Кавитация в отопительной системе и в системе водоснабжения
Кавитация – это такой процесс, во время которого в отопительной установке благодаря уменьшению давления образуются молекулы пара. Такой процесс имеет место в том случае, если в трубах снизится или повысится скорость потока жидкости.
Если отопительная система характеризуется слишком низкими или слишком высокими температурами, то такое явление может сказаться отрицательным образом. Пар, который образуется, собирается в пузырьки, и если они лопаются, то, тем самым, наносят повреждение материалу, из которого изготовлены трубы или другие компоненты системы отопления.
Если у вас не получается самостоятельным образом произвести такие операции, как как рассчитать насос для отопления, или вы сомневаетесь в их правильности, то лучше доверить это дело профессионалу в данной области. Специалист не только поможет с выбором помпы или произведением расчетов, но также займется непосредственно и установкой насоса.
Полезные рекомендации по определению значения глубины
Данная программа используется не столько для правильного подбора станций, поскольку диапазон имеющихся изделий варьируется от 8 до 14 метров. Эти расчеты больше нужны для планирования места расположения конструкции. Существует определенная схема монтажа устройства при откачке жидкости из источника извне.
Вариант монтажа насосной установки
Важным показателем является G, обозначающая высоту прибора по отношению к динамическому уровню воды в имеющемся источнике. При этом насос должен справляться с перемещением воды на данную высоту. Определить данный уровень скважины не сложно. Для этого подсчитывается превышение места насосного устройства над зеркалом воды.
Некоторое гидравлическое сопротивление присутствует на горизонтальных участках трубопроводной линии, которые протягиваются от источника подачи воды до места монтажа станции. На значение сопротивления воздействуют некоторые параметры. Прежде всего, сечение труб. Ведь, чем оно больше, тем лучше проходит вода. А также значение имеет материал, из которого они изготовлены. В полимерных магистралях хорошего качества вода будет меньше задерживаться, чем в стальных. В вычислениях не стоит учитывать трубы с сечением более дюйма, так как они не оказывают влияние на значение напора.
Подключение станции к скважине
Все оказывающие влияние параметры предусмотрены в алгоритме представленного калькулятора. Если показатель всасывания на определенную глубину для скважины будет больше возможностей, которые могут обеспечить насосные приборы, то потребуется проведение дополнительных мер. Например, разместить оборудование очень близко к скважине. Для этого прокладываются пластиковые трубы большого диаметра или устройство размещается поближе к источнику.
Также для обеспечения качественного водоснабжения используется погружной прибор. Он способен перемещать воду в специальный резервуар, откуда станция передает жидкость дальше. При этом обеспечивается полноценное функционирование конструкции.
Выполняя расчеты, не путайте напор с описываемым показателем. Будьте внимательны, так как данные характеристики в паспорте пишутся в метрах. Глубина всасывания отображает, с какого расстояния оборудование способно поднять воду. А значение напора показывает, какой давление образуется на выходе из насосного устройства. Для проведения вычислений напора также на сайте есть подходящий калькулятор.
Основные параметры насосов для систем отопления
Основная функция насосного оборудования циркуляционного типа, которое устанавливают в отопительные системы, заключается в воздействии центробежной силы вращения лопастей, расположенных внутри корпуса насоса, на жидкость в целях увеличения скорости ее движения. При выборе насосов ключевое значение приобретают следующие характеристики:
Производительность. По этому параметру можно понять, какое количество теплоносителя может пройти за час работы через насосную установку. Единицей измерения являются метр кубический в час, показатель производительности определяется гидравлическим сопротивлением, которое имеет магистраль; Напор. Иначе называют гидравлическое сопротивление. Этот параметр влияет на предельную высоту, на которую насосное оборудование способно подавать столб воды; Присоединительные размеры
При их определении следует обращать внимание на такой параметр, как диаметр подключаемых труб отопления и длину корпуса. Обычно первый параметр имеет значение, равное 25 или 32 мм, а при расчете второго необходимо исходить из того, что он должен позволить установить насос в то место, которое выделил для него владелец; Максимальная температура
Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы
По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия; Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.
Циркуляционная насосная установка призвана в первую очередь обеспечить поступление нагретой жидкости до всех участников системы. По этой причине рекомендуется очень тщательно подходить к выбору этого параметра и использовать аппарат, который сможет пропускать через себя теплоноситель , нагретый до температуры 110 градусов Цельсия; Производитель. Рекомендуется, как и при выборе иных видов устройств, отдавать предпочтение продукции известных производителей. Если рассматривать рынок насосного оборудования, то лучше всего зарекомендовали себя компании Grundfos, Vortex, Джилекс, Wilo и другие.
Чаще всего при подборе насоса для системы отопления учитывают два первых показателя. В большинстве своем их значения приведены в инструкции, прилагаемой к прибору, в виде графика, именуемого расходно-напорной характеристикой.
В продаже можно встретить отдельные модели насосов, предусматривающих несколько рабочих скоростей. Если владелец заинтересовался подобным аппаратом, то он должен убедиться, что для каждого из них указаны диапазоны значений.
Подбор циркуляционного насоса для системы отопления
Иногда перед человеком, уже посадившим дерево и вырастившим сына, встает вопрос – а как подобрать циркуляционный насос для отопительной системы возводимого дома? И от ответа на этот вопрос зависит многое – будут ли равномерно прогреты все радиаторы, будет ли скорость потока теплоносителя в
отопительной системе достаточной, и в то же время не превышенной, не будет ли гула в трубопроводах, не будет ли насос потреблять лишнюю электроэнергию, правильно ли будут работать термостатические вентили отопительных приборов и так далее и тому подобное. Ведь насос – это сердце отопительной системы, которое неустанно качает теплоноситель – кровь дома, наполняющую дом теплом.
Подобрать циркуляционный насос для отопительной системы небольшого здания, проверить, правильно ли насос подобран продавцами в магазине, или убедиться в правильности подбора насоса, стоящего в существующей системе отопления, достаточно просто, если воспользоваться укрупненным методом расчета. Основной параметр подбора циркуляционного насоса – это его производительность, которая должна соответствовать тепловой мощности обслуживаемой им отопительной системы.
Необходимую производительность циркуляционного насоса с достаточной точностью можно рассчитать по простой формуле:
где Q – необходимая производительность насоса в кубометрах в час, Р – тепловая мощность системы в киловаттах, dt – дельта температур – разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Обычно принимается равной 20 градусам.
Итак, пробуем. Возьмем, для примера, дом общей площадью 200 квадратных метров, в доме есть подвал, 1 этаж и мансарда. Система отопления двухтрубная. Необходимую тепловую мощность, требуемую для обогрева такого дома, примем 20 киловатт. Производим несложные вычисления, получаем – 0,86 кубометра в час. Округляем, и принимаем производительность необходимого циркуляционного насоса – 0,9 кубических метра в час. Запомним ее и идем дальше. Второй важнейшей характеристикой циркуляционного насоса является напор. Каждая гидравлическая система имеет сопротивление пропускаемому по ней потоку воды. Каждый угол, тройник, редуцирующий переход, каждый подъем – все это местные гидравлические сопротивления, сумма которых и составляет гидравлическое сопротивление отопительной системы. Циркуляционный насос должен преодолеть это сопротивление, с сохранением расчетной производительности.
Точный расчет гидравлического сопротивления сложен и требует определенной подготовки. Чтобы примерно рассчитать необходимый напор циркуляционного насоса используется формула:
где N – количество этажей здания, включая подвал, K – усредненные гидравлические потери на один этаж здания. Коэффициент К принимается 0,7 – 1,1 метра водяного столба для двухтрубных систем отопления и 1,16-1,85 для коллекторно-лучевых систем. В нашем доме три уровня, с двухтрубной отопительной системой. Коэффициент К принимаем 1,1 м.в.с. Считаем, 3 х 1,1 = 3,3 метра водяного столба.
Обратите внимание – общая физическая высота отопительной системы, от нижней до верхней точки, в таком доме составляет порядка 8 метров, а напор необходимого циркуляционного насоса только 3,3 метра. Каждая отопительная система является равновесной, насосу не нужно поднимать воду, он только преодолевает сопротивление системы, поэтому увлекаться большими напорами никакого смысла нет
Итак, мы получили два параметра циркуляционного насоса, производительность Q, m/h = 0,9 и напор, Н, м = 3,3. Точка пересечения линий от этих величин, на графике гидравлической кривой циркуляционного насоса, является рабочей точкой необходимого циркуляционного насоса.
Допустим, Вы решили остановиться на отличных насосах DAB, итальянских насосах великолепного качества по совершенно адекватной цене. Пользуясь каталогом, или менеджерами нашей компании, определяете группу насосов, в параметры которых попадает необходимая рабочая точка. Решаем, что этой группой будет группа VA. Выбираем наиболее подходящий график гидравлической кривой, лучше всего подходит кривая насоса VA 55/180 X.
Рабочая точка насоса должна находиться в средней трети графика – эта зона является зоной максимального КПД насоса. Для подбора выбирайте график второй скорости, в этом случае Вы страхуете себя от недостаточной точности укрупненного расчета – у Вас останется резерв для увеличения производительности на третьей скорости и возможность ее уменьшения на первой.
Что необходимо знать при выборе насоса
Схема установки скважинного насоса.
Когда осуществляется выбор насоса, необходимо учитывать такие параметры, как:
Общая глубина скважины. Такая информация содержится в прилагаемом паспорте. Оборудование принято устанавливать на высоте от 1 м от уровня дна. Динамический уровень воды. Насос необходимо ставить ниже этого уровня, он также указывается в паспорте
Статический уровень тоже важно учесть. Диаметр скважины, чтобы правильно подобрать размер глубинного насоса, его адаптера, оголовка, крышки для устья скважины
Дебит – это данные о производительности источника, скважинный насос не должен иметь производительность большую, чем у скважины. В идеале выбор надо делать таким образом, чтобы производительность оборудования была примерно на 5-10% меньше, чем дебит источника. Размер, глубина фильтровальной части. Скважинный насос надо располагать таким образом, чтобы двигатель находился выше фильтра
Только в этом случае система будет работать без сбоев. Расстояние от дома до скважины. Учитывается не только горизонтальное значение, но и высота, на которую поднимаются трубы. Этажность, расположение самой верхней точки водоразбора. Место, где установлена автоматика для управления насосом. Вариант электропитания, который обеспечивает энергией скважинный насос.
Скважинный насос надо располагать таким образом, чтобы двигатель находился выше фильтра. Только в этом случае система будет работать без сбоев. Расстояние от дома до скважины. Учитывается не только горизонтальное значение, но и высота, на которую поднимаются трубы. Этажность, расположение самой верхней точки водоразбора. Место, где установлена автоматика для управления насосом. Вариант электропитания, который обеспечивает энергией скважинный насос.
Общие критерии выбора насоса для скважины на загородном участке:
- Мощность оборудования. Подбор агрегата зависит от глубины источника, необходимого напора и планируемого расхода воды для дома. Нельзя делать выбор без учета этого параметра.
- Глубина, которую имеет скважина. Этот параметр важен для выбора насоса, многие его считают одним из первых. Например, поверхностные насосы можно применять только для неглубоких источников и колодцев, а для водяных скважин используются только глубинные модели.
- Выбор осуществляется на основе того, каким будет планируемый расход воды, т. е. какой должна быть производительность насоса.
Расчет потребного расхода воды для системы водоснабжения
Нормы расхода воды сантехнических приборов я возьму из Приложения 2 (СП 30.13330.2010) «Внутренний водопровод и канализация зданий», нормы которого распространяются на проектирование строящихся и реконструируемых систем внутреннего холодного и горячего водоснабжения, канализации и водостоков. Согласно п. 7.1 указанного документа гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов холодной воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды:
- умывальник со смесителем – 0,12 л/с;
- унитаз со смывным бачком – 0,1 л/с;
- мойка со смесителем – 0,12 л/с;
- душевая кабина с глубоким душевым поддоном и смесителем – 0,12 л/с;
- поливочный кран – 0,3 л/с.
Потребный расход воды определяется как сумма производительности всех точек водоразбора, с учетом вероятности их одновременного использования.
Максимальная теоретическая потребность в воде (без полива):
0,12 х 2 + 0,1 + 0,12 + 2 x 0,12 = 0,7 л/с, что соответствует 2,52 м³/ч.
Конечно, на практике всеми санитарно-техническими приборами мы одновременно пользоваться не будем (у нас 6 точек водоразбора, не считая полива; использоваться одновременно будут максимум 4).
Таким образом, можно принять коэффициент одновременного использования приборов водоразбора для данного дома можно принять равным 0,66 (что будет соответствовать 4-м используемым точкам водоразбора одновременно).
Напор насосного оборудования циркуляционного типа
Напор создается од действием насосного устройства для того чтобы противостоять гидродинамическим потерям, возникающим в трубах, радиаторах, вентилях, соединениях. Другими словами, напор – величина гидравлического сопротивления, которое агрегат должен преодолеть. Для обеспечения оптимальных условий для перекачки теплоносителя по системе показатель гидравлического сопротивления должен быть меньше показателя напора. Слабый водяной столб не сможет справиться с поставленной задачей, а слишком сильный — может стать причиной возникновения шума в системе.
Расчет показателя напора циркуляционного насоса требует предварительного определения гидравлического сопротивления. Последнее зависит от диаметра трубопровода, а также скорости перемещения по нему теплоносителя. Чтобы рассчитать гидравлические потери, нужно знать скорость движения теплоносителя: для полимерных трубопроводов – 0,5-0,7м/с, для труб, выполненных из металла, – 0,3-0,5м/м. На прямых участках трубопровода показатель гидравлического сопротивления будет находиться в пределах 100-150Па/м. Чем больше диаметр труб, тем меньше потери.
Для расчета потерь давления при сопротивлении местном применяют формулу:Z = ∑ζ x V2 x ρ/2
При этом ζ обозначает коэффициент местных потерь, ρ – показатель плотности теплоносителя, V – скорость перемещения теплоносителя (м/с). Далее необходимо суммировать показатели местных сопротивлений и величины сопротивлений, которые были рассчитаны для прямолинейных участков. Полученное значение будет отвечать минимально допустимому напору насоса. Если в доме сильноразветвленная система отопления, расчет напора следует произвести по каждой ветки отдельно.
— котел – 0,1-0,2; — теплорегулятор – 0,5-1; — смеситель – 0,2-0,4.
Как вариант можно рассчитать напор циркуляционного насоса для отопления по следующей формуле:Hpu =RxLxZF/10000
При этом Hpu – напор насоса, R – потери, которые были вызваны трением в трубах (измеряется Па/м, за основу можно принять значение 100-150 Па/м), L – протяженность обратного и прямого трубопроводов самой длинной ветки или сумма ширины, длины и высоты дома умножена на 2 (измеряется в метрах), ZF – коэффициент для термостатического вентиля (1,7), арматуры/фасонных деталей( 1,3), 10000 — коэффициент пересчета единиц (м и Па).
Конструктивные особенности и принцип работы
Центробежный насос дренажного типа – это компактное устройство, главными элементами конструкции которого являются:
- корпус, изготавливаемый из прочных и износостойких материалов – чугуна, нержавеющей и обычной стали, пластика (выбор материала зависит от назначения и технических характеристик устройства);
- электрический двигатель, приводящий во вращение рабочий вал;
- рабочее колесо, на внешней поверхности которого зафиксированы изогнутые лопатки (вращение рабочего колеса обеспечивается приводным валом, на котором такое колесо и фиксируется).
Устройство дренажного насоса
Погружной дренажный насос, находящийся в процессе эксплуатации в толще перекачиваемой им жидкой среды, дополнительно оснащается сетчатым фильтром, который защищает такую помпу от попадания в ее внутреннюю камеру твердых частиц, размер которых превышает допустимое значение.
Размеры внутренней камеры дренажных насосов, используемых для откачки грунтовых вод из подвальных помещений и погребов, а также откачивающих грязную воду из колодцев или наземных резервуаров, рассчитываются таким образом, чтобы через нее могли свободно проходить твердые включения, содержащиеся в составе перекачиваемой жидкости.
Нижняя часть дренажного насоса должна легко сниматься для очистки рабочего колеса
В качестве элементов дополнительного оснащения, защищающих дренажные насосы от последствий нештатных ситуаций, а также позволяющих организовать их функционирование в автоматическом режиме, могут использоваться:
- температурные реле, которые автоматически отключают насосное оборудование в случае его перегрева;
- датчики, защищающие электронасос от работы вхолостую.
Датчики холостого хода представляют собой поплавковые выключатели, автоматически останавливающие работу оборудования в том случае, если уровень откачиваемой воды падает ниже критической отметки. Безпоплавковый насос, не оснащенный такими датчиками, требует постоянного внимания со стороны пользователей для контроля за условиями его эксплуатации
Устанавливая такие датчики, важно правильно определить глубину их погружения. Это необходимо для того, чтобы насос отключался и включался именно в те моменты, когда это требуется
Принцип работы поплавковых выключателей
В качестве насоса погружного для грязной воды преимущественно используется центробежное оборудование. Основным элементом его конструкции является рабочее колесо с лопатками, которое, перемещая перекачиваемую грязную воду по внутренней камере, создает центробежную силу, увеличивающую давление жидкой среды, за счет чего и происходит выталкивание последней через напорный патрубок. При этом в средней части рабочей камеры центробежного электронасоса создается разрежение воздуха, что обеспечивает всасывание в такую камеру новой порции откачиваемой грязной воды.
Наилучшими с точки зрения работы с загрязненными водами центробежные насосы считаются по целому ряду причин.
Благодаря высокой надежности такой насос не нуждается в частом техническом обслуживании
Электронасосы рассматриваемого типа обладают высокой производительностью и способностью формировать поток жидкой среды с хорошим напором, что особенно важно для устройств, через которые перекачивается мутная и грязная вода. На рынке можно найти множество разных моделей, что позволяет оптимально подобрать центробежный насос, исходя из характера тех задач, для решения которых он приобретается
Универсальность такого насосного оборудования позволяет использовать его не только для дренажа, но и как насос для откачки воды из колодца или скважины, а также для ее дальнейшей транспортировки по трубопроводной системе к точкам водозабора.
Центробежный дренажный насос с чугунным корпусом
Как выбрать циркуляционный насос?
Главной функцией насоса является прокачка нужного количества воды через котел для ее нагрева, а также через радиаторы, чтобы они отапливали помещение. Если насос выбрать неправильно, то появятся проблемы в отоплении.
Большинство проблем системы отопления связаны с неправильным выбором диаметров труб, а не с насосом.
Если насос выбран слишком мощный, то появится шум из-за большой скорости теплоносителя. Если напор насоса недостаточен, то последние радиаторы не будут греться, а котел станет тактовать. Вода будет нагреваться, но не прокачиваться с нужной скоростью через радиаторы отопления.
Классификация насосов по типу конструкции
Многообразие насосного оборудования делят на две категории: поверхностные и погружные агрегаты.
Модели поверхностного исполнения
Поверхностные агрегаты предназначены для установки над резервуаром. Корпус устройств такого типа размещается на ровной поверхности в сухом месте. Откачка воды осуществляется через опущенный в резервуар рукав: ПВХ трубу или резиновый шланг.
Поверхностные насосы мобильны и просты в эксплуатации: их удобно переносить по участку, устанавливая в нужном месте временно или стационарно
Любая модель поверхностного исполнения имеет две трубы:
- входная – обеспечивает поступление сточной воды из заполненной емкости;
- выходная – отводит стоки за пределы опустошаемого сооружения.
Функционировать такие приборы могут в автоматическом режиме. Для реализации автоматической работы к тумблеру включения присоединен поплавковый механизм, реагирующий на уровень жидкости в резервуаре.
Его погружают в откачиваемую жидкость вместе со шлангом. При поднятии воды выше определенной пометки срабатывают датчики поплавка, распоряжающегося запуском насоса.
Главными достоинствами агрегатов погружного исполнения являются:
- простота установки и демонтажа;
- обслуживание устройства сводится лишь к своевременной чистке и смазке деталей.
Но такие агрегаты не пригодны для глубоких источников. Они рассчитаны на работу при высоте всасывания в пределах 8-12 м.
Следует также учитывать, что при подключении такого насоса к канализационной системе, нужно точно знать сечение трубопровода, поскольку агрегат присоединяется к ней с помощью патрубков.
Погружные дренажные устройства
Приборы погружного исполнения действуют практически так же, как работают и поверхностные дренажные насосы. Но они больше предназначены для откачки воды из глубоких траншей или чистки колодцев.
Перекачка сточных вод осуществляется самим насосом без задействования шлангов и патрубков. Расположенный в днище насоса сетчатый фильтр защищает элементы агрегата от твердых пород грунта, песка и нерастворимых частиц.
Максимальная глубина погружения насосов у разных моделей обычно не превышает и 50 м. Но их нельзя задействовать при опустошении мелких резервуаров и водоемов, глубина которых не достигает 20 м. Для возможности работы погружных устройств в неглубоких траншеях, приходится применять дополнительное охлаждение двигателя водой.
Погружные агрегаты устанавливают на дно резервуара, а вода засасывается непосредственно через решетку, размещенную в нижней части корпуса
Глубина установки агрегата зависит от типа резервуара. Но существует простая закономерность: чем ниже расположен погружной насос, тем легче с ним будет работать.
Среди основных достоинств устройств погружного исполнения стоит выделить:
- высокая мощность и производительность в сравнении с поверхностными агрегатами;
- возможность осушения глубоких резервуаров в несколько десятков метров;
- тихий ход – погруженные в емкость агрегаты в процессе работы практически не производят шума.
Особенностью установок этого типа является то, что они работают автоматически. Оснащение устройства поплавковым механизмом или пластиковым пузырем обеспечивает бесперебойную работу помпы в автоматическом режиме. Он отключает двигатель насоса при достижении заданного уровня воды.
Наличие поплавкового выключателя особо актуально при необходимости откачивания жидкости из медленно заполняемых резервуаров
Постоянная работа устройства под водой требует надежной изоляции автоматики и герметизации электродвигателей прибора. Поэтому при изготовлении агрегатов погружного исполнения используются только стойкие к коррозии материалы, которые способны выдерживать механические повреждения.
Материалом изготовления для узловых деталей в зависимости от предназначения и воспринимаемых нагрузок могут выступать:
- полимеры и конструкционные пластмассы;
- электротехнические, легированные и углеродистые сплавы и стали.
В дорогих моделях для герметизации электродвигателя прибора используются сальники, выполненные из керамических манжет, либо же с масляным замком.
Единственным недостатком погружных устройств является то, что для обслуживания и ремонта дренажного насоса, его приходится извлекать из резервуара на поверхность. Да и за счет герметичности корпуса их довольно проблематично обслуживать и ремонтировать.
Сопротивление
Помимо необходимости в выталкивании воды на определенную высоту, насос должен быть способен преодолеть сопротивление, создающееся в трубопроводе. Слишком узкая труба усилит сопротивление и производительность системы будет падать, а слишком широкая потребует излишних затрат. Следует оптимально подобрать диаметр водовода для отсутствия лишнего сопротивления.
Для расчета сопротивления ознакомьтесь с графиком потери напора для трубы конкретного вида и диаметра: так вы сможете высчитать потери при определенном объеме воды. Если график отсутствует или не хочется считать, воспользуйтесь простой рекомендацией, приведенной ниже:
Рекомендованный диаметр трубы ПНД:
- подача до 1,5 м3/час – 25 мм
- подача до 3 м3/час – 32 мм
Почему именно в метрах
Насос для напора воды и любой другой жидкости является весьма популярным приспособлением, без которого трудно представить жизнь в частном доме. Многие потребители до сих не понимают, почему измерение величины напора ведется именно в метрах.
Напор центробежного насоса, впрочем, как и любого другого, принято измерять в метрах. Конечно, подобная система рождает много вопросов. Прежде всего, так повелось исторически, все уже давно привыкли к такому обозначению и не намерены ничего менять. Ну и, конечно, это удобно, ведь не приходится прибегать к использованию других единиц измерения, производить сложные математические расчеты. Величина напора, исчисляемая в метрах, дает нам информацию о том, что насос может поднять жидкость на данную высоту.
