Как подобрать циркуляционный насос для гвс расчет

Циркуляционный насос в системе горячего водоснабжения (ГВС) обеспечивает постоянное движение воды по замкнутому контуру, исключая задержки при открытии водоразборных точек. Неправильно подобранный насос вызывает перегрев воды, шум, неравномерное давление и перерасход электроэнергии. Основой корректного подбора служат два параметра: расход и напор.

Расход рассчитывается по формуле Q = V / t, где V – объём циркулирующей воды, t – время одного полного оборота. Для жилого дома на 2–3 потребителя ориентировочный расход составляет 0,3–0,6 м³/ч. При наличии бойлера косвенного нагрева или рециркуляционного контура с протяжённостью более 15 м расчёт должен учитывать теплопотери и особенности разводки.

Напор подбирается с учётом гидравлического сопротивления труб, фитингов, обратных клапанов и запорной арматуры. При использовании труб из полипропилена с внутренним диаметром 20 мм и длиной контура до 30 м требуемый напор составляет 1,2–1,5 м. При увеличении длины или наличии сложных участков сопротивление увеличивается, и напор может достигать 2,5 м.

Рекомендуется выбирать насос с возможностью регулировки скорости, что позволяет адаптировать работу под разные режимы использования. Производители, такие как Grundfos или Wilo, указывают на корпусе характеристики: 25-40 означает диаметр подключения 25 мм и напор до 4 м. При подборе важно учитывать запас 10–15 % к расчетным значениям для компенсации погрешностей и износа системы.

Как рассчитать теплопотери в трубопроводе системы ГВС

Теплопотери в трубопроводе системы горячего водоснабжения зависят от диаметра трубы, материала изоляции, толщины стенки, температуры воды и окружающей среды, а также длины трассы. Для точного расчета используется формула теплопередачи через цилиндрическую оболочку:

Q = 2 * π * L * λ * (tв — tср) / ln(rн / rв),

где:

• Q – теплопотери, Вт;
• L – длина участка трубы, м;
• λ – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·°С);
• tв – температура воды в трубе, °C;
• tср – температура окружающей среды, °C;
• rв – внутренний радиус изоляции, м;
• rн – внешний радиус изоляции, м;
• ln – натуральный логарифм.

Пример: труба PPR диаметром 25 мм (наружный диаметр), изоляция толщиной 20 мм (λ = 0,035 Вт/м·°С), температура воды 60 °C, температура воздуха 20 °C, длина участка 10 м. Радиусы: rв = 0,0125 м, rн = 0,0125 + 0,02 = 0,0325 м. Подставляя в формулу:

Q = 2 * 3,14 * 10 * 0,035 * (60 — 20) / ln(0,0325 / 0,0125) ≈ 51,9 Вт

Для длинных трасс расчет проводят по каждому участку с разными условиями. При выборе насоса следует учитывать суммарные теплопотери по всей сети, так как они влияют на поддержание заданной температуры в конечных точках системы.

Определение требуемого расхода воды в системе ГВС

Расход воды в системе горячего водоснабжения определяется исходя из суммарной потребности всех подключённых точек водоразбора. Для квартирного или частного домового сектора расчет ведется на основе максимального одновременного водоразбора.

Для оценки используется нормативное значение расхода на одну точку: 0,1–0,2 л/с для умывальников, 0,15–0,3 л/с для душей и 0,2–0,4 л/с для кухонных моек. При наличии нескольких точек учитывается коэффициент одновременности, обычно в диапазоне 0,3–0,7 в зависимости от количества пользователей и характера использования системы.

Пример: в доме с ванной, душем и кухонной мойкой при одновременности 0,5 и нормативных расходах 0,3, 0,3 и 0,25 л/с соответственно, расчетный расход составит: (0,3 + 0,3 + 0,25) × 0,5 = 0,425 л/с.

В многоквартирных домах используется методика по СП 30.13330.2020 с учетом числа проживающих и часовых коэффициентов неравномерности потребления. Минимальный расчетный расход в таких системах редко бывает ниже 0,5–0,8 л/с.

Полученное значение необходимо использовать как базу для подбора циркуляционного насоса, с учетом обеспечения стабильной температуры воды и компенсации теплопотерь в магистрали.

Расчет гидравлического сопротивления трубопроводов и арматуры

Гидравлическое сопротивление в системе ГВС складывается из линейных потерь на трение в трубопроводах и местных потерь в фасонных элементах и арматуре. Расчет начинается с определения линейных потерь давления по формуле Дарси–Вейсбаха:

h_f = λ (L/D) (v²/2g),

где h_f – потери давления, м; λ – коэффициент сопротивления трению; L – длина трубопровода, м; D – внутренний диаметр трубы, м; v – скорость потока, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент λ зависит от режима потока и относительной шероховатости внутренней поверхности трубы. Для турбулентного режима (число Рейнольдса выше 4000) применяют формулу Коулбрука–Уайта или используют значения из справочников для типичных труб (например, сталь: 0,015–0,03).

Скорость потока определяется по формуле v = (4Q)/(πD²), где Q – расход, м³/с. Для систем ГВС рекомендуемая скорость – 0,7–1,5 м/с. Превышение этого диапазона приводит к шуму и ускоренному износу, ниже – к неэффективной циркуляции.

Местные потери рассчитываются по формуле h_m = ζ (v²/2g), где ζ – коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента (уголки, тройники, вентили, обратные клапаны) используются значения ζ из нормативных документов или паспортов оборудования. Например, стандартный шаровой кран имеет ζ ≈ 0,2, обратный клапан – до 1,5, уголок 90° – около 0,9.

Суммарное сопротивление системы – это сумма всех h_f и h_m по всей протяжённости кольца циркуляции. Полученное значение выражается в метрах водяного столба и служит ключевым параметром для подбора напора циркуляционного насоса.

Выбор напора циркуляционного насоса по расчетным данным

Напор циркуляционного насоса в системе ГВС определяется как сумма линейных и местных потерь давления на участке рециркуляции. Для точного подбора требуется расчет гидравлического сопротивления трубопровода, арматуры и оборудования, расположенного на рециркуляционном кольце.

Линейные потери определяются по формуле Дарси–Вейсбаха: h = λ · (L/D) · (v²/2g), где λ – коэффициент гидравлического сопротивления, L – длина участка трубопровода, D – его диаметр, v – скорость потока, g – ускорение свободного падения. Расчёт необходимо выполнять для наиболее удалённого потребителя.

Местные потери складываются из сопротивлений фасонных частей, обратных клапанов, термостатических вентилей и теплообменного оборудования. Суммарное местное сопротивление выражается в эквивалентной длине трубопровода или коэффициенте ζ, с дальнейшим пересчётом потерь по аналогичной формуле: h = ζ · (v²/2g).

Суммируя линейные и местные потери, получают требуемый напор насоса в метрах водяного столба. В типичных бытовых системах ГВС он составляет 0,5–1,2 м. При использовании труб малого диаметра (например, 15–20 мм) и наличии многочисленных фитингов возможно увеличение требуемого напора до 1,5 м.

Рекомендуется закладывать запас 10–15 % к расчётному напору для компенсации погрешностей и возможного загрязнения трубопроводов в процессе эксплуатации. Превышение допустимого напора может привести к шуму, кавитации и выходу оборудования из строя, поэтому избыточный запас не допускается.

Окончательный выбор насоса следует производить по рабочей точке на характеристической кривой, с учётом максимальной энергоэффективности при номинальной нагрузке.

Как учесть особенности многоквартирных и частных домов при подборе насоса

В многоквартирных домах основное внимание следует уделить производительности и напору насоса. Количество точек водоразбора может превышать 50, а расстояние до самых удалённых точек – до 100 метров по трубопроводу. Для таких условий требуется насос с напором не менее 6–8 метров водяного столба и производительностью от 3 до 5 м³/ч. Обязательно учитывать пиковые нагрузки в утренние и вечерние часы: если расчетная нагрузка в квартире составляет 0,3 м³/ч, то на 30 квартир требуется минимум 9 м³/ч при максимальной активности жильцов.

Обратный клапан на выходе насоса обязателен для предотвращения циркуляции через отключённые участки. Также важно наличие автоматического управления: в зданиях с переменным водоразбором насос должен адаптироваться к текущей нагрузке, иначе возможны гидроудары или перегрев системы.

В частных домах протяженность системы меньше, число потребителей ограничено. Для стандартного дома 150–200 м² с двумя санузлами и кухней достаточен насос с производительностью 0,5–1 м³/ч и напором 2–4 метра. При наличии рециркуляции – например, в бойлерах косвенного нагрева – обязательно учитывать длину рециркуляционного контура: при 20 метрах магистрали насос должен обеспечивать хотя бы 0,3 м³/ч при сопротивлении до 1,5 м.

Для домов с несколькими этажами требуется анализ вертикального напора. На каждый этаж добавляется около 3 метров к необходимому напору. Если дом трёхэтажный, минимальный напор насоса должен быть не менее 6–7 метров, даже при небольшом водоразборе.

Шумовые характеристики критичны для частных домов. Предпочтительны модели с «мокрым» ротором и уровнем шума до 40 дБ. В многоквартирных домах, особенно с техническими этажами или отдельными насосными узлами, допускается применение более мощных насосов с «сухим» ротором и шумом до 70 дБ.

Совместимость насоса с материалами труб и фитингов

При выборе циркуляционного насоса для системы горячего водоснабжения важно учитывать химическую и термическую совместимость материалов корпуса насоса с трубами и фитингами. Наиболее распространённые материалы труб – сталь, нержавеющая сталь, медь, полипропилен (PPR) и полиэтилен (PE). Корпус насоса обычно изготавливается из чугуна, бронзы, нержавеющей стали или пластика.

Чугунные корпуса не рекомендуются для систем с медными трубами из-за риска электрохимической коррозии при контакте металлов с разной электрохимической активностью. Для медных систем лучше выбирать насосы с корпусом из бронзы или нержавеющей стали. Это исключит образование гальванических пар и продлит срок службы оборудования.

Пластиковые насосы совместимы с пластиковыми трубами (PPR, PE), но требуют проверки максимальной температуры эксплуатации, так как пластик устойчив до 70–90 °C, в то время как температура горячей воды может достигать 95 °C. Для систем с высокотемпературной водой предпочтительнее металлические насосы.

Нержавеющая сталь является универсальным вариантом корпуса, обеспечивая высокую коррозионную стойкость и химическую нейтральность. Она подходит для любых типов труб, включая сталь и пластик, и позволяет использовать насос в агрессивных средах с повышенной жёсткостью воды.

Фитинги из латуни или бронзы обычно сочетаются с насосами аналогичных материалов, что исключает химическую несовместимость. Важно также учитывать давление и температуру рабочей среды – при превышении рекомендуемых параметров материалы труб и корпуса насоса должны быть усилены или заменены на более стойкие.

При монтаже следует избегать использования гальванических разъемов между разными металлами без изоляции. Прокладки и уплотнители должны быть стойкими к температуре и составу воды, например, из EPDM или FKM. Несоблюдение этих требований приводит к ускоренному износу насоса и повреждению трубопровода.

Критерии выбора насоса по шуму, габаритам и типу подключения

При подборе циркуляционного насоса для системы горячего водоснабжения (ГВС) важно учитывать не только гидравлические параметры, но и уровень шума, габариты оборудования и способ подключения к системе. Эти факторы напрямую влияют на комфорт эксплуатации, удобство монтажа и долговечность.

• Уровень шума
  • Максимально допустимый уровень шума для насосов, устанавливаемых в жилых помещениях, не должен превышать 30–35 дБ (А) на расстоянии 1 м.
  • Шум возникает из-за вибраций двигателя и гидравлических процессов внутри корпуса – насосы с бесщеточными двигателями (ECM) и изолированными корпусами снижают уровень шума на 5–8 дБ по сравнению с классическими моделями.
  • При установке в технических помещениях допускается уровень до 45 дБ, но при этом стоит предусмотреть виброизоляционные крепления.
• Габариты насоса
  • Размеры насоса должны учитывать ограниченное пространство для монтажа, особенно в шкафах и колодцах систем ГВС.
  • Компактные насосы с длиной корпуса менее 250 мм подходят для узких коллекторов и позволяют избежать дополнительных удлинителей труб.
  • Высота и ширина не должны препятствовать доступу к арматуре и обеспечивать возможность обслуживания без демонтажа всей системы.
• Тип подключения
  • Горизонтальное и вертикальное исполнение корпуса выбирается исходя из особенностей трубопровода и места установки.
  • Насосы с резьбовым подключением (G1¼, G1½) предпочтительны для систем с частой необходимостью демонтажа, однако требуют качественной герметизации для предотвращения протечек.
  • Фланцевое подключение обеспечивает надежность и удобство монтажа на магистральных трубопроводах с диаметром от DN 40 и выше, но увеличивает габариты.
  • Использование насосов с байпасом позволяет упростить регулировку и балансировку системы без отключения подачи воды.

Итоговый выбор следует основывать на сочетании минимального шума при заданных гидравлических характеристиках, оптимальных габаритах для технического пространства и надежном, удобном типе подключения, соответствующем особенностям проекта.

Вопрос-ответ:

Как правильно определить необходимую производительность циркуляционного насоса для системы ГВС?

Для выбора насоса нужно сначала рассчитать объём воды, который должен циркулировать по системе в течение определённого времени. Обычно это делается на основе расхода горячей воды, который зависит от числа точек водоразбора и их максимального потребления. Далее учитывается потеря давления в трубах, фитингах и нагревательном оборудовании, чтобы подобрать насос, который сможет обеспечить нужный напор при заданном расходе.

Какие параметры трубопровода влияют на подбор циркуляционного насоса для ГВС?

Ключевые параметры — это диаметр трубы, длина трубопровода и количество изгибов или фитингов, поскольку все они создают сопротивление движению воды. Чем длиннее и уже труба, тем выше сопротивление, и тем больше мощности потребуется насосу. Также важна температура жидкости, так как она влияет на вязкость и плотность, что в свою очередь отражается на гидравлических характеристиках системы.

Почему нельзя просто выбрать насос с максимальной мощностью для системы ГВС?

Насос с чрезмерно большой мощностью может привести к чрезмерной циркуляции воды, что создаст повышенный износ оборудования и приведёт к увеличению энергозатрат. Кроме того, избыточный напор может вызвать шумы и вибрации в трубах, а также снизить комфорт эксплуатации системы. Правильный подбор обеспечивает баланс между потребностями системы и расходом энергии.

Какие типы циркуляционных насосов чаще всего используются для горячего водоснабжения и почему?

Наиболее распространены насосы с мокрым ротором, поскольку они обладают тихой работой, компактностью и устойчивостью к образованию коррозии. Такие насосы легко монтируются и обслуживаются, а также хорошо подходят для бытовых и коммерческих систем ГВС. Есть и насосы с сухим ротором, которые применяются в более сложных промышленных установках, но для большинства задач бытового характера предпочтительнее модели с мокрым ротором.