Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Расчёт циркуляционного насоса
Что еще влияет на выбор
На подбор насоса для системы отопления, кроме основных его параметров (напора и подачи) могут влиять и некоторые другие факторы, например, такие как: производитель, качество изготовления, долговечность, максимальная температура эксплуатации, стоимость, и др. Зачастую они связаны между собой. Качественные насосы надежных производителей, таких как «Grundfos», «Wilo», «DAB», «Lowara», «Ebara» и «Pedrollo», обычно, имеют большую стоимость. Китайские или отечественные модели, как правило, намного дешевле, но нет гарантии в их надежности и длительной работе. Тут уже все зависит от личного выбора: то ли качественное надежное изделие по более высокой цене или более дешевый, но менее надежный циркуляционный насос, который, возможно, в скором времени придется менять. Иногда, чтобы сэкономить, приобретают б/у «Grundfos» или «Wilo». Часто, они нормально работают дольше новых китайских, но если приобретены у проверенных специалистов, которые могут дать определенную гарантию.
Еще один параметр технической характеристики, который может быть важным при выборе циркуляционного насоса – максимально допустимая температура его эксплуатации, которая также должна быть в его паспорте или инструкции по эксплуатации
Это особенно важно, если насос предполагается установить в системе отопления с твердотопливным котлом на подающей трубе. Максимально допустимая температура эксплуатации его, в этом случае, должна быть не менее 110 о С
Если же, он будет устанавливаться на обратной магистрали, то этот параметр не столь важен, так как температура теплоносителя в этом месте редко превышает 70 о С.
Система отопления в частном или загородном доме нуждается в специальном насосе, который будет помогать теплоносителю, циркулировать по трубам. Благодаря такому циркуляционному насосу удается добиться того, что все помещения в доме нагреваются наиболее равномерным образом. Установка такого устройства предполагает проведение некоторых расчетов. Расчет насоса для отопления может зависеть от некоторых определенных обстоятельств. Для начала, необходимо определиться с типом насоса. Насос может быть «мокрым» или «сухим». Их отличие состоит в том, что у первого насоса рабочая область находится под слоем воды, то есть, в перекачиваемой среде.
Такой насос не нуждается в дополнительной смазке или увлажнении. Однако необходимо учесть, что водяной напор или сопротивление во многом могут оказывать влияние на функциональную мощность агрегата. Разберемся же, как рассчитать насос для отопления.
Оборудование с «сухим» ротором
Расчёт центробежного насоса
Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.
Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.
Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.
Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.
Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.
Как настроить
После монтажа тёплого пола, и его подсоединения к установленному коллектору, требуется произвести настройку системы, чтобы обеспечить комфортные условия в квартире.
Регулировка насосно-смесительного устройства:
- Снимаем терморегулятор, он может повлиять на регулировочный процесс.
- Устанавливаем перепускной вентиль на максимальный уровень, чтобы он не сработал при настройке.
Ставим вентиль на максимум
Приступаем к регулировке балансировочного клапана. За основу берутся температурные показатели воды: на выходе из котла (+95), при входе в трубопровод пола максимум + 45, на выходе + 35. Температурная разница подачи и обратки допустима в приделе 5 — 10 градусов, не больше. Используя формулу можно сделать несложные расчёты:
Этот показатель выставляется на балансировочном клапане.
Регулировка балансировочных клапанов
- Переходим к регулировке насоса. На нём устанавливается минимальная мощность, производится постепенное её увеличение, пока не достигается необходимый уровень давления.
- Настраиваем перепускной вентиль. На нём устанавливается показатель на 10% больше, чем максимальный уровень рабочего давления.
Настройка перепускного вентиля
Если тёплый пол имеет несколько контуров, необходимо производить регулировку таким образом каждой петли.
Насосно-смесительный узел — «сердце» водяных тёплых полов, без него он не будет работать эффективно и с полной тепловой отдачей. Поэтому, при монтаже полового обогрева с несколькими контурами — данный механизм обязателен для установки. А вот покупать его, или собрать своими руками — решать вам.
Виды смесительных клапанов
Основной элемент, по конструкции которого отличают узлы, – это регулирующий клапан. В основном используется два их типа – двух и трехходовой. Отличия в их внутренней конструкции и определяют различный принцип работы. А какую из них выбрать в прежде всего зависит от площади поверхности теплого пола.
Двухходовой
Это – наиболее востребованный тип подобного устройства. Он работает по следующему принципу – клапан периодически подпитывает магистраль с горячим теплоносителем из отопительной системы. Как правило, на корпусе устройства бывает указано значение требуемого нагрева. Его можно изменять, используя встроенный или дистанционный датчик. Последний монтируют во входной гребенке.
Теплоноситель после выхода из обратной гребенки циркулирует по трубопроводам. Достаточно жидкости охладиться ниже, чем указанный уровень, как клапан срабатывает и начинается подмес горячего теплоносителя. Шток закрывается только после того, как температура повысится до оптимального значения.
Такой принцип больше подходит для средних, менее 200 кв. м. В случае большей квадратуры частота работы двухходового клапана возрастает. Это легко объяснить постоянными сигналами о понижении температуры теплоносителя, поступаемыми от термостата. Если учесть насколько протяженной в этом случае может оказаться магистраль, то становится очевидным, что ее отличают большие перепады температур. Иначе говоря, жидкость по ходу своего продвижения по магистрали сильно остывает, поэтому приходится ее постоянно пополнять горячим теплоносителем из системы отопления.
Внимание
Большой объем горячей воды может негативно сказаться на целостности труб и работы всего теплого пола. Появляется большая вероятность превышение значения 50°С, что является недопустимым
Поэтому в качестве управляющего устройства необходимо использовать регулирующий клапан другой конструкции.
Трехходовой
Двухходовая модель имеет только следующие рабочие режимы – заслонка открыта либо закрыта. Для постоянного смешения теплоносителя с разной температурой требуется трехходовой клапан для теплого пола.
Объем потока за счет изменения пропорции смешивания регулирует особая заслонка и, можно сказать, что в магистрали постоянно присутствует и остывшая, и горячая жидкость. Положение заслонки корректируют при помощи терморегулятора, имеющего сервомеханизм плавного хода.
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации трехходового устройства, – это большой объем горячей жидкости, попадающий в систему, поэтому и малый сбой механизма регулирования положения заслонки или термодатчика могут стать причиной резкого возрастания нагрева пола и, соответственно, повредить магистраль.
На заметку
В низкоотопительных системах, работающих в режимах 70 на 50 либо 65 на 50 устройство узла смешения вообще необязательно.
Как рассчитать параметры циркуляционного насоса
Расчет параметров насоса
В системах отопления устанавливают циркуляционные насосы. Они не создают избыточного давления, а просто проталкивают теплоноситель с определенной скоростью. Так как потребность в тепле меняется в зависимости от погодных условий, то и скорость движения теплоносителя должна меняться. Потому лучше устанавливать регулируемые насосы — трехскоростные.
Перед покупкой следует определиться с двумя основными параметрами: производительностью (расходом) и напором. Если теплоносителем будет выступать вода, рассчитывают производительность насоса по следующей формуле:
Q = 0,86*Pн/(tпр.т — tобр.т)
- Pн — мощность отопительного контура, кВт;
- tобр.т — температура теплоносителя в обратке
- tпр.т — температура подачи.
Разница температур в системах водяного отопления составляет обычно 5оС, мощность контура чаще всего зависит от отапливаемой площади, потому для упрощения побора насоса для водяного теплого пола можно воспользоваться таблицей. Но нужно учесть, что при расчетах брались средние цифры для средней полосы России. Потому, если у вас дом имеет не лучшее утепление, или вы живете значительно севернее или южнее средней полосы, вам придется скорректировать результат (или посчитать самостоятельно). Вообще, этот параметр берут с запасом 15-20% на случай аномальных холодов.
Таблица определения производительности насоса в зависимости от отапливаемой площади
Вторая характеристика, по которой подбирают насос — это напор, который он может создавать. Напор необходим для преодоления гидравлического сопротивления труб, фитингов, других компонентов системы. Сопротивление системы зависит от материала трубы и ее диаметра. Значение гидравлического сопротивления трубы имеется в сопроводительных документах к ним (можно воспользоваться усредненными данными). Также в расчет принимают увеличение сопротивления на вентиле (1,7), на арматуре и фитингах (1,2) и на смесительном узле (необходим при использовании высокотемпературного котла и коэффициент для него 1,3).
H= (П*L + ΣК) /(1000),
- H — напор насоса;
- П — гидравлическое сопротивление погонного метра трубы,
- Па/м; L — длина труб наиболее протяженного контура, м;
- К — коэффициент запаса мощности.
Для расчета требуемого напора в контуре паспортное гидравлическое сопротивление метра трубы умножают на длину контура. Получают значение в кПа (килопаскалях). Переводят это значение в атмосферы (напор насосов измеряется в атмосферах) 100 кПа=0,1 атм. Найденное значение в зависимости от наличия арматуры и вентилей умножают на соответствующие коэффициенты. После всех операций вы нашли рабочую точку насоса.
По графической характеристике выбираете модель
Но расчет насоса для теплого пола еще не окончен. Теперь нужно выбрать модель. Для этого в каталоге понравившегося производителя находите характеристику насоса. Она представлена в виде графика. Подбираете модель так, чтобы найденная рабочая точка находилась в средней трети характеристики. Если устанавливать будете трехскоростной вариант, то подбирайте модель по второй скорости — так обеспечите оптимальный, а не на пределе, режим работы и ваш насос будет служить долго и обеспечит нормальную температуру даже в холодные дни.
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.
Делаем смесительный узел своими руками
При сооружении тёплых водяных полов можно подобрать готовую модель насосно-смесительного узла. Но если вы хотите сделать бюджетный узел своими руками, то мы расскажем подробно пошаговый процесс.
Прежде чем начать работу, необходимо запастись: сетчатым фильтром, трёхходовым термостатическим и обратным клапаном, двумя термометрами, циркуляционным насосом, воздухоотводчиком, двумя тройниками, двумя дренажными и шаровыми кранами. А также, коллекторами — для подающего трубопровода с шаровыми кранами и для обратки с регуляторами.
Помимо этого, количество петель тёплого водяного пола должно равняться выходам на коллекторе.
Пошаговая инструкция сборки:
К шаровому подающему крану монтируем сетчатый фильтр, после которого устанавливаем уголок.
К подаче прикручиваем фильтр
К уголку прикручиваем трёхходовой смесительный термостатический клапан.
Устанавливаем трёхходовой клапан
К смесителю, к стороне где будет подсоединяться обратка, прикручиваем обратный клапан — без него узел будет работать не корректно.
Подсоединяем обратный клапан
К обратке, и к среднему выходу смесительного узла, монтируем термометры.
Закрепляем термометры
К термометру, идущему от подающей трубы, присоединяем циркуляционный насос. Необходимо, чтобы прямой отрезок расстояния от термометра до насоса, и от насоса до коллектора были равны, и составляли 10 диаметров подводящей трубы.
Устанавливаем насос
Далее монтируем коллекторы, которые зафиксированы на специальном кронштейне. К насосу подсоединяем подающую гребёнку с шаровыми кранами, коллектор обратки будет с регулирующими вентилями.
Монтируем коллекторную группу
К торцевому выходу подающего и обратного коллектора прикручиваем тройники, к которым крепится воздухоотводчик.
Подсоединяем тройники
Устанавливаем воздухоотводчик.
На боковые выходы обоих тройников устанавливаем по дренажному шаровому крану. Они необходимы для заполнения или слива системы.
К обратному коллектору подсоединяем отрезок трубу из полипропилена или металлопластика. Его размер должен равняться расстоянию от подающего коллектора до термометра.
К обратке присоединяем отрезок трубу
Между этим отрезком трубы и термометром обратки размещаем второй сетчатый фильтр.
Устанавливаем второй фильтр
К обратному клапану прикручиваем шаровой кран.
Подсоединяем кран обратки
Получилась простая, дешёвая модель самодельного насосно-смесительного узла для тёплого пола.
Готовый узел
Особенности установки
Куда бы вы ни ставили циркулярный насос, его ротор должен быть направлен горизонтально. В принципе, вертикальная установка возможна, но тогда при выборе нужно учесть, что в таком варианте он будет терять порядка 30% мощности.
При монтаже в системе водяного пола насос чаще ставится в подающем трубопроводе, но уже после смесительного узла (тут температура будет для него нормальной). Хотя есть схемы, в которых он стоит в «обратке» или в байпасе подмеса. Некоторые схемы предусматривают наличие двух насосов. Так два автономных устройства рекомендуют устанавливать в двухэтажном доме: по одному на каждом уровне. Так легче регулировать напор в каждой из веток.
Чаще всего циркуляционный насос устанавливают в подающем трубопровода после группы помеса
При заполнении системы в ней обязательно будет присутствовать воздух. Его наличие может блокировать движение теплоносителя: образуется воздушная пробка. Не во всех коллекторах есть возможность спустить воздух. Потому во многих насосах имеется специальный выпускной вентиль. Это небольшой диск на лицевой панели, на котором имеется канавка. В канавку упираетесь отверткой и немного поворачиваете диск против часовой стрелки. Воздух начинает выходить (подставьте какую-то посуду, потому что постепенно с пузырьками воздуха начнет выходить вода). Когда вода пойдет сплошной струйкой без пузырьков, клапан перекрываете, повторно запускаете систему и еще раз пробуете выпустить воздух. Иногда, прежде чем весь воздух будет удален, требуется повторить процедуру несколько раз.
Есть еще одна особенность систем водяного теплого пола. Если вы не используете низкотемпературные источники (конденсационные газовые или электрические котлы), то перед подачей воды в трубы пола, в горячую воду от котла подмешивается охлажденная из «обратки». Все, конечно, можно собрать из отдельных элементов, но можно купить и насосно-смесительный узел (или насосную группу) в сборе. Они бывают разного состава и, соответственно, цены, но выполняют основную функцию: поддерживают заданную вами температуру воды на входе в коллекторный узел. Но в основе этой группы приборов лежит все тот же насос, и выбирать его нужно по параметрам, которые мы рассчитали выше.
Кавитация в системе отопления
В любом трубопроводе возможно возникновение кавитации. Разница в давлении вследствие, например, вследствие естественного спада давления в точках с разной высотой, трения потоков воды о стенки труб или ротора, на участках трубопровода приводит к кавитации — образованию микроскопических пузырьков из насыщенного пара в зонах с пониженным давлением.
Обычно такие зоны существуют недолго и как только давление повышается до значения, когда образовавшийся насыщенный пар не может существовать в равновесии с жидкостью, микропузырьки схлопываются, порождая микроскопическое подобие взрывов. Сами пузырьки и их схлопывание поодиночке не опасны, но, когда их много, это грозит к разрушениям материала труб, насоса и других узлов системы отопления.
Кавитационный нагрев воды
Для минимизации кавитации следует по возможности обеспечить ровное давление на всех участках системы и чем выше это давление, тем лучше. Понижение температуры перекачиваемой воды уменьшает вероятность кавитационных явлений. Также очевидно, что насосы с меньшим числом оборотов будут создавать меньше кавитации, что тоже нужно учитывать при выборе насоса.
Если вы не уверены в возможности самостоятельно рассчитать характеристики нужного насоса отопительной системы, то лучше предоставить это профессионалам. Специалист произведёт все необходимые расчёты, поможет вам в выборе лучшего насоса и установит его.
Расчет стоимости
Ориентировочный расчет стоимости водяного теплого пола для дома с активной площадью подогрева 100 м2:
- Упаковка экструдированного пенополистирола Пеноплэкс толщиной 5 см стоит примерно 1150 рублей. Площадь материала в ней 5,04 м2, значит нам понадобится 20 упаковок утеплителя, итого 23000 рублей.
- Армированная сетка 15*15 см, из прутков 5 мм стоит 53 рубля за квадратный метр, значит всего на армирование у нас уйдет 5300 руб.
- Рулон полиэтиленовой гидроизоляции 200 мкм имеет площадь 300 кв. м., и стоит 3800 рублей.
- Цена на метр металлопластиковой трубы – 40 рублей. При укладке с шагом 15 см, расход составит 6,7 погонных метра на квадрат, итого нам потребуется 670 метров трубы стоимостью 26800р. Плюс дополнительный запас на подвод контуров к коллектору.
- Демпферную ленту для экономии сделаем своими руками из вспененного полиэтилена, потребуется около 30 квадратных метров. Цена полиэтиленовой подложки толщиной 8 мм составляет примерно 22 рубля за квадрат, итого 660 р.
- 2 коллектора от Valtec на 7 контуров обойдутся в 3200 р.
- 14 фитингов для подключения труб к коллектору будут стоить 1610 р.
- Готовый смесительный узел с насосом на 7 контуров стоит 14500 р.
- Плюс прибавим сюда дополнительные расходы на крепеж (саморезы, нейлоновые стяжки) +1000 р.
- Итого материалы обойдутся вам в 79870 рублей, без учета покупки котла.
Стоимостной расчет теплых водяных полов показан на фото
Стоимость стяжки для пола вместе с работой из пескобетона толщиной 6 см составляет примерно 480 рублей за метр, итого +48000 руб.
Если вы будете нанимать мастеров, дополнительно нужно учесть стоимость укладки труб, изоляции, сетки и испытания системы. Итоговая стоимость монтажа системы под ключ составит примерно 1500 рублей за квадратный метр.
Схемы насосно-смесительных узлов
Насосно-смесительные узлы собираются несколькими способами, отличие кроется в подсоединение насоса и в виде клапана.
Схемы подключения узла
С последовательным подключением насоса
При включённом насосе по последовательной схеме осуществляется лишь подготовка теплоносителя и обеспечение его перемещения по петлям. Несмотря на потребность в двух отдельных аппаратах для перекачки жидкости по первичному и вторичному контурам, данная схема более совершенна технологически.
Она имеет повышенную производительность, чем при параллельном подключении. Поэтому, профессионалы чаще используют именно этот вариант при установке тёплых полов.
Однако, для эффективности работы пола при такой сборке, важную роль играет правильность расчёта и настройки, а также точность составленного чертежа.
С параллельным
Плюс параллельной схемы — требуется всего один аппарат для перекачки воды по обоим контурам. Это значительно упрощает сборочный процесс, но необходим более мощный агрегат.
Если смешивающее устройство планируется для небольшой отопительной системы, то рекомендуется параллельная компоновка. Так как при сборке такой конструкции собственноручно, происходит меньше проблем, тем самым проще избежать возникновения серьёзных ошибок. Но для больших площадей тёплого пола данная схема не подходит — низкая производительность и эффективность.
Основные параметры насосов для систем отопления
Основная функция насосного оборудования циркуляционного типа, которое устанавливают в отопительные системы, заключается в воздействии центробежной силы вращения лопастей, расположенных внутри корпуса насоса, на жидкость в целях увеличения скорости ее движения. При выборе насосов ключевое значение приобретают следующие характеристики:
Производительность. По этому параметру можно понять, какое количество теплоносителя может пройти за час работы через насосную установку. Единицей измерения являются метр кубический в час, показатель производительности определяется гидравлическим сопротивлением, которое имеет магистраль;
Напор. Иначе называют гидравлическое сопротивление. Этот параметр влияет на предельную высоту, на которую насосное оборудование способно подавать столб воды;
Присоединительные размеры
При их определении следует обращать внимание на такой параметр, как диаметр подключаемых труб отопления и длину корпуса. Обычно первый параметр имеет значение, равное 25 или 32 мм, а при расчете второго необходимо исходить из того, что он должен позволить установить насос в то место, которое выделил для него владелец;
Максимальная температура. Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы
По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия;
Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.
Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы. По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия;
Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.
Чаще всего при подборе насоса для системы отопления учитывают два первых показателя. В большинстве своем их значения приведены в инструкции, прилагаемой к прибору, в виде графика, именуемого расходно-напорной характеристикой.
В продаже можно встретить отдельные модели насосов, предусматривающих несколько рабочих скоростей. Если владелец заинтересовался подобным аппаратом, то он должен убедиться, что для каждого из них указаны диапазоны значений.
