Расчет насоса для отопления

Как подобрать тепловой насос воздух-вода?

Как мы видим, расчет теплового насоса воздух-вода сильно зависит от COP. Соответственно, чем выше этот коэффициент, тем меньше расходы на отопление и ГВС. Но оборудование с хорошими показателями стоит немало, поэтому лучше поискать золотую середину.

Принцип работы теплового насоса воздух вода таков, что его КПД сильно зависит от температуры воздуха. В некоторых регионах и в разное время года она существенно отличается днем и ночью. Это нужно учитывать.

Когда вы получили цифры по потерям тепла на отопление и горячую воду, просчитайте расход на потребление для разных моделей и производителей тепловых насосов. Сравнив эти расчеты и стоимость оборудования, вы сможете выбрать оптимальный вариант.

Большую роль играет мощность насоса – чем больше разница между его максимальной производительностью и потреблением, тем дольше он прослужит. Нередко у более мощных моделей одной серии коэффициент COP выше, чем у менее производительных.

При выборе поставщика подсчитайте окупаемость оборудования – за какое время расходы на приобретение покроются за счет экономии. Это немаловажный фактор.

Производители

Выбрать производителя, пожалуй, самая сложная задача. Очень хорошие отзывы имеют циркуляционные насосы Грундфос (Grundfos), но цена на них высока.

Циркуляционный насос Grundfos UPS 25-40 180 (45 Вт) — эта модель пользуется большой популярностью. Владельцы отмечают следующие достоинства: качество сборки, низкий уровень шума, надежность и долговечность. Средняя цена 80$

Есть линейки подешевле — в среднем ценовом диапазоне, но они и качеством похуже. Если уже решаете взять относительно дорогую модель, так лучше уже брать из новых разработок (Alpha2, Alpha2L Alpha2 new). Они, по крайней мере, имеют очень низкое энергопотребление. И, переплатив несколько тысяч при покупке, вы будете экономить на счетах за электричество весь период эксплуатации. Разница серьезная — среднее энергопотребление порядка 50-70 Вт, у этих моделей не более 10 Вт.

Правила установки надо соблюдать обязательно

Если же бюджет не позволяет, можно найти более дешевые циркуляционные насосы, но приемлемого качества. Чуть дешевле будут Willo (Вилло). Они по качеству и надежности не хуже Grundfos, но цены пониже, хоть и не намного. У них также есть энергосберегающие линейки. Еще более бюджетные можно выбирать у следующих производителей:

• Vortex (Вортекс). Насосы немецкого производства. Не разрекламированные, но надежные.
• Циркуль (Россия). Под этой маркой выпускает их корпорация Джилекс.
• UNIPUMP. Это китайские из разряда опробованных. Нормальная серия UPS, а вот линейка VIP ненадежная.
• Calpeda, DAB и другие итальянские марки. Они традиционно занимаются водной «тематикой» и выпускают неплохие модели.
• Тайфун (Россия). Бюджетная марка отечественного производства.

Но все выше перечисленные производители выпускают трехскоростные циркуляционные насосы. Если вам нужен с плавной регулировкой скорости, выбор совсем невелик: только Grundfos и Willo. Возможно, со временем, подтянутся и другие, но пока так. Один важный момент. Продукцию и Грюнфос и Вилло очень часто подделывают — чтобы не купить подделку вместо оригинала, ищите авторизованные точки продаж. Их список можно найти на официальных сайтах производителей.

Какое значение имеют циркуляционные насосы для систем отопления

Существует мнение, что нет особой необходимости в использовании циркуляционного насоса для систем отопления. Сторонники данного суждения аргументируют свою позицию тем, что насос – это устройство, которое без особой нужды расходует много электроэнергии и делает систему отопления зависимой от него. То есть в случае перебоев с электропитанием возникнут проблемы с подачей тепла в дом.

Такое суждение может показаться правильным. Так, если монтаж системы отопления осуществляется в маленьком доме, где трубопровод не сильно разветвлен, тогда можно организовать естественную циркуляцию теплоносителя от котла до радиаторов.

При детальном изучении такого подхода становится очевидным, что его плюсом является лишь независимость от электроэнергии (при условии энергонезависимости отопительного котла). По всем остальным характеристикам система с естественной циркуляцией проигрывает, да и монтировать ее гораздо сложнее.

Для того чтобы обеспечить естественное движение теплоносителя, трубы в системе отопления должны быть разных диаметров (50 мм и более). Устанавливать их сложнее, более того, они дороже

При монтаже важно соблюдать правило – трубы по всей протяженности контура должны иметь уклон в сторону котла. Нередко этого невозможно добиться, не испортив внешний вид комнат.

Если система отопления с естественной циркуляцией была тщательно продумана и хорошо отлажена, то все равно перепад давления за счет температурной разницы в трубах (в обоих направлениях движения воды) будет не более 0,6 Бар. Такого значения для дома, не отличающегося большими размерами, скорее всего, будет достаточно. Однако в случае, если система отопления имеет разветвления, характеризуется большой протяженностью, а также есть большие перепады высот и давления, то 0,6 Бар вряд ли хватит. Более того, ситуацию может усложнить гидравлическое сопротивление, из-за которого контур может «запереться».

Подключение к системе отопления циркуляционного насоса поможет решить немало проблем.

Циркуляционные насосы для систем отопления расходуют достаточно мало электроэнергии, что позволяет даже при ее отключении обогревать дом от ИБП средней мощности в течение нескольких часов, что особенно важно при использовании котла с «интеллектом».

Однако если проблема перебоев электроэнергии для вашего дома является постоянной, то в подключении циркуляционного насоса к системе отопления пропадет всякий смысл. В таком случае необходимо своевременно продумать, каким образом сделать эффективную систему с естественной циркуляцией.

В системах отопления, работающих при помощи циркуляционных насосов, существует возможность регулировки как их работы в целом, так и по комнатам, группам радиаторов. Если отопительную систему хорошо продумать, то не возникнет проблем с многоходовыми кранами, электромеханическими регуляторами и прочими термостатическими устройствами в процессе эксплуатации.

Если потребуется «разбить» систему отопления на несколько участков, отличающихся температурой обогрева, то это никак не повлияет на общую ее работу (чего не скажешь о системах отопления с естественной циркуляцией). Для комнат можно смело выбирать наиболее подходящие варианты обогрева – при помощи радиаторов, любых конвекторов, контуров теплых полов.

Невозможно установить в домах водяные полы без подключения циркуляционного насоса для систем отопления. Для продуманной системы, работающей при помощи насоса, характерен высокий КПД работы, получение которого стоит денег, потраченных на его приобретение и оплату электричества, израсходованного данным оборудованием. Такая система получается более экономичной: трубы могут быть малых диаметров, их будет просто спрятать в пол или стену.

Контуры труб системы отопления с циркуляционным насосом могут иметь сколько угодно разветвлений, количество отапливаемых этажей также может быть любым

Здесь важно правильно подобрать насос, который создаст нужный напор. И еще, систему отопления, работающую от циркуляционного насоса, проще запустить, обслуживать и осуществлять ее профилактику.

Итак, монтаж циркуляционного насоса в систему отопления имеет множество плюсов, которых однозначно больше, чем недостатков, поэтому практически во всех случаях следует задуматься о его приобретении.

В том случае, если в вашем доме уже работает система отопления с естественной циркуляцией, то вы все равно можете приобрести циркуляционный насос, эффективность работы которого будет налицо.

Читайте материал по теме: 
Горячее водоснабжение частного дома

2 Выполнение правильного расчёта

Насос для циркуляции теплоносителя в системе выполняет две важные функции:

1. 1. Создаёт достаточное давление в системе для преодоления жидкостью (теплоносителем) гидравлического сопротивления.
2. 2. Обеспечивает движение носителя тепла по всему контуру в максимально необходимом количестве.

Чтобы такое оборудование справлялось со своими задачами, нужно выполнить правильный расчёт для определённой системы. Правильно рассчитать мощность насоса для системы отопления можно по таким параметрам:

• потребность всего здания в тепловой энергии, то есть её количество (подбор площади можно сделать и с помощью онлайн-калькуляторов);
• сумма всего гидравлического сопротивления во всей системе.

Можно получить множество плюсов от правильно выбранного мотора. К примеру, он будет не только обеспечивать необходимое давление, но и не будет использовать максимум ресурсов во время работы, соответственно, не выйдет из строя.

https://youtube.com/watch?v=dfsr6ME_ZWY

Часто встречаемые поломки

Наиболее распространенная проблема, из-за которой оборудование, обеспечивающее принудительную перекачку теплоносителя, выходит из строя — это его длительный простой.

Чаще всего система отопления активно используется зимой, а в теплое время года отключается. Но так как вода в ней не отличается чистотой, то со временем в трубах выпадает осадок. Из-за накопления солей жесткости между крыльчаткой и насосом агрегат перестает работать и может выйти из строя.

Решается вышеуказанная проблема достаточно легко. Для этого нужно попытаться самостоятельно запустить оборудование, открутив гайку и вручную повернув вал насоса. Нередко такого действия бывает более чем достаточно.

Если прибор все-таки не запустился, то единственным выходом будет демонтаж ротора и последующая основательная чистка насоса от накопившегося осадка солей.

Как правильно выбрать насосное оборудование?

Эффективность работы насоса зависит от базовых параметров – производительности и напора. Производительность показывает количество жидкости-теплоносителя, которое за единицу времени должен перекачать агрегат. Этот параметр определяется из условий максимальной загружённости.

Напор – величина, выражающая энергию потока жидкости, используемой в качестве носителя тепла. Учитывает гидравлическое сопротивление всей системы.

Также следует обратить внимание на максимальную температуру. Так как помпа будет перекачивать нагретую воду, она должна выдерживать показатели до 110°С

Очень важно подобрать подходящую мощность циркуляционного насоса. Маломощное устройство не справится с перекачкой жидкости теплоносителя в нужном объёме

Параметры помпы выбирают на основании проведенных расчетов.

Если же установить более мощный агрегат, в трубопроводе появится неприятный шум. Также в этом случае функциональные элементы котельного оборудования будут изнашиваться намного быстрее, чем заявлено производителем.

Мощности циркуляционного насоса должно хватать, чтобы справиться с гидравлическим сопротивлением в закрытом контуре

Специалисты рекомендуют выбирать циркуляционную помпу ещё на этапе проектирования системы теплоснабжения. Если длина трубопровода не превышает 80 м, достаточно установить один насос. При большей протяжённости целесообразно монтировать сразу несколько перекачивающих устройств.

При покупке следует обратить внимание и на материалы, из которых изготовлены функциональные элементы насоса. Большинство деталей напрямую/косвенно контактируют с нагретой рабочей жидкостью, а потому подлежат быстрому износу

Поэтому целесообразно отдавать предпочтение циркуляционным помпам с керамическими подшипниками и роторным узлом.

Немаловажную роль играет электроника. Чтобы регулировать температурные показатели внутри помещений в отопительных контурах устанавливают термостатические клапаны. При повышении температуры они перекрываются, в трубах увеличивается давление.

В результате этих процессов появляется неприятный шум. Чтобы от него избавиться, необходимо перевести циркуляционный насос на более низкие обороты, а делать это вручную неудобно.

Быстро и эффективно справиться с этой задачей помогут помпы со встроенной электроникой. Такие агрегаты плавно регулируют перепады давления в трубопроводе в зависимости от изменения количества жидкости.

Главные достоинства современных помп – экономичность и долговечность, компактные габаритные размеры, низкий уровень шума, автоматический режим работы, удобная панель управления

Стоит отметить и дополнительные функциональные возможности насосов, а именно:

• плавная регулировка;
• контроль скоростей;
• автоматический режим работы;
• встроенный информативный дисплей.

Самые простые модели циркуляционных помп – без возможности регулировать скорость транспортировки жидкости. Современные многофункциональные насосы представляют собой двух/трёхскоростные агрегаты с плавной регулировкой. Они отличаются высокой точностью настроек.

Оборудование, работающее в автоматическом режиме, оснащают панелью управления. Настройки таких устройств обширны и зависят только от модификации приборов.

Это может быть автоматическая регулировка скорости в зависимости от изменений температурных показателей воздуха внутри помещения, электронный таймер выключения/включения, автоматический запуск помпы при минимальной скорости потока.

Наличие цифрового дисплея даёт возможность получать всю необходимую информацию о работе насосного устройства: температуру жидкости-теплоносителя, сопротивление в замкнутом контуре, производительность, ошибки и т.д

Подбор центробежного насоса

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Виды насосов для отопительных систем

Современные циркуляционные насосы разделяют на два принципиальных вида: «сухие» и «мокрые». Они несколько отличаются внутренним устройством и схемой работы, но движение жидкости в них все равно обеспечивается за счет циркуляционных процессов в системе. Некоторые модели оснащаются устройствами для автоматического регулирования их работы.

Вариант #1 — приборы «сухого» типа

Конструкция сухого циркуляционного насоса не подразумевает контакт теплоносителя с ротором. Его рабочая область отделена от деталей электродвигателя специальными кольцами.

Их производят из следующих типов материала:

• графита;
• керамики;
• карбида вольфрама;
• нержавеющей стали;
• оксида алюминия.

Принцип работы «сухого» насоса заключается во вращении колеса в среде теплоносителя. Подающее воду отверстие находится по центру основной камеры, а отводящая система каналов – по периферии.

Рабочая зона «сухих» циркуляционных насосов связана с двигателем только посредством вала, поэтому при необходимости возможна замена электропривода

Вращение крыльчатки функционального колеса приводит к возникновению центробежных сил, перемещающих теплоноситель от центра корпуса к его краям. Такой принцип работы циркуляционного насоса обеспечивает постоянное движение воды через его внутреннюю камеру.

Положительными особенностями отопительного оборудования сухого типа являются:

• высокий уровень КПД – 70-80%;
• минимальный гидроудар при запуске;
• возможность горизонтального и вертикального расположение двигателя;
• перекачивание больших объемов теплоносителя за счет высокой мощности.

Из-за комбинации экономичности и шумности «сухие» насосы используются преимущественно в системах отопления промышленных, административных зданий и крупных жилых объектов.

Поэтому у приборов такого рода можно выделить следующие негативные стороны:

1. Высокий уровень шума, не позволяющий использовать их в квартирах.
2. Необходимость замены уплотнительных дисков каждые 2-3 года.
3. Высокая вероятность протекания теплоносителя наружу при нарушении герметичности рабочей камеры.
4. Необходимость внешнего охлаждения двигателя.

Из-за большого веса такое оборудование устанавливают на пол или подвешивают на кронштейны.

Элементы консольного насоса закреплены на одной станине, а электрический двигатель с рабочим колесом в корпусе связаны через редуктор

Существует два варианта конструкционного исполнения «сухих» насосов:

1. Моноблочный. Двигатель и металлический корпус прибора объединены в одну конструкцию со специфическими креплениями.
2. Консольный. К корпусу оборудования с помощью универсальных креплений может присоединяться двигатель любой мощности.

«Сухие» циркуляционные устройства для отопительных систем при соответствующем обслуживании являются более долговечными, поэтому они постепенно вытесняют с рынка модели с мокрым ротором.

Вариант #2 — насосы с ротором мокрого типа

Принцип действия циркуляционного прибора с ротором, относящимся к мокрому типу, аналогичен своему собрату в «сухом» исполнении: при вращении крыльчатки подаваемый в центр теплоноситель перемещается к периферии рабочей камеры, откуда собирается в отводящие каналы.

Все внутренние уплотнители в «мокром» насосе являются статичными и не подвержены динамическому износу, поэтому такие модели более надежны и долговечны

Ротор «мокрого» насоса контактирует с теплоносителем, который обеспечивает и охлаждение двигателя. Такие приборы не должны работать в сухом режиме, потому что они быстро перегреваются и сгорают.

Составные части оборудования обычно расположены в одном корпусе и составляют единую конструкцию, поэтому при поломке отдельных элементов их не заменяют, а покупают новый насос.

Теплоноситель внутри рабочей камеры проходит довольно извилистый путь, поэтому от гладкости материала внутренней поверхности корпуса зависит шумность насоса

Преимущества агрегата с “мокрой” разновидностью ротора:

• бесшумность работы;
• компактные размеры;
• незначительное потребление электроэнергии (30-50 Вт);
• длительность работы без обслуживания;
• относительно небольшая стоимость;
• простота установки.

Устройства часто встраивают непосредственно в конструкцию бытовых котлов, облегчая потребителю выбор оборудования при монтаже системы отопления.

У отопительных приборов такого типа есть и минусы:

• конструкционные ограничения по максимальной мощности;
• низкая ремонтопригодность;
• маленький КПД (40-60%);
• необходимость строго горизонтального расположения оси двигателя.

Из-за низкой мощности “мокрая” разновидность насосных машин используют преимущественно в отопительных системах квартир и одноэтажных домов.

Для чего нужен насос в системе отопления

Циркуляционные насосы для отопления частных домов, предназначены для создания принудительного движения теплоносителя в водяном контуре. После установки оборудования, естественная циркуляция жидкости в системе становится невозможной, насосы будут работать в постоянном режиме. По этой причине, к циркуляционному оборудованию предъявляют высокие требования относительно:

1. Производительности.
2. Шумоизоляции.
3. Надежности.
4. Длительного срока эксплуатации.

Циркуляционный насос нужен для «водяных полов», а также двух- и однотрубных систем отопления. В больших зданиях используется для систем ГВС.

Как показывает практика, если установить станцию в любую систему с естественной циркуляцией теплоносителя, увеличивается эффективность обогрева и равномерное прогревание по всей длине водяного контура.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением источника бесперебойного питания.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления.

Принцип действия циркуляционного насоса

Работа циркуляционных насосов увеличивает энергоэффективность системы отопления на 40-50%. Принцип действия устройств, независимо от типа и конструкции, заключается в следующем:

• Жидкость поступает в полость, выполненную в виде ракушки.
• Внутри корпуса расположено рабочее колесо, маховик, создающий давление.
• Увеличивается скорость теплоносителя и посредством центробежной силы, жидкость отводится в спиральный канал, подключенный к водяному контуру.
• Теплоноситель поступает в водяной отопительный контур с заданной скоростью. Благодаря закручиванию водяных потоков, снижается гидравлическое сопротивление при циркуляции жидкости.

Принцип работы системы отопления с циркуляционным насосом отличается от контуров с естественной циркуляцией, тем, что движение жидкости осуществляется принудительно. На эффективность обогрева не влияет соблюдение уклонов, количество установленных радиаторов, а также диаметр труб.

Работа циркуляционных насосов может несколько отличаться, в зависимости от типа конструкции, но принцип действия остается неизменным. Производители предлагают более сотни моделей оборудования, с различными параметрами производительности и управления. По характеристикам насосов можно разделить станции на несколько групп:

• По типу ротора – для усиления циркуляции теплоносителя, можно применять модели с сухим и мокрым ротором. Конструкции отличаются по расположению рабочего колеса и движущихся механизмов в корпусе.Так, в моделях с сухим ротором, с жидкостью теплоносителя соприкасается исключительно маховик, создающий давление. «Сухие» модели имеют высокую производительность, но имеют несколько недостатков: создается высокий уровень шумов от работы насоса, требуется регулярное обслуживание.Для бытового применения лучше использовать модули с мокрым ротором. Все движущиеся части, включая подшипники, полностью помещены в среду теплоносителя, служащего смазкой для деталей, на которые приходится наибольшая нагрузка. Срок службы водяного насоса «мокрого» типа в системе отопления, составляет не менее 7 лет. Необходимость в обслуживании отсутствует.
• По типу управления – традиционная модель насосного оборудования, чаще всего устанавливаемая в бытовых помещениях небольшой площади, имеет механический регулятор с тремя фиксированными скоростями. Регулировать температуру в доме с помощью циркуляционного насоса механического типа, достаточно неудобно. Модули отличает большой расход электроэнергии.Оптимальный насос имеет электронный блок управления. В корпус встроен комнатный термостат. Автоматика самостоятельно анализирует температурные показатели в помещении, автоматически изменяя выбранный режим. Расход электроэнергии при этом сокращается в 2-3 раза.

Существуют и другие параметры, отличающие циркуляционное оборудование. Но для выбора подходящей модели, достаточно будет знать о перечисленных выше нюансах.

Количество скоростей циркуляционного насоса

Скорости насоса – это способность прибора менять производительность. Узнать о наличии режимов просто – в описании будет указана не одна мощность, а несколько (обычно три).

Точно также в трёх вариантах указывают и скорость вращения и производительность. Например: 70/50/35 Вт (мощность), 2200/1900/1450 об/мин (скорость вращения), напор 4/3/2 м.

Существуют модели, которые автоматически меняют скорость работы (а значит, и производительность), в зависимости от температуры окружающей среды.

Для смены режима на корпусе насоса имеется специальный переключатель. Ручные модели советуется выставлять на максимальный режим мощности и убавлять его в случае необходимости. В автоматических приборах нужно просто снять регулятор с блокировки.

Наличие скоростных режимов – не только для повышения комфорта. Это оправдано и экономически. До 40% энергии способен сберечь режимный прибор против обычного.

Система водяного теплого пола: как устроена?

Система включает в свой состав следующие обязательные компоненты:

• источник тепла (котел, стояк централизованного отопления);
• теплоноситель (вода, тосол, масло и др.);
• трубы обогрева;
• утеплитель;
• управляюще-распределительное устройство;
• насос циркуляционный.

По разветвленной сети трубопроводов, расположенных на полу под покрытием, циркулирует теплоноситель. Источником тепла обычно выступает газовый котел.

Использование водяных полов в квартирах с источником тепла, подающимся централизованно по стояку, допускается в домах с поквартирной горизонтальной разводкой отопления.

Схема обустройства теплого пола

С целью одинакового прогрева полов трубы размещают на не большом расстоянии между собой (100-200 мм). У стен расстояние между трубами оставляют меньше чем в центре помещения. Раскладка труб проводится по двум схемам:

• змейкой – ассоциируется с трассой слалома или зигзагом;
• улиткой – напоминает спираль.

Теплоноситель, прогретый до температуры 35-45 градусов, проходя по трубопроводу, теряет температуру. Оптимальная длина трубопровода (петли) до 120 м. Этого хватает для покрытия помещения площадью до 20 м2. Для больших помещений монтируют несколько трубопроводов. К источнику тепла их подсоединяют параллельно через коллектор, который располагают в специальном шкафу. В нем же устанавливают запорную и управляюще-регулирующую аппаратуру (манометры, термостаты, сливные краны, датчики расхода, воздушные клапаны), а также насосы.