Tipy

Oběhové čerpadlo pro vytápění: jak vybrat podle výkonu (tabulky) | Blog společnosti OTTO

Pro rychlé zahřátí soukromých domů a průmyslových zařízení je v topných systémech instalováno oběhové čerpadlo. Cirkuluje chladicí kapalinu v konstantním režimu a zajišťuje intenzivní vytápění prostoru. Jaké zařízení existuje a jak si jej vybrat podle výkonu od stolu, aby fungovalo efektivně a dlouho?

Typy čerpadel

modely se suchým rotorem
modely s mokrým rotorem.

U zařízení se suchým rotorem je motor umístěn nahoře a lze jej odstranit pro opravu. Řídicí jednotka se montuje samostatně. U jednotek s mokrým rotorem je motor umístěn uvnitř jednoho krytu a je chlazen chladicí kapalinou, protože se během procesu čerpání vody velmi zahřívá.

Čerpadla s otevřeným rotorem mají během provozu vysokou hladinu hluku, protože motor je namontován samostatně. Navíc se více zahřívají, takže potřebují nucené chlazení. Na hřídeli takového čerpadla je oběžné kolo, ale často nestačí, takže riziko přehřátí je příliš velké. Druhý typ s mokrým rotorem se nepřehřívá, vytváří méně hluku při provozu a má dlouhou životnost. Pro soukromý dům je lepší koupit právě takové oběhové jednotky.

Výpočet výkonu čerpadla

Zvažme základní princip výpočtu oběhových čerpadel a na příkladu ukážeme, jak vybrat 100 m2 pro soukromý dům. Výpočet se provádí podle následujících kritérií:

Celkový objem vody, který musí přečerpat. Přímo závisí na objemu místnosti nebo geometrických parametrech topného systému v objektu. Pro správný výběr tohoto zařízení je nutné fyzicky změřit objem vody v systému.
Návrh topného systému. Četné stoupání vody na druhou a další úroveň ovlivňují účinnost zařízení. Pokud nainstalujete čerpadlo s maximálním výkonem pro podobný objem vody, ale do dvoupatrové budovy, pak jeho výkon nemusí stačit. Jednoduše nebude schopen zvedat vodu o několik metrů nahoru, aby poskytl teplo na druhou úroveň.
Průměr potrubí a jeho rozdíly. Systém by měl být víceméně stejnoměrný po celém obvodu, to znamená, že by nemělo docházet k žádným prudkým změnám z jednoho průměru na druhý, protože jakýkoli pokles průměru vytváří fyzické omezení průtoku a tato oblast umožní průchodu menšího množství vody. přes to.

V této fázi se vypočítá tlak proudu vody, který je vyjádřen v atmosférách a přímo závisí na ploše průřezu výztuže. Existuje tabulka, ze které můžete určit kapacitu potrubí a přípojek, pokud máte údaje o spotřebě vody. Pokud je například čerpadlo schopno vytvořit tlak 0,9 mbar/m, pak potrubím o průměru 15 mm může procházet maximálně 173 litrů vody za hodinu. V souladu s tím čerpadlo 3 mbar/m přečerpá 331 litrů za hodinu. Zvětšením průměru potrubí na 20 mm se zvýší průtok na 403 litrů za hodinu při minimálním průtoku a až na 767 při maximálním. Se znalostí těchto údajů si můžete spočítat, za jak dlouho vámi zvolené čerpadlo přečerpá celý objem vody ohřáté kotlem.

Podívejme se na jednoduchý příklad výpočtu:

Řekněme, že ve vašem systému je 100 litrů vody.
Koupili jste nejméně účinné čerpadlo – 0,9 mbar/m.
Nejmenší průměr trubky je 15 mm.

Pro zvolené čerpadlo a průměr potrubí si z tabulky vezmeme 173 litrů. Získáme čas na přečerpání 100 litrů tímto systémem: ((100*1)/173)*60=34 min. Čerpadlo načerpá vodu do celého systému za 34 minut. Dále je třeba vzít v úvahu výkon kotle. Například 30 kW instalace má kapacitu 14 litrů za minutu, ohřev vody až 50 stupňů. Vynásobte 14 litrů 60 minutami a dostanete 840 litrů. To znamená, že takový kotel vyžaduje čerpadlo 3 mbar/m a další 80 litrový zásobník tepla, aby se systém nepřehříval. Čerpadlo 0,9 mbar/m bude normálně pracovat s kotlem, jehož výkon je 6-7 l/min. V tomto případě bude systém vyvážený a nic se nepřehřívá.

To bylo prezentováno jako hrubý výpočet. Existují speciálně vyvinuté vzorce pro výpočet produktivity, tlaku a dalších charakteristik topných systémů. Obvykle se provádí na základě tlaku uvnitř systému, který bude čerpadlo schopno vytvořit. Vzorec vypadá takto:

P = (RxL+Z)/pxq nebo P = RxLxZF, kde:

P – požadovaný tlak;

R je odpor uvnitř potrubí vytvořený prouděním;

L – délka potrubí (dopředný a vratný okruh);

Z je odpor vytvořený armaturami a kohouty použitými v zařízení;

p – hustota chladicí kapaliny v systému;

q – zrychlení volného pádu, konstantní.

R – vyjádřené v Pa na m, např. 100-150 Pa/1 metr nebo 0,01-0,015 m ZF – je faktor zvýšení v závislosti na typu uzamykacích zařízení použitých v systému. Pro kulové kohouty je to 1,3 a pro škrticí zařízení a termostaty – 1,7.

Empirický výběr pumpy

Abyste neprováděli všechny dříve popsané výpočty, můžete použít tzv. empirický princip výpočtu na základě vytápěné plochy a předem stanovené produktivity. Údaje jsou shrnuty v tabulce pro pohodlný výběr nejvhodnějšího zařízení podle jeho vlastností.

Zastavěná plocha, m2.

Spotřeba, m krychlových/hod

Například máte dvoupatrový dům o rozloze 180-200 metrů čtverečních a je zde plyn. Plánujete instalaci radiátorů v prvním a druhém patře a instalaci vyhřívaných podlah v některých místech. Ve většině instalatérských prodejen vám spolu s kotlem nabídnou standardní sadu kotelny – vodní pistoli, rozdělovač a tři skupiny čerpadel pro rychlou instalaci. Čerpadlová skupina pro každé patro pro radiátory a další pro podlahové vytápění. Co v této sadě chybí? Ve většině případů je zde vše nadbytečné. A hydraulický šíp a rozvodné potrubí se skupinami čerpadel a třemi čerpadly. V nejlevnější variantě jsou okamžitě 60 tisíc náklady navíc a věčně stálá nadspotřeba elektřiny. Navíc ve většině domů může celý topný systém pracovat na čerpadle zabudovaném v kotli. Kotel je zavěšen v kuchyňské lince, veškeré trubky jsou skryté, není potřeba kotelna. Dobrá volba pro rozumný minimalismus a úsporu metrů čtverečních. Pouze pokud je plocha vyhřívaných podlah velká, budete potřebovat směšovací jednotku vyhřívané podlahy s přídavným čerpadlem. To je vše. Zda čerpadlo zabudované v kotli stačí nebo ne, si snadno ověříte po jednoduchém výpočtu. Začneme výběrem, nejjednodušším případem. Výše zmíněný dům, plocha 180-200m15, topný systém má pouze radiátory, vytápěné podlahy nebo ne, nebo málo z nich, 30-XNUMXmXNUMX. Schéma radiátorového systému je dvoutrubkové, slepé. V tomto případě vaše čerpadlo 25-40. Bez jakýchkoliv výpočtů. Toto čerpadlo bude mít i rezervu. Jak číst označení čerpadla, co to je 25-40? První číslo, 25, je spojovací velikost v milimetrech. Číslo 40 je velikost tlaku nebo dopravní výšky vytvořené tímto čerpadlem. Čtyřicet decimetrů, neboli 4 metry vodního sloupce. Tento parametr se často nazývá zdvih. Není to chyba, ale pro oběhová čerpadla je zvedání škodlivý pojem. Oběhové čerpadlo v topném systému nezvedá vodu. Bez ohledu na výšku budovy je systém svislým prstencem zcela naplněným vodou. Kroužek je vyvážený, voda tlačí rovnoměrně na čerpadlo z obou stran, rozdíl je nulový. Proto čerpadlo pouze tlačí vodu systémem a zajišťuje cirkulaci. Schopnost čerpadla překonat hydraulický odpor systému se nazývá tlak. Výběr čerpadla začíná určením charakteristik budoucího topného systému. První věc, kterou majitel domu potřebuje vědět, je topný výkon systému. Potřebný výkon otopné soustavy se rovná tepelné ztrátě domu. Skrz stěny, okna, podlahy a střechy – všechny obklopující konstrukce. Nejoblíbenější metodou je přibližný výpočet na základě měrných tepelných ztrát na metr čtvereční. Měrná tepelná ztráta se obvykle bere jako 100 wattů na metr čtvereční plochy domu. Kde se vzalo těchto 100 wattů? Z požadavků na zateplení budov. Měrná tepelná ztráta by neměla přesáhnout 100 wattů na metr čtvereční celkové plochy. Se skutečnými tepelnými ztrátami doma nemají nic společného. Je však přípustné je použít k odhadu maximálního topného výkonu. Vezměme si poměrně velký dvoupatrový dům o rozloze 250 metrů čtverečních. 250 x 100 = 25 000 wattů nebo 25 kilowattů. To je vše, známe maximální topný výkon a můžeme vypočítat požadovaný výkon čerpadla. Výpočet je velmi jednoduchý. Výkon čerpadla odpovídá množství teplé vody, které je potřeba přečerpat topným systémem, aby se předalo dostatek tepla do radiátorů pro kompenzaci tepelných ztrát. Toto množství se nazývá průtok topného systému. Musíme také přesně vzít v úvahu, jaké množství tepla budeme odebírat z vody v radiátorech. Jedná se o rozdíl mezi teplotou přívodu z kotle do radiátorů a teplotou zpátečky z radiátorů do kotle. Může se také nazývat teplotní delta. Vzorec vypadá takto: Q = (0,86 x P) / dt Q — výkon čerpadla Р — výkon topného systému 0,86 — koeficient tepelné kapacity vody. dt — teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou. Známe požadované množství tepla, to je výkon topného systému. Výkon vynásobíme koeficientem tepelné kapacity vody – 0,86. Získaný výsledek dělíme delta t, obvykle 20 stupňů. Celkem, (25 x 0,86) / 20 = 1 metr krychlový vody. Dvě slova o teplotní deltě. Ze vzorce vidíme, že pokud snížíme deltu, výkon se zvýší. Mnoho ve výpočtech to snižuje, v rezervě.
Například pro radiátorové systémy berou 15 stupňů místo dvaceti. Nemusíte to dělat. Potřebné zásoby již byly stanoveny, a to ve všech fázích. Existuje rezerva ve výkonu topného systému, výrobci čerpadel a potrubí dávají rezervu v charakteristikách, existuje také rezerva ve vzorcích. Pokud při návrhu zvětšíte okraje, pak výpočty ztratí smysl a nijak se neliší od výběru podle oka. Neschopní prodejci a montéři mají velmi rádi zásoby. Potrubí je tlustší, čerpadlo větší, výsledkem je drahý a zároveň nefunkční systém. To neuděláme. Nyní o druhém parametru, tlaku. Tlak je tlak, který musí čerpadlo vytvořit, aby překonalo hydraulický odpor, který vzniká při nuceném pohybu vody v topném systému. Odolnost systému se skládá z odporu všech jeho prvků – rohy, T-kusy, zúžení, regulační ventily, drsnost potrubí. Při zjednodušeném výpočtu není třeba brát z referenčních knih a sčítat odpory všech prvků, použijeme empirické koeficienty. Vzorec: H = Z x R x L Н – požadovaný tlak čerpadla Z – odolnost prvků systému R — odpor potrubí L — délka potrubí. Z pro dvoutrubkový systém s jednoduchými ventily se předpokládá 1,3. To je minimální požadovaná rezerva 30 %.Pro chladiče s tepelnými hlavami se použije koeficient 1,7. Koeficienty se násobí. Nejoblíbenějším systémem je dvoutrubkový slepý systém s termohlavicemi na radiátorech. Vynásobíme tedy 1,3 a 1,7 a dostaneme Z rovno 2,2. R, odolnost potrubí. Odpor potrubí se správně zvoleným průměrem nepřesahuje 150 Pascalů na běžný metr. Pro usnadnění je převedeme na metry vodního sloupce, to bude 0,015 metru na metr potrubí. Zbývá jedna proměnná, L, délka potrubí. Jak to správně určit? Není třeba sčítat délku všech potrubí v topném systému. Délka diktovací větve je dostatečná. Toto je potrubí od čerpadla k nejvzdálenějšímu radiátoru. Největší hydraulický odpor má diktovací větev. Je logické, že pokud čerpadlo vytvoří tlak dostatečný k zahřátí nejvzdálenějšího radiátoru, pak všechny ostatní budou ještě teplejší. Můžete přesně změřit diktující větev pečlivým vyobrazením na plánu. Nebo si můžete spočítat jeho maximální možnou délku na základě rozměrů domu. Řekněme, že čerpadlo je umístěno v rohu domu v prvním patře. Nejvzdálenější radiátor bude v protějším rohu domu ve druhém patře. Potrubí k tomuto radiátoru nemůže být delší než součet délky, šířky domu a výšky horního bodu radiátoru od podlahy prvního patra. Výška horního bodu radiátoru ve druhém patře je přibližně ve výšce parapetu. První patro + strop, + metr k parapetu – cca 4,5 metru. Plocha jednoho patra našeho teoretického domu je 125 metrů, rozměry 10 x 12,5 metrů. Sečteme délku a šířku domu, přidáme k nim výšku instalace horního radiátoru nad čerpadlem. Výslednou částku je potřeba zdvojnásobit, takže je potřeba spočítat celou délku trasy, od pumpy k radiátoru a zpět. Vypočítáme El, délka diktující větve je (10 +12,5 +4,5) x 2 = 54 metrů Dosadíme čísla do tlakového vzorce: V u2,2d Z x R x L u0.015d 54 x 1,8 x XNUMX uXNUMXd XNUMX metru vodního sloupce. Máme tedy dva hlavní parametry našeho systému. Produktivita, Q – 1 metr krychlový, a tlak, N – 1,8 metru vodního sloupce. Jejich kombinace se nazývá pracovní bod čerpadla. Když jsou ventily všech radiátorů otevřené a topení pracuje na plný výkon, čerpadlo musí čerpat minimálně 1 kubický metr chladicí kapaliny za hodinu, čímž vznikne tlak minimálně 1,8 metru. Nyní přichází ta zábavná část, výběr konkrétního modelu pumpy. Katalog každého výrobce obsahuje grafy hydraulických charakteristik čerpadla. Například chceme koupit čerpadlo Grundfos. Ve většině případů vám prodejci na takový dům doporučí čerpadlo UPS 25-60. Najdeme graf charakteristik tohoto čerpadla. Na ose X je výkon čerpadla Q, na ose Y tlak čerpadla N. Tři sestupné čáry představují rychlost čerpadla. Nízká je první rychlost, střední je druhá a vysoká je třetí. Čím větší produktivita, tím menší tlak a naopak. Tři hrbolaté řádky od počátku jsou hodnoty účinnosti pro každou rychlost. Nízká pro první rychlost, střední pro druhou a vysoká pro třetí. Horní části hrbolků mají maximální účinnost. Pracovní bod by měl být umístěn v jejich blízkosti.
Dáme 1 metr krychlový podél osy produktivity, 1,8 metru podél osy tlaku a získáme provozní bod na grafu. Vezměte prosím na vědomí, že průtok a tlak v bodě, který jsme našli, jsou níže a vlevo od grafu nejnižší, první rychlosti čerpadla. Ve skutečnosti se tedy parametry budou lišit. Musíme posunout pracovní bod k nejbližší linii rychlosti čerpadla. K tomu nám pomůže hydraulická charakteristika sítě, červená čára. Průsečík síťového grafu s grafem čerpadla bude skutečným provozním bodem. co vidíme? I při první rychlosti nebude výkon čerpadla v topném systému tohoto domu 1, ale 1.2 metru krychlového, tedy o 20 % více, než je potřeba. Tlak není 1,8 metru, ale 2,5 metru, až o 40 % více! To je při maximálním výkonu topného systému, v největších mrazech. Jak se otepluje, radiátory se začnou zavírat a průtok systémem se sníží. Když se průtok sníží o polovinu, pracovní bod se odpovídajícím způsobem posune doleva od grafiky čerpadla. A tlak vyletí do nebes. To nám zaručeně zajistí řev v trubkách. Ne, takovou pumpu nepotřebujeme, je moc velká. Ukazuje se, že nejoblíbenější čerpadlo 25-60 není vhodné pro radiátorový systém takového domu! Podíváme se na vlastnosti slabšího čerpadla, UPS 25-40.
Opakujeme, na ose produktivity vyčleníme 1 metr krychlový, na ose tlaku vyčleníme 1,8 metru, získáme pracovní bod na grafu. Ukazuje se, že tato pumpa je pro náš systém příliš velká, raději bych ji viděl těsně nad a napravo od druhého grafu rychlosti. Ale minimálně u tohoto čerpadla je pracovní bod blíže středu charakteristiky. Odhadneme skutečné parametry pracovního bodu při druhé rychlosti. Neliší se tolik od vypočteného jako u čerpadla 25-60. A když se venku oteplí, je možné přepnout na nižší rychlost. A účinnost čerpadla při druhé rychlosti vypadá perfektně, projekce na samém hrbolu grafu, neupravoval jsem to, prostě se to stalo. Zvolíme tedy čerpadlo 25-40. Takže závěry. Ve většině případů jsou pumpy nabízené prodejci předimenzované. Pro celý radiátorový systém běžného soukromého domu je i to nejmenší čerpadlo z domácí řady více než dostatečné. Není potřeba násobit čerpadla v systému, instalovat samostatné čerpadlo na každé patro nebo dodatečná čerpadla k nástěnnému kotli. Radiátorový systém dvou, tří, čtyř nebo libovolného počtu podlaží bude plně fungovat na jedno správně zvolené čerpadlo. Velké množství čerpadel v systému, rozdělení radiátorového systému do mnoha okruhů, instalace hydraulických spínačů tam, kde nejsou potřeba, hovoří o jedné věci – nekompetentnosti těch, kteří taková schémata nabízejí, a nedostatku základních znalostí v profesi. Hydraulika je oblast, kde přebytečná rezerva nezaručuje výkon, ale vede ke zbytečným počátečním nákladům, provozním nákladům a zrychlenému opotřebení zařízení. Po pochopení grafů charakteristik čerpadel je zřejmé, že moderní topné systémy s automaticky se uzavírajícími radiátory vyžadují úpravu výkonu čerpadla při výrazných změnách počasí. Když se ochladí, je vhodné nastavit vyšší rychlost a když se oteplí – nižší. Různé modely oběhových čerpadel na našem webu