляционного насоса и его выбору для систем отопления или теплого пола.

Выбирая мощность циркуляционного насоса, следует принимать во внимание, что все предварительные расчеты выполняют, исходя из значений максимальных нагрузок, которые такое оборудование может испытывать в процессе эксплуатации.

В реальных условиях эксплуатации такие нагрузки будут ниже, что даст вам возможность сделать выбор насоса, технические характеристики которого несколько ниже рассчитанных. Выбор менее мощного насоса при таком подходе не отразится на эффективности его использования в системе отопления. В том случае, если мощность насоса, который вы выбрали, значительно выше значений, полученных при расчете, это не улучшит работу отопительной системы, но при этом увеличит ваши расходы на оплату электроэнергии.

Помочь сделать выбор циркуляционного насоса из нескольких моделей по их напорно-расходным характеристикам и скорости работы помогает специальный график. При построении такого графика используются реальные значения напора и расхода, необходимые для нормального функционирования системы отопления, а также значения, которые соответствуют конкретным моделям насосного оборудования, работающего на различных скоростях. Чем ближе точки, расположенные на двух графиках, тем больше подходит насос для его использования в системе отопления.

met-all.org

Основные параметры насосов для систем отопления

Основная функция насосного оборудования циркуляционного типа, которое устанавливают в отопительные системы, заключается в воздействии центробежной силы вращения лопастей, расположенных внутри корпуса насоса, на жидкость в целях увеличения скорости ее движения. При выборе насосов ключевое значение приобретают следующие характеристики:

• Производительность. По этому параметру можно понять, какое количество теплоносителя может пройти за час работы через насосную установку. Единицей измерения являются метр кубический в час, показатель производительности определяется гидравлическим сопротивлением, которое имеет магистраль;
• Напор. Иначе называют гидравлическое сопротивление. Этот параметр влияет на предельную высоту, на которую насосное оборудование способно подавать столб воды;
• Присоединительные размеры. При их определении следует обращать внимание на такой параметр, как диаметр подключаемых труб отопления и длину корпуса. Обычно первый параметр имеет значение, равное 25 или 32 мм, а при расчете второго необходимо исходить из того, что он должен позволить установить насос в то место, которое выделил для него владелец;
• Максимальная температура. Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы. По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия;
• Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.

Чаще всего при подборе насоса для системы отопления учитывают два первых показателя. В большинстве своем их значения приведены в инструкции, прилагаемой к прибору, в виде графика, именуемого расходно-напорной характеристикой.

В продаже можно встретить отдельные модели насосов, предусматривающих несколько рабочих скоростей. Если владелец заинтересовался подобным аппаратом, то он должен убедиться, что для каждого из них указаны диапазоны значений.

Тепловая потребность помещения

Приступая к выбору циркуляционного насоса, в первую очередь, нужно исходить из потребностей помещения в тепловой энергии. Во время расчетов нужно опираться на тот объем тепла, который необходим в наиболее холодные месяцы. Рекомендуется поручить эту работу профессиональным проектировщикам, которые смогут предоставить с высокой точностью рассчитанные показатели.

Самостоятельный расчет

Когда потребитель не может воспользоваться услугами специалистов, то необходимо, опираясь на размеры помещения, нуждающегося в обогреве, рассчитать приблизительное значение мощности насоса. Если рассматривать Московский регион, то, согласно СНиП, для жилых зданий, имеющих один и два этажа, рекомендуемым показателем удельной тепловой мощности является 173 кВт/м² , а для домов в три и четыре этажа — 98 кВт/м². Для определения общего количества необходимого тепла необходимо перемножить эти цифры с площадью помещения.

Производительность насоса

Чтобы определить производительность насоса, расчет должен выполняться по следующей формуле:

G = Q/(1,16 х ΔT), где ΔT – разница температур в подающей магистрали и обратке.

Чаще всего расчетный показатель имеет значение в 20 градусов Цельсия, если речь идет о стандартной двухтрубной системе, и 5 градусов Цельсия, если подразумевается использование теплых полов.

Q – значение тепловой потребности, полученное на предыдущем этапе.

Напор

Оптимальным считается напор, при котором теплоноситель будет в состоянии справиться с сопротивлением трубопровода. Для расчета этой характеристики можно использовать различные методики, определяющиеся этапом, на котором выполняется монтаж насосного оборудования. Чаще всего при создании новой системы отопления первым делом составляют проект, где необходимо рассчитать показатель напора, используя известные формулы. Для определения этого параметра опираются на значения, которые приведены в паспортах на комплектующие: трубы, фитинги, запорную арматуру и т.д.

Особенности расчета напора

Следует иметь в виду, что трудности могут возникнуть и при расчете точного показателя гидравлического сопротивления для уже функционирующей системы отопления. По этой причине приходится использовать приблизительные данные:

• Потери на прямых участках трубы. Практика показывает, что для прохождения теплоносителем одного метра по магистрали отопления величина создаваемого напора должна составлять 0,01-0,15 метра;
• Потери в фитингах. При определении ориентируются на примерное значение, равное 30 % от потерь, возникающих на прямых участках;
• Нередки ситуации, когда при определении оптимального температурного режима в помещении прибегают к помощи терморегулирующих клапанов, для размещения которых выбирают место на входе батареи. Во время их эксплуатации не возникает особых трудностей. Однако их использование приводит к увеличению показателя гидравлического сопротивления системы на 70%;
• При наличии в системе обратного клапана, а также трёхходового крана необходимо прибавить к расчетному показателю дополнительно 20%.

Правильный выбор

Когда все параметры рассчитаны, можно уже рассматривать модели, обладающие соответствующими характеристиками. Сразу можно сказать, что любая модель циркуляционного насоса, у которой технические параметры не ниже расчетных показателей, может стать возможной альтернативой. Но здесь нужно помнить о ряде важных моментов:

• При выборе устройства рекомендуется ознакомиться с местоположением рабочей точки расходно-напорной характеристики выбираемого насосного оборудования. При этом самым подходящим вариантом будет тот аппарат, у которого рабочая точка менее всего удалена от графика.
• Выбирать модель, у которой характеристики заметно превышают расчетные показатели, также не совсем желательно. Хотя она будет справляться со своей задачей, все же в процессе эксплуатации владелец будет нести невынужденные расходы электроэнергии . К тому же не исключено появление излишнего шума во время его работы;
• Определяя производительность циркуляционного насоса, необходимо ориентироваться на предельную нагрузку аппарата при самой низкой температуре на улице. В подобном режиме отопительная система будет функционировать лишь несколько дней в году. Если у вас возникло впечатление, что параметры выбираемой модели слишком высоки, то желательно подыскать замену, у которой мощность не такая большая;
• Имейте в виду, что каждый предлагаемый сегодня на рынке насос предусматривает три скорости. Благодаря их использованию владелец может получать максимальное количество тепловой энергии при минимальных затратах электричества. Если бюджетные модели предусматривают ручной метод подобной настройки, то более дорогие оснащены автоматическим режимом работы.

Насосы с электронным управлением

В среднем необходимость в использовании приборов отопления в нашем регионе присутствует только в течение 8 месяцев. Если перевести это время в часы, то получится, что отопительной системе приходится на протяжении 5500-6000 часов функционировать в непрерывном режиме, расходуя сотни киловатт электроэнергии. Необходимо помнить, что выбираемая насосная установка предназначена и для поддержания оптимального теплового режима в самую холодную пятидневку в году. Если провести несложные расчеты, то можно понять, сколько много лишней энергии приходится расходовать в относительно теплые периоды осени и зимы.

Чтобы определить, какая скорость вращения будет наиболее подходящий для крыльчатки насоса, следует оценить положение термостатов, размещенных в отопительных системах, функция которых заключается в оптимизации работы контролирующего устройства.

Если по результатам оценки выяснилось, что в определенные моменты времени термостаты находились в закрытом положении, то можно сделать вывод, что в помещении поддерживался оптимальный тепловой режим. Это устройство способно в автоматическом режиме перевести насос на минимальный скоростной режим работы, благодаря чему изменится и потребляемая мощность.

Заключение

Использование циркуляционного насосного оборудования позволяет вывести отопительную систему на новый уровень качества работы. Главная выгода от установки этого аппарата в систему заключается в уменьшении затрат энергии на подогрев теплоносителя. Главной же проблемой для потребителя является правильный выбор насосного оборудования, где следует учитывать множество параметров. Но определяющими здесь будут выступать потребности в тепле для конкретного помещения.

Учитывая же, что процедура подсчета параметров для насоса отличается достаточной сложностью и требует учета других характеристик, рекомендуется поручать эту работу квалифицированным специалистам. Это же касается и установки самого насоса. Соблюдая эти две рекомендации, можно быть уверенным, что владелец сумеет не только сэкономить на отоплении, но и всегда поддерживать в помещении наиболее комфортный тепловой режим.

kotel.guru

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, 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

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

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 P1P2 пропорционально квадрату изменения напора H1H2 и кубической степени изменения частоты вращения N1N2 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

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.

В характеристиках многих центробежных электронасосов для систем подачи воды, указывается и такой параметр, как размер частиц. Для насосных приборов замкнутой отопительной системы этот фактор не играет никакой роли (если не произошло разрушение материалов трубопровода и сантехнической арматуры) — жидкость в закрытом трубопроводе всегда в неизменно чистом состоянии.

По этой причине (открытый ротор с жидкостным охлаждением рассчитан на чистый теплоноситель) электронасосы с мокрым ротором не используют в магистралях горячего водоснабжения индивидуальных домов, где забор осуществляется из скважин или колодцев.

Рис.7 Пример условного обозначения электронасосов Grundfos

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.

Выбор насоса 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

Как рассчитать параметры 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 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.):

Q = 50/(1,163 х 20С) = 2,15 м.куб./час. — объем подачи циркулярного насоса для генератора тепла мощностью 50 кВт., данный расход можно использовать для приблизительных вычислений.

Рис.11 Расчет насоса для системы отопления по мощности котла отопления на примере Wilo

Мощность системы отопления и требуемый напор

Напор является второй важной характеристикой насоса, он должен быть больше сопротивления магистрали, для определения его значения вычисляется гидравлическое сопротивление движению воды, формула имеет следующий вид:

H = (F х R × L)/(p × g) или (F х R × L)/10000 (м.)

где:

• H — напор, выраженный в метрах водяного столба;
• F — коэффициент для сантехнической арматуры, составляет 1,3 для фасонных деталей и 1,7 для термостатического вентиля или клапана, если в магистрали установлены оба вида комплектующих, коэффициент принимается равным 2,2, при наличии смесителя или гравитационного тормоза значение коэффициента равно 1,2, а общее значение при наличии всех 3-х составляющих следует увеличить до 2,6.
• R — гидравлическое сопротивление или потери на трение в трубах, выражается в паскалях на погонный метр, лежит в диапазоне от 50 Па./м. до 150 Па./м. Дома старых лет постройки со стальными трубопроводами большого диаметра имеют малое гидравлическое сопротивление по сравнению с современными металлопластиковыми материалами других параметров, при их расчете значение R принимается равным 50 Па./м.;
• p — плотность теплоносителя, при использовании воды ее показатель 1000 кг./м.куб.;
• g — максимальная высота подъема водяного столба, ограниченная атмосферным давлением, составляет 10,33 метра (при расчетах округляется до 10) при отсутствии гидравлического сопротивления.

Пример расчета напора в линии, общей длиной 100 метров с металлопластиковыми трубами малого диаметра (гидравлическое сопротивление 150 Па./м.) при наличии фасонных деталей и сантехнической арматуры из термостатических клапанов и смесителя (коэффициент 2,6):

H = 150 х 100 х 2,6/10000 = 3,9 м.

Рис. 12 Программа для расчета гидравлических сопротивлений

Как рассчитать гидравлические потери отопительной системы

Как отмечалось выше, сопротивление, которое препятствует движению воды, при расчетах составляет от 50 до 150 Па./м, для более точного вычисления потерь можно воспользоваться компьютерной программой для определения значения гидравлического сопротивления давлению в трубе одной ветки.

После определения основных данных — напора и объема подачи, из каталога производителя подбирают нужную модель, используя графики зависимости напорных характеристик от объема прокачки. На диаграмме совмещают горизонтальную линию рассчитанного напора и вертикальную ось подачи, затем определяют модель по диаграмме рабочих характеристик.

Как видно из графика характеристик (точка на рис. 13), подходящая модель насоса, исходя из проведенных расчетов в случае выбора Wilo — Star RS 156, 256, 306 с тремя скоростями вращения вала электродвигателя.

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 256 имеет мощность 99 Вт.
• Стоимость циркулярных электронасосов Wilo колеблется в пределах от 50 до 100 у.е.

Рис. 14. Популярные марки циркулярников 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 256 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

Рекомендации по установке насосов

При установке насосов в магистраль отопления необходимо соблюдать следующие правила:

• Агрегат устанавливается таким образом, чтобы его вал занимал горизонтальное положение, направление перемещения теплоносителя должно соответствовать стрелке на корпусе прибора.
• Крепление подобранного устройства производится разводным сантехническим ключом при помощи резьбового крепежа (накидные гайки от фитингов американка) с прокладками.
• Подсоединение к системе электроснабжения производится согласно электрической схеме включения, при этом используют три провода сечением не менее 0,75 мм. кв. и внешним диаметром, рассчитанным на уплотнительную муфту в коробке.

Перед первым включением проверяют трубопровод на отсутствие посторонних предметов, герметичность резьбовых соединений, правильность подключения проводов и параметры питающей электросети, убеждаются в том, что краны запорной арматуры открыты.

При включении удаляют воздух из насоса выкручиванием резьбовой пробки, проверяют амперметром силу тока в обмотке электродвигателя (она должна соответствовать данным, приведенным на корпусной маркировке), убеждаются в отсутствии повышенной вибрации и шума при работе агрегата.

Рис. 16 Подключение и монтаж циркулярника Grundfos с байпасной веткой

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 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

montagtrub.ru