Во-первых
Отправной точкой при подборе циркуляционного насоса системы отопления
является потребность здания в тепле, рассчитанная
для наиболее холодного времени года. При профессиональном проектировании
этот показатель определяют на компьютере.
Ориентировочно
его можно высчитать по площади обогреваемого помещения.
Согласно европейским стандартам на отопление 1 кв.м в доме с
1–2 квартирами необходимо 100 Вт, а для многоквартирных домов 70
Вт. Если состояние здания не отвечает нормативам, проектировщик берет в
расчет более высокое удельное потребление тепла. Для жилых
домов с улучшенной теплоизоляцией и производственных помещений требуется
30–50 Вт/кв.м.
В России подобные стандарты для домов с 1–2 квартирами пока не
определены. СНиП 2.04.07-86* “Тепловые сети” рекомендует рассчитывать
максимальный тепловой поток на отопление 1 кв.м общей площади жилых
домов, строящихся с 1985 г. по новым типовым проектам, по следующим
укрупненным показателям:
- для 1–2-этажных зданий – 173 Вт/кв.м при расчетной температуре наружного
воздуха –25 град C и 177 Вт/кв.м при –30 град C;
- для 3–4-этажных зданий – соответственно 97 и 101 Вт/кв.м.
По СНиП 2.04.05-91* “Отопление, вентиляция и кондиционирование”
расчетная температура наружного воздуха в Москве составляет –26
град C. Методом интерполяции получим, что в столице удельная тепловая
потребность 1–2-этажных жилых домов равняется 173,8 Вт/кв.м,
а 3–4-этажных – 97,8 Вт/кв.м.
Во-вторых
Определив
потребление тепла (Q, Вт), следует перейти к расчету требуемой
производительности насоса (подаче) по формуле:
G = Q/1,16 х DT (кг/ч), где:
DT – разница температур в подающем и обратном трубопроводе схемы
отопления (в стандартных двухтрубных системах она составляет 20 град C;
в низкотемпературных 10 град C; для теплых полов 5 град C);
1,16 – удельная теплоемкость воды (Вт*ч/кг*град C). Если используется
другой теплоноситель, в формулу необходимо внести соответствующие
коррективы.
Такую
методику расчета предлагают заграничные проектировщики. В обязательном
приложении к СНиП 2.04.05-91* приведена следующая формула:
G = 3,6 х *Q/(c х DT) (кг/ч), где:
c – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/ кг*град C . Для пересчета
полученной величины в куб.м/ч (как правило, именно эта единица
измерения производительности насосов используется в технической
документации) необходимо разделить ее на плотность воды
при
расчетной температуре; при 80 град C она составляет 971,8 кг/куб.м.
В третьих
Кроме необходимой подачи, насос должен обеспечивать давление
(напор), достаточное для преодоления сопротивления
трубопроводной
сети. Для правильного выбора нужно определить потери в наиболее
протяженной линии схемы (до самого дальнего радиатора).
При проектировании новой системы возможны точные расчеты с
учетом сопротивления всех элементов нитки (труб, фитингов, арматуры
и приборов); обычно необходимые сведения приводятся в паспортах на
оборудование. Здесь можно использовать формулу:
H
= (R х l + *Z)/p х g (м), где:
R – сопротивление в прямой трубе (Па/м);
l – длина трубопровода (м);
*Z – сопротивление фитингов и т. д. (Па);
p – плотность перекачиваемой среды (кг/куб.м);
g – ускорение свободного падения (м/кв.с).
В случаях с действующими теплопроводами подобные вычисления,
как правило, невозможны. В таких ситуациях чаще всего пользуются
приблизительными оценками.
Полученные опытным путем данные свидетельствуют, что сопротивление
прямых участков трубы (R) составляет порядка 100–150
Па/м. Это соответствует необходимому напору насоса в 0,01–0,015 м на 1 м
трубопровода. В расчетах нужно учитывать длину и подающей,
и обратной линии.
Также на опыте было определено, что в фитингах и арматуре
теряется около 30% от потерь в прямой трубе. Если в системе есть терморегулирующий
вентиль, добавляется еще около 70%. На трехходовой смеситель в узле
управления всей системой отопления или устройство,
предотвращающее естественную циркуляцию, приходится 20%.
Cпециалисты из фирмы Wilo Э. Бушер и К. Вальтер рекомендуют
следующую формулу примерного расчета напора (в метрах):
H = R х l х ZF, где ZF – коэффициент запаса.
Если установка не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни
смесителем, ZF = 1,3; для контура с терморегулирующим вентилем
ZF = 1,3 х 1,7 = 2,2; когда система включает оба прибора ZF = 1,3 х 1,7
х 1,2 = 2,6.
В
заключение
Определив так называемую рабочую точку “циркуляционника” (напор
и подачу), остается подобрать в каталогах насос с близкой
характеристикой. По производительности (Q) рабочая точка должна попадать
в среднюю треть диаграммы (рис. 1).
Нельзя
забывать, что рассчитанные параметры необходимы для действия системы при
максимальной нагрузке. Такие условия встречаются крайне редко, наибольшую
часть отопительного сезона потребность в тепле не так велика. Поэтому,
если есть сомнения, всегда нужно выбирать меньший насос. Это
позволяет
не только сэкономить при его покупке, но и снизить в дальнейшем расходы
на электроэнегию.
Пример в качестве
проверки
Правильность расчетов по представленной методике можно
проверить, сравнив их результаты с итогами точных вычислений в реальном
проекте, выполненном
в соответствии со СНиП.
По заданию требовалось
рассчитать циркуляционный насос для
двухтрубной системы отопления с поэтажной разводкой трубопроводов от
коллектора.
Предварительно
было определено, что потребность здания в тепле составляет 45,6 кВт,
необходимый для отопления расход теплоносителя 2,02 куб.м/ч.
Схема
трубопроводов до самого отдаленного радиатора включает четыре участка и
теплорегулирующий вентиль.
Суммарные потери давления в них равняются:
DP = 0,63 + 0,111 + 0,142 + 0,289 = 1,178 м
Согласно СНиП 2.04.05-91*, на неучтенные потери давления к этой
величине следует добавить 10%:
DP = 1,178 х 1,1 = 1,296 м
Таким образом, “циркуляционник” для данной системы должен
обеспечивать подачу 2,02 куб.м/ч теплоносителя и напор в 1,3 м. Этим
условиям отвечает насос
WCP 20-40 (Wester) или UPS 25-40 (Grundfos).
При расчетах по методике, изложенной в статье, получаем:
H = 0,015 х (3,2 + 4,4 + 8,9 + 21,7) х
1,3 х 1,7 = 1,266 м,
что не слишком отличается от величины,
полученной ранее.
В дополнение
Опираясь на данную методику, некоторые производители насосов
разрабатывают и более удобные и точные способы подбора оборудования. В
частности, можно порекомендовать читателям диаграммы, представленные в
каталоге “Бессальниковые циркуляционные насосы” фирмы Grundfos.
|
