Зачем нужен насос для котла отопления и как его выбрать

Одним из важнейших элементов системы отопления является циркуляционный насос. Именно он отвечает за полноценную работу котла и равномерный прогрев помещений за счет принудительной циркуляции теплоносителя. Вот почему важно правильно подобрать этот прибор, чтобы в системе не возникало сбоев. В материале далее мы рассмотрим, какие бывают циркуляционные насосы, приведем их основные характеристики и расскажем, в каких случаях они нужны.

Разновидности насосов

Насос для котла отопления приводится в действие специальным ротором с лопастями на концах, которые и перекачивают жидкость по трубам. Как правило, в насосах устанавливают по одному ротору, но бывают модели и с двумя такими приспособлениями.

В любом случае, циркуляционный насос, вне зависимости от количества роторов, может работать продуктивно только при отсутствии воздуха в отопительном контуре.

Различают насосы с сухими и с мокрыми роторами. Рассмотрим их особенности.

Циркуляционные насосы с мокрым ротором

В данном случае ротор насоса в котельную для отопления опущен прямо в воду. Благодаря особой конструкции, циркулирующий в отопительном контуре теплоноситель выступает одновременно в качестве смазочного материала и охладителя для отдельных частей насоса. Данный тип оборудования отличается практически бесшумной работой, поскольку большинство звуков и вибрация поглощается жидкостью, в которую погружен насос.

Установка водяного насоса в систему отопления возможна равно как для осуществления только обогрева помещения, так и для вспомогательного снабжения жильцов горячей водой. Данные установки широко применяются на промышленных объектах и в частных жилых домах. Единственное отличие в том, что в промышленности используются более мощные установки.

Удостовериться в работоспособности прибора можно при визуальном осмотре (нужно отвинтить заднюю крышку), а также с помощью аппаратной диагностики.

Насосы с сухими роторами

Другая разновидность циркуляционных насосов сконструирована таким образом, что их роторы защищены от прямого контакта с теплоносителем. Обычно такие модели намного мощнее предыдущего варианта, они способны перекачивать довольно большие объемы воды, поэтому пользуются спросом при оборудовании систем отопления в помещениях больших размеров.

Одно из главных отличий между циркуляционным насосом отопления с защитой от влаги и прибором с мокрым ротором заключается не только в принципе размещения мотора, но и в возможности замены двигателя на компонент с большей мощностью, если это потребуется.

Модели циркуляционных насосов данной группы различаются по типу соединения с двигателем. Центробежные насосы могут быть муфтовыми или же фланцевыми.

Назначение циркуляционного насоса

Открытые системы отопления с естественным типом циркуляции жидкости используются уже очень много лет, даже сейчас их можно увидеть в некоторых домах. Они функционируют благодаря воздействию физических законов. К тому же, трубы в таких системах установлены с некоторым уклоном. Те потребители, кто только рассматривает варианты, не всегда знают, нужен ли циркуляционный насос для отопления такого типа.

Стоит отметить, что в случае грамотного монтажа, открытая система отопления с естественной вентиляцией является вполне функциональной и эффективной. Однако мелкие огрехи в процессе сборки способны повлиять на ее продуктивность. Циркуляционный насос позволяет компенсировать все недостатки и обеспечить дом теплом, когда это необходимо.

С помощью циркуляционного насоса можно обойти такие важные условия отопления с естественным типом вентиляции, как:

• наличие обязательного уклона труб при использовании насоса для парового отопления становится неактуальным – оборудование справится с перекачиванием теплоносителя;
• сечение труб может быть несколько меньше, чем необходимо для самопроизвольной циркуляции;
• циркуляция теплоносителя не блокируется пробками, образующимися из-за разницы температуры воды;
• из-за всегда одинаковой скорости циркуляции воды система прогревается намного быстрее и равномернее;
• благодаря небольшому расхождению в температуре воды, в контуре достигается некоторая экономия топлива.

Стоит отметить, что сохранение стабильной температуры воды в отопительном контуре не только предполагает экономию топлива, но и позволяет эксплуатировать котел в щадящем режиме, продлевая при этом его срок службы. Теплообменник не перегревается, так как жидкость всегда движется с одинаковой скоростью.

Таким образом, те отопительные системы, в которых предусмотрен циркуляционный насос, используют топливо более эффективно и экономно.

Преимущества котлов отопления с насосом

Схема подключения водяного насоса отопления позволяет оборудовать систему регуляторами температуры. Если возле каждого радиатора установить такие приборы, можно управлять прогревом теплоносителя в отопительном контуре и помещения в целом. Более того, благодаря применению регуляторов температуры, достигается экономия топлива, поскольку теплоноситель не разогревается до максимальных значений.

Еще одно преимущество применения циркуляционного насоса в отоплении состоит в том, что постоянное движение теплоносителя не дает трубам и батареям быстро остывать в том случае, если котел временно отключен, так что комфортные условия в комнатах сохраняются дольше.

Важно еще и то, что система с насосом не нуждается в большом количестве теплоносителя – его нужно намного меньше, чем для отопления с естественным типом циркуляции жидкости.

Иногда циркуляционные насосы имеют дополнительные функции. Некоторые модели насосов каждые сутки, даже летом, прокачивают теплоноситель по трубам, чтобы система сохраняла функциональность и не застаивалась. Тем не менее, в некоторых случаях может потребоваться установка еще одного насоса с иными функциями, например, для закачивания воды в систему, если на лето ее сливают.

Что касается тепловых воздушных насосов, то это уже несколько другой тип оборудования, используемый в современных отопительных системах.

Что лучше — насос или естественная циркуляция в системе отопления частного дома

Вы здесь

Движение теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления является основой ее работоспособности. Кроме этого прослеживается определенная тенденция зависимости качества обогрева помещений от скорости движения:

— сравнительно небольшая скорость не дает возможности равномерного прогревания всех установленных батарей (удаленные участки будут прогреваться меньше, так как основное тепло будет уходить на первых по ходу движения теплообменниках);

— слишком быстрый поток резко снижает эффект теплопередачи материала радиаторов, отчего нагрев оказывается некачественным и экономически необоснованным (вода будет проходить слишком быстро и не успевать остывать, в итоге расход топлива будет нецелесообразно увеличен на подогрев и без того горячей воды).

Принципиальные методы движения теплоносителя

Существует всего два метода движения теплоносителя – естественная и принудительная циркуляция. Использование насоса увеличивает общую стоимость системы на 2-3 миллиона рублей или 200-300 рублей после деноминации (стоимость самого насоса и работа по врезке). Если сравнивать эффективность, то здесь лучше всего скажут цифры (за основу берем типовую двухтрубную схему с объемом 100 литров и 5-ю радиаторами по 8 секций).

Считаем условное энергопотребление:

— каждая секция соответствует 0,2 кВт мощности, то есть суммарно мы имеем 0,2*40=8 кВт, добавим 25% на технологический запас и получим — 10 кВт;

— при расчете естественной циркуляции необходима «игра» с диаметрами труб (минимум 3 размера на уменьшение от котла к последней батарее и на увеличение от первой батарей к котлу) и соблюдение уклонов 1-5 мм на метр длины (стандартно принимают 2-3 мм).

Совет:

Выбирая трубы для системы отопления, не пытайтесь угадать и взять дешевле. Лучше всего присмотритесь к полимерным изделиям, так как они гораздо лучше сохраняют тепло, перенося его непосредственно на батареи. При этом они существенно дешевле, надежнее, долговечнее и легче в монтаже. Главная их особенность – абсолютная гладкость внутренних поверхностей, что практически исключает трение (уменьшает удельное сопротивление системы), практически полностью исключает образование засоров вместе с потерей скорости движения.

Расходуемая мощность распределяется неравномерно, а в обратной геометрической прогрессии (в процентах) — 50, 25, 12,5, 6,75 и 3,375 (оставшиеся 2,42 попадают под технологические потери). Сложность в том, что температура теплоносителя падает с такой же силой, но в прямом порядке. То есть — на обратном трубопроводе мы имеем при начальном нагреве чуть более 2-х процентов (температурный коридор берется от температуры нагрева и до Н.У. (нормальные условия) – всего-то 20 градусов.

Примечание:

Здесь нет формулы как таковой. При различных расстояниях между батареями и при установке разного количества секций радиаторов цифры будут меняться. Физический смысл зависимости заключается в формировании скорости потока теплоносителя (каждая батарея отбирает определенный объем, поэтому скорость падает). Естественно, что с этим можно бороться, вкладываясь в покупку дорогостоящих кранов, но общий смысл не изменится – не получится выровнять скорость и объем воды на протяжении всей системы. Сравнительно постоянно нагнетаемое давление не дает температуре падать быстро, так как полный круг прохождения системы происходит быстрее, чем при естественном движении.

Принудительная циркуляция дает скорость и более равномерный нагрев с потерей тепла по арифметической прогрессии (в процентах) — 20, 18, 16, 14, 12 (оставшиеся 20% возвращаются в котел на догрев).

При равной температуре нагрева расход топлива для принудительной системы снижается почти на 18%.

Работа котельного агрегата

При любом виде топлива снижение расхода приводит к более длинному циклу работы оборудования. Так называемая технологическая пауза при естественном движении короче, поэтому меньше суммарный коэффициент температурного расширения материала теплообменника:

— при естественной циркуляции он составляет от 0 до 25%;

При этом быстрее сгорает запальник, есть вариант задувания (при сильном порывистом ветре) или выхода из строя датчика тяги. Проблемы с автоматикой можно не рассматривать, так как экономия топлива практически на нее не влияет.

Основные риски и зависимости

Естественное движение теплоносителя автономно, но в основе своей имеет структуру перепада давления за счет введения в конструкцию расширительного бака (1/10 часть от общего объема системы). Формально можно говорить, что 100-литровая система на самом деле работает со 110-ю литрами, соответственно можно пересчитать все заявленные показатели на 10%.

В то же время насос потребляет электричество для питания электродвигателя в пределах 22-50 кВт/часов в месяц. Являясь зависимой от электроснабжения, такая система не может гарантировать бесперебойную работу, особенно в местах с возможными зимними перебоями (в том числе и кратковременными из-за погодных аномалий, как зимой 2015/2016 года). При выборе энергозависимой схемы работы теплоснабжения обязательно нужно резервировать имеющийся источник питания (электрическую сеть) дополнительными аккумуляторными батареями – ИБП. Их стоимость достаточно велика, но безопасность оправдывает эти траты.

Золотая середина

Наиболее приемлемым вариантом является разработанный компромисс – система изготавливается по канонам традиционного движения теплоносителя, но в самой нижней точке магистрали в нее делается обводная врезка с насосом (магистраль при этом комплектуется шаровым краном «внутри» врезки на магистрали).

Таким образом скорость разогрева батарей и его равномерность значительно увеличиваются. После достижения рабочего ритма насос отключают, открывая кран на прямоток. Замедление движения теплоносителя можно обозначить как 1 градус в минуту, но при условии уже нагретого трубопровода, батарей и самого котла этот показатель сокращается до 0,4 градуса (для систем на стальных или биметаллических радиаторах) и 0,26 градуса (для чугунных батарей).

Когда и для чего нужно устанавливать в систему отопления циркуляционный насос

Довольно часто случается, что старая отопительная система, работающая на принципе естественной циркуляции теплоносителя — воды, перестает справляться с обогревом дома. Иногда, отопительная система изначально спроектирована неправильно и требует намного больше топлива (газ, уголь, дрова и т.д.). Возможно Вы этого и не замечали, но сравнив затраты топлива на обогрев похожего дома у соседа — понимаете, что «где то что-то у Вас неправильно». Можно ли увеличить КПД существующей отопительной системы без больших затрат. В большинстве случаев — да.

Одной из причин уменьшения КПД отопительной системы может быть постепенное изменение схемы отопления в результате ремонтных работ и переделок, а также обрастание внутренних стенок ржавчиной и накипью. В результате происходит уменьшение диаметров труб и повышение шероховатости внутренних стенок, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления отопительной системы и пропаданию циркуляции в ней полностью, или на некоторых участках. Система с естественной циркуляции должна иметь уклон по всей длине магистрали. Уклон этот может измениться уже через год-два после постройки дома в результате просадки фундамента.

Радикальное средство лечения такой отопительной системы – полная переделка. Но это не всегда возможно, более того, сопряжено со значительными затратами и последующим восстановительным ремонтом помещения.

Другой способ — ограничиться минимальным хирургическим вмешательством – врезкой циркуляционного насоса.

Современные циркуляционные насосы для небольших частных домов недороги, надежны, бесшумны и экономичны, поэтому установить насос в отопительную систему стоит и в профилактических целях, для оживления старой гравитационной отопительной системы с естественной циркуляцией и придания ей жизнеспособности и второй молодости.

Почти всегда, после установки насоса в систему отопления, Вы получите прирост КПД котла. Кроме того помещение нагревается в несколько раз быстрее и равномерно. Особенно ощутимо в межсезонье, когда котел включается не постоянно а по необходимости. Все помещения будут прогреваться быстро и равномерно. Все это экономит затраты топлива и довольно существенно.

Основные преимущества установки циркуляционного насоса в систему отопления

• увеличение КПД системы;
• быстрое прогревание воздуха во всех помещениях, увеличение отапливаемой площади;
• выравнивание температурных показателей в трубопроводе;
• исключение завоздушенности труб;
• уменьшенный расход топлива;
• возможность установки полотенцесушителей, термостатов;
• применение труб малого диаметра;
• небольшая стоимость оборудования и установки.

Циркуляционный насос – это возможность быстро повысить качество обогрева дома без демонтажа всей системы и больших финансовых трат.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением ИБП для циркуляционного насоса.
Другой способ — установка насоса по байпасной схеме. Тогда при отсутствии электричества Вы можете переключиться на работу контура без насоса. Эта схема подробнее будет рассмотрена ниже.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления. Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, обеспечивают более быстрый и равномерный прогрев всех участков водяного контура, независимо от удаленности от водогрейного агрегата.

Куда установить циркуляционный насос?

Если у Вас твердотопливный котел, то, при врезке насоса в существующую систему, устанавливать его лучше всего на обратку, рядом с котлом, чтобы на него не оказывала отрицательное влияние слишком большая температура воды в подаче из котла, разожженного на полную мощность. Чтобы сохранить способность работы котла без циркуляционного насоса, устанавливать насос желательно по байпасной схеме – это обводной участок магистрали, предусматривающий возможность переключения отопительной системы на естественную циркуляцию, в обход насоса.

Байпасный узел можно изготовить самому, или приобрести готовый, они часто имеются в продаже на рынках, полукустарного изготовления. Не бойтесь, что он не подойдет к купленному Вами насосу. Достаточно измерить установочный размер разрыва байпасного узла, между шаровым краном и фильтром, предназначенный для установки насоса. Он должен составлять 180 миллиметров.

Стандартный размер циркуляционного насоса составляет ровно 180 миллиметров. Существуют и короткие версии, 130 миллиметров, предназначенные для установки в насосные блоки быстрого монтажа, но в обычной розничной сети такие насосы практически не встречаются.

Важно! При использовании байпасной схемы для установки насоса, отвод на расширительный бак и предохранительный клапан ОБЯЗАТЕЛЬНО врезайте до или после вентилей, отсекающих насосный или байпасный участок. Расширительный бак и предохранительный клапан не должны оказаться отсечены от отопительной системы при любой схеме работы, насосной или естественной!

Что необходимо сделать перед установкой насоса в систему отопления?

Итак, как Вы помните, у вас старая отопительная система, полная шлама и ржавчины, который необходимо по возможности удалить. В большинстве случаев доступна только элементарная промывка. Просто слить воду из системы недостаточно, так как ее слив осуществляется через сливной кран небольшого диаметра. При этом вода по системе двигается очень медленно, потому что основные диаметры трубопроводов гораздо больше диаметра сливного крана и весь шлам и ржавчина спокойно оседают в трубе.

Больше всего склонны к засорению стальные трубы. Это обусловлено их шероховатой поверхностью, которая с годами становится только всё более неидеальной. Полипропиленовые, пластиковые, оцинкованные трубы более гладкие и менее восприимчивы к оседанию на них ржавчины – её просто смывает потоком теплоносителя.

Поэтому, когда вы вскрыли обратный трубопровод, вырезав участок под установку насоса, промойте систему, подключив ее к водопроводу через шланги. Постарайтесь обеспечить максимальный проток через отопительную систему, с максимально возможным напором. Хорошего скоростного потока в трубах большого диаметра Вам все равно создать не удастся, так что потратьте на промывку чуть большее время, чем хотелось бы, пусть вытечет максимально возможное количество шлама и ржавчины.

Как выбрать циркуляционный насос для установки в отопительную систему с естественной циркуляцией?

Важный момент, которому необходимо уделить некоторое внимание. При конструировании новых систем насосы подбирают, отталкиваясь от общей тепловой мощности отопительной системы, определяют необходимый для такой мощности общий проток (расход) теплоносителя через систему и к нему приравнивают необходимую производительность циркуляционного насоса.

Далее рассчитывают общее гидравлическое сопротивление отопительной системы и вычисляют необходимый напор циркуляционного насоса. Полные расчеты сложны и для небольшого частного дома не нужны. Для небольших домов (да и для больших тоже) существует упрощенные и доступные даже для полностью неподготовленных людей методики расчета. В интернете довольно много методик — выбирайте какая вам больше нравится и рассчитайте параметры для выбора насоса.
Тепловую мощность уже существующей отопительной системы определить еще проще – посмотрите ее на шильдике отопительного котла.

Для зданий, относительно небольшой площади, существует методика расчета насоса без формул. Самостоятельно подобрать мощность циркуляционного насоса можно следующим образом:

• По производительности котла. Расчет циркуляционного насоса для системы отопления частного дома выполняют, принимая во внимание, что 1 кВт мощности водогрейного оборудования соответствует коэффициенту пропускной способности равной 1 л/мин. Соответственно, для котла на 25 кВт, потребуется установить насос с показателем от 1500 л/час.
• Расчет напора циркуляционного насоса системы отопления. В технической документации указывается параметр напора в метрах водяного столба. По данному параметру можно определить длину водяного контура и подсчитать необходимое количество насосов в системе.
  Считается, что для 10 п.м. трубопровода, необходимо 0,6 м напора водяного столба. Оптимальный выбор насоса для 1 этажного дома — это стандартные модели с 6 м. в. ст. Станции подойдут для помещений с трубопроводом до 100 п.м.
  Если напора недостаточно, устанавливают второй насос или подбирают более мощную модель. Этот же принцип расчетов используют при выборе насоса для 2-х этажного дома.

Основные паспортные показатели циркуляционного насоса — производительность, напор и расход. В первую очередь, должен интересовать расход, он определяется по формуле:

Q= N/(t2-t1)

N – мощность теплогенераторной установки. Если нет шильдика, очень и очень приближённо можно взять за основу усреднённые данные потребности в тепловой энергии на отопление — 0,1 кВт/м2, помноженное на отапливаемую площадь в м2.
t1 – температура теплоносителя на входе (обратка), в среднем 65 ºС
t2 – расчётная температура теплоносителя на выходе (подача), для обычных систем в среднем 90 ºС.

Напор насоса приближённо определяют, исходя из показателя 100 Вт мощности на квадратный метр площади.

Осталось учесть еще один важный момент – особенность установки насоса в систему с естественной циркуляцией.

Для системы с принудительной, насосной циркуляцией у Вашей старой системы очень толстые трубы. При конструировании новых отопительных систем, диаметр труб выбирают таким, чтобы скорость потока в них была в диапазоне от 0,4 до 1,5 метров в секунду. При меньшей скорости из системы не будет удаляться воздух и воздушные пузыри так и останутся висеть в трубах, при большей скорости потока возможно гудение труб и ускоренный износ элементов отопительной системы. Большая скорость с гудением в трубах Вам не грозит, а вот очень маленькая, с плохо удаляющимся из системы воздухом вполне вероятна.

Но не все так плохо. У Вас ведь система с хоть и плохой, но естественной циркуляцией и система промыта! Поэтому подбирать насос исходя из диаметра труб нет никакой необходимости, просто возьмите модель насоса на одну ступеньку выше в номенклатуре.