Насосная станция дождевого стока с регулирующими резервуарами
Необходимо запроектировать насосную станцию дождевого стока (ЛНС) с регулирующими резервуарами. Главная задача определить производительность насосов и объем регулирующего резервуара.
В дождевом стоке очень большой секундный расход, экономически целесообразно устанавливать перед ЛНС регулирующие резервуары. Резервуары будут выполнять функцию усреднения расчетного расхода. Тем самым мы значительно уменьшим производительность насосов, габаритные размеры ЛНС и потребляемую электроэнергию ЛНС.
Схема проектирования следующая: Весь расчетный расход дождевых вод поступает в регулирующие резервуары. Из резервуаров сток самотеком поступает в ЛНС. ЛНС и резервуары выполнены по принципу сообщающих сосудов. Т.е.
максимальный уровень в них на одной отметке. Минимальный уровень в ЛНС ниже дна резервуаров. Включение насосов в ЛНС начинается от среднего уровня воды в ЛНС. Отключение насосов от минимального уровня воды в ЛНС.
Расчет выполнен по ФГУП «НИИ ВОДГЕО», Приложение 8.
- Рабочий объем резервуара насосной станции Wнс при максимальной производительности насосов Qнс рассчитывается по формулам:
- Wнс=(0,06*Qr*tr/(2-n))*((Tkнс/tr)2-n— (Tннс/tr)2-n — (Tннс/tr — 1)2-n — Qнс*(2-n)*(Tkнс/tr — Tннс/tr )/Qr)
- Tннс = tr*(Qнс/Qr)1/(1-n),
- Qнс = Qr *((Tkнс/tr)1-n — (Tkнс/tr -1)1-n)
- где Wнс − рабочий объем резервуара насосной станции, м3; Qнс − максимальная производительность насосной станции, л/с; Тннс − момент времени, при котором расход дождевого стока, поступающего в насосную станцию, начинает превышать ее максимальную производительность, мин; Ткнс − момент времени, при котором расход дождевого стока, поступающего в насосную станцию, перестает превышать ее максимальную производительность, мин.
Примечание: Как видно из формул, в расчете две неизвестные — производительность насосов и объем регулирования. Т.е. необходимо подобрать эти два значения таким образом, чтобы оба сооружения были экономически целесообразны — чтобы можно было подобрать насосы и при этом резервуары были адекватных размеров.
Расчет в ручном режиме — очень трудоемкий. Рекомендую выполнить расчет в экселе. Что значительно упрощает и ускоряет процесс вычисления, так же исключает ошибки арифметики. Так же Вы можете воспользоваться калькулятором для выполнения данного расчета — см.
Объем регулирующего резервуара и производительность ЛНС
Где: Qr=557,93л/с (из расчета дождевого стока)
Принимаем производительность насосной станции 220л/с. Из расчета дождевого стока: tr=14,73, n=0.59. Подставляем все значения в формулы и определяем неизвестные.
- Tннс =14,73*(220/557,93)1/(1-0,59) = 1.52
- 220=557,93*((Tkнс/14,73)1-0,59 — (Tkнс/14,73 -1)1-0,59)
- Получаем: Тнск=24,013
- Wнс=(0,06*557,93*14,73/(2-0,59))*((24,013/14,73)2-0,59— (1,52/14,73)2-0,59 — (24,013/14,73 — 1)2-n — 220,0*(2-0,59)*(24,013/14,73 — 1,52/14,73 )/557,93) = 203,08 м3
- Принимаем регулирующий объем для насосной станции:
Wрег.=219,2м3 (из них 200 м3 объем резервуаров, 19,2 м3 объем в насосной станции).
Производительность насосной станции составит:
Q=220л/с
Для насосной станция ливневого стока (ЛНС) принимаем третью категорию надежности. Принимаем два рабочих насоса с производительностью 110л/с каждый.
- Один резервный насос хранится на складе.
- Напор насосов составит:
- Напорный трубопровод Д=400мм (напорный полиэтилен), V=2,25м/с, 1000i=10.389:
- Н=(155,90-144,62)+1,5+1,1*1095*0,010389+0,5=25,8м
- Где: 1,5м – потери в насосной станции;
- 0,5м – напор на излив в колодце-гасителе;
- 1095м- длина напорного участка от насосной станции до колодца-гасителя;
- 155,90 – отметка напорного трубопровода при входе в колодец-гаситель;
- 144,62 – отметка минимального уровня воды в насосной станции
В ЛНС предусматриваем установку двух рабочих погружных насосов марки Grundfos S2.100.200.500..4.62L.S.290.G.N.D, производительностью 110л/с каждый, напором 25,8м, 50кВт, 380В. Предусматриваем хранение одного резервного насоса на складе.
Схема подключения
Перед описанием схем подключения напомним о таких важных характеристиках насоса, как мощность; диаметр; возможность плавного пуска или возможность электронного управления частотой вращения вала; устойчивость к перепадам напряжения; минимальная и максимальная глубина погружения; диаметр насоса. Так, диаметр насоса прямо связан с ценой скважины: чем меньше диаметр насоса, тем меньше диаметр трубы, а значит, её бурение будет дешевле.
Насос подключается через реле давления либо через автоматику реле протока. Зная характеристики системы и насоса, т.е. давление и мощность, которую придется размыкать вашему реле, можно оптимально подобрать нужное реле для насоса.
В некоторых моделях насосов предусмотрена защита от перегрева и защита от сухого хода, однако она носит исключительно аварийный характер. При монтаже системы стоит предусмотреть собственную систему защиты от сухого хода.
Недостаток систем, работающих с реле давления: между запусками и остановками насоса всегда будет изменяться давления, что вызовет дискомфорт в использовании воды в душе. Во избежание такого неудобства можно приобрести насос с частотным преобразователем.
Обратите внимание на максимальную глубину погружения насоса: чрезмерное заглубление приведёт к выходу насоса из строя
Расчет параметров насосного агрегата
Оборудование, предназначенное для перекачки жидкостей, подбирается по двум основным параметрам – создаваемому напору и производительности. В случае с глубинными устройствами сюда прибавляется диаметр обсадной трубы – агрегат должен входить в нее с зазором 1—3 см.
Подобрать скважинный насос к размеру обсады – простейшая задача. Чаще всего встречаются диаметры 100—150 мм, куда подходят агрегаты от 3 дюймов (75 миллиметров) в поперечнике. Чтобы правильно рассчитать остальные параметры, нужно знать следующие исходные данные:
- дебет (условная емкость) скважины для определения производительности насосной установки;
- уровень воды – динамический и статический;
- общая высота подъема и протяженность водопровода до потребителей либо мембранного бака.
Дебет водоскважины лучше выяснить сразу после бурения, когда выполняется ее первичная прокачка. Направив воду в емкость, несложно определить, сколько источник способен выдать за 1 час. Производительность насоса не должна превышать этот показатель, иначе он быстро опустошит скважину, станет работать «на сухую» и выйдет из строя
Уровни воды необходимо знать, чтобы правильно погрузить заборную трубу или глубинный аппарат. Динамический уровень – это расстояние до водного зеркала в обычных условиях, статичный – минимальный в течение года.
Чтобы подобрать насос по давлению, рассчитайте высоту и длину магистралей, руководствуясь инструкцией:
- Измерьте общую высоту подъема воды, начиная от среза водозаборной трубы в скважине до мембранного бака в доме.
- Прибавьте к полученной цифре протяженность всех горизонтальных участков, разделенную на 10 (то есть, 10 м длины водопровода равны 1 метру водного столба).
- Результат умножьте на коэффициент запаса 1,15, учитывающий сопротивление пластиковых труб и поворотов магистралей.
- К полученному значению прибавьте сопротивление резиновой мембраны накопительного бака. В емкостях объемом до 300 литров величина составляет 3 Бар или 30 м водного столба.
Схема водоснабжения от скважины
Разберем расчет на примере. Глубина погружения насоса составляет 20 м, высота бака от уровня земли – 2 м, протяженность магистралей – 25 м. Считаем потребный напор агрегата:
(20 + 2 + 25/10) х 1,15 + 30 = 58,175 метра водного столба или округленно 6 Бар.
При подборе поверхностной насосной станции внимательно изучите документацию изделия
Обратите внимание, что некоторые производители указывают 2 напора — со стороны всасывания и нагнетания. Значит, их придется посчитать отдельно
КПД
КПД насосной установки (ηполн) — это отношение полезной мощности к мощности насосной установки. На рисунке 2.9 показаны кривые КПД для насоса (ηполезн) и для насосной установки, включающей электродвигатель и контроллер (ηполн). Гидравлический КПД относится к P2 , а КПД насосной установки — к P1:
КПД всегда меньше 100 %, так как мощность насосной установки всегда больше, чем полезная мощность, вследствие потерь в контроллере, электродвигателе и насосе. КПД насосной установки (контроллер, электродвигатель и насос) является произведением отдельных КПД:
Подача, при которой насос имеет максимальный КПД, называется точкой оптимального режима или точкой наибольшего КПД (QBEP).
Что еще влияет на выбор
На подбор насоса для системы отопления, кроме основных его параметров (напора и подачи) могут влиять и некоторые другие факторы, например, такие как: производитель, качество изготовления, долговечность, максимальная температура эксплуатации, стоимость, и др. Зачастую они связаны между собой. Качественные насосы надежных , «Wilo», «DAB», «Lowara», «Ebara» и «Pedrollo», обычно, имеют большую стоимость. Китайские или отечественные модели, как правило, намного дешевле, но нет гарантии в их надежности и длительной работе. Тут уже все зависит от личного выбора: то ли качественное надежное изделие по более высокой цене или более дешевый, но менее надежный циркуляционный насос, который, возможно, в скором времени придется менять. Иногда, чтобы сэкономить, приобретают б/у «Grundfos» или «Wilo». Часто, они нормально работают дольше новых китайских, но если приобретены у проверенных специалистов, которые могут дать определенную гарантию.
Еще один параметр технической характеристики, который может быть важным при выборе циркуляционного насоса – максимально допустимая температура его эксплуатации, которая также должна быть в его паспорте или инструкции по эксплуатации
Это особенно важно, если насос предполагается установить в системе отопления с твердотопливным котлом на подающей трубе. Максимально допустимая температура эксплуатации его, в этом случае, должна быть не менее 110 о С
Если же, он будет устанавливаться на обратной магистрали, то этот параметр не столь важен, так как температура теплоносителя в этом месте редко превышает 70 о С.
Система отопления в частном или загородном доме нуждается в специальном насосе, который будет помогать теплоносителю, циркулировать по трубам. Благодаря такому циркуляционному насосу удается добиться того, что все помещения в доме нагреваются наиболее равномерным образом. Установка такого устройства предполагает проведение некоторых расчетов. Расчет насоса для отопления может зависеть от некоторых определенных обстоятельств. Для начала, необходимо определиться с типом насоса. Насос может быть «мокрым» или «сухим». Их отличие состоит в том, что у первого насоса рабочая область находится под слоем воды, то есть, в перекачиваемой среде.
Такой насос не нуждается в дополнительной смазке или увлажнении. Однако необходимо учесть, что водяной напор или сопротивление во многом могут оказывать влияние на функциональную мощность агрегата. Разберемся же, как рассчитать насос для отопления.
Еще раз о скважине
Скважина, несомненно, лучший вариант индивидуального водоснабжения дома (читать о выборе источника). В одной из статей сайта я писал, как самостоятельно сделать скважину (тут). Здесь дополню данные о размерах скважин, они имеют непосредственное отношение к расчету скважинного насоса.
Так как скважину бурят бурами основа которых труба, то и размеры стандартных скважин разумно обозначать, как и размеры труб, в дюймах. Можно выделить три стандартных (по практике бурения) размера скважин индивидуального водоснабжения:
- Скважина в три дюйма (75 мм);
- Скважина в четыре дюйма (100 мм);
- Скважина более 4-х дюймов, чаще 110 мм.
- На сегодня бурят скважины до 150 мм.
В расчете скважинного насоса диаметр скважины нужно привязать к диаметру насоса, ведь по определению, насос нужно опускать в скважину.
Описание вычислительного процесса
Основное назначение насосных станций заключается в заборе воды из источника и ее подаче к приборам потребления. Так как поверхностный насос является шумным устройством, его стараются располагать на некотором удалении от жилых помещений. В связи с этим расстояние от комплексных систем до мест потребления воды может быть достаточно большим.
При использовании представленного калькулятора в первую очередь следует указать, какой перепад имеется по высоте между сантехническими приборами и самой станцией. Далее требуется отметить протяженность горизонтальных участков сети водоснабжения жилого строения. Двигаясь по трубопроводам, вода испытывает определенное сопротивление, поэтому отмечается снижение напора и в этих местах.
С уменьшением сечения труб сопротивление повышается. Если диаметр превышает дюйм, то горизонтальные участки можно не брать в расчет. Снижение давления в них не значительно.
Насосная станция находится в подсобном помещении
В калькуляторе имеется пункт, в котором должна быть указана длина участков по горизонтали из трубопроводов с разным сечением. Также придется отметить, из какого материала сделаны элементы, ведь сопротивление изделий может сильно варьироваться. К примеру, стальные аналоги сдерживают поток примерно в 1,5 раза сильнее, чем пластиковые.
На завершающем этапе остается определиться с требуемым давлением в местах потребления воды. Для простых смесителей обычно хватает 1,5 атмосферы, но для специальной техники может потребоваться и более сильный напор. Его значение отражается в паспорте, который поставляется совместно с прибором. Для удобства ответ выводится сразу в трех единицах измерения.
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
Способы измерения производительности
- Ротаметр. Прибор представляет собой стеклянную трубку с поплавком, немного расширяющуюся кверху. Ротаметр вмонтирован в трубопровод, для измерения прибор снабжен шкалой и калибровочным графиком. С ростом подачи поплавок поднимается вверх. Вид калибровочного графика определяется конструкцией измерительного прибора и свойствами жидкой среды.
- Дифманометр с мерной диафрагмой. Прибор выглядит как U-образная трубка с жидкостью. Диафрагма в виде переборки с отверстием ставится в трубопровод, трубка подключается двумя шлангами, подсоединенными перед диафрагмой и за ней. Жидкости в трубопроводе и дифманометре не перемешиваются. Напор перекачиваемой жидкой среды после прохода через диафрагму снижается. По шлангам напор передается жидкости в U-образной трубке. Чем выше производительность, тем больше отличается напор с обеих сторон диафрагмы и тем выше разница между уровнями жидкости в двух ветвях дифманометрической трубки. Измерительные показания дифманометра переводятся в подачу с помощью градуировочного графика.
- Автоматические измерительные приборы. Информация о величине подачи передается на компьютер в виде электрического сигнала.
Скважина
Для каждой модели насоса устанавливаются допустимые значения посторонних включений в воде (песка и пр.). Несоблюдение требований приводит к быстрому износу прибора и снятию его с гарантии. Поэтому прежде чем подбирать или покупать скважинный насос, необходимо прокачать скважину и сделать анализ воды.
Скважина – круглая глубокая яма малого диаметр с трубой внутри, образующей стенки. На определенной высоте стенки трубы имеют отверстия, так называемый фильтр. В скважине столбом стоит вода.
Перед выбором насоса узнайте:
• Статический уровень воды • Динамический уровень воды • Дебит скважины
Эти характеристики играют ключевую роль при выборе скважинного насоса. Следует определить, на какой глубине находится зеркало воды, или тот самый статический уровень. Он называется так потому что вода в момент замера находится в спокойном положении.
В момент включения насоса статический уровень будет уменьшаться до динамического: ниже динамического уровня вода опуститься не может. Разница между статистическим и динамическим объемами скважины называется дебитом.
Важно: насос не должен выкачивать больше, чем может дать скважина. Так, мощность насоса в 3 м3/час категорически не подойдет для скважины с дебитом 1,5 м3. В идеале насос должен быть немного слабее дебита скважины, примерно на 20-30%
В идеале насос должен быть немного слабее дебита скважины, примерно на 20-30%.
Выясните, на какой глубине находится фильтр скважины. Насос должен занимать положение на 1 м ниже динамического уровня воды и на 1 метр выше фильтра скважины. Эти данные обычно указаны в паспорте скважины.
Итак
• Статический уровень – глубина зеркала воды в состоянии покоя; • Динамический уровень – минимальная глубина зеркала воды; • Дебит – объём воды (измеряется в литрах в минуту или кубометрах в час)
Как работает насос повышающего давления?
Наиболее частыми признаками недостаточности давления в водопроводе является низкий напор из крана или невозможность воспользоваться двумя и более водоразборными точками.
Это становится реальностью уже при снижении давления ближе к минимальному нормативному значению.
Выполняя одинаковые функции – поддержание давления воды в системе водопровода – они могут отличаться по принципу действия:
- Устройства постоянного действия – они работают круглосуточно в непрерывном режиме, поддерживая в системе давление воды. Недостатком такого типа является постоянный расход электроэнергии и ускоренный износ оборудования. Такие устройства отлично справляются при включении в ручном режиме во время пиковых нагрузок на водопровод, например во время полива огорода.
- Насос автоматический, оснащенный датчиком потока. Его включение производится при наличии движения воды по трубе, что свидетельствует о наличии расхода в данный момент времени. Такой режим работы более экономичен, чем в предыдущем случае. Стоимость автоматического насоса для повышения давления в водопроводе несколько выше, но это компенсируется более экономичным режимом работы.
Существенным различием для такого оборудования является способ охлаждения. В устройствах с сухим ротором крыльчатка находится в отдельной камере и отделяется от потока воды сальниками, установленными в корпусе.
Смотреть видео
ОБЗОР ВИХРЕВОГО И ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСОВ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОДЫ
Watch this video on YouTube
Насосы с мокрым ротором работают непосредственно в воде, что благоприятно сказывается на их долговечности, поскольку жидкость является одновременно и средством охлаждения и смазкой для подшипников.
Основным же достоинством таких приборов является бесшумность в работе. Это позволяет устанавливать их внутри помещения.
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.
Какой гидроаккумулятор необходим
Таблица подбора гидроаккумулятора.
Для правильного выбора насоса необходимо внимание уделить и тому, какой именно гидроаккумулятор будет использоваться. Назначение его состоит в том, чтобы накапливать определенный объем воды для предотвращения частого включения самого насоса. При достижении определенного объема воды насос выключается, пока вода не будет израсходована
Каждый насос имеет разрешенное количество пусков за час, превышать которое не рекомендуется
При достижении определенного объема воды насос выключается, пока вода не будет израсходована. Каждый насос имеет разрешенное количество пусков за час, превышать которое не рекомендуется.
Обычно это 20 пусков, которые при отсутствии гидроаккумулятора будут осуществляться при каждом открытии крана. А вот при наличии бака такие включения будут редкими, что продлит срок службы всего оборудования.
- Qmax – это максимальное значение расхода воды;
- Pset – давление при включении насоса;
- ΔР – это разница, которая наблюдается при включении и выключении насоса;
- Nmax – допустимое за час число включений и выключений, обычно оно указывается производителем для каждой модели отдельно;
- K = 0,9.
При выборе насоса необходимо учитывать, что давление в нем воздушной массы составляет всегда 0,8-0,9 бар.
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.
Подробности
Одна водозаборная точка расходует объем жидкости
1.ванна, либо душевая кабинка тратит примерно десять литров в минуту. 2.туалет тратит около шести литров в минуту.
3.мойка на кухне – около шести литров в минуту.
Если задействовать максимальное количество водозаборных узлов в одно время, то вода будет расходоваться из расчета, примерно 22 литра в минуту. Э
Как рассчитать мощность
Рассчитывая производительную мощность насоса вибрационного, центробежного типа с целью правильного выбора оборудования, следует учитывать некоторые показатели.
Если семья состоит из четырех человек, то насос нужно приобретать мощностью в среднем два-три кубометра за час. Показатель не учитывает воду для полива. Если из водопроводной системы будет расходоваться вода, чтобы поливать огород, то мощность следует увеличить до трех-пяти кубометров в час.
Расчет напора жидкости
Данный параметр необходим, чтобы обеспечивать бесперебойную работу насоса на всей протяженности трубопровода, также поднимать жидкость из скважины с необходимой высоты.
Чтобы вычислить напор для насоса скважины любого типа, надо знать на какой глубине в скважине расположен насос. Глубину определяют от верхнего края скважины до нижней точки нахождения насоса. При этом учитывают удаленность точек водозабора до скважины. Существует закономерность, что на десять метров трубопровода теряется один метр напора насоса. В данном случае следует учитывать размер сечения трубы для водозабора. Если диаметр ее уменьшается, тем увеличивается показатель статического сопротивления в водопроводной трубе, следовательно, падает напор жидкости.
Как рассчитать напор
Рассчитать напор для насосного оборудования погружного, поверхностного или вибрационного типа просто. Следует подставить в формулу необходимые значения. Формула: Н= Нgeo+(0.2 * L)+ 10, в которой:
1.Н – это конечный показатель напора для насоса.
2.Нgeo (м) – длина трубопроката, которую считают от участка монтажа насоса до максимальной верхней водозаборной точки по вертикали.
3. 0.2 – это значение коэффициента сопротивления водопроводных труб по всей длине.
4.L – протяженность водопровода по горизонтали (до 15 метров, чтобы гарантировать стабильный напор в трубах). Длину прибавляют к конечному результату.
Расчёт центробежного насоса
Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.
Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.
Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.
Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.
Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.
Расчет параметров циркуляционного насоса
Добрый день вам, мой уважаемый читатель! Этот пост моего блога я решил посвятить расчету необходимых параметров циркуляционного насоса. Для тех, кто не в курсе, напомню, что он необходим для поддержания движения жидкости (теплоносителя) внутри системы отопления.
В подавляющем большинстве современных частных домов система отопления не может быть реализована без насоса из-за большой протяженности трубопроводов и их малых диаметров. А системы с естественной циркуляцией (гравитационные) стали экзотикой и применяются разве что для маленьких деревенских домов. Итак, перейдем непосредственно к делу и выясним, что нам нужно будет посчитать.
Расчет расхода циркуляционного насоса
Система отопления с циркуляционным насосом.
Расход — количество теплоносителя, перемещаемое циркуляционным насосом за промежуток времени. Измеряется этот параметр в м³/час или в кг/час. Казалось бы, а зачем его знать и рассчитывать? Все дело в том, что теплоноситель имеет ограниченную теплоемкость и для передачи необходимого количества теплоты через отопительные приборы должен проходить определенный объем теплоносителя. Ниже приведена формула, показывающая данную связь:
L = Q/ρC(t1-t2); где L — это расход, Q — необходимая тепловая мощность системы, ρ — плотность жидкости, а C — ее теплоемкость, t1-t2 — разность температур подающей и обратной трубы котла.
Если в качестве теплоносителя используется вода, то формула упрощается:
G = 0.86Q/(t1-t2); где G — это массовый расход воды, измеряемый в кг/час.
С расходом связан еще один параметр — диаметр резьбы на гайках. Для самых распространенных насосов с мокрым ротором есть два ее варианта: 1 дюйм (DN 25) и 1¼ дюйма (DN 32). Учтите этот момент при проектировании, чтобы избежать при монтаже ненужных переделок.
Гайки для циркуляционного насоса.
Расчет необходимого напора циркуляционного насоса
Напор — это высота, на которую циркуляционный насос теоретически сможет поднять жидкость (единица измерения метр водяного столба). По сути, паспортное значение напора -это предел, при котором насос перестает обеспечивать движение теплоносителя (расход становится равным нулю). Для упрощенного расчета необходимого напора циркуляционного насоса можно воспользоваться формулой:
H=k*Δpср; где k — количество этажей дома, Δpср — усредненное значение напора, приближенно равное 0,9 метра.
Для точного расчета вам понадобится ознакомиться с методикой расчета гидравлических потерь, которая изложена в другой статье.
Определение рабочей точки насоса.
На рисунке изображены две пересекающиеся характеристики, одна из которых показывает изменение напора циркуляционного насоса от его расхода (красная), а вторая показывает насколько быстро растет гидравлическое сопротивление системы отопления при увеличении расхода жидкости через нее. Выбрать насос нужно так, чтобы рассчитанные выше параметры соответствовали значениям в рабочей точке или были чуть больше. В случае значительного отклонения в большую или меньшую сторону вы получите или кавитационный шум, или плохую циркуляцию.
Подбор циркуляционного насоса для водяного теплого пола
Для работы водяного теплого пола тоже необходим циркуляционный насос, который устанавливается в группе автономной циркуляции (ее еще называют смесительным узлом). Его параметры выбираются так, чтобы в его рабочей точке обеспечивался напор, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления контуров пола, смесительного клапана и всех остальных частей системы.
С расходом все то же самое — он должен обеспечивать передачу нужного количества тепловой энергии от пола. В большинстве случаев водяные теплые полы используют вместе с радиаторами или конвекторами, поэтому это количество не обязательно должно перекрывать тепловые потери помещения.
Предлагаю вам посмотреть на следующем видео, как на практике подбирается циркуляционный насос для теплых полов:
Пример расчета
Основные необходимые данные для выбора подходящей модели поверхностного насоса для водоснабжения дома:
- Максимальное значение расхода жидкости в л/мин или м³/ч.
- Высота всасывания — разность уровней впускного патрубка насоса и поверхности воды в источнике.
- Высота нагнетания — разность уровней наивысшей точки трубопровода и выпускного патрубка насоса.
- Начальное давление, для безнапорной скважины или колодца равное атмосферному.
- Конечное — требуемое давление в домашней системе водопровода.
- Потери давления в трубопроводах зависят от расхода жидкости и качества поверхностей внутренних стенок трубопроводов, создающих трение ее движению.
Высота всасывания гидронасосов поверхностного типа не может превышать 10,33 м — высоты водяного столба, создающего равное атмосферному давление.
Для упрощения расчетов ее округляют до 10 м, а создаваемое давление приравнивают одной технической атмосфере, 1 ат = 1 кГс/см², или примерно 1 бару ~ 0,98 ат.
Высота нагнетания, или напор, определяется техническими параметрами и мощностью агрегата.
Часто значение напора путают с давлением, называя одно другим. Эти величины эквивалентны, но в точности не равны друг другу. Давление на выходе насоса зависит только от его технических характеристик, а напор — от совокупности внешних условий: скорости потока и расхода жидкости, ее температуры, высоты над уровнем моря и пр.
При расчете все величины давлений системы в паскалях, барах, атмосферах и других единицах приводят к эквивалентным значениям напора в метрах.
Приведем пример, приняв геодезический уровень размещения насосной станции за нулевой:
- Расход жидкости, обеспечиваемый гидронасосом — 40 м³/ч. Это вполне достаточное значение потребления для нужд домашнего хозяйства.
- Уровень воды в колодце ниже нулевого на 4 м.
- Верхняя точка подъема воды на 15 м выше его.
- Суммарные потери во впускном и выходном трубопроводах можно найти в таблицах для конкретного типа труб, но обычно их рассчитывают исходя из того, что на каждых 10 м трубопровода теряется 1 м напора, потому примем их равными (15 м + 4 м) / 10 = 1,9 м.
- Конечное давление в верхней точке примем равным 1 бару ~ 9,87 м.
Суммарный напор гидронасоса будет равен: 4 м + 15 м + 1,9 + 9,87 = 30, 77 м.
Если водонасосная станция устанавливается не в расположенном рядом с колодцем кессоне, а в доме, следует также учесть потери напора на длине подводящего трубопровода.
Для каждого насоса существует эксплуатационная характеристика, показывающая падение напора в зависимости от расхода и имеющая примерно такой вид:
Выбирая конкретную модель насоса, следует сообразовывать расчетные величины параметров с паспортными значениями для выбранного экземпляра агрегата в требуемой рабочей точке.
Гидравлическую мощность насоса можно найти по эмпирической формуле: Р (Вт) = 2,725 x Расход (м³/ч) x Напор (м).
Для нашего примера получим: 2,725 x 40 x 30,77 = 3,354 кВт.
Подробнее о расчете и подборе насоса для водоснабжения загородного дома смотрите в этом видео: