Примеры расчета насоса для водяного пола

Все большее число домовладельцев для отопления применяют системы теплого водяного отопления. Это не очень сложное инженерное сооружение, поэтому перед началом работ надо выполнить расчет насоса для теплого пола.

Такой расчет можно выполнить своими силам или воспользоваться онлайн-калькулятором. Они обычно располагаются на сайтах компаний, которые занимаются монтажом таких отопительных систем.

Данные необходимые для правильного расчета насоса

Принцип работы типовой отопительной системы замкнутого типа довольно прост.

Котельное оборудование нагревает теплоноситель, который проходит через отопительные приборы, отдавая тепловую энергию в окружающее пространство. Если при сооружении будет использована естественная циркуляция теплоносителя, то придется укладывать трубопровод под определенным углом к горизонту. Это позволит рабочей жидкости перемещаться самостоятельно.

Но при таком способе невозможно обеспечить достаточно высокую скорость передвижения теплоносителя из-за чего он возвращается в котел сильно охлажденным и это вынуждает его работать непрерывно с предельной нагрузкой. В связи с этим теплый пол без насоса, схема подключения которого находится на сайтах компаний, может доставлять определенные трудности в эксплуатации.

Для того чтобы увеличить скорость потока, используют циркуляционные насосы. Их использование позволяет добиться разницы температуры на входе и выходе из линии трубопровода в несколько градусов. Соответственно, котел перестает работать с полной нагрузкой, так снижаются затраты на энергию.

Конструктивно насос состоит из: корпуса, для изготовления которого применяют медные и нержавеющие сплавы; электрического двигателя; рабочего колеса (крыльчатки). При его вращении появляется центробежная сила. В итоге на выходе из корпуса формируется требуемый набор, и рабочая жидкость подается в трубопровод.

Существует два типа насосов — сухие и мокрые. Они отличаются друг от друга строением ротора. В конструкции мокрого колеса расположено непосредственно в рабочей среде, но электрическая часть узла надежно герметизирована в металлическом стакане, разделяющем статор и ротор.

Но такой тип агрегатов не стоит устанавливать для перекачивания горячей воды, с течением времени соли, растворенные в воде, забьют собой микронные зазоры между ротором и статором, в результате чего двигатель перестанет функционировать.

В двигателе сухого типа рабочее колесо также погружено в рабочую среду, но при этом элемент полностью от нее изолирован. Следует отметить, что устройства последнего типа отличаются высокой производительностью.

Домовладелец должен понимать, что расчет циркуляционного насоса для теплого пола, это довольно сложное дело и будет лучше, если его выполнят специалисты теплотехники. Кстати, после проведения расчетов будет ясна и схема подключения насоса теплого пола.

Как правило, в загородных домах применяют отопительные системы двух типов – с принудительной подачей теплоносителя и естественной. Первый тип обеспечивает циркуляционный насос. Его задача заключается в обеспечении подачи теплоносителя с заданной скоростью. Для проведения расчетов циркуляционного насоса потребуются следующие данные:

1. Объем теплоносителя, который должен прокачиваться через трубопроводную систему за определенный отрезок времени, то есть в м.куб./ч.
2. Объем тепла, необходимый для обогрева помещения – этот параметр называют тепловой мощностью, ее измеряют в Вт.

При выполнении расчета необходимо учесть разницу температуры в трубопроводе, то есть в трубе выходящей из нагревательного прибора и той, через которую она подаётся обратно. Для длинных трубопроводов разница может составлять до 20 град, если в отопительной системе использованы короткие контуры, такое значение составляет 10 град. Если обогревание теплого пола выполняют с небольшой площадью, то температурный перепад принимают равным 5 градусам.

Нельзя забывать и о типе теплоносителя. Если в трубопровод залита вода, то при расчете принимают коэффициент теплоемкости, он составляет 1,163. Если в системе применяют антифриз, то этот коэффициент имеет другое значение и его определяют по специальной литературе.

Кроме названных данных, при выполнении расчетов потребуются следующие данные:

1. Вид строительных материалов, использованных при возведении здания.
2. Площадь обогреваемого помещения.
3. Будет ли использовано дополнительное нагревательное оборудование.

Количество контуров

При укладке теплого пола применяют цельную трубу. Наличие соединений повышает вероятность повреждения трубы по стыку, а это приводит к дополнительным затратам на ремонт и восстановление отопительной системы.

То есть домовладелец должен знать общую длину теплового контура. По сути, это самый простой расчет, но для его проведения потребуется подготовить детальную схему помещения с указанием всех линий и расстоянием между ними.

Для проведения подобного расчета применяют несколько методик:

1. По средней величине. На один квадратный метр пола монтируют 5 п. м. трубы. То есть, требуется перемножить площадь помещения на 5.
2. По размеру среднего шага. Для этого необходимо площадь помещения умножить на среднюю величину шага в метрах и к полученному значению добавить 10% на углы и повороты. Если у стены дистанция между линиями составляет 100 мм, то в центре он составляет 300 мм. То есть средний шаг будет равен 200 мм.
3. Можно использовать размер ширины помещения. Ее требуется перемножить на число шагов и добавить длину комнаты на повороты. Такой метод расчета применяют при монтаже пола змейкой.

Следует обратить внимание на то, что оптимальная длина трубопроводной системы составляет 80 – 120 п.м. То есть при таких параметрах теплоноситель прогреет помещение, и при этом не остынет до той температуры, при которой произойдёт падение давление в системе. Если расчетная длина будет больше этой величины, то имеет смысл смонтировать второй контур подачи тепла.

Гидравлическое сопротивление трубы

Сопротивление перемещения потока теплоносителя, которое оказывает трубопроводная система, называют гидравлическим. Его оценивают как объем утерянной тепловой энергии, израсходованной на силы трения.

Любая трубопроводная конструкция состоит не только из прямых отрезков, но и поворотов, ответвлений и пр., для их формирования применяют различные соединительные устройства. Все это приводит к появлению гидравлического сопротивления. Оно зависит и от материала, использованного для производства трубопровода.

Проведение соответствующих расчетов позволит снизить тепловые потери и, таким образом, избежать ненужных затрат энергии. Гидравлический расчет проводят для достижения следующих целей:

1. Расчета потерь давления на отрезках отопительной системы.
2. Вычисления оптимального размера трубопровода, при это необходимо учитывать рекомендованную скорость движения потока.
3. Вычисления тепловых потерь и размера минимального сопротивления давления в трубопроводной системе.
4. Правильной сборки параллельно размещенных линий и установленной арматуры.

В ходе движения по закрытому контуру поток должен преодолевать определенное сопротивление. С его увеличением должна быть повышена мощность насоса.

На самом деле нет смысла приобретать оборудование большой мощности, так как вырастут энергозатраты. Если она будет недостаточной, то насос не сможет обеспечить требуемое давление, а это приведет к росту тепловых потерь.

Маркировка насоса

Для правильного подбора насосного оборудования, который предназначен для обеспечения принудительного движения теплового носителя, требуется разбираться в его технических характеристиках. Еще необходимо понимать, какая информация зашифрована в его маркировке.

На деле требуется обращать внимание на два ключевых свойства- напор и производительность (расход).

Напором называют сопротивление, создаваемое системой, преодолеваемое агрегатом. Для измерения этой характеристики применяют метры водяного столба. По большей части предельное давление задано верхней точкой трубопровода, по которому происходит перемещение теплоносителя.

Производительность говорит о том, какое количество теплоносителя возможно передать по трубопроводу за определённое количество времени. Производительность измеряют в куб.м в час.

На шильдике, который закреплен на корпусе насоса, указываются следующие данные:

• присоединительные размеры;
• напор;
• Производительность;
• Длина насоса.

Длина насоса

При расчете длины трубопровода необходимо учитывать строительную длину насоса, то есть расстояние между торцами насоса. Если в расчете будет совершена ошибка или указан слишком короткий размер, то придется слишком сильно натягивать трубы. Это чревато повреждением рукава.

Пример расчета насоса

Исходя из того, что на один кв. м потребуется уложить пять погонных метров рукава – в помещении на 50 кв. м потребуется уложить 250 п. м рукава, плюс 37 метров запаса на повороты. Так как типовая поставка составляет 120 метров, придется устанавливать три отрезка, два по 120 метров и один на 37 м.

На 50 м.кв.(1 контур)

При использовании придется устанавливать один циркуляционный насос. Его производительность должна быть определена по выражению

Q = 0,86*Pн/(tпр.т — tобр.т, где

Pн — мощность отопительного контура, кВт,

tобр.т — температура теплоносителя в линии обратной подачи,

tпр.т — температура в линии прямой подачи.

На 50 м.кв. (2 контура)

В системе, где проложены два контура, придется проводить расчет по каждому из насосов по той же формуле, что приведена в предыдущем разделе

ВАЖНО! ПОДКЛЮЧЕНИЕ МОЖЕТ БЫТЬ ПРОВЕДЕНО ТОЛЬКО ПОСЛЕ ТОГО, КАК СМОНТИРОВАНА КОЛЛЕКТОРНАЯ ГРУППА ДЛЯ ТЕПЛОГО ПОЛА С НАСОСОМ.

В каких случаях можно обойтись без насоса

Перемещение теплоносителя в контуре может происходить благодаря законам физики. То есть, нагретая рабочая жидкость поднимается вверх, а охлажденная опускается вниз. Таким образом происходит нагрев помещения, так работает теплый пол без насоса от котла.

Больше всего такие системы применяют в загородных домах или на дачах. Это обусловлено тем, что в пригородных условиях электроснабжение не всегда отличается стабильностью или его нет вообще. Поэтому не всегда целесообразно использовать оборудование с принудительной циркуляцией.

На интернет-ресурсах компаний, которые заняты установкой подобного оборудования, можно найти схему подключения насоса для теплого пола.

Насос теплого пола – выбор и установка

Чтобы обеспечить работу смесительного узла, который понижает температуру теплоносителя для теплого пола, необходим дополнительный циркуляционный насос. Которым в основном и обеспечивается движение теплоносителя по контурам (петлям) отопительного трубопровода.

В том случае, когда температура теплоносителя формируется не смесительным узлом, а как-то иначе (РТЛ-регулировка, котлом, солнечным коллектором, внешним смесителем), то насос в контуре теплого пола скорее всего не понадобиться, достаточно будет и общего в отопительной системе.

Но чаще всего теплые полы создаются со своим нососно-смесительным узлом.

Какой насос подойдет

В смесительном узле теплых полов применяется обычный циркуляционный насос, который пригоден и для радиаторной системы отопления.

Эти агрегаты отличаются малой мощностью, небольшим напором и небольшим расходом жидкости. Соответственно и потребляемая мощность незначительна (40 – 150 Вт), шум при работе почти отсутствует.

Все циркуляционные насосы для бытовой отопительной системы (в т.ч. и для теплых полов) обозначаются парой цифр, например, — 25/40.

Где первая 25 — диаметр резьбы подключения в мм (иначе — 1 дюйм). Дюймовое подключение — наиболее ходовое в быту для главных магистралей, такой же диаметр резьбы, например, у коллекторов для теплого пола….

Вторая цифра означает напор в дм. т.е. 40 — 4 метра водяного столба, или 0,4 атм.

Маркировка 25/60 означает уже более мощную модель – дающий напор в 6 метров.

Напор и мощность

Требуемые характеристики насоса и его марка должны быть определены в проекте на теплый пол исходя из теплопотерь, площади, количества контуров, марки труб, диаметра труб, длины петель, разницы температур…

Но приобретение проекта, или даже проведение простых расчетов, для многих не желательные затраты времени, денег и сил.

Многие желают знать «здесь и сейчас немедленно», — какой насос выбрать для теплого пола.

Но вопрос не сложный, — предстоит выбрать всего лишь между 25/40 и 25/60 (для больших площадей лучше поставить два и более «маленьких» насосно-смесительных узлов), — других подходящих вариантов просто трудно найти.

Если брать радиаторную систему, то в силу ее простоты выбор насоса упрощается. До площади дома до 160 м кв. потянет и 25/40. В пределах 160 — 250 – м кв., – 25/60 и т.д.

«Детская болезнь домашних монтажников» — установить циркуляционные насос «с запасом на всякий случай». Там, где достаточно 20, ставят 80, — получают очень существенный перерасход электроэнергии, шум в радиаторах и трубах…

С выбором насоса для теплого пола дело обстоит почти также просто. Хоть здесь больше разнообразия в исходных данных – длина контуров может меняться существенно от 20м до 140м, запросы по разности температур подачи и обратки могут быть разными, больше влияет утепленность самого пола и др.

Для минимализации разности температур между подачей и обраткой требует установить более производительный насос.

Какой должен быть расход и напор

Руководствуясь опытом создания теплых полов можно сказать, что производительность насоса для достаточного обогрева «среднеутепленного здания» в климате средней полосы должна быть примерно следующей.

Т.е. – для площади в 100 м кв. частного дома в средней полосе потребуется насос с производительностью от 1,5 м куб. в час.

Например, используется 7 контуров отопления, если расход делится примерно поровну, тогда он составляет немногим более 0,2 м куб в час в каждом контуре.

В табличке приведены примерные данные по падению напора в контурах теплого пола с использованием трубы 16 мм.

Вероятно, положены петли с длиной 70 – 80 м. Расход в каждом контуре около 3 литров в минуту (0,18 куб/час), соответственно максимальный напор согласно таблицы — около 2 м в. ст.

Следовательно, для 100м кв. этой «среднеохлаждаемой» площади нам нужен насос, который бы давал расход в 1,5 м куб при напоре в 2 метра водяного столба.

Подбор по характеристикам

Рассмотрим графики характеристик циркуляционых насосов Грундфос (Grundfos) под названием Солар.

Видим, что «самый младший» насос 25/40 способен выдать расход 1,7 м куб./час при напоре в 2 метра. Это он сделает на второй скорости, потребляя 50 Вт час.

Выбираем насос 25/40 для теплого пола до 100 м кв. (7 контуров по 12 — 13 м кв.) Свыше 120 м кв. – соответственно 25/50 до площади 160 м кв.

По примерным прикидкам, мы выбрали подходящий насос для теплого пола.
А что скажет производитель? Вот официальная таблица рекомендаций от Grundfos.

Варианты выбора, современные насосы

При использовании современных моделей ALPHA, важно учитывать, что режимы «пропорциональное давление» и «AUTOADAPT» просто не подходят к теплому полу, — устанавливайте подходящий режим.

Если теплопотерь больше или дом (теплый пол) плохо утеплен, соответственно значение площади теплого пола, при которой нужно переходить с одного насоса на другой, смещается в меньшую сторону… Ключевую роль в этом играет степень утепленности самого теплого пола.
Как утеплить теплый пол правильно
Но более точные значения можно получить только теплотехническим расчетом и расчетом теплого пола…. которые многие считают просто излишними…

Особенность конструкции насоса и установки

Циркуляционные насосы должны устанавливаться так, чтобы ось ротора находилась в горизонтальном положении. Неважно какая буде подводка труб к насосу — горизонтальная, вертикальная, под углом — ротор должен быть горизонтальным.

В насосе может быть отверстие, закрытое пробкой — для выпуска воздуха.

Из типичных поломок циркуляционных насосов можно выделить засорение отложениями. За теплый сезон, когда насос стоит, из воды выпадают соли, ими могут быть прихвачен вал ротора. Из-за небольшой мощности насос в таком состоянии может не запуститься.

Не включается циркуляционный насос, — что делать?
Остается только закрыть подводящие краны, открыть пробку и провернуть крыльчатку, после чего насос, как правило, работает.

Как правильно установить насос теплого пола

Насос устанавливается между трехходовым клапаном и коллектором теплого пола. Только в этом случае будет работать вся система теплого пола.
Смесительный узел для теплого пола – конструкция

Если установить насос между подключением к радиаторной сети и трехходовым клапаном, то смесительный узел окажется не функциональным, теплый пол работать не будет.

Насос крепится за фланцы с помощью накидных гаек, которые обычно идут в комплекте. Установка насоса обычно проблем не вызывает, если подводка выполнена правильно, с выдержкой нужных расстояний.

Схемы монтажа

Обратите внимание на маркировку насоса и его закрепление в фирменном оборудовании для теплого пола для небольшого дома.

В системе обогреваемых полов краны устанавливаются на входе в смесительный узел и на каждом контуре коллектора. Слив теплоносителя из насосно-смесительного узла, при замене его оборудования не критичен. Но полезно перед насосом, как и в радиаторной системе установить фильтр.

Также важно правильно смонтировать электрическую схему. Включением насоса запускается и отопление теплыми полами. Он работает постоянно, пока работает обогрев полов.

Он может включаться автоматикой, — по командам термостатов в комнате и датчиков в теплом полу. Также не редка схема, когда насосом дополнительно управляет аварийное реле отключения, — при превышении температуры на подающем коллекторе, цепь размыкается.
Еще информация — как выбрать трубопровод для отапливаемого водяного пола