Oběhové čerpadlo pro vytápění: výpočet parametrů a výběr podle charakteristik

Nucený oběh vody v autonomních topných systémech zajišťuje oběhové čerpadlo. Výběr zařízení se zpravidla provádí ve fázi projektování domu.

Ale někdy je zařízení zakoupeno později, když přirozená cirkulace nestačí k rovnoměrnému ohřevu všech baterií. Při výběru oběhového čerpadla je důležité správně spočítat potřebný výkon a vyvinutý tlak, aby otopný systém fungoval efektivně.

Způsoby výběru čerpadla

Přesný hydraulický výpočet je nejsprávnější možností používanou při návrhu systému ústředního vytápění v bytových domech a průmyslových podnicích.

Ne všichni instalatéři, kteří instalují autonomní kotle a vodou vyhřívané podlahy, však mají potřebné znalosti pro výpočet. Pro výběr oběhového čerpadla proto můžete použít jednodušší metody:

• při výměně poškozeného čerpacího zařízení zakupte stejný model;
• při stavbě domu si objednejte projekt topného systému u topenářů;
• vypočítat potřebné parametry mechanismu nezávisle pomocí jednodušších vzorců.

Při objednání projektu od inženýrů bude jakýkoli parametr zdůvodněn. Čerpadlo vybere projektant přesně pro otopnou soustavu, bez zbytečné „rezervy“, která zvyšuje spotřebu elektrické energie a materiálu při instalaci. Projektant zdůvodní každý údaj výpočtu.

U malých domů si můžete parametry vypočítat sami. Znalost jednoduchých vzorců je také užitečná, pokud potřebujete zkontrolovat čísla vypočítaná projektantem.

Význam označení při výběru čerpadla

Všechna oběhová čerpadla jsou označena identifikačním znakem, který se skládá ze tří čísel: průměr závitu (mm), výkon hlavy (cm, mohou dodávat chladivo do výšky 2 až 8 metrů), instalační délka výrobku (mm).

Nejběžnější modely jsou z hlediska tlaku tzv. „čtyřky“, „šestky“ a „osmičky“. Přitom třírychlostní zařízení mohou být při přepínání režimu buď „čtyřka“ nebo „osmička“.

Proč je důležité si před nákupem spočítat parametry?

Správně vybrané dobré zařízení je odolné a ekonomické zařízení, které plní všechny povinnosti, které mu byly přiděleny při distribuci tepla potrubím.

Pokud jsou parametry vypočteny nesprávně:

• Utraťte více peněz, ale můžete ušetřit. Například „osmičku“ s maximální kapacitou koupili za 25 tisíc rublů a podle propočtů „šestka“ stačí za 16 tisíc rublů.
• Utrácejte za elektřinu více, než potřebujete, aby váš systém fungoval hladce. Stejná „osmička“ spotřebovává elektřinu 2krát více než „šestka“. Během roku se rozdíl v nákladech nezdá nijak markantní, ale za desítky let se s přihlédnutím k neustále rostoucí ceně elektřiny nashromáždí velké množství.
• Kupte si zařízení s nízkou spotřebou, které nebude dodávat chladicí kapalinu do vzdálených baterií. V důsledku toho bude část domu v zimě chladná.

Jaké parametry potřebujete znát pro výpočet?

Při výpočtu výkonu zařízení musíte nejprve objasnit:

• vyhřívaný prostor (S_n);
• výkon zdroje tepla – topného kotle (P_n);
• výkon oběhového čerpadla (Q);
• hlavu potřebnou k překonání hydraulického odporu v systému Hpu.

Výkon kotle (AOGV – plynový ohřev vody) je třeba vypočítat podle vzorce:

Zde S_n – vytápěná plocha (mXNUMX), Q_ud – měrná potřeba tepla místnosti, která závisí na typu domu: pro vícebytové domy mají hodnotu 70 W / cu. m, pro soukromé budovy – 100 W / cu. m

Za 150 m150. m výpočet bude následující: 100 * 1000 / 15 = XNUMX kW.

Metoda výpočtu parametrů oběhového čerpadla

Topný systém s oběhovým čerpadlem bude efektivně fungovat, pokud radiátory nebo potrubí v podlahách dostanou v krátké době dostatek tepla. Toho je dosaženo správným výběrem mechanismu pro tlak a výkon.

Výpočet výkonu oběhového čerpadla

Výkon zařízení udává, kolik chladicí kapaliny dokáže přenést za jednotku času. Parametr se měří v metrech krychlových. m/h a vypočítá se podle vzorce:

Zde R_n – výkon AOGV (viz výše),t₁ — teplota přívodní chladicí kapaliny, t₂ – teplota zpátečky.

Výpočet výkonu kotle je již znám. Tepelná kapacita vody je 0,86. Pokud se v topném systému používá nemrznoucí směs, parametry se vypočítají s přihlédnutím ke složení látky. Nemrznoucí směs má zpravidla o 15–20 % nižší tepelnou kapacitu.

Z neznámých zbývá pouze zjistit teplotu na přívodním potrubí a na vratném potrubí. Tyto hodnoty se vypočítají jednoduchou metodou. Nejprve se naměřené hodnoty zaznamenají pomocí měřicích přístrojů, poté se menší odečte od většího.

Příklad výpočtu

• Výkon kotle (AOGV) pro dům 150 m15. m = XNUMX kW.
• Topný systém je plněn vodovodní vodou s koeficientem tepelné kapacity 0,86.
• Teplota v přívodním potrubí je 70℃.
• Teplota nosiče tepla ve zpětném potrubí je 65 ℃.

Q u0,86d 15 * 70 / (65-2,58) uXNUMXd XNUMX metrů krychlových m/h

Výpočet výšky vodního sloupce (hlavice) H_pu

Po výpočtu výkonu čerpacího zařízení je nutné vypočítat tlak, který je potřebný k překonání hydraulického odporu prvků topného systému. K tomu je nutné změřit plochu od kotle po nejvzdálenější baterii a následně vypočítat tepelnou ztrátu tohoto nejprotaženějšího potrubí okruhu.

Výpočet hlavy čerpadla se provádí podle vzorce:

Zde: H_pu – tlak; R je ztráta tepla v potrubí; L je délka topného okruhu; ZF je součinitel odporu tvarových a uzavíracích ventilů.

Tepelné ztráty se měří v Pa/m a závisí na průměru potrubí. U plastových a kovoplastových potrubí je indikátor zpravidla na úrovni 150 Pa / m.

Pokud nelze vypočítat přesnou délku topného okruhu, vypočítá se tento parametr s ohledem na rozměry vytápěného prostoru. Délku, šířku a výšku domu je třeba sečíst a pak by měl být výsledek dvojnásobný.

Příklad: dům o rozloze 150 m10. m šířka – 2,5 m, výška – 15 m, délka – 10 m. Délka topného okruhu: L u2,5d (15 + 2 + 55) * XNUMX uXNUMXd XNUMX metrů.

Přesné určení součinitele hydraulického odporu armatur ZF je obtížnější. Pro jednoduchý výpočet vezměte hodnotu 1,3 – pokud není termostatický ventil, nebo 2,2 – pokud je.

Všechny získané údaje je nutné do vzorce dosadit. Vypočítejte tlak v přítomnosti termostatického ventilu: H_pu u150d 55 * 2,2 * 10000 / 1,815 u1,8d XNUMX m. Zaokrouhleno na jednu desetinu – XNUMX metru by měla být tlaková síla k překonání hydraulického odporu topného systému.

Přesnější metoda pro výpočet potřebné hlavy

Jedná se o metodu výpočtu hydraulického odporu, kdy pro přesnější stanovení výkonových parametrů čerpadla je možné vzít v úvahu nikoli celkový koeficient tepelné ztráty, ale přesný údaj – celkovou tlakovou ztrátu v systému.

Topný systém se skládá z různých prvků a každý má svůj vlastní indikátor tepelné ztráty. Mezi tyto části patří:

• ventily;
• ventily;
• filtry;
• baterie;
• teploměry;
• regulační mechanismy.

Chcete-li vypočítat celkovou tlakovou ztrátu v systému, musíte znát hodnoty každého z těchto prvků. Tyto informace jsou v technické dokumentaci každého zařízení. Rozsah ztrát pro různé prvky je uveden v tabulce níže.

Většina autonomních topných systémů, které se používají k vytápění venkovských domů a chat, je dnes vybavena oběhovými čerpadly. Pro dosažení požadovaných výsledků při instalaci takového hydraulického stroje je nutné provést předběžný výpočet oběhového čerpadla pro topný systém a na základě získaných hodnot vybrat čerpací zařízení s odpovídajícími charakteristikami.

Správný výběr oběhového čerpadla zajistí efektivní provoz topného systému a zabrání zbytečným nákladům

Oblasti použití oběhových čerpadel

Hlavním úkolem oběhového čerpadla je zlepšit cirkulaci chladicí kapaliny prostřednictvím prvků topného systému. Problém již vychlazené vody vstupující do radiátorů vytápění je dobře známý obyvatelům vyšších pater bytových domů. Takové situace jsou spojeny se skutečností, že chladicí kapalina v takových systémech se pohybuje velmi pomalu a má čas vychladnout, než se dostane do částí topného okruhu umístěných ve značné vzdálenosti.

Při provozu autonomních topných systémů ve venkovských domech, ve kterých voda přirozeně cirkuluje, můžete také narazit na problém, když se radiátory instalované v nejvzdálenějších bodech okruhu sotva zahřejí. Je to také důsledek nedostatečného tlaku chladicí kapaliny a jejího pomalého pohybu potrubím. Aby se předešlo takovým situacím jak v bytových domech, tak v soukromých domech, umožňuje instalace oběhového čerpacího zařízení. Nuceně vytvářející požadovaný tlak v potrubí, taková čerpadla poskytují vysokou rychlost pohybu ohřáté vody i k nejvzdálenějším prvkům topného systému.

Čerpadlo zvyšuje účinnost stávajícího vytápění a umožňuje vylepšit systém přidáním dalších radiátorů nebo automatizačních prvků

Topné systémy s přirozenou cirkulací kapaliny, která přenáší tepelnou energii, jsou efektivní při vytápění malých domů. Pokud však takové systémy vybavíte oběhovým čerpadlem, můžete nejen zvýšit efektivitu jejich použití, ale také ušetřit na vytápění snížením množství energie spotřebované kotlem.

Oběhové čerpadlo je svou konstrukcí motorem, jehož hřídel přenáší rotaci na rotor. Na rotoru je instalováno kolo s lopatkami – oběžné kolo. Oběžné kolo, které se otáčí uvnitř pracovní komory čerpadla, tlačí ohřátou kapalinu, která do něj vstupuje, do výtlačného potrubí a vytváří proud chladicí kapaliny s požadovaným tlakem. Moderní modely oběhových čerpadel mohou pracovat v několika režimech a vytvářet různé tlaky chladicí kapaliny, která se jimi pohybuje v topných systémech. Tato možnost umožňuje rychle vytopit dům, když nastane chladné počasí, spuštěním čerpadla na maximální výkon, a poté, když se v budově vytvoří příjemná teplota vzduchu, přepnout zařízení do ekonomického provozního režimu.

Zařízení oběhového čerpadla pro vytápění

Všechna oběhová čerpadla používaná k vybavení topných systémů jsou rozdělena do dvou velkých kategorií: zařízení s “mokrým” a “suchým” rotorem. U čerpadel prvního typu jsou všechny prvky rotoru neustále v chladicím médiu a u zařízení se „suchým“ rotorem je pouze část takových prvků v kontaktu s čerpaným médiem. Čerpadla s „suchým“ rotorem se liší větším výkonem a vyšší účinností, ale při provozu vydávají velký hluk, což se nedá říci o zařízeních s „mokrým“ rotorem, které vydávají minimum hluku.

Proč potřebujete provést výpočet?

Oběhové čerpadlo instalované v topném systému musí efektivně řešit dva hlavní problémy:

1. vytvořit v potrubí takový tlak kapaliny, který bude schopen překonat hydraulický odpor v prvcích topného systému;
2. zajistit neustálý pohyb požadovaného množství chladicí kapaliny všemi prvky topného systému.

Aby se oběhové čerpadlo dokázalo vyrovnat s výše uvedenými úkoly, mělo by být takové zařízení vybráno až po provedení výpočtu vytápění.

Při provádění tohoto výpočtu se berou v úvahu dva hlavní parametry:

• celková potřeba tepelné energie budovy;
• celkový hydraulický odpor všech prvků vytvořeného topného systému.

Tabulka 1. Tepelný výkon pro různé místnosti

Po určení těchto parametrů již můžete vypočítat odstředivé čerpadlo a na základě získaných hodnot vybrat oběhové čerpadlo s odpovídajícími technickými vlastnostmi. Takto zvolené čerpadlo zajistí nejen požadovaný tlak chladicí kapaliny a její stálou cirkulaci, ale také bude pracovat bez nadměrného zatížení, které může způsobit rychlé selhání zařízení.

Jak správně vypočítat výkon čerpadla

Tak důležitý parametr oběhového čerpadla, jako je jeho výkon, udává, kolik chladicí kapaliny dokáže posunout za jednotku času. Výpočet výkonu oběhového čerpadla, které je označeno písmenem Q, se provádí pomocí následujícího vzorce:

Parametry použité v tomto vzorci jsou uvedeny v tabulce.

Tabulka 2. Parametry chladicí kapaliny pro výpočet výkonu čerpadla

Potřeba prostor domu v množství tepla na jejich vytápění, které se označuje písmenem R, se určuje v závislosti na klimatických podmínkách oblasti, ve které se takový dům nachází. Takže pro domy, které jsou provozovány v evropském klimatu, jsou vybrány následující hodnoty tohoto parametru:

• soukromé domy malé a střední plochy – 100 kW na 1 m 2;
• bytové domy – 70 kW na 1 m 2 jejich areálu.

Pokud se výpočet výkonu tepelného čerpadla provádí pro budovy s nízkými tepelně izolačními vlastnostmi, měla by se hodnota tepelného výkonu vložená do vzorce zvýšit. Pro průmyslové prostory a prostory umístěné v budovách s dobrou tepelnou izolací je hodnota parametru R brána 30–50 kW/m2.

Jak vypočítat hydraulické ztráty topného systému

Volbu oběhového čerpadla z hlediska jeho výkonu a tlaku, který vytváří, jak již bylo zmíněno výše, ovlivňuje i tak důležitý parametr topného systému, jakým je hydraulický odpor, který vytvářejí všechny prvky jeho zařízení. Se znalostí hydraulického odporu vytvářeného jednotlivými prvky topného systému je možné vypočítat sací výšku čerpadla a na základě tohoto parametru vybrat model zařízení podle generovaného výkonu a tlaku. Pro výpočet sací výšky čerpadla, která je označena písmenem H, je zapotřebí následující vzorec:

Parametry použité v tomto vzorci jsou uvedeny v tabulce.

Tabulka 3. Parametry pro výpočet sací výšky

Hodnoty R1 a R2 použité v tomto vzorci by měly být vybrány pomocí speciální informační tabulky.

Hodnoty hydraulického odporu vytvořené různými zařízeními, která se používají k vybavení topných systémů, jsou obvykle uvedeny v technické dokumentaci k nim. Pokud v pasu zařízení nejsou žádné takové údaje, můžete použít přibližné hodnoty hydraulického odporu:

• topný kotel – 1000–2000 Pa;
• sanitární baterie – 2000–4000 Pa;
• tepelný ventil – 5000–10000 Pa;
• zařízení pro stanovení množství tepla – 1000–1500 Pa.

Existují speciální informační tabulky, které lze použít k určení hydraulického odporu pro téměř jakýkoli prvek zařízení topných systémů.

Se znalostí sací výšky, která se vypočítá pomocí výše uvedeného vzorce, můžete optimálně vybrat čerpací zařízení na základě jeho výkonu a také určit, jaký by měl být tlak čerpadla.

Jak vybrat oběhové čerpadlo podle počtu rychlostí

Obvykle jsou moderní modely oběhových čerpadel vybaveny regulačním mechanismem, který umožňuje měnit rychlost jejich provozu. Pomocí takového mechanismu, který má zpravidla tři stupně nastavení, je možné nastavit čerpadlo podle průtoku kapaliny přiváděné do topného systému. Takže s ostrým mrazem na ulici, a tedy i v domě, lze čerpadlo zapnout na maximální rychlost, a když se zahřeje, zvolte jiný režim.

Ovládací prvek sloužící ke změně otáček oběhového čerpadla je páka na těle přístroje. Některé modely oběhových čerpadel jsou vybaveny systémem automatické regulace otáček, které se mění v závislosti na teplotě v místnosti.

Čerpadlo Wilo-Stratos s automatickou regulací výkonu

Výše uvedená metodika je pouze jedním příkladem výpočtů, které jsou nezbytné pro výběr oběhového čerpadla pro teplou podlahu nebo topný systém. Specialisté zabývající se topnými systémy používají různé metody pro výpočet hlavy čerpadla (a také výkonu a dalších parametrů takových zařízení), které umožňují vybrat takové zařízení podle jeho výkonu a vytvořeného tlaku. V mnoha případech se majitel domu, ve kterém je nutné instalovat topný systém, nemusí ani ptát na to, jak vypočítat výkon čerpadla a jak vybrat čerpací zařízení. Mnoho výrobců poskytuje služby kvalifikovaných specialistů nebo nabízí online služby pro výpočet parametrů oběhového čerpadla a jeho výběr pro topné systémy nebo podlahové vytápění.

Při výběru výkonu oběhového čerpadla byste měli vzít v úvahu, že všechny předběžné výpočty se provádějí na základě maximálního zatížení, které může takové zařízení během provozu zaznamenat.

V reálných provozních podmínkách budou takové zátěže nižší, což vám dá možnost vybrat si čerpadlo, jehož technické vlastnosti jsou o něco nižší, než je vypočteno. Výběr méně výkonného čerpadla s tímto přístupem neovlivní účinnost jeho použití v topném systému. Pokud je výkon vámi zvoleného čerpadla výrazně vyšší než hodnoty získané výpočtem, nezlepší to provoz topného systému, ale zvýší vaše náklady na energii.

Speciální graf pomáhá při výběru oběhového čerpadla z několika modelů podle jejich tlakově-průtokové charakteristiky a rychlosti provozu. Při konstrukci takového grafu se používají skutečné hodnoty tlaku a průtoku, které jsou nezbytné pro normální fungování topného systému, a také hodnoty, které odpovídají konkrétním modelům čerpacího zařízení. pracující při různých rychlostech. Čím blíže jsou body umístěné na dvou grafech, tím je čerpadlo vhodnější pro použití v topném systému.