Как выбрать циркуляционный насос. Как выбрать циркуляционный насос для отопления.

Инлайн-насосы устанавливаются непосредственно в трубопроводах при монтаже систем на производственных предприятиях, а также в городских системах водоснабжения.

Подбор циркуляционного насоса: устройство, виды и правила выбора насоса для отопления

Инлайн-системы отопления нормально работают только в одноэтажных частных домах площадью до 100 квадратных метров. Однако если необходимо обогреть многоквартирный дом или просторный таунхаус, требуется циркуляционная система под давлением. Лучшее решение — выбрать циркуляционный насос и установить агрегат в отопительный контур.

Мы рекомендуем вам понять, что делает насос в системе отопления, как он устанавливается и как работает устройство. Мы описали рабочие характеристики различных типов насосов и обозначили наиболее важные критерии для грамотного выбора. Эта информация поможет вам правильно выбрать модель циркуляционного насоса и не разочароваться в покупке.

Зачем в системе теплоснабжения нужен насос?

Циркуляционные насосы — это гидравлические устройства, которые принудительно перемещают нагретый хладагент по замкнутому контуру. Эти устройства помогают равномерно и быстро нагреть всю систему.

Циркуляционные насосы устанавливаются:

• с целью повысить энергоэффективность котельного оборудования;
• в случаях, когда нет возможности обеспечить естественную циркуляцию жидкого вещества;
• при отсутствии вмонтированного насосного агрегата в теплогенераторе;
• для отопительных систем с двухтрубной схемой, позволяющих регулировать параметры каждого отдельного радиатора;
• чтобы преодолеть инерционность автономных систем с естественной циркуляцией жидкости, применяемой для переноса тепловой энергии.

Теплоноситель должен двигаться с определенной скоростью по замкнутому отопительному контуру, чтобы обеспечить передачу тепла к радиаторам.

При естественной циркуляции это условие не всегда возможно — в результате радиаторы не нагреваются или нагреваются неравномерно.

Циркуляционный насос приводит в движение и поддерживает движение теплоносителя в отопительном контуре. Установка агрегата устраняет недостатки гравитационных систем водяного отопления. Таким образом, скорость достижения комфортной температуры в помещении значительно увеличивается.

Благодаря использованию циркуляционного насоса в нагревателе, нагретая вода легко преодолевает сопротивление. Поэтому систему можно построить с более узкими трубами, чем при гравитационном варианте.

Существуют контуры, которые без циркуляционных насосов не функционировали бы вообще или функционировали бы очень неэффективно. К ним относятся радиаторы, подключенные снизу, и системы напольного отопления.

При установке циркуляционного насоса длина трубопровода может быть значительно увеличена. Для сравнения: в системах с естественным потоком горизонтальная длина не должна превышать 30 метров.

Инженеры по отоплению рекомендуют устанавливать в системах отопления два циркуляционных насоса. Один из них является рабочим, а другой — резервным насосом на случай поломки.

Единственным недостатком циркуляционного насоса является то, что он должен быть подключен к электросети. В случае отключения электроэнергии он выводится из работы, а хладагент транспортируется по трубам к агрегатам.

Установка циркуляционного насоса не приведет к значительному увеличению расходов домовладельца на электроэнергию; в зависимости от мощности устройство потребляет от 60 до 100 Вт.

Если в системе отопления имеется несколько отопительных контуров, циркуляционный насос устанавливается в каждом из них. Рекомендуется устанавливать отдельный прибор в каждом отопительном контуре и в отдельном регистре напольного отопления.

Поэтому в системах отопления устанавливаются циркуляционные насосы. Эти устройства обеспечивают подачу теплоносителя в сеть с высокой скоростью, что минимизирует нагрузку на котел. Когда вода возвращается в радиатор, она остается горячей, поэтому для отопления требуется меньше энергии.

Конструкция и принцип работы насоса

Циркуляционный насос по своей конструкции похож на систему сточных вод. Насос состоит из прочного корпуса из нержавеющей стали/железа/алюминия и электрической части, состоящей из обмотки статора со встроенным керамическим/стальным ротором.

Установка насоса с принудительной циркуляцией значительно повышает эффективность систем горячего водоснабжения и вспомогательного отопления.

Вал двигателя вращения оснащен неподвижным рабочим колесом.

Рабочее колесо состоит из двух параллельных дисков с радиально изогнутыми лопастями. Один из них имеет отверстие для потока теплоносителя, а другой — небольшое отверстие для крепления рабочего колеса к валу электродвигателя.

Корпуса циркуляционных насосов изготавливаются из стали и высокопрочных сплавов. Под стенками корпуса скрыт ротор с неподвижным рабочим колесом.

Сам электродвигатель оснащен специальной панелью управления и клеммами для подключения кабелей. Циркуляторы без электроники вместо панели управления имеют конденсатор и переключатель скорости в клеммной коробке.

При подаче тока крыльчатка вращается, создавая вакуум в сопле и нагнетая теплоноситель. Ротор создает движение рабочей жидкости в направлении от впускного клапана к выпускному.

Насос непрерывно всасывает воду с одной стороны и нагнетает ее в систему отопления с другой стороны. Центробежная сила способствует перемещению жидкости по всей трубе.

Создаваемое давление преодолевает сопротивление в различных частях контура и обеспечивает циркуляцию теплоносителя.

Судя по интенсивности продаж, устройства следующих производителей являются наиболее популярными на отечественном рынке:

Частный потребитель, оборудующий собственную систему отопления, часто отдает предпочтение продукции известных производителей. Качество и надежность датской продукции Grundfos являются основой ее популярности.

Насосы для отопления и горячего водоснабжения с логотипом Wilo убеждают безупречной и долговечной работой. Этому немецкому производителю удалось снизить энергопотребление без ущерба для производительности и параметров напора.

Важным преимуществом итальянских циркуляционных насосов DAB является инновационное электронное управление, позволяющее экономить электроэнергию и эксплуатационные ресурсы агрегата.

Большим спросом пользуются циркуляторы российского производства от компании Джилекс. Их отличает хорошее качество изготовления, отсутствие проблем в процессе эксплуатации и доступная цена. Кроме того, не возникает трудностей с ремонтом и заменой.

Самые «ходовые» модели насосных агрегатов

Производители предлагают широкий ассортимент устройств различной мощности, предназначенных для перекачки жидкостей с разными параметрами. Однако нас интересуют только проточные модели, используемые в бытовых сетях отопления и горячего водоснабжения.

Как отличить циркуляционные насосы от центробежных и других типов 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 можно легко определить по маркировке изделия. Пример: цифры в обозначении Wilo Star-RS 15/4 указывают на диаметр соединения 15 мм (DN 15) и высоту водяного столба 4 м (0,4 бар). Второй пример: Grundfos ALPHA2 25-60 подключается к трубе DN 25 и развивает давление 0,6 бар (6 м).

Подсказка. Как правило, производители предлагают расширенные линейки продукции. Немецкий бренд Wilo предлагает циркуляционные насосы с водяным столбом 2, 4, 6, 7 и 8 метров. Но «популярными» моделями остаются «четверки» и «шестерки», реже — «восьмерки».

Конечно, есть и более мощные насосы, давление которых достигает 1…10 бар, но они не используются в частных домах. Маленькие устройства длиной 130 мм с ниппелями ½ и ¾ дюйма обычно устанавливают в котел, большие (18 см, 1 и 1 ¼ «) — врезают в трубы отопления.

Способы подбора насоса

Лучше всего провести полный гидравлический расчет и определить основные параметры насоса — напор и мощность. Именно так проектируется централизованное отопление в многоквартирных домах и промышленных зданиях.

Не все монтажники знакомы с методикой работы техники, не говоря уже об обычных домовладельцах. Как максимально просто выбрать циркуляционный насос для отопления.

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.

Советы от экспертов. Для домов и квартир площадью до 250 квадратных метров достаточно бытового насоса с давлением 4 м водяного столба или 0,4 бар. Для дома площадью 250-500 м² больше подойдет агрегат с давлением 6 м (0,6 бар). При площади свыше 500 м² достаточно насоса с давлением 8 м водяного столба.

Ввод в эксплуатацию проекта планирования и дизайна стоит денег, но он с лихвой окупается. Если вы устанавливаете систему отопления самостоятельно или нанимаете подрядчика, вам придется закупить значительное количество материалов и оборудования для подстраховки. Хороший проектировщик объяснит, почему необходим насос и трубы меньшего диаметра. В результате вы сэкономите на материалах, а значит, и на стоимости электроэнергии.

Если вы хотите полагаться только на цифры или уточнить у своего сантехника, выберите насос для отопления по собственным расчетам, используя следующий метод. Не забудьте сравнить рассчитанную эффективность устройства с рекомендациями профессионалов — результат наверняка будет одинаковым.

Расчет характеристик насоса

Система отопления эффективна, когда ко всем радиаторам или контурам напольного отопления подается нужное количество тепла. Другими словами, насосная система должна обеспечить требуемый расход в каждой части системы и преодоление гидравлического сопротивления труб, фитингов и соединений.

Перед выбором насоса необходимо 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: насос перекачивает воду, рассчитанную по следующей формуле: 1. Поскольку плотность воды при нагревании в пределах 100 градусов меняется незначительно, в упрощенных расчетах принимают, что массовый расход равен объемному расходу. Пример: G = 300 кг/ч = 300 литров в час.

Тепловую нагрузку можно рассчитать строго по методу СНиП, где мы не усложняем задачу и просто берем количество тепла на площадь.

Например, двухэтажный дом площадью 200 м2 в средневысокогорном районе требует 22 кВт тепла. Исходя из этого, легко рассчитать теплоноситель и необходимую мощность насоса: G = 0,86 x 22000 / 20 = 946 кг/ч = 0,95 т/ч = 0,95 м³/ч.

Предлагается сразу определить сечение и диаметр основной трубы, идущей от котла, где будет установлен насос:

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

Чем меньше поток воды, тем меньше сопротивление трения о стенки труб, фитингов и аксессуаров.

Принимаем значение 0,6 м/с и определяем сечение канала: F = 0,95 / 3600 x 0,6 = 0,00044 м². Используя формулу для площади круга, вычисляем диаметр канала — 0,024 м или 24 мм. Следовательно, внутренний размер трубы и патрубков насоса составляет 25 мм.

Уточнив необходимую мощность насоса, теперь рассчитаем располагаемое давление. Рассчитывайте отдельно для радиаторной сети, напольного отопления и контура котла.

Отопительная схема с батареями

Задача насоса — протолкнуть нужное количество теплоносителя по трубам от первого до последнего радиатора. При этом ему мешает сила трения жидкости о стенки, сопротивление из-за ограничений потока на регулирующих клапанах и изгибов в фитингах.

Чтобы узнать, какое сопротивление должен преодолеть циркулятор, 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.

Подбираем по мощности и диаметру

По диаметру легко — ставьте тот насос, который наиболее благоприятен. Следует отметить, что единственное различие между насосами 25/40/180 и 32/40/180 заключается в диаметре соединительных гаек — в остальном они абсолютно идентичны. Если котельная будет соединена стальной трубой диаметром 32, то целесообразнее установить насос 32. Если же используются трубы меньшего диаметра, то нет смысла устанавливать насос на 32.

С производительностью немного сложнее. Чтобы правильно выбрать насос, необходимо знать гидравлическое сопротивление системы отопления. Поскольку эти расчеты очень сложны, на практике часто применяют следующие правила:

Если отапливаемая площадь составляет менее 120 квадратных метров, а количество радиаторов не превышает 12, то насос устанавливается с маркировкой 25/4 или 32/4, при условии, что котельная расположена в доме или пристроена к нему.

Если котельная аналогичной системы отопления расположена на большем расстоянии и дом снабжается теплом через сеть централизованного теплоснабжения, используется насос с маркировкой 25/6 или 32/6.

В доме площадью более 120 м2 следует использовать насос с маркировкой 25/6 или 32/6.

Модели 25/8 и 32/8 — самые мощные агрегаты в линейке бытовых насосов. Их можно использовать для отопления дома площадью 400 м2 и более, если котельная расположена дальше от дома.

Подбор насоса для теплого пола

Как известно, в смесительном узле системы напольного отопления используется циркуляционный насос, который подбирается по следующему принципу:

Если в системе напольного отопления используются металлопластиковые или сшитые полиэтиленовые трубы диаметром 16 мм:

Используйте насос 25/4, если количество контуров меньше 4.

Если количество контуров составляет 4 или более, необходимо установить насос — 25

Длина каждого контура не должна превышать 80 м.

Чем мощнее насос тем лучше?

Мощный насос стоит дороже и потребляет больше энергии. Кроме того, такой насос очень шумный и вызывает недопустимо высокие скорости теплоносителя.

Насос с «частотником» — когда он необходим?

Обычный циркуляционный насос имеет три постоянные скорости: первую, вторую и третью. Мы устанавливаем насос на самую низкую скорость и смотрим, если система отопления полностью прогрелась — оставляем так. Если районные нагреватели не работают, переключаемся на вторую скорость; если и они не работают, переключаемся на третью скорость. Насос с частотным преобразователем более эффективен, он автоматически подстраивается под систему отопления и тем самым экономит энергию.

Например, насос 25-40, работающий на 3 скоростях, потребляет 68-70 Вт. Насос с частотным преобразователем в три раза эффективнее и потребляет всего 18 Вт. Это означает, что экономия в день составляет (6 8-18) * 24ч = 1,2 кВтч.

При отопительном периоде 200 дней в году и цене 3 рубля за 1 киловатт-час годовая экономия составляет 720 рублей. Да, экономия не очень впечатляет, так как разница между стоимостью обычного насоса и такого же агрегата с «частотным преобразователем» составляет несколько тысяч (сравнить цены на разные циркуляционные насосы можно здесь).

Значит, можно сделать вывод, что насос с частотным преобразователем нам не нужен? Экономия не так велика, а срок окупаемости слишком велик.

И все же есть ситуация, когда такой насос просто необходим — это система отопления с переменным расходом жидкости. Что это значит? Допустим, ваша система отопления состоит из десяти радиаторов, каждый из которых оснащен краном с автоматической термостатической головкой (она обходит радиатор в зависимости от температуры в помещении). Когда в доме тепло, термостатические краны полностью закрывают девять радиаторов, а десятый радиатор продолжает обогревать помещение в полуоткрытом положении. В этом случае в системе отопления устанавливается обычный насос. Он тратит всю свою мощность на прокачку теплоносителя через единственный открытый радиатор. Расход через радиатор увеличивается во много раз, и радиатор шумит, как кипящий котел. Насос с частотным преобразователем в этом случае снижает свою мощность и тем самым позволяет избежать высоких скоростей теплоносителя в радиаторе.

Две основные ошибки подбора

Существует ошибочное мнение, что если высота системы отопления составляет, например, шесть метров, то максимальная высота циркуляционного насоса должна быть не меньше. На самом деле это неверно. Действительно, для перекачки воды из одного резервуара в следующий, более высокий, требуется насос, высота которого больше, чем разница в высоте между резервуарами. Однако в закрытой системе, например, в системе отопления, это не так. Здесь насос должен преодолевать только гидравлическое сопротивление системы, поэтому насос 25-4 может легко прокачать небольшую систему отопления в двухэтажном доме с подвалом.

Вторая ошибка — подбирать размер циркуляционного насоса в соответствии с диаметром труб. Если система отопления состоит из 10 радиаторов, а подающая труба имеет диаметр 40, это не значит, что вам нужен насос с патрубком на 40. Более того, сечение потока у насосов 32-4 и 25-4 абсолютно одинаковое, разница только в соединениях.

Как правильно подобрать насос

Оборудование, установленное в системе отопления, должно соответствовать ее мощности. Неправильно подобранная модель приведет к некомфортной температуре в помещении, которая будет либо слишком высокой, либо слишком низкой.

Наиболее важными параметрами для выбора являются следующие:

• диаметр подключения . Чтобы его определить, достаточно замерить трубы в отопительной системе. Стандартные диаметры подключения составляют 1” (25 мм) и 1¼” (32 мм);
• монтажная длина . Она указана в маркировке циркуляционного насоса и может быть 130 или 180 мм. Подбирается в соответствии с местом и особенностями монтажа оборудования;
• напор . Для его определения следует знать общую длину отопительного контура. На каждые 10 м системы должно приходиться около 0,6 м водяного столба напора. Если длина контура не превышает 80 м, одного насоса, как правило, будет достаточно;
• производительность оборудования . Ее расчет производится по формуле Q = N/(T₂-T₁), Q — мощность, N — мощность (кВт), T₂— температура на выходе (+90…+95 o C) и T₁(+60…+70°C) – на входе котла.

Маркировка циркуляционных насосов

Это облегчает выбор агрегатов в соответствии с рассчитанными техническими параметрами. В маркировку циркуляционного насоса включены следующие рабочие характеристики:

• диаметры труб подключения . Эти размеры особенно важны для уже смонтированных систем отопления. Цифры указываются в миллиметрах, обозначают диаметры труб, которые можно подключить к входу/выходу насоса;
• мощность (напор) . Измеряется в метрах и указывает высоту, на которую насос может поднять воду. В маркировке Grundfos это значение умножается на 10. Например, цифра 50 означает напор 5 м.

Кроме того, в маркировке указывается источник питания, степень защиты (IP), управление питанием и многое другое. Для насосов Grundfos указаны следующие характеристики:

• материал корпуса (N – нержавеющая сталь, B – бронза, без буквы – чугун);
• тип подключения (F – через фланец, без буквы – резьба);
• специальное исполнение корпуса (A – есть выпуск воздуха, К – может работать с антифризом).

Поскольку при выборе циркуляционного насоса необходимо учитывать слишком много параметров, рекомендуется доверить выбор профессионалу.

В качестве приблизительного ориентира можно использовать следующую таблицу.

Объемный расход в системе отопления с радиаторами, м3 /ч

В третьих

Помимо требуемого объемного расхода, насос должен создавать в системе отопления давление, достаточное для преодоления сопротивления в трубопроводной сети. Для правильного выбора необходимо определить потери в самой длинной трубе контура (до самого дальнего радиатора).

При планировании новой установки можно произвести точные расчеты с учетом сопротивления всех элементов контура (труб, фитингов, аксессуаров и приборов); обычно необходимую информацию можно найти в технических паспортах приборов. Здесь можно использовать формулу:

H = (R x l + *Z)/p x g (м), где: l — длина трубы (м) *Z — сопротивление фитингов и др. (Па); p — плотность перекачиваемой среды (кг/куб. м); g — ускорение под действием силы тяжести (м/с).

Эти расчеты обычно невозможны для эксплуатируемых трубопроводов. В таких случаях обычно используются приблизительные значения.

Экспериментальные данные показывают, что сопротивление прямых участков труб (R) составляет порядка 100-150 Па/м. Это соответствует необходимой высоте насоса 0,01-0,015 м на 1 м трубы. При расчетах необходимо учитывать длину подающей и обратной труб.

Кроме того, опыт показывает, что около 30 % потерь в прямой трубе теряется в фитингах и аксессуарах. Если в системе есть терморегулирующий вентиль, добавляется около 70 %. 20 % приходится на трехходовой смесительный клапан в блоке управления всей системы отопления или устройство, препятствующее естественной циркуляции.

Эксперты Wilo Э. Буше и К. Вальтер рекомендуют следующую формулу для приблизительного расчета высоты (в метрах):

H = R x l x ZF, где ZF — коэффициент безопасности.

Если в системе нет ни терморегулирующего, ни смесительного клапана, ZF = 1,3, для контура с терморегулирующим клапаном ZF = 1,3 x 1,7 = 2,2, если система содержит оба устройства ZF = 1,3 x 1,7 x 1,2 = 2,6.

В заключение

После определения так называемой рабочей точки насоса (напор и расход) необходимо выбрать из каталогов насос с аналогичными характеристиками. Рабочая точка должна находиться в средней трети диаграммы (рис. 1) по производительности (Q).

Следует помнить, что рассчитанные параметры необходимы для работы системы при максимальной нагрузке. Такие условия бывают очень редко, так как в отопительный сезон потребность в тепле обычно не так велика. Поэтому, если есть сомнения, всегда выбирайте насос меньшей мощности. Это не только сэкономит деньги при покупке насоса, но и снизит последующие затраты на электроэнергию.

Пример в качестве проверки

Вы можете проверить расчеты по представленной методике, сравнив результаты с результатами точных расчетов в реальном проекте, выполненном по СНиП.

В задании требовалось рассчитать циркуляционный насос для двухтрубной системы отопления с разводкой трубопроводов по этажам от одного коллектора. Было указано, что потребность здания в тепле составляет 45,6 кВт, а требуемый расход тепла — 2,02 кубических метра в час. Трубопровод к самому дальнему радиатору состоит из четырех секций и теплорегулирующего клапана.

Общий перепад давления на этих секциях одинаков:

0,63 + 0,111 + 0,142 + 0,289 = 1,178 m

Согласно СНиП 2.04.05-91*, к этому значению необходимо добавить 10% для нерасчетных перепадов давления:

DP = 1,178 x 1,1 = 1,296 м.

Это означает, что циркуляционный насос для данной системы должен быть способен перекачивать 2,02 куб. м теплоносителя в час при высоте 1,3 м. Этим требованиям отвечает насос типа HZ 401 (Deutsche Vortex) или UPS 25-40 (Grundfos).

Расчет по методу, описанному в статье, дает H = 0,015 x (3,2 + 4,4 + 8,9 + 21,7) x 1,3 x 1,7 = 1,266 м,