Циркуляционный насос для горячей воды (ГВС): принцип работы и правила подбора

Для повышения эффективности систем отопления и горячего водоснабжения в их оснащение включают рециркуляционный насос, задача которого состоит в том, чтобы не только повысить давление транспортируемой по ним среды, но и обеспечить ее циркуляцию в непрерывном режиме. В некоторых случаях (в частности, при обустройстве автономных систем горячего водоснабжения и отопления) только рециркуляционный насос способен справиться с этой задачей.

Циркуляционный насос в системе горячего водоснабжения

Прежде чем оснащать рециркуляционным насосом систему горячего водоснабжения или отопления, следует разобраться в том, как устроено данное оборудование. Желательно также изучить принцип работы циркуляционного насоса.

Назначение и область применения

У насосов для рециркуляции горячей воды очень важная функция. При помощи таких устройств обеспечивается работа в требуемом режиме замкнутых трубопроводов, по которым транспортируется горячая вода. Нагнетая жидкость в трубопровод за счет вращения специальных элементов, рециркуляционные электронасосы повышают напор перекачиваемой ими жидкой среды и, соответственно, скорость ее перемещения.

Чаще всего рециркуляционными насосами оснащают системы отопления, что позволяет повысить не только эффективность, но и экономичность последних. Большинство таких систем, как известно, работает за счет теплоносителя, который, перемещаясь по трубопроводу, отдает тепло в помещение. Нагрев теплоносителя (в данном случае перед его подачей в трубопровод) обеспечивается котлом, бойлером или водонагревателем. После прохождения всего отопительного контура вода должна вернуться к нагревательному оборудованию, где ей снова придается требуемая температура.

Схема рециркуляции ГВС

Без использования специального насосного оборудования циркуляция воды в системе отопления будет протекать медленно, а в некоторых случаях может вообще не протекать, так как напор потока теплоносителя, никаким образом дополнительно не увеличиваемый, будет гаситься элементами трубопровода. Результат этого – неравномерно прогретые отопительные трубы и, соответственно, некомфортная температура в помещениях дома.

Циркуляционный насос для горячего водоснабжения повышает напор и давление горячей жидкости, перемещающейся по замкнутому трубопроводному контуру. Особенно актуально применение циркуляционных насосов для горячей воды в трубопроводных системах домов площадью более 200 м 2 , в которых имеется несколько точек водозабора, а бойлер установлен в отдельном помещении или в подвале. Вода в таких трубопроводах (как правило, достаточно протяженных), если в них не предусмотрена система рециркуляции при помощи специального насоса, остывает достаточно быстро. Это приводит к тому, что при открытии крана приходится долго ждать, пока из него польется нагретая до требуемой температуры жидкость.

Кроме того, при открытии сразу некоторых кранов в водозаборных точках напор воды в них падает, потому что давление жидкости, перемещающейся по трубопроводу самотеком, ничем дополнительно не поддерживается. Для решения именно таких проблем, с которыми сталкиваются владельцы частных и жители многоквартирных домов, предназначен насос ГВС, обеспечивающий принудительное перемещение, а также создание стабильного напора и давления воды в системе горячего водоснабжения.

Рециркуляционный насос не следует устанавливать вблизи баков и водонагревателей, тепло от которых может действовать на термостат

Использование циркуляционного насоса для отопления и горячего водоснабжения частного дома, кроме вышеперечисленных преимуществ, позволяет экономить на затратах на энергоносители. Поскольку в системах с рециркуляцией вода от котла транспортируется по трубам принудительно и значительно быстрее достигает всех точек водозабора и радиаторов отопления, ее температура при такой транспортировке снижается незначительно. Котлу, если в обслуживаемом им трубопроводе предусмотрена принудительная рециркуляция воды, требуется меньше времени, чтобы нагреть ее, соответственно, расход энергоносителей, используемых для работы нагревательного оборудования, снижается.

Насосы для циркуляции горячей воды активно используются для оснащения систем «теплый пол», схема которых предполагает наличие протяженного трубопроводного контура сложной конфигурации, состоящего из труб небольшого диаметра. Насос циркуляционный в таких случаях обеспечивает постоянное движение теплоносителя по трубам.

Циркуляционный насос является обязательным элементом системы теплых полов

Особенности конструкции

Для циркуляции ГВС используются преимущественно центробежные насосы с «мокрым» ротором. У такого циркуляционного насоса принцип работы довольно прост.

• Вода, поступающая в камеру рециркуляционного насоса через входной патрубок, захватывается лопатками рабочего колеса, вращение которому сообщается от вала приводного электродвигателя.
• На воду начинает воздействовать центробежная сила, которая отбрасывает ее к стенкам рабочей камеры, где создается повышенное давление.
• Под воздействием давления, сформированного центробежной силой, жидкость выталкивается в напорную магистраль рециркуляционного насоса.
• Всасывание в рабочую камеру очередной порции горячей воды происходит за счет того, что в центральной части такой камеры при протекании вышеописанных процессов создается разрежение воздуха.

Устройство центробежного циркуляционного насоса с «мокрым» ротором

Следует иметь в виду, что для отопления и ГВС не подойдет обычный центробежный насос для воды, так как условия эксплуатации такого оборудования не предусматривают высокой температуры перекачиваемой жидкости. Для изготовления насосов, при помощи которых осуществляется рециркуляция горячей воды, используются материалы, отличающиеся устойчивостью к повышенным нагрузкам и воздействию высоких температур. Кроме того, такие электронасосы, работающие преимущественно внутри помещений, должны отличаться малошумностью, чтобы не делать условия проживания в частном или в многоквартирном доме дискомфортными. Не менее важными характеристиками электронасосов для циркуляции ГВС являются компактность и экономичность в плане потребления электроэнергии.

Подбирая насосное оборудование, которое должно будет работать с горячей водой, также следует иметь в виду, что насосы для рециркуляции ГВС по условиям эксплуатации отличаются от устройств, используемых для оснащения отопительной системы. Так, модели насосов для котельной рассчитаны на перекачивание воды, температура которой доходит до 90°, в то время как устройства, обеспечивающие циркуляцию ГВС, могут работать с жидкой средой, нагретой до 65°. Таким образом, они не взаимозаменяемы, хотя при необходимости электронасос для отопления можно использовать для обеспечения циркуляции горячей воды в системах ГВС. Однако производить замену таких устройств в обратном порядке нельзя.

Бытовые насосы предназначены для рециркуляции воды в небольших системах горячего водоснабжения

Основные характеристики

Выбирая циркуляционный насос для ГВС или отопления, следует обращать внимание на следующие характеристики:

• производительность – количество жидкости, которое рециркуляционный электронасос способен перекачать в единицу времени (м 3 /час или литр/мин);
• напор или создаваемое насосом давление жидкой среды (метры водяного столба или Па);
• мощность, потребляемая рециркуляционным насосом (Вт);
• способ управления устройством (посредством таймера или датчика температуры).

Поскольку рециркуляционными насосами перекачиваются небольшие объемы жидкости, которая перемещается в отопительных трубах или водопроводе с небольшой скоростью, то высокие мощность и производительность таким устройствам не требуются. Так, для поддержания температуры воды в бытовых системах отопления и водопотребления, длина которых не превышает 40–50 метров, будет вполне достаточно рециркуляционного насоса с производительностью 0,2–0,6 м 3 /час.

Насос Grundfos с пропускной способностью 3.3 куб. м/час

В плане потребления электричества насосы для котельной и ГВС также экономичны, так как их мощность в зависимости от модели составляет от 5 до 20 Вт. Этого вполне достаточно для того, чтобы водяной электронасос был в состоянии обеспечивать эффективную циркуляцию по трубам горячей воды в частном доме.

Очень важно правильно подобрать циркуляционный насос по такому параметру, как напор потока жидкой среды, который он способен создавать.

Чтобы правильно выбрать насос по данной характеристике, можно руководствоваться следующими рекомендациями при подборе рециркуляционного оборудования для систем отопления и ГВС как небольшого жилого строения, так и большого коттеджа в несколько этажей.

• Если трубы, по которым насос должен обеспечивать циркуляцию жидкой среды, расположены на одном уровне, то подбираем оборудование со значением напора 0,5–0,8 метров водяного столба.
• Если в доме несколько этажей, рециркуляция ГВС должна обеспечиваться на нескольких уровнях трубопровода, а значит, следует учитывать высоту, на которую необходимо поднимать жидкость.

Чтобы в системах отопления и ГВС рециркуляцию жидкой среды сделать более эффективной, насосы следует выбирать с некоторым запасом по создаваемому напору.

Способы управления оборудованием

Поскольку расход горячей воды жильцами дома осуществляется периодически, по мере надобности, то нет никакого смысла в том, чтобы насос рециркуляции ГВС функционировал в постоянном режиме. Работа рециркуляционного насоса для воды в режиме периодического включения и отключения снижает нагрузку как на само оборудования, так и на трубопровод в целом. Обеспечить функционирование рециркуляционных насосов в периодическом режиме можно двумя способами:

• с использованием датчиков температуры;
• с применением таймера (включение и отключение электронасоса по расписанию).

Разница между такими элементами управления рециркуляционными помпами заключается как в их конструктивном исполнении, так и в принципе действия.

Управление при помощи датчика температуры

Данный способ управления работой рециркуляционного насоса предполагает использование температурного датчика, рабочая часть которого находится в постоянном контакте с транспортируемой по трубопроводу жидкостью. Когда температура воды в системе ГВС или в отопительной системе снижается до критического значения, датчик автоматически включает рециркуляционный электронасос, а когда температура жидкости поднимается до требуемого уровня, отключает его. Применение температурного датчика для управления работой рециркуляционного насоса позволяет поддерживать стабильную температуру жидкости в обслуживаемом трубопроводе. Удобным при использовании температурного датчика является и то, что его можно отрегулировать на любые значения температуры, при которых он будет срабатывать.

Рециркуляционный насос Grundfos с термостатом (датчиком температуры)

Управление посредством таймера

Бытовые рециркуляционные насосы могут оснащаться таймерами, которые будут включать и отключать оборудование по определенному расписанию. Время срабатывания таймера и продолжительность работы оборудования рассчитываются в зависимости от протяженности трубопровода и объема жидкости в нем, при расчете также учитываются тепловые потери в трубах и производительность помпы.

Используя таймер, можно увеличить период между отключением рециркуляционного насоса и его последующим включением вплоть до недели. Данная опция особенно актуальна в тех случаях, когда в горячей воде в определенный период нет необходимости, соответственно, включать насос и нагружать его вхолостую также нет смысла.

Рециркуляционный насос с встроенным таймером

При использовании насоса для рециркуляции воды важно также знать, как подключаются такие устройства к системам отопления и ГВС. Существуют две основные схемы подключения рециркуляционного насоса:

• последовательная (электронасос подключается к одному контуру трубопровода, который обслуживает все водозаборные точки);
• параллельная (рециркуляционное оборудование подключается к нескольким контурам трубопровода вместе с коллектором).

Выбор циркуляционного насоса для системы отопления и ГВС

Конструкция и принцип действия

Все циркуляционные насосы имеют центробежный принцип работы. Они встраиваются в разрез трубопровода. Причем, входной и выходной фланец у них делаются одинакового диаметра для удобства монтажа. Преимущества центробежной конструкции:

• отсутствие трущихся элементов (кроме двух подшипников);
• не более одного герметизирующего сальника (и то, он может быть исключен);
• совместимость крыльчатки с высокими скоростями вращения электродвигателей; (нет шумного редуктора).

Центробежный тип является самым часто используемым не только в сетях отопления, но и в других приложениях. Это универсальный общепромышленный тип насоса. Она может работать многие годы без обслуживания. Единственный изнашиваемый компонент — подшипники и сальник.

Типы циркуляционных насосов

По приводу есть один вариант — электрический двигатель. По его питанию два варианта — однофазная сеть 220 и трехфазная промышленная.

• Первый тип используется в бытовых моделях.
• Второй — в промышленных для котельных.

Трехфазный ток обеспечивает больший КПД двигателя. В обоих типах двигателей отсутствуют контактные щетки, поэтому обслуживания они почти не требуют. Любой тип электрического двигателя может быть исполнен в двух конструктивных решениях.

С мокрым ротором

Это самый надежный вариант из всех представленных в продаже. Основное преимущество этой конструкции — отсутствие герметизирующего сальника. Дело в том, что на практике, сальники изнашиваются намного быстрее подшипников. Они перестают работать даже при самом незначительном зазоре, в то время как подшипники могут функционировать с зазором (если вибрация крыльчатки находится в допустимых пределах).

По этой причине циркуляционные насосы с мокрым ротором могут работать десяток лет без обслуживания. Они очень популярны и востребованы в продаже. Их рекомендуется приобретать для использования в домашней сети отопления. Еще одно их преимущество — минимальный уровень шума.

С сухим ротором

В этой конструкции ротор электродвигателя отделен от всасывающей камеры с крыльчаткой подшипником герметичным сальником. Это уязвимый компонент, но современные технологии позволяют его исполнить довольно надежно. Тоже на несколько лет работы.

Конструкция с сухим ротором обеспечивает другие преимущества :

• ремонтопригодность (электродвигатель расположен за пределами корпуса);
• более высокий КПД (это их главное преимущество);
• могут работать при большем давлении в отопительном контуре.

Сухой ротор будет оптимален для насоса повышенной производительности. Где нужно учитывать каждый кВт энергии при круглосуточной работе. Если в доме есть котельная в отдельном помещении, то он — лучший вариант.

Мощные модели сделаны с приводом от унифицированных промышленных электродвигателей. Они максимально дешевы обслуживании. Дополнительное их преимущество — низкие требования к чистоте теплоносителя. Там обычно постоянно присутствуют отделившиеся частицы накипи, ржавчины и другой мусор. Для мокрого ротора они могут оказаться опасны, в то время как насос с сухим ротором будет работать исправно.

Как правильно подобрать циркуляционный насос для отопления

При подборе учитываются характеристики мощности и диаметр установочных фланцев. Очень удобно, когда эти параметры указаны в проектной документации на строящуюся систему отопления. При самостоятельной сборке их нужно правильно рассчитать.

Самые важные параметры :

• производительность;
• рабочая температура теплоносителя;
• рабочее давление.

При подборе нужно учесть репутацию фирмы производителя, что также актуально и при выборе сважинного насоса. Изделия известных концернов с хорошей репутацией служат дольше. Также к ним проще искать запчасти и комплектующие.

Данные по температуре и давления можно узнать, посмотрев характеристики котла. А вот производительность придется рассчитывать дополнительно. Здесь нужно учесть гидравлическое сопротивление контура, требуемый напор и множество других параметров. Иногда требуемые характеристики производительности указаны в инструкции к котлу.

Расчет производительности

Сначала принимаем значение требуемой теплоты для обогрева равной 70 – 100 Вт на 1 квадратный метр площади комнаты. Далее ведем расчет по формуле: необходимая производительность насоса равна мощности всей системы отопления, умноженной на 0.86, и разделенной на разницу температур теплоносителя на входе и на выходе.

В стандартном написании формула выглядит так :

• Р — мощность котла в кВт,
• Tf – выходная температура, (например 90 С)
• Tr – температура обратной магистрали.

Пример расчета: дом площадью 100 м. Котел 10 кВт, выход воды из котла – 70 С, обратный сток – 50 С (20 С разницы).

Значит, получаем: 10 : 0,86 = 8,6 (70-50=20) = 0,43м/час (8600:20). Расчет довольно простой и универсальный.

Как выбрать циркуляционный насос для ГВС

Термостойкие циркуляционные насосы можно использовать не только в отопительных сетях, но и в горячем водоснабжении. Подбор тоже ведется по характеристикам рабочей температуры, давления и производительности.

Использовать малоэффективные модели с мокрым ротором нет смысла, так как в горячем водоснабжении он будет включен лишь периодически. Нужно выбрать хорошую производительную модель с сухим ротором. Правильный выбор позволит забыть о такой проблеме, как недостаточный напор горячей воды из крана.

Еще одна проблема, которая полностью решается установкой циркуляционного насоса в контуре горячего водоснабжения — остывание воды в трубах. Он заставляет воду циркулировать продолжительное время (иногда его включают постоянно, но это необязательно).

Важные технические характеристики

Помимо основных характеристик производительности, рабочей температуры и давления, нужно учесть еще и дополнительные. Из них — монтажные размеры и способ подключения.

Фланцевое соединение почти всегда используется в промышленных насосах и бытовых средней и большой мощности. Маломочные модели с мокрым ротором хорошо подходят для котельных без выделенного помещения.

Требования к монтажу циркулярного насоса

Основное требования — полная герметичность соединений. Обычно насос монтируется рядом с котлом.

Очень удобно, когда котельная занимает отдельное подсобное помещение. Если разводка труб уже выполнена, то габариты должны к ней подходить.