Kokį cirkuliacinį siurblį rinktis šildymo sistemai?

Renkantis siurblį šildymo sistemai svarbiausia yra įvertinti konkretaus siurblio maksimalų našumą ir maksimalų slėgį. Šildymo bei kondicionavimo sistemose naudojami cirkuliaciniai siurbliai. Prieš įsigyjant rekomenduojama įvertinti darbinę temperatūrą, energetinį efektyvumą ir iš kokių medžiagų pagamintas siurblys. Priklausomai nuo siurblio paskirties reikalingi skirtingi parametrai.

Siekiant parinkti tinkamiausią siurblį konkrečiai sistemai, idealiu atveju reikėtų palyginti cirkuliacinio siurblio našumo rodiklius su atitinkamais sistemos rodikliais. Tinkamiausius cirkuliacinio siurblio parametrus parodo siurblio ir sistemos darbo kreivių susikirtimo taškas. Tačiau teorija ir realybė šiek tiek skiriasi ir konkrečios šildymo ar kito tipo sistemos slėgio nuostolių bei našumo rodiklių kreivės gavimas sunkiai įmanomas. Todėl norint pritaikyti cirkuliacinį siurblį konkrečiai sistemai, reikia atsižvelgti į didžiausias galimas reikšmės, įvertinant maksimalų našumą ir slėgį.

Pagrindiniai cirkuliacinių siurblių parinkimo kriterijai

Našumas

Didžiausia galima reikšmė apibūdina maksimalų srautą, reikalingą užtikrinti efektyvų šilumos perdavimą sistemoje. Maksimalus našumas, reikalingas konkrečiai šildymo sistemai, apskaičiuojamas žinant, kokie yra maksimalūs energijos nuostoliai šildymo sistemoje šalčiausiu metų laiku. Jei neįmanoma gauti pastato šilumos nuostolių diagramos, siūlome taikyti šią bendras ES normas atitinkančią formulę:

Norint apšildyti 10 kv. m reikia ne daugiau nei 1 kW energijos. 

Tad, pavyzdžiui, 200 kv. m ploto pastato energijos nuostoliai turėtų būti ne didesni nei 20 kW. Šis, pastato šilumos nuostoliais paremtas, skaičiavimo būdas rekomenduojamas individualių namų bei kotedžų, naudojančių centrinę miesto šildymo sistemą (kai neribojamas šilumos šaltinio galingumas), savininkams. 

Kai nėra priklausomybės nuo išorinių energijos šaltinių, pavyzdžiui, įrengus šildymo katilus, atskaitos tašku gali būti laikomas šildymo katilo galingumas. O jei norima apskaičiuoti maksimalų našumą kondicionavimo sistemai, atskaitos taškas gali būti šaldymo įrenginio galingumas. 

Verta atkreipti dėmesį, kad karšto vandens recirkuliacijai pakanka minimalaus našumo. Tokiu atveju svarbesnis slėgio vaidmuo.

Maksimaliam cirkuliacinio siurblio našumui apskaičiuoti gali būti naudojama ši formulė:

Q = P / (C x dT) arba paprastesnė, jei naudojamas vanduo: Q = P / (1.16 x dT)

Q – siurblio našumas (kub. m /val).

P – šildymo arba šaldymo sistemos galingumas arba energijos nuostoliai (kW).

C – šiluminė talpa vienam kubiniam metrui (vandeniui C = 1,16 (kW x val)/(m3 x °C)).

dT – temperatūrų skirtumas išeinančiam ir grįžtamajam vandeniui (°C).

Jei naudojamas ne vanduo, o pavyzdžiui glikolio tirpalas ar kitas termofikatas, skirsis šiluminė talpa. Pakeitus šią reikšmę rekomenduojama naudoti pirmąją formulę. Iš esmės, realiomis sąlygomis ir naudojant vandenį, ir glikolio tirpalą, C reikšmė bus panaši. O temperatūrų skirtumą lemia sistemos tipas. Kai šildomos grindys dT reikšmė bus lygi 5 laipsniams Celsijaus, klasikinėje šildymo sistemoje su radiatoriais temperatūrų skirtumas gali siekti ir 20 laipsnių, o žematemperatūrėje šildymo sistemoje perpus mažiau – 10°C. Tai reiškia, kad jei galingumas nesiskiria, skirtingo tipo sistemoms reikės skirtingo srauto. Pavyzdžiui, klasikinei radiatorių sistemai pakaks keturis kartus mažesnio termofikato srauto lyginant su šildomomis grindimis.

Slėgis arba siurblio kėlimo aukštis

Maksimalaus slėgio matavimo vienetas yra vandens stulpo slėgio metrai. Šis parametras rodo didžiausią sistemos pasipriešinimą ilgiausiame vamzdyno kontūre.

Vertinant šį parametrą keletas veiksnių gali suklaidinti. Svarbu žinoti, kad uždaros sistemos kėlimo aukštis ir pastato aukštis niekaip nesusiję. Tarkime antrame namo aukšte įrengti radiatoriai yra apie 6 m virš katilinės rūsyje, tačiau šis skaičius nerodo reikalingo kėlimo slėgio. Uždaros šildymo sistemos pasižymi savybe subalansuoti slėgius vamzdyne ir į viršų bei apačią veikiančios slėgio jėgos kompensuojasi. Tad svarbus rodiklis tokiu atveju yra ne sistemos aukštis, o pasipriešinimo sukeliamas slėgis. 

Kartais suklaidina ir slėgio parametrai šildymo sistemos viduje. Dažniausiai atskirai nurodomas darbinis šildymo sistemos slėgis (PN10, PN16 ir pan.), rodantis maksimalų darbinį slėgį, matuojamą barais. 

Norint apskaičiuoti didžiausią reikalingą slėgį, svarbu atsižvelgti į šildymo sistemos pasipriešinimą ilgiausioje linijoje (pavyzdžiui, atstumas iki tolimiausio šildymo įrenginio ar ilgiausias šildomų grindų kontūras). Įvertinus įvairius vamzdyno elementus nuo vamzdžių ir armatūros iki ventilių bei vožtuvų ir kitų sistemoje naudojamų įrenginių, galima atlikti gana tikslius skaičiavimus naujai šildymo sistemai. Visus reikiamus duomenis dažniausiai galima nurodyti gamintojų pateikiamuose techniniuose aprašymuose. 

Žinant visas reikiamas specifikacijas, skaičiuoti galima pagal šią formulę:

H = (R x L + Z)/C x g

R – santykinis vamzdžio pasipriešinimas (Pa/m).

L – bendras vamzdžių ilgis (m).

Z – bendras fitingų pasipriešinimas (Pa).

C – termofikato tankis (kg/m3).

g – laisvojo kritimo pagreitis (m/s2).

Šie skaičiavimai yra labiau teoriniai, o realybėje, ypač, jei sistema jau veikia, tiksliai suskaičiuoti dažniausiai neįmanoma ir skaičiuojama apytiksliai. Atlikti eksperimentai ir daugiametė praktika rodo, kad vamzdžio pasipriešinimas dažniausiai lygus 100-150 Pa/m. Šis rodiklis atitinka maždaug 0,01-0,015 m slėgio vienam vamzdžio metrui. Turint šiuos duomenis, bendrą vamzdyno pasipriešinimą apskaičiuoti nėra sudėtinga. Vamzdžio ilgį reikia vertinti į abi puses. Dar patirtis parodė, kad maždaug trečdalį papildomo vamzdžio pasipriešinimo sudaro slėgio nuostoliai armatūroje ir fitinguose. Dar apie 70 proc. rekomenduojama pridėti, jei naudojamas termoreguliacinis ventilis sistemoje. Apie penktadalį papildomų slėgio nuostolių sukelia trieigis vožtuvas ar kiti prietaisai, stabdantys natūralią cirkuliaciją.

Taigi norint apskaičiuoti, koks cirkuliacinio siurblio slėgis yra reikalingas, reikia:

1. Išmatuoti, koks yra ilgiausio vamzdyno kontūro ilgis;
2. Apskaičiuoti vamzdžio pasipriešinimą (vamzdžio ilgį reikia padauginti iš 0,01-0,015);
3. Pridėti papildomus procentus, atsižvelgiant į tai, kokie elementai naudojami sistemoje ir kiek papildomų slėgio nuostolių jie gali sudaryti. 

Kai visi skaičiavimai atlikti, tampa aiškus maksimalus našumas ir maksimalus slėgis. Žinant, koks maksimalus darbinis taškas reikalingas, galime parinkti tinkamą cirkuliacinį siurblį konkrečiai sistemai. Siurblys veiks efektyviausiai, jei siurblio darbinis taškas bus antroje grafiko dalyje iš trijų.

Paskaičiuoti parametrai prie sudėtingiausių sąlygų – kai lauko temperatūra pati žemiausia ir sistema veikia maksimaliu pajėgumu. Šis režimas dažniausiai reikalingas vos kelias savaites per visus metus, todėl pasirinktas siurblys neprivalo atitikti maksimalių parametrų. Jis gali būti šiek tiek silpnesnis, o didžiausio efektyvumo taškas turėtų būti kuo arčiau pirmos grafiko padalos. Taip sutaupysite ir pirkdami kiek pigesnį siurblį, ir vėliau dėl mažesnių elektros energijos kaštų.

Realaus pavyzdžio su cirkuliaciniais siurbliais analizė

Šildomas 3 aukštų 200 kv. m ploto namas. Šildomos grindys. Ilgiausias šildomų grindų kontūras dengia apie 40 kv. m. Žingsnis tarp vamzdžio kilpų yra 30 cm ir kontūro ilgis yra 100 m. Naudojamas trieigis vožtuvas ir termoizoliacinis ventilis.

Ši informacija leidžia paskaičiuoti, kokie maksimalūs parametrai reikalingi siurbliui. Enenergijos nuostoliai sudarys iki 20 kW, o temperatūrų skirtumas turėtų būti 5 laipsniai. Todėl galima taikyti šią formulę:

Q = P / (1.16 x dT) = 20 / (1.16 x 5) = 3.45 m3/val.

Kadangi ilgiausias kontūras yra 100 m bei naudojami papildomus slėgio nuostolius (pasipriešinimą) sukeliantys elementai sistemoje, skaičiuojama taip:

H = 0,01 x L +dH1(fitingai) + dH2 (termoreguliatorius) + dH3 (pamaišymo vožtuvas)

H = 0,01 x 100 + 30% + 70% + 20% = 1.0 + 120% = 2.2 m

Taigi, šiuo atveju visiškai pakanka siurblio, kurio maksimalus našumas siekia 3,45 m3/val., kai slėgis lygus 2.2 m.