Většina autonomních topných systémů, které se používají k vytápění venkovských domů a chat, je dnes vybavena oběhovými čerpadly. Pro dosažení požadovaných výsledků při instalaci takového hydraulického stroje je nutné provést předběžný výpočet oběhového čerpadla pro topný systém a na základě získaných hodnot vybrat čerpací zařízení s odpovídajícími charakteristikami.
Správný výběr oběhového čerpadla zajistí efektivní provoz topného systému a zabrání zbytečným nákladům
Oblasti použití oběhových čerpadel
Hlavním úkolem oběhového čerpadla je zlepšit cirkulaci chladicí kapaliny prostřednictvím prvků topného systému. Problém již vychlazené vody vstupující do radiátorů vytápění je dobře známý obyvatelům vyšších pater bytových domů. Takové situace jsou spojeny se skutečností, že chladicí kapalina v takových systémech se pohybuje velmi pomalu a má čas vychladnout, než se dostane do částí topného okruhu umístěných ve značné vzdálenosti.
Při provozu autonomních topných systémů ve venkovských domech, ve kterých voda přirozeně cirkuluje, můžete také narazit na problém, když se radiátory instalované v nejvzdálenějších bodech okruhu sotva zahřejí. Je to také důsledek nedostatečného tlaku chladicí kapaliny a jejího pomalého pohybu potrubím. Aby se předešlo takovým situacím jak v bytových domech, tak v soukromých domech, umožňuje instalace oběhového čerpacího zařízení. Nuceně vytvářející požadovaný tlak v potrubí, taková čerpadla poskytují vysokou rychlost pohybu ohřáté vody i k nejvzdálenějším prvkům topného systému.
Čerpadlo zvyšuje účinnost stávajícího vytápění a umožňuje vylepšit systém přidáním dalších radiátorů nebo automatizačních prvků
Topné systémy s přirozenou cirkulací kapaliny, která přenáší tepelnou energii, jsou efektivní při vytápění malých domů. Pokud však takové systémy vybavíte oběhovým čerpadlem, můžete nejen zvýšit efektivitu jejich použití, ale také ušetřit na vytápění snížením množství energie spotřebované kotlem.
Oběhové čerpadlo je svou konstrukcí motorem, jehož hřídel přenáší rotaci na rotor. Na rotoru je instalováno kolo s lopatkami – oběžné kolo. Oběžné kolo, které se otáčí uvnitř pracovní komory čerpadla, tlačí ohřátou kapalinu, která do něj vstupuje, do výtlačného potrubí a vytváří proud chladicí kapaliny s požadovaným tlakem. Moderní modely oběhových čerpadel mohou pracovat v několika režimech a vytvářet různé tlaky chladicí kapaliny, která se jimi pohybuje v topných systémech. Tato možnost umožňuje rychle vytopit dům, když nastane chladné počasí, spuštěním čerpadla na maximální výkon, a poté, když se v budově vytvoří příjemná teplota vzduchu, přepnout zařízení do ekonomického provozního režimu.
Zařízení oběhového čerpadla pro vytápění
Všechna oběhová čerpadla používaná k vybavení topných systémů jsou rozdělena do dvou velkých kategorií: zařízení s “mokrým” a “suchým” rotorem. U čerpadel prvního typu jsou všechny prvky rotoru neustále v chladicím médiu a u zařízení se „suchým“ rotorem je pouze část takových prvků v kontaktu s čerpaným médiem. Čerpadla s „suchým“ rotorem se liší větším výkonem a vyšší účinností, ale při provozu vydávají velký hluk, což se nedá říci o zařízeních s „mokrým“ rotorem, které vydávají minimum hluku.
Proč potřebujete provést výpočet?
Oběhové čerpadlo instalované v topném systému musí efektivně řešit dva hlavní problémy:
- vytvořit v potrubí takový tlak kapaliny, který bude schopen překonat hydraulický odpor v prvcích topného systému;
- zajistit neustálý pohyb požadovaného množství chladicí kapaliny všemi prvky topného systému.
Aby se oběhové čerpadlo dokázalo vyrovnat s výše uvedenými úkoly, mělo by být takové zařízení vybráno až po provedení výpočtu vytápění.
Při provádění tohoto výpočtu se berou v úvahu dva hlavní parametry:
- celková potřeba tepelné energie budovy;
- celkový hydraulický odpor všech prvků vytvořeného topného systému.
Tabulka 1. Tepelný výkon pro různé místnosti
Po určení těchto parametrů již můžete vypočítat odstředivé čerpadlo a na základě získaných hodnot vybrat oběhové čerpadlo s odpovídajícími technickými vlastnostmi. Takto zvolené čerpadlo zajistí nejen požadovaný tlak chladicí kapaliny a její stálou cirkulaci, ale také bude pracovat bez nadměrného zatížení, které může způsobit rychlé selhání zařízení.
Jak správně vypočítat výkon čerpadla
Tak důležitý parametr oběhového čerpadla, jako je jeho výkon, udává, kolik chladicí kapaliny dokáže posunout za jednotku času. Výpočet výkonu oběhového čerpadla, které je označeno písmenem Q, se provádí pomocí následujícího vzorce:
Parametry použité v tomto vzorci jsou uvedeny v tabulce.
Tabulka 2. Parametry chladicí kapaliny pro výpočet výkonu čerpadla
Potřeba prostor domu v množství tepla na jejich vytápění, které se označuje písmenem R, se určuje v závislosti na klimatických podmínkách oblasti, ve které se takový dům nachází. Takže pro domy, které jsou provozovány v evropském klimatu, jsou vybrány následující hodnoty tohoto parametru:
- soukromé domy malé a střední plochy – 100 kW na 1 m 2;
- bytové domy – 70 kW na 1 m 2 jejich areálu.
Pokud se výpočet výkonu tepelného čerpadla provádí pro budovy s nízkými tepelně izolačními vlastnostmi, měla by se hodnota tepelného výkonu vložená do vzorce zvýšit. Pro průmyslové prostory a prostory umístěné v budovách s dobrou tepelnou izolací je hodnota parametru R brána 30–50 kW/m2.
Jak vypočítat hydraulické ztráty topného systému
Volbu oběhového čerpadla z hlediska jeho výkonu a tlaku, který vytváří, jak již bylo zmíněno výše, ovlivňuje i tak důležitý parametr topného systému, jakým je hydraulický odpor, který vytvářejí všechny prvky jeho zařízení. Se znalostí hydraulického odporu vytvářeného jednotlivými prvky topného systému je možné vypočítat sací výšku čerpadla a na základě tohoto parametru vybrat model zařízení podle generovaného výkonu a tlaku. Pro výpočet sací výšky čerpadla, která je označena písmenem H, je zapotřebí následující vzorec:
Parametry použité v tomto vzorci jsou uvedeny v tabulce.
Tabulka 3. Parametry pro výpočet sací výšky
Hodnoty R1 a R2 použité v tomto vzorci by měly být vybrány pomocí speciální informační tabulky.
Hodnoty hydraulického odporu vytvořené různými zařízeními, která se používají k vybavení topných systémů, jsou obvykle uvedeny v technické dokumentaci k nim. Pokud v pasu zařízení nejsou žádné takové údaje, můžete použít přibližné hodnoty hydraulického odporu:
- topný kotel – 1000–2000 Pa;
- sanitární baterie – 2000–4000 Pa;
- tepelný ventil – 5000–10000 Pa;
- zařízení pro stanovení množství tepla – 1000–1500 Pa.
Existují speciální informační tabulky, které lze použít k určení hydraulického odporu pro téměř jakýkoli prvek zařízení topných systémů.
Se znalostí sací výšky, která se vypočítá pomocí výše uvedeného vzorce, můžete optimálně vybrat čerpací zařízení na základě jeho výkonu a také určit, jaký by měl být tlak čerpadla.
Jak vybrat oběhové čerpadlo podle počtu rychlostí
Obvykle jsou moderní modely oběhových čerpadel vybaveny regulačním mechanismem, který umožňuje měnit rychlost jejich provozu. Pomocí takového mechanismu, který má zpravidla tři stupně nastavení, je možné nastavit čerpadlo podle průtoku kapaliny přiváděné do topného systému. Takže s ostrým mrazem na ulici, a tedy i v domě, lze čerpadlo zapnout na maximální rychlost, a když se zahřeje, zvolte jiný režim.
Ovládací prvek sloužící ke změně otáček oběhového čerpadla je páka na těle přístroje. Některé modely oběhových čerpadel jsou vybaveny systémem automatické regulace otáček, které se mění v závislosti na teplotě v místnosti.
Čerpadlo Wilo-Stratos s automatickou regulací výkonu
Výše uvedená metodika je pouze jedním příkladem výpočtů, které jsou nezbytné pro výběr oběhového čerpadla pro teplou podlahu nebo topný systém. Specialisté zabývající se topnými systémy používají různé metody pro výpočet hlavy čerpadla (a také výkonu a dalších parametrů takových zařízení), které umožňují vybrat takové zařízení podle jeho výkonu a vytvořeného tlaku. V mnoha případech se majitel domu, ve kterém je nutné instalovat topný systém, nemusí ani ptát na to, jak vypočítat výkon čerpadla a jak vybrat čerpací zařízení. Mnoho výrobců poskytuje služby kvalifikovaných specialistů nebo nabízí online služby pro výpočet parametrů oběhového čerpadla a jeho výběr pro topné systémy nebo podlahové vytápění.
Při výběru výkonu oběhového čerpadla byste měli vzít v úvahu, že všechny předběžné výpočty se provádějí na základě maximálního zatížení, které může takové zařízení během provozu zaznamenat.
V reálných provozních podmínkách budou takové zátěže nižší, což vám dá možnost vybrat si čerpadlo, jehož technické vlastnosti jsou o něco nižší, než je vypočteno. Výběr méně výkonného čerpadla s tímto přístupem neovlivní účinnost jeho použití v topném systému. Pokud je výkon vámi zvoleného čerpadla výrazně vyšší než hodnoty získané výpočtem, nezlepší to provoz topného systému, ale zvýší vaše náklady na energii.
Speciální graf pomáhá při výběru oběhového čerpadla z několika modelů podle jejich tlakově-průtokové charakteristiky a rychlosti provozu. Při konstrukci takového grafu se používají skutečné hodnoty tlaku a průtoku, které jsou nezbytné pro normální fungování topného systému, a také hodnoty, které odpovídají konkrétním modelům čerpacího zařízení. pracující při různých rychlostech. Čím blíže jsou body umístěné na dvou grafech, tím je čerpadlo vhodnější pro použití v topném systému.
