Hur man beräknar en pump för uppvärmning

Funktioner för valet av en cirkulationspump

Pumpen väljs enligt två kriterier:

1. Mängden pumpad vätska, uttryckt i kubikmeter per timme (m³/h).
2. Huvud uttryckt i meter (m).

Med tryck är allt mer eller mindre klart - det här är höjden till vilken vätskan måste höjas och mäts från den lägsta till den högsta punkten eller till nästa pump, om projektet ger mer än en.

Expansionstankens volym

Alla vet att en vätska tenderar att öka i volym när den värms upp.För att värmesystemet inte ska se ut som en bomb och inte flödar alls, finns det en expansionstank i vilken det undanträngda vattnet från systemet samlas upp.

Vilken volym ska köpas eller göras till en tank?

Det är enkelt, att känna till vattnets fysiska egenskaper.

Den beräknade volymen kylvätska i systemet multipliceras med 0,08. Till exempel, för en kylvätska på 100 liter, kommer expansionstanken att ha en volym på 8 liter.

Låt oss prata om mängden pumpad vätska mer i detalj.

Vattenförbrukningen i värmesystemet beräknas enligt formeln:

G = Q / (c * (t2 - t1)), där:

• G - vattenförbrukning i värmesystemet, kg / s;
• Q är mängden värme som kompenserar för värmeförlust, W;
• c är den specifika värmekapaciteten för vatten, detta värde är känt och är lika med 4200 J / kg * ᵒС (observera att alla andra värmebärare har sämre prestanda jämfört med vatten);
• t2 är temperaturen på kylvätskan som kommer in i systemet, ᵒС;
• t1 är temperaturen på kylvätskan vid systemets utlopp, ᵒС;

Rekommendation! För en bekväm vistelse bör värmebärarens temperaturdelta vid inloppet vara 7-15 grader. Golvtemperaturen i systemet "varmt golv" bör inte vara mer än 29ᵒ C. Därför måste du själv ta reda på vilken typ av uppvärmning som kommer att installeras i huset: kommer det att finnas batterier, ett "varmt golv" eller en kombination av flera typer.

Resultatet av denna formel ger kylvätskeflödet per sekund för att fylla på värmeförluster, sedan omvandlas denna indikator till timmar.

Råd! Mest troligt kommer temperaturen under drift att variera beroende på omständigheterna och säsongen, så det är bättre att omedelbart lägga till 30% av reserven till denna indikator.

Tänk på indikatorn för den uppskattade mängden värme som krävs för att kompensera för värmeförluster.

Kanske är detta det mest komplexa och viktigaste kriteriet som kräver ingenjörskunskap, som måste hanteras på ett ansvarsfullt sätt.

Om detta är ett privat hus, kan indikatorn variera från 10-15 W / m² (sådana indikatorer är typiska för "passivhus") till 200 W / m² eller mer (om det är en tunn vägg utan eller otillräcklig isolering) .

I praktiken tar bygg- och handelsorganisationer värmeförlustindikatorn som grund - 100 W / m².

Rekommendation: Beräkna denna indikator för ett särskilt hus där ett värmesystem kommer att installeras eller rekonstrueras. För att göra detta används värmeförlustkalkylatorer, medan förluster för väggar, tak, fönster och golv beräknas separat. Dessa data kommer att göra det möjligt att ta reda på hur mycket värme som fysiskt avges av huset till miljön i en viss region med sina egna klimatregimer.

Vi multiplicerar den beräknade förlustsiffran med husets yta och ersätter den sedan med vattenförbrukningsformeln.

Nu bör du ta itu med en sådan fråga som vattenförbrukning i värmesystemet i ett hyreshus.

Beräkning av pumpen för värmesystemet

Val av cirkulationspump för uppvärmning

Typen av pump måste nödvändigtvis vara cirkulerande, för uppvärmning och motstå höga temperaturer (upp till 110 ° C).

Huvudparametrarna för att välja en cirkulationspump:

2. Maximalt huvud, m

För en mer exakt beräkning måste du se grafen för tryckflödeskarakteristiken

Pumpkarakteristik är pumpens tryckflödeskarakteristik. Visar hur flödet förändras när det utsätts för ett visst tryckförlustmotstånd i värmesystemet (av en hel konturring). Ju snabbare kylvätskan rör sig i röret, desto större flöde.Ju större flöde desto större motstånd (tryckförlust).

Därför indikerar passet maximalt möjliga flöde med minsta möjliga motstånd för värmesystemet (en konturring). Alla värmesystem motstår kylvätskans rörelse. Och ju större den är, desto mindre blir den totala förbrukningen av värmesystemet.

Skärningspunkt visar det faktiska flödet och tryckhöjdsförlusten (i meter).

Systemegenskaper - detta är tryckflödeskarakteristiken för värmesystemet som helhet för en konturring. Ju större flöde, desto större motstånd mot rörelse. Därför, om det är inställt för värmesystemet att pumpa: 2 m 3 / timme, måste pumpen väljas på ett sådant sätt att den uppfyller detta flöde. Grovt sett måste pumpen klara det flöde som krävs. Om värmemotståndet är högt måste pumpen ha ett stort tryck.

För att bestämma det maximala pumpflödet måste du känna till ditt värmesystems flöde.

För att bestämma det maximala pumptrycket är det nödvändigt att veta vilket motstånd värmesystemet kommer att uppleva vid en given flödeshastighet.

förbrukning av värmesystem.

Förbrukningen beror strikt på den nödvändiga värmeöverföringen genom rören. För att hitta kostnaden behöver du veta följande:

2. Temperaturskillnad (T₁ och t₂) tillförsel- och returledningar i värmesystemet.

3. Medeltemperaturen för kylvätskan i värmesystemet. (Ju lägre temperatur desto mindre värme går förlorad i värmesystemet)

Antag att ett uppvärmt rum förbrukar 9 kW värme. Och värmesystemet är designat för att ge 9 kW värme.

Detta innebär att kylvätskan, som passerar genom hela värmesystemet (tre radiatorer), tappar sin temperatur (Se bild). Det vill säga temperaturen vid punkt T₁ (i tjänst) alltid över T₂ (på ryggen).

Ju större kylvätskeflöde genom värmesystemet, desto lägre temperaturskillnad mellan fram- och returrören.

Ju högre temperaturskillnad vid konstant flöde, desto mer värme går förlorad i värmesystemet.

C - värmekapacitet för vattenkylvätskan, C \u003d 1163 W / (m 3 • ° C) eller C \u003d 1,163 W / (liter • ° C)

Q - förbrukning, (m 3 / timme) eller (liter / timme)

t₁ – Framledningstemperatur

t₂ – Temperaturen på den kylda kylvätskan

Eftersom förlusten av rummet är liten föreslår jag att man räknar i liter. För stora förluster, använd m 3

Det är nödvändigt att bestämma vad temperaturskillnaden kommer att vara mellan tillförseln och den kylda kylvätskan. Du kan välja absolut vilken temperatur som helst, från 5 till 20 °C. Flödeshastigheten kommer att bero på valet av temperaturer, och flödeshastigheten kommer att skapa vissa kylvätskehastigheter. Och, som ni vet, skapar kylvätskans rörelse motstånd. Ju större flöde desto större motstånd.

För vidare beräkning väljer jag 10 °C. Det vill säga på matningen 60 ° C på returen 50 ° C.

t₁ – Temperatur på den avgivande värmebäraren: 60 °C

t₂ – Den kylda kylvätskans temperatur: 50 °С.

W=9kW=9000W

Från formeln ovan får jag:

Svar: Vi fick det erforderliga minimiflödet på 774 l/h

värmesystem motstånd.

Vi kommer att mäta värmesystemets motstånd i meter, eftersom det är väldigt bekvämt.

Låt oss anta att vi redan har beräknat detta motstånd och att det är lika med 1,4 meter vid en flödeshastighet på 774 l / h

Det är mycket viktigt att förstå att ju högre flöde desto större motstånd.Ju lägre flöde desto lägre motstånd.

Därför, vid en given flödeshastighet på 774 l / h, får vi ett motstånd på 1,4 meter.

Och så vi fick data, det här är:

Flödeshastighet = 774 l/h = 0,774 m 3/h

Motstånd = 1,4 meter

Vidare, enligt dessa data, väljs en pump.

Överväg en cirkulationspump med en flödeshastighet på upp till 3 m 3 / timme (25/6) 25 mm gängdiameter, 6 m - huvud.

När du väljer en pump är det tillrådligt att titta på den faktiska grafen för tryckflödeskarakteristiken. Om det inte är tillgängligt rekommenderar jag att du helt enkelt ritar en rak linje på diagrammet med de angivna parametrarna

Här är avståndet mellan punkterna A och B minimalt, och därför är denna pump lämplig.

Dess parametrar kommer att vara:

Maximal förbrukning 2 m 3 / timme

Max huvud 2 meter

Pumpmärkning

All användarrelevant data är märkt på frontpanelen. Siffrorna på cirkulationspumpen betyder:

• typ av enhet (oftast är det UP - cirkulation);
• typ av hastighetskontroll (ej specificerad - enkelhastighet, S - stegomkoppling, E - jämn frekvenskontroll);
• munstycksdiameter (anges i millimeter, betyder rörets inre dimension);
• huvud i decimeter eller meter (kan variera från tillverkare till tillverkare);
• monteringsmått.

Pumpens märkning innehåller information om typerna av anslutningar för inlopps- och utloppsrören. Det kompletta kodningsschemat och ordföljden ser ut så här:

Ansvariga tillverkare följer alltid vanliga märkningsregler. Det kan dock hända att enskilda företag inte anger vissa av uppgifterna, till exempel installationsdimensionen. Du måste lära dig det direkt från dokumentationen för enheten.

Det är värt att välja en pump endast från pålitliga märken.Pålitliga enheter presenteras också i mellanpriskategorin

Och om du behöver högsta kvalitet och det finns en möjlighet att betala en och en halv till två gånger mer - bör du vara uppmärksam på produkterna från märkena GRUNDOFS, WILO

Rummets värmebehov

När du väljer en cirkulationspump måste du först och främst utgå från rummets behov för termisk energi. Under beräkningarna måste du förlita dig på mängden värme som behövs under de kallaste månaderna. Det rekommenderas att anförtro detta arbete till professionella designers som kommer att kunna tillhandahålla beräknade indikatorer med hög noggrannhet.

Självberäkning

När konsumenten inte kan använda tjänster från specialister, är det nödvändigt, baserat på storleken på rummet i behov av uppvärmning, att beräkna det ungefärliga värdet på pumpkraften. Om vi ​​överväger Moskva-regionen, är, enligt SNiP, för bostadshus med en och två våningar, den rekommenderade indikatorn för specifik värmeeffekt 173 kW / m2, och för hus med tre och fyra våningar - 98 kW / m2. För att bestämma den totala mängden värme som krävs är det nödvändigt att multiplicera dessa siffror med rummets yta.

De viktigaste typerna av pumpar för uppvärmning

All utrustning som erbjuds av tillverkare är uppdelad i två stora grupper: "våta" eller "torra" pumpar. Varje typ har sina egna fördelar och nackdelar, som måste beaktas när man väljer.

Våt utrustning

Värmepumpar, kallade "våta", skiljer sig från sina motsvarigheter genom att deras pumphjul och rotor är placerade i en värmebärare. I det här fallet är elmotorn i en förseglad låda där fukt inte kan komma in.

Detta alternativ är en idealisk lösning för små hus på landet. Sådana enheter kännetecknas av sin ljudlöshet och kräver inte noggrant och frekvent underhåll. Dessutom är de lätta att reparera, justera och kan användas med ett stabilt eller något växlande vattenflöde.

En utmärkande egenskap hos moderna modeller av "våta" pumpar är deras användarvänlighet. Tack vare närvaron av "smart" automatisering kan du öka produktiviteten eller byta lindningsnivån utan problem.

När det gäller nackdelarna kännetecknas ovanstående kategori av låg produktivitet. Detta minus beror på omöjligheten att säkerställa hög täthet hos hylsan som skiljer värmebäraren och statorn.

"Torr" olika enheter

Denna kategori av enheter kännetecknas av frånvaron av direkt kontakt mellan rotorn och det uppvärmda vattnet den pumpar. Hela arbetsdelen av utrustningen är separerad från elmotorn av gummiskyddsringar.

Huvudfunktionen hos sådan uppvärmningsutrustning är hög effektivitet. Men från denna fördel följer en betydande nackdel i form av högt ljud. Problemet löses genom att installera enheten i ett separat rum med bra ljudisolering.

När du väljer är det värt att överväga det faktum att den "torra" typen av pump skapar luftturbulens, så att små dammpartiklar kan stiga upp, vilket kommer att negativt påverka tätningselementen och följaktligen enhetens täthet.

Tillverkare har löst detta problem på detta sätt: när utrustningen är i drift skapas ett tunt vattenskikt mellan gummiringarna. Den utför smörjningsfunktionen och förhindrar förstörelse av tätningsdelar.

Enheter är i sin tur indelade i tre undergrupper:

• vertikal;
• blockera;
• trösta.

Det speciella med den första kategorin är det vertikala arrangemanget av elmotorn. Sådan utrustning bör endast köpas om det är planerat att pumpa en stor mängd värmebärare. När det gäller blockpumpar är de installerade på en plan betongyta.

Blockpumpar är avsedda för användning i industriella ändamål, när stora flödes- och tryckegenskaper krävs

Konsolanordningar kännetecknas av placeringen av sugröret på utsidan av snäckan, medan utloppsröret är placerat på motsatt sida av kroppen.

Användningen av cirkulationspumpar i hemuppvärmning

Eftersom vissa funktioner i driften av cirkulationspumpar för vatten i olika uppvärmningssystem redan har nämnts ovan, bör huvuddragen i deras organisation beröras mer i detalj. Det är värt att notera att överladdaren i alla fall placeras på returröret, om hemuppvärmning innebär att vätskan höjs till andra våningen, installeras en annan kopia av överladdaren där.

slutet system

Den viktigaste egenskapen hos ett slutet värmesystem är tätning. Här:

• kylvätskan kommer inte i kontakt med luften i rummet;
• inuti det förseglade rörsystemet är trycket högre än atmosfärstrycket;
• expansionstanken är byggd enligt det hydrauliska kompensatorschemat, med ett membran och en luftyta som skapar mottryck och kompenserar för expansionen av kylvätskan vid uppvärmning.

Fördelarna med ett slutet värmesystem är många. Detta är förmågan att utföra avsaltning av kylvätskan för noll sediment och beläggning på pannans värmeväxlare, och fylla på frostskyddsmedel för att förhindra frysning, och förmågan att använda ett brett utbud av föreningar och ämnen för värmeöverföring, från en vatten- alkohollösning till maskinolja.

Schemat för ett slutet värmesystem med en enkelrörs- och tvårörspump är som följer:

Vid installation av Mayevsky-muttrar på värmeradiatorer förbättras kretsinställningen, ett separat luftavgassystem och säkringar framför cirkulationspumpen behövs inte.

Öppet värmesystem

De yttre egenskaperna hos ett öppet system liknar ett stängt: samma rörledningar, värmeradiatorer, expansionstank. Men det finns grundläggande skillnader i mekaniken i arbetet.

1. Den huvudsakliga drivkraften för kylvätskan är gravitation. Uppvärmt vatten stiger upp i accelerationsröret; för att öka cirkulationen rekommenderas det att göra det så långt som möjligt.
2. Till- och returledningarna är placerade i vinkel.
3. Expansionstank - öppen typ. I den är kylvätskan i kontakt med luft.
4. Trycket inuti ett öppet värmesystem är lika med atmosfärstrycket.
5. Cirkulationspumpen installerad på matarreturen fungerar som en cirkulationsförstärkare. Dess uppgift är också att kompensera för bristerna i rörledningssystemet: överdrivet hydrauliskt motstånd på grund av överdrivna leder och svängar, kränkning av lutningsvinklar och så vidare.

Ett öppet värmesystem kräver underhåll, i synnerhet en konstant påfyllning av kylvätska för att kompensera för avdunstning från en öppen tank. Dessutom äger korrosionsprocesser ständigt rum i nätverket av rörledningar och radiatorer, på grund av vilka vattnet är mättat med slipande partiklar, och det rekommenderas att installera en cirkulationspump med en torr rotor.

Schemat för ett öppet värmesystem är som följer:

Ett öppet värmesystem med rätt lutningsvinklar och en tillräcklig höjd på accelerationsröret kan också användas när strömförsörjningen är avstängd (cirkulationspumpen slutar fungera). För att göra detta görs en bypass i rörledningsstrukturen. Uppvärmningsschemat ser ut så här:

Vid strömavbrott räcker det med att öppna ventilen på bypass-bypass-slingan så att systemet fortsätter att arbeta på gravitationscirkulationskretsen. Denna enhet underlättar även den första uppstarten av uppvärmningen.

Golvvärmesystem

I golvvärmesystemet är korrekt beräkning av cirkulationspumpen och valet av en pålitlig modell en garanti för stabil drift av systemet. Utan forcerad vatteninjektion kan en sådan struktur helt enkelt inte fungera. Principen för pumpinstallation är som följer:

• varmvatten från pannan tillförs inloppsröret, som blandas med golvvärmens returflöde genom blandarblocket;
• matningsröret för golvvärme ansluts till pumpens utlopp.

Fördelningen och styrenheten för golvvärmen är som följer:

Systemet fungerar enligt följande princip.

1. Huvudtermostaten är installerad vid pumpinloppet, som styr blandningsenheten. Den kan ta emot data från en extern källa, såsom fjärrsensorer i rummet.
2. Varmvatten med inställd temperatur kommer in i matningsröret och divergerar genom golvvärmenätet.
3. Inkommande retur har lägre temperatur än tillförseln från pannan.
4. Temperaturregulatorn med hjälp av blandarenheten ändrar proportionerna av pannans varma flöde och den kylda returen.
5. Genom pumpen tillförs vatten med inställd temperatur till det uppvärmda golvets inloppsfördelningsgrenrör.

Som i praktiken beaktas värmesystemets hydrauliska motstånd.

Ofta måste ingenjörer beräkna värmesystem vid stora anläggningar. De har ett stort antal värmeanordningar och många hundra meter med rör, men du behöver fortfarande räkna. Utan GR kommer det trots allt inte att vara möjligt att välja rätt cirkulationspump. Dessutom låter GR dig avgöra om allt detta kommer att fungera innan installationen.

För att förenkla livslängden för konstruktörer har olika numeriska och mjukvarumetoder för att bestämma hydrauliskt motstånd utvecklats. Låt oss börja från manuellt till automatiskt.

Ungefärliga formler för beräkning av hydrauliskt motstånd.

För att bestämma de specifika friktionsförlusterna i rörledningen används följande ungefärliga formel:

R = 5104 v1,9/dl,32 Pa/m;

Här bevaras ett nästan kvadratiskt beroende av vätskans hastighet i rörledningen. Denna formel är giltig för hastigheter på 0,1-1,25 m/s.

Om du känner till kylvätskans flödeshastighet, finns det en ungefärlig formel för att bestämma rörens innerdiameter:

d = 0,75√G mm;

Efter att ha fått resultatet måste du använda följande tabell för att få diametern på den villkorliga passagen:

Det mest tidskrävande kommer att vara beräkningen av lokala motstånd i armaturer, ventiler och värmeanordningar. Tidigare nämnde jag koefficienterna för lokal resistans ξ, deras val görs enligt referenstabellerna. Om allt är klart med hörn och stoppventiler, blir valet av KMS för tees till ett helt äventyr. För att göra det tydligt vad jag pratar om, låt oss titta på följande bild:

Bilden visar att vi har så många som 4 typer av tees, som var och en kommer att ha sin egen KMS för lokalt motstånd. Svårigheten här kommer att vara i det korrekta valet av kylvätskeströmmens riktning. För de som verkligen behöver det ger jag här en tabell med formler från O.D. Samarin "Hydrauliska beräkningar av tekniska system":

Dessa formler kan överföras till MathCAD eller något annat program och beräkna CMR med ett fel på upp till 10 %. Formlerna är tillämpliga för kylvätskehastigheter från 0,1 till 1,25 m/s och för rör med en nominell diameter på upp till 50 mm. Sådana formler är ganska lämpliga för uppvärmning av stugor och privata hus. Låt oss nu titta på några mjukvarulösningar.

Program för att beräkna hydrauliskt motstånd i värmesystem.

Nu på Internet kan du hitta många olika program för beräkning av värme, betalda och gratis. Det är tydligt att betalprogram har mer kraftfull funktionalitet än gratis och låter dig lösa ett bredare utbud av uppgifter. Det är vettigt att skaffa sådana program för professionella designingenjörer. En lekman som självständigt vill beräkna värmesystemet i sitt hus kommer att vara ganska gratisprogram. Nedan är en lista över de vanligaste mjukvaruprodukterna:

• Valtec.PRG är ett gratisprogram för beräkning av värme och vattenförsörjning. Det är möjligt att beräkna golvvärme och även varma väggar
• HERZ är en hel familj av program. Med deras hjälp kan du beräkna både enkelrörs- och tvårörsvärmesystem. Programmet har en bekväm grafisk representation och möjligheten att dela upp i golvdiagram. Det är möjligt att beräkna värmeförluster
• Potok är en inhemsk utveckling, som är ett komplext CAD-system som kan designa tekniska nätverk av vilken komplexitet som helst. Till skillnad från de tidigare är Potok ett betalprogram. Därför är det osannolikt att en enkel lekman använder den. Den är avsedd för proffs.

Det finns flera andra lösningar också. Främst från tillverkare av rör och rördelar. Tillverkarna vässar beräkningsprogram för sina material och tvingar dem därmed i viss mån att köpa deras material. Det här är ett sådant marknadsföringsknep och det är inget fel med det.

Chef för pumputrustning av cirkulationstyp

Trycket skapas av pumpanordningens verkan för att motstå de hydrodynamiska förlusterna som uppstår i rör, radiatorer, ventiler, anslutningar. Med andra ord är tryck mängden hydrauliskt motstånd som enheten måste övervinna. För att säkerställa optimala förhållanden för att pumpa kylvätskan genom systemet måste det hydrauliska motståndsindexet vara mindre än tryckindexet. En svag vattenpelare kommer inte att klara av uppgiften, och för stark kan orsaka ljud i systemet.

Beräkningen av cirkulationspumpens tryckindikator kräver en preliminär bestämning av det hydrauliska motståndet.Det senare beror på rörledningens diameter, såväl som hastigheten för kylvätskans rörelse genom den. För att beräkna hydrauliska förluster måste du känna till kylvätskans hastighet: för polymerrörledningar - 0,5-0,7 m / s, för rör av metall - 0,3-0,5 m / m. På raka sektioner av rörledningen kommer det hydrauliska motståndsindexet att ligga i intervallet 100-150 Pa / m. Ju större rördiameter, desto lägre förluster.

I detta fall betecknar ζ koefficienten för lokala förluster, ρ är värmebärarens densitetsindex, V är värmebärarens förskjutningshastighet (m/s).
Därefter är det nödvändigt att summera indikatorerna för lokala motstånd och motståndsvärdena som beräknades för raka sektioner. Det resulterande värdet kommer att motsvara det minsta tillåtna pumptrycket. Om huset har ett starkt grenat värmesystem bör trycket beräknas för varje gren separat.

- panna - 0,1-0,2;
- värmeregulator - 0,5-1;
- mixer - 0,2-0,4.

I det här fallet är Hpu pumphuvudet, R är förlusterna som orsakades av friktion i rören (mätt med Pa / m, värdet på 100-150 Pa / m kan tas som grund), L är längden av retur- och direktrörledningarna för den längsta grenen eller summan av husets bredd, längd och höjd multiplicerat med 2 (mätt i meter), är ZF koefficienten för termostatventilen (1,7), armaturer / armaturer (1,3) , 10000 är omvandlingsfaktorn för enheter (m och Pa).

Slutsatser och användbar video om ämnet

Regler för att välja cirkulationsutrustning i videon:

Finesserna för att beräkna trycket och prestandan i videoklippet:

Video om enheten, principen för drift och installation av cirkulationspumpen:

Ett modernt värmeförsörjningssystem med en inbyggd pump för forcerad cirkulation gör att du kan värma bostäder på några minuter efter att värmegeneratorn har startat.

Rationellt val av cirkulationspumpen och högkvalitativ installation ökar avsevärt effektiviteten för att använda pannutrustning genom att spara energiresurser med cirka 30-35%.

Letar du efter en cirkulationspump till ditt värmesystem? Eller har du erfarenhet av dessa inställningar? Dela gärna dina erfarenheter med läsare, ställ frågor och delta i diskussioner. Kommentarsformuläret finns nedan.