Насос для чиллера: гидравлический расчёт расхода и напора

Насос для чиллера подбирают по двум цифрам: расходу воды и напору. Расход задают холодопроизводительность и перепад температур, а напор — гидравлическое сопротивление контура: сколько давления вода теряет в трубах, обвязке и потребителе. Калькулятор выполняет расчёт насоса для чиллера и показывает свободный напор, который должен дать встроенный насос.

Расчёт насоса для чиллера

Чиллер, кВт Вода на выходе, °C

Перепад, °C Трасса в одну сторону, м

Стальная труба По расходу, до 1,5 м/с DN 15 DN 20 DN 25 DN 32 DN 40 DN 50 DN 65 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150 DN 200 DN 250 DN 300 DN 350 DN 400 Потери в потребителе, кПа Выносной конденсатор

Нужен свободный напор

10,8

м

Расход, м³/ч

8,60

Труба, скорость

DN 50, 1,08 м/с

Трубы, кПа

26,3

Местные, кПа

19,6

Подобрать чиллер на 50,0 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Когда нужен этот расчёт

• Чиллер со встроенным насосом. У гидромодуля указывают свободный напор — то, что остаётся после потерь в испарителе. Он должен быть не меньше результата калькулятора, иначе расход упадёт; как устроен гидромодуль чиллера, описано в справочнике.
• Отдельный насос. К результату прибавляют потери в испарителе из паспорта чиллера, расход берут тот же.
• Система чиллер–фанкойл. В разветвлённой сети считают кольцо до самого дальнего фанкойла: трасса — до него, потери в потребителе — фанкойл вместе с клапаном.
• Новый потребитель на старом насосе. Расчёт покажет, хватит ли напора после удлинения трассы.

Формула

Сначала по холодопроизводительности находят расход воды:

G = Q / (1,163 × Δt)

G — расход воды, м³/ч; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; Δt — перепад температур между обраткой и подачей, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C).

Скорость воды в трубе и удельные потери на трение:

v = G / (900 × π × d²)

R = λ × ρ × v² / (2 × d)

v — скорость, м/с; d — внутренний диаметр трубы, м; R — потери на метр трубы, Па/м; ρ — плотность воды, 1000 кг/м³; λ — коэффициент трения по формуле Альтшуля: λ = 0,11 × (k / d + 68 / Re)^0,25, где k — шероховатость стальной трубы, 0,2 мм (k и d в одних единицах), Re = v × d / ν — число Рейнольдса, ν — вязкость воды при средней температуре в контуре, м²/с. Если труба не задана, калькулятор берёт наименьшую стальную, в которой скорость не больше 1,5 м/с. Труба меняется вместе с расходом, поэтому при меньшей холодопроизводительности напор может выйти больше: тонкая труба при той же скорости теряет на метре больше. Если трубопровод уже проложен, выберите его размер.

Потери в контуре и напор:

ΔP_тр = R × 2 × L / 1000

ΔP_м = 0,3 × ΔP_тр + Σζ × ρ × v² / 2000

H = 1,1 × (ΔP_тр + ΔP_м + ΔP_п) / 9,81

ΔP_тр — потери в прямых трубах подачи и обратки, кПа; L — длина трассы в одну сторону, м; ΔP_м — местные потери, кПа: отводы и тройники трассы принимают как 30 % потерь в трубах, обвязку у чиллера и потребителя (сетчатый фильтр, обратный клапан, краны) — суммой коэффициентов Σζ = 20; ΔP_п — потери в потребителе по его паспорту, кПа; H — свободный напор, м вод. ст.; 1,1 — запас 10 %; 9,81 — кПа в одном метре водяного столба.

Формула написана для закрытого контура, где высота подъёма не важна: вода, поднятая по подаче, опускается по обратке. Если вода сливается в бак без давления, к напору прибавляют высоту от уровня воды в баке до самой высокой точки потребителя. Расчёт сделан для воды: у раствора гликоля больше вязкость и расход, напор для него считают отдельно, а свойства растворов собраны в справочнике гликолей.

Пример расчёта

Чиллер 50 кВт, вода 7 °C на подаче и 12 °C в обратке, трасса 40 м в одну сторону, стальная труба по расходу, потери в теплообменнике потребителя 50 кПа.

1. Расход: G = 50 / (1,163 × 5) = 8,598 м³/ч, округлённо 8,60 м³/ч.
2. Труба: при 1,5 м/с нужен внутренний диаметр 45 мм, ближайшая стальная — DN 50 с внутренним диаметром 53 мм. Скорость v = 8,598 / (900 × π × 0,053²) = 1,083 м/с, округлённо 1,08 м/с.
3. Трение: средняя температура воды 9,5 °C, вязкость ν = 1,318 × 10⁻⁶ м²/с, Re = 1,083 × 0,053 / (1,318 × 10⁻⁶) ≈ 43 540, λ = 0,11 × (0,2 / 53 + 68 / 43 540)^0,25 = 0,02973.
4. Удельные потери: ρ × v² / 2 = 1000 × 1,083² / 2 = 586,0 Па, R = 0,02973 × 586,0 / 0,053 = 328,7 Па/м.
5. Прямые трубы: ΔP_тр = 328,7 × 2 × 40 / 1000 = 26,3 кПа.
6. Местные потери: ΔP_м = 0,3 × 26,3 + 20 × 586,0 / 1000 = 7,89 + 11,72 = 19,6 кПа.
7. Свободный напор: H = 1,1 × (26,3 + 19,6 + 50) / 9,81 = 105,5 / 9,81 = 10,8 м.

Встроенный насос должен дать 8,60 м³/ч при свободном напоре от 10,8 м. Если трубу на этой трассе взять DN 40, скорость вырастет до 1,81 м/с, а свободный напор — до 23,6 м. Диаметр подробнее подбирают в расчёте диаметра трубопровода. Порядок расчёта по участкам для сети с магистралью и ветками — в справочнике о гидравлическом расчёте контура чиллера.

Типовые ошибки

• Считают только подачу. Обратка теряет столько же, и потери в трубах выходят вдвое меньше настоящих: расход падает, чиллер уходит в аварию по протоку — об этой ошибке справочник о реле протока.
• Забывают фильтр и клапаны. На короткой трассе обвязка теряет больше труб, и насос, подобранный по одной трассе, не прокачает загрязнённый фильтр. Балансировочные клапаны веток тоже входят в напор — справочник о балансировке контура чиллера.
• Берут насос с двойным запасом. Расход выше расчётного: в испарителе и трубах растёт скорость, появляются шум и эрозия, насос тратит лишнюю электроэнергию; её доля в потреблении чиллера показана в справочнике о потребляемой мощности чиллера.
• Не учитывают подъём в открытой системе. Если обратка сливается в бак без давления, а потребитель стоит на антресоли или этажом выше, насос не поднимет воду, хотя по потерям напора хватает.