Регулирование параметров циркуляционного насоса в зависимости от нагрузки системы отопления

В нашем климатическом поясе наблюдаются значительные колебания температуры наружного воздуха. Летом столбик термометра поднимается до температуры плюс 20 °C – 30 °C, а зимой падает до минус 15 °C – 30 °C и даже ниже. Однако такие колебания совершенно неприемлемы для температуры воздуха в жилых помещениях. Сначала был огонь, которым обогревали пещеры, позднее были изобретены системы отопления.

В зависимости от сезонных колебаний температуры наружного воздуха изменяется потребность в тепловой энергии. В те времена, когда все самые распространенные виды топлива (дрова, уголь и даже масло на заре развития систем отопления) стоили очень дешево, а также когда отопление субсидировалось государством (в бывшей ГДР), было все равно, сколько тратить на отопление. В крайнем случаеможно было просто открыть окно. Такой способ регулирования температуры в помещении можно в шутку назвать «двухпозиционным регулированием»: «окно открыто/окнозакрыто».

Первый нефтяной кризис, произошедший в 1973 г., показал необходимость экономного использования энергоресурсов. С тех пор особое значение приобрел вопрос хорошей теплоизоляции зданий. Появлялись новые технологии в строительстве, постоянно изменялись законодательные требования. Разумеется, параллельно с этим совершенствовалась и отопительная техника.

Сначала широкое распространение получили термостатические вентили, позволяющие индивидуально регулировать температуру в помещении. Однако на практике это означало ограничение подачи горячей воды, что вызывало повышение давления в насосах с фиксированной частотой вращения (вдоль характеристики насоса) и, как следствие, возникновение шумов в клапанах. Тогда были изобретены перепускные клапаны, предназначенные для сброса избыточного давления.

Переключение частоты вращения насоса

Производители насосов предлагают насосы с мокрым ротором с ручным регулированием частоты вращения. По мере уменьшения частоты вращения уменьшается и объемный расход (подача) — в зависимости от пропускной способности термостатических и регулирующих клапанов. Благодаря таким свойствам циркуляционный насос можно переключить на меньшую частоту вращения, когда нужно уменьшить температуру в помещении, и наоборот.

Чтобы частоту вращения моторов можно было изменять, в их конструкции использовались многосекционные обмотки. Если через трубопроводы системы отопления проходит небольшое количество воды, то сопротивление внутри труб низкое, поэтому насос может работать в режиме минимальной частоты вращения. Одновременно значительно уменьшается потребление электрической мощности.

Между тем было разработано большое количество приборов управления, предназначенных для плавного бесступенчатого регулирования циркуляционными насосами систем отопления. Эти приборы управления изменяют частоту вращения автоматически в зависимости от следующих параметров:

• времени,
• температуры воды,
• перепада давления,
• других факторов, влияющих на работу системы отопления.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения насосов

Возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения насосов с сухим ротором, оснащенных моторами большой мощности, в зависимости от отопительной нагрузки появилась еще в первой половине 80-х годов. Для этой цели использовались электронные преобразователи частоты.

Для понимания этой насосной технологии можно вспомнить о том, что в обычной электросети переменный ток имеет частоту 50 Гц. С пропорциональной частотой вращается ротор в моторе насоса. С помощью электронных приборов можно повышатьили понижать частоту переменного тока, т. е. непрерывно регулировать частоту, например, между 100 Гц и 0 Гц.

Однако, в связи с конструктивными особенностями моторов, частота тока в системах отопления не может быть менее 20 Гц или 40 % от максимальной частоты вращения. Так как максимальная теплопроизводительность рассчитывается для самых холодных дней, необходимость эксплуатации моторов с максимальной частотой вращения может возникнуть только в исключительных случаях.

20 лет назад приходилось использовать огромные трансформаторные блоки, сейчас преобразователи частоты настолько малы, что легко могут поместиться в клеммных коробках непосредственно на корпусе насоса. Встроенная система бесступенчатого регулирования частоты вращения гарантирует поддержание установленного напора насоса на постоянном уровне независимо от того, какой должна быть подача, определяемая погодными условиями и особенностями эксплуатации.

В 2001 г. был сделан еще один шаг вперед в плане развития насосов с мокрым ротором. Преимущество последнего поколения этих насосов, называемых также высокоэффективными насосами, состоит в существенной экономии электроэнергии благодаря новейшей технологии ECM (мотор с электронной системой связи, или мотор с постоянным магнитом) в сочетании с высоким КПД.

Способы регулирования насосов

Представленные на сегодняшний день на рынке насосы с электронным управлением позволяют выбирать различные способы регулирования и рабочие режимы с помощью электронного блока управления. При этом следует провести различие между способами регулирования, при которых насос регулируется автоматически, и рабочими режимами, при которых насос не регулируется автоматически, а настраивается на определенную рабочую точку с помощью команд.

Ниже дан обзор наиболее часто используемых способов регулирования и рабочих режимов насоса. Благодаря дополнительным приборам управления и регулирования можно обрабатывать и передавать также целый ряд другой информации.

p-c — Постоянный перепад давления
Электроника поддерживает создаваемый насосом перепад давления в пределах допустимого диапазона на уровне установленного заданного значения перепада давления HS до достижения максимальной характеристики.

p-v — Переменный перепад давления
Электроника выполняет заданное изменение перепада давления, которое должно поддерживаться насосом, например, линейно в диапазоне от HS до 1/2HS. Заданное значение перепада давления (H) уменьшается или увеличивается в зависимости от подачи (Q).

p-cv — Переменный/постоянный перепаддавления
При этом способе регулирования электроника поддерживает создаваемый насосом перепад давления на уровне установленного значения перепада давления до достижения определенной подачи (HS 100 %). При дальнейшем снижении подачи электроника линейно изменяет перепад давления, который должен поддерживаться насосом, в диапазоне от HS 100 % до HS75 %.

p-T — Регулирование перепада давления от температуры
При этом способе регулирования электро-ника изменяет заданное значение перепада давления, которое должно поддерживаться насосом, в зависимости от измеренной температуры среды.

Для этого способа регулирования возможны два варианта настроек:

• регулирование насоса в положительном направлении. По мере повышения температуры перекачиваемой среды заданное значение перепада давления линейно увеличивается в диапазоне от Hмин до Hмакс. Этот вариант применяется, например, в стандартных котлах с постоянно изменяющейся температурой в прямом трубопроводе.
• регулирование насоса в отрицательном направлении. По мере повышения температуры перекачиваемой среды заданное значение перепада давления линейно уменьшается в диапазоне от H макс до Hмин. Этот вариант применяется, например, в котлах, использующих теплоту сгорания, в которых должна поддерживаться определенная минимальная температура на выходе с целью достижения максимально высокого коэффициента использования теплоносителя. Для этого насос должен быть обязательно установлен на обратном трубопроводе системы отопления.

Автоматическое уменьшение частоты вращения (автопилот) насоса

Новые насосы с мокрым ротором и электронной системой управления оснащены функцией автоматического уменьшения частоты вращения (автопилот). При снижении температуры в прямом трубопроводе насос автоматически уменьшает частоту вращения (режим низкой нагрузки). Такой способ регулирования обеспечивает снижение энергопотребления насоса до минимального уровня и в большинстве случаев является оптимальным.

Ручное регулирование насоса

Этот рабочий режим предусмотрен в насосах с электронной системой управления определенной мощности. Частота вращения насоса устанавливается на постоянном уровне в диапазоне между nмин и nмакс с помощью электронного модуля насоса. При выборе режима «Ручное регулирование» функция регулирования перепада давления на электронном модуле деактивизируется.

DDC (Прямое цифровое управление) и соединение насоса с АСУ (Автоматизированной системой управления здания)

В этих рабочих режимах заданное значение передается на электронный модуль насоса через соответствующую систему АСУ здания. Заданное значение рассчитывается в данной системе путем сравнения заданного и фактического значений и передается в виде аналогового сигнала 0 – 10 В/0 — 20 мА или 2 – 10 В/4 – 20 мА либо цифрового сигнала (интерфейс PLR или LON насоса).

Насосы без посредников и наценок ООО «НАСОСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» © 2001-2019
125635 , г. Москва , ул. Учинская, д. 7 Телефон/Факс: +7 (495) 984-80-95

Разгонять дальше или уже тормозить: на какой скорости должен работать насос отопления?

Все современные системы отопления оснащены циркуляционным насосом. С помощью которого, в трубах происходит беспрерывный оборот горячей воды, в результате чего и нагревается помещение.

Они выпускаются в разных комплектациях и могут иметь 3 скорости: минимальную, среднюю и высокую.

Какую ставить скорость на насосе отопления при малой мощности котла

Регулировка мощности циркуляционного насоса, как правило, проводится с целью повысить или, наоборот, снизить его производительность. Чем выше его скорость, тем быстрее горячая вода проходит по трубам и тем больше тепла она отдаёт. В свою очередь, чем она ниже, тем медленнее жидкость проходит по системе, быстрее остывает и соответственно теплоотдача будет меньше.

Минимальную мощность отопительного оборудования устанавливают преимущественно весной. В это время на улице уже довольно тепло, но сам дом прогревается недостаточно и есть необходимость в небольшом подогреве помещения.

Скоростные режимы насосов могут отличаться в зависимости от модели и комплектации. В среднем минимальный показатель составляет 30—35 л/мин, максимальный — 80—90 л/мин.

Для чего нужно проверять настройки

Чтобы удостовериться в максимальной производительности прибора перед началом эксплуатации рекомендуется проверить его настройки. Делается это, как правило, по двум параметрам.

Шумоизоляция. Существует несколько причин, по которым отопительный прибор может издавать сильный шум:

• неправильный монтаж;
• воздух в трубах;
• перепады напряжения;
• неисправность устройства.

Чтобы избежать этих проблем установку лучше доверить мастеру, который проведёт комплексную диагностику, убедится в правильности монтажа и функциональности аппарата.

Равномерный обогрев. Главной причиной неравномерного обогрева радиаторов является недостаточная мощность. Невысокая скорость способствует быстрому остыванию воды, в результате чего тепло просто не доходит в конец системы.

К аналогичной проблеме приводит также завоздушенность или неправильно подобранный режим терморегулятора. Может повлиять на производительность прибора и неправильный монтаж. Особенно это касается алюминиевых и биметаллических батарей, которые должны быть установлены максимально ровно.

Как должны работать циркуляционные насосы с электронным управлением

Модели с электронным типом отопления имеют два вида регулировки скорости: ручной и автоматический. Ручное регулирование подразумевает установку мощности прибора на нужном уровне. Корректировка перепадов давления при этом не осуществляется.

Фото 1. Схема управления циркуляционным насосом DAB EVOSTA с электронным регулированием. Выбор режима работы делается одной кнопкой.

В случае с автоматической регулировкой снижение или увеличение скорости осуществляется самой системой и напрямую зависит от температуры в трубопроводе. Автопилот сам определяет оптимальный уровень работоспособности и при необходимости снижает энергопотребление, не уменьшая при этом производительности.

Важно! Автоматическое снижение скорости насоса возможно только после гидравлической балансировки системы.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается про разные виды циркуляционных насосов и их характеристики.

Перепад температуры на улице — повод включить другую скорость

Наличие нескольких режимов в насосе отопления позволит корректировать уровень обогрева в том или ином помещении. Эта функция важна при резком перепаде температуры на улице. В таком случае прибор можно вручную перевести на необходимую мощность или же включить автопилот, и система сама подстроится под нужную температуру.

«Умный» циркуляционный насос в системе отопления: особенности и преимущества

Прошедший зимний отопительный период с сильными морозами, внезапными оттепелями и частыми переходами через 0 мог выявить все плюсы и минусы в работе системы отопления загородного дома. В результате, в зависимости от эффективности работы оборудования, домовладельцы или потратили на обогрев коттеджа запланированные средства, либо переплатили и задумались, как уменьшить затраты в следующем отопительном сезоне.

Существует несколько способов модернизировать систему отопления и, тем самым, снизить эксплуатационные расходы в долгосрочном периоде. Один из них — оснастить «инженерку» циркуляционным насосом, гибко подстраивающимся под постоянно меняющиеся условия эксплуатации. Разбираемся в вопросе с помощью инженера компании-производителя циркуляционных насосов.

• В чём заключаются особенности современной системы отопления.
• Для чего нужен циркуляционный насос с интеллектуальной системой управления.
• На чём основан принцип работы циркуляционных насосов с электронной системой регулирования.
• Какая экономическая выгода от использования «умного» циркуляционного насоса.

Особенности современной системы отопления загородного дома

В зависимости от региона, отопительный период в нашей стране в среднем длится 6-7 месяцев. Т.к. цены на энергоносители всё время растут, среди владельцев загородных коттеджей увеличивается интерес к строительству энергоэффективных домов, т.е. зданий, где все энергопотери сведены к минимуму. Практика показывает, что при грамотном подходе к процессу возведения такого дома (основанном на теплотехническом расчёте) средства, потраченные на его строительство, возвращаются в виде снижения затрат на оплату энергоносителей.

Но зачастую при этом из вида упускается один важный момент — возведение энергоэффективного, а значит, экономичного дома, требует решения целого комплекса задач. Помимо утепления, монтажа системы вентиляции с рекуператором, для минимизации расходов нужно повысить эффективность работы системы отопления.

Отопительная «инженерка» загородного коттеджа включает в себя самое разнообразное оборудование. Это — твердотопливные, газовые, электрические или дизельные котлы, система тёплого пола или настенные радиаторы с термостатическими головками и т.д. Поэтому отопительная система загородного дома оснащается циркуляционными насосами.

Зачастую в отопительную систему устанавливают обычные (нерегулируемые) циркуляционные насосы, всё время работающие на постоянной скорости оборотов или имеющие ступенчатую регулировку напора теплоносителя в 2-3 диапазонах.

Такие насосы могут иметь устаревшую конструкцию и неэффективно работающий двигатель. Это приводит к значительному перерасходу денежных средств. Чтобы этого избежать, систему отопления можно модернизировать, установив в неё «умный» циркуляционный насос.

Преимущества циркуляционного насоса с интеллектуальной системой управления

Анастасия Листопад (Инженер по насосному оборудованию компании Wilo):

Нерегулируемые насосы систем отопления потребляют большое количество электроэнергии, т.к. в течение всего отопительного периода они постоянно работают на максимальном режиме. В то время как фактически большую часть времени отопительная система работает в режиме неполной нагрузки.

Например, при внезапном потеплении (это нередко происходит среди зимы) пользователь понижает температуру теплоносителя и его напор, т.к. от отопительных приборов не требуется повышенная теплоотдача. Также от системы отопления не требуется максимальная эффективность работы в начале и в конце отопительного сезона, когда на улице только установилась прохладная погода, а сильные морозы ещё не пришли. При смене дня и ночи, при отъезде из дома на работу днём, когда с помощью термостатических головок, установленных на радиаторах, можно понизить температуру в помещениях и, тем самым, сэкономить средства на отоплении.

Т.е., в течение всего отопительного сезона от циркуляционного насоса требуется максимальная производительность лишь ограниченный период времени. Следовательно, насос должен гибко подстраиваться под постоянно меняющиеся условия эксплуатации и личные предпочтения людей, проживающих в доме.

Насосы старого поколения позволяют вручную выбирать одну из нескольких постоянных частот вращения (обычно двух или трех). Зачастую такие насосы могут работать на максимальной скорости, даже если все радиаторы перекрыты. Это приводит к неоправданно высокому энергопотреблению.

Современные «умные» циркуляционные насосы оборудованы высокоэффективными моторами с автоматическим регулированием мощности. Это оптимизирует гидравлические параметры насоса при всех режимах работы системы отопления и, особенно, в режимах неполной нагрузки, что позволяет ощутимо снизить расходы на электроэнергию.

Дополнительная экономия электроэнергии обеспечивается путем активации автоматического режима снижения частоты вращения и функции Dynamic adapt. Это функция непрерывной динамической подстройки рабочей точки в зоне частичной загрузки насоса.

За счет постоянной адаптации рабочей точки насоса, а также функции автоматического удаления воздуха, использование электронных насосов позволяет избежать возникновения шумов в системе, что особенно важно для жилых помещений

Принцип работы циркуляционных насосов с электронной системой регулирования

Как уже говорилось выше, в нашем климатическом поясе наблюдаются значительные колебания температуры окружающей среды. Независимо от погодных условий, пользователю требуется обеспечить постоянную комфортную температуру воздуха в жилых помещениях.

При низких температурах, как правило, все радиаторы открыты, требуется максимальная подача теплоносителя. При росте температуры на улице часть радиаторов прикрывается – через систему проходит меньшее количество теплоносителя.

Современные «умные» циркуляционные насосы способны подстраиваться под меняющуюся нагрузку системы. Электронная система управления насоса позволяет автоматически изменять частоту вращения мотора, в зависимости от состояния системы (количества открытых радиаторов). В отличие от стандартных насосов, с возможностью ручного выбора одной из двух-трех скоростей вращения, встроенный частотный преобразователь «умных» насосов с высокой точностью автоматически меняет скорость вращения мотора, что позволяет моментально реагировать на изменения условий в системе отопления. Таким образом, применение циркуляционных насосов с интеллектуальной системой управления существенно снижает потребление электроэнергии.

Также у таких насосов есть возможность выбора одного из нескольких режимов регулирования, что позволяет обеспечить оптимальную работу насоса в конкретной системе.

В зависимости от установленного способа регулирования, электроника насоса поддерживает или линейно изменяет заданное значение перепада давления, в соответствии с текущим состоянием системы (например, количеством открытых радиаторов), вместе с тем изменяется подача насоса. Частота вращения мотора постоянно изменяется, а значит, автоматически, без участия пользователя, насос подстраивается под изменившиеся условия эксплуатации.

Экономическая выгода от использования в системе отопления «умного» циркуляционного насоса

В чём заключается экономия при установке в систему отопления «умного» энергосберегающего насоса? Это ключевой вопрос, который интересует любого застройщика, задумавшего купить циркуляционный насос с электронной системой регулирования.

Преимущества следует рассматривать в комплексе и, что самое главное, в долгосрочной перспективе. Например, обычный нерегулируемый циркуляционный насос для системы отопления в среднем потребляет 500-800 кВт·ч в год. Для сравнения: телевизор – до 200 кВт•ч в год, стиральная машина – около 200 кВт·ч в год, электрическая плита – 450 кВт·ч в год, т.к. обычный циркуляционный насос работает постоянно и на максимальном режиме. Но вышеперечисленное бытовое оборудования включается лишь периодически.

Минимальная потребляемая мощность современного энергоэффективного циркуляционного насоса составляет 3 Вт, а среднегодовое потребление не превысит 50 кВт·ч.

Поэтому «умные» насосы позволяют экономить до 90% электроэнергии по сравнению со стандартными насосами, так как они автоматически подстраиваются под меняющиеся параметры системы и оснащены высокоэффективными, экономичными электрическими двигателями.

Также помним о таком немаловажном факторе, как автономия дома. Загородные жители хорошо знают, что иногда случаются перебои в электроснабжении, аварии подстанций и обрывы линий электропередач. Чтобы система отопления продолжала работать, её оборудуют источником бесперебойного питания. ИБП, питая циркуляционные насосы и котел, позволит функционировать системе отопления до момента восстановления централизованного электроснабжения.

Поставив энергоэффективный циркуляционный насос с малым потреблением электроэнергии, пользователь существенно увеличивает время работы системы отопления от ИБП. Либо может сократить затраты на её монтаж, т.к. потребуется инвертор и блок аккумуляторов меньшей мощности.

А в нашем видеосюжете показываются нюансы монтажа комбинированной системы отопления в деревянном доме.

Обсудить статью и прочитать другие материалы посвященные загородной жизни вы можете на портале FORUMHOUSE.

Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить следующую публикацию!