Автоматизированные котельные
Основные критерии выбора насосного оборудования для
систем отопления.
Для обеспечения циркуляции теплоносителя в системах отопления используются специальные
циркуляционные насосы.
Циркуляционные насосы предназначены для обеспечения принудительного движения жидкости по
замкнутому контуру. В частности, это может быть замкнутая герметичная система отопления
здания. При этом конфигурация в пространстве принципиального значения не имеет.
Циркуляционные насосы создают определенный перепад давления в месте установки. Перепад
давления служит для преодоления суммы всех гидравлических потерь на трении в трубопроводах,
то есть за счет него жидкость поддерживается в постоянном движении. Для определения
фактического давления перепад давления суммируется со статическим давлением. Но из-за
различных потерь на трение в трубопроводах, запорно-регулирующей арматуре, котле и у
потребителей в каждой точке системы возникает свое рабочее давление.
Отопительные системы осознано эксплуатируют при избыточном давлении. Таким образом,
предотвращается образование пузырьков пара даже при критическом режиме работы. Благодаря
избыточному давлению исключается проникновение воздуха снаружи в водную систему.
Вода как средство переноса тепла
Важнейшим качеством любого теплоносителя является его теплоаккумулирующая способность.
Для воды при температуре от 0° до 100°С средняя удельная теплоемкость имеет следующее
значение:
с = 4,19 кДж / (кг°К) или с = 1.16 Вт / ч
Формула для вычисления передаваемого или отводимого количества тепла имеет следующий вид:
Q =m*c*.t
Количество тепла Q измеряется в Дж и представляет собой произведение массы m тепло-
носителя, измеренной в кг, удельной теплоемкости C и разницы температура, измеренной в °К.
Масса теплоносителя равна произведению объёма V, измеренному в м3, на плотность воды р ,
измеренную в кг/м3.
Q =V*p*c*.t
Где, .t-разница температур на входе и на выходе системы, °К, р = 1 кг/дм3 при температуре от 4
°С до 90 °С
К сведению:860 ккал = 1 кВт; 1 К =1 °С
Выбор насоса
Сопротивление сети трубопроводов ведет к потере давления переданного жидкости по всей длине
сети. Характеристика протекания жидкости в системе показывает общее сопротивление потоку:
причиной сопротивления сети трубопроводов являются трение воды по стенкам трубы, трение
капель воды между собой изменениями направления движения в арматуре. При изменении
объёма перекачиваемой жидкости, например, вследствие открытия или закрытия
термостатических вентилей, изменяется также скорость воды и соответственно сопротивление
сети трубопроводов.
Там, гдехарактеристиканасосапересекаетсясхарактеристикисети, называется актуальной точкой системы отопления. Это говорит о том, что в этой точке имеет место равновесие между напором насоса и сопротивлением сети трубопровода. Из этого следует, что при изменении производительности, которую может обеспечить насос, рабочая точка также изменится.
Отопительный контур, имеющий максимальное падение давления.Рмах ,Ра, является определяющим при выборе насоса. Напор Н, создаваемый насосом, должен покрывать полное падение давлениявэтом контуре (с учетом падения давления в подводящих магистралях,
регулировочных клапанах и т.д., самом насосе, отопительном котле и гравитационную составляющую падения давления тех участков, где она выступает в роли сопротивления).
Максимальное падение давления в системе и суммарный объемный расход определяют рабочую точку насоса (напор и подачу соответственно). Насос выбран правильно, если рабочая точка лежит на характеристике насоса при его максимальной частоте вращения в области максимального КПД насоса (наилучшей подачи), или близка к этой точке.
Рис.17. Расчетная точка.
Если расчетная точка попадает в промежуток между линиями характеристик двух ближайших по
параметрам насосов, следует выбирать насос меньшей мощности.
Рис.18. Диаграмма мощности
Оснащенная термостатическими клапанами система является саморегулирующейся.
Распределение потоков теплоносителя осуществляется в зависимости от потребностей каждого
помещения. Тем не менее, предварительное уравновешивание потерь давления в ряде случаях
обязательно. Контуры, потеря давления в которых значительно меньше .Рмах, необходимо
дросселировать дополнительными ручными вентилями.
Рис.19. Оптимальное расположение рабочей точки
При подборе подходящего насоса следует иметь в виду, что рабочая точка должна находится в
средней трети диаграммы рабочих линий насоса. Не следует устанавливать более мощный насос,
чем это требуется для безупречного теплообеспечения здания.
Подбор производительности насоса
Поток теплоносителя через магистраль равен сумме потоков теплоносителя всех ее контуров.
Циркуляционный насос подбирается таким образом, чтобы при требуемом напоре его подача
обеспечивала необходимый поток теплоносителя в магистрали. Объемный расход теплоносителя
определяется по формуле:
V = GQx 3600 /c x p x .t , где:
GQ-суммарная тепловая мощность всех контуров магистрали, Вт;
V -объемный расход
теплоносителя через магистраль, м3/ч;
с -теплоемкость теплоносителя при данной температуре
кДж / (кг°К);
р -плотность теплоносителя при данной температуре, кг/м3 ;
.t-допустимое падение
температуры теплоносителя в контурах магистрали, °К.
Напор насосов
Жидкость должна транспортироваться в любую точку системы отопления, так как напор насоса
должен превосходить сумму всех потерь в трубопроводе, то есть потери напора. Они
рассчитываются оп формуле:
.Р = R*L+Z
где
.Р -потери напора, Па;
R-линейная потеря давления на 1 м длинны, Па/м
L -общая длинна трубопровода до самого удаленного нагревательного элемента, м;
Z-падение давления при преодолении местных сопротивлений на фитингах и арматуре, Па;
Z = G>*(V2/2)*.
Где
G> -сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке трубопровода
V -скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с . -плотность воды, кг/м3
Гидравлические характеристики элементов отопительной системы (труб, отопительных приборов,
вентилей, клапанов, включая термостатические) представлены в справочных изданиях фирм
изготовителей и разработчиков нормативной документации.
Следует обратить внимание, что величина R имеет квадратичную зависимость от скорости
движения теплоносителя по трубе, что накладывает некоторые ограничения. Поэтому через
фиксированное сечение трубы, возможно, прокачать ограниченный объём теплоносителя.
Потеря давления может быть переведена в метры водяного столба:
Н = .Р/.*g ;
где
Н -потеря напора, м
g -ускорение свободного падения, 9,81 м/с2
К сведению: 1 бар = 1 * 105 Па (0.1 МПа)
Для циркуляционных насосов фирмы WILO предварительный выбор насоса может быть
осуществлен по таблицам каталога WILO.
Совместная работа нескольких насосов Вся прежняя информация относилась к
центробежным насосам с одним рабочим колесом. Но на практике возникают ситуации, при
которых одинарный насос не может выполнять поставленные задачи. В таких случаях
устанавливаются или два насоса или один большей мощности. В зависимости от поставленных
задач насосы устанавливают или в последовательном (рис20.) или в параллельном включении(рис 21.)
Рис. 20. Два одинаковых насоса при последовательном режиме работы. Только при нулевой подаче происходит удвоение напора.
Рис. 21. Два одинаковых насоса при параллельном режиме работы. Только при нулевом напоре происходит удвоение подачи.
Следует обратить внимание на часто встречающиеся заблуждение что, два одинаковых насоса при последовательном режиме работы будут давать удвоенный напор, и что два одинаковых насоса при параллельном режиме работы будут давать удвоенную производительность.
