Водяной насос для отопления: виды, технические характеристики и правила выбора. Как рассчитать насос для отопления: примеры расчетов и правила подбора оборудования

Шаг 2: производительность

Как рассчитать мощность насоса для отопления (точнее, его производительность в кубометрах в час)?

Если параметры отопительного котла или отдельного контура, который предстоит обслуживать насосу, известны заранее, то расчет насоса для системы отопления выполняется по формуле Q = 0,86 x P/dt.

В ней:

Q — искомая производительность (м3/час);
P — значение тепловой мощности котла или контура в киловаттах;
dt — перепад температуры между подающей и обратной нитками. Этот перепад определяет то количество тепла, которое отдает участок отопительной системы.

В автономной отопительной системе температура подачи крайне редко превышает 75-80 градусов.

Насос с регулятором мощности нужно подбирать по производительности в среднем положении регулятора. Это даст возможность скорректировать производительность при ошибке в любую сторону.

Давайте своими руками выполним расчет насоса для частного дома с котлом мощностью 32 кВт. Температуру подачи примем равной 75 градусам, обратки — 55. Наша формула примет вид Q=0,86 х 32 / (75-55) = 1,376 м3/час.

Расчет теплопотерь

Если отопительная система находится на стадии проектирования, то перед расчетом производительности насоса нам придется оценить необходимое зданию или отдельному его помещению количество тепла. Оно должно покрывать теплопотери в нижний пик зимних температур.

Структура теплопотерь жилого дома.

Теплопотери проще всего рассчитать по еще одной формуле — Q=V*Dt*k/860. Переменные в этой формуле в порядке слева направо:

Мощность отопительного котла или участка контура (кВт);
Отапливаемый объем (м3);
Расчетный перепад температуры между улицей и домом в градусах;
Коэффициент рассеивания тепла.

Вычисление объема помещения, думаю, не вызовет затруднений у читателя: азы геометрии мы все проходили в школе. А вот две оставшихся переменных нуждаются в разъяснениях.

Dt вычисляется как разница между санитарной нормой температуры в жилом помещении (для частного дома 20-22 градуса в зависимости от климата региона) и наружной температурой в самую холодную для вашего региона пятидневку;

Распределение температур самых холодных пятидневок зимы по территории РФ.

K берется из таблицы:

Изображение	Коэффициент рассеивания тепла
	06-0,9: отличное утепление (фасад с пенопластовой шубой, тройные стекла).
	1-1,9: среднее утепление (стена в пару кирпичей, однокамерные стеклопакеты)
	2-2,9: плохое утепление (щитовые стены, окна со стеклами в одну нитку).
	3-4: неутепленное строение (холодный склад со стальными стенами)

Давайте посчитаем, сколько тепла требуется мансарде площадью 60 квадратных метров со средней высотой потолка 2,4 метра, расположенной в Севастополе (средняя температура пяти самых холодных дней зимы — -14°С). Утепление — по 50 мм минваты и пенопласта, окна — энергосберегающие однокамерные.

Коэффициент рассеивания будем считать равным 0,8;
Объем помещения равен 60 х 2,4 = 144 кубометра;
Максимальная дельта температуры между мансардой и окружающим ее воздухом — (20 — -14) = 34 °С;
Потери тепла равны 144 х 34 х 0,8 / 860 = 4,55 кВт.

На практике мансарда с такими характеристиками обогревается кондиционером с тепловой мощностью в режиме обогрева 4,1 кВт.

Особый случай

Во многих настенных электрических и газовых котлах насос уже установлен изготовителем наряду с группой безопасности и расширительным бачком. Это превращает котел в полноценную и самодостаточную котельную, которая подключается непосредственно к отопительному розливу.

Электрокотел на фото снабжен собственным насосом и подключен прямо в разрыв отопительного розлива.

Применение циркуляционных насосов в отоплении дома

Поскольку выше уже были упомянуты некоторые особенности эксплуатации циркуляционных насосов для воды в различных схемах отопления, следует подробнее коснуться главных черт их организации. Стоит отметить, что в любом случае нагнетатель ставится на трубе обратной подачи, если домашнее отопление подразумевает подъем жидкости на второй этаж — там устанавливается еще один экземпляр нагнетателя.

Закрытая система

Самая главная черта закрытой системы отопления — герметизация. Здесь:

теплоноситель никак не соприкасается с воздухом в помещении;
внутри герметичной системы трубопроводов давление выше атмосферного;
расширительный бак построен по схеме гидрокомпенсатора, с мембраной и областью воздуха, создающего обратное давление и компенсирующая расширение теплоносителя при нагревании.

Достоинств у закрытой системы отопления множество. Это и возможность провести обессоливание теплоносителя для нулевого осадка и накипи на теплообменнике котла, и заливка антифриза для предотвращения замерзания, и возможность использовать для передачи тепла широкий ряд составов и веществ, начиная от водно-спиртового раствора, заканчивая машинным маслом.

Схема закрытой системы отопления с насосом однотрубного и двухтрубного типа выглядит следующим образом:

При установке гаек Маевского на радиаторах отопления улучшается настройка контура, не нужна отдельная система выпуска воздуха и предохранители перед циркуляционным насосом.

Открытая система отопления

Внешние характеристики открытой системы похожи на закрытую: те же трубопроводы, радиаторы отопления, расширительный бак. Но есть кардинальные отличия в механике работы.

Основная движущая сила теплоносителя — гравитационная. Нагретая вода поднимается вверх по разгонной трубе, для увеличения циркуляции ее рекомендуют делать как можно длиннее.
Трубы подачи и обратки располагают под наклоном.
Расширительный бак — открытого типа. В нем теплоноситель соприкасается с воздухом.
Давление внутри открытой системы отопления равно атмосферному.
Циркуляционный насос, установленный на обратке подачи, выполняет роль усилителя циркуляции. Его задача состоит также в компенсации недостатков системы трубопроводов: излишнего гидравлического сопротивления из-за избыточных стыков и поворотом, нарушение углов наклона и прочего.

Открытая система отопления требует обслуживания, в частности, постоянном доливе теплоносителя для компенсации испарения из открытого бака. Также в сети трубопроводов и радиаторов постоянно идут процессы коррозии, из-за чего вода насыщается абразивными частицами, и рекомендуется устанавливать циркуляционный насос с сухим ротором.

Схема открытой системы отопления выглядит следующим образом:

Открытую систему отопления при правильных углах наклона и достаточной высоте разгонной трубы можно эксплуатировать и при отключении электропитания (прекращении работы циркуляционного насоса). Для этого в структуре трубопроводов делают байпас. Схема отопления выглядит так:

При прекращении подачи электричества достаточно открыть кран на обводной петле байпаса, чтобы система продолжила работу на гравитационной схеме циркуляции. Данный блок также делает более простым начальный запуск отопления.

Система теплый пол

В системе теплого пола правильный расчет циркуляционного насоса и выбор надежной модели — гарантия стабильной работы системы. Без принудительного нагнетания воды такая структура просто не может работать. Принцип установки насоса следующий:

на входной патрубок подается горячая вода из котла, которая через блок смесителя перемешивается с обраткой теплого пола;
подающий коллектор для теплого пола присоединяется к выходному патрубку насоса.

Распределительно-регулирующий узел теплого пола выглядит следующим образом:

Система работает по следующему принципу.

На входе насоса устанавливается основной терморегулятор, управляющий смесительным узлом. Он может получать данные из внешнего источника, например, выносных датчиков в комнате.
В подающий коллектор приходит горячая вода установленной температуры и расходится по сети теплого пола.
Пришедшая обратка имеет более низкую температуру, чем подача из котла.
Терморегулятор с помощью узла смесителя меняет пропорции горячего потока котла и остывшей обратки.
Через насос подается вода установленной температуры на входной распределительный коллектор теплого пола.

Включение рециркуляционных насосов в рассечку между сетевым подогревателем и котлом.

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

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

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

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

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

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

Кавитация

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Несколько дополнительных советов

На долголетие во многом влияет то, из каких материалов сделаны основные детали Предпочтение стоит отдать помпам из нержавейки, бронзы и латуни

Обратите внимание, на какое давление в системе рассчитан прибор. Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм – хороший показатель)

Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл

На входе важно установить фильтр. Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя

Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл

Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм – хороший показатель). Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл

На входе важно установить фильтр. Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя

Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл.

Заключение

Итак, для того, чтобы циркуляционный насос работал долго и добросовестно, нужно посчитать два основных его параметра (напор и производительность).

Не стоит стремиться постичь сложную инженерную математику.

В домашних условиях достаточно будет приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляются в большую сторону.

Количество скоростей

Для управления (переключения скоростей) используется специальный рычаг на корпусе агрегата. Существуют модели, которые оснащаются датчиком температуры, что позволяет полностью автоматизировать процесс. Для этого не нужно вручную переключать скорости, насос это будет делать в зависимости от температуры в помещении.

Такая методика является одной из нескольких, которые возможно применять для расчёта мощности насоса для определённой системы отопления. Специалисты в этой области применяют и другие способы расчётов, которые позволяют подбирать оборудование по мощности и создаваемому давлению.

Многие хозяева частных домов могут не пытаться рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, поскольку при покупке оборудования, как правило, предлагается помощь специалистов напрямую от компании-производителя или фирмы, заключившей договор с магазином.

При выборе насосного оборудования следует принять во внимание, что необходимые данные для проведения расчётов нужно брать максимальные, которые в принципе может испытывать система отопления. В реальности нагрузка на насос будет меньшей, поэтому оборудование никогда не будет испытывать перегрузок, что позволит ему работать долгое время. Но есть и минусы — более высокие счёта за электроэнергию

Но есть и минусы — более высокие счёта за электроэнергию.

Но с другой стороны, если выбрать насос с меньшей мощностью от требуемой, то на работу системы это никак не повлияет, то есть она будет работать в штатном режиме, но агрегат быстрее выйдет из строя. Хотя счёт за электричество также будет меньше.

Существует ещё один параметр, по которому стоит выбирать циркуляционные насосы. Можно заметить, что в ассортименте магазинов зачастую встречаются устройства с одинаковой мощностью, но с разными габаритами.

Рассчитать насос для отопления можно правильно, учитывая следующие факторы:

1. Для установки оборудования на обычные трубопроводы, смесители и байпасы нужно выбирать агрегаты длиной 180 мм. Небольшие устройства длиной 130 мм устанавливают в труднодоступных местах или внутри теплогенераторов.
2. Диаметр патрубков нагнетателя следует выбирать в зависимости от сечения труб основного контура. При этом увеличивать этот показатель можно, а уменьшать категорически запрещено. Поэтому если диаметр труб основного контура 22 мм, то и патрубки насоса должны быть от 22 мм и выше.
3. Оборудование с диаметром патрубков 32 мм может быть использовано, к примеру, в системах отопления с естественной циркуляцией для её модернизации.

Какой лучше выбрать?

Перед тем как выбрать водяной насос для дома, следует сравнить преимущества и недостатки двух их основных видов:

Поверхностные насосы	Погружные
Устанавливаются стационарно. Проще в обслуживании.	Для ремонтно‑профилактических работ требуют подъема из скважины или колодца на поверхность.
Нуждаются в двух трубопроводах: всасывающем и нагнетания.	Работают только на нагнетание.
Максимальная высота всасывания — 10 м. Реальная, с учетом потерь в трубопроводе и запаса на понижение уровня воды в колодце — не более 7~8 м.	Подъем с глубины ниже 10 м.
Нуждаются в заполнении жидкостью перед первым пуском или после ремонтных работ.	Готовы к работе сразу после погружения.
Существует опасность перегрева мотора при длительной работе.	Погруженный в воду насос охлаждается как наружной водой извне, так и прокачиваемой изнутри.
Необходимость консервации на зиму для летнего варианта водопровода.	На зиму достаточно слить воду из системы.
Работа сопровождается шумом.	Бесшумны.

Таким образом, для подъема воды из колодца проще использовать поверхностный насос или насосную станцию, а из скважины — погружной роторный либо центробежный.

Конструкционные различия

Гидронасосы бывают следующих конструктивных типов:

Поршневые. Теперь уже практически не применяются для небольших насосных станций ввиду громоздкости, малого кпд, невысокого жизненного ресурса.

Центробежные. Одни из самых популярных и востребованных благодаря простоте конструкции, экономичности и высокой надежности.

Турбинные. Подобны центробежным, но не с боковым, а осевым расположением лопаток. Более мощные и производительные. Используются в основном на промышленных гидротехнических сооружениях.

Роторные или так называемые винтовые насосы. Отличаются малыми габаритами по диаметру, потому наиболее пригодны для подъема воды из скважин.

Вибрационные или мембранные. Дешевые, но малопроизводительные. Известны давно выпускающиеся для дачников модели «Ручеек», «Малыш».

Как работает агрегат

Принцип действия циркуляционного агрегата очень схож с работой дренажного насоса. Если этот прибор установить в отопительную систему, то он будет вызывать движение теплоносителя за счёт захватывания жидкости с одной стороны и нагнетания её в трубопровод с другой стороны. Всё это происходит за счёт центробежной силы, которая образуется в процессе вращения колеса с лопастями. В ходе работы прибора давление в расширительном баке не изменяется. Если требуется повысить уровень теплоносителя в отопительной системе, устанавливают повышающий насос. Циркуляционный агрегат только способствует преодолению водой силы сопротивления.

Схема установки прибора выглядит так:

На трубопроводе с горячей водой, поступающей от нагревателя, устанавливается циркуляционный насос.
На отрезке магистрали между насосным оборудованием и нагревателем монтируется пропускной клапан.
Трубопровод между пропускным клапаном и циркуляционным насосом соединяется байпасом с обратным трубопроводом.

Такая схема установки подразумевает выброс теплоносителя из прибора только в том случае, если агрегат заполнен водой. Чтобы длительно удерживать жидкость в колесе, на конце трубопровода сооружается приёмник, оборудованный обратным клапаном.

Циркуляционные насосы, используемые в бытовых целях, могут развивать скорость теплоносителя до 2 м/с, а агрегаты, применяемые в промышленной области, ускоряют теплоноситель до 8 м/с.

Стоит знать: любой вид циркуляционного насоса работает от электросети. Это довольно экономичное оборудование, поскольку мощность двигателя у крупных производственных насосов составляет 0,3 кВт, а у приборов бытового назначения – всего 85 Вт.