Расчёт и подбор циркуляционного насоса для систем отопления в частных домах

Работа системы отопления в частном доме напрямую зависит от правильно подобранного циркуляционного насоса. Он обеспечивает циркуляцию теплоносителя, равномерный прогрев помещений и стабильность системы. Ошибки в выборе могут вызвать шум, избыточное энергопотребление и снижение эффективности обогрева

В обзоре рассмотрим основные характеристики насосов, способы определения расчётных параметров, а также конструктивные особенности и практические советы по подбору оборудования для различных конфигураций систем отопления

В первую очередь расчёт и подбор циркуляционного насоса для системы отопления должны опираться не только на практический опыт, но и на действующие нормативы. Эти документы устанавливают единые требования к проектированию, подбору оборудования и условиям его эксплуатации

Следование нормативной базе позволяет обеспечить надёжность системы, энергоэффективность и безопасность её работы. Особенно это важно при строительстве или реконструкции отопления в частных домах, где ответственность за правильность решений зачастую ложится на проектировщика или подрядчика

Общее описание системы отопления

На схеме представлена комбинированная система отопления частного дома, включающая несколько контуров с радиаторами, тёплыми полами, бойлером косвенного нагрева и источниками тепла — газовым и твердотопливным котлами. Циркуляция теплоносителя обеспечивается тремя насосами, каждый из которых обслуживает свой участок:

1. Циркуляционный насос в котле — обеспечивает основной нагрев и прокачку теплоносителя по первичному контуру
2. Насос в распределительном коллекторе — регулирует подачу тепла в контур тёплого пола и радиаторов
3. Отдельный насос на бойлере — обеспечивает контур горячего водоснабжения

Система построена по закрытому принципу: теплоноситель циркулирует по кольцу без потерь. Присутствует гидравлическая развязка контуров и возможность подключения различных источников тепла. Такая схема позволяет гибко управлять температурными режимами в разных зонах дома, снижая энергозатраты и повышая комфорт эксплуатации

В соответствии с СП 510.1325800.2022, один из базовых параметров для подбора циркуляционного насоса — это расчётный расход теплоносителя. Он определяется на основе требуемой тепловой мощности и температурного графика системы отопления. Документ подчёркивает, что расход должен рассчитываться с учётом нормируемого теплопотребления здания

1. Gdo – расчетный максимальный расход воды на отопление, кг/ч, определяется по формуле:

Gdo = 3,6 x Qo max/(t1-t2) x с, кг/ч

• Qо max – максимальный тепловой поток на отопление, Вт
• t1 – температура воды в подающем трубопроводе, ℃ (например, 80℃)
• t2 – температура воды в обратном трубопроводе, ℃ (например, 60℃)
• с – удельная теплоемкость воды, 4,2 кДж/(кг℃)

2. Расход тепла по укрупненным показателям!

Q = q0 x a x (tср - tнар) x Vh, Вт

• q0 – удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³
• a – поправочный коэффициент на изменение удельной тепловой характеристики в зависимости от климатических условий
• tср – усредненная расчетная внутренняя температура отапливаемых помещений, ℃
• tнар – расчетная наружная температура согласно СП 131.13330.2020 «Строительная климатология», ℃
• Vн – строительный объем отапливаемого здания, м³

Примеры расчетов

Пример: частный дом, 2 этажа, длина 10 м, ширина 10 м, высота 7 м (высота 1 этажа 4 м, второго – 3 м), общая площадь 190 м²

q0 – удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³

Таблица № 1

Здания	Объем зданий V, тыс.м³	Удельная тепловая характеристика на отопление, q0 Вт/м³
Жилые дома, гостинницы	≤3	0,37
	5	0,33
	10	0,29
	15	0,27
	20	0,25
	25	0,24
	30	0,24
	≥30	0,25

Так как 10*10*7=700 м³ явно попадает в «объём ≤ 3 тыс.м³», q0 принимаем 0,37 Вт/м³
Собственно, значение Vн мы уже посчитали, оно составляет 700 м³

а – поправочный коэффициент на изменение удельной тепловой характеристики в зависимости от климатических условий

Таблица № 2

tH	a	tH	a	tH	a
-10	1,45	-25	1,08	-40	0,9
-15	1,29	-30	1	-45	0,985
-20	1,17	-35	0,95	-50	0,82

Например, человек проживает в Хабаровске, соответственно по таб.3.1 СП 131.13330 температура воздуха наиболее холодной пятидневки составляет -29℃, такого значения в таблице нет, но можно интерполировать (1℃ = 0,01), и получим а = 1,01

Собственно, температуру tнар мы уже тоже определили, и она составляет -29℃

tср – усредненная расчетная внутренняя температура отапливаемых помещений, ℃

Её можно тоже искать в нормативах, но так как речь ведём о частном доме, то и температуру мы можем взять ту, которую считаем для себя комфортной, например, +25℃

Q = q0 x a x (tср - tнар) x Vh = 0,37*1,01*(25-(-29))*700 = 13 566,42 Вт

Или 13,6 кВт, против 20 кВт, которые получились бы, если бы мы считали «1 кВт на 10 м2» исходя из 2-х этажей по 10*10 = 100 м²

Gdo = 3,6 x Q0max/(t1 - t2) x c, кг/ч

• Q0max — максимальный тепловой поток на отопление, Вт
• t1 — температура воды в подающем трубопроводе, °C (например, 80°C)
• t2 — температура воды в обратном трубопроводе, °C (например, 60°C)
• с — удельная теплоёмкость воды, 4,2 кДж/(кг·°C)

Gdo = 3,6*13 566,42/(80-60)*4,2 = 581,42 кг/ч, или 0,581 т/ч

Выбор схемы разводки трубопроводов — один из базовых этапов при проектировании водяного отопления. От этого решения зависит не только стоимость монтажа и количество необходимых материалов, но и эффективность работы всей системы, её гибкость, регулируемость и уровень комфорта в помещениях

Наиболее распространёнными на практике являются две схемы: однотрубная и двухтрубная. Каждая из них имеет собственную архитектуру, принципы распределения теплоносителя и технические особенности, которые необходимо учитывать при подборе оборудования и выполнении гидравлических расчётов

В многоконтурных отопительных системах, где теплоноситель распределяется по нескольким независимым ветвям, важным расчётным параметром становится определение гидравлических потерь в каждом из контуров. Для обеспечения корректной работы всей системы проектировщик должен ориентироваться не на средние или минимальные значения, а на наибольшую потерю давления среди всех ветвей

Принцип расчёта основан на том, что насос должен обеспечить достаточный напор для прохождения теплоносителя по самому сложному и протяжённому маршруту. Соответственно, вся система ориентируется именно на этот «наиболее нагруженный» контур

На практике это означает, что при прочих равных условиях наибольшие потери будут во втором (верхнем) этаже, поскольку его трубопроводы, помимо горизонтального участка, включают ещё и большую вертикальную составляющую (суммарную длину подачи и обратки

На этапе уточнённого гидравлического расчёта удобно воспользоваться таблицей Шевелёва, которая позволяет быстро определить удельные потери давления в трубопроводах в зависимости от расхода теплоносителя, диаметра трубы и материала. Современные версии этой таблицы доступны не только в печатном виде, но и как интерактивные программы или калькуляторы, что упрощает работу проектировщика

Только не забываем, что при одинаковых разводках 1 и 2 этажей расход на каждый этаж будет ½ от общего, т.е. 0,581/2 = 0,2905 т/ч

Н = 16865,886 Па = 16,87 кПа = (16,87/101,3)*10 = 1,67 м
Gdo = 3,6*13 566,42/(80-60)*4,2 = 581,42 кг/ч, или 0,581 т/ч

Выводы

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления частного дома требует комплексного расчёта: необходимо учесть тепловую мощность, гидравлические потери, расход теплоносителя и особенности разводки. Особое внимание уделяется наиболее нагруженному контуру, по которому и рассчитываются основные параметры

Использование справочных данных, таких как таблица Шевелёва, а также корректный учёт распределения расхода по этажам позволяют точно определить нужный напор и расход. Это гарантирует стабильную работу системы, равномерный обогрев и энергоэффективность

Грамотно выполненный расчёт — залог надёжной и экономичной эксплуатации отопления