Для точного подбора насоса необходимо знать следующие параметры: напор; расход (подача); вид и рабочую температуру перекачиваемой жидкости; давление на входе насоса (давление подающей магистрали); ограничения по уровню шума; дополнительные сведения, если они влияют на возможность применения насоса на объекте (например, количеств фаз, ограничения по потребляемой мощности и пр.).
Характеристики насоса –напор и расход
НАПОР (Н) — это работа, которую передает насос жидкости, которую перекачивает. Основная суть этой характеристики в том, что напор создаваемый насосом и несколькими насосами, должен полностью преодолеть гидравлическое сопротивление отопительной системы. Напор традиционно принято выражать в метрах водяного столба. Однако каждый производитель насосов и проектант в своей документации может использовать разные единицы измерения и часто приходится сопоставлять одни единицы измерения с другими (табл. 1). Напор определяется по формуле:H = (RL + ΣZ)/(ρg),где H — напор насоса, м; R — потери на трение в прямом участке трубы, Па/м; L — общая длина трубопровода до самого дальнего нагревательного элемента, м; ΣZ — суммарные потери на непрямых участках трубопровода, фитингах, смесителях и пр.; ρ — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2).Для ориентировочного расчета напора можно использовать формулу:H = (RLZ)/10 000,где R — потери на трение в прямом участке трубы, Па/м; L — общая длина трубопровода до самого дальнего нагревательного элемента, м; Z = Z1 Z2 … Zn — коэффициенты запаса для фитингов или для арматуры (Z = 1,3), термостатических вентилей (Z = 1,7), смесителя или устройства, предотвращающего естественную циркуляцию (Z = 1,2).РАСХОД (Q) — это количество жидкости, проходящее через насос в единицу времени и обычно выражается в м3/ч (иногда [л/с]).В случае если неизвестна необходимая мощность источника тепла, ее определяем по формуле:Q = (SQуд)/1000,где Q — необходимая тепловая мощность, кВт; S — отапливаемая полезная площадь здания, м2; Qуд — удельная теплопотребление здания, Вт/м2. Расчет необходимой величины напора насоса рассчитывается как:Qн = Q/[1,16(t2 – t1)],где Qн — подача насоса, м3/ч; Q — необходимая тепловая мощность, кВт; t1 и t2 — температуры воды на входе и выходе из котла, °C.
Напор и подача взаимосвязаны друг с другом: при увеличении напора — уменьшается подача и наоборот. Как выглядит кривая характеристики насоса, можно увидеть на рис. 1 (кривая 1).При изменении повышении скорости вращения насоса происходит смещение кривой насоса по вертикали: возрастает напор при неизмененной величине подачи. На рис. 2 в качестве примера изображены кривые характеристик насоса Wilo TopS 30/5, имеющего три скорости вращения. Изменить кривую насоса можно также при обточке его рабочего колеса, подробнее к этому мы еще вернемся.
Рабочая точка насоса
Создаваемый насосом напор тратится на преодоление сопротивления в системе. Гидравлическое сопротивление системы состоит из множества потерь: потерь на трение в трубопроводах, теплообменниках, арматуре. Сопротивление также оказывают повороты труб, изменения диаметра и пр. Как выглядит обычно кривая системы можно увидеть на рис. 1 (кривая 2).Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы называются рабочей точкой насоса и системы. Именно по этой точке выбирается насос. При выборе нужно учитывать следующие условия:1. Делим кривую насоса по вертикали на три части и наша рабочая точка должна находиться в средней трети характеристики насоса. Именно в этом диапазоне насос работает с максимальным КПД. При выборе насосов большой производительности, внизу также присутствует дополнительная шкала — КПД. Это позволяет ориентировать не просто на среднюю треть, а видеть точный КПД работы данного насоса при такой рабочей точке.2. Отклонение заданной рабочей точки от характеристики насоса должно составлять не более 3–5 %.3. При использовании для подбора насоса специализированных программ, нужно всегда проверять подойдет ли вам выбранный автоматически насос. У него может быть 100 % совпадение по рабочей точке, но он не подойдет по шуму, или вы не поставили в поле вид жидкости, а перекачиваемая жидкость в вашей системе — не вода. Также бывает, когда проектом заложен центробежный насос, а вам система предложила насос с мокрым ротором.4. При проектировании инженеры часто закладывают суммарно до 10 % запаса. Это приводит к тому, что рабочая точка уже смещена от реальной, при выборе насоса. Кроме того, рассчитана эта точка часто бывает на максимальные нагрузки. Если еще при выборе взять насос чуть большей мощности, может получиться, что насос будет работать не в оптимальном для себя режиме и с низким КПД. К сожалению, технический аудит именно по этой причине приходит к выводу о замене насосов на менее мощные на многих объектах. Выбор насоса — это как раз тот случай, что «много — это не всегда хорошо».Пример оптимального подбора можно увидеть на рис. 2. Рабочая точка данного проекта Q = 2,8 м3/ч, H =
Прежде всего, нужно обратить внимание на насосы с частотным регулированием. Плавное регулирование дает более широкие возможности по выбору рабочей точки. В случае, если при использовании частотного преобразователя не удается выбрать оптимальный насос или этот вариант получается излишне дорогим, можно воспользоваться насосом нестандартного исполнения.
Когда речь идет о высокопроизводительных центробежных насосах для коммунального и промышленного значения, система отопления может быть спроектирована таким образом, что не удается подобрать необходимый насос из огромного многообразия насосов с совершенно разными рабочими полями. Тогда на помощь приходит обточка (обрезка) рабочего колеса насоса. Если речь идет об отечественных насосах, как правило, эту услугу можно заказать на заводе-изготовителе и в специализированных мастерских. В случае покупки иностранных насосов крупнейших производителей, они обычно исполняют рабочее колесо непосредственно по техническому заданию сразу на заводе. Для этого только следует заполнить опросный лист, указывая в нем ряд данных, включая оптимальную рабочую точку и тип насоса.
Переподбор насосов другого производителя
Часто заказчик хочет сделать выбор насоса в пользу другого производителя. Обратим внимание на то, какие ошибки обычно допускают специалисты, выполняющие переподбор:
1. Выбор делается по номинальным характеристикам насоса, а не по рабочей точке. В проекте обычно указано название и типоразмер насоса, а также значения подачи и напора. В России часто встречается, что в итоговой смете эти значения могут быть как значениями рабочей точки насоса, так и номинальными характеристики данной модели насоса. Естественно, что если номинальные характеристики были приняты за рабочую точку, то в результате получится насос, совершенно не подходящий для этой системы. То есть перед началом работы над сметой целью переподбора, нужно убедиться в том, что это рабочие точки. Если эти числа окажутся номинальными характеристиками насоса, то до предоставления заказчиком выдержки из проекта, переподбор начинать нельзя. Так как даже при одинаковых номинальных характеристиках, кривая может сильно отличаться у разных насосов и рабочая точка в нужный диапазон не попадет, а следовательно, насос будет подобран неверно.
2. Многие специалисты часто ориентируются на мощность насоса. Тут тоже следует быть осторожными, т.к. каждый насос принадлежит к определенному классу эффективности. Два насоса с одинаковыми рабочими характеристиками могут отличаться по мощности более чем в два раза, если один из них будет иметь энергоэффективность класса «А».
Так что выбор насоса по «киловаттам» с развитием современных технологий ушел в прошлое.
