Циркуляционные насосы отопления: вертикальный и другие

Сети отопления, где естественная самопроизвольная циркуляция воды, справляются с обогревом небольших домов. С помощью вертикальных циркуляционных насосов осуществляется принудительная циркуляция теплой воды в замкнутых отопительных системах, в результате чего могут обогреваться большие дома и дома с разветвленной разводкой труб.

Устройство и принцип действия

Циркуляционные насосы – это узкоспециализированное оборудование, назначение которого заключается в принудительной циркуляции воды. Насос включает в себя:

• Корпус, который производится из нержавеющих металлов (стали, чугуна, латуни, бронзы) и сплавов;
• Ротор. Для изготовления применяется керамика или высококачественная сталь;
• Вал ротора. Включает в себя колесо-крыльчатку с лопастями;
• Электродвигатель, имеющий определенную мощность, для приведения в движение ротора.

Вертикальный насос, как часть замкнутого трубопровода, всасывает жидкость с одной стороны, за счет вращения крыльчатки ускоряет ее движение, а затем выталкивает воду с другой стороны. Благодаря этому процессу на входе создается разряженное пространство, а на выходном патрубке – компрессия.

За счет равномерной работы оборудования поддерживается определенный уровень давления в отопительной системе. Однако, для увеличения его показателя необходимо применять специальное устройство. Циркуляционный насос, прежде всего, применяется для преодоления сопротивления на участках системы отопления.

Разновидности

«Сухой» насос

В «сухом» устройстве нет прямого контакта ротора с водой, поскольку он защищается несколькими уплотнительными кольцами. Изготавливаются уплотнительные кольца из угольного агломерата, высококачественной стали или керамики, окиси алюминия – все зависит от типа применяемого теплоносителя.

Движение колец относительно друг друга инициирует запуск оборудования. Идеально отполированные детали, соприкасаясь друг с другом, образуют тонкую водяную пленку. Разница уровней давления наружного пространства и атмосферы системы отопления создает герметизирующее соединение. Благодаря пружинам кольца прижимаются навстречу друг другу, и в результате изнашивания деталей, они без посторонней помощи подгоняются друг к другу.

Период эксплуатации уплотнительных колец составляет не менее трех лет, при этом,сальниковая набивка менее долговечна и нуждается в постоянной смазке и охлаждении. Главная особенность работы этого агрегата – высокий уровень шума, что подразумевает под собой его установку в отдельное помещение. Коэффициент полезного действия составляет 80 процентов.

Применяя «сухой» циркуляционный агрегат со скользящими торцевыми кольцами, следует осуществлять контроль присутствия взвеси в перекачиваемой жидкости и общей степени запыленности помещения. Это объясняется тем, что при работе насоса с сухим типом ротора создаются воздушные завихрении, притягивающие частички пыли. Попадая в теплоноситель, мелкий мусор повреждает поверхность уплотнительных колец и нарушает герметичность. Работа «сухого» насоса характеризуется постепенным разрушением торцевых колец, поэтому они нуждаются в водяном слое между рабочими поверхностями. Водяной слой выполняет роль смазки.

В свою очередь, «сухие» насосы делятся на:

Горизонтальные насосы

Иначе их еще называют консольными. Передняя часть вала оснащена всасывающим патрубком, а корпус – нагнетательным патрубком. Электродвигатель устанавливается горизонтально.

Вертикальные насосы

Патрубки имеют одинаковый диаметр и располагаются на одной оси. Электродвигатель монтируется в вертикальном положении.

Блочные насосы

Поступление теплоносителя осуществляется по осевому направлению, а выводится по радиальному направлению.

«Мокрый» насос

Отличается от «сухого» устройства тем, что крыльчатка погружается в теплоноситель, который одновременно смазывает и охлаждает двигатель. От попадания влаги электрическая часть двигателя защищается с помощью герметичного стакана из нержавеющей стали, который устанавливается между статором и ротором.

Для производства ротора используется керамика, на изготовление подшипников уходит графит или керамика. Корпус оборудования производится из латуни, бронзы или чугуна. Главная особенность работы «мокрого» типа – низкий уровень шума, долговечность, простые настройки и ремонт.

Показатель коэффициента полезного действия «мокрого» насоса ниже, чем у «сухого» агрегата приблизительно на 30 процентов, и составляет 50 процентов. Это обуславливается тем, что невозможна герметизация металлической гильзы, которая отделяет статор от носителя тепла, при немаленьком диметре ротора. Однако, для бытового применения, где нет необходимости в циркуляции воды в системах отопления большой протяженности, такое оборудование применять целесообразно.

В конструкцию «мокрых» насосов входят:

• Корпус оборудования;
• Электрический мотор со статором;
• Короб с клеммниками;
• Рабочее колесо;
• Картуш, состоящий из вала с подшипниками и ротора.

Модульная сборка «мокрого» насоса позволяет заменить поломанную часть агрегата на новую.

В «мокрые» циркуляционные агрегаты устанавливаются одно- или трехфазные электродвигатели. Крепление оборудования к трубопроводу системы отопления осуществляется резьбовым или фланцевым соединением – на тип крепления влияет мощность и производительность насоса.

За счет строго горизонтального положения вала обеспечивается доступ воды к подшипникам, которая используется как смазочный материал. Следовательно, чтобы работа оборудования была бесперебойной и продолжительной, необходимо соблюдать это правило.

Выбор циркуляционного насоса

Выбирая насос для системы отопления, прежде всего, необходимо обращать внимание на его производительность. Следует отметить, что под качественным отоплением не всегда подразумевается выбор большого насоса с высокой мощностью. Такой насос создает излишний шум, имеет высокую стоимость, да и потребности нет в таком насосе.

Для грамотного выбора насоса требуется точный расчет производительности агрегата, который будет оптимально подходить для дома. Для расчета потребуются следующие данные: диаметр трубопровода, температура теплоносителя, напор, пропускная способность и мощность котла.

Следует также знать, какой объем воды проходит в минуту через систему отопления. Кроме этого, рассчитывается количество воды, которое необходимо для нормальной работы радиатора и уплотнительных колец системы отопления.

На мощность насоса влияет длина трубопровода системы отопления. Зачастую, на 10 метров трубопровода требуется приблизительно 0,5 м напора насоса.

Для расчета расхода теплоносителя необходимо просто его прировнять к мощности котла. Например, мощность котла равна 25 кВт, следовательно, расход теплоносителя равен 25 литров в минуту. Батареи с мощностью 15 кВт нуждаются в 15 литрах воды в минуту. Стоит отметить, чем диаметр трубопровода меньше, тем больше будет сопротивления при передвижении теплоносителя.

Трубы, имеющие небольшое сечение, обладают высоким гидравлическим сопротивлением, следовательно, появляется необходимость установки оборудования с высокой мощностью. Трубы с небольшим диаметром не нуждаются в установке высокопроизводительного оборудования.

Расчет, приведенный выше, условен и может применяться только для отопительных систем небольшой протяженности. В других ситуациях лучше всего обратиться за помощью к специалистам или пользоваться формулами из СНиПа 2.04.05-91.

Технология монтажа насоса

Схемы установки

Бывают однотрубные и двохтрубные схемы. Однотрубная схема монтажа подразумевает постоянный расход теплоносителя и небольшой температурный перепад. Двухтрубная схема установки подразумевает переменный расход теплоносителя и высокий температурный перепад.

Выбор места установки насоса

Схема установки оборудования должна учитывать необходимость периодического обслуживания оборудования.

Раньше устройства с «мокрым» типом ротора устанавливались в обратку. Было мнение, что охлажденная вода, которая омывала рабочую часть агрегата, способна продлить эксплуатационные свойства сальниковой начинке, роторам и подшипникам. Современный рынок занимается выпуском насосов с деталями и узлами, изготовленными из материалов, которые не портятся от горячей воды, поэтому установка их возможна, как на обратном трубопроводе, так и на подающем.

Для повышения давления в области всасывания устройство монтируется на подающем трубопроводе, при этом он располагается недалеко от расширительного бака. Такая схема монтажа создает высокую температуру на заданном участке системы отопления. Только перед тем, как установить байпас с насосом, необходимо удостовериться, что оборудование способно вынести давление горячей воды (двухтрубная схема монтажа).

Для реконструкции системы отопления с мембранным баком установку байпаса с агрегатом осуществляют на обратку. Также рекомендуется приближение насоса к расширительному баку. Если из-за этого сильно осложняется доступ к оборудованию, то есть возможность монтажа на поставляющий тепло трубопровод, однако, потребуется врезка обратного клапана, который располагается вертикально.

Расположение устройств при подключении насоса

Для правильной установки насоса необходимо соблюдать ряд правил:

• Шаровые краны должны устанавливаться по обе стороны оборудования. С их помощью обеспечивается демонтаж агрегата для обслуживания и осуществления ремонта.
• Перед насосом монтируется фильтр, необходимый для защиты системы от механических частиц, которые поступают с водой.
• Верхняя часть байпаса оснащается воздушным клапаном ручного или автоматического типа, предназначенного для удаления скопившегося воздуха.
• На корпусе указана стрелка, направление которой следует соблюдать. Направление перемещения теплоносителя должно совпадать с направлением этой стрелки.
• Установка «мокрого» насоса должна быть строго в горизонтальном положении, чтобы не допустить повреждения рабочей части прибора в случае, когда электродвигатель будет не полностью погружаться в воду.
• Клеммы агрегата должны «смотреть» наверх.
• Для защиты всех резьбовых соединений необходимо использовать герметик и прокладки между сопряженными частями.

Для безопасности применения насоса подключение его следует осуществлять в розетку с заземлением. Поэтому, перед установкой насоса для отопления, необходимо обеспечить заземление.

Последовательность работ

• Если установка осуществляется в действующую систему, предварительно сливается теплоноситель. Отопительная система, которая много лет интенсивно эксплуатировалась, нуждается в нескольких наполнениях и сливаниях, чтобы полностью очистить систему от механических загрязнений.
• Функциональная цепочка из арматуры и агрегата устанавливается согласно вышеописанным правилам в месте, запланированном для врезки оборудования.
• По завершении всей установки оборудования и арматуры, система отопления заполняется водой.
• После необходимо открыть центральный винт, чтобы удалить лишний воздух из насоса. Находится этот винт на крышке корпуса. Об удалении всего лишнего воздуха можно будет узнать по выступившей из отверстий воды.

Вывод воздуха должен проводиться перед каждым запуском насоса с ручным управлением, для чего открывается клапан, включается насосный агрегат на пять минут, и «развоздушивание» еще раз повторяется. Запускать насос с ручным управлением, пока система имеет воздух, и пока в ней нет воды, не следует.

Стоимость монтажа

На стоимость монтажа циркуляционного насоса влияют модель самого агрегата, сложность обводных труб и количество контуров трубопровода.

Как установить циркуляционный насос

В системы отопления с принудительной или естественной циркуляцией ставят циркуляционные насосы. Он нужны для повышения теплоотдачи и для возможности регулировки температуры в помещении. Установка циркуляционного насоса — задача не самая сложная, при наличии минимума навыков справиться можно самостоятельно, своими руками.

Что такое циркуляционный насос и для чего он нужен

Циркуляционный насос это такое устройств, которое изменяет скорость движения жидкой среды без изменения давления. В системах отопления ставится для более эффективного обогрева. В системах с принудительной циркуляцией он — обязательный элемент, в гравитационных — можно ставить, если требуется увеличить тепловую мощность. Установка циркуляционного насоса с несколькими скоростями дает возможность менять количество переносимого тепла в зависимости от температуры на улице, поддерживая таким образом стабильную температуру в помещении.

Циркуляционный насос с мокрым ротором в разрезе

Есть два типа подобных агрегатов — с сухим и мокрым ротором. Устройства с сухим ротором имеют высокий КПД (порядка 80%), но сильно шумят, требуют регулярного обслуживания. Агрегаты с мокрым ротором работают почти бесшумно, при нормальном качестве теплоносителя могут качать воду без отказов более 10 лет. Они имеют меньший КПД (порядка 50%), но их характеристик более чем достаточно для отопления любого частного дома.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве. Остальное неважно.

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Обвязка

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Подключение к электропитанию

Работают циркуляционные насосы от сети 220 в. Подключение — стандартное, желательна отдельная линия электропитания с автоматом защиты. Для подключение требуются три провода — фаза, ноль и заземление.

Схема электрического подключения циркуляционного насоса

Само подключение к сети можно организовать при помощи трехконтактных розетки и вилки. Такой способ подключения используется, если насос идет с подключенным питающим проводом. Также можно подключить через клеммную колодку или напрямую кабелем к клеммам.

Клеммы располагаются под пластиковой крышкой. Ее снимаем, открутив несколько болтов, находим три разъема. Они обычно подписаны (нанесены пиктограммы N — нулевой провод, L — фаза, а «земля» имеет интернациональное обозначение), ошибиться трудно.

Куда подключать кабель электропитания

Так как от работоспособности циркуляционного насоса зависит вся система, имеет смысл сделать резервированное питание — поставить стабилизатор с подключенными аккумуляторами. При такой системе электропитания все будет работать и несколько суток, так как сам насос и автоматика котла «тянут» электричества по максимуму 250-300 Вт. Но при организации надо все просчитать и подобрать емкость аккумуляторов. Недостаток такой системы — необходимость следить за тем, чтобы аккумуляторы не разряжались.

Как подключить циркуляционник к электричеству через стабилизатор