Правильное расположение циркуляционного насоса в системе отопления: как правильно и без ошибок установить

Содержание

Как правильно ставить циркуляционный насос на отопление

Как правильно установить циркуляционный насос в систему отопления — инструкция

С необходимостью самостоятельного монтажа циркуляционного насоса сталкиваются многие. Причины, как правило, две – или котел изначально не имеет в своем составе насоса (а менять трубы на изделия с большим сечением нерационально), или его мощности недостаточно для равномерного обогрева всех помещений, через которые проложен отопительный контур.

К примеру, если отапливаемая пристройка (гараж или иное) возведена уже после того, как жилой дом был построен и обжит. Как правильно установить насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по системе отопления, что предусмотреть – вопросов в процессе монтажа возникает много. Эта статья даст подробные ответы на наиболее характерные из них.

Выбор места установки насоса

Мнения по данному вопросу прямо противоположные. Большинство уверено в том, что единственно правильное решение – на входе бытового котла, на так называемой линии «обратки». Хотя сторонники монтажа циркуляционного насоса на выходе агрегата утверждают, что расположение устройства на подаче делает отопление более эффективным. Кто же прав?

С точки зрения законов физики (есть такая дисциплина – гидравлика) это непринципиально. В любом случае крыльчатка будет «прокачивать» теплоноситель через насос, то есть обеспечивать перемещение жидкости по замкнутому контуру. Но с учетом особенностей работы бытового котла, его «реакции» на нештатные ситуации, возникающие в отопительной системе, циркуляционный насос следует устанавливать только на «обратке», то есть на входе агрегата.

Почему? Циркуляционный насос предназначен для работы с жидкими средами. В случае аварийной ситуации теплоноситель может закипать, и на выходе котла образуется пар, который и станет поступать в отопительную систему. Насос перестанет выполнять свою функцию, так как крыльчатка не в состоянии перекачивать газообразные среды. Как результат – циркуляция в контуре прекратится, что приведет к еще большему повышению температуры в теплообменнике. Далее (если автоматика не сработала) – взрыв котла. А вот если насос установлен на обратной нитке, то риск того, что пар «доберется» до него, сводится к нулю.

Вывод – с точки зрения безопасной эксплуатации котельного оборудования циркуляционный насос устанавливать следует только на «обратке», то есть на трубе, соединенной с входным патрубком агрегата. Даже если теплогенератор самой последней модели, с совершеннейшей автоматикой, надеяться лишь на нее нецелесообразно. А вдруг откажет? Ведь никто не станет спорить, что надежностью в 100% не отличается ни одно из технических средств.

Особенности и правила установки насоса

Трубы системы отопления прокладываются по различным схемам. Для циркуляционного насоса никакой разницы нет, где он установлен – на вертикальной «нитке» или горизонтальной. Главное, чтобы изделие было правильно подключено. Вот здесь часто и совершается типичная ошибка, заключающаяся в том, что входной и выходной патрубки меняются местами. Как не перепутать, если визуально они неразличимы – ни по резьбе, ни по сечению?

На корпусе насоса – стрелка. Ее отчетливо видно. Она показывает направление перемещения теплоносителя. Следовательно, ее заостренный кончик указывает на патрубок выходной. Значит, устанавливать циркуляционный насос в системе отопления нужно так, чтобы этой стороной он был обращен к котлу. Кроме того, в паспорте прибора (а он обязательно прилагается) показана рекомендуемая схема его монтажа.

Независимо от специфики установки насоса (пространственной ориентации) обязательное условие – горизонтальное положение ротора. В паспорте указывается и это.

При установке циркуляционного насоса в большинстве случаев ставится байпас. Его назначение понятно – обеспечить перемещение теплоносителя по контуру, даже если насос вышел из строя или его необходимо временно демонтировать. К примеру, для обслуживания. И здесь мнения различаются. Одни считают, что насос правильно устанавливать на трубу, другие – на байпас. Чем руководствоваться?

Так как после прекращения работы насоса циркуляция будет обеспечиваться или тем устройством, которое установлено в котле, или разницей температур (в энергонезависимых системах), то необходимо создать наиболее благоприятные условия для перемещения теплоносителя. Следовательно, при отключении прибора он должен идти по трубе, напрямую, минуя байпас. Рисунки все поясняют.

Такой вариант монтажа (на байпасе) реализуется для систем отопления, которые смонтированы под энергонезависимые котлы, то есть как «самоточные».

При такой установке насоса можно организовать автоматическое переключение циркуляции с байпаса на прямую «нитку». Достаточно лишь вместо шарового крана, смонтированного на трубе, поставить обратный клапан («лепестковый»).

При остановке насоса давление в системе упадет, данный элемент арматуры откроется, и движение жидкости продолжится, но уже напрямую. Причем время такого переключения минимально, поэтому на эффективности отопления и режиме работы котла такая модификация контура никак не отразится.

Хорошее решение для собственников частных строений. Ведь это редкий случай, когда в доме обязательно кто-нибудь да есть. Даже человек, вышедший на заслуженный отдых, не сидит постоянно «в четырех стенах», а отлучается по различным делам. Вот именно в это время и могут возникнуть проблемы с эн/снабжением.

Эту схему не следует трактовать однозначно, хотя встречаются мнения, что она неправильна. В некоторых котлах изначально нет «своего» насоса. Поэтому куда устанавливать купленный – без разницы. В контуре, который рассчитан на принудительную циркуляцию, «самотока» теплоносителя не будет по определению. Хотя бы по причине отсутствия требуемых уклонов «ниток». Значит, насос можно ставить непосредственно на трубу, так как монтаж байпаса в данном случае теряет смысл. Но обязательно – между котлом и расширительным баком.

Положение фильтра очистки относительно циркуляционного насоса (еще один спорный вопрос) зависит от особенностей контура отопления:

  • Если система открытая, то перед прибором, но на байпасе.
  • В случаях с котлами твердотопливными – перед клапаном (3-х ходовым).
  • В системах напорных «грязевик» устанавливается до байпаса.

Рекомендации по порядку монтажа насоса

Этой работой следует заниматься в так называемое «межсезонье». Но если возникла необходимость провести установку в отопительный период, котел требуется «заглушить» и дождаться, когда температура теплоносителя упадет – это элементарные вещи, не нуждающиеся в дополнительных комментариях.

  • При необходимости монтажа байпаса его лучше собрать отдельно, установив все элементы арматуры и циркуляционный насос. Останется лишь сделать врезку в трубу.
  • Следующий этап – стравливание воздуха с одновременным контролем системы с целью обнаружения протечек.

После этого можно смело переключать контур на работу с насосом.

Полезные советы

Циркуляционные насосы подразделяются на 2 группы, по специфике расположения ротора – «мокрые» и «сухие». В чем разница? Не вдаваясь в особенности инженерных решений, достаточно лишь отметить плюсы и минусы каждой модификации.

С ротором «сухим». Более высокий КПД. Но есть и недостатки – повышенная «шумность», необходимость регулярного обслуживания (в первую очередь, смазка уплотнителей) и особые требования к условиям эксплуатации. Такие циркуляционные насосы обязательно устанавливаются в отдельных, причем абсолютно чистых помещениях. Объяснение простое – малейшая запыленность приводит к снижению их эффективности или поломке.

Рекомендация – «сухой» насос целесообразно приобретать, если в самом котле его аналог отсутствует, и изделие является единственным устройством, обеспечивающим циркуляцию воды по трубам системы отопления.

С ротором «мокрым». Как правило, эти насосы монтируются чаще. Дело в том, что все современные бытовые отопительные котлы изначально укомплектованы таким прибором (располагается под кожухом агрегата), а вновь устанавливаемый служит лишь дополнительным элементом, обеспечивающим лучшую циркуляцию теплоносителя. Например, при неправильном выборе модели теплогенератора, при увеличении протяженности контура обогрева, при установке радиаторов, не предусмотренных первичной схемой.

Минус такого насоса – низкий КПД. Но с учетом, что он в системе не единственный, данный недостаток нивелируется, так как особо не отражается на эффективности отопления. Дополнительное преимущество – не требуется тех/обслуживание. Такие насосы исправно функционируют до полной выработки ресурса при условии, что соблюдены правила их установки.

Рекомендация – если в бытовом котле уже есть «свой» насос, то можно смело выбирать изделие с «мокрым» ротором.

Как установить циркуляционный насос отопления

Для владельцев дачных домов с индивидуальной системой отопления особо актуальным является вопрос, связанный с равномерным распределением тепла между всеми комнатами. Для этого используют циркуляционные насосные установки. И непосредственно остро встает вопрос: как же установить циркуляционный насос отопления, чтобы он обеспечивал бесперебойную высокоэффективную, надежную работу? В этот статье мы подробно рассмотрим этот вопрос.

Оглавление

Причины установки циркуляционного насоса

Стандартная проблема владельцев частных домов – это неравномерность распределения тепла по всей системе отопления. Если в дальних помещениях батареи чуть теплые, а котел при этом закипает, то приходится искать методы для улучшения эффективности работы всей отопительной системы.

Для распределения тепловой энергии по всему дому чаще всего используют такие решения:

  • увеличение диаметра труб отопительной системы;
  • установка насоса в систему отопления, которая уже присутствует.

Первый способ действенный и практичен, однако он требует значительных денежных и физических затрат, так как придется демонтировать все старые трубы и заменить их на новые. Установка же циркуляционного насоса в систему отопления обеспечит не только одинаковые температурные показатели по всему дому, но и предотвратит возникновению воздушных пробок, которые и являются причиной плохой циркуляции теплоносителя. Кроме того, стоимость установки небольшого насоса значительно ниже, чем замена труб всей системы отопления, да и физических усилий также потребуется значительно меньше.

Устройство и принцип работы циркуляционного насоса

Циркуляционные насосы предназначены для принудительной циркуляции теплой воды в замкнутых системах отопления. Насос состоит из нержавеющего корпуса и прикрученного к нему стального ротора или мотора, на валу мотора крепится крыльчатка, которая и способствует выбросу теплоносителя. Работе насоса способствует электродвигатель. Установленный в отопительную систему насос втягивает воду с одной стороны и выбрасывает ее в трубопровод за счет центробежной силы, которая возникает при вращении крыльчатки. Напор, создаваемый насосом, должен без проблем справляться с гидравлическим сопротивлением трубопровода, радиатора и других элементов системы.

Типы циркуляционных насосов

Как правило, насосы для отопления делятся на два типа:

В конструкциях «сухого насоса» ротор не взаимодействует с теплоносителем, его рабочая область отделена от электродвигателя специальными уплотнительными нержавеющими кольцами. При пуске эти кольца начинают вращение один к другому и тонкая водяная пленка, находящаяся между кольцами, герметизирует соединение за счет разных показателей давления в системе отопления и внешней среде. Коэффициент полезного действия циркуляционного насоса с сухим ротором становит 80 %. Кроме того, он достаточно шумный, в сравнении с «мокрым» насосом, поэтому его следует устанавливать в отдельной, хорошо звукоизолированной комнате.

В свою очередь «сухие» насосы подразделяются на три вида: вертикальные, горизонтальные и блочные. У горизонтальных «сухих» циркуляционных насосов всасывающий патрубок расположен на передней части вала, а нагнетательный – на корпусе. Электродвигатель крепится горизонтально. У вертикальных насосов патрубки расположены на одной оси, а электродвигатель расположен вертикально. Теплая вода в блочный насос поступает по направлению оси, а выводится радиально. При работе «сухого» насоса следует контролировать запыленность помещения, так как он может вызвать завихрения пыли и других мелких твердых частиц, что может повредить поверхность колец уплотнения, а вследствие – и герметичность насоса. Стоит помнить, что «сухой» насос требует присутствие жидкости в качестве смазки, так как при ее отсутствии значительно повышается риск разрушения торцевого уплотнения.

«Мокрые» циркуляционные насосы отличаются от «сухих» тем, что ротор вместе с крыльчаткой погружены в теплоноситель, который и выполняет одновременно роль смазки и охладителя. Ротор и статор разделяет специальный «стакан» из нержавеющей стали, который обеспечивает герметичность части электродвигателя, которая находится под напряжением. Для отопительной системы корпус «мокрого» насоса преимущественно должен быть бронзовым или латунным, а ротор — керамическим. В сравнению с «сухими» насосами, мокрые менее требовательны в обслуживании и ремонте, кроме того, их шумность значительно меньше. Однако существует и минус, коэффициент полезного действия «мокрого» насоса составляет около 50%. Это связанно с тем, что гильзу, которая разделяет теплоноситель и статор, герметизировать практически нереально. «Мокрые» циркуляционные насосы преимущественно применяют в бытовом отоплении, так как такой производительности для систем отопления небольшой протяжности вполне достаточно.

Как выбрать циркуляционный насос отопления

Первое, на что следует обратить внимание при выборе циркуляционного насоса, это на его мощность. Стоит помнить, что для качественно отопления не обязательно выбирать большой насос с чересчур высокой мощностью. Он будет только создавать излишний шум, стоять намного дороже, да и потребности в нем как таковой и нет.

Чтобы выбрать отопительный прибор, следует произвести точный расчет мощности циркуляционного насоса, оптимально подходящей для вашего дома. Для этого вам необходимо знать такие параметры: диаметр трубы, температура воды, уровень напора теплоносителя, пропускную способность и производительность котла.

Важно знать, сколько литров воды может пройти в минуту через отопительную систему (мощность котла). Помимо этого, необходимо рассчитать количество воды, требуемое для нормальной работы радиатора и колец отопительной системы.

Мощность циркуляционного насоса также напрямую зависит от длины трубопровода. Как правило, на 10 м. трубопровода необходимо примерно 0,5 м. насосного напора.

Чтобы рассчитать расход теплоносителя нужно просто его прировнять к параметрам мощности котла. К примеру, если мощность котла составляет 25 кВт, то расход теплоносителя составляет 25 л/мин. Батареям мощностью 15 к Вт необходимо 15 л/мин воды. Также стоит помнить, что чем уже трубопровод, тем больше сопротивление возникнет на пути передвижения теплоносителя.

Расчет расхода циркуляционного насоса для отопления

Любой циркуляционный насос имеет ряд показателей, за которыми и определяется его производительность. Основными являются напор и расход. Эти параметры отражаются в техническом паспорте.

Расход циркуляционного насоса отопления рассчитывается за формулой:

где N- мощность котла;t1,t2- температура, выходящая из источника тепла (в большинстве случаев — 90-95 градусов) и находящаяся в оборотном трубопроводе (в основном -60-70 градусов) соответственно.

Таким же образом рассчитывается и напор насоса отопления, согласно европейским стандартам на 1 м. кв площади частного дома необходимо 100 Вт мощности.

Схемы установки циркуляционных насосов

Существует две типовые схемы установки циркуляционного насоса: однотрубная, двохтрубная.

Первая схема характеризуется постоянным расходом теплоносителя и небольшим температурным перепадом, а вторая, наоборот, — переменным расходом и высоким температурным перепадом.

На следующих рисунках приведены схемы подключения циркуляционного насоса отопления, где: 1 –котел, 2- автоматический воздушник, 3- клапан термостатический, 4- радиатор, 5- клапан балансировочный, 6- расширительный бак, 7-вентиль, 8 –фильтр,9- циркуляционный насос, 10-манометр, 11 – клапан предохранительный.

Установка циркуляционного насоса – этапы и важные нюансы монтажа

Перед установкой циркуляционного насоса тщательно изучите инструкцию и схему его подключения. Важно учесть тот факт, что отопительную систему время от времени нужно будет обслуживать, поэтому она должна иметь к себе подход.

Для начала следует слить всю отопительную жидкость из системы, затем в случае необходимости очистить трубопровод. Установка насоса и функциональной цепочки из арматуры выполняется согласно схеме подключения. По завершению монтажа отопительную систему заливают водой, затем удаляют лишний воздух из насоса путем открытия центрального винта. Стоит обратить внимание, что выводить воздух следует перед каждым включением циркуляционного насоса.

После того, как был куплен циркуляционный насос отопления, приступают к определению его места монтажа. Рекомендуется циркуляционный насос устанавливать на обратке, перед котлом. Все дело в том, что вверху котла со временем может собираться воздух и если насос установить на подаче, то он как бы будет вытягивать его из котла, в результате чего может создастся вакуум, что приведет к закипанию этой части котла. Если же насос поставить перед котлом, то теплоноситель будет вталкиваться в него, в результате чего не будет создаваться воздушное пространство и котел будет полностью заполненный. Помимо этого, при таком монтаже циркуляционный насос будет работать при более низких температурах, что повысит срок его эксплуатации.

На выбранном участке монтажа насоса выполняют, так называемый, байпас (обвод).Он необходим же для того, чтобы в случае поломки насоса или выключения электричества, вся отопительная система не перестала работать, и теплоноситель прошел через главный трубопровод благодаря открытым кранам. Следует не забывать, что диаметр трубы обвода должен быть меньше диаметра основного трубопровода. После того, как байпас готов, приступают к установке циркуляционного насоса.

Важно помнить, что вал циркуляционного насоса обязательно должен быть установлен горизонтально, иначе в воде будет находиться лишь его часть, то есть насос потеряет около 30% производительность, а в худшем варианте — рабочая зона может прийти в неисправность.

Кроме того, монтаж предусматривает и верхнее расположение клеммной коробки.

С двух сторон насосного оборудования установите шаровые краны. Они в дальнейшем понадобятся вам для обслуживания и демонтажа насосного оборудования.

Система должна обязательно включать в себя фильтр, который предназначен для защиты механизма от мелких механических частиц, которые могут нанести значительные повреждения насосу.

Сверху обводной трубопроводной линии следует вмонтировать ручной или автоматический клапан, который необходим для выпускания возникших через некий период воздушных пробок.

Для исключения произвольного протока воды в системе отопления в области входа-выхода насоса необходимо закрепить запорную арматуру.

При креплении вала двигателя необходимо обеспечить поворот коробки по оси при минимальных усилиях. Для открытой отопительной системы необходимо также предусмотреть расширительный бачок.

Соединительные узлы следует обработать герметиком, что повысит производительность всей системы отопления

Чтобы процесс установки помпы был попроще и чтобы избежать необходимость в поисках соединений и креплений самостоятельно, найдите в магазинах специальное устройство с уже подобранными разъемными резъбами.

Количество необходимых циркуляционных насосов зависит от длины трубопровода. К примеру, если длина труба составляет около 80 м. то достаточно будет установки одного насоса, если же метраж превышает этот показатель – то необходимо использовать два и больше циркуляционных насосов отопления.

Цена установки циркуляционного насоса отопления в полной мере зависит от модели самого оборудования, сложности обводных труб и, конечно же, количества контуров трубопровода.

Причины поломки циркуляционных насосов отопления

Наиболее частые причины поломки циркуляционных насосов отопления:

  • неправильная установка насоса

Вал двигателя должен быть расположен строго горизонтально, в ином случае в насосе может возникнуть скопление воздуха, что выведет прибор из строя.

  • неправильное расположение клемного модуля или подводка кабеля
  • игнорирование процедуры развоздушивания насоса
  • не качественная очистка системы от твердых частиц

Стоит помнить, что все неисправности циркуляционного насоса требуют специфических навыков и знаний, поэтому ремонт отопительного оборудования лучше доверить профессионалам.

Статьи по теме

Как установить циркуляционный насос

В системы отопления с принудительной или естественной циркуляцией ставят циркуляционные насосы. Он нужны для повышения теплоотдачи и для возможности регулировки температуры в помещении. Установка циркуляционного насоса — задача не самая сложная, при наличии минимума навыков справиться можно самостоятельно, своими руками.

Что такое циркуляционный насос и для чего он нужен

Циркуляционный насос это такое устройств, которое изменяет скорость движения жидкой среды без изменения давления. В системах отопления ставится для более эффективного обогрева. В системах с принудительной циркуляцией он — обязательный элемент, в гравитационных — можно ставить, если требуется увеличить тепловую мощность. Установка циркуляционного насоса с несколькими скоростями дает возможность менять количество переносимого тепла в зависимости от температуры на улице, поддерживая таким образом стабильную температуру в помещении.

Циркуляционный насос с мокрым ротором в разрезе

Есть два типа подобных агрегатов — с сухим и мокрым ротором. Устройства с сухим ротором имеют высокий КПД (порядка 80%), но сильно шумят, требуют регулярного обслуживания. Агрегаты с мокрым ротором работают почти бесшумно, при нормальном качестве теплоносителя могут качать воду без отказов более 10 лет. Они имеют меньший КПД (порядка 50%), но их характеристик более чем достаточно для отопления любого частного дома.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве. Остальное неважно.

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Подключение к электропитанию

Работают циркуляционные насосы от сети 220 в. Подключение — стандартное, желательна отдельная линия электропитания с автоматом защиты. Для подключение требуются три провода — фаза, ноль и заземление.

Схема электрического подключения циркуляционного насоса

Само подключение к сети можно организовать при помощи трехконтактных розетки и вилки. Такой способ подключения используется, если насос идет с подключенным питающим проводом. Также можно подключить через клеммную колодку или напрямую кабелем к клеммам.

Клеммы располагаются под пластиковой крышкой. Ее снимаем, открутив несколько болтов, находим три разъема. Они обычно подписаны (нанесены пиктограммы N — нулевой провод, L — фаза, а «земля» имеет интернациональное обозначение), ошибиться трудно.

Куда подключать кабель электропитания

Так как от работоспособности циркуляционного насоса зависит вся система, имеет смысл сделать резервированное питание — поставить стабилизатор с подключенными аккумуляторами. При такой системе электропитания все будет работать и несколько суток, так как сам насос и автоматика котла «тянут» электричества по максимуму 250-300 Вт. Но при организации надо все просчитать и подобрать емкость аккумуляторов. Недостаток такой системы — необходимость следить за тем, чтобы аккумуляторы не разряжались.

Как подключить циркуляционник к электричеству через стабилизатор

Здравствуйте. Моя ситуация, насос 25 х 60 стоит сразу после электрокотла на 6 квт, далее магистраль из трубы 40 мм идёт в баню (там три стальных радиатора) и возвращается к котлу; после насоса ответвление вверх, далее 4 м, вниз, окольцовывает дом 50 кв. м. через кухню, далее через спальню, где удваивается, потом зал, где утраивается и вливается в обратку котла; в бане ответвление 40 мм вверх, выходит из бани, входит на 2 этаж дома 40 кв. м. (там два чугунных радиатора) и возвращается в баню в обратку; на второй этаж тепло не пошло; идея установить второй насос в бане на подачу после ответвления; общая длина трубопровода 125 м. Насколько решение правильное?

Идея правильная — слишком длинная трасса для одного насоса.

Источники: http://better-house.ru/heating/kak-ustanovit-cirkulyacionnyj-nasos-v-sistemu-otopleniya/, http://strport. ru/elektrooborudovanie-svet-osveshchenie/kak-ustanovit-tsirkulyatsionnyi-nasos-otopleniya, http://stroychik.ru/otoplenie/ustanovka-cirkulyacionnogo-nasosa

Как установить насос в старую систему отопления

Особенности выбора насоса для систем отопления

 
Основные критерии, на которые следует опираться, выбирая насосное оборудование циркуляционного типа:
 

  •  плотность и кинематическая вязкость теплоносителя, используемого в системе. Если вязкость перекачиваемой жидкости превышает рекомендованные производителем параметры, гидравлические характеристики устройства будут снижаться;
  • мощность оборудования. Излишне мощное устройство покупать нет смысла. Во-первых, оно не будет работать в полную силу, во-вторых, — будет создавать шумовые помехи. Если вы решили подключить циркуляционный насос к системе со сложной архитектурой своими руками, расчет мощности оборудования стоит доверить опытному инженеру-технику. Для самостоятельного определения оптимальной модели устройства можно воспользоваться следующими подсказками.  

Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции

Обычно схема отопления без насоса включает перечень обязательных компонентов:

  • нагревательный прибор – котел или печь, которую можно топить доступным в том или ином регионе видом топлива;
  • расширительный бачок, который позволяет сбросить лишнее давление или долить воды в отопительный контур;
  • трубы, образующие контур, по которому будет двигаться вода в системе;
  • батареи, которые позволяют более качественно обогреть помещение за счет увеличения площади теплоотдающей поверхности.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией будет несколько большим, чем при условии применения циркуляционного насоса.

Исходя из того, какой именно теплоноситель будет использоваться, системы отопления с естественной циркуляцией могут быть водяными или паровыми.

Приведем отличительные особенности каждого из типов отопления.

Конструктивные особенности насоса для отопления частного дома

В принципе, циркуляционный насос для отопления ничем не отличается от других разновидностей водяных насосов.

У него два основных элемента: крыльчатка на валу и электродвигатель, который вращает этот вал. Все заключено в герметичный корпус.

Но есть две разновидно

Установка насоса на отопление - правила и порядок монтажа

Куда ставить насос: схемы

Для различных систем разработаны стандартные схемы подключения циркуляционного прибора. Учитываются такие важные моменты:

  1. Лёгкость в обслуживании (удобный подход к нему).

  2. При установке на подачу его позиция должна быть после котла и блока безопасности.
  3. Для удобного контроля необходимо устанавливать его с отсекающими вентилями (они перекрываются, и устройство безопасно снимается с труб без слива всей системы).
  4. При установке на обратке позиция насоса — перед котлом или между расширительным бачком и котлом.
  5. Перед агрегатом нужно установить фильтр грубой очистки, это предохранит крыльчатку от заклинивания (некоторые модели продаются с уже установленным фильтром).
  6. Большинство котлов работают независимо от наличия электричества, поэтому изначально систему отопления проектируют с расчётом возможности естественной циркуляции на случай прекращения подачи напряжения (насос устанавливается на параллельной ветке, которую можно отключить от системы).
  7. В систему с твердотопливным котлом, прибор устанавливается на линию обратной подачи. Подключение производится с байпасом.

Монтаж дополнительного оборудования и его подключение

Обычно радиаторные системы закрытого или открытого типа с одним котлом оснащаются одним циркуляционным насосом. Более сложные схемы нуждаются в дополнительных аппаратах по перекачке воды.

Речь идет о таких случаях:

  • Частный дом отапливается больше, чем одной котельной установкой.
  • Обвязка котла не имеет буферной емкости.
  • В состав отопительного контура входит несколько ответвлений для обслуживания различных приборов – батарей, теплых полов, бойлера косвенного нагрева и пр.
  • Если применяется гидравлический разделитель.
  • Организовывается подача воды для теплых полов.

Отдельного упоминания заслуживают схемы отопления повышенной сложности с несколькими контурами: они обычно применяются в больших коттеджах на 2-4 этажа. В этом случае может понадобиться от 3 до 8 насосов для подачи теплоносителя на каждый этаж, и к разным отопительным приборам. Схема отопления с двумя насосами используется в тех случаях, когда в доме имеется два водяных пола. В некоторых случаях подключение насоса в систему отопления частного дома не требуется вовсе, т.к. большая часть электрических и газовых котлов настенного типа имеют собственные перекачивающие аппараты.

Критерии выбора

Т

Установка насоса в систему отопления частного дома

Еще не столь давно, когда приобретение качественного насосного оборудования для автономной системы отопления частного дома представляло собой огромную проблему, предпочтение повсеместно отдавалось схемам с естественной циркуляцией теплоносителя. Однако, при всей кажущейся простоте такого подхода, подобные системы не отличаются высокой эффективностью и экономичностью. Кроме того, значительно сужены возможности точной регулировки температуры в отдельных помещениях дома, а со многими современными теплообменными приборами и системами такой тип организации переноса теплоносителя – и вовсе не возможен.

Установка насоса в систему отопления частного дома

Да и декларируемая простота монтажа схемы с естественной циркуляцией – тоже весьма условная, так как требуется обязательное соблюдение уклона, строго оговоренное расположение приборов, а сами трубы должны быть увеличенного диаметра. Иногда в условиях конкретного здания соблюдение всех существующих обязательных условий для обеспечения нормальной циркуляции становится трудной или даже неразрешимой задачей. Все перечисленные проблемы поможет решить установка насоса в систему отопления частного дома.

Именно этот блок вопросов и будет рассмотрен в настоящей публикации. Его можно разделить на несколько основных подразделов:

  • Для чего нужен циркуляционный насос, и какие преимущества дает его установка?
  • Как устроен циркуляционный насос для системы отопления?
  • Как правильно выбрать оптимальную модель?
  • Где лучше установить циркуляционный насос для отопления?
  • Как самостоятельно провести монтажные работы?

Цены на циркуляционные насосы для отопления

циркуляционные насосы

 

Преимущества системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Содержание статьи

Ярые сторонники систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя приводят целый ряд, казалось бы, неопровержимых доводов в пользу именно такой схемы.

  • Насос – это лишние затраты на приобретение и монтаж.
  • Любое электрическое оборудование становится дополнительным потребителем дорогой электроэнергии.
  • Зависимость насосного оборудования от стабильности электропитания делает систему отопления чрезвычайно уязвимой при аварийных ситуациях в электросетях.
  • Насос – это дополнительный узел системы, уязвимый с точки зрения механических поломок.

Казалось бы, на первый взгляд – все справедливо. Но если разбираться непредвзято, по каждому пункту, то картина меняется буквально на прямо противоположную.

Посмотрим на схему системы отопления с естественной циркуляцией:

Простейшая схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Так ли проста в монтаже и дешева такая схема? Вовсе нет!

От котла (поз 1) необходимо в обязательном порядке монтировать разгонный вертикальный участок (поз. 2), из трубы большого диаметра – желательно 1½ дюйма или даже больше. При этом он должен дойти до максимально высокой точки – выше любых приборов теплообмена. Там же, на максимальной высоте, придется установить и расширительный бак открытого типа (поз. 3).

Коллектор подачи (поз. 4) должен расположиться с обязательным уклоном не менее 5% (5 см на каждый погонный метр контура). При этом опять же диаметр трубы не должен быть менее 1¼ дюйма.

Вертикальные стояки (поз. 5), по которым теплоноситель подается непосредственно в радиаторы отопления (поз. 6) выполняются из труб диаметром не менее ¾ дюйма.

Наконец, требования к диаметру и соблюдению уклона коллектора «обратки» (поз. 7) — такие же, как и в трубе подачи. Получается, что в любом случае котел должен находиться ниже самых низкорасположенных радиаторов отопления.

В небольшом здании, с компактно расположенными помещениями, такой подход еще осуществим, да и то – не всегда. Трубы большого диаметра, мало того что значительно дороже, являются более сложными в монтаже. Их чрезвычайно непросто, часто – и вовсе невозможно спрятать, чтобы они не портили интерьера. Практически полностью исключается возможность скрытого нижнего подключения радиаторов. Стоимость самого насоса и его установки (которую вполне можно провести и самостоятельно) – просто несопоставимы с перечисленными выше издержками.

Использовать скрытое расположение труб отопительного контура с нижним подключением радиаторов в системе с естественной циркуляцией теплоносителя – невозможно

Даже при самом продуманном, оптимальном размещении всех элементов контура с естественной циркуляцией вряд ли реально создать в нем избыточное давление только за счет перепадов температуры и разнице в плотности выше 0,6 атмосфер. А такого напора будет явно недостаточно для многих современных отопительных приборов. Тем более – можно даже не вынашивать планов по созданию водяной системы подогрева полов.

Мало того, даже незначительный засор, где-нибудь на изгибах труб или на другом уязвимом к этому явлению участке, способен полностью парализовать перемещение теплоносителя по трубам. И это будет тем более вероятным, если система достаточно разветвлена, так как скажет свое слово еще и гидравлическое сопротивление.

Для выхода системы с естественной циркуляцией на расчетную мощность обязательном порядке необходим мощный стартовый энергетический «импульс». Это – лишние затраты энергоносителей, причём – весьма немалые. Ну а даже краткосрочная остановка котла по тем или иным причинам потребует и определенных усилий, и немалого времени, чтобы вновь вывести систему отопления на нормальный режим работы. Низкая скорость теплоносителя и расходование части энергии, выработанной котлом, только на его перемещение – это общее снижение КПД всей системы. И, поверьте, что эти лишние расходы энергии обязательно превысят суммарное потребление компактного циркуляционного насоса, работающего с постоянной нагрузкой.

Даже сравнительно недорогие насосы, относящиеся к классу энергопотребления «В», потребляют всего порядка 20÷30 Вт в час. А у более совершенных приборов класса «А» этот показатель еще ниже

Низкая скорость циркуляции – это еще и явно неравномерный нагрев приборов теплообмена, установленных в таком контуре и разнесенных по помещениям. Регулировка уровня теплоотдачи радиаторов, установленных в помещениях дома, становится возможной исключительно по количественному принципу, то есть изменением объема проходящей через приборы жидкости. Этот способ – не отличается точностью, а в условиях невысокого давления в трубах может даже привести к запиранию того или иного радиатора или участка контура. Говорить же о качественной регулировке в таких условиях, то есть с подмесом теплоносителя из обратки — вообще наивно.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как производится установка радиаторов отопления

Итог такой же – неэффективность системы напрямую негативно сказывается на экономичности расхода энергоресурсов, то есть ведет к лишним затратам в течение всего периода эксплуатации отопления. Выгоднее уже один раз потратиться на насос…

Наконец, несколько слов об уязвимости насосного оборудования от наличия электропитания.

Это действительно так, но точно таким же образом зависимы и все электроприборы в доме. В том числе – и большинство современных котлов отопления, оснащенных автоматикой. Проблема решаема – достаточно установить для котельного оборудования источник бесперебойного питания.

Если в населенном пункте случаются перебои с энергоснабжением, проблема решается установкой источника бесперебойного питания для котла и другого оборудования системы отопления

При невысоких показателях потребляемой мощности насоса, даже не самый дорогой и мощный ИБП способен обеспечить работу оборудования в течение нескольких часов. Этого – вполне достаточно.

Ну и, наконец, ничто не мешает смонтировать насос так, чтобы в экстренных случаях оставалась возможность переключиться на естественную циркуляцию в системе. Так обычно и поступают – схема обвязки насоса включает байпас (перемычку) и несколько вентилей (может применяться и автоматический клапан).

Пример обвязки циркуляционного насоса, позволяющей быстро переключаться с принудительной циркуляции теплоносителя на естественную и обратно

Ну и насчет того, что насос становится еще одним уязвимым звеном системы. Можно успокоить читателя: статистика показывает, что выход из строя циркуляционных насосов относится больше к казуистическим ситуациям, настолько они редки. Конструкции приборов ведущих производителей отличаются отменной надежностью и способны служить десятки лет, если, конечно, не нарушаются правила эксплуатации. А полученная выгода в виде экономичности работы системы оправдывает покупку даже дорогого насоса уже через два – три года. Так что с этой стороны «ожидать подвоха» приходится меньше всего.

Выражаем надежду, что читатель убежден в необходимости установки циркуляционного насоса. Значит, пришло время рассмотреть, как правильно его выбрать.

Как подобрать оптимальный циркуляционный насос

Две основных разновидности циркуляционных насосов

Циркуляционные насосы – это приборы, работающие от электроэнергии. Но прямой контакт электрической части с гидравлической – недопустим. Это разделение обеспечивается двумя подходами к компоновке приборов, которая и предопределяет их подразделение на приборы «сухого» и «мокрого» типа. Многое становится понятным уже из названия.

  • Насосы с «сухим ротором» появились раньше своих собратьев. Принципиальная их схема такова, что электропривод полностью изолирован от насосной части, и вращение на рабочее колесо передается через вал. Даже внешне такие насосы можно отличить по удлиненному корпусу, за счет вынесенного блока электродвигателя. Как правило, такие приборы — достаточно массивны, поэтому чаще всего практикуется их консольная установка – для этого на корпусе предусмотрены кронштейны или монтажные площадки.

Примеры циркуляционных насосов с «сухим ротором»

Циркуляционные насосы «сухого» типа – это мощные и производительные приборы, обеспечивающие и очень большой расход проходящего через них теплоносителя, и высокие показатели давления в системе. Без них сложно обойтись. Если проектируется мощная котельная, например, на крупный особняк в несколько этажей. А вот в условиях квартиры или частного дома средних размеров их применение уже видится избыточным, тем более что им присущи определённые недостатки.

— Про сложности, связанные с габаритностью, массивностью и особенностями установки – уже упоминалось.

— Передающий вращение вал имеет сложную систему уплотнений, не допускающих протечки находящейся под давлением жидкости. Эти уплотнения постепенно снашиваются, что предопределяет необходимость регулярных профилактических работ, в том числе – и замены на новые.

— Работа таких насосов всегда сопровождается шумовым эффектом – за счет необходимости воздушного охлаждения электропривода. Это также накладывает свои ограничения на выбор места установки прибора.

Возможно, вас заинтересует информация о том, каким должно быть давление в расширительном бачке отопления закрытого типа

Одним словом, если система отопления не требует специфически высоких показателей напора и расхода теплоносителя, оптимальным вариантом станет все же приобретение насоса с «мокрым ротором».

  • Насосы с «мокрым ротором» устроены иначе. Принципиальная схема показана на иллюстрации ниже:

Принципиальная схема устройства циркуляционного насоса с «мокрым ротором»

Корпус силового блока (поз.1) герметично, за счет кольцевых прокладок, соединён с корпусом насосной рабочей камеры (поз. 2) с помощью нескольких винтов (поз.3). С обеих сторон рабочей камеры-«улитки» предусмотрены те или иные крепления для врезки в трубы – это могут быть резьбовые патрубки (поз. 4) для муфтового соединения или фланцы.

Внутри силового блока размещена обмотка статора (поз. 5) – это единственный отсек, который не контактирует с жидкой средой – он герметично отделен ото всех остальных «стаканом» из нержавеющей стали (поз. 6). Таким образом, уплотнения стоят исключительно на статичных деталях, то есть не изнашиваются от трения.

Внутри расположен ротор (поз. 7), на вал которого жестко надето рабочее колесо насоса (поз. 8). Ротор опирается на подшипники, которые получают постоянную смазку от теплоносителя. Жидкая среда, заполняющая все внутреннее пространство насоса, является еще и отличным отводчиком тепла, и прибору не грозит перегрев, не требуется дополнительная система охлаждения двигателя. Чтобы гарантированно обеспечить полное заполнение всего объема насоса теплоносителем, предусмотрена специальная пробка (поз. 9) для выпуска воздуха.

Вращение ротора насоса в жидкой среде, безусловно, влечет определенные энергетические потери, то есть снижение КПД прибора. Но на фоне низкого потребления электроэнергии – этот фактор не выглядит заслуживающим особого внимания – за несущественностью потерь.

Работа насоса – практически бесшумна, прибор компактен и прост в установке – оп просто врезается в нужный участок трубы, очно не требуя каких-либо дополнительных креплений. Правда, при этом обязательно должно быть соблюдено важное условие – ось ротора, независимо от положения корпуса, должна занять горизонтальное положение. При таком положении подшипники никогда не будут сухими, и выход из строя из-за перегрева им не грозит.

Еще одна деталь – нельзя допускать попадания в подшипники твердых взвесей, которые вполне могут образоваться в контурах системы. Поэтому непосредственно перед насосом всегда рекомендуется устанавливать фильтр механической очистки – «грязевик».

Возможно, вам будет интересна информация о том, насколько надежна для систем отопления труба пп

Критерии оценки циркуляционного насоса при выборе

Выбирая циркуляционный насос для установки в имеющуюся систему отопления, необходимо учитывать ряд критериев.

  • Напряжение питания. В масштабах автономных систем отопления для квартир и частных домов используются насосы с однофазным питанием 220 В 50 Гц. Невысокий ток потребления освобождает от необходимости прокладывать какие-либо выделенные линии питания – достаточно сетевых розеток. Единственно, что желательно предусмотреть – это бесперебойное питание, о котором упоминалось выше.
  • Потребляемая мощность. Естественно, чем она ниже (при сохранении остальных эксплуатационных характеристик), тем прибор экономичнее. Оптимальным выбором станет прибор класса энергопотребления «А», пусть он даже стоит дороже. Чем ниже класс («В», «С» и так далее) тем больше будет расход электроэнергии.

Самые экономичные в эксплуатации – циркуляционные насосы с классом энергопотребления «А»

Большинство современных насосов имеют возможность выбора одного из двух-трех режимов работы, с разными показателями создаваемого напора. В соответствии с этим меняется и потребляемая мощность. Обычно показатели вынесены на шильдик прибора, в виде таблички.

Табличка со значениями создаваемого напора и потребляемой при этом мощности. Вместо значений напора или вместе с ними могут быть указаны показатели производительности насоса

Раз коснулись вопросов чисто эксплуатационных характеристик, влияющих на работу системы отопления – производительности и создаваемого напора, есть смысл рассмотреть подробнее именно эти показатели.

Существуют таблицы, по которым можно приблизительно определить необходимые параметры – одна из них размещена ниже.

Общая площадь помещенийНеобходимая тепловая мощность (кВт) при разнице температур теплоносителя в трубах подачи и обратки ( Δt)Параметры насоса, min (без учета гидравлического сопротивления контуров и их разветвленности)
Δt= 20 °СΔt= 15 °СΔt= 10 °СПроизводительность (м ³/час) Напор (м вод. ст.)
до 20028,021,014,01,251,0
35046,035,023,02,02,0
50070,052,035,03,02,0
900116,087,058,05,03,0
1100140,0105,070,07,03,0
Δt= 20 °С - оптимальный режим для радиаторов отопления
Δt= 15 °С - оптимальный режим для конвекторов отопления
Δt= 10 °С - оптимальный режим для контуров "теплого пола"

Однако, далеко не всегда можно полагаться на такие табличные значения, так как они обычно рассчитаны на «идеальные» условия эксплуатации, и не учитывают многих факторов. Не составит большого труда определить нужные значения и самостоятельно.

  • Производительность насоса. Главная задача этого прибора – переместить по контуру определенное количество теплоносителя, то есть, в конечном счете – и необходимое количество тепловой энергии, достаточного для эффективной работы приборов теплообмена (радиаторов, конверторов, контуров «теплого пола»).

Для вычисления потребуются следующие значения:

W – необходимая тепловая мощность (выраженная в ваттах) системы отопления, обеспечивающая комфортную температуру в помещениях при самых неблагоприятных погодных условиях.

Значение мощности хозяевам должно быть известно. Если нет – то его также можно рассчитать, для каждого помещения в отдельности, а затем провести суммирование.

Как самостоятельно провести расчет необходимой тепловой мощности системы отопления?

Существует понятный и достаточно точный алгоритм проведения подобных вычислений. На нашем портале он реализован в специальном калькуляторе, который вы найдете в статье «Расчет отопления по площади помещения»

Δt – разница температур в трубах «подачи» и «обратки» отопительного контура при входе в котел и выходе из него. Оптимальные значения для разных типов теплообменных приборов – показаны в таблице выше.

С – теплоёмкость теплоносителя, выраженная в Вт × ч / (кг × °С). Для воды она составляет 1,16. Если используется иной теплоноситель, то этот параметр должен указываться на его упаковке. Бывает. Что эта величина показана производителем в иных единицах – в кДж / (кг × °С). Перевести несложно – поправочный коэффициент равен 0,28. То есть 1 кДж = 0,28 Вт×ч.

Формула для расчета необходимой производительности (G) – такова:

G = W / (Δt × С)

По этой формуле получается показатель производительности, выраженный в килограммах в час. Останется только лишь перевести это значение в объемное выражение, с учетом плотности.

Предлагаем воспользоваться калькулятором расчета производительности насоса – об быстро и точно приведет к нужному результату.

Калькулятор расчета производительности насоса для системы отопления

Перейти к расчётам

Обратите внимание, что в калькуляторе предусмотрена возможность расчета напора как для систем, заполненных водой, так и для других теплоносителей. Это может иметь значение – ни одна жидкость для отопления, или антифриз, не может сравниться с водой по теплоемкости, и вместе с тем – плотнее ее. Значит, и производительность насоса потребуется более высокая.

Значения теплоемкости и плотности антифризов зависят от их процентной концентрации. Они могут указываться на упаковочных ярлыках, но если этих параметров нет, то таблицы характеристик по каждому из типов теплоносителей несложно отыскать в интернете.

  • Создаваемый насосом напор. Этот показатель важен с тех позиций, что создаваемое насосом давление в трубах должно обеспечить необходимое движение теплоносителя с нужным расходом, при этом полностью компенсировать все неизбежные потери за счет гидравлического сопротивления труб и всей установленной запорно-регулировочной арматуры. Если создаваемый напор будет недостаточным, то не исключаются явления застоя в системе, «запирания» тех или иных ответвлений контуров, что в итоге ведет к разбалансированной и неэффективной работе всего отопления в целом.

Формула расчета – достаточно громоздкая, и нет смысла ее приводить здесь, так как вряд ли кто захочет погружаться в такие вычисления. Однако, существует и несколько упрощенный алгоритм, который тем не менее выдаст результат со вполне приемлемым уровнем точности. Эта методика заложена в предлагаемый ниже калькулятор расчета.

Калькулятор расчета необходимого минимального напора циркуляционного насоса

Перейти к расчётам

Значение необходимого напора зависит от протяжённости завязанных на насос контуров отопления (с учетом труб подачи и «обратки»). Важное значение имеет насыщенность системы запорно-регулировочными устройствами и их сложностью. Наконец, даже материал труб влияет на показатели гидравлического сопротивления – в стальных трубах оно существенно выше, чем в идеально гладкостенных полипропиленовых или металлопластиковых. Все эти нюансы учтены в программе калькулятора. Кстати, заложенные в алгоритм расчета значения уже учитывают необходимый эксплуатационный запас, то есть итоговый результат можно считать не минимальным, а оптимальным.

  • Циркуляционный насос должен иметь хорошо защищенный корпус, как от проникновения воды и влаги, так и от пыли. Показателем этих особенностей является класс IP. Для приборов такого предназначения оптимальными станет класс IP Выше – можно, ниже – приобретать не стоит.
  • Диапазон рабочей температуры. Как правило, большинство современных приборов способны работать с верхней границей нагрева жидкости в 110 ºС, что для системы отопления – больше чем достаточно. Тем не менее, проверяйте эту характеристику в паспорте. Дело в том, что можно по ошибке приобрести очень схожий по компоновке, да и просто внешне, насос для повышения давления воды в водопроводе. А вот там температурный диапазон – уже совершенно иной, и для контура отопления однозначно не подойдет.
  • Обратите внимание на максимально допустимое рабочее давление в системе отопления этот показатель обычно обозначается аббревиатурой PN, и выражен в барах. Этот параметр говорит, скорее, о прочностных возможностях прибора – какое давление он может выдержать. Но не надо его путать с создаваемым насосом напором – это абсолютно разные величины.

Характеристики, обычно выносимые на шильдик насоса: 1 – класс энергопотребления; 2 – предел температуры перекачиваемой жидкости; 3 – степень защищенности корпуса по классификации IP; 4 – максимально допустимое рабочее давление

  • Наконец, покупателя всегда должны заинтересовать размеры прибора. В первую очередь, конечно, это его монтажная длина монтажная длина (L). Эта величина стандартизированная, и большинство циркуляционных насосов для систем отопления выпускаются с монтажной длиной 130 или 180 мм. Если установка насоса планируется в месте с достаточно ограниченным пространством, то следует внимательно оценить и все остальные габаритные показатели прибора. Обычно к паспорту прикладывается схема, в которой указаны все размеры.

Характеристики, обычно выносимые на шильдик насоса: 1 – класс энергопотребления; 2 – предел температуры перекачиваемой жидкости; 3 – степень защищенности корпуса по классификации IP; 4 – максимально допустимое рабочее давление

Немало полезной информации может содержаться и в самом наименовании модели (это особо характерно для продукции зарубежных производителей). Пример показан на иллюстрации, а возможные расшифровки различных вариантов обозначения – приведены в таблице.

В названии модели содержится полезная информация!

Группа обозначенийЦифровое или буквенное обозначениерасшифровка обозначения
1 - тип моделиUP- циркуляционный насос, один режим работы
UPS- то же, но с возможностью переключения режимов работы
220- условный диаметр трубы
3-40- создаваемый насосом напор ( в дециметрах водяного столба)
4 - особенности врезки в контурпробел- резьбовое муфтовое соединение
F- фланцевое соединение
5 - особенности исполнения моделипробел- корпус из серого чугуна
N- корпус из нержавеюще стали
В- корпус из сантехнической бронзы
К- допускается работа при отрицательной температуре
А- предусмотрен автоматический воздухоотводчик
6130- монтажная длина насоса

Чтобы закончить тему с выбором насоса- последняя рекомендация. Не стоит кидаться на слишком привлекательную невысокую цену, если про марку насоса вы слышите впервые. В продаже всегда имеется достаточное количество моделей известных производителей, которые сопровождают свою продукцию гарантийными обязательствами. Лидерами по заслуженной популярности считаются изделия под брендами «Grundfos», «Wilo», «DAB», «Ebara», «Pedrollo», «Hoffmann». Ничуть не отстаёт от них качеством и надежностью российский «Джилекс».

Насос, как и любой другой прибор системы отопления, приобретается с расчетом на многодетную эксплуатацию, и как бы сиюминутная выгода не обернулась впоследствии массой неприятностей. К сожалению, в этом сегменте строительного трынка – масса подделок или откровенно некачественной продукции. Не дайте себя обмануть – всегда проверяйте документы на приобретаемое изделие, требуйте простановки отметки в паспорте, дающей право на гарантийное обслуживаете, уточняйте наличие и местонахождение сервисных центров.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляют биметаллические радиаторы отопления какие лучше

Установка циркуляционного насоса в контур отопления

Основные правила установки циркуляционного насоса

Прежде всего, хозяину необходимо определиться с местом установки циркуляционного насоса. Рекомендуемый участок – это отрезок «обратки» перед входом в котел, но желательно – после расширительного бака. Мембранные расширительные баки любят спокойное, ламинарное течение теплоносителя, а насос волей-неволей создаёт некоторую турбулентность потока на определенном участке за собой.

Рекомендуемое расположение циркуляционного насоса на трубе «обратки» — после расширительного бака по ходу течения теплоносителя

Если расширительный бак – открытого типа, или мембранная емкость расположена на трубе подачи, то в распоряжении хозяев – вся общая труба обратки после врезки последнего ответвления (стояка).

Однако, необходимо правильно понимать, что это – рекомендуемая позиция, которая вовсе не является догмой. Считается, что такое расположение продлевает срок эксплуатации насосного оборудования, так ему приходится иметь дело с более холодной средой, нежели на выходе из котла. Но температурный диапазон современных моделей насосов (до +110 ºС) предоставляет полную возможность их монтажа и на трубе подачи. Правда, есть маленький, но важный нюанс – такое расположение требует тщательно подобранных и сбалансированных параметров системы. Дело в том, что насос всегда оставляет за собой область разрежения жидкости. Если он будет установлен непосредственно за котлом, то при работе системы на верхнем пороге мощности, в сильные холода, такое разрежение может привести к вскипанию теплоносителя в теплообменнике, что чрезвычайно опасно. Так что если насос приходится монтировать на трубе подачи, то желательно – подальше от котла, но до первого разветвления контура.

Если система отопления имеет явно выраженную разветвленность (например, от котельной труба подачи расходится в противоположные стороны в две пристройки или крыла здания), то лучше установить на каждое крыло свой циркуляционный насос. В этом случае оптимальным местом будет именно труба подача, после разветвления ее на два направления, но до первого разветвления на стояки или радиаторы.

Одним словом, в этом вопросе необходим индивидуальный подход к каждому конкретному случаю – общих «рецептов» нет. Приходится подлаживаться под имеющиеся обстоятельства и под наличие свободного места.  И при этом еще необходимо иметь в виду, что пространственное положение насоса тоже имеет свои ограничения.

Допустимые (сверху) и запрещенные положения циркуляционного насоса с «мокрым ротором»

Ось ротора насоса должна обязательно располагаться в горизонтальном положении, независимо от ориентации трубы. Правда, и в этом случае есть исключения (в нижнем ряду – справа) – монтажная коробка, куда подключается кабель электропитания и где располагается переключатель режимов работы должна оставаться доступной и не оказываться снизу прибора. Это уже – из соображений безопасности, чтобы был доступ для ревизии, а в случае появления подтекания теплоносителя – он не попал на контакты.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотёл для отопления

Как самостоятельно установить насос для системы отопления

Уже говорилось, что оптимальным методом врезки насоса является монтаж перемычки-байпаса с системой кранов. Это дает возможность сохранить какую-никакую работоспособность системы в случае длительного отсутствия подачи электроэнергии или при вышедшем из строя насосе – его можно будет демонтировать для замены, профилактики или ремонта, не прибегая к сливу теплоносителя и не отключая систему полностью.

Принципиальная схема рекомендуемой обвязки циркуляционного насоса

1 – циркуляционный насос.

2 – накидные гайки-«американки» для разборного соединения насоса с трубой. Обычно входят в комплект поставки прибора. В ряде моделей вместо резьбового муфтового соединения применено фланцевое – тогда в комплект входит пара ответных фланцев.

3 – фильтр-«грязевик». Рекомендуется к обязательной установке. Монтируется со стороны подачи теплоносителя, до входа в насос.

4 – пара отсечных кранов, позволяющих перекрыть «петлю» насоса для его снятия, или для переключения в режим естественной циркуляции теплоносителя.

5 – перемычка-байпас, как правило, является продолжением «участком) трубы-«обратки».

6 – кран, перекрывающий участок байпаса для перенаправления потока только через насосную «петлю». Вместо клапана может применяться автоматический шариковый или тарельчатый клапан.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как устроен байпасный клапан что это такое

Как видите, пространство под установку насосного узла может потребоваться достаточно большое. Если еще учитывать обязательные требования и рекомендации по монтажу, то иногда в конкретных приходится придумывать достаточно замысловатые конструкции.

Иногда за недостаточностью свободного места мастерам приходится прибегать к различным нестандартным решениям

Очень удачно, если свободное место позволяет установить готовый насосный узел, который можно найти в строительных магазинах. Он может быть в различном исполнении: с краном на байпасе или с клапаном, крашеный или нет, с резьбовыми участками для муфтовой врезки в трубу с помощью сгонов или с ровными торцами со снятой фаской – для монтажа на сварку. Общее у них одно – конструкция уже продумана под монтаж кранов и фильтра, и при этом обязательно останется свободный участок необходимой монтажной длины для установки насоса на «американки» или фланцы – очень удобно!

Такие узлы могут иметь горизонтальное или вертикальное расположение насоса. Обратите внимание – в петлях вертикального расположения (на рисунке – нижний правый фрагмент), помимо всего, предусмотрен и клапан для выпуска воздуха.

Подобные байпасные узлы для установки циркуляционного насоса можно найти в ассортименте специализированных магазинов.

Если нет – то придётся собирать этот узел самостоятельно. Впрочем, для домашнего мастера, имеющего опыт сантехнических монтажных работ – это не должно составить особого труда. Технология сборки будет зависеть и от материала труб отопительного контура, и от опыта мастера. Например, выполнение электрогазосварочных операций с трубами требует достаточно высокой квалификации, и дилетантскими действиями можно навредить.

Для домашнего хозяина, освоившего достаточно простую технологию пайки полипропиленовых труб, задача наверняка не покажется сложной.

Несложный в исполнении насосный узел из полипропиленовых деталей

Два тройника, два уголка, два крана (или три крана и клапан), две гайки-«американки», «косой» фильтр да необходимые короткие отрезки труб – весь перечень комплектующих. Смонтировать такой узел, даже не являясь профессионалом, можно буквально за час.

Несколько сложнее со стальными трубами ВГП – с ними потребуется и тщательная запаковка резьбовых соединений, и часто, еще и сварка. Самое сложное – это не ошибиться с монтажными длинами врезаемых насоса и кранов. Работу целесообразно проводить примерно в такой последовательности:

ИллюстрацияКраткое описание выполняемой операции
Готовятся комплектующие – краны, сгоны по диаметру «обратки» и по ДУ насоса, фильтр-«грязевик», резьбовые патрубки.
Накидные гайки-«американки» должны быть в комплекте насоса.
Готовятся необходимые инструменты и материалы.
Потребуется комплект ключей (газовых, разводных или рожковых нужного размера).
А герметизацию резьбовых соединений лучше всего проводить с использованием пакли и специальной уплотнительной пасты типа «Unipak»
Для начала собираются и сразу запаковываются на паклю три вот таких узла.
Два из них – для установки насосной «петли», и отличаются они между собой только тем, что со стороны входа теплоносителя узел дополняется «косым» фильтром.
Нижний узел – это кран (или клапан), с одной стороны которого запакован патрубок под вваривание в трубу обратки, а с другой – сгон.
Собранный нижний узел модно приложить к трубе обратки, чтобы наметить участок на вырезку. При этом не забываем предусмотреть еще и место для приваривания второго резьбового патрубка – к которому будет впоследствии стыковаться сгон.
Далее, собирается «петля» насоса.
Гайки «американок» с прокладками закручиваются до конца, но не затягиваются.
Окончательное обтягивание будет уже при завершении монтажных работ, а пока нас интересует точный размер получившегося узла.
Обрезанные концы трубы «обратки» выставляются ровно по одной оси – возможно, придется сделать какие-либо упоры или подставки.  
Затем идет «примерка» насосной «петли» – как показано на иллюстрации. Намечаются места вваривания ее патрубков в тело трубы «обратки».
Далее, начинаются, собственно, сварочные работы. Описание их технологии – не входит в рамки рассмотрения настоящей статьи. Можно лишь отметить, что после надёжных прихваток, насос лучше демонтировать, открутив «американки», во избежание случайного повреждения прибора сварочными брызгами.
После выполнения сварочных операций, необходимо провести сборку нижнего участка – состыковать сгон и тщательно его запаковать.
Ну а затем уже можно установить насос на место, точно выставить ось его ротора по горизонтали, и вот теперь уже провести окончательное обтягивание накидных гаек-«американок» со штатными прокладками, которые надежно зафиксируют прибора в нужном положении и обеспечат герметичность соединения.
При этом никогда не забываем еще раз проконтролировать то, что сам насос расположен правильно: стрелка направления потока соответствует реальному потоку теплоносителя в системе.

По сути, установка насоса на этом и заканчивается. Правда, некоторые модели требуют еще и электромонтажных работ – присоединения кабеля питания  к клеммам монтажной коробки. Выполнить это – несложно.

Клеммное соединение кабеля питания в монтажной коробке насоса (пример)

Клеммы на насосе подписаны, и при коммутации проводов следует не забывать об их цветовой маркировке.

  • N – «ноль», провод голубого или бело-голубого цвета.
  • L – фаза, провод может иметь различную окраску, белую, черную,, красную, коричневую. Но никогда не голубую (синюю) и не зеленую (жёлто-зелёную).
  • Значок заземления – провод зеленого или желто-зеленого цвета.

После коммутации кабеля устанавливается на место крышка монтажной коробки и затягивается штатным винтом, для обеспечения герметичности.

Естественно, что длина кабеля должна быть такой, чтобы доставать до выделенной или установленной специально для насоса розетки питания.

Для выпуска воздуха необходимо аккуратно отвернуть пробку, расположенную по оси ротора насоса

Но и после этого насос проверять не спешим – его запрещено запускать «на сухую». Систему необходимо заполнить теплоносителем, а в ходе этой операции, чтобы в петле насоса не скапливался воздух, если нет специального воздухоотводчика, имеет смысл аккуратно отвернуть винт-пробку. Как только воздух выйдет, и из отверстия начнет вытекать теплоноситель, пробку закручивают до конца на место. Повторную проверку рекомендуется провести при полном заполнении системы – и при этом уже осуществить, при немного подвыкрученной пробке, кратковременный пуск насоса. После проверки пробка герметично закручивается.

Впрочем, многие мастера при заполнении контуров теплоносителем не отвлекаются на насос, а проводят полный выпуск воздуха уже при окончательно заполненной системе.

Вот только после этого, если после заполнения системы на соединениях смонтированного узла не появилось подтеканий, можно говорить о том, что установка циркуляционного насоса завершена.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что такое гидрострелка принцип работы назначение и расчеты

В завершение публикации – видеосюжет, в котором показан пример проведения монтажа циркуляционного насоса для отопления. Схема установки циркуляционного насоса в систему отопления вы можете узнать по ссылке.

Видео: демонстрация работ по монтажу циркуляционного насоса

правильное подключение к системе отопления

Устанавливать циркуляционный насос лучше после изучения советов специалистов

Многие сталкиваются с необходимостью монтажа циркуляционного насоса своими руками. Причины для этого две: изначально в своем составе котел не имеет насоса или недостаточно его мощности для равномерного обогрева всех помещений.

Содержание статьи

Правила установки

Циркуляционный насос представляет собой гидравлический агрегат, который преобразует энергию движения механического привода двигателя в поток энергетический жидкости. По замкнутой схеме транспортирует жидкость и придает ей направленную энергию напора.

Циркуляционный насос продается в специализированных магазинах по приемлемой цене

Для того чтобы установить и подключить насос, существуют определенные правила.

В этих правилах используются знания работы системы замкнутого течения жидкости. Для начала выберите схему повышения давления горячей воды и подключение к системе отопления (крепление к стене). Включить насос через байпас в систему можно тогда, когда давление позволяет максимальную часть энергии котла употреблять на поддержку нормальной циркуляции теплоносителя. При этом необходимо соблюдать правила установки этих насосов, чтобы обходиться временами без подпитки (дополнительной) процесса. В том случае, когда система без дополнительной подпитки обойтись не может, насос необходимо поставить вертикально на каждый отопительный стояк (многоэтажная схема отопления). В трубопроводе отопления прибор ставится в каждом контуре.

Каких правил следует придерживаться:

  • Соблюдать схему подачи потока направления теплоносителя на корпусе по меткам;
  • Чтобы прибор не перегревался и его производительность не уменьшилась, в горизонтальном (или вертикальном) положении устанавливать ротор;
  • Соблюдать правила безопасности;
  • Перед тем как запустить устройство, необходимо заполнить систему водой и избавить ее от образовавшейся воздушной пробки.

Если вы имели раньше дело с трубами (нарезкой, устройством, соединениями), то установка и размещение циркуляционного прибора не составит труда.

Способы подключения

Насос может иметь разнообразные варианты исполнения способов подключения и монтажной схемы разводки.

Для подключения существует две возможности: непосредственный контакт – в электросеть и к источнику бесперебойного питания.

Первый способ предусматривает установить электрическую розетку близко к тому месту, где проходит монтаж циркуляционного насоса. Иногда они поставляются в комплекте с вилкой и кабелем. В этом случае просто можно подключить к электричеству прибор, используя розетку. Только необходимо убедиться в том, что есть третий (заземляющий) контакт в розетке. Провода должны быть многожильными, медными, которые будут обеспечивать стойкость к изгибам. При стационарном подсоединении можно использовать негибкий медный или алюминиевый кабель. Его неподвижность должен обеспечивать монтаж. Для этого вдоль всей трассы кабель закрепляется хомутами. Дифференциальный автомат (устройство защитного отключения) используется в данном варианте. Можно применить вместо него обычный однополюсный автомат и только фазный провод пропустить через аппарат. Кабель от автомата до насоса должен быть трехжильным, если аппарат установлен в щитке с шиной РЕ. Если такой шины нет, то следует соединить клемму РЕ с заземляющим устройством. Отдельным проводом можно выполнить такое соединение.

Для установки циркуляционного насоса нужно иметь обычные инструменты

Какие материалы необходимы для установки:

  • Разъемные соединения;
  • Запорные шаровые краны;
  • Для обустройства байпаса – трубы;
  • Надежный дополнительный фильтр, который необходим для грубой очистки;
  • Муфты соединений и различные концевики.

Местом расположения устройства и особенностями отапливаемого объекта определяется выбор конкретного варианта.

Можно ли ставить насос на подачу или обратку

Можно устанавливать циркуляционные приборы обоими указанными способами. На их долговечности и работе никак не отразится место, где они установлены.

При установке котла должно соблюдаться главное условие – удобство обслуживания.

Циркуляционный насос занимает мало места

Если поставить на подаче, то прибор выйдет из строя быстрее, так как температура тут выше. Если на обратке – агрегат много не прослужит. Плотность воды меньше на подаче, и качать ее трудно. В обратке давление выше – это значит, насосу легче работать. Все эти доводы не совсем правильные, и к ним нельзя относиться однозначно. В каком положении будет стоять устройство – решать вам.

Принципы работы прибора:

  • Допустимая температура – это +110-115 градусов. Правильная температура в отопительной системе достигает обычно 80 градусов, а иногда – 90. Поэтому то, куда установить насос, здесь неважно.
  • Также не влияет плотность воды. Между этим параметром разница настолько мала при температуре 50 и 80 градусов, что на работе агрегата она никак не скажется.
  • Очень маленькая между значением в магистрали и теплоносителе разница давлений. Ее высчитывать смысла не имеет.

Главное при установке – все сделать правильно.

Монтаж и типы устройства

Назначение приборов состоит в том, чтобы принудительно циркулировала теплая вода в системах отопления (замкнутых). Электродвигатель способствует работе насоса.

На два типа делятся устройства для отопления: сухой и мокрый.

Конструкции сухого типа отличаются тем, что ротор с теплоносителем не взаимодействует. От электродвигателя отделена его рабочая область специальными нержавеющими уплотнительными кольцами. Эти кольца при пуске начинают вращение один к другому, и тонкая пленка водяная – соединение герметизирует. Происходит это за счет того, что во внешней среде и системе отопления разные показатели давления. Полезный коэффициент действия у сухого типа — 80 процентов. Устанавливать его следует в отдельной комнате – он достаточно шумный. У мокрых погружены в теплоноситель крыльчатка вместе с ротором. Он одновременно играет роль охладителя и смазки. Статор и ротор разделяет специальный «стакан» из нержавеющей стали, который обеспечивает герметичность у той части электродвигателя, что находится под нужным напряжением. У мокрого насоса корпус для отопительной системы должен быть латунным или бронзовым, а ротор – керамическим. Около 50 процентов составляет у мокрого агрегата коэффициент полезного действия.

Перед покупкой насоса стоит проконсультироваться с продавцом

Различные положения фильтра очистки:

  • В открытой системе – перед прибором, на байпасе;
  • Твердотопливному котлу трехходовой фильтр ставят перед клапаном;
  • В напорных системах до байпаса устанавливается «грязевик».

В каждой из этих модификаций есть свои минусы и плюсы. У сухого ротора – более высокий КПД.

Циркуляционный насос повышает работу автономных систем, эффективность обогрева дачных и загородных домов. Особых сложностей установка в систему такого прибора не представляет. Имея минимальные навыки работы, можно такую процедуру выполнить самостоятельно и не привлекать электрика и квалифицированных специалистов.

Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления

Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии. Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие дома на одну семью, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами.Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.

Одним из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и небольшие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, является использование системы водяного отопления (часто называемой гидронной). Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основное преимущество этих систем заключается в том, что они обеспечивают постоянный нагрев с относительно нечастыми загрузками.Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.

Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров в последние годы. Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах.Кроме того, около 60 единиц используются для сушки табака и около 300 - для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые из них - нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования были упущены.

Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила. Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе.В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.

В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту, где будет использоваться тепло.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:

  • А топка , камера, в которой сжигается топливо;
  • A резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
  • A насосно-трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
  • Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
  • Система управления для управления скоростью использования тепла.

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

  1. Горение . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
  2. Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
  3. Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.

Самой важной частью любой системы горячего водоснабжения является топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения - это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить, не переделывая и не перестраивая топку.

Как горит древесина

Чтобы оценить необходимость правильно сконструированной топки, необходимо понимать, как горит дрова. Горение (горение) - это процесс, при котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.

Большинство людей знает, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным количеством тепла в камере сгорания.

Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.При повышении температуры древесины некоторые летучие вещества, содержащиеся в ней - вода, воск и масла - начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения - соединения, которых изначально не было в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, оксид углерода, диоксид углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром составляют дым. Дым, выходящий из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.

Поскольку температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко возрастает. При температурах от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.

В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы будут удалены.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество угля или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.

Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них максимум тепла.Медленный дымный огонь может растрачивать до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или и то, и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).

Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дерево гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.

Слишком большое количество воздуха в камере сгорания также может вызвать вздутие.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате сильного смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может вытеснять большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какое-либо повреждение системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.

Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания нужна горячая топка.

В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине эти системы иногда называют водяными плитами.«В агрегатах этого типа стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топку с огнеупорным кирпичом. огнеупорным кирпичом замедляет движение тепла от огня и тем самым повышает эффективность сгорания.

Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает не хуже, чем белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не столь эффективно, он стоит около одной пятой столько, сколько белого огнеупорного кирпича.

Конструкция топки

На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного устройства. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы не только принимать заряд топлива, но и оставлять место для полного сгорания расширяющихся газов сгорания, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.

Одна из наиболее частых проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка уже не слишком мала, добавив огнеупоры подкладки может помочь, потому что это сделает огнь гореть более горячее. Иногда, однако, единственным выходом является замена топки на более крупную.

Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за заданный период времени. Производительность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость подачи топлива в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, в которой топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.

С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В общем, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.

Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина обеспечивает больший ход пламени и лучшее перемешивание поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.


Таблица 1. Зависимость производительности системы от объема камеры сгорания.
Производительность системы (БТЕ / ч) Объем камеры сгорания (кубические футы)
50 000 2
100 000 5
200 000 9
300 000 27
400 000 40
500 000 75
750 000 100
1 000 000 200
2 000 000 400
3 000 000 500

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие схемы и их комбинации:

  • Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
  • Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
  • Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.

Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно влияют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, специально разработанные для этой цели.

Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная скорость работы системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.

2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час

Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:

.

6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час

Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:

.

1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб. Фут / мин)

Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:

405 куб. Футов в минуту x 1,5 = 608 куб. Футов в минуту

Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.

Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:

608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов в минуту

Наконец, объем необходимо отрегулировать в соответствии с температурой. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.

При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:

760/510 x 705 куб. Футов в минуту = 1050 куб. Футов в минуту

Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет обычный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Допущение статического давления воды в 1 дюйм будет более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.

Вышеприведенные расчеты можно применить к системам различного размера. Размеры вентиляторов для различных систем приведены в таблице 2.


Таблица 2. Размеры стеклопакетов для различных систем.
Производительность системы (БТЕ / ч) Размер стекового вентилятора (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды)
50 000 40
100 000 75
200 000 140
300 000 180
400 000 240
500 000 300
750 000 425
1 000 000 550
2 000 000 1,100
3 000 000 1,650

Двери с водяным охлаждением

Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является деформация дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рисунке 2, была сделана из стали 1, 2 дюймов с существенным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.

Опыт показал, что полностью решить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.

Двери с водяным охлаждением обычно изготавливаются с внутренней и внешней металлическими поверхностями, разделенными 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть выхода циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.

Конструкция решетки

Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но удерживает большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности требуется не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200 000 БТЕ / час потребуется:

200 x 5 = 1000 квадратных дюймов

Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетки шириной 2 фута и длиной 3 1 2 футов будет достаточно для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.

Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем трескаться и выгорать. Пластина из мягкой стали толщиной от 1 2 от дюймов до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если она не будет хорошо поддерживаться снизу. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх ногами, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии 1 2 на расстоянии 1 дюйма друг от друга, будут охватывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке металлолома.

Накопление древесного угля во время непрерывного горения может закупорить решетки и нарушить циркуляцию воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.

Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.

Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.

Самая заметная часть системы горячего водоснабжения - это бак для воды. Стандартные резервуары для систем водяного отопления доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого спектра стандартных резервуаров для хранения нефти.


Таблица 3. Типоразмеры металлических резервуаров для хранения.
Емкость (галлонов) Диаметр Длина
500 48 из 64 в
560 42 из 92 из
1,000 49 1 2 дюймов 10 футов
2 000 64 в 12 футов
4 000 64 в 24 фута
6 000 8 футов 16 футов 1 дюйм
8,000 8 футов 21 фут 4 дюйма
10 000 8 футов
10 1 2 футов
26 футов 1 дюйм
15 футов 8 дюймов
12 000 8 футов
10 1 2 футов
31 фут 11 дюйм
18 футов 7 дюймов
15 000 8 футов
10 1 2 футов
39 футов 11 дюймов
23 фута 4 дюйма
20 000 10 1 2 футов 31 фут
25 000 10 1 2 футов 38 футов 9 дюймов
30 000 10 1 2 футов 46 футов 6 дюймов

Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были созданы с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание: Никогда не сваривайте и не резайте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит легковоспламеняющиеся материалы, если он не будет тщательно очищен и проветрен. Один из способов удаления остатков масла или бензина из большого бака - смешать около 2 фунтов моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.

Теплоемкость

Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода - одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток заключается в том, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных приложений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.

По определению, одна британская тепловая единица (БТЕ) ​​- это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:

8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ

Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.

Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может сохранять вода без давления. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если температура в теплице составляет 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхним и нижним пределом,

212 ° F - 65 ° F = 147 ° F

указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.

На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла к нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, когда температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать более низкую температуру хранения воды по крайней мере на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а

.

212 ° F - (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F

Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.

Если заданная тепловая нагрузка составляет 200000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов нагрева после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:

200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ

Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:

.

1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов

Поскольку вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.

На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.

Эти расчеты предполагают, что тепло не теряется из резервуара или из труб, по которым вода подается к загрузке и от нее.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до груза и температуры наружного воздуха.

Очень хорошая идея - установить термометр на выпускной линии бака. Это даст точную индикацию температуры воды внутри резервуара. Падение температуры воды более чем на 20 ° F в час является хорошим признаком того, что резервуар для воды слишком мал, поскольку цель системы горячего водоснабжения - обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.

Также хорошей идеей является установка термометра на линиях с обеих сторон нагрузки - например, на впускной и выпускной линиях радиатора или ряда радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и грузом, но и насколько эффективно радиаторы извлекают тепло из воды.

Для оптимальной конструкции системы емкость накопителя должна основываться на максимальной номинальной мощности горелки, требуемой тепловой нагрузке и максимальном промежутке времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение показывает, как взаимодействуют эти три фактора.

Предположим, как в приведенном выше примере, что требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вероятно, что посреди очень холодной ночи количество необходимого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна как минимум равняться средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения рекомендуется, чтобы горелка была рассчитана на работу в полтора-два раза выше средней тепловой нагрузки.Горелка большего размера может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.

Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (накопительный бак), в системе также можно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранилищем топки. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может топить систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды примерно до 212 ° F. Несмотря на то, что вода уже удерживает количество тепла, близкое к максимальному, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед уходом на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии системе. Горящее топливо может просто заменить уходящее тепло и, таким образом, поддерживать высокую температуру воды. Однако, если дополнительное топливо слишком быстро добавляет слишком много тепла, вода в баке закипит, и энергия будет потрачена впустую в виде пара.

Маловероятно, что система горячего водоснабжения во время реальной эксплуатации будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную производительность один час и никакой в ​​последующие.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, подаваемое в систему от огня, обычно бывает довольно спорадическим, в зависимости от того, сколько и как часто добавляется топливо. Ценность системы горячего водоснабжения частично основана на ее способности быстро накапливать тепловую энергию, но медленно выделять ее с контролируемой скоростью.

Если горелка вырабатывает больше тепла, чем используется системой, дополнительное тепло будет сохраняться, при условии, что емкость аккумулирования не была превышена.Превышение емкости приводит к закипанию воды. Когда это происходит, избыточное тепло уходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится зря. Частое закипание в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или она слишком часто зажигается, или что теплоаккумулирующая способность системы слишком мала.

Если емкость аккумулирования тепла недостаточна, одно решение - добавить еще один бак. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (Рисунок 3).Таким образом, емкость хранилища может быть довольно легко увеличена без нарушения работы остальной системы. Для равномерного распределения тепла между двумя баками всегда необходимо непрерывно перекачивать воду. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную производительность.

Система горячего водоснабжения не является паровой; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Из бака для горячей воды необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый накопительный бак чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Более того, люк, который обычно вырезается в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но накрыть листом листового металла.

Изоляция

Необходимо изолировать бак и все трубы, чтобы предотвратить утечку тепла. Для наружных резервуаров подходит полиуретановая изоляция, напыляемая напылением, особенно если она окрашена и защищена от прямого воздействия огня и солнечных лучей.Покрытие толщиной 1 дюйм, обеспечивающее класс изоляции R-7, стоит около 1 доллара за квадратный фут. Например, для резервуара емкостью 2000 галлонов диаметром 64 дюйма и длиной 12 футов изоляция будет стоить приблизительно 250 долларов. В таблице 4 приведены расчетные значения теплоизоляции резервуаров разной толщины полиуретана.


Таблица 4. Эффективность теплоизоляции трех толщин на большом резервуаре для горячей воды.
Толщина изоляции (дюймы) Значение "R" Тепловые потери (БТЕ / ч) 1 Ежемесячная стоимость потерянной энергии 2 Стоимость изоляции 3
0.0 0,5 200 000 384,00 $ $ 0
0,5 4,0 25 000 48,00 500
1,0 7,5 13 300 25,54 1 000
2,0 14,5 6 900 13.25 2 000
Примечание. Данные в этой таблице основаны на емкости резервуара 15 000 галлонов и площади поверхности 1 000 квадратных футов.
1 Предполагается, что разница температур воды и окружающей среды составляет 100 ° F.
2 При условии, что древесина стоит 40 долларов за шнур.
3 Предполагается, что прикладная стоимость составляет 1 доллар США за квадратный фут на дюйм толщины.

Эта таблица показывает, что затраты на нанесение минимального количества изоляции могут быть легко оправданы экономией на затратах на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более 1 2 дюймов трудно оправдать.

Один из альтернативных вариантов - разместить систему под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими войлоками из стекловолокна. Стекловолокно, которое может иметь основу из алюминиевой фольги, можно удерживать на месте с помощью проволочной сетки с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем стоимость напыленной полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.

Защита от ржавчины

Рекомендуется использовать какие-либо меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части резервуара и труб от коррозии. Существует ряд доступных коммерческих химикатов, предназначенных в первую очередь для использования в высокотемпературных котлах. Некоторые из них было бы довольно дорого купить в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.

Один из методов, который был признан подходящим для систем горячего водоснабжения, - это добавление некоторых относительно недорогих химикатов для повышения pH воды.Среди них карбонат калия, карбонат натрия (стиральная сода) и гексаметафосфат натрия (Калгон). Эти химические вещества предотвращают коррозию, покрывая металлические стенки систем. Из упомянутых выше химикатов лучше всего работает Калгон. Его можно купить в большинстве продуктовых магазинов. Используйте 5 фунтов на каждые 1000 галлонов воды. В нормальных условиях ни один из этих химикатов не разлагается и, следовательно, остается активным в системе в течение длительного времени.

Пожарные трубы

Хотя некоторое количество тепла проходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через дымовые трубы.Большинство систем спроектированы так, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через серию пожарных труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения к другому. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.

Очень важно, чтобы количество и размер пожарных трубок были достаточными, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов воде до выхода газов. Как показывает практика, на каждые 2000 БТЕ номинальной мощности требуется около 1 квадратного фута площади теплообмена.Например, если система рассчитана на производство 200 000 БТЕ в час, потребуется около 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами дымовые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью очага.

Наружный диаметр трубок используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб с указанием их фактического внешнего диаметра и количества ходовых футов, необходимых для получения 1 квадратного фута площади поверхности.


Таблица 5. Линейные футы на квадратный фут площади поверхности для обычных стальных труб.
Номинальный размер трубы (дюймы) Внешний диаметр (дюймы) Линейных футов на квадратный фут внешней площади
1/2 0,840 4,55
3/4 1.050 3.64
1 1,315 2,90
1 1/4 1,660 2,30
1 1/2 1.900 2,01
2 2,375 1,61
2 1/2 2,875 1,33
3 3.500 1,09
3 1/2 4.000 0,95
4 4.500 0,85
4 1/2 5.000 0,76
5 5,563 0,67
6 6,625 0,58

Правильный размер трубы зависит от ряда факторов.В примере системы с производительностью 200 000 БТЕ в час требуется площадь теплообмена 100 квадратных футов. Из таблицы 1 рекомендуемый объем топки составляет 9 кубических футов. Подходящей топкой такого объема может быть топка 1 1 2 футов в длину, 2 фута в ширину и 3 фута в высоту. Площадь топки составляет 27 квадратных футов (включая дверь с водяным охлаждением). Таким образом, топка обеспечит 27 квадратных футов необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать пожарные трубы.

Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце таблицы 5. Например, если вы выбрали 1 1 2 -дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2,01:

73 футов x 2,01 фут / кв. Фут = 146,72 футов

Приблизительно 147 погонных футов 1 1 2 трубы дюймов требуется для получения 73 квадратных футов площади теплообмена. С другой стороны, если вы используете 3-дюймовую трубу, вам понадобится всего около 80 футов:

73 фута x 1.09 фут / кв фут = 79,73 фут

Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения затрат, нет большой разницы между 147 футами трубы 1 1 2 дюймов и 80 футами трубы 3 дюйма. Однако сваривать трубу большего размера намного проще. Кроме того, необходимо время от времени очищать внутреннюю часть трубы от золы, сажи и других отложений. Очистить меньшую длину и большую трубу проще. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным в передаче тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего подходят трубы диаметром от 2 до 3 дюймов.

Отложения золы в дымовых трубах значительно снизят скорость теплопередачи. Хорошо иметь способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов - разместить высокотемпературный термометр в точке, где газы выходят из пожарных трубок и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее отвод тепла от пожарных труб. Температура газа от 300 до 350 ° F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа более 450 ° F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на дымовые трубы нанесено покрытие.

Стратификация

Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит из верхней части резервуара, температура воды, забираемой из резервуара для распределения, составляет всего 170–180 ° F. Такая ситуация возникает в системах, где вход и выход находятся рядом с дном резервуара и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода при разных температурах разделяется на отдельные слои, при этом самая теплая вода остается наверху. Стратификация может происходить в любой системе, но обычно более выражена в крупных.

Плотность воды при 100 ° F примерно на 3,5 процента больше, чем при 200 ° F. Как и воздух, горячая вода поднимается, а холодная опускается. Чтобы предотвратить расслоение, воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов - подсоединить возвратные трубы в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и забрать воду из нижней части бака с другого конца.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут работать не все время, и при выключении насосов может возникнуть расслоение.

Лучшее решение - установить постоянно работающий вспомогательный циркуляционный насос для перекачки воды из самой холодной части резервуара в самую горячую. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как необходимо преодолеть очень небольшой напор. Он должен быть способен перекачивать от 0,2 до 0,5 производительности системы в час.Например, система на 2000 галлонов должна иметь насос, способный перекачивать от 400 до 1000 галлонов в час. Обычно достаточно электрического насоса мощностью 1 6 от до 1 2 .

Рис. 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранения.

Трубопровод

Вода не только сохраняет тепло, но и передает тепло туда, где оно используется.Распределительный насос должен иметь подходящий размер для работы. Если насос слишком мал, он не будет перекачивать достаточно тепла к нагрузке. Если он слишком большой, это приведет к потере энергии. Подбор насоса - довольно сложный вопрос, поскольку он зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер груза, расстояние между баком и грузом, количество различных теплообменников в системе и размер используемой трубы. В таблице 6 приведены размеры труб для различных тепловых нагрузок. Эти скорости потока и размеры труб рассчитаны с учетом нормального перепада температуры на 25 ° F при прохождении воды через теплообменник.


Таблица 6. Минимальные размеры труб для нагрузок на расстоянии 100 и 300 футов от резервуара.
Нагрузка (БТЕ / ч) Расход (галлон / мин) Диаметр стальной трубы (дюймы) 1
100 футов 300 футов
100 000 8 1 1/4 1 1/2
200 000 16 1 1/2 2
300 000 24 2 2 1/2
400 000 32 2 1/2 2 1/2
500 000 40 2 1/2 3
750 000 60 3 3
1 000 000 80 3 4
1 500 000 120 4 4
2 000 000 160 4 4
1 Для трубы из ХПВХ подходит следующий меньший размер

За исключением жилых помещений, большинство систем горячего водоснабжения поставляют тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или стойл для выдержки могут получать тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждой нагрузке по большим магистральным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет свой собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что делает ее управляемой независимо (Рисунок 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан, чтобы предотвратить обратный поток, когда тепло не требуется.

Насосы

обычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они обеспечивают при определенном напоре или общем сопротивлении.Это полное сопротивление является суммой сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую вода проходит в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается в количестве футов «головы», хотя с таким же успехом его можно выразить в фунтах на квадратный дюйм. Напор - это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше голова, тем больше сопротивление.

По мере увеличения сопротивления расход уменьшается. Например, определенный насос может быть рассчитан на 50 галлонов в минуту на высоте 10 футов, но только 15 галлонов в минуту на высоте 30 футов.Один фут напора эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах до максимально ожидаемых.

Во многих системах используются стандартные стальные трубы и резьбовые соединения. Они относительно недорогие и подходят для горячего водоснабжения. В некоторых новых системах используются пластиковые трубы. Полиэтилен (черный пластик) и трубы из ПВХ не выдержат длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб - ХПВХ и полибутилен - предназначены для горячего водоснабжения.ХПВХ - это жесткая пластиковая труба, похожая на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах больше 1 дюйма.

Изоляция труб

Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы как к нагрузке, так и от нее были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно на отрезке трубы, является значительным и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температуру и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, а также состояние поверхности и толщину стенки трубы. Неизолированная распределительная труба горячей воды может терять от нескольких сотен до нескольких тысяч БТЕ в час, в зависимости от условий и длины.

Если трубы должны быть проложены над землей, будет достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями устойчивой к солнечному свету пластиковой пленки.Любая изоляция, особенно стекловолокно, пропитанная водой, теряет почти все свои изоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разъемных трубок также хорошо работает, если она защищена от солнечных лучей.

Гораздо труднее изолировать трубу, когда она проложена под землей. просто закапывать трубы в землю без изоляции - очень плохая практика, поскольку влажная холодная почва является очень хорошим проводником тепла. Большинство изоляционных материалов из вспененного пенопласта, например из пенопласта, изготовлено из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не пропитается водой и, следовательно, сохранит свои изоляционные свойства под землей.Если вам необходимо проложить трубу под землей, убедитесь, что земля остается как можно более сухой.

Напыляемая полиуретановая изоляция, обычно используемая на резервуарах, также может использоваться для изоляции подземных труб, поскольку она относится к типу с закрытыми ячейками. Чтобы использовать этот метод, вырывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы поддерживаются на расстоянии 2 или 3 дюймов от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, которая полностью окружает и покрывает трубы. После схватывания изоляции траншея засыпается землей.

Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно не забыть изолировать обратную трубу, а также трубу, идущую к нагрузке. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвратной воды, любая энергия, потерянная из трубы, должна быть восполнена. Для повышения температуры 1 фунта воды с 80 до 85 ° F требуется такое же количество тепла, как и для повышения температуры с 200 до 205 ° F.

Рисунок 4.Типовая схема мультизагрузочной системы.

Важной частью любой системы горячего водоснабжения является теплообменник или радиатор. Если его размер неверен или поток воздуха через него недостаточен, производительность системы может сильно пострадать.К счастью, теплообменники бывают разных размеров. Доступен широкий ассортимент коммерческих радиаторов, разработанных специально для систем горячего водоснабжения. Большинство из них могут работать при давлении воды от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм и имеют резьбовые соединения для их подключения к распределительной системе.

Очень подходящей альтернативой коммерческому радиатору является новый или подержанный автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве складов и в магазинах запчастей.У многих дилеров есть новые радиаторы для старых автомобилей, которые они могли бы продать по сниженным ценам. Однако автомобильные радиаторы обычно не подходят для воды с давлением выше 15-20 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение не должно быть проблемой, если размер насоса и распределительных труб правильный. Тем не менее, автомобильные радиаторы потребуют некоторых модификаций, включая закрытие заливных и переливных отверстий и изменение перехода от резинового шлангового фитинга к распределительной трубе.

Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются расход и температура водяных и воздушных потоков. Как правило, чем больше разница температур между водой и воздухом, тем быстрее передается тепло. Кроме того, чем больше воды и воздуха проходит через радиатор, тем больше передается тепла. Также важны такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, при типичных условиях эксплуатации многие коммерческие теплообменники, разработанные специально для горячего водоснабжения, производят около 20 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади поверхности.

Поскольку большинство радиаторов имеют схожие характеристики теплопередачи, решающим фактором при определении мощности является их физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут поверхности лица (от 140 ° F воды до 70 ° F воздуха). Например, радиатор размером 1 1 2 футов шириной и высотой 2 фута имеет площадь 3 квадратных фута. Следовательно, он может передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.

Управление системой горячего водоснабжения довольно простое.Обычно они состоят из термостата, подключенного к реле, которое управляет отдельным насосом для каждой нагрузки. Электродвигатель вентилятора, который продувает воздух через радиатор, также может быть подключен к тому же реле, поскольку он не должен работать, когда насос выключен. Такое расположение позволяет управлять каждой нагрузкой независимо. В некоторых системах насосу разрешается работать непрерывно, а вентилятор управляется термостатом.

Для большинства крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано ранее, для обеспечения надлежащего сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке возникает пожар. Когда нет огня, он не должен работать, и его можно отключить вручную. Однако этот механизм не работает, когда систему топят, а затем оставляют без присмотра на длительное время, например, на ночь. Когда поле израсходовано, вентилятор продолжит работу, втягивая холодный воздух через пожарные трубы и, таким образом, охлаждая воду. Важно помнить, что дымовые трубы являются теплообменниками, и что тепло будет течь от горячей воды к охлаждающим трубкам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы останавливать вентилятор, когда температура падает примерно до 200 ° F, то есть когда в воду больше не поступает тепло. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система остыла.

Древесина - отличное топливо. По сравнению с большинством других видов топлива оно недорогое, его довольно легко хранить, его можно использовать в различных формах и размерах, и оно широко распространено в Северной Каролине.По оценкам, в этом штате в качестве топлива доступно более 14 миллионов тонн древесины в год.

Древесина, хотя и является хорошим топливом, имеет недостатки. Он содержит меньше энергии на фунт, чем большинство других видов топлива. Количество полезной энергии в образце древесины может широко варьироваться в зависимости от содержания влаги и породы.

Растущее дерево обычно наполовину состоит из воды. Когда дерево спиливается, древесина начинает терять влагу в окружающий воздух. Древесина, которая была свежесрезана и содержит высокий процент влаги, часто называют зеленой древесиной .После того, как древесина высохла в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более, ее называют выдержанной или сухой древесиной. По мере того, как древесина теряет влагу, ее влажность постепенно приближается к содержанию влаги от 12 до 15 процентов. Это значение называется равновесное содержание влаги (EMC). Фактический процент определяется долгосрочным средним значением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину. Хотя было бы желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из дрова.

Влажность топливной древесины обычно выражается в процентах от общей сырой массы. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в древесине выражается следующим образом:

118-84 = 34 унции воды

34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента

Это означает, что вода составляла 28,8% от веса влажной древесины.Содержание влаги, выраженное в процентах от сырого веса, часто обозначается сокращенно m.c.w.b. (влажность, влажная основа).

Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается за счет содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топлива, содержащегося в древесине, используется для испарения воды при сжигании древесины. Приблизительно 1000 БТЕ тепловой энергии требуется для испарения каждого фунта воды в древесине.Кусок дерева содержит одинаковое количество энергии, будь то зеленый или сухой. Однако зеленая древесина плохо горит, поскольку часть энергии уходит на испарение лишней воды. В таблице 7 представлена ​​чистая энергетическая ценность (теплотворная способность) древесины при различной влажности.


Таблица 7. Энергетическая ценность древесины при различной влажности.
Влагосодержание во влажном состоянии (в процентах) Теплотворная способность (БТЕ на фунт) Вес (фунтов на шнур)
0 8,600 2,960
5 8,120 3,116
10 7,640 3 289
15 (правильно приправленный) 7,160 3 482
20 6 680 3,700
25 6 200 3 947
30 5,720 4 229
40 4,760 4 933
50 (зеленый) 3,800 5,920

Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет на 88 процентов более высокую теплотворную способность (по весу), чем зеленая древесина.Также обратите внимание, что зеленая древесина весит почти вдвое больше, чем выдержанная древесина. Кусок зеленого дерева весом в 1 фунт весит всего 0,59 фунта при выдержке. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, чем при правильной выдержке. Вот почему очень важно правильно выдерживать дрова. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы приправить ее должным образом. В идеале древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготавливать предыдущим летом и дать ей высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего тепла, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, которой разрешили сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.

Плотность

Опыт показал, что дуб лучше для отопления, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут высушенного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут высушенного воздухом сосны лоблоли весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 процента плотнее сосны, а дубовый шнур обычно содержит на треть больше энергии, чем сосновый шнур.Это важное соображение, поскольку дрова обычно покупаются и продаются за шнур, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что почти все породы древесины содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше фунтов древесины - и, следовательно, больше тепловой энергии - в веревке из более плотной древесины.

Другие виды топлива

Очень широко распространено мнение, что некоторые мягкие породы древесины, такие как сосна, производят больше смолы или креозота, чем лиственные породы.Многочисленные тесты показали, что это не так. Фактически, недавние испытания не показали заметной разницы в выходе смолы между сосной и дубом. При правильном сжигании древесины смола не образуется.

Помимо более традиционных видов древесного топлива, таких как щепа и дрова, колотые или круглые, могут быть доступны древесные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных заводов или обрезки пиломатериалов со строений или сносов. Все эти породы дерева подходят для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: ни в коем случае нельзя сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом из каменноугольной смолы, например железнодорожные шпалы или столбы, сильно горит и выделяет густой черный токсичный дым. Дерево, обработанное такими соединениями, как хромированный арсенат меди (CCA), обычно имеет зеленовато-желтый или коричневый цвет и при горении выделяет очень токсичный дым. Обработка или вдыхание золы пиломатериалов, обработанных CCA, может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте, какой вид топлива вы используете.

Сравнение стоимости топлива

Сравнение древесины и мазута № 2 показывает, что энергосодержание различных видов топлива, обычно называемое удельной энергией, может широко варьироваться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит около 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт за фунт мазут имеет более чем в два раза больше энергии, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута говорит только об этом.

При цене 1 доллар за галлон фунт мазута стоит около 13 центов. При цене 40 долларов за шнур фунт древесины белого дуба стоит менее одного цента. Таблица 7 показывает, что фунт правильно выдержанной древесины содержит около 7 160 БТЕ.

Следующие расчеты сравнивают эти виды топлива на основе стоимости на миллион БТЕ:

Мазут: 0,13 доллара за фунт ÷ 9000 БТЕ / фунт x 1000000 = 6,84 доллара за миллион БТЕ

Древесина: 0,008 долл. США / фунт ÷ 7 160 БТЕ / фунт x 1000000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ

Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства того же количества тепла.Таким образом, древесина имеет большое преимущество в стоимости по сравнению с большинством других видов топлива.

Возражения против использования древесины в качестве источника энергии обычно связаны с удобством. В очень холодную погоду большинство систем горячего водоснабжения, работающих на древесном топливе, необходимо топить хотя бы один раз за ночь. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы запустить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.

Рассматривая систему горячего водоснабжения, работающую на древесном топливе, нельзя упускать из виду два других важных сравнения.Один - это системные затраты, а другой - эффективность. Стоимость установки системы правильного размера зависит от индивидуальных потребностей. Например, большинство нефтяных или газовых систем рассчитаны на индивидуальные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить множество теплиц или несколько помещений для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым помещением.

Второй аспект, который следует учитывать, - это эффективность системы. Эффективность, которая обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процентное соотношение описывает долю потребляемой энергии, которая фактически преобразуется и используется в качестве полезного тепла. Важно понимать, что общая эффективность также зависит от того, насколько хорошо система отводит тепло. Другими словами, недостаточно, чтобы система эффективно сжигала топливо, но тепло также должно доставляться с минимальными потерями к месту, где оно должно использоваться. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:

Система водяного отопления на древесном топливе, как известно, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время 2300 галлонов нагретой воды проходят через теплообменники теплицы с понижением температуры на 45 ° F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.

Энергетическая ценность высушенной на воздухе древесины составляет 7 160 БТЕ на фунт. Таким образом, энергия, выделяемая при сжигании 200 фунтов в час, составляет:

7160 БТЕ / фунт x 200 фунтов / час = 1432000 БТЕ / час

По определению 1 БТЕ - это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры фунта воды на 1 ° F. Один галлон воды весит 8,3 фунта; следовательно, тепловая энергия, отдаваемая системой, составляет:

2300 галлонов / час x 8.3 фунта / галлон x 45 ° = 859 050 БТЕ / час

Эффективность системы - это отношение выходной энергии к подводимой:

Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ вход энергии в систему

E = 859 050 / 1,432 000

E = 0,60 или 60%

Эти расчеты предполагают, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45 ° F включает потери в трубопроводах, по которым вода идет в теплицу и из нее.

Без некоторых довольно сложных тестов очень трудно определить точную эффективность нагревательного устройства. Однако таблица 8 показывает, что типичная эффективность обычных систем отопления сильно различается.

При исследовании общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнивать эффективность системы, особенно если разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива очень мала. Эффективность системы в меньшей степени влияет на выбор лучшего, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует значительная разница в стоимости между древесным топливом и другими широко используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы рентабельными даже при довольно низкой эффективности. Очевидно, что при правильном проектировании для обеспечения максимальной эффективности использование деревянных систем обходится дешевле.


Таблица 8. КПД различных типов систем отопления.
Тип системы КПД (в процентах)
Электрический резистивный нагреватель 98
Обогреватель сжиженного или природного газа 75
Масляная печь 65
Система горячего водоснабжения на древесном топливе 60

Значения в таблице 9 основаны на эффективности, показанной в таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3492 фунта и содержит 7,160 БТЕ на фунт, мазут содержит 138 000 БТЕ на галлон и что LP газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Стоимость владения и эксплуатации различных систем не включена.


Таблица 9. Сравнение безубыточной стоимости древесного топлива по сравнению с мазутом и сжиженным газом с учетом относительной эффективности системы.
Расходы на топливо
Дерево (на шнур) Мазут (на галлон) Сжиженный газ (на галлон)
$ 10 0 руб.06 0,043 $
20 0,12 0,086
30 0,18 0,129
40 0,24 0,172
50 0,30 0,215
60 0,36 0,258
70 0.42 0,301
80 0,48 0,344
100 0,60 0,430
140 0,84 0.602
180 1,08 0,774
200 1,20 0,860
250 1.50 1,075
300 1,80 1,290
400 2,40 1,720
500 3,00 2,150

Надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, можете ли вы получить выгоду от ее установки.Если вы решите создать свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам построить высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать лучшую систему для вашего приложения и эффективно управлять ею.

Для получения дополнительной информации о применении энергии на базе древесины см. Дополнительную публикацию AG-363, Руководство по использованию энергии на базе древесины для сельского хозяйства и малых коммерческих предприятий .Кроме того, вам могут быть полезны следующие публикации:

Информационное руководство по энергии древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982 г.

Энергия древесины для маломасштабного производства электроэнергии в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978 год.

Руководство для лиц, принимающих решения по древесному топливу для малых промышленных потребителей энергии. Голден, Колорадо: Исследовательский институт солнечной энергии, 1980.

Древесина как энергия, Обзор вопросов сельского хозяйства № 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.

Водонагреватель на дровах - 1 000 000 БТЕ в час.

Водонагреватель на дровах - 2 000 000 БТЕ в час.

Майк Бойет
Philip Morris Professor
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
р.В. Уоткинс
Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

Управление и работа центробежных насосов - запуск, останов, самовсасывание и кавитация - решение для цистерны химовозов

Работа центробежных насосов

Во время работы необходимо учитывать преобладающие условия всасывания и нагнетания в отношение к эксплуатационным характеристикам насосов.Это особенно важно при эксплуатации грузовые насосы, номинальная мощность которых достигается при относительно высоком общем напоре. Операция по эти насосы с низким общим напором могут значительно превышать номинальную мощность насосов и вызывать чрезмерные скорости жидкости в трубопроводных системах.


Рис: Центробежный насос

Нагнетательные клапаны

Управление центробежным насосом может быть достигнуто путем регулировки нагнетательного клапана насоса и / или ограничение скорости насоса.Клапан управления нагнетанием выполняет три основные функции:

  • Они могут использоваться для регулирования производительности насосов переменной и постоянной скорости, а также для предотвращать перегрузку в насосах с постоянной скоростью.
  • Могут использоваться вместе с самовсасывающими системами для обеспечения самовсасывания. возможность центробежных насосов.
  • Их можно использовать для уменьшения производительности насоса и, таким образом, уменьшения чистой Требуется положительная всасывающая головка.

Самовсасывающий

В самовсасывающей системе выпускной регулирующий клапан выполняет две функции:

  1. За счет ограничения производительности насоса напор искусственно поднимается до уровня выше нормы сопротивление системы разряда при данной пропускной способности.
  2. Производительность снижена до уровня, равного или ниже естественного потока жидкости к насосу, поэтому кавитация не происходит, т.е. поток жидкости в всасывающий патрубок резервуара точно соответствует производительности насоса.
Производительность центробежного насоса снижается, если перекачиваемая жидкость захватывает газ. Ручное согласование входа и выхода насоса затруднено, и без внешней помощи всасывание невозможно. восстанавливается после того, как звук будет раскрыт и воздух попадет во всасывающий трубопровод. Это для по этой причине обычно устанавливаются отдельные системы зачистки поршневого насоса.

Центробежные насосы можно сделать самовсасывающими, если из перекачиваемой жидкости удалить воздух или газ. прежде, чем он попадет на всасывание насоса.Нагнетательный клапан на насосе выполняет важную функцию. во время этого процесса путем согласования скорости нагнетания насоса с естественным потоком жидкости в насос всасывающий. Последовательность событий такова:

  1. Напряжение начинается, насос и сепаратор заполняются маслом.
  2. Вакуумный насос и клапан в линии отбора газа отключаются поплавковым выключателем в насосе разделитель.
  3. Нагнетательный клапан полностью открыт, система управления реагирует на уровень в сепараторе.
  4. Уровень в резервуаре падает до точки, при которой уровень в сепараторе начинает падать, в результате чего вакуумный насос начать отвод газов, заполняющих верхнюю часть сепаратора, предотвращая кавитацию. В извлеченные газы сбрасываются в отстойный резервуар.
  5. Когда уровень в сепараторе падает, система управления частично закрывает нагнетательный клапан на насосе для уменьшения производительности насоса.
Таким образом, операция выгрузки и зачистки может продолжаться, при этом выпускной клапан постепенно закрывается, так как вакуумные насосы должны работать интенсивнее, чтобы сепаратор оставался заполненным.

Кавитация

Говорят, что насос кавитирует, когда давление на всасывании насоса упало до такой степени, что в перекачиваемой жидкости образуются пузырьки пара.
В центробежном насосе пузырьки могут образовываться очень быстро на всасывании насоса и могут переноситься в области более высокого давления внутри насоса. Затем пузырьки быстро схлопываются и в процесс разрушения создает эффект молотка. Этот эффект, хоть и минутный, но часто повторяемый, может вызвать повреждение насоса.Остаточные эффекты кавитации, а также сама кавитация, может быть проблемой и включать: -

  • Эрозия металлических поверхностей, которая, если она серьезна, может вызвать нарушения потока.
  • Вибрация, которая может привести к повреждению насоса или, чаще, подключенного оборудования с насосом и установкой.
В центробежных насосах нельзя допускать кавитации.

Пуск и остановка насосов

При работе с парогидроэлектрическими или электрическими грузовыми насосами: процедуры должны соблюдаться:

  1. Дежурный инженер должен быть уведомлен о запуске или остановке грузовых насосов.
  2. Насосное отделение необходимо проверить как можно скорее после запуска любого насосного агрегата.
  3. Из корпуса насоса необходимо удалить воздух или газ и заполнить жидкостью перед запуском насос.
  4. Пуск паровых центробежных насосов производится в соответствии с инструкции производителя, и за ними должен внимательно следить дежурный инженер.
  5. Центробежные насосы не должны работать с частотой вращения выше минимальной, пока дежурный инженер не удовлетворится с рабочим состоянием приводного агрегата.
  6. Центробежные насосы с паровым приводом должны запускаться при закрытом нагнетательном клапане. Однажды насос вращается, клапан следует открывать постепенно, так как насос медленно поднимается до желаемая рабочая скорость.
  7. Центробежные насосы с электрическим приводом, работающие с постоянной скоростью, должны запускаться против закрытый нагнетательный клапан. После того, как насос заработает, необходимо открыть нагнетательный клапан. пока не будет достигнуто желаемое давление нагнетания.
  8. Останов паровых центробежных насосов должен производиться дежурным инженером, однако обычная остановка может быть выполнена с помощью пульта дистанционного управления, предварительно уведомив об этом. передан дежурному инженеру.
  9. Остановка насосов с электрическим приводом может производиться из диспетчерской. Перед остановкой насоса необходимо снизить нагрузку на насос путем включения на нагнетательном клапане. Дежурный инженер всегда должен быть предупрежден о том, что такой насос останавливается, чтобы он мог контролировать электростанцию, поскольку электрическая нагрузка изменения.

Аварийная остановка насосов

Аварийная остановка грузовых насосов должна выполняться любыми средствами управления самый доступный.Весь персонал, задействованный в грузовых операциях, должен знать местонахождение аварийные отключения / остановки грузового насоса.

Дополнительная информация

Параметры работы насосов - риск перегрузки или недогрузки грузового насоса

Риск и опасность химического загрязнения на борту

Погрузка, подключение и использование грузовых шлангов

Порядок эксплуатации и технического обслуживания PV-клапанов

Управление и эксплуатация центробежных насосов

Как проверить среду резервуара перед входом?

Как определить уровень жидкости в химической емкости

  1. Меры противодействия протечкам в грузовых магистралях
    Существует множество причин, которые могут привести к отказу грузовой линии на борту танкера-химовоза.Гальваническая коррозия в грузовых и зачистных трубопроводах может вызвать несколько утечек. Один из источников такой коррозии трубопроводов. изменение коррозионной стойкости в соседних точках трубопровода.

  2. Контрольный список для работы с опасными жидкими химикатами наливом
    Имеется ли информация, дающая необходимые данные для безопасного обращения с грузом, и, если применимо, предоставлена ​​производителем? сертификат ингибирования имеется? Информация о продукте, с которым предстоит работать, должна быть доступна на борту судна и на берегу до и во время операции.

  3. Рекомендуемое оборудование для контроля температуры на борту
    Датчики температуры установлены таким образом, чтобы можно было контролировать температуру груза, особенно там, где это требуется Кодексом IBC. Важно знать температуру груза, чтобы иметь возможность рассчитать вес груза на борту, и потому что резервуары или их покрытия часто имеют максимальный температурный предел. Многие грузы чувствительны к температуре и могут быть повреждены из-за перегрева или затвердевания.Также могут быть установлены датчики для контроля температуры конструкции вокруг грузовой системы.

  4. Практический пример решения задач по очистке резервуаров
    Очистка резервуаров необходима на танкере-химовозе, но она должна быть признана потенциально опасной операцией, и на протяжении всего процесса следует соблюдать строгие меры предосторожности. Вместе с дегазацией это, вероятно, самая опасная операция, обычно выполняемая на химовозе.
    Предварительная очистка / мойка грузовых танков

  5. Предварительная очистка / мойка грузовых танков
    Промывка грузов разных сортов является наиболее частой причиной очистки танков.В большинстве грузовых операций на танкерах-химовозах эта очистка может состоять не более чем из простой мойки горячей или холодной морской водой. Простая промывка водой будет рассеивать многие типы химикатов и оказалась эффективной для чистых нефтепродуктов, таких как газойль и керосин.

  6. Окончательная очистка грузовых танков перед погрузкой
    Используемый метод окончательной очистки зависит как от предыдущего груза, так и от груза, который будет загружен. Как правило, перед загрузкой резервуары и трубопроводы должны быть полностью осушены от воды или остатков.Дно емкостей, возможно, придется просушить ветошью.

  7. Опасности при очистке и хранении резервуаров
    Определенные вещества действуют на ткани локально как раздражитель (масло скорлупы кешью) или вызывают серьезные повреждения глаз, кожи или слизистых оболочек (например, сильные кислоты и едкие вещества). Другие вещества могут абсорбироваться при контакте с кожей без местного воздействия (например, нитробензол, анилин).

  8. Испытания танков и грузов
    Наиболее распространенные испытания и проверки нефтяных и химических грузов включают испытание стенок танков на чистоту.Испытания обычно проводятся независимыми инспекторами, которые, в соответствии с местной практикой или письменным соглашением в чартере, принимаются грузоотправителем, получателем и владельцем.

  9. Практические методы очистки танков от различных ядовитых жидких грузов
    Танки, которые могли содержать мономеры или олифы, должны быть сначала промыты достаточным количеством холодной воды, чтобы избежать полимеризации остатков груза. В некоторых случаях необходимо использовать химические вещества для чистки резервуаров, но их использование обычно ограничено, так как может быть трудно избавиться от сточных вод.

  10. Специальный метод очистки танков
    Если будет использоваться специальный метод очистки с использованием чистящих средств, это может создать дополнительную опасность для экипажа. Судовые процедуры должны гарантировать, что персонал знаком с опасностями для здоровья, связанными с таким методом, и защищен от них. Чистящие средства можно добавлять в промывочную воду или использовать отдельно. Принятые процедуры очистки не должны влечь за собой необходимость входа персонала в резервуар.

  11. Определение надлежащей очистки танков методом кислотной промывки
    Метод кислотной промывки используется, если есть какие-либо подозрения, что груз ароматических углеводородов мог быть загрязнен предыдущим грузом нефти.Этот метод также используется для проверки того, что резервуар достаточно очищен перед загрузкой ароматических углеводородов.

  12. Надзор за всеми операциями по очистке резервуаров и дегазации
    Очистка резервуаров необходима на танкере-химовозе, но она должна быть признана потенциально опасной операцией, и на протяжении всего процесса следует соблюдать строгие меры предосторожности. Вместе с дегазацией это, вероятно, самая опасная операция, обычно выполняемая на химовозе.

  13. Утилизация промывных вод танков, отстоев и грязного балласта - безопасный метод
    Во время нормальной эксплуатации химовоза основная потребность в удалении остатков химических веществ, отстоев или воды, загрязненной грузом, возникает во время или сразу после очистки танка.Окончательная утилизация стоков или промывных вод должна производиться в соответствии с судовым Руководством по P&A. Смывные воды из танков и отстойники могут оставаться на борту в отстойных танках или сбрасываться на берег или на баржи.

  14. PV-клапаны - требования к функционированию и техническому обслуживанию
    Клапаны давления / вакуума предназначены для защиты всех грузовых танков от избыточного / пониженного давления и для обеспечения потока небольших объемов атмосферы танка в результате колебаний температуры в грузовом танке (ах) и должны работать перед выключателем давления / вакуума, где используется система IG....

  15. Уплотнение палубы, обратные клапаны резервуара и требования к замерам резервуара
    На судах, оборудованных системой инертного газа, необходимо поддерживать герметичное уплотнение между грузовыми танками и инертным газом. на электростанции это обычно достигается за счет использования обратного клапана и водяного затвора палубы ...

  16. Компьютер нагрузки / стресса
    Этот прибор прилагается к буклету остойчивости судна. Это позволяет ответственному офицеру выполнять различные сложные расчеты, необходимые для обеспечения того, чтобы судно не было перенапряжено или повреждено во время перевозки заявленных грузов..

  17. Требования к перевозке различного оборудования для обеспечения безопасности при обработке грузов
    На танкерах-химовозах важно, чтобы каждый до начала работы с ядовитыми химическими грузами знал обо всех средствах безопасности своего судна. Также за это должен нести ответственность капитан / старший помощник.

  18. Требование контроля выбросов паров для танкеров-химовозов
    Суда, оснащенные системой VEC, должны иметь независимую сигнализацию о переполнении, обеспечивающую звуковое и визуальное предупреждение.Они должны быть испытаны на резервуаре, чтобы убедиться в их правильной работе до начала загрузки, если система не имеет возможности электронного самотестирования. Стационарные измерительные системы должны постоянно поддерживаться в полностью рабочем состоянии. .....

  19. Руководство по использованию и коррекции показаний детекторных трубок Draegar Chemical
    Эти инструменты, часто называемые трубками Дрегера, обычно работают, отбирая образец атмосферы, который должен быть протестирован с помощью запатентованного химического реагента в стеклянной трубке.Реагент обнаружения постепенно обесцвечивается, если в образце присутствует пар загрязняющего вещества. Длина пятна обесцвечивания является мерой концентрации химического пара, которую можно определить по градуированной шкале, напечатанной на пробирке. Детекторные трубки дают точное представление о концентрации химических паров независимо от содержания кислорода в смеси

  20. Требования к обогреву химических грузов различного качества
    : Рейсовые приказы будут содержать информацию о отоплении, если отопление потребуется.Как правило, Окончательные инструкции по нагреву отправляются Грузоотправителем в письменной форме капитану / старшему помощнику капитана в порту погрузки. Если эти письменные инструкции не даны, капитан должен запросить их и выдать письмо протеста, если они не будут получены при отбытии. В последнем случае следует немедленно сообщить об этом в офис администрации.

  21. Рекомендуемое бортовое оборудование для мониторинга температуры
    : Датчики температуры установлены так, чтобы можно было контролировать температуру груза, особенно там, где это требуется Кодексом IBC.Важно знать температуру груза, чтобы иметь возможность рассчитать вес груза на борту, и потому что резервуары или их покрытия часто имеют максимальный температурный предел. Многие грузы чувствительны к температуре и могут быть повреждены из-за перегрева или затвердевания. Также могут быть установлены датчики для контроля температуры конструкции вокруг грузовой системы.

  22. Грузовые инструменты
    : Для поддержания надлежащего контроля атмосферы в резервуаре и проверки эффективности дегазации, особенно перед входом в резервуар, необходимо иметь в наличии несколько различных газоизмерительных приборов.Какой из них использовать, будет зависеть от типа измеряемой атмосферы.

  23. Датчики уровня жидкости
    : Точность, требуемая от датчиков уровня химовозов, высока из-за характера и стоимости груза. Для ограничения воздействия на персонал химикатов или их паров во время перевозки груза. при перегрузке или во время перевозки в море Кодекс IBC определяет три метода измерения уровня жидкости в цистерне - открытый, ограниченный или закрытый

  24. Контроль перелива
    : для некоторых грузов требуется, чтобы указанный резервуар был оборудован отдельной сигнализацией высокого уровня, чтобы предупредить о том, что резервуар станет полным.Тревога может быть активирована либо поплавком, приводящим в действие переключающее устройство, емкостным датчиком давления, либо ультразвуковым или радиоактивным источником. Точка активации обычно предварительно устанавливается на 95% емкости бака.

  25. Анализаторы кислорода
    : Анализаторы кислорода обычно используются для определения уровня кислорода в атмосфере замкнутого пространства: например, чтобы проверить, можно ли считать грузовой танк полностью инертированным или безопасно ли вход в отсек.

    Обнаружение паров
    : Суда, перевозящие токсичные или легковоспламеняющиеся продукты (или и то, и другое), должны быть оборудованы как минимум двумя приборами, разработанными и откалиброванными для проверки газов перевозимых продуктов.Если инструменты не могут быть проверены на токсичность концентрации и легковоспламеняющиеся концентрации, то необходимо предоставить отдельные наборы инструментов.


  26. Схема аварийной сигнализации
    : важной особенностью многих современных контрольно-измерительных приборов является способность сигнализировать об определенной ситуации. Это может быть основной рабочий аварийный сигнал, индикация заранее заданной ситуации, например уровня жидкости в резервуаре, или аварийный сигнал о неисправности, указывающий на сбой в собственном рабочем механизме датчика.Конструкции и назначение цепей аварийной сигнализации и отключения сильно различаются, а их рабочая система может быть пневматической, гидравлической, электрической или электронной. Безопасная работа установки и систем зависит от правильной работы этих цепей и грамотной реакции на них.

  27. Процедура обеспечения безопасности вентиляции грузовых танков
    Система вентиляции грузовых танков должна быть настроена в соответствии с типом выполняемой операции. Грузовые пары, вытесняемые из танков во время погрузки или балластировки, должны отводиться через установленную вентиляционную систему в атмосферу, за исключением случаев, когда требуется возврат паров на берег.Скорость загрузки груза или балласта не должна превышать скорость потока пара в пределах мощности установленной системы. .....



Chemicaltankerguide.com - это просто информационный сайт о различных аспектах цистерн-химовозов и советы по безопасности, которые могут иметь особое значение для тех, кто работает в следующих областях: обращение с химикатами, хранение химикатов, Поставщики сжиженных химикатов, Доставка химикатов, Транспортировка химикатов, Химические терминалы, Услуги сыпучих химических продуктов Химическая обработка.Если ты Если вы хотите узнать больше о правилах для танкеров-химовозов, посетите официальный сайт IMO. Для любого комментария, пожалуйста Свяжитесь с нами

Copyright © 2011 Chemical Tanker Guide.com Все права защищены.

Кавитация насоса и способы ее предотвращения

Определение кавитации насоса

Кавитация в насосе вызывается образованием и последующим схлопыванием или схлопыванием пузырьков пара в насосе. Это происходит, когда абсолютное давление жидкости на всасывании насоса падает ниже давления паров жидкости.

Пузырьки газа, попавшие в центробежный насос, могут отрицательно повлиять на его работу. Когда пузырьки пара схлопываются с достаточно высокой частотой, это звучит так, как будто через насос движутся мраморные и каменные камни. Если пузырьки пара схлопываются с достаточно высокой энергией, они могут серьезно повредить рабочее колесо насоса.

Важно понимать различные типы кавитации насоса и ее причины, прежде чем искать способы ее предотвращения.

Типы кавитационных насосов

  1. Кавитация испарения, также называемая кавитацией недостаточного NPSHa.
  2. Внутренняя рециркуляционная кавитация.
  3. Кавитация при синдроме лопаточного перехода.
  4. Кавитация при аспирации воздуха.
  5. Турбулентная кавитация.

Предотвращение или меры по предотвращению кавитации в насосе описаны в следующих разделах.

Предотвращение кавитации насоса

Теперь давайте посмотрим, как можно предотвратить кавитацию насоса и связанные с этим повреждения.

Кавитация насоса из-за испарения

Это называется «классическая кавитация».Согласно закону Бернулли, когда скорость увеличивается, давление падает. Центробежный насос работает за счет ускорения и передачи скорости жидкости в ушке рабочего колеса. В правильных условиях жидкость может закипать или испаряться в проушине крыльчатки. Когда это происходит, мы говорим, что насос страдает кавитацией паров. Этот тип кавитации также называется кавитацией недостаточного NPSHa. Чтобы предотвратить этот тип кавитации, NPSHa в системе (доступная энергия в системе) должен быть выше NPSHr насоса (минимальная потребность насоса в энергии).

Как предотвратить кавитацию из-за испарения

NPSHa> NPSHr + запас прочности 3 фута или более

  1. Понизьте температуру.
  2. Поднимите уровень жидкости во всасывающем сосуде.
  3. Поменять помпу.
  4. По возможности уменьшите число оборотов двигателя.
  5. Увеличить диаметр проушины рабочего колеса.
  6. Используйте индуктор с крыльчаткой.
  7. Используйте два насоса меньшей производительности параллельно.
  8. Используйте подкачивающий насос для подпитки основного насоса.

Внутреннее обращение

Это состояние низкого расхода, при котором нагнетательный поток насоса ограничен, и продукт не может покинуть насос. Жидкость принудительно рециркулирует из зон высокого давления в насосе в зоны низкого давления через рабочее колесо. Этот тип кавитации возникает из двух источников. Сначала жидкость циркулирует внутри улитки насоса со скоростью двигателя, и она быстро перегревается. Во-вторых, жидкость вынуждена проходить через узкие допуски с очень высокой скоростью, тепло и высокая скорость заставляют жидкость испаряться.

Предотвращение кавитации насоса из-за внутренней циркуляции

Это состояние нельзя исправить на насосах с закрытым рабочим колесом.

  1. Вам необходимо открыть клапан ограниченного нагнетания на насосе.
  2. Проблема может быть в забитом нижнем фильтре.
  3. Закрытый нагнетательный клапан.
  4. Коллектор с избыточным давлением.
  5. Обратный клапан установлен назад
  6. Эксплуатация насоса при или близко к запорной голове.

При синдроме прохождения лопатки

Свободное пространство между кончиками лопастей рабочего колеса и режущей водой должно составлять 4% от диаметра рабочего колеса.

Это вызвано использованием рабочего колеса большего диаметра или повторной металлизацией или нанесением покрытия на внутренний корпус насоса.Свободное пространство между кончиками лопастей рабочего колеса и режущей водой должно составлять не менее 4% диаметра рабочего колеса. Для небольших пространств скорость жидкости между этими пространствами становится очень высокой. Эта высокая скорость жидкости приводит к низкому давлению, нагреву, образованию пузырьков и, следовательно, кавитации.

При разобранном насосе повреждения видны на концах лопастей на наружном диаметре рабочего колеса и сразу за водоразделом на внутренней стенке спиральной камеры.

Предотвращение кавитации, связанной с прохождением лопасти

Чтобы предотвратить повреждение из-за такой кавитации, свободное пространство между кончиками лопастей рабочего колеса и режущей водой должно составлять не менее 4% диаметра рабочего колеса.Например, для рабочего колеса 10 дюймов свободное пространство должно составлять 4% диаметра рабочего колеса между кончиками лопастей и водоразделом. 10 дюймов x 0,04 = 0,4 дюйма.

Кавитация насоса из-за всасывания воздуха

Воздух можно всасывать в трубопровод и перекачивать из разных форм и из разных точек. Воздух может попасть в трубопровод, когда насос находится в вакууме, по следующим маршрутам -

  • Сквозное уплотнение вала насоса.
  • Набивка штока клапанов на клапанах во всасывающем трубопроводе.
  • Кольца уплотнительные на всасывающем трубопроводе.
  • Фланец обращен к листовым прокладкам на стыках труб.
  • Уплотнительные кольца и резьбовые соединения на КИП во всасывающем трубопроводе.
  • Уплотнительные кольца и другие вторичные уплотнения на одинарных торцевых уплотнениях.
  • Грани одинарных торцевых уплотнений.
  • Воздух также может попасть в насос из пузырьков и воздушных карманов во всасывающем трубопроводе.
  • Пенящиеся жидкости могут попадать в насос воздух.
Предотвратить всасывание воздуха кавитация светодиода
  1. Затяните все поверхности фланцев и прокладки.
  2. Затяните все уплотнительные кольца насоса и всю набивку штока клапана на всасывающем трубопроводе.
  3. Поддерживайте скорость жидкости во всасывающем трубопроводе на уровне менее 8 футов в секунду. Возможно, потребуется увеличить диаметр трубы.
  4. Рассмотрите возможность использования двойных механических уплотнений с затворной жидкостью с принудительной циркуляцией.

Кавитация насоса из-за турбулентности

Турбулентный поток приводит к образованию вихрей на всасывании насоса. Несоответствующий трубопровод, острые изгибы, сужения, фильтры и сетчатые фильтры во всасывающей линии способствуют турбулентности.Эффект водопада во всасывающих сосудах - еще один фактор, способствующий турбулентности насоса.

Предотвращение кавитации из-за избыточной турбулентности во всасывающей линии
  1. Спроектировать всасывающий трубопровод и трассу насоса таким образом, чтобы избежать избыточной турбулентности
  2. Соблюдайте меры предосторожности при установке размера всасывающей линии насоса, чтобы избежать турбулентности и иметь достаточный NPSHa
  3. Соблюдайте максимально допустимый предел расхода насосов.

Эксплуатационные расходы тепловых насосов (2021 г.)

Что влияет на стоимость эксплуатации тепловых насосов?

Тепловые насосы - это универсальные и экологически чистые технологии , которые очень популярны среди клиентов, которым нужны устройства для обогрева и охлаждения.Тепловые насосы могут обеспечить значительную экономию по сравнению с традиционными системами отопления благодаря низким эксплуатационным расходам . Например, геотермальный тепловой насос может снизить счета за электроэнергию как минимум на 26% по сравнению с новым газовым котлом.

Некоторые из ключевых факторов, влияющих на эксплуатационные расходы бытовых тепловых насосов:

  • Коэффициент полезного действия ( COP ) - при типичных значениях от 3 до 4,3 он может сэкономить до 52%. используется только для отопления помещений вместо газового котла.
  • Возобновляемые источники тепла ( RHI ) - грант, предлагаемый правительством, который для дома с 2 спальнями принесет годовой доход в размере 2539 фунтов стерлингов.
Расчетные среднегодовые выплаты RHI для GSHP и ASHP
Размер домохозяйства Технология Тип Годовой платеж RHI
2-3 спальни Земляной тепловой насос 2 539 фунтов стерлингов
2-3 спальни Воздушный тепловой насос £ 1 302

Полную разбивку см. Расчетные среднегодовые платежи RHI за возобновляемые системы отопления

  • Изоляция - необходима для сокращения счетов за электроэнергию на указанные выше значения.

Цена на установку теплового насоса варьируется в зависимости от системы теплового насоса . Затраты на установку теплового насоса с воздушным источником могут варьироваться от 8000 до 18000 фунтов стерлингов, в то время как затраты на наземный тепловой насос могут варьироваться от 20 000 до 35000 фунтов стерлингов. Но благодаря сбережениям и грантам домовладельцы через несколько лет начинают зарабатывать.

Заинтересованы в расценках на тепловые насосы? Сообщите нам о своих потребностях и предпочтениях, и мы свяжемся с вами как можно скорее, предоставив бесплатных необязательных предложений от наших квалифицированных поставщиков .

Коэффициент производительности и эффективности

По сути, необходимо учитывать три фактора , чтобы определить общие эксплуатационные расходы теплового насоса наземного и воздушного источников:

  1. КПД теплового насоса
  2. количество тепла , необходимое для вашего дома
  3. температура источника тепла

Коэффициент производительности (COP) измеряет эффективность теплового насоса , и он делает это путем измерения количества потребляемой мощности по сравнению с величиной выходной мощности , производимой рассматриваемой системой.Следовательно, чем выше значение, тем эффективнее система.

Фактическая эффективность системы может быть рассчитана по количеству работы, которую она должна выполнить, учитывая разницу между внешней и внутренней температурой . Чем ближе две среды, тем меньше работы тепловому насосу необходимо выполнить, чтобы достичь желаемой температуры, и, таким образом, он будет более эффективным без нагрузки или использования большего количества энергии. Тепловые насосы могут достигать выходной температуры 65 градусов и более, если они предназначены для этого, но их эффективность снизится, а эксплуатационные расходы увеличатся.

Нормальным значением для теплового насоса является коэффициент COP, равный 4, что означает, что на каждый киловатт (кВт) потребляемой электроэнергии создается 4 кВт тепла. Часто указывается, что КПД составляет 400%, что может ввести в заблуждение.

Эффективность бытовых тепловых насосов варьируется в зависимости от производителя, но в определенных пределах. Тепловые насосы с водяным источником могут иметь КПД до 5 , а некоторые источники воздуха могут упасть ниже 2,5 , но эти значения обычно редки. Обычно значение COP находится в пределах 3.0 и 4.3 .

Расчет COP

COP рассчитывается каждым производителем по определенному набору критериев, которые могут включать или не включать такие вещи, как циркуляционный насос и циклы оттаивания, но не включают электрический нагреватель.

Определить точные эксплуатационные расходы тепловых насосов не так просто, как кажется. На эксплуатационные расходы такого оборудования влияет множество факторов, помимо характеристик самого теплового насоса. Например, следует принять во внимание программу поощрения использования возобновляемых источников тепла (RHI).RHI предлагает домовладельцам семилетний тариф на производство низкоуглеродного отопления.

Давайте рассмотрим все движущие факторы на практическом примере.

Тепловые насосы на испытаниях: производительность в Великобритании

Полевые испытания продолжительностью 12 месяцев, с 2008 по 2009 годы, были проведены Фондом энергосбережения для проверки эффективности теплового насоса . В ходе испытания было отслежено 83 тепловых насоса (29 воздушных и 54 наземных) от установки до показателей производительности.Был сделан вывод, что, если они хорошо спроектированы и установлены, тепловые насосы могут эффективно работать в Великобритании.

Промышленность получила ценный опыт от клиентов, участвовавших в этом исследовании. Как и ожидалось, эксплуатационные расходы наземных и воздушных тепловых насосов могут сильно измениться из-за большого количества переменных, которые влияют на структуру затрат.

Например, первоначальные затраты на установку могут составлять от £ 3000 для солнечных тепловых панелей и до £ 23000 для современного котла на биомассе .Хотя первоначальные затраты могут быть высокими, через несколько лет у большинства людей счета за отопление существенно снижаются; Наибольшая экономия достигается за счет отключения домохозяйств от газовой сети.

Результаты испытаний: примеры текущих затрат

Предположим, у вас есть двухэтажный дом площадью 200 м2, построенный в 2010 году по нормам строительных норм. Допустимая потребность в отоплении помещений составляет 125 кВтч / м2 / год, поэтому для 200 м2 нам потребуется 25000 кВтч в год .Кроме того, нам необходимо горячее водоснабжение, и если предположить, что в доме живут 4 человека, нам потребуется 3,488 кВтч в день на человека , что соответствует примерно 60 литрам горячей воды на человека.

Довольно новый конденсационный газовый котел работает с КПД 95% , что означает, что общая необходимая энергия составит 26 316 кВтч / год . При нынешних ценах на газ 2,97 пенсов это будет стоить вам 782 фунта стерлингов в год .

Среднее потребление воды четырьмя людьми в доме будет примерно 5 093 кВт / ч в год для нагрева воды до 60 ° C.При 95% эффективности это даст 5 361 кВтч в год , что обойдется в 160 фунтов стерлингов в год .

Давайте посмотрим на тепловые насосы. Предполагая, что вам нужно 25000 кВт для отопления с помощью теплового насоса с COP 4,3, вам потребуется 5814 кВтч электроэнергии . При ценах на электроэнергию в 13 пенсов за кВт · ч это будет стоить 756 фунтов стерлингов в год на отопление помещений.

Чтобы рассмотреть возможность нагрева воды для бытового потребления с помощью теплового насоса, необходимо иметь в виду, что большинство тепловых насосов могут нагреваться только до 50 ° C самостоятельно, без использования встроенного электрического нагревателя.Для четырех человек это составит 4 054 кВт / ч в год потребления электроэнергии. Годовые затраты на это составят £ 123 . Однако, если вы хотите нагреть воду до 60 ° C, вы должны рассмотреть дополнительные £ 132 в год - это связано с дополнительным электричеством, используемым для нагрева воды с 50 ° C до 60 ° C.

В целом, это означает, что тепловые насосы имеют несколько на более высокие эксплуатационные расходы на , чем новый конденсационный газовый котел, если требуется 60 ° C.

Однако при инвестировании в тепловые насосы настоятельно рекомендуется подать заявку на участие в программе поощрения за использование возобновляемых источников тепла, чтобы снизить эксплуатационные расходы. С RHI вы зарабатываете деньги в течение 7 лет за энергию, которую вы производите. Текущий тариф для тепловых насосов с воздушным источником составляет 10,85 пенсов / кВтч , а для тепловых насосов с наземным источником - 21,17 пенсов / кВтч .

Принимая во внимание приведенный выше пример, это может означать, что из 6 762 кВт / ч электроэнергии, используемой в год для теплового насоса, вы можете зарабатывать 734 фунта стерлингов в год для ASHP и 1432 фунта стерлингов в год для GSHP.

Для среднего теплового насоса с воздушным источником, такого как тепловой насос воздух-воздух или тепловой насос воздух-вода, когда наружная температура выше 7 градусов Цельсия, он будет работать с COP 3,2 при распределении тепла в системе подогрева полов.

Данные Метеорологического бюро

показали, что средняя температура в Великобритании с ноября по март (1971-2001) постоянно ниже 7 градусов, а среднемесячная величина колеблется от 4,2 до 6,9 градусов, таким образом, COP будет ниже, чем обычно. КС будет около 2.8, учитывая колебания наружной температуры.

Из-за погодного сценария тепловому насосу потребуется 3 928 кВтч электроэнергии для отопления помещений по цене 510 фунтов стерлингов и еще 460 фунтов стерлингов для производства горячей воды, что в итоге составит 970 фунтов стерлингов в год. Снижение эксплуатационных расходов теплового насоса с воздушным источником составит всего 3,5% по сравнению с газовым котлом.

Если вы используете тепловой насос для производства горячей воды , ваши эксплуатационные расходы увеличатся на . Как указано выше, когда геотермальный тепловой насос используется только для отопления помещений, эксплуатационные расходы снижаются на 52%.Когда тепловой насос также должен обеспечивать ГВС, сокращение составляет всего 26%.

В сквозном доме с плохой изоляцией потребуется более высокая температура потока для обеспечения желаемого тепла в помещении. Это увеличит рабочую нагрузку, а снизит эффективность теплового насоса. Чаще всего именно здесь источник воздуха выходит из строя, что приводит к довольно высокой стоимости теплового насоса с воздушным источником в Великобритании.

Годовая разбивка потребности в тепле и текущих затрат
Размер домохозяйства 1 спальня 2-3 спальни 4+ спальни
Расчетная годовая потребность в тепле * 8000 кВтч 12000 кВтч 17000 кВтч
Газ £ 290 £ 435 £ 615
Электроэнергия £ 1,145 £ 1,720 £ 2435
Масло £ 325 £ 490 £ 690
СНГ £ 525 £ 785 £ 1,110
Уголь £ 325 £ 485 £ 685

* Годовая потребность в тепле соответствует типичным значениям внутреннего потребления

Однако основной причиной высоких затрат на GSHP является плохая установка или установка в неподходящих свойствах.Для геотермальных тепловых насосов проблема может заключаться в массиве заземления, так как может быть недостаточно трубопроводов в земле или трубы могут быть расположены слишком близко друг к другу .

Определенное количество тепла задерживается под землей, и тепловой насос будет усерднее работать, чтобы отобрать тепло, если требуется большое количество тепла, требуется быстрая подача или тепло меньше, чем необходимо. С этого момента COP резко падает, а затраты на геотермальные тепловые насосы резко возрастают.

Эксплуатационные расходы воздушного теплового насоса зависят от ряда факторов. Они работают с максимальной эффективностью при использовании вместе с системой напольного отопления или системами конвекционного отопления , и если здание уже хорошо изолировано .

Кроме того, при установке теплового насоса с воздушным источником необходимо учитывать, где вы его физически разместите. Вы сократите эксплуатационные расходы теплового насоса с воздушным источником, если разместите тепловой насос в зоне, где много солнечного света и не загромождено , что позволит воздуху свободно течь.Если вы изучаете стоимость теплового насоса с воздушным источником в Великобритании, вам следует убедиться, что эти четыре фактора учтены, поскольку они облегчат процесс отвода тепла и приведут к снижению эксплуатационных расходов теплового насоса с воздушным источником.

В заключение, правила правильного использования теплового насоса остаются следующими:

  • Их необходимо использовать в хорошо утепленном доме
  • Б / у или с напольным отоплением или низкотемпературные радиаторы потока
  • Было бы полезно иметь отдельный источник тепла для ГВС , в идеале солнечные тепловые панели

Если вы не обратите внимание на эти правила, вы рискуете получить дорогую машину с высокими эксплуатационными расходами и выбросами CO 2 .

Что такое стимул для возобновляемого тепла?

Подробная информация о программе стимулирования использования возобновляемых источников тепла (RHI) была обнародована правительством Великобритании в апреле 2014 года для Англии, Шотландии и Уэльса. Программа поощрения использования возобновляемых источников тепла имеет две схемы:

  • Внутренний RHI - не облагается налогом. Он состоит из субсидии, выплачиваемой ежеквартально в течение 7 лет.
  • Non-Domestic RHI - Это субсидия, выплачиваемая через 20 лет.

Эти планы имеют отдельные тарифы, разные условия подключения, правила и процессы подачи заявок.

Расчетный годовой платеж RHI внутри страны
Тип технологии * 1 спальня 2-3 спальни 4+ спальни
Земляной тепловой насос £ 1 693 2 539 фунтов стерлингов £ 3,597
Воздушный тепловой насос £ 868 £ 1 302 1845 фунтов стерлингов
Котел на биомассе £ 550 £ 836 £ 1,185
Гелиотермический ** £ 186 £ 310 £ 475

* Данные RHI основаны на расчетной годовой потребности в тепле, как указано выше

** Плата RHI за солнечную тепловую энергию основана на предполагаемых цифрах годовой выработки, указанных в сертификатах схемы сертификации микрогенерации (MCS).В данном примере оценки составляют 900 кВтч, 1500 кВтч и 2300 кВтч

Ежегодно 1 апреля тарифная ставка изменяется в соответствии с индексом розничных цен. Ofgem отвечает за администрирование обеих программ. Чтобы присоединиться к схеме RHI, требуется внутренний сертификат энергоэффективности (EPC). EPC предлагает информацию об использовании энергии в домашнем хозяйстве, а также дает рекомендации о том, как уменьшить потери энергии и сэкономить деньги.

Как подать заявку?

Вы можете подать заявку в Ofgem онлайн или по телефону .Когда вы делаете это по телефону, вы можете попросить приложение с цифровой поддержкой. Вы можете заполнить заявку с помощью консультанта, а затем получить необходимую информацию по почте.

Этот сертификат необходим каждый раз при продаже, покупке или аренде недвижимости. Это также часть оценки зеленого курса и требование для большинства людей, желающих присоединиться к отечественному RHI. Во время вашей оценки «зеленого дела» консультант проинформирует вас о , сколько денег вы можете сэкономить и о технологии возобновляемого тепла , которая лучше всего подходит для вашего дома .

Что касается установки, каждый городской совет имеет разные правила для систем возобновляемого тепла. Если вы сомневаетесь, не стесняйтесь обращаться в местный совет, и он определит, нужно ли вам разрешение на строительство до начала установки.

Какие источники энергии покрывает RHI?

Согласно схеме RHI, существует 4 различных технологии возобновляемого тепла , которые могут участвовать в программе. Потребители получат другой тариф за киловатт-час произведенной тепловой энергии.Сумма, которую вы получите, зависит от технологии, которую вы выберете для своего дома. Это последние тарифы на одобренные возобновляемые технологии:

  • Воздушные тепловые насосы - 10,85 л / кВтч.
  • Земляные тепловые насосы - 21,16 л / кВтч.
  • Котлы на биомассе - 6,97л / кВтч.
  • Солнечные тепловые панели - 21,36 л. / КВтч.
Расчетные средние выплаты RHI за 7 лет
Технология Тип Стоимость установки 1 спальня 2-3 спальни 4+ спальни
Воздушный тепловой насос 8 000–18 000 фунтов стерлингов £ 6 076 £ 9 114 £ 12 915
Земляной тепловой насос 20 000–40 000 фунтов стерлингов £ 11 851 £ 17 773 £ 25 179
Котел на биомассе 10 000–19 000 фунтов стерлингов £ 3 850 £ 5 852 £ 8 295
Солнечное тепловое 3 900–5 000 фунтов стерлингов £ 1 302 £ 2 169 £ 3 326

* Выплаты RHI основаны на цифрах в таблице «Расчетный годовой платеж RHI»

Внутренние RHI - это платежи, учрежденные Правительством.Таким образом, Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS) ввело ограничения на потребление тепла, которые вступили в силу с 20 сентября 2017 года, чтобы гарантировать, что субсидии представляют собой хорошее соотношение цены и качества. Эти требования применимы к тепловым насосам с воздушным источником, тепловым насосам с грунтовым источником и установкам, работающим на биомассе.

Эти пределы потребности в тепле относятся к потребности в тепле вашей собственности. Любой объект недвижимости, потребность в тепле которого превышает соответствующий лимит потребности в тепле, будет оплачиваться так же, как если бы его потребность в тепле была равна соответствующему пределу потребности в тепле.Цифры представлены в таблице ниже:

Годовой лимит потребности в тепле
Технология Тип Годовой лимит потребности в тепле
Воздушный тепловой насос 20 000 кВтч
Земляной тепловой насос 30 000 кВтч
Котел на биомассе 25000 кВтч

Сравните цены на тепловые насосы с GreenMatch!

Если вас интересуют наземные или воздушные тепловые насосы или вы не уверены, какой вариант лучше для вас, мы готовы помочь! Сообщите нам о своих потребностях и предпочтениях, заполнив контактную форму вверху этой страницы.Мы свяжемся с вами, чтобы задать дополнительные вопросы и свяжем вас с различными поставщиками тепловых насосов из Великобритании . Вы получите до 4 предложений бесплатно и без обязательств!

Написано Аттила Тамас Векони UX-менеджер Аттила - UX-менеджер в GreenMatch. Он имеет степень в области международного бизнеса с четырехлетним опытом координации в области маркетинга, взаимодействия с пользователем и создания контента.Аттила любит писать о солнечной энергии, технологиях отопления, защите окружающей среды и экологичности. Статьи его и его команды появлялись на таких известных сайтах, как The Conversation, Earth911, EcoWatch и Gizmodo.

NPSH - Чистый положительный напор на всасывании

Низкое давление на всасывающей стороне насоса может привести к закипанию жидкости с пониженным КПД

  • кавитацией
  • в результате повреждением

насоса.Кипение начинается, когда давление в жидкости снижается до давления пара жидкости при фактической температуре.

Для характеристики потенциала кипения и кавитации разница между

  • полным напором на стороне всасывания насоса - рядом с рабочим колесом и
  • давлением паров жидкости при фактической температуре

может быть используемый.

Высота всасывания

На основе уравнения энергии - высота всасывания в жидкости рядом с рабочим колесом *) может быть выражена как сумма статического и скоростного напора :

h s = p s / γ жидкость + v s 2 /2 g (1)

где

h s = всасывающая головка рядом с рабочее колесо (м, дюйм)

p s = статическое давление в жидкости вблизи рабочего колеса (Па (Н / м 2 ), psi (фунт / дюйм 2 ))

γ жидкость = удельный вес жидкости (Н / м 3 , фунт / фут 3 )

v s = скорость o f жидкость (м / с, дюйм / с)

g = ускорение свободного падения (9.81 м / с 2 , 386,1 дюйм / с 2 )

*) Мы не можем измерить высоту всасывания «близко к крыльчатке». На практике мы можем измерить напор на всасывающем фланце насоса. Имейте в виду, что - в зависимости от конструкции насоса - вклад в значение NPSH от всасывающего фланца до рабочего колеса может быть значительным.

Жидкостная паровая голова

Жидкая паровая голова при фактической температуре может быть выражена как:

h v = p v / γ пар (2)

где

h v = напор пара (м, дюйм)

p v = давление пара (м, дюйм)

γ пар = удельный вес пара (Н / м 3 , фунт / фут 3 )

Примечание! Давление пара в жидкости зависит от температуры.Вода, наша самая распространенная жидкость, начинает кипеть при температуре 20 o C , если абсолютное давление составляет 2,3 кН / м 2 . Для абсолютного давления 47,5 кН / м 2 вода начинает закипать при 80 o C . При абсолютном давлении 101,3 кН / м 2 (нормальная атмосфера) кипение начинается при 100 o C .

Чистый положительный напор на всасывании - NPSH

Чистый положительный напор на всасывании - NPSH - можно определить как

  • разность между всасывающим напором и
  • для жидкостного пара

и можно выразить как

NPSH = h s - h v (3)

или путем объединения (1) и (2)

NPSH = p s / γ + v s 2 /2 g - p v / γ (3b)

где

NPSH = чистый положительный напор всасывания (м, дюйм)

Доступный NPSH - NPSH a или NPSHA

Чистая положительная высота всасывания, доступная от приложения к всасывающей стороне насоса, часто называется г NPSH а .NPSH a может быть оценен во время проектирования и строительства системы или определен экспериментально путем тестирования реальной физической системы.

Доступный NPSH a можно оценить с помощью уравнения энергии.

Для общего применения - когда насос поднимает жидкость из открытого резервуара с одного уровня на другой, энергия или напор на поверхности резервуара такие же, как энергия или напор перед рабочим колесом насоса, и могут быть выражены как:

h 0 = h s + h l (4)

где

h 0 = напор на поверхности (м, дюймы)

h s = напор перед рабочим колесом (м, дюйм)

h l = напор потери от поверхности до рабочего колеса - большие и незначительные потери во всасывающей трубе (м, дюйм)

В открытом резервуаре напор на поверхности может быть выражен как:

h 0 = 9 2522 p 0 / γ = p атм / γ (4b)

Для закрытого резервуара под давлением необходимо использовать абсолютное статическое давление внутри резервуара.

Напор перед крыльчаткой можно выразить как:

h s = p s / γ + v s 2 /2 g + h e ( 4c)

, где

h e = высота от поверхности до насоса - положительно, если насос находится над резервуаром, отрицательно, если насос находится ниже резервуара (м, дюйм)

Преобразование (4) с помощью (4b) и (4c):

p атм / γ = p s / γ + v s 2 /2 g + h e + h l (4d)

Напор перед крыльчаткой можно выразить как:

p s / γ + v s 2 /2 g = p атм / γ - h e - h l (4e)

или как имеющийся NPSH a :

NPSH a = p атм / γ - h e - h l - p v / γ (4f)

где

NPSH a 903 = Доступный чистый положительный напор на всасывании (м, дюйм)

Доступный NPSH a - насос находится над резервуаром

Если насос расположен над резервуаром, высота - h e - составляет положительный, а NPSH a уменьшается, когда высота насоса увеличивается (подъем насоса).

На определенном уровне NPSH a будет уменьшено до нуля, и жидкость начнет испаряться.

Доступный NPSH a - Насос находится ниже резервуара

Если насос расположен ниже резервуара, высота - h e - отрицательна, а NPSH a увеличивается при подъеме насоса уменьшается (опускание насоса).

Всегда можно увеличить NPSH a , опустив насос (при условии, что большая и небольшая потеря напора из-за более длинной трубы не увеличивает его больше). Примечание! Очень важно - и часто - опускать насос при перекачке жидкости, близкой к температуре испарения.

Требуемый NPSH - NPSH r или NPSHR

NPSH r , называемый чистой высотой всасывания, требуемой насосом для предотвращения кавитации для безопасной и надежной работы насоса.

Требуемый NPSH r для конкретного насоса обычно определяется экспериментально производителем насоса и частью документации на насос.

Доступный NPSH a в системе должен всегда превышать требуемый NPSH r насоса, чтобы избежать испарения и кавитации проушины рабочего колеса. Доступный NPSH a в целом должен быть значительно выше, чем требуемый NPSH r , чтобы избежать потери напора во всасывающем трубопроводе и в корпусе насоса, локальных ускорений скорости и уменьшения давления, начала кипения жидкости на поверхности крыльчатки.

Обратите внимание, что требуемый NPSH r увеличивается пропорционально квадрату емкости.

Насосы с рабочими колесами двойного всасывания имеют более низкий NPSH r , чем насосы с рабочими колесами одностороннего всасывания. Насос с рабочим колесом двойного всасывания считается гидравлически сбалансированным, но он подвержен неравномерному потоку с обеих сторон из-за неправильного подключения трубопроводов.

Пример - откачка воды из открытого резервуара

При подъеме насоса, расположенного над резервуаром (подъем насоса), жидкость начинает испаряться на стороне всасывания насоса при максимальной высоте для фактической температуры перекачка жидкости.

На максимальной высоте NPSH равен нулю. Таким образом, максимальная высота может быть выражена изменением (4f) на:

NPSH a = p атм / γ - h e - h l - p v / γ

= 0

Для оптимальных теоретических условий мы пренебрегаем большими и незначительными потерями напора. Тогда подъемный напор может быть выражен как:

h e = p атм / γ - p v / γ (5)

Максимальная высота - или высота всасывания - для Открытый резервуар зависит от атмосферного давления, которое, как правило, можно считать постоянным, и давления пара жидкости, которое обычно зависит от температуры, особенно для воды.

Абсолютное давление пара воды при температуре 20 o C составляет 2,3 кН / м 2 . Таким образом, максимальная теоретическая высота насоса при перекачке воды на 20 o C составляет:

h e = (101,33 кН / м 2 ) / (9,80 кН / м 3 ) - (2,3 кН / м 2 ) / (9,80 кН / м 3 )

= 10,1 м

Из-за потери напора во всасывающем трубопроводе и местных условий внутри насоса - теоретическое максимальная высота обычно значительно снижается.

Максимальная теоретическая высота насоса над открытым резервуаром при различных температурах воды указана ниже.

Высота всасывания и уменьшение высоты всасывания для воды и температуры

Высота всасывания для воды - или макс. высота насоса над поверхностью воды - зависит от температуры воды - как указано ниже:

Примечание! - как указано в таблице выше, перекачка горячей воды затруднена. Для ограничения кавитации в системе горячего водоснабжения

  • установите насос в самое нижнее возможное положение
  • , если возможно - увеличьте статическое давление в системе
  • ,
  • увеличьте размер и упростите трубопровод на стороне всасывания насоса, чтобы ограничить трение и динамические потери

Снижение высоты всасывания для воды и высоты

Перекачивание углеводородов

Обратите внимание, что технические характеристики NPSH, предоставленные производителями, обычно предназначены для использования с холодной водой .Для углеводородов эти значения должны быть уменьшены, чтобы учесть свойства выделения паров сложных органических жидкостей.

Напор, создаваемый насосом, не зависит от жидкости, и кривая производительности для воды может использоваться для ньютоновских жидкостей, таких как бензин, дизельное топливо и т.п. Обратите внимание, что требуемая мощность насоса зависит от плотности жидкости и должна быть пересчитана.

NPSH и жидкости с растворенным газом

Расчеты NPSH могут быть изменены, если в жидкости присутствует значительное количество растворенного газа.Давление насыщения газа часто намного выше давления пара жидкости.

Кондиционер - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Внешняя часть стандартного однокомнатного кондиционера. Для простоты установки блоки обычно встраиваются в окна или, как на этой фотографии, отверстие в стене. Внутренняя часть того же блока. Передняя панель опускается, открывая элементы управления.
Примечание: термин «кондиционер» относится к любой форме «Отопление, вентиляция и кондиционирование» .В этой статье конкретно рассматриваются агрегаты, используемые как часть системы охлаждения.

Кондиционер - это система или устройство, которое обрабатывает воздух в определенной, обычно замкнутой области с помощью цикла охлаждения, в котором теплый воздух удаляется и заменяется более холодным.

В строительстве вся система отопления, вентиляции и кондиционирования называется HVAC. Будь то дома, офисы или автомобили, его цель - обеспечить комфорт за счет изменения свойств воздуха, обычно за счет охлаждения воздуха внутри.Основная функция кондиционера - изменение неблагоприятной температуры.

В XIX веке британский ученый и изобретатель Майкл Фарадей обнаружил, что сжатие и сжижение аммиака может охладить воздух, если сжиженный аммиак испарится.

В 1842 году американский врач доктор Джон Горри использовал компрессорную технологию для создания льда, который он использовал для охлаждения воздуха для своих пациентов. [1] Он надеялся в конечном итоге использовать свою машину для производства льда для регулирования температуры зданий и даже рассматривал возможность охлаждения целых городов с помощью системы централизованных кондиционеров.

Инженеры по кондиционированию воздуха в целом делят системы кондиционирования на comfort и process .

Комфортные приложения стремятся обеспечить внутреннюю среду, которая остается относительно постоянной в диапазоне, предпочтительном для человека, несмотря на изменения внешних погодных условий или внутренних тепловых нагрузок.

Технологические приложения стремятся обеспечить подходящую среду для промышленного или коммерческого процесса, независимо от внутренних тепловых нагрузок и внешних погодных условий.Хотя зачастую условия находятся в одном и том же диапазоне комфорта, условия определяют требования процесса, а не предпочтения человека. Технологические приложения включают:

  • Больничные операционные, в которых воздух фильтруется до высокого уровня, чтобы снизить риск заражения, а влажность контролируется, чтобы ограничить обезвоживание пациента. Хотя температуры часто находятся в комфортном диапазоне, некоторые специализированные процедуры, такие как операция на открытом сердце, требуют низких температур (около 18 ° C, 64 ° F), а другие, такие как относительно высокие температуры новорожденных (около 28 ° C, 82 ° F).
  • Помещения для разведения лабораторных животных. Поскольку многие животные обычно размножаются только весной, содержание их в комнатах, которые отражают весенние условия, может заставить их воспроизводиться круглый год.
  • Кондиционер для самолетов. Хотя номинально нацелено на обеспечение комфорта пассажиров и охлаждение оборудования, кондиционирование воздуха в самолетах представляет собой особый процесс из-за низкого давления воздуха вне самолета.

Другие примеры включают:

  • Центры обработки данных
  • Текстильные фабрики
  • Оборудование для физических испытаний
  • Растения и сельскохозяйственные угодья
  • Ядерные объекты
  • Шахты
  • Промышленная среда
  • Зоны приготовления и обработки пищевых продуктов

Как в комфортных, так и в технологических приложениях, цель состоит не только в контроле температуры (хотя в некоторых комфортных приложениях это все, что контролируется), но также в таких факторах, как влажность, движение воздуха и качество воздуха.

Основы и теории систем кондиционирования воздуха [изменить | изменить источник]

Холодильный цикл [изменить | изменить источник]

Простая стилизованная схема холодильного цикла: 1) змеевик конденсации, 2) расширительный клапан, 3) змеевик испарителя, 4) компрессор.

В холодильном цикле насос передает тепло от источника с более низкой температурой в радиатор с более высокой температурой. Тепло естественным образом течет в обратном направлении. Это наиболее распространенный вид кондиционирования воздуха.Система кондиционирования воздуха с охлаждением работает примерно так же, отводя тепло из помещения, в котором она стоит.

В этом цикле используется универсальный газовый закон PV = nRT , где P - давление, V - объем, R - универсальная газовая постоянная, T - температура и n - количество молекул газа (1 моль = 6,022 × 10 23 молекул).

В наиболее распространенном холодильном цикле для привода компрессора используется электродвигатель.В автомобиле компрессор приводится в движение шкивом на коленчатом валу двигателя, причем оба используют электродвигатели для циркуляции воздуха. Поскольку испарение происходит при поглощении тепла, а при выделении тепла происходит конденсация, кондиционеры предназначены для использования компрессора, вызывающего перепады давления между двумя отсеками, и активной прокачки охлаждающей жидкости по замкнутой системе. Охлаждающая жидкость или хладагент закачивается в охлаждаемую камеру (змеевик испарителя). Затем при низком давлении хладагент испаряется, забирая с собой тепло.В другом отделении (конденсаторе) пар хладагента сжимается и пропускается через другой теплообменный змеевик, конденсируется в жидкость, которая затем отводит тепло, ранее поглощенное из охлаждаемого пространства.

Кондиционер оказывает такое же влияние на здоровье человека, как и любая обычная система отопления. Плохо обслуживаемые системы кондиционирования воздуха (особенно большие, централизованные системы) могут иногда способствовать росту и распространению таких микроорганизмов, как Legionella pneumophila, инфекционный агент, ответственный за Болезнь легионеров. [2] Кондиционер может оказать положительное влияние на людей, страдающих аллергией и астмой. [3]

Во время сильной жары кондиционирование воздуха может спасти жизни пожилых людей. Некоторые местные власти даже создали общественные центры охлаждения для тех, у кого дома нет кондиционера.

Одним из основных условий качественного монтажа климатического оборудования является правильный выбор места крепления внутреннего и внешнего блоков. Каждый из перечисленных модулей отличается определенными конструктивными особенностями, правилами будущей установки.Для установки кондиционера необходимо учесть все требования, благодаря которым оборудование может в дальнейшем эксплуатироваться в разных режимах.

Устанавливать кондиционер нужно, учитывая следующие нюансы:

  • Тяжелый наружный блок не крепится к стенам из пенобетона;
  • Крепеж на вентилируемой части фасада с демпфирующим уплотнением. Выбор именно этого материала обусловлен тем, что он снижает шумовую вибрацию при работе внешнего блока;
  • Крепление опорных кронштейнов осуществляется непосредственно к стене, а не к декоративной облицовке или утеплителю.

Установка кондиционера зависит от определенных критериев, она начинается с поиска идеального места для установки наружного блока. Для этого есть несколько рекомендаций:

  • Внешний блок обязательно находится в зоне свободной циркуляции воздушных потоков.
  • Важно организовать свободный доступ для дальнейшего обслуживания и ремонта агрегата.
  • Во время работы от оборудования исходят отработанные потоки горячего воздуха, поэтому его необходимо располагать так, чтобы дым не попадал в окна нижних этажей. [4]

Энергоэффективность [изменить | изменить источник]

.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *