Расчет циркуляционного насоса для системы отопления: 3 шага к удачной покупке

Приветствую, камрады! Сегодня нам предстоит выяснить, как и по каким параметрам нужно выбирать циркуляционный насос для отопления. Поскольку статья ориентирована на новичков в области сантехники и гидродинамики, я приведу предельно простые схемы расчетов его параметров. Приступим.

Популярные модели насосов и их характеристики.

А можно всех посмотреть

Из всего списка параметров прибора для нас важны всего три характеристики:

1. Диаметр присоединяемой резьбы. Она указывается в дюймах у импортных насосов и в условных единицах (ДУ) у отечественной продукции;

ДУ, или условный проход указывает на возможность присоединения резьбы к трубе с определенным номинальным диаметром. Тот, в свою очередь, примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы в миллиметрах.

2. Производительность в кубических метрах в час. Чем она больше, тем равномернее будут прогреты отопительные приборы в начале и в конце контура. Однако здесь есть ограничивающий фактор — гидравлические шумы: при скорости потока свыше 0,7 м/с теплоноситель начинает шуметь на фитингах и дросселирующей арматуре, а при скорости свыше 1,5 м/с — на изгибах розлива и подводок;
3. Гидравлический напор в метрах. Он указывает на гидравлическое сопротивление трубопровода, которое способен преодолеть насос.

В маркировке прибора на фото указаны максимальная производительность, потребляемая мощность и напор при каждом из доступных значений мощности.

Шаг 1: диаметр резьбы

Здесь все просто: в общем случае размер резьбы должен соответствовать диаметру розлива. Если отопление разведено водогазопроводной резьбой ДУ 20 (или 3/4 дюйма), именно таким должен быть размер присоединяемой резьбы насоса.

Учтите, что для пластиковых и металлополимерных труб производители и продавцы указывают внешний диаметр. При одинаковом внутреннем сечении он отличается от номинального размера стальной трубы на удвоенную толщину стенки. Скажем, насос с размером резьбы 20 мм ставится в разрыв розлива из полипропиленовой трубы диаметром 25 мм.

Особый случай

Размер резьб насоса может быть намного меньше размера розлива, если он используется для модернизации отопительной системы с естественной циркуляцией. В этом случае установка прибора выглядит несколько необычно: он врезается не в разрыв розлива, а параллельно ему; байпас между перемычками комплектуется шариковым обратным клапаном или шаровым краном.

Врезка насоса параллельно розливу с шариковым обратным клапаном на байпасе.

С чем связана столь странная инструкция?

Дело в том, что при такой схеме врезки насоса контур может работать и с естественной, и с принудительной циркуляцией. При работе насоса обратный клапан препятствует потере напора через байпас, а при обесточивании прибора автоматически открывается обратный клапан (или шаровый кран, но уже вручную), и система продолжает работу как гравитационная.

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 типичной автономной системе температуры на выходе котла и на его входе различаются на 20 °С (70/50 — 80/60 градусов).

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:

1. Мощность отопительного котла или участка контура (кВт);
2. Отапливаемый объем (м3);
3. Расчетный перепад температуры между улицей и домом в градусах;
4. 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)

Как видите, цена экономии на теплоизоляции — многократный перерасход энергоносителей. Простое утепление фасада с заменой окон на энергосберегающие способно в 2-3 раза сократить ваши счета за газ или электроэнергию.

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.

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

Шаг 3: напор

Расчет напора, или способности преодолевать гидравлическое сопротивление циркуляционного насоса проще всего выполнить по схеме, предложенной инженерами немецкой компании Wilo.

Он рассчитывается по формуле J = R х L х k, где:

1. R —гидравлические потери на одном метре розлива (105-150 Па, или 0,0107- 0,0152 метра напора);
2. L — длина розлива;
3. К — коэффициент поправки. Он принимается равным 1,3, если розлив разрывается запорной арматурой, 2,2, если он дросселирован, и 2,6 — если на розливе стоит запорно-регулирующая арматура обоих типов.

Так, в 50-метровом розливе из полипропиленовой трубы (удельное падение напора 0,0107 м/м.пог.) с разрывающими его дросселями общее падение напора составит 0,0107 х 50 х 2,2 = 1,177 метра, или 0,1177 кгс/см2.

50-метровый дросселированный отопительный розлив в моем доме работает с встроенным в котел насосом, создающим напор в 2 метра.

Справка: в многоквартирном доме система отопления функционирует с перепадом между смесью (после водоструйного элеватора) и обраткой всего в 1/5 атмосферы, или 2 метра.

Заключение

Надеюсь, что мои рекомендации помогут вам не ошибиться при выборе насоса. Узнать больше об этих приборах вам поможет видео в этой статье. Жду ваших комментариев к ней. Успехов, камрады!