Как да изчислим помпа за отопление

Особености при избора на циркулационна помпа

Помпата се избира по два критерия:

1. Количеството изпомпвана течност, изразено в кубични метри на час (m³/h).
2. Главата, изразена в метри (m).

Напорната височина е повече или по-малко ясна - това е височината, на която трябва да се издигне течността, и се измерва от най-ниската до най-високата точка или до следващата помпа, ако има повече от една.

Обем на разширителния съд

Всеки знае, че при нагряване течността има тенденция да увеличава обема си. За да не прилича отоплителната система на бомба и да не тече по всички шевове, има разширителен съд, който събира изхвърлената вода от системата.

Колко голям трябва да бъде резервоарът, закупен или произведен?

Познаването на физическите характеристики на водата е просто.

Умножете изчисления обем на охлаждащата течност в системата по 0,08. Например за 100 литра охлаждаща течност разширителният съд е с обем 8 литра.

Нека да разгледаме по-подробно изпомпваното количество течност

Разходът на вода в отоплителната система се изчислява по формулата:

G = Q / (c * (t2 - t1)), където:

• G - дебит на водата в отоплителната система, kg/sec;
• Q - количеството топлина, което компенсира топлинните загуби, W
• c - специфичен топлинен капацитет на водата, тази стойност е известна и е равна на 4200 J/kg*ᵒC (имайте предвид, че всички други топлоносители имат по-ниски стойности в сравнение с водата);
• t2 е температурата на топлоносителя, който влиза в системата, ᵒC;
• t1 - температурата на изхода на топлоносителя, ᵒC;

Препоръка! Делтата на температурата на входа на топлоносителя трябва да бъде 7-15 градуса за комфортен живот. Температурата на пода в системата за подово отопление не трябва да надвишава 29ᵒ С. Резултатът от тази формула ще даде дебита за секунда на времето за попълване на топлинните загуби, който след това се преобразува в часове.

Резултатът от тази формула ще даде разхода на охлаждаща течност за секунда, за да се покрият топлинните загуби, и след това ще се превърне в часове.

Съвет! Вероятно е температурата да варира по време на работа в зависимост от обстоятелствата и сезона, затова е най-добре да добавите 30 % резерв към тази цифра веднага.

Вземете предвид изчисленото количество топлина, необходимо за компенсиране на топлинните загуби.

Това вероятно е най-сложният и важен критерий, изискващ инженерни познания, към който трябва да се подхожда отговорно.

Ако става въпрос за частна къща, тази стойност може да варира от 10-15 W/m² (такива стойности са типични за "пасивните къщи") до 200 W/m² или повече (ако става въпрос за тънка стена без или с недостатъчна изолация).

В практиката строителите и търговците използват като основа стойност на топлинните загуби от 100 W/m².

Препоръка: изчислете тази стойност за конкретната къща, в която ще се монтира или ремонтира отоплителната система. За тази цел се използват калкулатори за топлинни загуби, като загубите за стени, покриви, прозорци и подове се изчисляват поотделно. Тези данни ще ни позволят да разберем колко топлина физически отделя къщата в околната среда в конкретния регион с неговите климатични условия.

Изчислената стойност на загубите трябва да се умножи по площта на къщата и след това да се замени с формулата за водния поток.

Сега трябва да изчислите колко вода ще използвате в отоплителната система на жилищната си сграда.

Изчисляване на помпата за отоплителната система

Избор на циркулационна помпа за отопление

Помпата трябва да е циркулационна помпа за отопление и да издържа на високи температури (до 110 °C).

Основни параметри при избора на циркулационна помпа:

2. Максимален напор, m.

За по-точно изчисление е необходимо да се види графика на характеристиките на налягането и дебита.

Характеристична крива на помпата - е характеристиката на налягането и дебита на помпата. Той показва как се променя дебитът, когато към отоплителната система (целия пръстен на веригата) се приложи определено съпротивление за загуба на напор. Колкото по-бързо се движи охлаждащата течност в тръбата, толкова по-голям е дебитът. Колкото по-голям е дебитът, толкова по-голямо е съпротивлението (загубата на напор).

Поради това в информационния лист е посочен максималният възможен дебит при най-ниското възможно съпротивление на отоплителната система (един пръстен на веригата). Всяка отоплителна система има съпротивление на потока на отоплителната среда. Колкото по-голямо е съпротивлението, толкова по-малък е дебитът на цялата отоплителна система.

Точката на пресичане показва реалния дебит и загубата на напор (в метри).

Характеристика на системата - е характеристиката на налягането и дебита на отоплителната система като цяло за един пръстен. Колкото по-голям е дебитът, толкова по-голямо е съпротивлението на потока. Ето защо, ако за отоплителната система е зададено да изпомпва: 2 m 3 /h, помпата трябва да бъде оразмерена така, че да отговаря на този дебит. Грубо казано, помпата трябва да може да се справи с необходимия дебит. Ако съпротивлението на отоплителната система е високо, помпата трябва да има по-голям напор.

За да определите максималния дебит на помпата, трябва да знаете дебита на вашата отоплителна система.

За да определите максималния напор на помпата, трябва да знаете какво съпротивление ще има отоплителната ви система при даден дебит.

Потокът на отоплителната система.

Дебитът зависи строго от необходимия топлообмен през тръбите. За да определите дебита, трябва да знаете следното:

2. Температурната разлика (T₁ и T₂) на подаващата и връщащата тръба в отоплителната система.

3. Средна температура на отоплителната среда в отоплителната система. (Колкото по-ниска е температурата, толкова по-малко топлина се губи в отоплителната система)

Да предположим, че отопляваното помещение консумира 9 kW топлина. А отоплителната система е проектирана да осигурява 9 kW топлина.

Това означава, че охлаждащата течност, която преминава през цялата отоплителна система (три радиатора), губи температурата си (вж. изображението). Това означава, че температурата при T₁ (поток) винаги е по-голям от T₂ (връщане).

Колкото по-голям е потокът на отоплителната среда през отоплителната система, толкова по-малка е температурната разлика между подаващата и връщащата тръба.

Колкото по-голяма е температурната разлика при постоянен дебит, толкова повече топлина се губи в отоплителната система.

C е топлинният капацитет на водата, C=1163 W/(m 3 - °C) или C=1,163 W/(литър °C).

Q - дебит, (m3 /h) или (литър/час)

t₁ - температура на подаваната вода

t₂ - Температура на охлаждащата течност

Тъй като загубите в помещението са малки, предлагам да изчислявате в литри. За по-големи загуби използвайте m 3

Трябва да се определи каква ще бъде температурната разлика между подаваната и студената вода. Можете да изберете абсолютно всякаква температура - от 5 до 20 °C. Дебитът ще зависи от избраната температура, а потокът ще създаде известна скорост на охлаждащата течност. А както знаете, движението на нагревателната среда създава съпротивление. Колкото по-голям е дебитът, толкова по-голямо е съпротивлението.

За по-нататъшни изчисления избирам 10 °C. Това означава 60 °C в потока и 50 °C в обратния поток.

t₁ - температура на потока: 60 °C

t₂ - температура на охлаждащата течност: 50 °C.

W=9 kW = 9000 W

От горната формула получавам:

Отговор: Получихме необходимия минимален дебит от 774 l/h.

Съпротивлението на отоплителната система.

Съпротивлението на отоплителната система се измерва в метри, тъй като това е много удобно.

Да предположим, че вече сме изчислили това съпротивление и то е 1,4 метра при дебит 774 л/ч.

Много, много важно е да се разбере, че колкото по-голям е потокът, толкова по-голямо е съпротивлението. Колкото по-малък е потокът, толкова по-малко е съпротивлението.

Така за даден дебит от 774 л/ч се получава съпротивление от 1,4 метра.

И така, получаваме данните, а именно:

Дебит = 774 l/h = 0,774 m3 /h.

Съпротивление = 1,4 метра.

След това помпата се избира въз основа на тези данни.

Нека разгледаме циркулационна помпа с дебит до 3 m 3 /h (25/6) диаметър на резбата 25 mm, напор 6 m.

При избора на помпа е желателно да се види реална графика на характеристиките на налягането и дебита. Ако не е налична, препоръчвам просто да начертаете права линия върху графиката със зададените параметри.

Тук разстоянието между точките А и В е минимално и затова тази помпа е подходяща.

Параметрите му ще бъдат равни:

Максимален дебит 2 m3 /h.

Максимална височина 2 метра

Именна табелка на помпата

Всички данни, свързани с потребителя, са обозначени на предния панел. Цифрите върху циркулационната помпа означават:

• тип устройство (най-често UP - циркулационна помпа);
• Вид регулиране на скоростта (без индикация - единична скорост, S - стъпаловидно превключване, E - стъпаловидно регулиране на честотата);
• диаметър на устието (в милиметри, показва вътрешния размер на тръбата);
• глава в дециметри или метри (може да се различава при различните производители);
• монтажни размери.

Маркировката на помпата съдържа и информация за видовете връзки на захранващите и изходните тръби. Пълното кодиране и редът на думите са следните:

Отговорните производители винаги спазват стандартните правила за етикетиране. Въпреки това някои компании могат да пропуснат някои данни, напр. размерите на инсталацията. Тя трябва да бъде получена директно от документацията на устройството.

Струва си да изберете помпа само от надеждна марка. Надеждни устройства се предлагат и в средния ценови диапазон

А ако имате нужда от най-високо качество и можете да платите два или три пъти повече - трябва да обърнете внимание на продуктите на GRUNDOFS и WILO

Топлинна потребност на помещението

Когато избирате циркулационна помпа, първо вземете предвид топлинните нужди на апартамента. При изчисленията трябва да се вземе предвид количеството топлина, необходимо през най-студените месеци. Препоръчително е тази задача да бъде възложена на професионален проектант, който ще може да ви предостави точни изчисления.

Самостоятелно изчисление

Ако потребителят не може да се възползва от професионалните услуги, капацитетът на термопомпата трябва да се изчисли за размера на сградата, която ще се отоплява. Ако разгледаме Московския регион, според SNiP за жилищни сгради на един и два етажа препоръчителната специфична топлинна мощност е 173 kW/m2, а за къщи на три и четири етажа - 98 kW/m2. За да определите общото необходимо количество топлина, умножете тези стойности по площта на помещението.

Основни видове отоплителни помпи

Цялото оборудване, предлагано от производителите, се разделя на две големи групи: "мокри" и "сухи" помпи. Всеки тип има своите предимства и недостатъци, които трябва да се вземат предвид при избора.

Мокро" оборудване

Нагревателните помпи, наречени "мокри", се различават от своите аналози по това, че работното им колело и роторът са поставени в топлоносителя. В този случай електродвигателят се намира в запечатана кутия, в която не може да проникне влага.

Този вариант е идеално решение за малки селски къщи. Тези устройства са безшумни и не изискват почти никаква поддръжка. Освен това те се ремонтират и регулират лесно и могат да се използват при стабилен или леко променящ се дебит на водата.

Отличителна черта на съвременните мокри помпи е тяхната лесна употреба. Благодарение на интелигентната автоматизация е възможно безпроблемно да се увеличи капацитетът или да се промени нивото на навиване.

Що се отнася до недостатъците, горната категория се характеризира с ниска производителност. Този недостатък се дължи на невъзможността да се осигури висока херметичност на термоямата, разделяща топлоносителя и статора.

"Сух" вариант

Тази категория устройства се характеризира с липсата на пряк контакт между ротора и изпомпваната гореща вода. Цялата работна част на устройството е отделена от електродвигателя с гумени защитни пръстени.

Основната характеристика на това отоплително оборудване е високата ефективност. Но това предимство е свързано със значителен недостатък под формата на високо ниво на шума. Проблемът се решава, като устройството се инсталира в отделно помещение с добра звукоизолация.

При избора си струва да се вземе предвид фактът, че "сухата" помпа създава въздушни вихри, така че могат да бъдат повдигнати малки прахови частици, които ще се отразят неблагоприятно на уплътнителните елементи и съответно на херметичността на устройството.

Производителите са решили този проблем, като са създали тънък слой вода между гумените пръстени. Той действа като смазка и предотвратява разрушаването на уплътняващите части.

Устройствата от своя страна са разделени на три подгрупи:

• вертикално;
• модулни;
• конзолно.

Първата категория се характеризира с вертикалното разположение на електродвигателя. Помпата си струва да се купи само ако трябва да се изпомпва голям обем топлинна течност. Блок помпите се монтират върху равна бетонна повърхност.

Блоковите помпи са предназначени за промишлени приложения, където се изискват високи характеристики на дебита и напора.

Конзолният тип устройства се характеризират с това, че смукателната връзка е разположена извън спиралата, докато изпускателната връзка е на корпуса от противоположната страна.

Използване на циркулационни помпи за домашно отопление

Тъй като вече споменахме по-горе някои особености на работата на циркулационните помпи за вода в различни схеми за отопление, е необходимо да опишем подробно основните характеристики на тяхното устройство. Заслужава да се отбележи, че във всички случаи вентилаторът се поставя на връщащата тръба; ако отоплението на дома включва издигане на течността до първия етаж, там се монтира друг вентилатор.

Затворена система

Най-важната характеристика на затворената отоплителна система е уплътняването. Тук:

• отоплителната среда не влиза в контакт с въздуха в помещението по никакъв начин;
• вътре в запечатаната тръбопроводна система налягането е по-високо от атмосферното налягане;
• Разширителният съд е конструиран по схемата на хидрокомпенсатора, с мембрана и въздушна зона, която създава обратно налягане и компенсира разширението на охлаждащата течност при нагряване.

Предимствата на затворената отоплителна система са многобройни. Те включват възможността за обезсоляване на топлоносителя за нулеви утайки и котлен камък върху топлообменника на котела, за добавяне на антифриз за предотвратяване на замръзване и за използване на широк спектър от състави и вещества за пренос на топлина - от водно-алкохолен разтвор до машинно масло.

Схема на затворена отоплителна система с еднотръбна и двутръбна помпа е следната:

С монтирането на гайките Mayevsky на отоплителните радиатори се подобрява настройката на веригата, не е необходима отделна система за обезвъздушаване и предпазители пред циркулационната помпа.

Отворена отоплителна система

Външните характеристики на отворената система са сходни с тези на затворената система: същите тръбопроводи, отоплителни радиатори, разширителен съд. Но има кардинални разлики в механиката на работа.

1. Основната движеща сила на нагревателната среда е гравитационната. Загрятата вода се издига нагоре по тръбата за разпръскване и се препоръчва тя да бъде възможно най-дълга, за да се увеличи циркулацията.
2. Тръбите за подаване и връщане са наклонени.
3. Разширителният съд е от отворен тип. Това е мястото, където топлоносителят влиза в контакт с въздуха.
4. Налягането в отворената отоплителна система е същото като атмосферното налягане.
5. Циркулационната помпа се монтира на обратния поток и действа като усилвател на циркулацията. Задачата му е също така да компенсира недостатъците в тръбопроводната система: прекомерно хидравлично съпротивление поради прекомерни съединения и огъвания, нарушени ъгли на наклона и др.

Откритата отоплителна система изисква поддръжка, по-специално постоянно доливане на отоплителната среда, за да се компенсира изпарението от открития резервоар. Освен това в тръбната мрежа и радиаторите се наблюдава постоянен процес на корозия, при който водата се насища с абразивни частици и се препоръчва инсталирането на циркулационна помпа със сух ход.

Разположението на отворена отоплителна система е следното:

Отворената отоплителна система може да работи и в случай на прекъсване на електрозахранването (спиране на циркулационната помпа), ако ъгълът на наклона е правилен и разпръскващата тръба е достатъчно висока. За тази цел в структурата на тръбопровода е предвиден байпас. Схемата на отопление изглежда по следния начин:

Ако електрозахранването бъде прекъснато, достатъчно е да се отвори кранът на байпасния контур на байпаса, за да може системата да продължи да работи по гравитачна схема на циркулация. Това устройство улеснява и първоначалното пускане на отоплението.

Система за подово отопление

В една система за подово отопление правилното оразмеряване на циркулационната помпа и изборът на надежден модел са гаранция за стабилна работа на системата. Без принудителна циркулация на водата такава структура просто не може да функционира. Принципът на работа на помпата е следният:

• Горещата вода от котела се подава към входа, като се смесва с връщащата се вода от подовото отопление чрез смесителния модул;
• Колекторът на подовото отопление е свързан към изхода на помпата.

Блокът за разпределение и управление на подовото отопление изглежда по следния начин:

Системата работи на следния принцип.

1. На входа на помпата е монтиран основен термостатичен контролер, който управлява смесителния модул. Той може да получава данни от външен източник, например от отдалечени сензори в помещението.
2. Подаващият колектор получава горещата вода със зададената температура и я разпределя по мрежата за подово отопление.
3. Входящата вода за връщане е с по-ниска температура от тази на подаваната от котела вода.
4. Термостатът променя съотношението между горещия поток на котела и охладения обратен поток с помощта на смесител.
5. Помпа подава вода със зададената температура към входящия колектор на подовото отопление.

Как се изчислява хидравличното съпротивление на отоплителна система на практика.

Често на инженерите се налага да изчисляват отоплителни системи в големи сгради. Те разполагат с голям брой отоплителни уреди и стотици метри тръби, но все пак трябва да се преброят. Без GR не е възможно да се избере правилната циркулационна помпа. Освен това GR дава възможност да се определи преди монтажа дали всичко ще работи или не.

За да се улесни работата на проектантите, са разработени различни числени и софтуерни методи за изчисляване на хидравличното съпротивление. Нека започнем от ръчна към автоматична скоростна кутия.

Приблизителни формули за изчисляване на хидравличното съпротивление.

За определяне на специфичните загуби от триене в тръбопровода се използва следната приблизителна формула:

R = 5104 v1.9 /d1.32 Pa/m;

Тук има почти квадратична зависимост от скоростта на флуида в тръбната система. Тази формула е валидна за скорости от 0,1 до 1,25 m/s.

Ако знаете дебита на отоплителната среда, има приблизителна формула за определяне на вътрешния диаметър на тръбите:

d = 0,75√G mm;

След като получите резултата, трябва да използвате следната таблица, за да получите номиналния диаметър:

Най-трудоемко ще бъде изчисляването на местните съпротивления в арматурата, спирателните вентили и отоплителните уреди. По-рано споменах коефициентите на местно съпротивление ξ, като изборът им се извършва съгласно референтни таблици. Докато при ъглите и фитингите всичко е ясно, изборът на LSR за тишърт се превръща в истинско приключение. За да стане ясно за какво говоря, нека разгледаме следната картина:

На снимката можете да видите, че разполагаме с 4 вида тийзъри, всеки от които има свои собствени локални съпротивления CMR. Трудността тук ще бъде свързана с избора на правилната посока на потока на охлаждащата течност. За тези, които наистина се нуждаят от това, ето една таблица с формули от книгата на О.Д. Хидравлични изчисления за инженерни системи на Самарин:

Тези формули могат да бъдат прехвърлени в MathCAD или друга програма и CMC може да бъде изчислена с точност до 10 %. Формулите са приложими за скорости на флуида от 0,1 до 1,25 m/s и за тръби с номинален диаметър до 50 mm. Тези формули са подходящи за отопление на вили и частни къщи. Нека сега разгледаме някои софтуерни решения.

Софтуер за изчисляване на хидравличното съпротивление в отоплителни системи.

В интернет вече могат да се намерят много различни безплатни и платени програми за изчисляване на отоплението. Ясно е, че платените програми имат по-мощна функционалност от безплатните и ви позволяват да решавате по-широк кръг от проблеми. Има смисъл да се купуват такива програми за професионални инженери-проектанти. Неспециалистът, който иска сам да изчисли отоплителната система в къщата си, ще бъде напълно удовлетворен от безплатните програми. По-долу е представен списък на най-често използваните софтуерни продукти:

• Valtec.PRG е безплатен софтуер за изчисляване на отоплителни и водни инсталации. Той може да изчислява и подово и дори стенно отопление.
• HERZ е цяло семейство програми. Те могат да се използват за оразмеряване както на еднотръбни, така и на двутръбни отоплителни системи. Изходът е удобно графичен и може да бъде разделен на етажни планове. Възможно е да се изчислят топлинните загуби.
• "Potok" е домашна разработка, която представлява цялостна CAD система, способна да проектира инженерни мрежи с всякаква сложност. За разлика от предишните, Potok е платена програма. Така че е малко вероятно обикновен лаик да го използва. Той е предназначен за професионалисти.

Има и няколко други решения. Основно от производители на тръби и фитинги. Производителите адаптират софтуера за изчисление към своите материали и по този начин до известна степен ги принуждават да купуват техните материали. Това е маркетингов трик и в него няма нищо лошо.

Ръководител на оборудване за циркулационна помпа

Напорният напор се създава от действието на помпения агрегат, за да се противодейства на хидродинамичните загуби, които възникват в тръбите, радиаторите, клапаните и съединенията. С други думи, напорната височина е величината на хидравличното съпротивление, което агрегатът трябва да преодолее. За да се осигурят оптимални условия за изпомпване на средата през системата, стойността на съпротивлението трябва да е по-ниска от стойността на напора. Слабият воден стълб няма да може да се справи с поставената задача, а прекалено силният може да предизвика шум в системата.

Изчисляването на стойността на напора на циркулационната помпа изисква предварително да се определи хидравличното съпротивление. Последното зависи от диаметъра на тръбопровода и от скоростта, с която се движи отоплителната среда през него. За да се изчислят хидравличните загуби, е необходимо да се знае скоростта на потока на топлоносителя: за полимерни тръби - 0,5-0,7 m/s, за метални тръби - 0,3-0,5 m/m. В прави участъци стойността на съпротивлението е в диапазона 100-150 Pa/m. Колкото по-голям е диаметърът на тръбите, толкова по-малки са загубите.

В този случай ζ означава коефициентът на местните загуби, ρ - плътността на топлоносителя, V - скоростта на топлоносителя (m/s).
След това стойностите на местното съпротивление и стойностите на съпротивлението, които са изчислени за правите участъци, трябва да се съберат. Получената стойност съответства на минималния допустим напор на помпата. Ако къщата има силно разклонена отоплителна система, изчислете напора за всеки клон поотделно.

- бойлер - 0,1-0,2;
- топлинен регулатор - 0,5-1;
- смесител - 0,2-0,4.

Hpu - напор на помпата, R - загуби, причинени от триене в тръбите (измерват се в Pa/m, като за основа могат да се вземат 100-150 Pa/m), L - дължина на връщащите и директните тръби на най-дългия клон или сумата от ширината, дължината и височината на къщата, умножена по 2 (измерва се в метри), ZF - коефициент за термостатичен вентил (1,7), фитинги/арматура ( 1,3), 10000 - коефициент за преобразуване на единиците (m и Pa).

Заключение и полезно видео по темата

Правила за избор на циркулационно оборудване във видеото:

Тънкостите на изчисляването на главата и капацитета във видеоклипа:

Видеоклип за конструкцията, принципа на работа и монтажа на циркулационна помпа:

Модерната отоплителна система с вградена помпа за принудителна циркулация на въздуха ви позволява да отоплявате жилищното си пространство в рамките на няколко минути след стартирането на генератора на топлина.

Рационалният избор на циркулационна помпа и висококачественият монтаж значително повишават ефективността на котелната система, като спестяват около 30-35% от енергийните ресурси.

Търсите ли циркулационна помпа за вашата отоплителна система? Или имате опит с такива системи? Моля, споделете опита си с читателите, задавайте въпроси и участвайте в дискусии. Формулярът за коментар можете да намерите по-долу.