Выбор циркуляционного насоса для системы отопления. Часть 2

Циркуляционный насос выбирается по двум основным характеристикам:

G* — расходу, выраженному в м 3 /час;

H — напору, выраженному в м.

*Для записи расхода теплоносителя производители насосного оборудования пользуются буквой Q. Производители запорной арматуры, например, Данфосс для расчета расхода пользуется буквой G. В отечественной практике также используется эта буква. Поэтому в рамках объяснений этой статьи мы также будем пользоваться буквой G, Но в других статьях, подойдя непосредственно к разбору графика работы насоса, для расхода мы все же будем использовать букву Q.

Определение расхода (G, м 3 /час) теплоносителя при выборе насоса

Отправной точкой для подбора насоса служит количество тепла, которое теряет дом. Как это узнать? Для этого нужно сделать расчет теплопотерь.

Это сложный инженерный расчет, предполагающий знание многих составляющих. Поэтому в рамках этой статьи мы опустим это объяснение, а за основу количества теплопотерь возьмем одну из распространенных (но далеко не точных) методик, которой пользуются многие монтажные фирмы.

Ее суть заключается в некоем среднем показателе потерь на 1 м 2 . Эта величина условна и составляет 100 Вт/м 2 (если дом или комната имеют неутепленные кирпичные стены, да еще недостаточной толщины, количество тепла, теряемого помещением, будет значительно больше. И наоборот, если ограждающие конструкции дома сделаны с применением современных материалов и имеют хорошую теплоизоляцию, потери тепла будут снижены и могут составлять 90 или 80 Вт/м 2 ).

Итак, предположим, что вы имеете дом площадью 120 или 200 м 2 . Тогда условленное нами количество теплопотерь для всего дома будет составлять:

120 * 100 = 12000 Вт или 12 кВт.

Какое это имеет отношение к насосу? Самое прямое.

Процесс теплопотерь в доме происходит постоянно, а значит и процесс нагревания помещений (компенсация теплопотерь) должен идти постоянно.

Представьте, что у вас нет насоса, нет трубопроводов. Как бы вы решили эту задачу?

Чтобы компенсировать теплопотери вам пришлось бы сжигать какой-то вид топлива в отапливаемом помещении, например, дрова, что в принципе тысячелетиями люди и делали.

Но вы решили отказаться от дров и использовать для обогревания дома воду. Что вам пришлось бы делать? Вам пришлось бы брать ведро( -а), наливать туда воду и греть ее на костре или газовой плите до температуры кипения. После этого брать ведра и нести их в комнату, где вода отдавала бы свое тепло помещению. Затем брать другие ведра с водой и снова ставить их на костер или газовую плиту для нагревания воды, а затем нести их в комнату взамен первых. И так до бесконечности.

Сегодня за вас эту работу выполняет насос. Он заставляет воду двигаться к устройству, где она нагревается (котел), а затем для передачи сохраненного в воде тепла по трубопроводам направляет ее к отопительным приборам для компенсации теплопотерь в помещении.

Возникает вопрос: сколько нужно воды в еденицу времени, нагретой до заданной температуры, чтобы компенсировать теплопотери дома?

Как это посчитать?

Для этого нужно знать несколько величин:

• количество тепла, которое необходимо для компенсации тепловых потерь (в этой статье за основу мы взяли дом площадью 120 м 2 с теплопотерями 12000 Вт)
• удельная теплоемкость воды равная 4200 Дж/кг * о С;
• разница между начальной температурой t 1 (температура обратки) и конечной температурой t 2 (температурой подачи), до которой нагревается теплоноситель (эта разница обозначается как ΔT и в теплотехнике для расчета систем радиаторного отопления определяется в 15 — 20 о С).

Эти значения нужно подставить в формулу:

G = Q / (c * (t 2 — t 1 )) , где

G — требуемый расход воды в системе отопления, кг/сек. (Этот параметр должен обеспечивать насос. Если купить насос с меньшим расходом, то он не сможет дать количество воды необходимое для компенсации тепловых потерь; если взять насос с завышенным расходом, это приведет к снижению его КПД, перерасходу электроэнергии и большим начальным затратам) ;

Q — количество тепла Вт, необходимое для компенсации теплопотерь;

t 2 — температура конечная, до которой нужно нагреть воду (обычно 75, 80 или 90 о С);

t 1 — температура начальная (температура теплоносителя, остывшего на 15 — 20 о С);

c — удельная теплоемкость воды, равная 4200 Дж/кг * о С .

Подставляем известные значения в формулу и получаем:

G = 12000 / 4200 * (80 — 60) = 0,143 кг/с

Такой расход теплоносителя в течение секунды необходим для компенсации тепловых потерь вашего дома площадью 120 м 2 .

На практике пользуются расходом воды, перемещенным в течение 1 часа. В этом случае формула, пройдя некоторые преобразования принимает следующий вид:

G = 0,86 * Q / t 2 — t 1 ;

G = 0,86 * Q / ΔT , где

ΔT — разность температур между подачей и обраткой (как мы уже увидели выше, ΔT — величина известная, закладываемая изначально в расчет).

Итак, какими бы сложными, на первый взгляд, не показались объяснения по подбору насоса, учитывая такую важную величину, как расход, сам расчет и, следовательно, подбор по этому параметру довольно прост.

Все сводится к подстановке известных значений в простую формулу. Эту формулу можно «вбить» в программе Excel и пользоваться этим файлом, как быстрым калькулятором.

Потренируемся!

Задача: нужно подсчитать расход теплоносителя для дома площадью 490 м 2 .

Решение:

Q (количество теплопотерь) = 490 * 100 = 49000 Вт = 49 кВт.

Проектный температурный режим между подачей и обраткой закладываем следующий: температура подачи — 80 о С, температура обратки — 60 о С (по-другому запись делается как 80/60 о С).

Следовательно, ΔT = 80 — 60 = 20 о С .

Теперь все значения подставляем в формулу:

G = 0,86 * Q / ΔT = 0,86 * 49 / 20 = 2,11 м 3 /час.

Как всем этим пользоваться непосредственно при выборе насоса, вы узнаете в заключительной части этой серии статей. А сейчас поговорим о второй важной характеристике — напоре. Читать далее

Как выбрать циркуляционный насос для системы отопления

Принудительное движение теплоносителя в системе водяного отопления обеспечивает циркуляционный насос, способный перекачивать жидкость температурой 110…115 °С. В частных домах и квартирах с индивидуальными источниками тепла применяются малошумные аппараты бытовой серии с муфтовым присоединением, оснащенные «мокрым» ротором (якорь двигателя омывается и охлаждается протекающей водой).

Если вы решили самостоятельно подобрать насос для отопления, учтите 3 основных критерия:

1. Технические характеристики – производительность, рабочее давление.
2. Присоединительные и габаритные размеры.
3. Цена изделия, популярность бренда.

Рассмотрим по пунктам, как правильно выбрать циркуляционный насос для радиаторной системы, теплых полов и первичного котлового контура.

Самые «ходовые» модели насосных агрегатов

Производители предлагают широкий выбор оборудования разной мощности, предназначенного для перекачки жидких сред с различными параметрами. Но нас интересуют только проточные модели, работающие в сетях домашнего отопления и горячего водоснабжения.

Как отличить циркуляционные агрегаты от центробежных и других видов насосов:

• по форме – электрический мотор и крыльчатка установлены в одном корпусе, патрубки выходят по бокам нижней части (не посередине);
• по наличию «мокрого» ротора, значительно снижающего шум вращения крыльчатки;
• 2 типоразмера монтажной длиной 130 и 180 мм;
• условный проход патрубков — 15, 20, 25 и 32 мм, присоединение — муфтовое (резьбовое);
• паспортное давление – 0.4, 0.6 и 0.8 Бар.

Указанные параметры легко выяснить по маркировке изделия. Пример: цифры в названии Wilo Star-RS 15/4 обозначают внутренний диаметр соединительных патрубков 15 мм (Ду 15) и напор 4 м водного столба (0.4 Бар). Пример второй: аппарат Grundfos ALPHA2 25-60 подключается к трубам Ду 25 и развивает давление 0.6 Бар (6 метров).

Справка. Обычно производители выпускают расширенные линейки изделий. Немецкий бренд Wilo предлагает циркуляционные нагнетатели, располагающие напором 2, 4, 6, 7 и 8 м. вод. ст. Но «ходовыми» моделями все равно остаются «четверки» и «шестерки», реже – «восьмерки».

Конечно, существуют и более мощные насосы, чей напор достигает 1…10 Бар, но в частных жилищах таковые не применяются. Маленькие агрегаты длиной 130 мм с патрубками ½ и ¾ дюйма обычно ставятся внутри котлов, большие (18 см, 1 и 1 ¼») – врезаются в отопительные магистрали.

Способы подбора насоса

Самый правильный путь – сделать полноценный гидравлический расчет и точно определить основные параметры насоса – развиваемый напор и производительность. Именно так проектируется централизованное теплоснабжение многоквартирных домов и промышленных зданий.

Инженерной расчетной методикой владеют далеко не все мастера, занимающиеся монтажом автономных водяных систем, что уж говорить о рядовых домовладельцах. Как можно подобрать циркуляционный насос для отопления более простым способом:

1. В случае замены старого изношенного агрегата приобретается новый с аналогичными параметрами. На первый план выходит цена и качество изделия.
2. Заказать проект домашней отопительной системы инженеру–теплотехнику. Ниже мы поясним преимущества данного варианта.
3. Самому рассчитать потребный напор насоса по упрощенной методике.
4. Поверить многолетней практике наших экспертов и купить аппарат, руководствуясь их советами.

Котельная, сделанная нашим экспертом Владимиром Сухоруковым. Удобный доступ есть ко всему оборудованию, в том числе к насосам

Рекомендации экспертов. В загородных домах и квартирах площадью до 250 м² вполне достаточно бытового насоса, развивающего давление 4 м водного столба или 0.4 Бар. На квадратуру 250…500 м² лучше купить более мощный агрегат с напором 6 м (0.6 Бар), свыше 500 м² – 8 м. вод. ст.

Заказ инженерных расчетов и разработки схемы стоит денег, но окупится с лихвой. Когда вы монтируете отопление самостоятельно либо нанимаете работников, комплектующие и оборудование приобретается с приличным запасом – на всякий случай. Толковый проектировщик четко обоснует, почему нужно поставить насос небольшой мощности и трубу меньшего диаметра. В результате выйдет экономия на материалах, а в дальнейшем — затратах на электричество.

Разновидности насосов, применяемых в схемах автономного теплоснабжения

Если вы доверяете только цифрам либо захотите проверить монтажников, выбирайте насос отопления по собственным вычислениям, пользуясь приведенной ниже методикой. Не забудьте сверить расчетные характеристики агрегата с рекомендациями экспертов – результат наверняка выйдет аналогичным.

Расчет характеристик насоса

Отопление работает эффективно, когда все батареи или греющие напольные контуры получают необходимое количество тепла. То есть, насосная установка должна обеспечивать требуемый расход теплоносителя на каждом участке системы, преодолевая гидравлическое сопротивление труб, фитингов и арматуры.

Перед тем как выбрать насос, нужно рассчитать его производительность по формуле:

• G – массовый расход теплоносителя, кг/ч;
• Q – общая нагрузка на отопление, Вт;
• Δt – разность между температурой воды в подающей и обратной линии, при расчетах обычно принимается равной 20 °С.

Справка. Поскольку плотность воды мало изменяется при нагреве в пределах 100 градусов, в упрощенных вычислениях массовый расход принимается равным объемному. Пример: G = 300 кг/ч = 300 литров в час.

Тепловую нагрузку можно высчитать скрупулезно, пользуясь методикой СНиП. Здесь мы не станем усложнять задачу и просто возьмем количество теплоты по площади.

Например, на обогрев двухэтажного дома квадратурой 200 м², расположенного в средней полосе, понадобится 22 кВт теплоты. Отсюда несложно посчитать расход теплоносителя и требуемую производительность насоса: G = 0.86 х 22000 / 20 = 946 кг/ч = 0.95 т/ч = 0.95 м³/ч.

Сразу предлагается выяснить сечение и диаметр основной магистрали, идущей от котла, куда планируется установить насос:

• F – площадь поперечника трубы, м²;
• ʋ — скорость движения воды, принимается 0.5…1 м/с.

Чем ниже скорость течения воды, тем меньше сопротивление трению о стенки труб, арматуры и фитингов.

Берем значение 0.6 м/с и определяем сечение магистрали: F = 0.95 / 3600 х 0.6 = 0.00044 м². Дальше через формулу площади круга рассчитываем диаметр прохода – 0.024 м или 24 мм. Соответственно, внутренний размер трубы и присоединительных штуцеров насоса равен 25 мм.

Выяснив необходимую производительность перекачивающего устройства, переходим к вычислению располагаемого давления. Расчеты проведем отдельно для радиаторной сети, напольного обогрева и котлового контура обвязки.

Отопительная схема с батареями

Задача насоса – продавить нужный объем теплоносителя по трубам от первого до последнего радиатора. Ему препятствует сила трения жидкости о стенки, сопротивление от сужения протока в регулировочных вентилях и поворотов на фитингах.

Чтобы узнать величину сопротивления, которое должен преодолеть циркуляционный агрегат, предлагаем воспользоваться упрощенной формулой:

• H – искомый перепад давлений в метрах водного столба;
• R – удельное сопротивление трению, считается в м. вод. ст. на 1 метр погонный трубопровода;
• L – протяженность наиболее длинной ветви отопления, измеряется от источника тепла до последнего радиатора;
• Z – коэффициент местных сопротивлений.

Замечание. Формула сильно упрощена, инженерный расчет гидравлики гораздо сложнее. Зато она позволяет правильно подобрать отопительный насос для бытовых условий. Мы проверили альтернативный вариант — онлайн-калькуляторы, размещенные на различных интернет-ресурсах. Получив разницу между результатами 30%, делаем вывод: лучше посчитать напор вручную.

Как производятся вычисления:

1. Поскольку насос создает одинаковое давление на входе в каждую ветвь отопления, выбираем самую протяженную линию и определяем ее длину в метрах. Это показатель L в формуле. При двухтрубной системе учитываются обе линии – обратная и подающая.
2. Удельное сопротивление R принимаем равным 150 Па/м или 0.015 м водного столба на 1 м. п. магистрали (для пластиковых труб).
3. Если проток через батареи регулируется термостатическими клапанами, берем коэффициент Z = 2.2. Вариант второй: радиаторы оборудованы шаровыми кранами и балансировочными вентилями, тогда Z = 1.5.

Наибольшее сопротивление течению воды оказывают трехходовые клапаны и вентили с термоголовками

Рассчитываем потребное давление и выбираем подходящую модель нагнетателя.

Совет. Длина линии тупиковых и кольцевых схем считается одинаково – плюсуем протяженность подачи и обратки. Для однотрубной «ленинградки» берем общую длину кольца. Если на момент расчета схема отсутствует, протяженность определяется по внутренним габаритам дома: размер I этажа + высота потолка + ширина II этажа.

Просчитаем давление по нашему примеру. Длина L по габаритам здания равна (10 + 3 + 10) х 2 = 52 м, Z = 2.2. Потребный напор составит 0.015 х 52 х 2.2 = 1.716 ≈ 1.7 м. Прибавим запас 1 м на неучтенные сопротивления самого котла и дополнительного оборудования, получаем 2.7 м водяного столба.

На графике, прилагаемом к паспорту насоса, отмечаем линию производительности и напора, затем выбираем подходящую модель, в данном случае — марка Wilo Star-RS 25/4.

Как видите, результаты расчетов не противоречат советам экспертов: насоса давлением 0.4 Бар вполне достаточно, чтобы заставить циркулировать воду по сети отопления двухэтажного дома площадью 200 квадратов. Для лучшего понимания предлагаем посмотреть ход расчетов на видео:

Важный момент. В современных нагнетательных устройствах зачастую предусмотрено 3—7 режимов работы, а в инструкции нарисовано столько же графиков. Для расчета выбирайте характеристику, соответствующую средней скорости (вторая – третья).

Петли теплых полов

Обычно теплоноситель подается в напольные контуры отдельным насосом, работающим в паре с подмешивающим клапаном. При этом максимальная протяженность петли не превышает 100 метров, фасонные детали отсутствуют. Местные сопротивления – термостатический вентиль коллектора и смесительный трехходовой (или 2-ходовой) клапан.

Для расчета вполне подходит предыдущий алгоритм:

1. Выясняем количество контуров, максимальную длину трубы и общий расход теплоносителя через гребенку. Все вычисления по теплым полам мы подробно расписали в отдельной публикации.
2. Берем самую длинную петлю и считаем по ней требуемое давление насосного агрегата, пользуясь приведенной выше формулой. Подставляем аналогичные значения R, L и Z.
3. Подбираем насос для петель напольного обогрева по графику, представленному в паспорте изделия.

Пример. Возьмем тот же двухэтажный дом с тепловой нагрузкой 22 кВт и расходом воды 0.95 м³/ч, максимальная длина петли – 80 м. Значение R принимаем 0.015, Z – 2.2, тогда напор H = 0.015 х 80 х 2.2 = 2.64 м. Сопротивление магистрали не учитываем, поскольку котел оснащен собственным насосом. Значит, окончательное давление коллекторного агрегата – минимум 2.64 м.

Заметьте: увеличивая протяженность петель до 100 м, вы поднимаете планку давления насоса, что приведет к повышению расхода электроэнергии. Проверяем: H = 0.015 х 100 х 2.2 = 3.3 м. Рисуем на диаграмме соответствующую горизонтальную линию и выбираем любую модель, чей график размещен выше. Ближайший агрегат — Wilo Star-RS 25/6.

Котловой контур

Как известно, в схемах обвязки твердотопливных котлов предусматривается установка отдельного насоса, гоняющего воду по малому кольцу через трехходовой клапан либо буферную емкость. Идентичный принцип применяется в системе первичных/вторичных колец, где к основному контуру подключены линии радиаторного отопления, теплых полов и бойлера ГВС.

Насос, качающий воду по основному кольцу, практически не испытывает сопротивления – магистраль короткая, минимум фитингов и арматуры. Поэтому напор основного агрегата зачастую меньше, чем давление вторичных нагнетателей, отправляющих теплоноситель к приборам отопления.

Важный нюанс. Главное — обеспечить нужный расход воды в основном контуре, соответствующий мощности теплогенератора. Для выбора модели насоса двигайтесь тем же путем – узнайте требуемый объем теплоносителя по производительности котла и посчитайте располагаемый напор. Подробная инструкция представлена на видео:

Выбор по размерам

Вы наверняка заметили — в ассортименте фирм есть агрегаты с одинаковыми характеристиками, но разными габаритами и размерами патрубков. Как выбирать внешние параметры насоса:

1. Для монтажа на трубопроводах, байпасах и смесительных узлах напольного обогрева используются стандартные нагнетатели длиной 180 мм. «Коротыши» 130 мм ставятся внутри теплогенераторов либо на магистралях в сильно ограниченном пространстве.
2. Диаметр присоединительных патрубков подбирается под сечение основного трубопровода. Увеличение типоразмера допустимо, уменьшение – категорически не рекомендуется. То есть, на трубопровод Ду 25 можно ставить агрегат со штуцерами 32 мм.
3. Насосы с патрубками Ø32 мм применяются на первичных кольцах и котловых контурах, а также в модернизируемых самотечных системах.

Рабочие характеристики насосов не зависят от их монтажной длины – 130 или 180 мм

Примечание. Размеры готовых байпасов, продающихся в магазинах, подогнаны под стандартный насос монтажной длиной 18 см.

Число скоростей нагнетателя особой роли не играет. В домашних условиях вполне достаточно 3 режимов, оптимальная скорость – вторая. Воздух из агрегатов стравливается через боковой винт, поэтому не стоит покупать изделия с отдельным воздухоотводчиком.

Производители и цены

Невзирая на широкий ассортимент насосов в магазинах, по-настоящему качественный продукт выбрать нелегко. Рынок наводнен китайским товаром и подделками известных брендов. Для начала перечислим популярных на территории СНГ производителей:

1. Высшая ценовая категория – Grundfos (Дания), Wilo (Германия). Цены на оригинальных «немцев» стартуют от 75 евро, «Грюндфос» серии UPS – 65 евро.
2. Средняя категория – DAB, Aquario (Италия), Sprut (качественный Китай). Стоимость агрегатов различных моделей колеблется в пределах 40—100 евро.
3. Прочие дешевые насосы (Oasis, Neoclima, «Вихрь», «Калибр» и так далее до бесконечности). Цена – от 20 евро за штуку.

Новейшая разработка – «умный» насос Grundfos Alpfa-3, передающий информацию на смартфон и помогающий балансировать систему

Замечание. Вполне вероятно, что мы не включили некоторые весьма достойные изделия в высшую либо среднюю ценовую категорию. Здесь указаны самые распространенные бренды.

Чем отличаются недорогие и контрафактные насосы от качественных нагнетателей:

• срок службы – 1…3 отопительных сезона;
• номер изделия нанесен только на наклейку, корпус агрегата чистый;
• перекачивающие устройства из одной партии часто идут с одинаковыми номерами;
• по весу подделка заметно отличается от оригинала (она легче);
• агрегат низкого качества начинает шуметь и пищать, отработав 1 сезон в закрытой системе отопления, сильно греется корпус.

Иногда поддельные насосы отопления неотличимы от оригинала, только цена вдвое ниже. Секрет – в алюминиевой обмотке, удешевляющей себестоимость продукта. Как проверить: найдите на официальном сайте компании массу оригинальной модели и сравните с рыночным экземпляром. Скорее всего, осведомленный продавец откажется взвешивать контрафактный аппарат либо сразу признает неизвестное происхождение товара.

Заключительный вывод

Выбирая циркуляционный насос для отопления дома, важно не ошибиться с характеристиками и не гнаться за дешевизной. Недостаточный напор приведет к слабому прогреву дальних батарей, чрезмерный – к появлению шума в радиаторах и быстрому износу нагнетательного агрегата. Последний совет по выбору производителя: если хотите сэкономить, лучше отыщите брендовый оригинал б/у, он прослужит дольше нового дешевого «китайца».