Советы профессионалов

Подбор насоса для системы отопления по параметрам: напор, расход, рабочая точка насоса и системы

Тема статьи: Насосы , Общие вопросы

Все чаще в бытовом и промышленном секторе мы сталкиваемся с некорректным подбором насосного оборудования. В статье подробным образом описываются основные характеристики насосов для самого оптимального выбора.

НАПОР (Н) — это работа, которую передает насос жидкости, которую перекачивает

Основная суть этой характеристики в том, что напор, создаваемый насосом и несколькими насосами, должен полностью преодолеть гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Напор традиционно принято выражать в метрах водяного столба. Однако каждый производитель насосов и проектант в своей документации может использовать разные единицы измерения и часто приходится сопоставлять одни единицы измерения с другими.

Исходная единица измерения	Паскаль, Па	Бар, бар	Техническая атмосфера, ат	Физическая атмосфера, атм	Метр водяного столба, м водн. ст.
1 Па	1 Н/м2	10-5	10,197х10-6	9,8692х10-6	1,0197х10-4
1 бар	105	1	1,0197	0,98692	10,197
1 ат	98066,5	0,980665	1	0,96784	10
1 атм	101325	1,01325	1,033	1	10,33
1 м водн. ст.	9806,65	9,80665х10-2	0,1	0,096784	1

Напор определяется по формуле:

H = (RL + ΣZ)/(ρ_g),

где

• H — напор насоса, м;
• R — потери на трение в прямом участке трубы, Па/м;
• L — общая длина трубопровода до самого дальнего нагревательного элемента, м;
• ΣZ — суммарные потери на непрямых участках трубопровода, фитингах, смесителях и пр.;
• ρ — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;
• g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²).

Для ориентировочного расчета напора можно использовать формулу:

H = (RLZ)/10 000,

где

• R — потери на трение в прямом участке трубы, Па/м;
• L — общая длина трубопровода до самого дальнего нагревательного элемента, м;

• Z = Z1 Z2 … Zn — коэффициенты запаса для фитингов или для арматуры (Z = 1,3), термостатических вентилей (Z = 1,7), смесителя или устройства, предотвращающего естественную циркуляцию (Z = 1,2).

РАСХОД (Q) — это количество жидкости, проходящее через насос в единицу времени и обычно выражается в м3/ч (иногда [л/с])

В случае если неизвестна необходимая мощность источника тепла, ее определяем по формуле:

Q = (SQ_уд)/1000,

где

• Q — необходимая тепловая мощность, кВт;
• S — отапливаемая полезная площадь здания, м²;
• Q_уд — удельная теплопотребление здания, Вт/м².

Расчет необходимой величины напора насоса рассчитывается как:

Q_н = Q/[1,16(t₂ — t₁)],

где

• Qн — подача насоса, м3/ч;
• Q — необходимая тепловая мощность, кВт;

• t1 и t2 — температуры воды на входе и выходе из котла,°C.

Напор и подача взаимосвязаны друг с другом: при увеличении напора — уменьшается подача и наоборот

Как выглядит кривая характеристики насоса, можно увидеть на рисунке (кривая 1).

При изменении повышении скорости вращения насоса происходит смещение кривой насоса по вертикали: возрастает напор при неизмененной величине подачи.

Рабочая точка насоса

Создаваемый насосом напор тратится на преодоление сопротивления в системе. Гидравлическое сопротивление системы состоит из множества потерь: потерь на трение в трубопроводах, теплообменниках, арматуре. Сопротивление также оказывают повороты труб, изменения диаметра и пр.

Как выглядит обычно кривая системы можно увидеть на рисуке (кривая 2).Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, называются рабочей точкой насоса и системы. Именно по этой точке выбирается насос.

При выборе нужно учитывать следующие условия:

1. Делим кривую насоса по вертикали на три части и наша рабочая точка должна находиться в средней трети характеристики насоса. Именно в этом диапазоне насос работает с максимальным КПД.  При выборе насосов большой производительности, внизу также присутствует дополнительная шкала — КПД. Это позволяет ориентировать не просто на среднюю треть, а видеть точный КПД работы данного насоса при такой рабочей точке.

2. Отклонение заданной рабочей точки от характеристики насоса должно составлять не более 3–5 %.

3. При использовании для подбора насоса специализированных программ, нужно всегда проверять подойдет ли вам выбранный автоматически насос. У него может быть 100 % совпадение по рабочей точке, но он не подойдет по шуму, или вы не поставили в поле вид жидкости, а перекачиваемая жидкость в вашей системе — не вода. Также бывает, когда проектом заложен центробежный насос, а вам система предложила насос с мокрым ротором.

4. При проектировании инженеры часто закладывают суммарно до 10 % запаса. Это приводит к тому, что рабочая точка уже смещена от реальной, при выборе насоса. Кроме того, рассчитана эта точка часто бывает на максимальные нагрузки. Если еще при выборе взять насос чуть большей мощности, может получиться, что насос будет работать не в оптимальном для себя режиме и с низким КПД. К сожалению, технический аудит именно по этой причине приходит к выводу о замене насосов на менее мощные на многих объектах. Выбор насоса — это как раз тот случай, что «много — это не всегда хорошо».

Что делать, если не удается найти насос с нужной рабочей точкой?

Прежде всего, нужно обратить внимание на насосы с частотным регулированием. Плавное регулирование дает более широкие возможности по выбору рабочей точки. В случае, если при использовании частотного преобразователя не удается выбрать оптимальный насос или этот вариант получается излишне дорогим, можно воспользоваться насосом нестандартного исполнения.

Когда речь идет о высокопроизводительных центробежных насосах для коммунального и промышленного значения, система отопления может быть спроектирована таким образом, что не удается подобрать необходимый насос из огромного многообразия насосов с совершенно разными рабочими полями. Тогда на помощь приходит обточка (обрезка) рабочего колеса насоса. Если речь идет об отечественных насосах, как правило, эту услугу можно заказать на заводе-изготовителе и в специализированных мастерских. В случае покупки иностранных насосов крупнейших производителей, они обычно исполняют рабочее колесо непосредственно по техническому заданию сразу на заводе. Для этого только следует заполнить опросный лист, указывая в нем ряд данных, включая оптимальную рабочую точку и тип насоса.

По материалам журнала СОК, №7-июль 2010.