Циркуляционный насос выбирается по двум основным характеристикам:
G* — расходу, выраженному в м 3 /час;
H — напору, выраженному в м.
*Для записи расхода теплоносителя производители насосного оборудования пользуются буквой Q. Производители запорной арматуры, например, Данфосс для расчета расхода пользуется буквой G. В отечественной практике также используется эта буква. Поэтому в рамках объяснений этой статьи мы также будем пользоваться буквой G, Но в других статьях, подойдя непосредственно к разбору графика работы насоса, для расхода мы все же будем использовать букву Q.
Определение расхода (G, м 3 /час) теплоносителя при выборе насоса
Отправной точкой для подбора насоса служит количество тепла, которое теряет дом. Как это узнать? Для этого нужно сделать расчет теплопотерь.
Это сложный инженерный расчет, предполагающий знание многих составляющих. Поэтому в рамках этой статьи мы опустим это объяснение, а за основу количества теплопотерь возьмем одну из распространенных (но далеко не точных) методик, которой пользуются многие монтажные фирмы.
Ее суть заключается в некоем среднем показателе потерь на 1 м 2 . Эта величина условна и составляет 100 Вт/м 2 (если дом или комната имеют неутепленные кирпичные стены, да еще недостаточной толщины, количество тепла, теряемого помещением, будет значительно больше. И наоборот, если ограждающие конструкции дома сделаны с применением современных материалов и имеют хорошую теплоизоляцию, потери тепла будут снижены и могут составлять 90 или 80 Вт/м 2 ).
Итак, предположим, что вы имеете дом площадью 120 или 200 м 2 . Тогда условленное нами количество теплопотерь для всего дома будет составлять:
120 * 100 = 12000 Вт или 12 кВт.
Какое это имеет отношение к насосу? Самое прямое.
Процесс теплопотерь в доме происходит постоянно, а значит и процесс нагревания помещений (компенсация теплопотерь) должен идти постоянно.
Представьте, что у вас нет насоса, нет трубопроводов. Как бы вы решили эту задачу?
Чтобы компенсировать теплопотери вам пришлось бы сжигать какой-то вид топлива в отапливаемом помещении, например, дрова, что в принципе тысячелетиями люди и делали.
Но вы решили отказаться от дров и использовать для обогревания дома воду. Что вам пришлось бы делать? Вам пришлось бы брать ведро( -а), наливать туда воду и греть ее на костре или газовой плите до температуры кипения. После этого брать ведра и нести их в комнату, где вода отдавала бы свое тепло помещению. Затем брать другие ведра с водой и снова ставить их на костер или газовую плиту для нагревания воды, а затем нести их в комнату взамен первых. И так до бесконечности.
Сегодня за вас эту работу выполняет насос. Он заставляет воду двигаться к устройству, где она нагревается (котел), а затем для передачи сохраненного в воде тепла по трубопроводам направляет ее к отопительным приборам для компенсации теплопотерь в помещении.
Возникает вопрос: сколько нужно воды в еденицу времени, нагретой до заданной температуры, чтобы компенсировать теплопотери дома?
Как это посчитать?
Для этого нужно знать несколько величин:
- количество тепла, которое необходимо для компенсации тепловых потерь (в этой статье за основу мы взяли дом площадью 120 м 2 с теплопотерями 12000 Вт)
- удельная теплоемкость воды равная 4200 Дж/кг * о С;
- разница между начальной температурой t 1 (температура обратки) и конечной температурой t 2 (температурой подачи), до которой нагревается теплоноситель (эта разница обозначается как ΔT и в теплотехнике для расчета систем радиаторного отопления определяется в 15 — 20 о С).
Эти значения нужно подставить в формулу:
G = Q / (c * (t 2 — t 1 )) , где
G — требуемый расход воды в системе отопления, кг/сек. (Этот параметр должен обеспечивать насос. Если купить насос с меньшим расходом, то он не сможет дать количество воды необходимое для компенсации тепловых потерь; если взять насос с завышенным расходом, это приведет к снижению его КПД, перерасходу электроэнергии и большим начальным затратам) ;
Q — количество тепла Вт, необходимое для компенсации теплопотерь;
t 2 — температура конечная, до которой нужно нагреть воду (обычно 75, 80 или 90 о С);
t 1 — температура начальная (температура теплоносителя, остывшего на 15 — 20 о С);
c — удельная теплоемкость воды, равная 4200 Дж/кг * о С .
Подставляем известные значения в формулу и получаем:
G = 12000 / 4200 * (80 — 60) = 0,143 кг/с
Такой расход теплоносителя в течение секунды необходим для компенсации тепловых потерь вашего дома площадью 120 м 2 .
На практике пользуются расходом воды, перемещенным в течение 1 часа. В этом случае формула, пройдя некоторые преобразования принимает следующий вид:
G = 0,86 * Q / t 2 — t 1 ;
G = 0,86 * Q / ΔT , где
ΔT — разность температур между подачей и обраткой (как мы уже увидели выше, ΔT — величина известная, закладываемая изначально в расчет).
Итак, какими бы сложными, на первый взгляд, не показались объяснения по подбору насоса, учитывая такую важную величину, как расход, сам расчет и, следовательно, подбор по этому параметру довольно прост.
Все сводится к подстановке известных значений в простую формулу. Эту формулу можно "вбить" в программе Excel и пользоваться этим файлом, как быстрым калькулятором.
Потренируемся!
Задача: нужно подсчитать расход теплоносителя для дома площадью 490 м 2 .
Решение:
Q (количество теплопотерь) = 490 * 100 = 49000 Вт = 49 кВт.
Проектный температурный режим между подачей и обраткой закладываем следующий: температура подачи — 80 о С, температура обратки — 60 о С (по-другому запись делается как 80/60 о С).
Следовательно, ΔT = 80 — 60 = 20 о С .
Теперь все значения подставляем в формулу:
G = 0,86 * Q / ΔT = 0,86 * 49 / 20 = 2,11 м 3 /час.
Как всем этим пользоваться непосредственно при выборе насоса, вы узнаете в заключительной части этой серии статей. А сейчас поговорим о второй важной характеристике — напоре. Читать далее
Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (т/ч), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:
Формула 1. Расчетный расход сетевой воды на СО
где Qо.р.- расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;
τ1.р.- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;
τ2.р.- температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;
Расчетный расход воды в системе отопления определяется из выражения:
Формула 2. Расчетный расход воды в системе отопления
τ3.р.- температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;
Относительный расход сетевой воды Gотн. на систему отопления:
Формула 3. Относительный расход сетевой воды на СО
где Gc.- текущее значение сетевого расхода на систему отопления, т/ч.
Относительный расход тепла Qотн. на систему отопления:
Формула 4. Относительный расход тепла на СО
где Qо.- текущее значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч
где Qо.р.- расчетное значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч
Расчетный расход теплоносителя в системе отопления присоединенной по независимой схеме:
Формула 5. Расчетный расход на СО по независимой схеме
где: t1.р, t2.р.- расчетная температура нагреваемого теплоносителя (второй контур) соответственно на выходе и входе в теплообменный аппарат, ºС;
Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:
Формула 6. Расчетный расход на СВ
где: Qв.р.- расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;
τ2.в.р.- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.
Расчетный расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения (ГВС) для открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:
Формула 7. Расчетный расход на открытые системы ГВС
Расход воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода тепловой сети:
Формула 8. Расход на ГВС из подающего
где: β- доля отбора воды из подающего трубопровода, определяемая по формуле:
Формула 9. Доля отбора воды из подающего
Расход воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода тепловой сети:
Формула 10. Расход на ГВС из обратного
Расчетный расход теплоносителя (греющей воды) на систему ГВС для закрытых систем теплоснабжения при параллельной схеме включения подогревателей на систему горячего водоснабжения:
Формула 11. Расход на ГВС 1 контура при параллельной схеме
где: τ1.и.- температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика,ºС;
τ2.т.и.- температура сетевой воды после подогревателя в точке излома температурного графика (принимается = 30 ºС);
Расчетная нагрузка на ГВС
Формула 12. Расчетная нагрузка на ГВС при наличии баков аккумуляторов
Формула 13. Расчетная нагрузка на ГВС при отсутствии баков аккумуляторов
все для проектирования
Формула расчета конечной температуры воды после смещения холодной и горячей:
где: Тс — температура смещенной воды, град.
М1 — масса холодной воды, кг
М2 — масса горячей воды, кг
Т1 — температура холодной воды, град.
Т2 — температура горячей воды, град.
Пример 1:
холодная вода 10 литров температурой 5 град смешивается с горячей водой 8 литров 60 градусов.
Необходимо определить конечную температуру воды. Подставляем все значения в формулу 1:
Формула расчета количество холодной и горячей воды в зависимости от температуры:
Бывает задача стоит в обратном направлении. Когда наоборот известно какую температуру необходимо иметь на выходе и общий вес воды, но не известна масса холодной и горячей воды. Тогда из формула 1 выводим новую формулу:
Пример 2:
из циркуляционного душа воды выходит температурой 36 градусов и объемом 40 литров. Необходимо определить количество холодной и горячей воды.
Как правило холодная вода имеет расчетную температуру 5 градусов. Горячая вода — 60 градусов.
Подставляем значения в формулу 2 и 3:
М1=(36*40-60*40)/(5-60)=17,45 литров холодной воды
М2=40-17,45=22,55 литров горячей воды
Удачного Вам дня! И успешных проектов!
