Как выбрать циркуляционный насос для отопления: формулы и примеры расчета

Тема нашей статьи — выбор циркуляционного насоса для системы отопления.

Разумеется, цвет и цена останутся за пределами нашего анализа: нам интересны, прежде всего, технические характеристики.

Помимо размера, для насоса важны еще две характеристики. Какие? Именно об этом статья.

Общая информация

Функция циркуляционного насоса для отопления сводится к следующему:

• Ему нужно перекачать определенный объем теплоносителя (как правило, обычной воды), достаточный, чтобы обогреть  помещение.
  Стало быть, для расчетов нам понадобится знать количество теплоты, транспортируемое с единицей объема теплоносителя, и потребность помещения в тепле.
• Насос должен преодолеть сопротивление трубопровода и запорной арматуры. Обычное, упрощенно говоря, трение воды о стенки труб — это вполне реальная сила, которую необходимо учитывать.

Итак, что нам нужно знать?

• Необходимую тепловую мощность. Она зависит от многих факторов; мы используем предельно простой, хоть и приблизительный, расчет — 100 ватт на квадратный метр площади.
• Общую протяженность трубопровода в системе отопления и количество запорной арматуры. Здесь мы тоже упростим себе задачу: возьмем усредненный показатель потерь напора на фитингах, равный 30%, и некий коэффициент запаса.

Нюанс: если основное кольцо отопления разрывается терморегулятором, потери напора увеличиваются дополнительно на 70%.
Этот факт — еще один довод в пользу параллельной основному кольцу врезки радиаторов в противовес проточной. Разумеется, если речь идет об однотрубной схеме.

Так называемая Ленинградка — простейшая из схем отопления. И наиболее отказоустойчивая. Ключевой момент: радиаторы не должны разрывать основное кольцо.

Формулы

Расчет производительности

Как выбрать циркуляционный насос для системы отопления по производительности?

Формула расчета будет иметь вид G = Q/(1,16 х DT).

В ней:

• Q — потребность помещения в тепловой энергии в ваттах;
• DT — дельта температур между подачей и обраткой, то самое количество тепла, которое останется в отапливаемом помещении. Для обычных систем отопления DT принято брать равным 20 градусам; для низкотемпературного отопления (к примеру, внутрипольных конвекторов) — 10С, для теплого пола — и вовсе 5С.
• 1,16 Вт*ч/кг*С — удельная теплоемкость воды. Если используется другой теплоноситель — достаточно найти в справочнике его удельную тепловую емкость и подставить в эту же формулу.

Результат мы получим в килограммах в час. Однако на большей части насосов указана производительность в кубометрах. Чтобы пересчитать, достаточно разделить полученный в результате расчета результат на плотность воды при интересной нам температуре (при 80С, к примеру, она равна 971,8 кг/м3).

Давайте выполним в качестве примера расчет для дома площадью 150м2.

• Потребность в тепле можно взять ориентировочно в 150*100 = 15000 ватт.
• Отапливать дом мы будем обычными радиаторами с дельтой температур DT, равной 20С.

Результат, стало быть, будет равен 15000/(1,16*20)=646,55 кг/час. Пересчитываем в кубометры: 646,55/971,8=0,665 м3/час.

Насос на фото явно будет избыточным для рассчитанной нами системы.

Расчет напора

Как выбрать циркуляционные насосы для систем отопления по необходимому напору? Инструкция не намного сложнее.

При проектировании иногда бывает необходимость выполнить абсолютно точные расчеты.

В этом случае используется формула вида H = (R х l + Z)/p х g, в которой:

• H — необходимый нам напор в метрах;
• R — сопротивление прямого участка трубы в паскалях на метр;
• L — длина трубопровода в метрах;
• Z — сопротивление фитингов, изгибов, запорной арматуры и прочих помех на пути воды. Эти данные можно найти в паспортах оборудования от приличных производителей. Параметр указывается в паскалях;
• P — плотность теплоносителя при заданной температуре в килограммах на кубометр;
• g — ускорение свободного падения в м/с2.

Сложно, верно? Как минимум — найти данные для каждого вентиля нелегко, а с изгибами и вовсе головная боль: сопротивление зависит и от радиуса поворота, и от его угла.

Мало того: при повороте с небольшим радиусом сечение трубы на изгибе заметно уменьшается.

Чем меньше радиус изгиба, тем меньше просвет трубы в нем.

Именно поэтому обычно используется приблизительная оценка: H=R*L*ZF.

Где в ней какой параметр?

• Что такое сопротивление прямой трубы, мы помним. Оно берется примерно равным 100-150 Па/м; в данном случае для удобства расчетов мы пересчитаем его сразу в необходимый напор — 0,010 — 0,015 метра на погонный метр трубы.
  Лучше ориентироваться на максимальное значение: запас по напору будет означать лишь небольшой рост потребления электроэнергии.

• L — длина всех труб в системе отопления. В случае двухтрубной системы отопления, понятное дело, учитывается не только подача, но и обратка.
• ZF — коэффициент умножения. Этот параметр призван упростить нам расчет: он берется равным 1,3 в том случае, если в системе стоят обычные шаровые вентиля без занижения проходимости и фитинги соответствующего размера.
  Те самые 30%, которые мы упоминали в начале статьи.  При использовании дросселя или термостатического регулятора, разрывающего схему, вводится дополнительный коэффициент 1,7.

Возьмем простой пример — система однотрубного отопления в квадратном доме площадью те же 150 квадратных метров. Длина стены будет равна 12,25 метра; суммарная длина контура — 12,25*4=49 метров. Поскольку мы люди разумные, дроссели или терморегуляторы будут установлены исключительно на отопительные приборы, врезанные без разрыва основного кольца.

Необходимый напор равен, таким образом, 0,015*49*1,3=0,9555.

Совет: на практике разумным будет выбор циркуляционного насоса для отопления с запасом по напору не меньше 10%. Всех потерь все равно не учесть.

Остается лишь подобрать по каталогу насос с подходящими характеристиками и установить его — своими руками или с помощью специалиста.

Вы уже в магазине? Тогда просто посмотрите на маркировку на корпусе насоса.

Заключение

Как обычно, дополнительную информацию о тонкостях выбора вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!