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

Расчет максимальной тепловой нагрузки

ООО «Энергоэффективность и энергоаудит»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Расчет максимальной тепловой нагрузки

Наименование объекта: Магазин продовольственных товаров

Содержание:

Расчет тепловой нагрузки • Согласование в МОЭК

Исходные данные. Расчет максимальной тепловой нагрузки

Настоящий расчет выполнен с целью определения фактической тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение нежилых помещений.

Заказчик	Магазин продовольственных товаров
Адрес объекта	г. Москва
Договор теплоснабжения	есть
Этажность здания	17 этажей
Этаж, на котором расположены обследуемые помещения	1 этаж
Высота этажа	3,15 м.
Система отопления	независимая
Тип розлива	нижний
Температурный график	95/70 °С
Расчетный температурный график для этажей на которых находятся помещения	95/70 °С
ГВС	Централизованное
Расчетная температура внутреннего воздуха	18 °С
Представленная техническая документация	1. Копия договора теплоснабжения 2. Копия плана помещения. 3. Копия экспликации помещений. 4. Справка о численности персонала.

1-ый этаж

№ помещения	№ отопительного прибора на плане	Фото отопительного прибора	Технические характеристики отопительного прибора
11	1		PURMO Plan Ventil Compact Длина 700 мм
1	2		PURMO Plan Ventil Compact Длина 700 мм
6	3		PURMO Plan Ventil Compact Длина 1200 мм
4	4		PURMO Plan Ventil Compact Длина 1300 мм
3	5		PURMO Plan Ventil Compact Длина 1300 мм

Схема расположения радиаторов отопления

Расчет максимальной тепловой нагрузки на отопление

Расчет панельных радиаторов

Технические характеристики панельных радиаторов PURMO Plan Ventil Compact FCV 22
Температура теплоносителя, не более, град. С	110
Избыточное рабочее давление, не более, МПа (г/кв. см)	1,0
Высота H, мм	300
Длина L, мм	700, 1200, 1300
Номинальная тепловая мощность при Тгр. 75/65/20°C, Вт	656, 1124, 1312

Температурный режим отопительной системы – 95/70/18.

Для определения фактической тепловой мощности системы, для каждого отопительного прибора, установленного в помещениях определённого функционального назначения учитывается поправочный коэффициент К, определяемый как:

Где: Т_{напор.н} – номинальный температурный напор принятый заводом изготовителем для определения теплоотдачи отопительного прибора при номинальных условиях;

Т_{напор.ф} – фактический температурный напор, ºС:

Где: t_вх, t_вых, – температура теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, t_вн.в – проектная температура внутреннего воздуха, ºС;

С учётом значения температуры теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, рассчитывается значение температурного напора и коэффициента К:

Тепловая мощность панельного радиатора при индивидуальной температуре в системе отопления;

где: Q_S – номинальная тепловая мощность панельного радиатора;

Панельные радиаторы PURMO Plan Ventil Compac FCV 22:

Q = (Q_S · К) ·n= (656 · 1,29) ·2 = 1692,48 (Вт) · 0,863 = 1460,61 (Ккал/ч)

Q = (Q_S · К) ·n= (1124 · 1,29) ·1 = 1449,96 (Вт) · 0,863 = 1251,32 (Ккал/ч)

Q = (Q_S · К) ·n= (1312 · 1,29) ·2 = 3384,96 (Вт) · 0,863 = 2921,22 (Ккал/ч)

где: n – количество панельных радиаторов марки PURMO Plan Ventil Compact FCV 22, шт.

Суммарная тепловая нагрузка панельных радиаторов:

Qр.от.= 1460,61 + 1251,32 + 2921,22 = 5633,15 Ккал/ч

Максимальный часовой расход на отопление в трубопроводах

Кривые для определения теплопередачи 1м вертикальных гладких труб различных диаметров
трубы Ду 20	tтр. = + 82,5 о C	tв = + 18 о C
Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), стр. 56, рис. 12.2

Qпод.тр.Ду20 ´ l₁ = 57,31 ´ 0,75 = 42,9825 ккал/ч (0,000043 Гкал/ч)

Qпод.тр.Ду20 = 57,31 ккал/ч – потери тепловой энергии в подающем трубопроводе на один погонный метр;

l₁ = 0,75 м – длина подающего трубопровода;

Максимальный часовой расход на отопление

Q_{o max} = Qр.от. + Qтр.= 5633,15 + 42,98 = 5676,13 ккал/ч (0,00567613 Гкал/ч).

Годовой расход за отопительный период

Q_o год = Q_{o max}´ ((t_i – t_m)/(t_i – t_о))´ 24´ Z_o´ 10 -6 = 5676,13 ´ [(18 +3,1)/(18 +28)] ´ 24 ´ 214 ´ 10 -6= = 13,3722 Гкал/год, где:

t_m = -3,1 °С – средняя температура наружного воздуха за расчетный период;

t_i = 18 °С – расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях;

t_о = -28 °С – расчетная температура наружного воздуха;

24 час. – продолжительность работы системы отопления в сутки;

Z_o = 214 сут. – продолжительность работы системы отопления за расчетный период.

Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

Вероятность действия санитарно-технических приборов.

P = (q h _hr,u x U) / (q h ₀ x N x 3600) = (1,7 x 4) / (0,2 х 2 х 3600) = 0,00472,

U = 4 человека – количество персонала;

q h ₀ = 0,2 л/с;

N = 2 – число санитарно-технических приборов с горячей водой.

Вероятность использования санитарно-технических приборов.

P_hr = (3600 х P х q h ₀) / q h _0,hr = (3600 х 0,00472x 0,2) / 200 = 0,016992,

где:q h _0,hr = 200;

P_hr h _u x U/ 1000 x T = 10,2 x 4/ 1000 x 24 = 0,0017 м 3 /час

где: q h _u = 10,2 л/час

Максимальный часовой расход воды.

q_hr = 0,005 х q h _0,hr х а_hr = 0,005 х 200 х 0,207 = 0,207 м 3 /час

Тепловой поток.

а) в течении среднего часа

Q h _T = 1,16 х q h _T х (65 – t c ) + Q ht = 1,16 х 0,0017 х (65 – 5) + 0,017748= 0,136068 кВт x 859,8 = 116,9913 ккал /ч (0,0001169913 Гкал/ч)

б) в течении часа максимального потребления

Q h _hr = 1,16 х q h _hr х (65 – t c ) + Q ht = 1,16 х 0,207 х (65 – 5) + 2,16108= 16,56828 кВт x 859,8 = 14245,407 ккал /ч (0,014245407 Гкал/ч)

Q_h год = g_um h ´ m ´ с ´ r ´ [(65 – t_с з )´ Z_з]´ (1+ K_т.п) ´ 10 -6 = 10,2 ´ 4 ´ 1 ´ 1 ´ [(65 – 5) ´ 365] ´ (1+ 0,3) ´ 10 -6 = 1,16158 Гкал/год

где: g_um h = 10,2 л/сутки

Техническое заключение • Расчет максимальной тепловой нагрузки

В результате выполненных расчетов тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение нежилого помещения получены такие результаты:

№ п.п.	Тепловые нагрузки, Гкал/ч			Годовое потребление, Гкал/год
	Договорные	Расчетные
		Средние	Макси- мальные	Дого- ворное	Расчетное
1	2	3	4	5	6	7
1	Отопление	0,057	0,00567613	135,857	13,3722
2	ГВС	0,0029	0,000117	0,014245	22,787	1,1616
3	Вентиляция	–	–	–	–	–
4	Производстве- нные нужды	–	–	–	–	–
Итого:		0,0599	0,000117	0,01992113	158,644	14,5338

Расчет тепловой нагрузки • Согласование в МОЭК

Список нормативно-технической и специальной литературы

Расходы тепла подсчитаны согласно и с учетом требований следующих документов:

1. Методических указаний по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий (ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 2002 г.);
2. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»;
3. Расчет систем центрального отопления (Р.В. Щекин, В.А. Березовский, В.А. Потапов, 1975 г.);
4. Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.);
5. СП30.13330 СНиП 2.04.-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».
6. «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
7. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
8. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»
9. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
10. ГОСТ Р 54853-2011. Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера
11. ГОСТ 26602.1-99 «Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче»
12. ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия»
13. ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия»
14. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ “Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации”.
15. Приказ Минэнерго России от 30.06.2014 N 400 “Об утверждении требований к проведению энергетического обследования и его результатам и правил направления копий энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования”.