Расчёт циркуляционного насоса
Принцип работы циркуляционных насосов
Задача, которую призваны выполнять циркуляционные насосы для отопления частных домов, относительно проста. Создавая в трубах с теплоносителем избыточное давление, агрегат принудительно заставляет его циркулировать, тем самым обеспечивая доставку необходимого количества тепловой энергии во все помещения дома. Наличие такого нагнетателя позволяет не только уменьшить диаметры труб отопительных контуров, но и проложить их наиболее удобным способом и даже с учетом особенностей интерьера.
В настоящий момент существуют такие виды циркуляционных насосов:
- с сухим ротором;
- с мокрым ротором.
Насос с сухим ротором представляет собой обычный электродвигатель, на валу которого установлена крыльчатка, размещенная в герметичном корпусе. То есть, в этом агрегате перекачивающий узел и привод размещены отдельно и, конечно же, ротор электродвигателя никак не соприкасается с теплоносителем. В силу своих характеристик данные нагнетатели используются там, где нужна значительная мощность циркуляционного насоса – в тепловых сетях промышленных предприятий или централизованных котельных различных учреждений и организаций.
Мощные циркуляционные насосы для систем отопления с отдельным приводом отличаются внушительными габаритами и высоким уровнем шума, что делает невозможным их применение в частном домостроительстве. В индивидуальных системах устанавливаются агрегаты с мокрым ротором, имеющие совсем малые размеры и практически не издающие шума при работе. В этих перекачивающих устройствах для отопления дома привод и крыльчатка совмещены в одном корпусе. Для герметизации ротор помещен в оболочку из нержавеющей стали и помещен внутрь гильзы из того же материала. Гильза защищает от влаги статор агрегата, вся конструкция показана на рисунке:
Немного о производителях. Один из самых популярных брендов – немецкие циркуляционные насосы WILO. За годы эксплуатации они зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Производитель предлагает несколько линеек агрегатов различной мощности и набором функций
Так что при выборе марки насосов стоит в первую очередь обратить внимание на этот бренд. Также широко распространены насосы фирмы GRUNDFOS, но их качество немножко похуже
Модели насосов Grundfos
Насосы UPS – это агрегаты с циркуляционного типа, с мокрым ротором. На данных моделях применяется двигатель с асинхронным видом действия. Насос укомплектован специальной клеммой коробкой, которая обеспечивает подключение агрегата к электроэнергии. При первоначальном запуске рекомендуется открыть технологическое отверстие и спустить воздух из рабочей камеры насоса. Так же в конструкции предусмотрена возможность ручной прокрутки ротора в случае его закисания. Данные насосы обладают тремя скоростными режимами работ, которые выставляются вручную и обеспечивают устойчивую работу определенных систем.
Насосы новой модели AIpha 2 (L) являются первыми в общей линейки серии. Данный наос обладает более широкими возможностями чем насосы серии UPS. Здесь присутствует электродвигатель, который имеет постоянные магниты на корпусе. Если один из магнитов удалить, что во многих случаях делают русские умельцы, можно значительно сократить энергопотребление агрегата. Так же в новой конструкции отсутствует технологическая гайка для выпуска воздуха. В этой модели происходит автоматический сброс воздуха при кратковременном включении насоса на третьей скорости. Подключение к электропитанию стало проще, это происходит с помощью штекерного разъема. Данная модель обладает уже семью режимами работы. К имеющимся трем прибавилось еще два режима работы с постоянным перепадом давления и два режима пропорционального регулирования.
Работа насоса в режиме постоянного перепада – предполагает устойчивую работу насоса даже в тех случаях, когда в системе происходит изменения расхода жидкости и перепад давления. Создаваемый насосом определенный уровень давления, всегда будет автоматически поддерживается на одном уровне.
Режим пропорционального регулирования – данный режим работы обеспечивает надежное функционирование насоса в случае, когда в системе происходит переменный расход. Данный режим не заменим если в процессе эксплуатации происходит периодическое перекрывание радиаторов, что приводит к возрастанию давления в системе. Происходит автоматическое снижение скорость вращения насоса, в результате расход и напор в системе будет пропорционально уменьшаться. Основных режимов работ все же три. Системы, в которых они применяются;
- теплые полы,
- однотрубные системы,
- тупиковые системы,
- коллекторные системы,
- двухтрубные системы,
- радиаторные системы.
Самой инновационной можно назвать модель AIpha 3. Эту модель можно рассматривать как очень точный инструмент способным одновременно обеспечивать надежную работу всей системы и в тоже время позволяет контролировать расход теплоносителя. Эту возможность можно использовать совместно с приложением Grundfos GO Balance. Наличие этих приложений позволяют производит настройку всей топливной системы на удаленном расстоянии. Данное оборудование можно использовать и для измерения и балансировки всей системы отопления, устанавливая его на место другого циркуляционного насоса, подходящего по своим габаритам и размерам. Особенно хорош насос при балансировке радиаторов, коротких петель в системе теплый пол, а также при малых расходах теплоносителя. Наличие возможности трехкратной градации режимов как постоянного, так и пропорционального напора делают данную модель очень надежной и продуктивной. Ведь как известно, для любого мастера производящим монтаж отопительной системы, очень важным является способность монтируемого оборудования обеспечить нормальный расход теплоносителя, а для заказчика важным является надежность и экономичность данной системе. Циркуляционный насос дает положительный результат обоим. Экономичный и достаточно простой в обслуживании данный насос очень хорошо подходит для обустройства автономного отопления в загородных домах и отдельных квартирах.
Подача (производительность) насосного оборудования
Для чего нужна гидрострелка и какие функции в системе отопления она выполняет
Подобное приспособление может выполнять несколько функций – как основную, так и дополнительные. Все зависит от конструкции и варианта изготовления. Попытаемся понять, для чего нужна гидрострелка в системе отопления.
Основная функция гидравлического разделителя
Главной задачей такого устройства является распределение потоков по контурам. При этом гидрострелка вполне способна работать не только с несколькими контурами, но и с каскадом котлов, обеспечивая необходимый и равномерный нагрев радиаторов той или иной комнаты. При правильном расположении патрубков такое устройство может направлять немного подогретый теплоноситель на теплые полы, более горячий на одни помещения и сильно нагретый на третьи. Здесь все зависит от пожеланий домовладельца.
Изделия из нержавеющей стали долговечны и смотрятся эстетично
Статья по теме:
Какие радиаторы отопления для квартиры лучше выбрать среди всего многообразия, представленного на рынке отопительных систем? Попробуем разобраться с основными критериями выбора обогревательных приборов в данном материале.
Гидроразделитель в системе отопления нужен только при наличии множества радиаторов и нескольких контуров. Если в небольшом доме смонтировано одноконтурное отопление, необходимости в его установке нет.
Дополнительные возможности распределительного устройства
Дополнительными функциями емкостного гидравлического разделителя является удаление из теплоносителя растворенного в нем кислорода, который способствует коррозии деталей системы. Так же в нем отстаиваются тяжелые частицы ржавчины и извести, которые неизбежно будут переноситься теплоносителем.
Некоторые модели, которые можно приобрести в магазинах, оснащаются специальными фильтрами грубой очистки, а также так называемыми деаэраторами.
С таким количеством контуров без гидравлического разделителя не обойтись
Расчет давления
Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.
Особенности работы устройства
Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:
- разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
- устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
- параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
- защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
- позволяет сэкономить топливо и электроэнергию ;
- сохраняется постоянный объем воды;
- снижает гидравлическое сопротивление.
Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем
Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.
Полезная информация! Своевременное устранение примесей позволяет продлить срок службы счетчиков, отопительных приборов и вентилей.
Устройство гидрострелки отопления
Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.
Внутреннее устройство современного оборудования
Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.
Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.
Обратите внимание! Изделия из полимера используются в системе с котлом мощностью 14-35 кВт. Изготовление подобного прибора своими руками требует профессиональных навыков
Дополнительные функции оборудования
Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.
Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.
На схеме показано устройство в разрезе
Полезная информация! Для сложного оборудования требуется датчик температуры, манометр и линия для запитки системы.
Принцип работы гидрострелки в системах отопления
От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.
Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:
нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;
Использование контура теплого пола
определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;
Схема системы отопления
объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.
Вариант использования гидрострелки
Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.
Особенности работы системы
В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.
Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?
Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной. Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.
Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.
Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно
Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.
Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.
Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Пояснения к расчетам
Подбор циркуляционных насосов
Насосы подбираются по графической характеристике отображающей зависимость напора развиваемого насосом от расхода воды проходящего через него. На графическую характеристику насоса наносят рабочую точку системы, которая находится на пересечении расчётного расхода и напора. Рабочая точка системы должна находиться либо на кривой насосной характеристики либо немножко выше неё и как можно ближе к точке насосной характеристики с максимальным КПД. Если несколько насосов отвечает заданным характеристикам, следует отдать предпочтение насосу меньшей мощности, а если расход будет изменяться в широком диапазоне следует выбрать насос с пологой рабочей характеристикой.
Выбирая циркуляционный насос для системы отопления или горячего водоснабжения, следует учесть возможную гидравлическую разбалансированность, основное проявление которой заключается в неудовлетворительной циркуляции воды через отдалённые от насосного узла циркуляционные кольца. Выбрав насос с запасом по расходу и напору можно компенсировать незначительную гидравлическую разбалансированность, поэтому при подборе циркуляционного насоса для системы отопления рекомендуют выбирать насос с 10-20% запасом по напору и 20-30% запасом по расходу. При этом следует учесть, что при увеличении расхода в 1,3 раза потери напора в системе возрастут в 1,3*1,3=1,7 раза.
Для систем отопления с радиаторными термостатическими клапанами допускается незначительный дефицит расхода насоса, обоснованный 10% увеличением площади поверхности отопительных приборов и нелинейностью уменьшения теплоотдачи отопительного прибора с изменением расхода.
Циркуляционные насосы с электронными регуляторами частоты вращения рабочего колеса позволяют существенно сократить расходы на электроэнергию в системах с динамическим гидравлическим режимом.
Шумовые характеристики насоса, часто становятся преобладающим фактором при выборе циркуляционных насосов устанавливаемых в инженерных системах жилых домов, для установки в помещениях с постоянным пребыванием людей или смежных с ними помещениях, рекомендуется отдать предпочтение насосам с мокрым ротором, так как они отличаются наиболее тихой работой.
Назначение и принцип работы
Как рассчитать параметры циркуляционного насоса
Кавитация
Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.
В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.
Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается. Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании
Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.
Оборудование с «сухим» ротором
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.
Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.
Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.
При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с).
Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.
— котел – 0,1-0,2;
— теплорегулятор – 0,5-1;
— смеситель – 0,2-0,4.
При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).
Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.
Особенности работы устройства
Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:
- разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
- устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
- параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
- защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
- позволяет сэкономить топливо и электроэнергию;
- сохраняется постоянный объем воды;
- снижает гидравлическое сопротивление.
Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем
Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.
Устройство гидрострелки отопления
Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.
Внутреннее устройство современного оборудования
Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.
Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.
Особенности конструкции
Дополнительные функции оборудования
Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.
Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.
На схеме показано устройство в разрезе
Принцип работы гидрострелки в системах отопления
От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.
Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:
нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;
Использование контура теплого пола
определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;
Схема системы отопления
объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.
Вариант использования гидрострелки
Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.
Особенности работы системы
В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.
| Изображение | Модели | Свойства | Стоимость, руб. |
|---|---|---|---|
 | Cidruss TПК -40-20*3 | Низколегированная сталь. Мощность отопительной системы – 40 кВт. Максимальная температура теплоносителя 110 градусов. | 5 680 |
 | Север – 60 К2 AISI | Соединяет два контура отопления, коллектор и гидравлический усилитель. Гарантийный срок 5 лет. Мощность – 50 кВт. | 7 180 |
 | IVR Гидравлическая стрелка | Максимальное давление – 6 бар. Материал – сталь. Максимальная температура – 110 градусов. | 8 700 |
 | Meibes ВТ 25 до 50 кВт. | Подходит для отопительной системы закрытого типа. Рабочее давление – 6 бар. Максимальная температура – 110 градусов. | 15 200 |
 | Valtec | Мощность -104. Корпус выполнен из бронзы. В комплекте воздухоотводчик, стальные кронштейны и шаровые краны. | 16 500 |
 | Эверест, фланцевый гидравлический разделитель. | Предназначен для защиты чугунного оборудования от тепловых ударов. | 13 900 |
 | Гидрострелка Watts | Материал изготовления – высоколегированная сталь | 11 800 |
Расчет устройства
