Dans les systèmes à réservoir fermé, les pompes à eau pour chauffer une maison sont un élément intégral qui doit accélérer le liquide de refroidissement à une certaine vitesse, maintenir une pression stable dans le système et créer une hauteur suffisante pour surmonter la résistance créée par les tuyaux et les raccords.
Mais la pompe sera également utile dans les systèmes ouverts. Bien qu'ils ne puissent fonctionner que par gravité, l'appareil augmentera considérablement l'efficacité du chauffage.
Pour que l'unité remplisse ses fonctions, il est nécessaire de calculer correctement la pompe de circulation du système de chauffage. Comment faire cela sera décrit ci-dessous.
À quoi sert le calcul de la pompe du système de chauffage?
La plupart des systèmes de chauffage autonomes modernes utilisés pour maintenir une certaine température dans les locaux d'habitation sont équipés de pompes centrifuges qui assurent une circulation ininterrompue du liquide dans le circuit de chauffage.
En augmentant la pression dans le système, il est possible de réduire la température de l'eau à la sortie de la chaudière de chauffage, réduisant ainsi la consommation quotidienne de gaz consommée par celle-ci.
Le choix correct du modèle de pompe de circulation permet à un ordre de grandeur d'augmenter le niveau d'efficacité de fonctionnement de l'équipement pendant la saison de chauffage et de fournir une température confortable dans les pièces de n'importe quelle zone.
Quels sont les types
La pompe de chauffage est dans les systèmes modernes l'un des facteurs décisifs qui garantissent un mouvement uniforme du liquide de refroidissement et, par conséquent, tous les éléments générateurs de chaleur sont chauffés de la même manière.
Ces unités sont dotées d'un ensemble d'avantages, définis comme:
- Contribue au maintien d'une température constante du liquide de refroidissement.
- Faible consommation d'électricité.
- Haute fiabilité opérationnelle.
- Facilité d'utilisation.
Leur tâche fonctionnelle principale est de niveler la résistance de la tuyauterie à l'écoulement de l'agent chauffant.
Il existe deux modèles principaux de pompes circulaires:
- rotor sec;
- avec un rotor humide.
La chambre de travail de l'appareil à rotor sec est séparée du moteur électrique par une cloison étanche. Ces unités ont généralement une puissance et des performances supérieures, mais elles font du bruit pendant le fonctionnement, de sorte que leur utilisation est limitée à une installation dans des pièces ou des bâtiments isolés.
Les pompes sans presse-étoupe fonctionnent dans un environnement de liquide de refroidissement, ce qui augmente leur durée de vie. Pour la même raison, ils sont peu bruyants, ce qui permet leur utilisation à l'intérieur des bâtiments avec services.
Un inconvénient important de ces unités est leur faible rendement, ce qui limite leur utilisation dans les grands systèmes de chauffage, cependant, dans les petites maisons privées, elles sont très largement utilisées en raison du faible bruit et de la durabilité mentionnés ci-dessus.
Il est à noter que les critères de sélection ne se limitent pas à la prise en compte de leurs qualités positives et négatives. Le choix d'une pompe de circulation pour le chauffage comprend obligatoirement son calcul selon plusieurs critères.
Sélection d'une pompe en fonction de ses principales caractéristiques
Les principales caractéristiques techniques de toute pompe de chauffage sont:
Ces paramètres doivent assurer une circulation suffisante du liquide de refroidissement pour un transfert efficace de l'énergie thermique de la chaudière aux radiateurs, ils doivent donc correspondre à la fois à la puissance du système lui-même et à la résistance hydraulique qu'il contient pendant la circulation du liquide de refroidissement. Par conséquent, afin de sélectionner correctement une pompe pour un système de chauffage, il est nécessaire de connaître ces deux valeurs.
Leurs calculs exacts, qui sont utilisés par des spécialistes, sont plutôt lourds et compliqués. Par conséquent, avec l'auto-sélection, vous pouvez utiliser des calculs simplifiés à l'aide des formules simples ci-dessous et des indicateurs moyens recommandés qui vous permettront de sélectionner les caractéristiques optimales de la pompe de circulation. De plus, presque tout le monde peut faire de tels calculs.
Trois options pour calculer la puissance thermique
Des difficultés peuvent survenir lors de la détermination de l'indicateur de puissance thermique (R), il est donc préférable de se concentrer sur les normes généralement acceptées.
Option 1... Dans les pays européens, il est d'usage de prendre en compte les indicateurs suivants:
- 100 W / mètre carré - pour les maisons privées de petite superficie;
- 70 W / mètre carré - pour les immeubles de grande hauteur;
- 30 à 50 W / m2 - pour les locaux d'habitation industriels et bien isolés.
Option 2... Les normes européennes sont bien adaptées aux régions à climat doux. Cependant, dans les régions du nord, où il y a de fortes gelées, il est préférable de se concentrer sur les normes du SNiP 2.04.07-86 "Réseaux de chauffage", qui prennent en compte la température extérieure jusqu'à -30 degrés Celsius:
- 173 à 177 W / m2 - pour les petits bâtiments dont le nombre d'étages ne dépasse pas deux;
- 97 à 101 W / m2 - pour les maisons de 3 à 4 étages.
Option 3... Vous trouverez ci-dessous un tableau vous permettant de déterminer indépendamment la puissance thermique requise, en tenant compte de l'objectif, du degré d'usure et de l'isolation thermique du bâtiment.
Tableau: comment déterminer la puissance thermique requise
Comment déterminer la puissance du système de chauffage et le débit de pompe requis
La puissance thermique requise du système de chauffage dépend de la quantité de chaleur nécessaire pour un chauffage confortable de la maison et est directement proportionnelle à sa taille et aux propriétés d'isolation thermique des matériaux dont ses murs, son toit, son plafond, son sol, les fenêtres, les portes sont faites. Il n'est pas difficile de calculer la taille d'une maison ou d'une partie de celle-ci chauffée. Un ruban à mesurer et une calculatrice suffisent ici.
Il est plus difficile de calculer avec précision la perte de chaleur à travers les structures externes, car ici leur matériau, leur épaisseur et leurs caractéristiques de conception doivent être pris en compte. Par conséquent, pour un calcul simplifié, vous pouvez utiliser les valeurs moyennes recommandées de 1 à 1,5 kW de puissance thermique pour 10 m2 d'une pièce chauffée avec une hauteur sous plafond allant jusqu'à 3 m. peut utiliser une valeur inférieure, et si elle n'est pas isolée ou pas assez, il vaut mieux utiliser une valeur plus grande.
Par exemple, pour une maison bien isolée d'une superficie de 120 m2, environ 12 kW de puissance thermique seront nécessaires. Si la sélection d'une pompe de circulation est effectuée pour un système de chauffage à circulation naturelle existant, la puissance de la chaudière installée peut être prise en compte.
Calcul de la capacité de pompe requise
Après avoir décidé de la puissance thermique du chauffage, vous pouvez commencer à calculer l'alimentation (capacité) de la pompe de circulation. Pour ce faire, vous pouvez utiliser deux formules simples. Le premier d'entre eux: P = Q / (1,16 x ΔT), (kg / h ou l / h) où:
- Q– puissance de chauffage (W) calculée précédemment;
- ΔT est la différence entre la température du tuyau d'alimentation et du «retour», qui pour les systèmes conventionnels, en règle générale, est à moins de 20 ° C, et pour le chauffage par le sol - environ 5 °;
- 1.16 - coefficient tenant compte de la chaleur spécifique de l'eau, W × h / kg × о С (pour les autres liquides de refroidissement (antigel, huile), il sera quelque peu différent et, si nécessaire, peut être trouvé dans des livres de référence ou sur Internet) .
Autre formule: P = 3,6 x Q / (s × ΔT), (l / h) où: s est la capacité calorifique du caloporteur (pour l'eau 4,2 kJ / kg × ° С). En utilisant l'une de ces formules, il est possible de déterminer que, par exemple, pour un système à deux tuyaux d'une puissance thermique de 12 kW, une pompe avec la capacité suivante (alimentation) sera nécessaire: P = 12000 / (1,16 × 20) = 517 l / h ou 0,5 m3 / h
Calcul de la charge nécessaire pour surmonter la résistance hydraulique
Afin de sélectionner une pompe de circulation pour un système de chauffage, en plus de la capacité, il est nécessaire de déterminer sa hauteur (pression), qu'elle doit créer afin de surmonter la résistance hydraulique existante. Mais vous devez d'abord connaître l'ampleur de cette résistance. Pour un calcul simplifié, vous pouvez utiliser la formule: J = (F + R × L) / p × g (m) Où:
- L est la longueur de la conduite jusqu'au radiateur le plus éloigné (m);
- R est la résistance hydraulique spécifique de la section de tuyau droit (Pa / m);
- p est la densité du liquide de refroidissement (pour l'eau - 1000 kg / m3);
- F - augmentation de la résistance dans les vannes de raccordement et d'arrêt (Pa);
- g - 9,8 m / s 2 (accélération de la pesanteur).
Les valeurs exactes de R et F pour différents tuyaux, vannes de raccordement et d'arrêt de différents types peuvent être trouvées dans la littérature de référence. Pour notre calcul simplifié, vous pouvez utiliser les données moyennes de ces valeurs obtenues expérimentalement: R - 100-150 Pa / m (plus le diamètre des tuyaux est grand et plus leur surface intérieure est lisse, moins la résistance est faible); F peut être pris en fonction du type de raccords:
- en plus jusqu'à 30% de pertes dans un tuyau droit - pour chaque raccord de raccordement de cette section;
- jusqu'à 20% - pour un mélangeur à trois voies ou des appareils similaires;
- jusqu'à 70% - pour le régulateur.
Vous pouvez également utiliser la formule proposée par les spécialistes du fabricant de pompes bien connu Wilo pour le calcul: J = R × L × k, m où: k est le coefficient qui prend en compte l'augmentation de la résistance dans le contrôle et la fermeture - vannes d'arrêt:
- 1.3 - des systèmes de chauffage simples avec un minimum de raccords;
- 2.2 - en présence de vannes de régulation;
- 2.6 - pour les systèmes complexes.
Il convient de garder à l'esprit que si la circulation dans un système avec deux circuits de câblage ou plus (branches) est assurée par une seule pompe, leur résistance totale doit être prise en compte pour sélectionner sa pression. Si chaque circuit est équipé d'une pompe séparée, le calcul de la puissance thermique et de la résistance de chacun d'eux doit être effectué séparément. Le nombre d'étages d'un bâtiment, lors du calcul de la pression, ne joue pas un grand rôle. Car dans un système de chauffage fermé, la colonne liquide de la conduite d'alimentation est équilibrée par la colonne «retour».
Nombre de vitesses de la pompe de circulation
La plupart des modèles modernes de pompes de circulation sont équipés de la possibilité de régler la vitesse de l'appareil. Le plus souvent, il s'agit de modèles à trois vitesses, avec lesquels vous pouvez régler la quantité de chaleur entrant dans la pièce. Ainsi, avec un coup de froid brutal, la vitesse de la pompe est augmentée et en cas de réchauffement, elle est réduite afin que la température de l'air dans les pièces reste confortable pour vivre.
Pour le changement de vitesse, il y a un levier spécial situé sur le corps de l'appareil. Les modèles de pompes de circulation équipés d'un système de contrôle automatique de la vitesse pour le fonctionnement de l'appareil, en fonction du changement de la température de l'air extérieur, sont très populaires.
Il convient de noter que ce n'est qu'une des options pour ce type de calcul. Certains fabricants utilisent une méthode de calcul légèrement différente lors de la sélection d'une pompe. Vous pouvez demander à un spécialiste qualifié d'effectuer tous les calculs, en l'informant des détails de l'appareil d'un système de chauffage spécifique et en décrivant les conditions de son fonctionnement. En règle générale, les indicateurs de charge maximale auxquels le système fonctionnera sont calculés. Dans des conditions réelles, la charge sur l'équipement sera inférieure, vous pouvez donc acheter en toute sécurité une pompe de circulation dont les caractéristiques sont légèrement inférieures aux indicateurs calculés. L'achat d'une pompe plus puissante n'est pas conseillé, car cela entraînera des coûts inutiles, mais n'améliorera pas les performances du système.
Une fois que toutes les données nécessaires ont été obtenues, les caractéristiques pression-débit de chaque modèle doivent être étudiées, en tenant compte des différentes vitesses de fonctionnement. Ces caractéristiques peuvent être présentées sous forme de graphique. Vous trouverez ci-dessous un exemple d'un tel graphique, dans lequel les caractéristiques calculées de l'appareil sont également marquées.
À l'aide de ce graphique, vous pouvez sélectionner un modèle approprié de pompe de circulation pour le chauffage en fonction des indicateurs calculés pour le système d'une maison privée particulière
Le point A correspond aux indicateurs requis et le point B indique les données réelles d'un modèle de pompe spécifique, au plus près des calculs théoriques. Plus la distance entre les points A et B est petite, plus le modèle de pompe est adapté aux conditions de fonctionnement spécifiques.
Comment calculer la pompe de circulation de chauffage à partir de la puissance de la chaudière
Il arrive souvent que la chaudière ait été achetée à l'avance et que le reste des éléments du système soit sélectionné plus tard, en se concentrant sur les indicateurs de puissance du réchauffeur déclarés par le fabricant. Souvent, une pompe de circulation est achetée pour moderniser les systèmes de chauffage à circulation naturelle afin d'offrir la possibilité d'accélérer le mouvement du liquide de refroidissement.
Si la puissance de la chaudière est connue, utilisez la formule: Q = N / (t2-t1)
Q - débit de la pompe en mètres cubes / h;
N est la puissance de la chaudière en W;
t2 - température de l'eau en degrés Celsius à la sortie de la chaudière (entrée du système);
t1 - sur la ligne de retour.
Comment choisir une pompe de circulation en fonction des données obtenues
Après avoir terminé les calculs et déterminé les principaux paramètres (débit et pression), nous procéderons à la sélection d'une pompe de circulation appropriée. Pour ce faire, nous utilisons des graphiques de leurs caractéristiques techniques (B), qui se trouvent dans le passeport ou le mode d'emploi. Un tel graphique doit avoir deux axes avec les valeurs de hauteur (généralement en m) et de débit (capacité) en m3 / h, l / h ou l / s. Sur ce graphique, nous traçons les données obtenues lors du calcul, dans la dimension appropriée et à leur intersection, nous trouvons le point (A). S'il est au-dessus de la courbe caractéristique de la pompe (A3), alors ce modèle ne nous convient pas. Si le point tombe sur le graphique (A2) ou est en dessous (A1), alors c'est une option appropriée. Mais il faut garder à l'esprit que si le point est nettement inférieur au graphique (A1), cela signifie que la pompe aura une réserve de marche excessive, ce qui est également peu pratique, car elle consommera plus d'électricité et son coût sera également être plus haut que le modèle, le graphe caractéristique qui sera le plus proche possible de notre point.
Il existe des modèles de pompes qui n'ont pas une, mais 2-3 vitesses. Les graphiques de leurs caractéristiques n'auront pas une, mais respectivement 2 ou 3 lignes. Dans ce cas, la sélection de la pompe doit se faire selon le planning de la vitesse qui sera utilisée ou en tenant compte de toutes les lignes, si toutes les vitesses seront utilisées.
Nombre de vitesses de la pompe de circulation
Les vitesses de pompe sont la capacité de l'instrument à varier les performances. Il est facile de se renseigner sur la disponibilité des modes - pas une puissance ne sera indiquée dans la description, mais plusieurs (généralement trois).
De la même manière, la vitesse de rotation et la productivité sont indiquées en trois versions. Par exemple: 70/50/35 W (puissance), 2200/1900/1450 tr / min (vitesse de rotation), tête 4/3/2 m.
Il existe des modèles qui modifient automatiquement la vitesse de travail (et donc les performances), en fonction de la température ambiante.
Il y a un interrupteur spécial sur le corps de la pompe pour changer le mode. Il est conseillé aux modèles manuels de régler sur le mode de puissance maximale et de le baisser si nécessaire. Dans les appareils automatiques, il vous suffit de retirer le régulateur de la serrure.
La présence de modes de vitesse n'est pas seulement pour augmenter le confort. Elle est également justifiée économiquement. Jusqu'à 40% d'énergie peut être économisée par un appareil à mode par rapport à un appareil conventionnel.
Tableau de sélection des pompes empiriques
| Surface chauffée (m2) | Productivité (m3 / heure) | Timbres |
| 80 – 240 | 0,5 à 2,5 | 25 – 40 |
| 100 – 265 | Est le même | 32 – 40 |
| 140 – 270 | 0,5 à 2,7 | 25 – 60 |
| 165 – 310 | Est le même | 32 – 60 |
Remarque: dans la troisième colonne, le premier chiffre est le diamètre des buses, le second est la hauteur de levage.
En utilisant les données fournies, vous pouvez facilement sélectionner le bon appareil pour un fonctionnement stable et à long terme sans trop de tracas.
Cavitation dans le système de chauffage et dans le système d'alimentation en eau
La cavitation est un processus au cours duquel des molécules de vapeur se forment dans un système de chauffage en raison d'une diminution de la pression. Ce processus a lieu si le débit de fluide diminue ou augmente dans les tuyaux.
Cavitation du système de chauffage
Si le système de chauffage est caractérisé par des températures trop basses ou trop élevées, ce phénomène peut avoir un effet négatif. La vapeur qui se forme s'accumule en bulles et, si elles éclatent, endommagent le matériau à partir duquel les tuyaux ou d'autres composants du système de chauffage sont fabriqués.
Un appareil correctement sélectionné et un calcul correctement effectué de la puissance de la pompe de circulation de chauffage garantiront que le fonctionnement du système de chauffage et du système d'alimentation en eau sera le plus efficace.
Si vous ne pouvez pas effectuer indépendamment des opérations telles que le calcul d'une pompe pour le chauffage, ou si vous doutez de leur exactitude, il est préférable de confier cette question à un professionnel dans ce domaine. Le spécialiste vous aidera non seulement à choisir une pompe ou à faire des calculs, mais s'occupera également directement de l'installation de la pompe.
Autres facteurs influençant le choix
Le choix d'une pompe de circulation pour un système de chauffage, en plus de ceux considérés ci-dessus, ses principaux paramètres, ses caractéristiques sont influencés par d'autres facteurs, tels que: la fiabilité, la fabrication, le mode de fonctionnement de la température, le coût, la méthode de connexion, etc.
La finition, la fiabilité et la durabilité sont généralement directement liées au coût. Les fabricants qui proposent des modèles fiables et de qualité, par exemple: «Grundfos» (Danemark), «Wilo» (Allemagne), «DAB», «Lowara», «Ebara» et «Pedrollo» (Italie), respectivement, et évaluent leurs produits .
Pompe de circulation wilo dans le système de chauffage
Les modèles nationaux ou chinois sont moins chers, mais la garantie de leur qualité, respectivement, est inférieure. Ici, chacun doit faire un choix lui-même, choisir un produit de qualité à un prix plus élevé ou acheter une pompe de circulation moins chère, sachant qu'il faudra peut-être bientôt la changer.
Si vous voulez économiser de l'argent, vous pouvez également acheter des Grundfos ou Wilo d'occasion, ils peuvent souvent travailler plus longtemps que les nouveaux chinois, mais il est préférable de les acheter à des spécialistes de confiance qui les connaissent et leur donnent une certaine garantie.
De plus, lors du choix, il est nécessaire de faire attention au type et au diamètre de la connexion entre la pompe et les tuyaux du système. Certains modèles sont équipés d'éléments de connexion de type "américain", et certains devront être sélectionnés indépendamment. Un autre paramètre auquel vous devez faire attention est le mode de fonctionnement de la température de la pompe de circulation, qui devrait figurer dans le passeport. Ceci est particulièrement important s'il est installé sur le tuyau d'alimentation dans un système avec une chaudière à combustible solide. Dans ce cas, la température maximale admissible doit être d'au moins 110 ° C. Si, cependant, la pompe doit être installée sur le «retour», ce n'est pas si important, car la température à l'entrée de la chaudière dépasse rarement 80 ° C.
