Решение. Расчет мощности электродвигателей насосов

Чтобы схема водоснабжения работала бесперебойно главное правильно подобрать насос

Для подачи воды из скважины или колодца или создания ее рециркуляции используют насосы. Чтобы система работала качественно и бесперебойно, а также, для того чтобы не переплачивать за модель с чрезмерные характеристиками, их нужно подбирать. Рассмотрим, как производиться расчет насоса для водоснабжения и подбираются параметры этих агрегатов.

Как выяснить показатель расхода насоса

Формула расчета выглядит так: Q=0,86R/TF-TR
Q – расход насоса в м.куб./ч;

R – тепловая мощность в кВт;

TF – температура теплоносителя в градусах Цельсия на входе в систему,

Схема расположения циркуляционного насоса отопления в системе

Три варианта расчета тепловой мощности

С определением показателя тепловой мощности (R) могут возникнуть трудности, поэтому лучше ориентироваться на общепринятые нормативы.

Вариант 1. В европейских странах принято учитывать такие показатели:

• 100 Вт/м.кв. – для частных домов небольшой площади;
• 70 Вт/м.кв. – для многоэтажек;
• 30-50 Вт/м.кв. – для производственных и хорошо утепленных жилых помещений.

Вариант 2. Европейские нормы хорошо подходят для регионов с мягким климатом. Однако в северных районах, где бывают сильные морозы, лучше ориентироваться на нормы СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети», в которых учтена наружная температура до -30 градусов Цельсия:

• 173-177 Вт/м.кв. – для небольших зданий, этажность которых не превышает двух;
• 97-101 Вт/м.кв. – для домов от 3-4 этажей.

Вариант 3. Ниже предложена таблица, по которой можно самостоятельно определить необходимую тепловую мощность с учетом назначения, степени износа и теплоизоляции здания.

Таблица: как определить нужную тепловую мощность

Формула и таблицы расчета гидравлического сопротивления

В трубах, запорной арматуре и любых других узлах системы отопления возникает вязкое трение, которое приводит к потерям удельной энергии. Это свойство систем называют гидравлическим сопротивлением. Различают трение по длине (в трубах) и местные гидравлические потери, связанные с наличием клапанов, поворотов, участков, где изменяется диаметр труб и т.п. Показатель гидравлического сопротивления обозначают латинской буквой «H» и измеряют в Па (паскалях).

Формула расчета: H=1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+….+ZN)/10000

R1, R2 обозначают потери давления (1 – на подаче, 2 – на обратке) в Па/м;

L1, L2 – длина трубопровода (1 – подающего, 2 – обратного) в м;

Z1, Z2, ZN – гидравлическое сопротивление узлов системы в Па.

Чтобы облегчить расчеты потерь давления (R), можно воспользоваться специальной таблицей, где учтены возможные диаметры труб и приведены дополнительные сведения.

Таблица для определения потерь давления

Усредненные данные по элементам системы

Гидравлическое сопротивление каждого элемента системы отопления приведено в технической документации. В идеале следует воспользоваться характеристиками, указанными производителями. При отсутствии паспортов изделий можно ориентироваться на примерные данные:

• котлы – 1-5 кПа;
• радиаторы – 0.5 кПа;
• вентили – 5-10 кПа;
• смесители – 2-4 кПа;
• тепломеры – 15-20 кПа;
• обратные клапаны– 5-10 кПа;
• регулирующие клапаны – 10-20 кПа.

Сведения о гидравлическом сопротивлении труб из различных материалов можно вычислить по таблице ниже.

Таблица потерь давления в трубах

Водопровод

Кроме методики расчета обычным способом приведем и несколько примеров работы с онлайн-калькуляторами.

В начале рассмотрим системы подачи холодной воды, то есть обычный водопровод, затем затронем и горячее водоснабжение (сокращенно ГВС). Причем рассказывать будем не о выборе мощных насосов, которые устанавливаются на станциях водопроводной сети — наша статья о водоснабжении небольших домов и коттеджей.

Если дом подключен к центральному водопроводу, то в большинстве случаев нужное давление создается на станциях водоканала или водонапорными башнями. Поэтому насосы в этом случае, как правило, не нужны. Исключение — дома повышенной этажности, где нормальный напор от водопровода не позволяет подать воду на самые верхние этажи — там ставят повысительные насосы.

Интересный факт. Столбы воды высотой 10 метров создает давление в одну атмосферу (0,1МПа), поэтому разница напора на первом и третьем этажах примерно на эту величину. Если взять к примеру самое высокое здание мира «Бурж Халифа» высотой 828 метров то там для того чтобы вода хотя бы дошла на самый верхний этаж нужен напор около 84т атмосфер. Естественно никакие трубы его не выдержат, поэтому насосы установлены ступенчато через несколько этажей.

Для водоснабжения таких зданий напора создаваемого в водопроводе недостаточно, обязательно нужны повысительные насосы

При автономной системе водоснабжения без насосов не обойтись. Как правило, используют либо обычные (поверхностные) либо погружные (глубинные) насосы. Привод их за очень редким исключением электрический.

Выбор зависит от конкретной ситуации или от желания заказчика. Рассмотрим, чем они различаются и наиболее важные характеристики, которые нужны будут нам при проведении расчета.

Обычные насосы

Обычный (поверхностный) насос для водоснабжения

Для подачи воды почти исключительно используются центробежные насосы. В них жидкость захватывается лопастями в центре вращающегося рабочего колеса и отбрасывается за счет центробежной силы на его периметр, где находится напорный патрубок. В центре, где отбирается вода, естественно создается разряжение.

Внимание. При запуске такого мотора без воды (сухой ход), не встретив сопротивления жидкости, колесо, особенно у мощных насосов больших размеров, может раскрутиться очень быстро и сорваться с вала или повредиться другим образом. Поэтому такую ситуацию предупреждают правильным запуском, установкой на входе обратных клапанов (они не дают стечь воде из корпуса) и применением специальной автоматики.

Обычно используются две разновидности насосов — с сальниковым уплотнением приводного вала и более современные с плавающим ротором.

• У первых вал привода крыльчатки проходит через корпус (улитку) в котором вращается рабочее колесо. Это место уплотняется сальниками или торцовыми уплотнениями. Вал может опираться на собственные подшипники, которые расположены в консоли и соединяться с электромотором через муфту.
• Еще один вариант такого насоса – моноблок. В нем рабочее колесо насаживается непосредственно на крыльчатку. Первый тип более надежный и простой в обслуживании и ремонте. Второй более компактный.
• У насосов с плавающим ротором уплотнений в месте прохода вала нет. В нем, как и понятно из названия, ротор электродвигателя находится в корпусе объемно связанным с улиткой. Электромагниты статора создают вращающий момент через стенку, вода охлаждает ротор и смазывает его подшипники.

Такие насосы компактны и надежны. Минусом является сложность ремонта — просто заменить мотор не получиться, нужно полностью разбирать насос.

К тому же стандартные электродвигатели в таком агрегате не применишь. Впрочем, они редко выходят из строя и не нуждаются в обслуживании на протяжении всего срока службы (многие производители это гарантируют).

Характеристики насосов

Теперь перейдем к самому важному.

Тип обычного насоса выбранного для вашей автономной системы водоснабжения влияет на следующее:

• стоимость монтажа системы автономного водоснабжения;
• затраты на ее эксплуатацию;
• периодичность обслуживания;
• сложность и стоимость монтажа;
• размеры места установки насоса.

В остальном при расчете нужно ориентироваться на более важные характеристики:

1. Глубина всасывания: он определяет отметку ниже насоса, с которой он может забрать воду. Определяется обычно в метрах.
2. Напор: он выражается в давлении насоса на выходе.
3. Производительность: то, сколько кубометров за час сможет перекачать насос.

Также нужно обращать внимание на такие цифры как энергопотребление (мощность) при равных характеристиках желательно отдавать предпочтение более экономным моделям. Однако цена на них, как правило, более высокая, поэтому желательно просчитывать за какое время более дорогая модель окупит себя (впрочем, это экономический расчет).

Если срок эксплуатации меньше срока окупаемости дорогого насоса, то, скорее всего, не стоит переплачивать, а взять более «прожорливый» к электричеству насос.

Глубинные насосы

Глубинные насосы

Они отличаются от обычных тем, что погружаются в воду, то есть в обсадную трубу скважины, колодец или даже обычный водоем. По конструкции они отличаются от обычных насосов, такими особенностями.

1. Чаще всего в них не одно рабочее колесо, а несколько, вплоть до десятка, расположенные друг за другом. Всас одного соединяется с выходом следующего (лабиринтная система).
2. Если обычные насосы чаще всего имеют горизонтальное расположение вала, то глубинные всегда вертикальной компоновки. Это связано с расположением их в ограниченных по диаметру обсадных трубах скважины, которые тоже вертикальны (установка в колодце или водоеме частный случай, на который проектировщики обращают мало внимания).
3. Электродвигатели тоже особой конструкции. Они не имеют оребрения корпуса, так как охлаждаются водой.

Внимание. Нельзя запускать глубинный насос не погруженным, он не рассчитан на такой режим и может сразу сгореть.

Также моторы этих агрегатов имеют более вытянутые вдоль оси габариты с меньшим диаметром. Это тоже связано с установкой в скважинах.

Кроме центробежных, для небольших систем водоснабжения используют и вибрационные, погружные насосы. Это, к примеру, всем известный «Ручеек» (на фото ниже). По принципу работы он похож на древние поршневые насосы (в том числе и велосипедный), правда ход поршня меньше, частота колебаний больше (поэтому и называют вибрационный), а для привода используется электромагнит.

Несмотря на несколько худшие по сравнению с центробежными глубинными насосами характеристики все, что сказано в нашей статье про них, в полной мере относиться и к «Ручейку» и его аналогам.

Насос типа «Ручеек»

Характеристики глубинных насосов

Определения характеристик глубинных насосов точно такие же, как и обычных. Разница только в том, что для них не регламентируют всас, так как разрежение на входе не важно, агрегат и так окружен водой.

Зато многие глубинные насосы имеют на порядок больший напор, чем обычные. При установке в глубокой скважине они должны сразу преодолеть напор в длинной подъемной трубе, а затем создать нужное давление в водопроводе.

Также считается, что они несколько более экономичны из-за охлаждения водой. Но это преимущество минимально перед насосами с плавающим ротором. В них тоже применяется подобный принцип, правда статор не имеет контакта с жидкостью со всех сторон. Полное омывание насоса водой дает минимальную экономию в доли процента.

Какой насос выбрать глубинный или поверхностный (обычный)

Довольно сложный вопрос — сравним их достоинства и недостатки.

Обычные насосы

Плюсы:

• Их проще монтировать на поверхности.
• Осмотр, обслуживание и ремонт тоже более легкие.
• Как правило, обычные насосы дешевле.

Минусы:

• Требуется место или помещение для монтажа.
• Нужна защита от «сухого хода».
• По глубине всаса они уступают напору глубинных насосов, поэтому их нельзя использовать для забора воды из глубоких скважин.

Глубинные насосы

Плюсы:

• Могут работать в глубоких скважинах.
• Не требуют обустройства мест для монтажа. Вода из подъемной трубы может сразу подаваться в систему водопровода.
• Если насос погружен ниже минимального уровня воды в скважине, колодце или водоемы он защищен от «сухого хода».

Минусы:

Для извлечения глубинных насосов часто приходиться использовать грузоподъемные механизмы

• При установке в глубоких более 10 метров скважинах извлечение насоса вместе с водоподъемной трубой для обследования и ремонта своими руками часто невозможно, нужно использовать грузоподъемные механизмы.
• Если по каким-то причинам насос был оторван от трубы и страховки (если конечно не забыли про последнюю), достать его довольно сложно.

Интересный факт. Автору данной статьи пришлось извлекать с помощью специальной ловушки нечаянно упущенный насос. После того как он был «спасен» из скважины было вытянуто еще пять большей частью почти полностью разрушенных коррозией таких агрегатов, которые были потеряны предыдущими эксплуататорами за более чем тридцатилетнюю историю инженерного сооружения.

• Силовой кабель, питающий агрегат, должен быть защищен от воздействия окружающей воды. Нередко его пробой, который возникает из повреждения изоляции, приводит к тому, что приходится извлекать насос, а это, как мы уже говорили выше, затруднительно.

Поэтому дадим один совет, если у вас не очень глубокая скважина или тем более это просто колодец и есть место для монтажа на поверхности, все-таки стоит отдавать предпочтение обычным насосам. Они дешевле и их проще эксплуатировать.

Нередко в качестве плюса обычных насосов перед глубинными ставят еще и тот факт, что глубинный защищен от загрязнений только сеточным фильтром на обсадной трубе, а обычный можно защитить дополнительно многоступенчатыми фильтрами на всасе.

Это неверный факт:

1. Любая установка для очистки воды стабильно работает только при достаточном давлении, то есть должна монтироваться после насоса.
2. Насосы для водопровода (неважно глубинный или обыкновенный) рассчитаны на наличие примесей в исходной воде, и они не снижают значительно срок их службы. Конечно, если вы не будете качать смесь песка и воды напрямую — последний эффективно задерживает и сеточный фильтр.

Теперь, разобравшись с выбором насоса по типу, перейдем непосредственно к выбору его по характеристикам.

Немного о единицах измерения давления

В характеристиках насосов для измерения давления могут использоваться не только Паскали

Привычные атмосферные паскали все хорошо знают из школы, но в характеристиках насоса могут присутствовать и менее известные единицы.

1. Метр — это метр столба воды. Как уже было сказано выше, он равен одной десятой атмосферы.
2. Бар — внесистемная единица (но разрешенная к применению в нашей стране) ориентировочно равная одной атмосфере.

Внимание. Также вы можете встретиться с таким непонятным термином как «избыточное давление». Не обращайте внимания, почти все приборы и расчеты на водопроводе под термином «давление» понимают именно его.

Абсолютное давление будет больше на одну атмосферу, то есть, на то давление, которое уже есть на поверхности земли, там, где работают системы водоснабжения. Даже в стакане вода находится под абсолютным давлением в одну атмосферу.

Подбор (расчет) насоса для водопровода по характеристикам

Сразу оговоримся: мы не делаем расчет насосов для водоснабжения по гидравлике, то есть не учитываем сопротивления потоку воды в трубах и на запорных элементах. Для небольших систем водоснабжения частного дома оно мизерно, а вычисления сложные.

Обратите внимание. Некоторые насосы имеют детали, которые изготовлены из материалов, которые по санитарно-гигиеническим нормам недопустимы для использования в сетях водопровода. Поэтому нужно выбирать модели, разрешенные для этих целей.

Для подбора насоса нам нужно сделать несколько шагов, инструкция будет следующей.

Выбираем производительность

Производительность насоса зависит от расхода воды в единицу времени

Первое на что нужно ориентироваться — это расход воды на человека в сутки, он составляет 400-500 литров. Если у вас имеется накопительный бак достаточной емкости (подобие водонапорной башни), то можно выполнить следующие шаги.

1. Умножаем средний расход на количество проживающих в доме (к примеру, средняя семья из четырех человек), плюс одного человека на возможных гостей (если они у вас бывают): 500х5=2500 л.
2. Делим на количество часов в сутки: 2500:24=104 л/ч, это среднечасовой расход.
3. Так как желательно чтобы насос не работал постоянно во избежание перегрева и выхода из строя, то дополнительно делим на время его работы. Обычно рекомендуют чтобы время работы не превышало 80%, то есть деление производим на 80:100=0,8, считаем: 104:08=130 л/ч. Эту характеристику берем и для насоса.

Но, как правило, накопительные емкости в системах водоснабжения небольших домов не используют. Наиболее распространенная схема это комбинация насоса и емкости (гидроаккумулятора) небольших размеров, а также систем автоматики. Обычно покупают уже собранный блок этих устройств у продавцов, и в обиходе (что не совсем верно) называют насосными станциями.

В этом случае считать по суточному расходу не совсем верно. Насос работает не постоянно, подпитывая большой накопительный бак (гидроакумулятор можно им не считать из малой емкости), а только во время расхода воды.

Так что, например, если мама решила помыть посуду, папа руки после ремонта машины, один ребенок принять душ, а второй воспользоваться унитазом, и к тому же работает стиральная машина, то разбор воды может оказаться гораздо больше среднесуточного. Поэтому расчет насосной станции водоснабжения и аналогичных им систем следует вести по этим пиковым разборам.

Для этого пересчитываем все имеющиеся водоразборные приборы в доме. Затем берем их часовые расходы. Для этого можно воспользоваться таблицей в приложении 2 к СНиП 2.04.01-85. Она приведена ниже.

Расходы воды и другие характеристики сантехнических приборов

Далее составляем список всех сантехнических приборов и их часовые расходы. Причем берем не только холодную воду, а суммарный расход, ведь горячая вода это подогретая холодная, которая берется из той же системы водопровода.

Совет. Чтобы не считать вручную, проще воспользоваться Excel, как на таблице ниже.

В итоге мы получили максимальный расход воды в водопроводе вашего дома — 2493 литра в час. Эта цифра даже немного завышена, так как вряд ли все приборы будут включены одновременно, можно ее снизить на коэффициент 0,9-0,8. Получим: 2493х0,8=1994 л/ч. Правда, если дом маленький и в нем только одна кухня и санузел делать этого не стоит.

Исходя из нашего, получившегося пикового расхода воды в час и будем подбирать в дальнейшем производительность насоса.

Выбираем напор

Для высоких коттеджей нужен и больше напор

Тут выбор зависит от того глубинный это насос или обычный.

• Для обычного насоса все максимально просто: согласно стандартам давление в водопроводе должно быть в пределах 0,05-0,5 мПа, то есть от половины до пяти атмосфер. Как показывает практика для нормальной работы стиральных, посудомоечных машин и прочей бытовой техники желательно, чтобы давление не было менее 1 атмосферы, т. е. 0,1 МПа, поэтому будем выбирать насос именно с таким давлением.

Если у вас коттедж более трех этажей (что бывает редко) то нужно позаботиться о том, чтобы и вверху был нормальный напор. При стандартной высоте потолка около 3 метров на четвертом этаже давления не будет, поэтому добавляем 0,1 МПа.

То есть в большинстве случаев при подборе насоса для водоснабжения достаточно напора в 1-1,5 атмосферы (0,1-0,15 Мпа).

• При выборе варианта с установленным в скважине агрегатом, расчет насоса водоснабжения на напор усложняется, но не сильно — просто нужно учитывать отметку его погружения. То есть если вода забирается с глубины 15 метров, к напору, рассчитанному, так же как и в предыдущем случае, добавляем 1,5 атмосферы (15:10=1,5) или 0,15 МПа (15:100=0,15). Считаем: 0,15+0,1=0,25Мпа, на эту цифру и будем ориентироваться при выборе конкретной модели насоса.

Глубина всасывания (всас)

Чем глубже скважина, тем больше должен быть всас насоса

Самый легко подбираемый параметр. Для глубинных насосов он не нужен и не описывается в характеристиках вообще, так как вода забирается с уровня, на котором расположен насос.

В случае же обычного поверхностного насоса необходимо, чтобы эта характеристика была немного больше разницы отметок заборника и места расположения насоса. Запас нужен для непредвиденных ситуаций, например, во время засухи уровень снизиться и заборник придется опускать ниже.

Подбирается просто, например насос находится на уровне земли, а вода забирается с глубины 10 метров. Значит, всас должен быть более 10 метров.

Многократный запас давать не стоит, если заборник расположен на глубине 1-го метра, то не стоит брать насос с глубиной всасывания 15, достаточно 3-5. Это связано с тем, что чем больше эта характеристика, тем сложнее и дороже насос.

Непосредственно выбор

Когда известны все параметры, можно выбирать насос или станцию из прайс-листов и справочников. Даже не обязательно самостоятельно подбирать модель. Почти на всех сайтах продавцов есть фильтры, в которые мы вводим нужные характеристики, затем на экран выводится список наиболее подходящих моделей.

Например, для выбора на сайте достаточно сделать несколько шагов. Нам нужен поверхностный насос с производительностью 1,5 литров в минуту с высотой подъема (всасом) 5 метров и напором в 1,5 атмосферы (15 метров). Делаем следующее.

• На вкладке вверху нажимаем на закладку «поверхностный насос».

Выбор типа насоса

• Затем можно на фильтре справа на странице вводим необходимые параметры. Дополнительно можно выбрать ценовой диапазон, бренд, мощность, тип привода (электромотор, двигатель внутреннего сгорания) и т.д. Если проводился расчет станции водоснабжения, то можно найти и ее.

Ввод параметров насоса

• После этого жмем ввод, и на нашей странице отображаются агрегаты соответствующие заданным характеристикам.

Насосы, отобранные согласно заданным параметрам

• Дополнительно можно выбрать в каком порядке насосы будут отображаться на странице. То есть возможны варианты по возрастанию или убыванию цены, популярности или сразу более новые или старые модели и наоборот. Для этого нажимаем на кнопки вверху страницы.

Выбор порядка отображения моделей на странице (сортировки)

Зачем нужен циркуляционный насос

Не секрет, что большинство потребителей услуг теплоснабжения, проживающих на верхних этажах высотных зданий, знакомы с проблемой холодных батарей. Ее причиной является отсутствие необходимого давления. Поскольку, если нет циркуляционного насоса, теплоноситель двигается по трубопроводу медленно и в результате остывает на нижних этажах

Именно поэтому важно правильно сделать расчет циркуляционного насоса для систем отопления

С аналогичной ситуацией часто сталкиваются хозяева частных домовладений – в наиболее отдаленной части отопительной конструкции радиаторы намного холоднее, чем в начальной точке. Оптимальным решением в данном случае специалисты считают монтаж циркуляционного насоса, как он выглядит видно на фото. Дело в том, что в небольших по площади домах отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителей достаточно эффективны, но и тут не помешает подумать о приобретении насоса, поскольку, если правильно настроить работу данного устройства, затраты на обогрев сократятся.

Что собой представляет циркуляционный насос? Это прибор, состоящий из мотора с ротором, погруженным в теплоноситель. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, ротор заставляет нагретую до определенной температуры жидкость двигаться по системе отопления с заданной скоростью, в результате чего создается нужное давление.

Насосы могут функционировать в разных режимах. Если сделать установку циркуляционного насоса в системе отопления на максимальную работу, дом, остывший в отсутствие хозяев, прогреть можно очень быстро. Затем потребители, восстановив настройки, получают при минимальных затратах необходимое количество тепла. Циркуляционные приборы бывают с «сухим» или «мокрым» ротором. Его в первом варианте погружают в жидкость частично, а во втором – полностью. Отличаются они между собой тем, что насосы, укомплектованные «мокрым» ротором, при работе меньше шумят.

Номинальный напор

Напором именуют разность удельных энергий воды на выходе из агрегата и на входе в него.

Напор бывает:

• Объёмный;
• Массовый;
• Весовой.

Перед покупкой насоса стоит все узнать у продавца все по поводу гарантии
Весовой имеет значение в условиях определенного и постоянного гравитационного поля. Он повышается с сокращением ускорения свободного падения, а когда присутствует невесомость, равняется бесконечности. Поэтому весовой напор, активно применяемый сегодня, некомфортен для характеристик насосов объектов летательных, космических.

Полная мощность израсходуется на запуск. Она подходит извне в качестве энергии привода электродвигателя или с расходом воды, которая подается к струйному аппарату под особым напором.

Виды мощности прибора для скважины

Во время выпуска устройств на заводе-изготовителе применяются обозначения разновидностей мощности:

1. P1 (кВт). Входная электромощность – та, которую электродвигатель забирает от электросети.
2. P2 (кВт). На валу электродвигателя – та, которую он отдает на вал. Входная электромощность насоса P1 равняется мощности на валу электродвигателя P2, поделенной на КПД электродвигателя.
3. P3 (кВт). Входной показатель гидронасоса равняется величине P2, когда муфта, которая соединяет вал устройства и вал электродвигателя, не расходует электроэнергию.
4. P4 (кВт). Полезная мощность погружного гидравлического насосного оборудования — та, которая выходит в процессе функционирования в виде расхода и напора воды.

Без соответствующего опыта не рекомендуется самостоятельно выполнять монтаж насоса
Рассчитать показатель можно онлайн, есть специальный калькулятор.

Регулировка скоростей циркуляционного насоса

У большинства моделей циркуляционного насоса имеется функция регулировки скорости работы прибора. Как правило, это трехскоростные устройства, позволяющие управлять количеством теплоты, которое направляется на обогрев помещения. В случае резкого похолодания увеличивают скорость работы прибора, а при потеплении ее уменьшают, притом, что температурный режим в комнатах остается комфортным для пребывания в доме.

Чтобы переключать скорость, имеется специальный рычаг, расположенный на корпусе насоса. Очень востребованы модели циркуляционных устройств с автоматической системой регулирования данного параметра в зависимости от температуры снаружи здания.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления критерии

Делая выбор циркуляционного насоса для системы отопления частного дома, практически всегда отдают предпочтение моделям с мокрым ротором, специально предназначенным для работы в любых бытовых магистралях различной протяженности и объемов подачи.

Данные устройства по сравнению с другими видами обладают следующими преимуществами:

• низким уровнем шума,
• небольшими габаритными размерами,
• ручной и автоматической регулировкой числа оборотов вала в минуту,
• напорными и объемными показателями,
• подходящими для всех отопительных систем индивидуальных домов.

Выбор насоса по количеству скоростей

Для повышения эффективности работы и экономии энергоресурсов лучше брать модели со ступенчатой (от 2-х до 4-х скоростей) или автоматической регулировкой частоты вращения электродвигателя.

Если используется автоматика для управления частотой, то экономия электроэнергии по сравнению со стандартными моделями достигает 50%, что составляет около 8% от электропотребления всего дома.

Рис. 8 Отличие подделки (справа) от оригинала (слева)

На что еще обратить внимание

При покупке популярных моделей Grundfos и Wilo велика вероятность подделки, поэтому следует знать некоторые отличия оригиналов от китайских аналогов. Например, немецкие Wilo можно отличить от китайской подделки по следующим признакам:

• Оригинальный образец чуть больше по габаритным размерам, на его верхней крышке выбит серийный номер.
• Рельефная стрелка направления движения жидкости в оригинале помещена на входном патрубке.
• Клапан развоздушивания у подделки желтого цвета под латунь (такой же цвет и в аналогах под Grundfos)
• Китайский аналог имеет с обратной стороны яркую блестящую наклейку с указанием классов по энергосбережению.

Рис. 9 Критерии подбора циркуляционного насоса для отопления

Как выбрать и купить циркуляционный насос

Перед циркуляционными насосами задачи стоят несколько специфические, отличные от водяных, скважинных, дренажных и т. п. Если последние предназначены для перемещения жидкости с конкретной точкой излива, то циркуляционные и рециркуляционные просто «гоняют» жидкость по кругу.

К подбору хотелось бы подойти несколько нетривиально и предложить несколько вариантов. Так сказать, от простого к сложному — начать с рекомендаций производителей и последним описать как рассчитать циркуляционный насос для отопления по формулам.

Подобрать циркуляционный насос

Этот простой способ подобрать циркуляционный насос для отопления порекомендовал один из менеджеров по продаже насосов WILO.

Принимается, что теплопотери помещения на 1 м. кв. составят 100 Вт. Формула для расчета расхода:

Общие теплопотери дома (кВт) х 0,044 = расход циркуляционного насоса (м. куб./час.)

Например, если площадь частного дома составляет 800 м. кв. требуемый расход будет равен:

(800 х 100) / 1000 = 80 кВт — теплопотери дома

80 х 0,044 = 3,52 м. куб./час — требуемый расход циркуляционного насоса при температуре в помещении 20 град. С.

Из ассортимента WILO для таких требований подойдут насосы TOP-RL 25/7,5, STAR-RS 25/7, STAR-RS 25/8.

Касательно напора. Если система спроектирована в соответствии с современными требованиями (пластиковые трубы, закрытая система отопления) и нет никаких нестандартных решений, как-то высокая этажность или большая протяженность отопительных трубопроводов, то напора вышеуказанных насосов должно хватить «с головой».

Опять же, такой подбор циркуляционного насоса приблизительный, хотя в большинстве случаев он удовлетворит требуемым параметрам.

Подобрать циркуляционный насос по формулам.

Если есть желание перед тем как купить циркуляционный насос разобраться с требуемыми параметрами и подобрать его по формулам, то пригодится следующая информация.

определяем требуемый напор насоса

H=(R x L x k) / 100, где

H — требуемый напор насоса, м

L — длина трубопровода между наиболее удаленными точками «туда» и «назад». Другими словами это длина наибольшего «кольца» от циркуляционного насоса в системе отопления. (м)

Пример расчета циркуляционного насоса по формулам

Есть трехэтажный дом размерами 12м х 15м. Высота этажа 3 м. Дом отапливается радиаторами ( ∆ T=20°C) с терморегулирующими головками. Произведем расчет:

требуемая тепловая мощность

N (от. пл) = 0,1(кВт/м.кв.) х 12(м) х 15(м) х 3 этажа = 54 кВт

вычисляем расход циркуляционного насоса

Q = (0.86 х 54) / 20 = 2,33 м.куб/час

вычисляем напор насоса

Производитель пластиковых труб компания TECE рекомендует применять трубы с диаметром при котором скорость течения жидкости будет 0,55-0,75 м/с, удельное сопротивление стенки трубы — 100-250 Па/м. В нашем случае, для отопительной системы можно использовать трубу диаметром 40мм (11/4″). При расходе 2,319 м.куб/час скорость потока теплоносителя будет 0,75 м/с, удельное сопротивление одного метра стенки трубы 181 Па/м (0,02 м. вод.ст).

WILO YONOS PICO 25/1-8

GRUNDFOS UPS 25-70

Почти все производители, включая таких «грандов» как WILO и GRUNDFOS, размещают на своих сайтах специальные программы для подбора циркуляционного насоса. У вышеупомянутых компаний это WILO SELECT и GRUNDFOS WebCam.

Программы очень удобны, пользоваться ими достаточно просто

Особое внимание нужно уделить правильному вводу значений, что у неподготовленных пользователей часто вызывает затруднения

Купить циркуляционный насос

При покупке циркуляционного насоса особое внимание следует уделить фирме-продавцу. В настоящее время на рынке Украины «гуляет» очень много контрафактной продукции

Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?

По данным аналитиков, циркуляционный насос в бытовом секторе является лидером по энергопотреблению. В последние годы компании предлагают очень интересные новинки — энергосберегающие циркуляционные насосы с автоматической регулировкой мощности. Из бытовой серии у WILO это YONOS PICO, у GRUNDFOS — ALFA2. Такие насосы потребляют электроэнергии на несколько порядков меньше и существенно экономят денежные расходы владельцев.

Температурное расширение жидкостей

Тепловое расширение жидкости количественно характеризуется коэффициентом теплового расширения (3/, 1’0 относительное изменение с изменением температуры / ia gs： Коэффициент теплового расширения воды увеличивается с увеличением давления и температуры. Для большинства других капельных жидкостей он уменьшается с увеличением давления.

В табл. 1. 7 приведены значения 3/ воды при различных давлениях и температурах [14], в табл. 1. 8 —значения ^ некоторых жидкостей при температуре 20° С и давлении 0, 1 МПа (1 ат) [2, 104, 121]. Таблица 1. 7 Давление р, МГТа 1–10 10-20 Температура (, °С 40–-0 | 60–70 00-100 Жидкость Алкоголь Вода Глицерин.

Масло: оливковое репное Нефть Ртуть 0, 00! 10 0, 00015 0, 00050 0, 00072 0, 00090 0, 00060 0, 00018 При изменении температуры и давления в небольших пределах можно принять , и тогда объем жидкости при изменении температуры на величину (11 = 1–10 вычисляется по формуле при этом Рэ Н Здесь v и Уо — объемы; р и р0 — плотности соответственно при температурах.

Проверка выбранного электродвигателя а. Проверка продолжительности перекладки руля

Для выбранного насоса смотрим графики зависимости механического и объемного КПД от давления, создаваемого насосом (см. рис. 3).

4.1. Находим моменты, возникающие на валу электродвигателя при различных углах перекладки руля:

,

где: M

α – момент на валу электродвигателя (Н·м);

Q

уст – установленная производительность насоса;

P

α – давление масла, создаваемое насосом (Па);

P

тр – потери давления на трение масла в трубопроводе (3,4÷4,0)·105 Па;

n

н – число оборотов насоса (об/мин);

η

r – гидравлический КПД, связанный с трением жидкости в рабочих полостях насоса (для ротационных насосов ≈ 1);

η

мех – механический КПД, учитывающий потери на трение (в сальниках, подшипниках и других трущихся частях насосов (см. график на рис. 3).

Данные расчетов заносим в таблицу 4.

4.2. Находим скорости вращения электродвигателя для полученных значений моментов (по построенной механической характеристике выбранного электродвигателя – см. п. 3.6). Данные расчета заносим в таблицу 5.

Таблица 5

4.3. Находим действительную производительность насоса при полученных скоростях электродвигателя

,

где: Q

α – действительная производительность насоса (м3/сек);

Q

уст – установленная производительность насоса (м3/сек);

n

– действительная скорость вращения ротора насоса (об/мин);

n

н – номинальная скорость вращения ротора насоса;

η

v – объемный КПД, учитывающий обратный перепуск перекачиваемой жидкости (см. график 4.)

Данные расчета заносим в таблицу 5. Строим график Q

α
=f(α)
– см. рис. 4
.
Рис. 4. График Q

α
=f(α)
4.4. Полученный график разбиваем на 4 зоны и определяем время работы электропривода в каждой из них. Расчет сводим в таблицу 6.

Таблица 6

4.4.1. Находим расстояние, проходимое скалками в пределах зоны

,

где: Hi

– расстояние, проходимое скалками в пределах зоны (м);

Ro

– расстояние между осями баллера и скалок (м).

4.4.2. Находим объем масла, перекачиваемого в пределах зоны

,

где: Vi

– объем перекачиваемого масла в пределах зоны (м3);

m

цил – число пар цилиндров;

D

– диаметр плунжера (скалки), м.

4.4.3. Находим продолжительность перекладки руля в пределах зоны

,

где: ti

– средняя продолжительность перекладки руля в пределах зоны (сек);

Q

ср
i
– средняя производительность в пределах зоны (м3/сек) – берем из графика п. 4.4. или рассчитываем из таблицы 5).

4.4.4. Определяем время работы электропривода при перекладке руля с борта на борт

t

пер
= t1+ t2+ t3+ t4+ to
,

где: t

пер – время перекладки руля с борта на борт (сек);

t1÷t4

– продолжительность перекладки в каждой зоне (сек);

to

– время изготовки системы к действию(сек).

4.5. Сравниваем t перекладки с Т (время перекладки руля с борта на борт по требованию РРР), сек.

t

пер
≤Т
(30 сек)

Основные гидравлические формулы

Подача производительность насосного оборудования

Это один из главных факторов, которые следует учитывать при выборе устройства. Подача – количество теплоносителя перекачиваемого в единицу времени (м3/час). Чем выше подача, тем значительней будет объем жидкости, который сможет перекачать насос. Данный показатель отражает величину объема теплоносителя, переносящего тепло от котла к радиаторам. Если подача низкая, радиаторы будут обогреваться плохо. Если производительность избыточная, расходы на отопление дома существенно вырастут.

Расчет мощности циркуляционного насосного оборудования для системы отопления можно произвести по следующей формуле:Qpu=Qn/1.163xDt [м3/ч]

При этом Qpu – это подача агрегата в расчетной точке (измеряется в м3/час), Qn — количество потребляемого тепла на площади, которая отапливается (кВт), Dt – разница температур, зафиксированная на прямом и обратном трубопроводе (для стандартных систем это 10-20°С), 1,163 – показатель удельной теплоемкости воды (если будет использоваться другой теплоноситель, формула должна быть откорректирована).

Сжимаемость жидкостей

Сжимаемость-это свойство жидкости, которая изменяет свой объем под давлением. Сжимаемость жидкости характеризуется объемным коэффициентом сжимаемости, который представляет собой относительное изменение объема жидкости v0. Au 1 Л. С. .(1 .1 Знак минус формулы (1 .1) обусловлен тем, что положительному приращению давления соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема. Единицы системы МКГСС в 1 / ПА в системе СИ м2 / кгс .Часто он представлен см2 / кгс. Если приращение давления cp = p-p0 и изменение объема предполагается (1 .2 (1 .3

В уравнениях (1. 2) и (1. 3) v и v0-объем, а p и p0-плотность при давлениях p и p0 соответственно. Людмила Фирмаль

Взаимное объемного коэффициента сжимаемости называется объемным модулем упругости жидкости Единицы Так же, как давления: кгс / м2, в системе МКГСС, Н / м2, в системе СИ или в Паскалях (па), кгс / см2 также часто используется. Жидкость ежа имеет значение температуры и давления р.

Существуют адиабатический модуль упругости и изотермический модуль упругости 1-й немного больше, чем 2-й, и, по-видимому, представляет собой переходный процесс сжатия жидкости, например, во время гидравлического удара в трубе внутри стола. 1. 4 значение изотермического модуля упругости Таблица 1.4 Давление р, МПа (1МПа=104 Па).

Если давление и температура изменяются в пределах небольшого предела, то значение h> k можно считать постоянной величиной. В таблице приведены средние значения изотермического модуля упругости некоторых жидкостей.

Температура Давление р. МПа

Таблица 1.6

Изотерма модуль упругости МПа кгс/см3

Как определить требуемый напор циркуляционного насоса

Напор центробежных насосов чаще всего выражают в метрах. Значение напора позволяет определить какое гидравлическое сопротивление он способен преодолеть. В замкнутой системе отопления напор не зависит от ее высоты, а обуславливается гидравлическими сопротивлениями. Для определения требуемого напора необходимо произвести гидравлический расчет системы. В частных домах при использовании стандартных трубопроводов, как правило, достаточно насоса, развивающего напор до 6 метров.

Не стоит опасаться того, что выбранный насос способен развить больший напор чем вам нужно, т.к развиваемый напор определяется сопротивлением системы, а не числом указанным в паспорте. Если максимального напора насоса не хватит, чтобы прокачать жидкость через всю систему, циркуляции жидкости не будет, поэтому следует выбирать насос с запасом по напору

.