راهنمایی انتخاب پمپ سیرکولاتور

مقدمه

پمپ سیرکولاتور یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی محسوب می‌شود. نقش اصلی این پمپ، تضمین گردش یکنواخت آب در مدار بسته تأسیسات است. در فرآیند طراحی و راه‌اندازی سیستم‌های گرمایشی، انتخاب پمپ سیرکولاتور متناسب با شرایط پروژه، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ چرا که عملکرد کل سیستم به انتخاب صحیح این قطعه وابسته است.

راهنمایی انتخاب پمپ سیرکولاتور

همانطور که ذکر شد، در سیستم حرارت مرکزی با جریان اجباری آب گرم یا آب داغ، انرژی لازم برای گردش آب توسط یک پمپ از مسیر نوع سانتریفیوژ تامین می‌گردد که ممکن است در مسیر رفت یا برگشت آب نصب شود. وظیفه پمپ سی کولاتور تامین فشار سیستم نیست بلکه فقط باید افت فشار ناشی از حرکت آب در لوله‌ها را جبران نماید. برای انتخاب پمپ سیرکولاتور از روی کاتالوگ باید دو عامل معلوم باشد، مقدار کل آب در گردش(دبی پمپ) در مسیر رفت و برگشت آب از دیگ تا دورترین واحد حرارتی (هد پمپ) بودن این دو عامل می‌توان قدرت پمپ را از روی منحنی مشخصه‌ای که در کاتالوگ پمپ ارائه می‌شود تعیین نمود. به شرح چگونگی محاسبه دبی و هد پمپ می‌پردازیم:

۱- هد پمپ

از آنجایی که قدرت پمپ باید به اندازه‌ای باشد که آب را تا دورترین واحد حرارتی سیستم به گردش درآورد، باید افت فشار را در این مسیر تعیین نماییم. تشکیل خواهد داد عبارت از جمع اقلام زیر است:
افت فشار ناشی از اصطکاک جریان با جدار لوله
افت فشار در شیرها، زانوی‌ها و سه‌راهه‌ها که در مسیر قرار دارند. میزان این افت فشارها را می‌توان با فرمول‌های هیدرولیکی تعیین نمود ولی ساده‌تر این است که ببینیم افت فشار موجود در این وصاله ها معادل با افت فشار چند فوت لوله با همان قطر است. در جدول های زیر طول‌های معادل شیرها و وساله‌های مختلفی را ارائه می‌دهیم.

عمل می‌توان طول معادل وصاله‌های مختلف را تقریباً برابر ۵۰ درصد طول مسیر رفت و برگشت در نظر گرفت. بدین ترتیب کافیست که طول معادل اتصالات مسیر را با طول لوله‌های رفت و برگشت جمع نموده حاصل را در مقدار نرخ افت فشار واحد تو لوله ضرب کنیم تا هد پمپ به دست آید. اگر تور مسیر رفت را با L طول معادل وصاله ها را برابر ۵۰ درصد طول مسیر رفت و برگشت در نظر بگیریم خواهیم داشت:

طول مسیر رفت و برگشت به دورترین واحد حرارتی:   2xL = 2L

طول معادل اتصالات لوله کشی مسیر:  2L x 0.5 = L

طول معادل کل مسیر لوله کشی تا دورترین واحد حرارتی: 2L + L = 3L

به طوری که در مبحث لوله کشی ذکر شد، نرخ افت فشار برای جریان آب در لوله‌ها معادل ۳۰۰ میلی اینچ بر فوت یا ۲.۵ فوت بر ۱۰۰ فوت طول معادل لوله است، لذا خواهیم داشت:

البته باید متذکر شد که همیشه مسیر دورترین واحد حرارتی لزوماً دارای بیشترین افت فشار نیست باید به تعداد وصاله‌ها و شیرهای مسیر نیز توجه شده با در نظر گرفتن طول معادل آنها طولانی‌ترین مسیر را تعیین نمود.

۲- دبی پمپ

برای بدست آوردن دبی پمپ از فرمول زیر استفاده می شود:      

دبی پمپ بر حسب گالن بر دقیقه    GPM 

بار حرارتی کل ساختمان [Btu/hr]    Qt

ضمنا یک روش محاسبه سرانگشتی برای تخمین دبی پمپ وجود دارد که به روش زیر است:

GPM = (سطح زیر بنای ساختمان به متر مربع) ۰.۰۴۵

حال با در دست داشتن هد و دبی پمپ و مراجعه به کاتالوگ پمپ می توان پمپ مناسب را اختیار نمود. در کاتالوگ، نمودار مشخصه پمپ‌ها داده شده است که روی محور عمودی آن هد پمپ و ورودی محور افقی دبی پمپ را جدا می‌کنیم و به این ترتیب. مشخصه پمپ را به دست آورده با توجه به موقعیت آن، قدرت پمپ مورد نظر را تعیین می‌کنیم اگر این نقطه بین دو منحنی مشخصه قرار داشته باشد، پمپ مربوطه به منحنی بالا که دارای قدرت بیشتری است را انتخاب می‌کنیم شکل زیر نمودار مشخصه پمپ را نشان می‌دهد. این بخش یکی از مراحل مهم در فرآیند انتخاب پمپ سیرکولاتور به‌ شمار می‌آید.
 

در سیستم‌های پمپی فشارها حاصل از اختلاف دمای آب رفت و برگشت که به هر حال وجود دارد جریان آب می‌شود و بایستی در انتخاب پمپ موثر باشد ولی در محاسبات پمپ معمولاً از این فشار صرف نظر می‌شود.

نکاتی در مورد محاسبه و انتخاب پمپ:

معمولا میزان افت فشار در اوایل کار تاسیسات، زمانی که لوله‌ نو هستند کمتر از مقدار محاسبه شده است، لذا دبی آبی که توسط پمپ جریان می‌یابد بیشتر از مقدار پیش بینی شده خواهد بود و این امر باعث می‌شود که پمپ به قدرت افزونتری نیازمند باشد و نتیجتاً تحت اضافه بار کار کند. بدین لحاظ باید پمپ را دقیقاً بر اساس افت فشاری که محاسبه شده و بدون در نظر گرفتن ضریب اطمینان انتخاب نمود. همچنین اگر دبی پمپ را زیادتر از مقدار لازم در نظر بگیریم چون در عمل میزان دبی کمتر است با توجه به منحنی مشخصه، مقدار هد پمپ افزایش می‌یابد و در صورت استفاده از منبع انبساط باز احتمال آب از منبع سرریز می‌کند.

 چنانچه در سیستمی حرکت آب در لوله‌ها با صدای زیاد توام است یکی از دلایل می‌توان قدرت زیادتر از حد لزوم پمپ باشد، لذا باید پمپ را با یک پمپ دیگر با قدرت مناسب تعویض نمود و یا به نحوی افت فشار سیستم را افزایش داد.

 در تاسیسات بزرگ لازم است غیر از پمپ اصلی، پمپ دیگری نیز با همان قدرت به عنوان پمپ رزرو نصب گردد تا در مواقع تعمیر پمپ اصلی کار سیستم متوقف نشود. در تاسیسات کوچکتر (مثلاً منازل مسکونی) به ازای نصب پمپ رزرو می‌توان از یک مسیر فرعی گذر آب در مواقع خرابی پمپ در نظر گرفت که در این صورت آب گرم به طور طبیعی گردش نموده ساختمان را گرم نگه می‌دارد. پمپ‌های سیرکولاتور که در حرارت مرکزی مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولاً دارای سرعت ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ دور در دقیقه (RPM) می‌باشند. کوچک بین ۴۵ تا ۷۰ درصد و راندمان پمپ‌های متوسط (تا 1HP قدرت) حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد می‌باشد و هرچه قدرت پمپ افزایش یابد راندمان بیشتر می‌شود به طوری که در پمپ‌های بزرگ راندمان بین ۷۵ تا ۹۹ درصد است. در همه این مراحل، دقت در انتخاب پمپ سیرکولاتور نقش کلیدی در راندمان و عمر مفید سیستم ایفا می‌کند.

نتیجه‌گیری

در فرآیند طراحی و اجرای تاسیسات مکانیکی، کوچک‌ترین اشتباه در انتخاب پمپ سیرکولاتور می‌تواند موجب کاهش بازدهی، افزایش مصرف انرژی و خرابی تجهیزات شود. برای جلوگیری از این مشکلات، استفاده از محاسبات دقیق و اطلاعات فنی به‌روز برای انتخاب پمپ کاملاً ضروری است. این مقاله به‌خوبی نشان می‌دهد که دانش فنی در این زمینه، تضمین‌کننده بهره‌وری و صرفه‌جویی در هزینه‌های بلندمدت خواهد بود. همچنین می توانید برای مقالات تخصصی دیگر به سایت خانه تامین مراجعه کنید.

سوالات متداول

1. چه پارامترهایی برای انتخاب پمپ سیرکولاتور باید در نظر گرفته شوند؟
   دبی آب در گردش و هد (افت فشار) دو عامل اساسی در تعیین پمپ مناسب هستند.
2. آیا پمپ قوی‌تر بهتر است؟
   خیر، پمپ بیش از حد قوی ممکن است باعث صدای زیاد، سرریز منبع انبساط و کاهش عمر مفید تجهیزات شود.
3. راندمان پمپ‌های سیرکولاتور چقدر است؟
   راندمان بسته به توان پمپ متغیر است؛ پمپ‌های بزرگ راندمانی تا ۹۹٪ دارند.
4. آیا استفاده از پمپ رزرو ضروری است؟
   در تأسیسات بزرگ بله؛ ولی در منازل مسکونی می‌توان از مسیر بای‌پس استفاده کرد.
5. آیا اختلاف دمای آب رفت و برگشت در انتخاب پمپ سیرکولاتور مؤثر است؟
   بله ولی معمولاً در محاسبات پمپ این موانع فشار لحاظ نمی‌شود.