Cálculo da pressão da bomba de circulação de aquecimento. Calculadora para calcular o desempenho de uma bomba de circulação para aquecimento

Aqui você descobrirá:

• Para que serve o cálculo da bomba do sistema de aquecimento?
• Seleção de uma bomba de acordo com suas características principais
• Como calcular a bomba de circulação de aquecimento a partir da energia da caldeira
• Como escolher uma bomba de circulação de acordo com os dados obtidos
• Tabela de seleção de bomba empírica
• Cavitação no sistema de aquecimento e no sistema de abastecimento de água
• Recomendações de instalação de bomba

A principal tarefa da bomba de circulação é melhorar a circulação do refrigerante através dos elementos do sistema de aquecimento. O problema da água já resfriada que entra nos radiadores de aquecimento é bem conhecido dos moradores dos andares superiores dos prédios de apartamentos. Situações semelhantes estão associadas ao fato de que o refrigerante em tais sistemas se move muito lentamente e tem tempo para resfriar até atingir as seções do circuito de aquecimento que estão a uma distância considerável.

Ao operar sistemas de aquecimento autônomo em casas de campo, cuja circulação de água se faz de forma natural, também pode ocorrer um problema quando os radiadores instalados nos pontos mais distantes do circuito quase não aquecem. Isso também é uma consequência da pressão insuficiente do refrigerante e seu movimento lento pela tubulação. A instalação de equipamentos de bombagem de circulação permite evitar tais situações tanto em edifícios de apartamentos como em habitações privadas. Ao criar à força a pressão necessária na tubulação, essas bombas fornecem uma alta velocidade de movimento da água aquecida, mesmo para os elementos mais distantes do sistema de aquecimento.

A bomba aumenta a eficiência do aquecimento existente e permite melhorar o sistema adicionando radiadores adicionais ou elementos de automação

Os sistemas de aquecimento com circulação natural de um líquido que transfere energia térmica mostram sua eficácia quando são usados ​​para aquecer casas de uma pequena área. Porém, se equipar tais sistemas com uma bomba de circulação, você não só pode aumentar a eficiência de seu uso, mas também economizar no aquecimento, reduzindo a quantidade de energia consumida pela caldeira.

Por seu projeto, a bomba de circulação é um motor, cujo eixo transmite a rotação ao rotor. Uma roda com lâminas é instalada no rotor - um impulsor. Girando dentro da câmara de trabalho da bomba, o impulsor empurra o líquido aquecido entrando na linha de descarga, formando um fluxo de refrigerante com a pressão necessária. Os modelos modernos de bombas de circulação podem operar em vários modos, criando diferentes pressões do refrigerante que se move através deles em sistemas de aquecimento. Esta opção permite aquecer rapidamente a casa no início do tempo frio, fazendo funcionar a bomba na potência máxima e, em seguida, quando uma temperatura de ar confortável é formada em todo o edifício, mude o dispositivo para um modo de operação econômico.

Dispositivo de bomba de circulação para aquecimento

Todas as bombas de circulação utilizadas para equipar sistemas de aquecimento são divididas em duas grandes categorias: dispositivos com rotor "úmido" e "seco". Nas bombas do primeiro tipo, todos os elementos do rotor estão constantemente no meio refrigerante, e nos dispositivos com rotor "seco", apenas uma parte desses elementos está em contato com o meio bombeado. As bombas com rotor "seco" diferem em maior potência e maior eficiência, mas fazem muito barulho durante o funcionamento, o que não se pode dizer dos aparelhos com rotor "úmido", que emitem um mínimo de ruído.

Para que serve o cálculo da bomba do sistema de aquecimento?

A maioria dos sistemas de aquecimento autônomo modernos usados ​​para manter uma certa temperatura em alojamentos está equipada com bombas centrífugas que garantem a circulação ininterrupta de líquido no circuito de aquecimento.

Ao aumentar a pressão no sistema, é possível reduzir a temperatura da água na saída da caldeira de aquecimento, reduzindo assim o consumo diário do gás por ela consumido.

A escolha correta do modelo de bomba circulante permite uma ordem de grandeza para aumentar o nível de eficiência do equipamento durante a estação de aquecimento e para fornecer uma temperatura confortável em ambientes de qualquer área.

Seleção de uma bomba de acordo com suas características principais

As principais características técnicas de qualquer bomba para aquecimento são:

Esses parâmetros devem garantir a circulação suficiente do refrigerante para uma transferência eficiente da energia térmica da caldeira para os radiadores, de forma que eles devem corresponder tanto à potência do próprio sistema quanto à resistência hidráulica do mesmo durante a circulação do refrigerante. Portanto, para fazer a seleção correta de uma bomba para um sistema de aquecimento, é necessário conhecer ambos os valores.

Seus cálculos exatos, usados ​​por especialistas, são bastante incômodos e complicados. Portanto, com a auto-seleção, você pode usar cálculos simplificados usando as fórmulas simples abaixo e indicadores médios recomendados que permitirão que você selecione as características ideais da bomba de circulação. Além disso, quase todo mundo pode fazer esses cálculos.

Três opções para calcular a energia térmica

Podem surgir dificuldades com a determinação do indicador de energia térmica (R), portanto, é melhor se concentrar em padrões geralmente aceitos.

Opção 1... Nos países europeus, costuma-se levar em consideração os seguintes indicadores:

• 100 W / sq. - para pequenas casas particulares;
• 70 W / sq. M. - para edifícios altos;
• 30-50 W / sq. - para alojamentos industriais e bem isolados.

opção 2... Os padrões europeus são adequados para regiões com climas amenos. No entanto, nas regiões do norte, onde ocorrem geadas severas, é melhor focar nas normas do SNiP 2.04.07-86 "Redes de aquecimento", que levam em consideração a temperatura externa de até -30 graus Celsius:

• 173-177 W / m2 - no caso de edifícios pequenos, cujo número de pisos não exceda dois;
• 97-101 W / m2 - para casas de 3 a 4 andares.

Opção 3... Abaixo está uma tabela pela qual você pode determinar de forma independente a energia térmica necessária, levando em consideração a finalidade, o grau de desgaste e o isolamento térmico do edifício.

Tabela: como determinar a produção de calor necessária

Como determinar a potência do sistema de aquecimento e o fluxo de bomba necessário

A energia térmica necessária do sistema de aquecimento depende da quantidade de calor necessária para o aquecimento confortável da casa e está em proporção direta com o seu tamanho e as propriedades de isolamento térmico dos materiais a partir dos quais suas paredes, telhado, teto, piso, janelas, portas são feitas. Não é difícil calcular o tamanho de uma casa ou parte dela aquecida. Uma fita métrica e uma calculadora são suficientes aqui.

É mais difícil calcular com precisão a perda de calor através das estruturas externas, pois aqui seu material, espessura e características de projeto devem ser levados em consideração. Portanto, para um cálculo simplificado, você pode usar os valores médios recomendados de 1-1,5 kW de energia térmica por 10 m2 de uma sala aquecida com uma altura de teto de até 3 m. Se a sala for bem isolada, então você pode usar um valor menor e, se não for isolado ou não for o suficiente, é melhor usar um valor maior.

Por exemplo, para uma casa bem isolada com uma área de 120 m2, serão necessários aproximadamente 12 kW de energia térmica.Se a seleção de uma bomba de circulação for realizada para um sistema de aquecimento de circulação natural existente, então a potência da caldeira instalada pode ser levada em consideração.

Cálculo da capacidade da bomba necessária

Tendo decidido a potência térmica do aquecimento, pode-se começar a calcular a alimentação (capacidade) da bomba de circulação. Para fazer isso, você pode usar duas fórmulas simples. O primeiro deles: P = Q / (1,16 x ΔT), (kg / h ou l / h) Onde:

• Q– potência de aquecimento previamente calculada (W);
• ΔT é a diferença entre a temperatura da conduta de alimentação e a de “retorno”, que para os sistemas convencionais, em regra, está dentro dos 20 ° C, e para o piso radiante - cerca de 5 °;
• 1,16 - coeficiente levando em consideração o calor específico da água, W × h / kg × о С (para outros refrigerantes (anticongelante, óleo) será um pouco diferente e, se necessário, pode ser encontrado em livros de referência ou na Internet) .

Outra fórmula: P = 3,6 x Q / (s × ΔT), (l / h) Onde: s é a capacidade de calor do transportador de calor (para água 4,2 kJ / kg × ° С). Usando qualquer uma dessas fórmulas, é possível determinar que, por exemplo, para um sistema de dois tubos com uma potência térmica de 12 kW, será necessária uma bomba com a seguinte capacidade (alimentação): P = 12000 / (1,16 × 20) = 517 l / h ou 0,5 m3 / h

Cálculo da pressão necessária para superar a resistência hidráulica

Para selecionar uma bomba de circulação para um sistema de aquecimento, além da capacidade, é necessário determinar sua carga (pressão), que deve ser criada para superar a resistência hidráulica existente. Mas primeiro você precisa saber a magnitude dessa resistência. Para um cálculo simplificado, você pode usar a fórmula: J = (F + R × L) / p × g (m) Onde:

• L é o comprimento da tubulação até o radiador mais distante (m);
• R é a resistência hidráulica específica da seção reta do tubo (Pa / m);
• p é a densidade do refrigerante (para água - 1000 kg / m3);
• F - aumento da resistência nas válvulas de conexão e fechamento (Pa);
• g - 9,8 m / s 2 (aceleração da gravidade).

Os valores exatos de R e F para diferentes tubos, válvulas de conexão e de fechamento de diferentes tipos podem ser encontrados na literatura de referência. Para o nosso cálculo simplificado, pode-se usar os dados médios desses valores obtidos experimentalmente: R - 100-150 Pa / m (quanto maior o diâmetro dos tubos e mais lisa sua superfície interna, menor a resistência); F pode ser obtido dependendo do tipo de acessórios:

• adicionalmente, até 30% das perdas em um tubo reto - para cada conexão nesta seção;
• até 20% - para um mixer de três vias ou dispositivos semelhantes;
• até 70% - para o regulador.

Você também pode usar a fórmula proposta pelos especialistas do conhecido fabricante de bombas Wilo para o cálculo: J = R × L × k, m Onde: k é o coeficiente que leva em consideração o aumento da resistência no controle e no fechamento - válvulas desligadas:

• 1.3 - sistemas de aquecimento simples com um número mínimo de acessórios;
• 2.2 - na presença de válvulas de controle;
• 2.6 - para sistemas complexos.

Deve-se ter em mente que se a circulação em um sistema com dois ou mais circuitos de fiação (ramais) for fornecida por apenas uma bomba, então sua resistência total deve ser levada em consideração para selecionar sua pressão. Se cada circuito for fornecido com uma bomba separada, o cálculo da potência térmica e da resistência de cada um deles deve ser realizado separadamente. O número de andares de um edifício, no cálculo da pressão, não desempenha um grande papel. Porque em um sistema de aquecimento fechado, a coluna de líquido da linha de abastecimento é equilibrada pela coluna de “retorno”.

Número de velocidades da bomba de circulação

A maioria dos modelos modernos de bombas de circulação está equipada com a capacidade de ajustar a velocidade do dispositivo. Na maioria das vezes, esses são modelos de três velocidades, com os quais você pode ajustar a quantidade de calor que entra na sala. Assim, com uma forte onda de frio, a velocidade da bomba é aumentada e, em caso de aquecimento, é reduzida para que a temperatura do ar nos quartos permaneça confortável para a vida.

Para a troca de marchas, há uma alavanca especial localizada no corpo do dispositivo. Modelos de bombas de circulação equipadas com sistema de controle automático de velocidade para o funcionamento do dispositivo, dependendo da mudança na temperatura do ar externo, são muito populares.

Deve-se destacar que esta é apenas uma das opções para este tipo de cálculos. Alguns fabricantes usam um método de cálculo ligeiramente diferente ao selecionar uma bomba. Pode solicitar a um especialista qualificado que efetue todos os cálculos, informando-o dos detalhes do dispositivo de um sistema de aquecimento específico e descrevendo as condições do seu funcionamento. Normalmente, os indicadores de carga máxima em que o sistema irá operar são calculados. Em condições reais, a carga do equipamento será menor, pelo que pode adquirir com segurança uma bomba de circulação, cujas características são ligeiramente inferiores aos indicadores calculados. A compra de uma bomba mais potente não é aconselhável, pois isso acarretará custos desnecessários, mas não melhorará o desempenho do sistema.

Após a obtenção de todos os dados necessários, deve-se estudar as características pressão-fluxo de cada modelo, levando em consideração as diferentes velocidades de operação. Essas características podem ser apresentadas na forma de um gráfico. Abaixo está um exemplo de tal gráfico, no qual as características calculadas do dispositivo também são marcadas.

Usando este gráfico, você pode selecionar um modelo adequado de uma bomba de circulação para aquecimento de acordo com os indicadores calculados para o sistema de uma casa particular particular

O ponto A corresponde aos indicadores necessários e o ponto B indica os dados reais de um modelo específico de bomba, o mais próximo possível dos cálculos teóricos. Quanto menor for a distância entre os pontos A e B, melhor será o modelo da bomba adequado para as condições operacionais específicas.

Controle de velocidade da bomba de circulação

As velocidades da bomba são a capacidade do instrumento de variar o desempenho. É fácil descobrir sobre a disponibilidade de modos - a descrição indicará não um poder, mas vários (geralmente três).

Leia mais: Como calcular um gerador eólico usando as fórmulas

Da mesma forma, a velocidade de rotação e produtividade são indicadas em três versões. Por exemplo: 70/50/35 W (potência), 2200/1900/1450 rpm (velocidade de rotação), cabeçote 4/3/2 m.

Existem modelos que alteram automaticamente a velocidade de trabalho (e consequentemente o desempenho), dependendo da temperatura ambiente.

Existe um interruptor especial no corpo da bomba para alterar o modo. Modelos manuais são aconselhados a definir o modo de potência máxima e diminuí-lo, se necessário. Em dispositivos automáticos, basta retirar o regulador da fechadura.

A presença de modos de velocidade não serve apenas para aumentar o conforto. Também é economicamente justificado. Até 40% da energia pode ser economizada por um dispositivo de modo em comparação com um convencional.

A maioria dos modelos de bomba de circulação tem uma função para ajustar a velocidade do dispositivo. Via de regra, são dispositivos de três velocidades que permitem controlar a quantidade de calor enviada para aquecer o ambiente. No caso de uma forte onda de frio, a velocidade do aparelho é aumentada e, quando fica mais quente, é reduzida, enquanto o regime de temperatura nos quartos se mantém confortável para ficar em casa.

Para alterar a velocidade, existe uma alavanca especial localizada na carcaça da bomba. Modelos de dispositivos de circulação com sistema de controle automático deste parâmetro em função da temperatura externa do edifício são muito procurados.

Para alterar a velocidade, existe uma alavanca especial localizada na carcaça da bomba. Modelos de dispositivos de circulação com sistema de controle automático deste parâmetro em função da temperatura externa do edifício são muito procurados.

A maioria dos modelos de bomba de circulação tem uma função para ajustar a velocidade do dispositivo. Via de regra, são dispositivos de três velocidades que permitem controlar a quantidade de calor enviada para aquecer o ambiente.No caso de uma forte onda de frio, a velocidade do aparelho é aumentada e, quando fica mais quente, é reduzida, enquanto o regime de temperatura nos quartos se mantém confortável para ficar em casa.

Como calcular a bomba de circulação de aquecimento a partir da energia da caldeira

Muitas vezes acontece que a caldeira foi comprada com antecedência, e os demais elementos do sistema são selecionados posteriormente, com foco nos indicadores de potência do aquecedor declarados pelo fabricante. Freqüentemente, uma bomba de circulação é adquirida para a modernização dos sistemas de aquecimento por circulação natural, a fim de fornecer a possibilidade de acelerar o movimento do refrigerante.

Se a potência da caldeira for conhecida, use a fórmula: Q = N / (t2-t1)

Q - vazão da bomba em metros cúbicos / h;

N é a potência da caldeira em W;

t2 - temperatura da água em graus Celsius na saída da caldeira (entrada no sistema);

t1 - na linha de retorno.

Como calcular a resistência hidráulica?

Para não contar manualmente, use nossa calculadora.

Já foi dito que a escolha de uma bomba de circulação para o sistema de aquecimento é diretamente influenciada por um parâmetro tão importante como a resistência hidráulica, que é criada por elementos individuais do sistema de aquecimento, permite calcular a altura de sucção do bomba e, como resultado, permite escolher um modelo de equipamento em termos de potência e pressão gerada. Para calcular a sucção da bomba (denotada pela letra H), use a seguinte fórmula:

H = 1,3 x (R1L1 + R2L2 + Z1 …… ..Zn) / 10000

Os parâmetros usados ​​nesta fórmula são mostrados na tabela.

Os valores R1 e R2 que se aplicam a esta tabela devem ser selecionados em uma tabela de informações especiais.

Os valores da resistência hidráulica que são gerados pelos diversos dispositivos utilizados para equipar sistemas de aquecimento, em regra, encontram-se prescritos na documentação técnica dos mesmos. Se não houver tal informação no passaporte do dispositivo, então você pode fazer as leituras aproximadas da resistência hidráulica (ver tabela).

Existem tabelas de informações especiais que permitem descobrir a resistência hidráulica de quase todos os elementos do equipamento do sistema de aquecimento.

Conhecendo a altura de sucção, para o cálculo da qual se utiliza a fórmula acima, você pode selecionar rapidamente uma bomba de circulação de acordo com sua potência e descobrir sua altura necessária.

Como escolher uma bomba de circulação de acordo com os dados obtidos

Depois de concluir os cálculos e determinar os parâmetros principais (vazão e pressão), procederemos à seleção de uma bomba de circulação adequada. Para isso, utilizamos gráficos de suas características técnicas (B), que podem ser encontrados no passaporte ou no manual de instruções. Esse gráfico deve ter dois eixos com os valores de carga (geralmente em m) e vazão (capacidade) em m3 / h, l / h ou l / s. Neste gráfico traçamos os dados obtidos durante o cálculo, na dimensão adequada e na sua intersecção encontramos o ponto (A). Se estiver acima da curva característica da bomba (A3), então este modelo não é adequado para nós. Se o ponto estiver no gráfico (A2) ou abaixo dele (A1), essa é uma opção adequada. Mas deve-se ter em mente que se o ponto for significativamente menor que o gráfico (A1), isso significa que a bomba terá uma reserva de energia excessiva, o que também é pouco prático, pois consumirá mais energia elétrica e seu custo também será ser maior do que o modelo, o gráfico característico que será o mais próximo possível do nosso ponto.

Existem modelos de bombas que não possuem uma, mas 2 a 3 velocidades.Os gráficos de suas características não terão uma, mas, respectivamente, 2 ou 3 linhas. Neste caso, a seleção da bomba deve ser feita de acordo com a programação da velocidade que será utilizada ou levando em consideração todas as linhas se forem utilizadas todas as velocidades.

O que mais influencia a escolha

A seleção de uma bomba para um sistema de aquecimento, além de seus parâmetros principais (pressão e vazão), pode ser influenciada por alguns outros fatores, por exemplo, como: fabricante, mão de obra, durabilidade, temperatura máxima de operação, custo, etc. Freqüentemente, eles estão relacionados. Bombas de qualidade de confiança, "Wilo", "DAB", "Lowara", "Ebara" e "Pedrollo" geralmente têm um preço alto. Os modelos chineses ou nacionais, via de regra, são muito mais baratos, mas não há garantia de sua confiabilidade e operação em longo prazo. Aqui tudo depende da escolha pessoal: ou um produto confiável de alta qualidade a um preço mais alto ou uma bomba de circulação mais barata, mas menos confiável, que pode ter que ser trocada em breve. Às vezes, para economizar dinheiro, eles compram Grundfos ou Wilo usados. Freqüentemente, eles normalmente funcionam mais do que os novos chineses, mas se forem comprados de especialistas de confiança, que podem dar uma certa garantia.

Outro parâmetro técnico que pode ser importante na escolha de uma bomba de circulação é a temperatura máxima permitida para seu funcionamento, que também deve estar em seu passaporte ou manual de operação. Isso é especialmente importante se a bomba for instalada em um sistema de aquecimento com uma caldeira de combustível sólido no tubo de alimentação. A temperatura máxima de operação permitida dele, neste caso, deve ser de pelo menos 110 ° C. Se, no entanto, for instalado na linha de retorno, então este parâmetro não é tão importante, visto que a temperatura do refrigerante neste local raramente ultrapassa 70 ° C.

Vídeos relacionados:

Tabela de seleção de bomba empírica

Nota: na terceira coluna, o primeiro número é o diâmetro dos bicos, o segundo é a altura de elevação.

Usando os dados fornecidos, você pode selecionar facilmente o dispositivo certo para uma operação estável e de longo prazo sem muitos problemas.

Cavitação no sistema de aquecimento e no sistema de abastecimento de água

A cavitação é um processo durante o qual moléculas de vapor são formadas no sistema de aquecimento devido à diminuição da pressão. Tal processo ocorre se a taxa de fluxo de fluido diminui ou aumenta nos tubos.

Cavitação do sistema de aquecimento

Se o sistema de aquecimento for caracterizado por temperaturas muito baixas ou muito altas, esse fenômeno pode ter um efeito negativo. O vapor que se forma acumula-se em bolhas e, se rebentarem, danificam o material de que são feitos os tubos ou outros componentes do sistema de aquecimento.

Um dispositivo correctamente seleccionado e um cálculo correctamente efectuado da potência da bomba de circulação do aquecimento garantirão que o funcionamento do sistema de aquecimento e do sistema de abastecimento de água seja o mais eficiente possível.

Se não consegue realizar de forma independente operações como calcular uma bomba para aquecimento, ou duvida da sua correção, então é melhor confiar este assunto a um profissional da área. O especialista não só ajudará na escolha da bomba ou nos cálculos, mas também tratará diretamente da instalação da bomba.