Расчет напора в системе отопления

Обновлено: 27.04.2024

Выбор циркуляционного насоса для системы отопления. Часть 3

Следующим важным параметром, по которому подбирается циркуляционный насос, является напор.

Как мы уже отмечали в предыдущей статье, насос "заставляет" теплоноситель "бегать" по замкнутому контуру, разнося тепло по комнатам дома.

На своем пути вода встречает повороты, ответвления, сужения и расширения участков трубопровода. Кроме того, ей приходится проходить целый ряд важных элементов системы отопления: фильтр грубой очистки, запорную и регулировочную арматуры, теплообменник котла и т.д.

Все перечисленные участки пути, по которым бежит вода, оказывают сопротивление ее движению. Чтобы преодолеть это сопротивление и вовремя доставить тепло нуждающимся в этом помещениям, воде нужно передать определенную побуждающую силу.

Вот этой силой и является т акая важная характеристика, как напор, который измеряется в метрах водяного столба. Этот параметр, по сути, показывает: на какую высоту данный насос может поднять воду. Если он может поднять воду на эту высоту, то, соответственно, передаст воде такую же силу для преодоления гидравлического сопротивления трубопровода и элементов системы отопления на всем пути ее следования.

Спешим, однако, сказать, что в системе отопления сама геодезическая составляющая (количество этажей в здании, этаж, на котором стоит циркуляционный насос, а также этаж, на котором находится самый последний по высоте отопительный прибор и т.д.) не имеет никакого значения. В отличие от системы водоснабжения, где насосу приходится поднимать воду от одной точки до другой и создавать избыточное давление, система отопления является замкнутой. Теплоноситель в контуре течет за счет перепада давления, которое создает насос.

Как же все это посчитать и понять, какой напор нужен насосу?

Отталкиваться нужно от потерь давления в самой системе отопления.

Представьте, что вам нужно перевезти мебель из одного места в другое.

С чего вы начнете решение этой задачи?

Вы станете заказывать машину или сначала посмотрите объем мебели?

Конечно же, прежде чем заказывать машину, вам нужно увидеть объем перевозимого груза. Это поможет определиться с маркой машины, ее грузоподъемностью и вместимостью.

Также обстоит дело и при выборе напора насоса.

Чтобы понять, какой нужен напор, необходимо посчитать каким гидравлическим сопротивлением обладает сама система отопления, и какое препятствие она будет создавать движению воды.

Для этого расчета используют формулу:

ΔP = 1,3 * Σ [R * L] + ΣZ , где

ΔP - потеря давления в системе, Па (измеряется в Паскалях);

Как мы уже говорили, напор насоса измеряется в метрах, а систему считаем в Паскалях. Как соизмерить эти единицы, поговорим чуть дальше.

R - потери давления в трубах, Па/м;

L - длина труб в метрах всего контура отопления (подача и обратка), по которому циркулирует теплоноситель. Расчет ведется по самому длинному и нагруженному контуру (если контуров несколько). Также следует учитывать изменение диаметра трубопровода на разных участках. Поэтому длина конкретного участка считается отдельно.

Z - потери в других элементах системы, Па;

Σ - сумма (символ не несет конкретной цифры, а обозначает сумму тех чисел или параметров, который следуют за ним).

Применение формулы на практике.

По нанесенной на план схеме отопления, где уже проставлена тепловая нагрузка на каждый участок системы (нагрузку считаем, используя методику, приведенную в предыдущей статье), находим самое длинное циркуляционное кольцо. Если диаметр трубопровода на протяжении всего кольца не меняется, то просто записываем его длину. Если кольцо имеет трубы разного диаметра, то считаем общую длину труб каждого диаметра, включая подачу и обратку.

Дальше можно воспользоваться одним из двух способов определения сопротивления системы:

сопротивление, заложенное в проекте (от 100 до 150 Па/м);
сопротивление, создаваемое величиной расхода в зависимости от выбранной скорости движения теплоносителя - оптимальной считается скорость равная 0,3 - 0,7 м/c (по принципу: чем больше расход теплоносителя протекает через одно и то же сечение трубы, тем больше сопротивление движению теплоносителя оказывают внутренние стенки трубы и других элементов системы).

Первый способ - самый легкий для расчета. Сопротивление участков трубы закладывается на стадии проекта по показателям, выверенным на практике и прошедших апробацию в течение продолжительного времени.

Что это за показатели?

Это закладываемое сопротивление участка трубы вне зависимости от ее внутреннего диаметра, равное 100 - 150 Па/м.

Как это делается?

Практикой установлено, что гидравлическое сопротивление трубопровода, равное 100 - 150 Па/м, является наиболее приемлемым с точки зрения оптимизации по: стоимости материала, трудозатратам, выполнению требований СНиП, а также будущим энергозатратам, связанным с работой циркуляционного насоса и других устройств.

Поэтому, заложив, к примеру, сопротивление, равное 100 Па/м, проектировщик приступает к расчету расхода теплоносителя на магистралях, ветках, стояках и т.д., по которым тепло движется в отапливаемые помещения.

Рассчитав тепловые нагрузки и пользуясь заложенными в проект сопротивлением (100 Па/м), проектировщик увеличивает или уменьшает внутренний диаметр трубопровода.

А чем пользуется проектировщик, чтобы понять: когда сопротивление трубопровода при расчетной величине лежит в пределах заложенного сопротивления, а когда выходит за этот предел?

Хотя для этого есть специальные формулы, в большинстве случаев пользуются готовым таблицами, взятыми у производителя трубопровода или из приложений справочников. Пример такой таблицы вы можете посмотреть ниже (для увеличения картинки кликните левой кнопкой мышки по изображению).

Итак, чем же прост этот способ расчета сопротивления отопительной системы дома?

Тем, что измерив длину труб самого протяженного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку), вы умножаете ее на 100 Па/м и получаете гидравлическое сопротивление основного циркуляционного кольца.

Затем полученную цифру увеличиваете на 30% (в большинстве случаев этого достаточно, чтобы учесть потери давления на угольниках, тройниках, не считая их количество и их КМС - коэффициент местного сопротивления).

Далее к полученной цифре вы прибавляете потери давления на фильтре грубой очистки в чистом состоянии (данные берутся в каталоге конкретного производителя), потери давления в котле и потери давления на запорной и регулировочной арматуре. Все перечисленные данные берутся из паспортов или каталогов конкретного производителя.

Выполнив все действия, вы рассчитали потери давления в основном циркуляционном кольце системы отопления.

"Очень долго и сложно", - скажете вы.

Нет! На самом деле, на практике все происходит гораздо быстрее. И пример, рассмотренный ниже, доказательство этому.

Давайте посчитаем потери давления в системе отопления жилого дома, для которого мы рассчитывали расход теплоносителя.

Напомним, площадь дома равна 490 м 2 .

Предположим, что дом четырехуровневый с цокольным этажом, где находится котел и насос. В результате замера, учитывая выбранную схему системы отопления, длина всех труб самого длинного циркуляционного кольца (включая подачу и обратку) у вас получилась 90 м.

В проекте вы решили заложить потери давления в трубопроводе, равные 150 Па/м. В системе у вас заложен фильтр грубой очистки с потерями давления 5000 Па (из каталога производителя). Также установлен котел, потери давления в котором составляют 1770 Па. И не забудем добавить 30% потерь давления от потерь трубопровода на повороты, сужения и ответвления.

Подставляем полученные значения в формулу и получаем:

1,3 * (90 * 150) + 1770 + 5000 = 24320 Па.

Таковы потери давления в нашей системе.

Чтобы подобрать насос, переведем Паскали в метры.

1 м = 9807 Па (или приблизительно в 1 м - 10000 Па).

В нашем случае мы получили потерю давления в системе отопления, равную

24320 / 9807 = 2,48 м.

А теперь будем подбирать насос, но сначала поговорим о таких понятиях как:

РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ.

Для нормальной эксплуатации системы отопления (СО) необходимо правильно ее настроить и отладить. Так что создать схему, смонтировать все — это только часть успеха. Надо еще правильно рассчитать и выставить давление в системе отопления частного дома. Об этом, и о различного рода неполадках и пойдет речь.

Давление в системе отопления частного дома: зачем и как

Избыточное давление создается в системах отопления закрытого типа — с расширительным баком и циркуляционным насосом. Необходимо оно для того, чтобы нормально работало все оборудование. Второе назначение — избежать завоздушивания системы. При повышенном давлении, попавший в трубы воздух «выдавливается» в высшую точку, где он уходит через воздухоотводчик.

Для стабилизации давления в системах отопления частного дома устанавливают расширительный мембранный бак. Именно он отвечает за поддержание более-менее стабильного состояния системы, компенсируя тепловое расширение, которое неминуемо возникает при нагреве теплоносителя. Бак состоит из двух частей, разделенных резиновой эластичной мембраной. В одну (герметичную) часть бака закачивается воздух или инертный газ, создавая в этой камере определенное давление. Как правило, заводская настройка — 1,5 Бар. Если установить бак без изменений, пока в системе давление будет меньше чем 1,5 Бара, бак будет пустым.

Бар — внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере.

1 бар = 0.987 атмосфер

Работает это так. По мере нагрева теплоносителя, он расширяется (вода — меньше, незамерзайки — больше), из-за чего повышается давление (система-то замкнутая). Когда оно становится больше, чем в баке, теплоноситель начинает понемногу заполнять свободную емкость. По мере наполнения мембрана растягивается, уплотняя газ, закачанный во вторую половину бачка. Понятное дело, в этой части давление повышается и последующее заполнение происходит только если в системе теплоноситель «давит» еще сильнее. Все эти изменения происходят плавно, а не скачкообразно.

Таким образом, в замкнутом контуре давление остается более-менее стабильным — до тех пор, пока емкость расширительного бака не заполнится теплоносителем. При остывании теплоносителя, он понемногу сжимается, натяжение мембраны выталкивает его в трубы/радиаторы. Этим снова-таки поддерживается стабильное состояние.

Расчет давления в трубах и в расширительном баке

Не все владельцы частного отопления задумываются о том, каким должно быть давление в системе отопления. Часто руководствуются граничными показаниями котлов. Нельзя чтобы давление в отопительной системе превышало допустимое давление котла. Эту характеристику смотрят в паспорте котла и накачивают теплоноситель до тех пор, пока показания не будет на 0,5-1 бар ниже.

Еще один вариант — ориентироваться на «средние» показатели. Так для небольших систем (для квартир и одноэтажных частных домов) выставляют примерно 1,5 Бар на холодной системе и затем, на протяжении эксплуатации, поддерживают это состояние.

Но правильнее рассчитать каким должно быть давление в системе отопления именно вашего частного дома. По рекомендациям производителей отопительного оборудования, оно высчитывается так:

высоту системы в метрах умножаем на 0,1;
добавляем к этому значению 0,2 — 0,5 Бар (лучше добавить 0,5 Бар — лучше работает);
полученное значение — давление на «холодной» системе;

Например, высота системы — 6 метров (3 этажа). 6*0,1 = 0,6 Бар. Добавляем 0,5 Бар, получаем 1,1 Бар. Эти показатели должны быть на холодном теплоносителе (после закачки, без включения котла).

Еще надо проверить давление в расширительном баке. С завода они поставляются накачанные до 1,5 Атм. Желательно его проверить (автомобильным манометром) и «подстроить» под свою систему.

По правилам эксплуатации давление в расширительном баке отопления должно быть на 0,2 Бар ниже, чем в системе. В этом случае он будет компенсировать расширение теплоносителя и стрелка манометра не будет «скакать». Если говорить о примере, приведенном выше, то расширительный бак должен быть накачан до 0,9 Бар (1,1-0,2 = 0,9 Бар). А если поставить бак с заводскими «настройками», то он работать будет только в том случае, если давление поднимется выше 1,5 Бар. В принципе, это некритично, так как обычно отопительные приборы и арматура легко выдерживают такие показатели. Но, с «правильной» подстройкой, скачков не должно быть совсем. А это более длительная и беспроблемная эксплуатация труб, котла, радиаторов и других элементов.

Что делать, если давление в СО нестабильно

Во время отопительного сезона, можно наблюдать изменения давления в отопительной системе. Отслеживаются они по манометру. Если котел используется автоматизированный, в нем часто манометр встроен, а его указатель находится на корпусе. В других случаях их ставят после котла (на подаче в группе безопасности) или перед ним — на прямом участке непосредственно перед котлом. Если в системе нет манометра, его можно установить на любом участке, при помощи куска трубы и фитингов подключив к любому имеющемуся свободному входу.

Для стравливания давления в системе отопления и спуска теплоносителя в нижней точке системы (часто внизу последнего в ветви радиатора) устанавливается отсечной кран. В нормальном положении он закрыт. Если надо спустить теплоноситель, его открывают. Сливать жидкость можно в подставленную емкость или, через шланг, в ближайшую канализационную трубу.

Для заполнения системы есть другой вход с установленным отсечным краном. В некоторых случаях он смонтирован в котлах, но есть и системы, в которых предусмотрен отдельный ввод для закачки теплоносителя. Если теплоноситель — вода, этот вход подключается к водопроводу (холодной воде). Если нужно закачать другой теплоноситель (например, антифриз), необходимо специальное устройство.

Давление падает

Иногда, после пуска системы (первого или после промывки/ремонта), давление в системе отопления частного дома постоянно падает. Этот процесс может быть практически незаметен, но через неделю-другую оно становится значительно ниже (при той же температуре теплоносителя). Иногда понижение наблюдается в течение нескольких часов. Самая распространенная причина — утечка теплоносителя, то есть — негерметичность труб, радиаторов, соединений и т.д.

Чтобы избавиться от этой проблемы, нужно проверить все соединения. Перед проверкой, прогреваем систему до 80 °C, увеличиваем давление до 2,5 Атм (для закрытой системы), а затем отключаем котел. Т.е. проверку на утечки проводят на остывающей системе. Для начала пройдитесь по всем возможным местам утечек с чистой сухой салфеткой или куском туалетной бумаги (отопление запущено и работает под давлением). Если при проверке одного из соединений салфетка стала влажной или появилось хоть небольшое пятно — проблема найдена. Возможно, подтекает не одно соединение, так что необходимо сделать полный обход системы.Если все стыки проверены, но протечек не найдено, попробуйте еще мыльную пену. Ее также накладывают на все соединения и стыки, на все швы. Этот способ хорош тем, что можно обнаружить самые небольшие протечки.

Особенно тщательно проверяйте американки (накидные гайки). Со временем уплотнительное резиновое кольцо «проседает» и могут появиться микроподтеки. Под действием нагрева системы отопления, выступившая вода быстро испаряется и обнаружить подтек бывает непросто. По этой причине проверку и рекомендуется проводить при остывании системы, о чем было сказано ранее.

После устранения всех текущих подтечек, давление должно стабилизироваться. Если оно все-таки медленно падает, есть два выхода. Первый — надеяться, что оставшиеся микротрещины (а это именно они) «зарастут» солями. Второй — продолжать попытки. Может что и найдете.

Еще один вариант — падение наблюдается некоторое время после закачки теплоносителя, затем стабилизируется. Если снижение не слишком большое (0,2-0,4 Бар), скорее всего, вывелся воздух, который попал в систему с теплоносителем. Чтобы не нервничать по этому поводу, после дополнения теплоносителя пройдите по всей системе, спустите воздух (для этого на всех радиаторах ставят краны Маевского или другие воздухоотводчики).

Давление скачет

Скачки давления в системе отопления частного дома возможны по двум причинам:

неправильно работает (или совсем не работает) расширительный бак;
завоздушивание.

Со вторым вариантом все ясно: пройдитесь по всем отопительным контурам, открывайте воздухоотводчики, спускайте теплоноситель до тех пор, пока не пойдет ровная струйка воды. Этот обход надо повторить несколько раз подряд. Только если после очередного обхода ни на одном приборе воздуха не было, можно считать, что вы стравили весь воздух. Теперь давление в системе отопления частного дома должно быть стабильным.

Второй вариант — с некорректной работой расширительного бака чуть сложнее. Тут есть варианты:

Объем расширительного бака недостаточен. Он должен составлять 10-15% от объема системы. Чтобы найти объем системы, находите «литраж» всех ее компонентов (радиаторы+трубы+котел). От этой цифры и исходят, определяя объем расширительного бака. Если оказывается, что имеющийся у вас бак меньше чем необходимо, можно установить второй. Общий объем не должен быть меньше высчитанного значения
Неправильно выставлено давление в расширительном баке или его вообще нет. Для этого проводим измерение (удобно при помощи автомобильного манометра). Для этих целей на баке есть специальный вход. Стандартно, с завода, они идут накачанные до 1,5 Бар.
- - Если показания примерно такие, а система нестабильна (при нагреве сильно скачет манометр), проверяете фильтр, патрубок и т.д., которые стоят перед баком. Возможно, проблема в заросших трубах.
  - Если показания намного ниже или вообще «ноль» — попробуйте накачать до нужного значения (велосипедным или автомобильным насосом). Если давление в расширительном баке не держится, значит прохудилась мембрана и придется ее менять, либо покупать новый бак.

Вообще же вариантов может быть масса. Например, при установке алюминиевых радиаторов может образовываться водород. Алюминий взаимодействует с медным теплообменником котла (обычное дело). В результате взаимодействия этой гальванической пары и образуется газ, который стравливается через воздухоотводчики. В результате — давление постоянно падает.

Давление растет

Третья проблема с давлением в системе отопления частного дома — рост. Постепенно происходит повышение. Для снижения теплоноситель сливают, доводя показатель до нормы. Но, после остывания, давление в системе отопления оказывается значительно ниже нормы. Иногда оно становится настолько низким, что котел просто не включается.

Возможные причины две — некорректная работа расширительного бачка или большое количество воздуха (или другого газа) в теплоносителе. Для начала надо проверить работу МБ (мембранного бака). При таких «симптомах» может стоять бак недостаточного объема (15% от объема системы при использовании воды и 20% при заливке незамерзаек), порвана мембрана, малое давление в баке или засорен выходной патрубок. Во всех случаях бак не выполняет свои функции, поэтому при нагреве теплоносителя давление растет (за счет теплового расширения жидкостей).

Целостность мембраны проверяется нажатием на ниппель (золотник), который есть на «макушке» бака. Если бак в нормальном состоянии, из него должен с шипением выходить воздух. Если мембрана порвана и бак заполнен водой, из отверстия польется вода. Только не перепутайте с конденсатом. Конденсата может быть несколько капель. В исправном расширительном баке, после того как конденсат выйдет, идет воздух. Если же мембрана порвана, вода течет все время. Если у вас такой случай, можно попробовать заменить мембрану или купить новый бак.

Недостаточное давление проверяется при помощи подключенного к ниппелю манометра (можно использовать автомобильный). Давление в баке должно быть на 0,2-0,3 Бар ниже чем в системе. Если оно недостаточно высокое, бак просто постоянно заполнен водой и по этой причине не компенсирует растущее давление в системе.

При недостаточном объеме мембранного бака, система ведет себя нормально на низких и средних температурах нагрева теплоносителя, а вот при высокой температуре давление в отопительном контуре растет. Пересчитав объем системы и сравнив его с объемом имеющегося бака, решаете, нужен ли вам второй, или, если есть необходимость, можно бак заменить большим.

Засор на входе в бак дает похожую ситуацию: давление в системе отопления растет. В зависимости от плотности засора поступление воды в расширительный бак или совсем перекрыто, или частично. Но, в любом случае бак не работает так как нужно. Решение проблемы — перекрыть кран, который идет на бак, снять фильтр, прочистить его и все восстановить.

Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса

Чтобы система отопления с принудительной циркуляцией работала с требуемой эффективностью, необходимо, чтобы насос не только обеспечивал перекачивание определенного объёма теплоносителя за единицу времени. Чрезвычайно важное значение имеет создаваемый циркуляционным насосом напор.

Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса

Несоответствие этого параметра реальным условиям может привести к «запиранию» контуров, то есть неработоспособности отдельных участков или даже всей системы отопления в целом. Правильно определиться с нужной характеристикой прибора поможет калькулятор расчета напора циркуляционного насоса.

Ниже будут приведены и необходимые пояснения

Калькулятор расчета напора циркуляционного насоса

Пояснения к проведению расчетов

Во-первых, любая система отопления, даже самая простейшая – это определенная длина труб, которые обязательно обладают своим гидравлическим сопротивлением.
Во-вторых, серьезными препятствиями для свободного перемещения теплоносителя становятся элементы запорной и регулировочной арматуры. Особенно это актуально для систем отопления, оснащенных термостатическими приборами регулировки температуры в приборах теплообмена.

Формулы расчета суммарного гидравлического сопротивления системы – достаточно слоны и громоздки. Но в предлагаемом калькуляторе применен упрощенный алгоритм, который, однако, дает результат со вполне допустимой погрешностью, и имеющий определенный эксплуатационный резерв. Таким образом, приобретая насос с показателями, не ниже расчётных, можно быть уверенным в работоспособности системы по этому критерию.

Цены на циркуляционные насосы

~~циркуляционный насос~~

В калькуляторе будет запрошена длина труб в системе. Указывается полная, суммарная длина всех вертикальных и горизонтальных участков, и подачи и «обратки».
В поле особенностей применяемой запорно-регулировочной арматуры следует выбрать пункт, наиболее близко подходящий к условиям создаваемой системы отопления.

Что еще важно знать о циркуляционных насосах?

Подробная информация об устройстве этих приборов, об их основных характеристиках, критериях выбора, о правилах врезки в систему – в специальной статье, посвящённой циркуляционным насосам для отопления .

Гидравлический расчет системы отопления: главные цели и задачи выполнения данного действия

Эффективность отопительной системы вовсе не гарантируют качественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.

Наличие ошибок, допущенных при монтаже, может свести на нет работу котла, работающего на полную мощность: либо в помещениях будет холодно, либо затраты на энергоносители будут неоправданно высокими.

Поэтому важно начинать с разработки проекта, одним из важнейших разделов которого является гидравлический расчет системы отопления.

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.

Давление растет, если температура нагрева теплоносителя повышается и наоборот – падает при ее снижении.

Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.

На данном этапе проектирования определяются:

диаметр труб и их пропускная способность;
местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
требования гидравлической увязки;
потери давления по всей системе (общие);
оптимальный расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:

Собрать исходные данные и систематизировать их.
Выбрать методику расчета.

Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.

Схематичное изображение отопительной системы в частном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

мощности радиаторов;
расхода теплоносителя;
расстановки теплового оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

Расчет диаметра труб

Расчет сечения труб должен опираться на результаты теплового расчета, обоснованные экономически:

для двухтрубной системы – разность между tr (горячим теплоносителем) и to (охлажденным – обраткой);
для однотрубной – расход теплоносителя G, кг/ч.

При скорости движения воды, равной 0,6 м/с в системе появляется характерный шум, если же она менее 0,2 м/с, появляется риск возникновения воздушных пробок.

Для расчетов потребуется еще одна скоростная характеристика – скорость теплопотока. Она обозначается буквой Q, измеряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени

Q (Вт) = W (Дж)/t (с)

Кроме вышеперечисленных исходных данных для расчета потребуются параметры отопительной системы – длина каждого участка с указанием приборов, подключенных к нему. Эти данные для удобства можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.

Таблица параметров участков

Обозначение участка	Длина участка в метрах	Количество приборов а участке, шт.
1-2	1,8	1
2-3	3,0	1
3-4	2,8	2
4-5	2,9	2

Расчет диаметров труб достаточно сложный, поэтому проще воспользоваться справочными таблицами. Их можно найти на сайтах производителей труб, в СНиП или специальной литературе.

Монтажники при подборе диаметра труб пользуются правилом, выведенным на основании анализа большого числа отопительных систем. Правда, это касается только небольших частных домов и квартир. Практически все отопительные котлы оборудованы патрубками подачи и обратки ¾ и ½ дюйма. Такой трубой и выполняется разводка до первого разветвления. Далее на каждом участке размер трубы уменьшают на один шаг.

Такой подход не оправдывает себя, если в доме имеется два или более этажей. В этом случае приходится производит полноценный расчет и обращаться к таблицам.

Вычисление местных сопротивлений

Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:

шероховатость внутренней поверхности трубы;
наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
повороты;
протяженность;
наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.

Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).

Исходные данные для расчета:

Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.

Если в доме стоит печка, отопить она сможет лишь небольшое помещение. Установка батарей отопления в частном доме большой площади обязательна, так как в противном случае отдаленные от печи комнаты отапливаться не будут.

Основные характеристики газового котла Buderus представлены в этом обзоре.

О том, как запустить газовый котел, расскажем в этой статье.

Гидравлическая увязка

Балансировка перепадов давления в отопительной системе выполняется посредством регулирующей и запорной арматуры.

Гидравлическая увязка системы производится на основании:

проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
технических характеристик арматуры.

Установочные характеристики – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а затем – в каждый прибор.

Потери давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где

Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.

Определение потерь

Гидравлическое сопротивление главного циркуляционного кольца представляет собой сумму потерь его составляющих элементов:

Сумма всех этих величин и дает полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.

В качестве примера рассмотрим двухтрубную гравитационную систему отопления.

Исходные данные для расчета:

расчетная тепловая нагрузка системы – Qзд. = 133 кВт;
параметры системы – tг = 75 0 С, tо = 60 0 С;
расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м 3 /ч;
присоединение отопительной системы к котлам производится через гидравлический разделитель горизонтального типа;
автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = 80 0 С;
автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей производится посредством стальных труб (водогазопроводных).

Диаметры участков трубопроводов подобраны с использованием номограммы для заданной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.

На участке 1 установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно информации производителя составляет 800 Па.

На участке 1а установлен фильтр диаметром 65 мм и с пропускной способностью 55 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:

0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.

Варианты двухтрубной отопительной системы

Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 25 м3/ч составит 9200 Па.

Суммарные потери давления в системе снабжения теплом распределителей будут равняться 21514 Па или приблизительно 21,5 кПа.

Как собрать пресс для топливных брикетов своими руками, вы узнаете в этой статье.

Аналогичным образом производится расчет остальных частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет производится с использованием 1-го направления.

Видео на тему

В системах с закрытым баком, водяные насосы для отопления дома – неотъемлемый элемент, который должен разгонять теплоноситель до определённой скорости, поддерживать стабильное давление в системе и создавать напор, достаточный, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое трубами и арматурой.

Но польза от насоса будет и в открытых системах. Хотя они могут функционировать только за счёт гравитации, прибор заметно повысит КПД отопления.

Чтобы агрегат выполнял свои функции, нужно грамотно произвести расчёт циркуляционного насоса для системы отопления. Как это сделать, будет рассказано ниже.

Как рассчитать параметры насоса?

Существует два типа приборов:

с сухим ротором;
с мокрым.

Выбрать между ними не сложно. Если это обычное отопление, а не крупная котельная, лучше взять мокрый тип.

Однако есть ещё параметр производительности (его называют расходом).

Эту цифру можно посмотреть в сопроводительной документации и подобрать для определённой системы отопления.

Другой важный момент – напор помпы.

Чтобы понять разницу между производительностью и напором, можно проиллюстрировать это на примере бытовых насосов. Прибор с высокой производительностью и маленьким напором – это агрегат, который за считанные минуты осушит затопленный подвал (вода забирается с небольшой глубины).

А большой напор при маленькой производительности – это погружной насос для скважины. Он может поднять воду и перекачать её на большие расстояния, но воды этой будет немного.

Системы отопления с естественной циркуляцией имеют много минусов, поэтому сейчас они применяются редко. Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ перед самотечной.

Порядок установки циркуляционного насоса в отопительную систему описан тут.

Расчеты производительности насоса

Производительность (расход) – это показатель объёма, который перекачивает агрегат за определённое время. Например, литры в минуту, литры в час или метры кубические за те же отрезки времени.

Для подсчётов нужны три величины:

Разница температуры воды на подаче и обратке (Δt).
Мощность котла (N);
Теплоёмкость воды – это стандартный показатель = 1,16.

Снятия температур теплоносителя производят на выходе из котла и на входе обратной трубы в котёл. Если нет возможности сделать замеры, берут примерный усреднённый показатель – это:

20 °C для системы с радиаторами;
15°C если установлены скрытые конвекторы;
10 °С для муниципального жилья, в котором радиаторы не перегревают;
5° C для системы тёплый пол.

Формула для подсчёта требуемой производительности (Q) в л/час:

Q = N : (1,16 * Δt)

Приведём пример для котла мощностью 8 кВт и разницей температур 15 °С.

Q = 8000 (Вт) : (1,16 * 15) = 8000 : 17,4 = 460 л/час.

Превратить л/час в кубометры, можно, просто разделив итог на 1000. То есть 460 л/ч = 0,46 м3/ч. Получается, что для такой системы будет достаточно слабенького циркуляционного насоса.

Не стоит брать прибор ни с запасом, ни с дефицитом мощности. Как работа с надрывом, так и «в пол силы» негативно скажется на механизме.

Расчет гидравлического сопротивления системы

Расчёта основанного на мощности котла может быть недостаточно, ведь система от системы отличается протяжённостью, диаметром труб, наличием поворотов, количеством радиаторов и арматуры – а это всё препятствия на пути потока.

Знать гидравлическое сопротивление важно для того, чтобы выяснить требуемый напор.

Напор – показатель того, на какую высоту теоретически может поднять данная помпа столб воды. Отражает способность насоса преодолевать сопротивление системы.

Высчитать точный напор в домашних условиях можно, только если есть доступ к технической литературе. Точная формула расчёта такая:

H = (R * L + Z) : p * V

H – искомая величина (напор).
R – сопротивление прямого участка (100 – 150 – получено опытным путём).
L – общая протяжённость труб.
Z – табличные данные. Сопротивление каждого фитинга и арматуры.
P – плотность теплоносителя.
V – скорость движения теплоносителя.

А для примерных расчётов нужно только будет измерить общую длину труб и оценить количество арматуры.

На каждые 10 м труб понадобится 0,6 м напора помпы (измеряется подача и обратка, округляется до десятков и полученный показатель умножается на 0,6).

К результату добавляется от 20 – 70 % (минимальный показатель для простых систем, максимальный – для перегруженных арматурой).

Трёхходовой смеситель отнимает 20 % скорости;
Фитинг – 30 %;
Термореле – 70 %.

Владельцы частных домов не всегда имеют возможности обратиться в сервисный центр по ремонту насосов. Ремонт циркуляционного насоса своими руками должен освоить каждый владелец агрегата.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией описан в этой теме.

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.

Несколько дополнительных советов

На долголетие во многом влияет то, из каких материалов сделаны основные детали. Предпочтение стоит отдать помпам из нержавейки, бронзы и латуни.
Обратите внимание, на какое давление в системе рассчитан прибор. Хотя, как правило, с этим не возникает трудностей (10 атм. – хороший показатель).
Устанавливать насос лучше там, где температура минимальная – перед входом в котёл.
На входе важно установить фильтр.
Помпу желательно располагать, чтобы она «высасывала» воду из расширителя. Значит, порядок по ходу движения воды будет таким: расширительный бак, насос, котёл.

Заключение

Итак, для того, чтобы циркуляционный насос работал долго и добросовестно, нужно посчитать два основных его параметра (напор и производительность).

Не стоит стремиться постичь сложную инженерную математику.

В домашних условиях достаточно будет приблизительного расчёта. Все получившиеся дробные числа округляются в большую сторону.

Видео на тему

Читайте также: