Сердце загородного дома: выбираем циркуляционные насосы для системы отопления

Как правильно подобрать циркуляционные насосы для системы отопления? Кому-то этот вопрос покажется частным, однако именно от его правильного решения зависят долговечность оборудования и работа системы в целом. В конечном итоге это определяет уровень комфорта в доме, а также его пригодность для круглогодичного проживания. Мелочей здесь нет: важны как номинальные характеристики насосов, так и их дополнительные функции. Например, возможность работать в автоматическом режиме, наличие летнего режима или защиты от «сухого» хода. Рассмотрим это на примере дома в Нижегородской области, построенного в 2020 году.

Немного теории: от чего зависит выбор

Работа системы отопления основана на непрерывной циркуляции теплоносителя, за которую и отвечает насос. Его подбор зависит от гидравлических параметров системы и в простейшем случае сводится к определению расхода и напора, которые насос должен обеспечить в рассчитанной рабочей точке.

Расход Q (м3/час) — это объём теплоносителя, протекающего в единицу времени через систему отопления. Напор (м) — её гидравлическое сопротивление, которое складывается из сопротивления труб и других элементов. Важно подчеркнуть, что при подборе насоса не нужно учитывать высоту подъёма жидкости. Система замкнута, и давление, требуемое для поднятия жидкости, всегда компенсируется давлением на участке, где жидкость, наоборот, течёт вниз.

Гидравлические параметры насоса описывает его расходно-напорная характеристика. Она показывает зависимость между расходом, который насос может обеспечить, и напором, который он должен при этом создать. Система отопления, в свою очередь, тоже имеет эту характеристику, показывающую зависимость её гидравлического сопротивления (напор) от расхода теплоносителя через эту конкретную систему. Точку пересечения характеристик насоса и системы называют рабочей точкой. Насос нужно подобрать так, чтобы рабочая точка находилась в средней части его расходно-напорной характеристики. В противном случае система будет функционировать не так, как нужно.

Любое изменение в системе отопления сказывается на её расходно-напорной характеристике, а значит, и на положении рабочей точки. Самый распространённый пример — это эффект, производимый термостатической головкой, которая устанавливается для регулирования интенсивности теплоотдачи радиатора в зависимости от погодных условий. Если температура в комнате сильно повышается, термостат зажимает контур, тем самым искусственно увеличивая гидравлическое сопротивление системы. Это значит, что рабочая точка будет смещаться влево по кривой насоса. Чтобы это не сказалось негативно на качестве работы и долговечности оборудования, насос должен уметь подстраиваться под изменяющиеся параметры системы, в идеале — автоматически.

Кроме того, выше был рассмотрен простейший случай с одним насосом, а на практике их может быть несколько. Например, радиаторы и водяные тёплые полы работают в разных температурных режимах, поэтому для каждого из этих типов отопительных приборов приходится строить отдельный контур системы отопления, которому чаще всего необходим собственный циркуляционный насос. Нужен он в этом случае и котловому контуру, и контуру горячего водоснабжения. Все они должны работать согласованно и не мешать друг другу.

От теории к практике

Дом, о котором пойдёт речь, предназначен для постоянного проживания и построен из щелевого керамического кирпича. Отапливаемая площадь суммарно составляет 170 м2 на первом, втором и полуторном этажах. Отопление комбинированное: обогрев жилых помещений обеспечивают 18 радиаторов различной мощности и несколько контуров водяного тёплого пола, обогревающего площадь около 70 м2.

Суммарная пиковая тепловая мощность системы отопления (радиаторы + тёплый пол) составляет 15 кВт. Кроме того, имеется бойлер мощностью 24 кВт для подогрева горячей воды в системе ГВС. Потребность в тепле для нужд отопления и ГВС обеспечивает конденсационный газовый котёл мощностью 35 кВт. Всё оборудование котельной расположено на цокольном этаже дома.

Здесь в относительно небольшом масштабе можно увидеть практически все возможные варианты использования тепла в частном домохозяйстве. Наличие нескольких отопительных контуров делает систему относительно сложной. В данном случае для гидравлического и температурного согласования её частей между собой был использован коллектор со встроенным гидравлическим разделителем, а в каждом контуре установлен собственный циркуляционный насос.

Гидравлический разделитель (гидрострелка) выполняет две функции. Во-первых, ограничивает перепад температур между прямым и обратным трубопроводами котлового контура, предотвращая перегрев котла, в случае если все контуры отопления были по той или иной причине перекрыты. Во-вторых, гидравлически разделяет вторичные (отопительные) контуры, чтобы циркуляция в каждом из них происходила независимо и не влияла на циркуляцию в других контурах.

Умные насосы на страже комфорта

Циркуляцию теплоносителя в контурах тёплых полов и радиаторного отопления обеспечивают интеллектуальные насосы GRUNDFOS ALPHA3 25–60 (расход — 1,9–3,2 м3/час, напор — 3,2–6 м). Ещё один насос той же серии, ALPHA3 25–40 (расход — 1,5–2,6 м3/час, напор — 2–4 м), установлен в котловом контуре.

Главной особенностью этой линейки оборудования является наличие частотного преобразователя и фирменной функции AUTOADAPT. При её включении электроника насоса непрерывно анализирует характеристики расхода и напора в системе и автоматически находит оптимальную на данный момент времени рабочую точку. Для перехода к ней соответствующим образом ALPHA3 регулирует свою производительность.

Функция AUTOADAPT применяется при использовании насосов ALPHA3 в составе отопительных систем с погодным регулированием. Она может быть задействована в контурах любого типа (радиаторных, с тёплыми полами и смешанных), для каждого из которых предусмотрен особый режим работы. Помимо автоматического, насос имеет несколько режимов с фиксированными настройками.

«Автоматическое поддержание заданной температуры воздуха в доме было одним из основных пожеланий собственника. Это (а также сложность системы, которая включает радиаторный контур и контур с тёплым полом) стало причиной выбора умных циркуляционных насосов», — объясняет Евгений Кручинин, инженер Департамента промышленного и бытового оборудования компании «Грундфос».

При длительном снижении температуры в системе более чем на 10–15 °C насос ALPHA3 автоматически переключается в экономичный ночной режим. Повышение температуры в подающем трубопроводе переключает его обратно, в нормальный режим. Кроме того, по завершении отопительного сезона пользователь может активировать летний режим. Чтобы защитить систему и оборудование от образования отложений, насос будет раз в сутки включаться и в течение двух минут поддерживать циркуляцию теплоносителя на минимальных оборотах. Кроме того, оборудование этой серии защищено от «сухого» хода.

Встроенный модуль Bluetooth позволяет собственнику дистанционно переключать режимы работы насоса ALPHA3 с помощью установленного на смартфон бесплатного приложения GRUNDFOS Go Remote. При желании переключение между различными режимами можно программировать, задавая контроллеру расписание на неделю.

Балансировка системы отопления

Помимо автоматической подстройки и регулирования рабочих параметров, циркуляционные насосы серии ALPHA3 имеют встроенную функцию гидравлической балансировки системы отопления. Эта процедура необходима для выравнивания расхода теплоносителя через отопительные приборы и должна выполняться перед первым запуском системы, а также если в её устройство были внесены какие-либо изменения.

«Поскольку установленные в доме радиаторы могут иметь разное гидравлическое сопротивление, а ведущие к ним трубопроводы — разную длину, расход теплоносителя через них будет отличаться. В результате одни будут прогреваться лучше, а другие — хуже. Этого допускать нельзя. Выровнять объём поступающего теплоносителя позволяют балансировочные клапаны. Однако их настройка — сложная задача, требующая очень много времени, специальную технику и привлечения специалистов высокой квалификации. ALPHA3 позволяет решить эту задачу значительно быстрее и без проведения сложных расчётов. Насос всё рассчитает сам, пользователю останется лишь создать условия для этого, следуя указаниям в мобильном приложении Go Balance», — говорит Евгений Кручинин.

Процедура балансировки с помощью умного циркуляционного насоса осуществляется через приложение GRUNDFOS Gо Balance на смартфоне или планшете. Монтажнику нужно установить связь с ALPHA3 по Bluetooth и следовать инструкциям на экране мобильного устройства. Программа работает как с радиаторными системами, так и с тёплыми полами, а выполнить балансировку с её помощью может даже начинающий специалист.

Горячее водоснабжение

Работу системы горячего водоснабжения на объекте обеспечивают два циркуляционных насоса. Первый — GRUNDFOS ALPHA1 L 25–60 — отвечает за циркуляцию теплоносителя в первичном контуре бойлера. Второй — GRUNDFOS COMFORT 15–14 BT PM – обеспечивает подачу подогретой воды к точкам водоразбора.

«ALPHA1 L имеет три режима работы: с фиксированной частотой вращения, а также режимы пропорционального и постоянного давления. Обычно первый как раз и используется, когда насос установлен на загрузку бойлера. В этом случае он работает как нерегулируемый и обеспечивает постоянную скорость циркуляции теплоносителя. Благодаря двигателю на постоянных магнитах, ALPHA 1 L потребляет почти в два раза меньше электроэнергии, чем аналогичный насос с асинхронным двигателем», — рассказывает эксперт компании «Грундфос».

GRUNDFOS COMFORT — серия циркуляционных насосов, разработанная специально для использования в системах ГВС. Особенностью модели BT PM является наличие встроенной функции контроля температуры воды, которая позволяет сократить расход электроэнергии. Работая в этом режиме, насос будет включаться только тогда, когда температура воды будет падать ниже рассчитанного значения, тем самым исключив энергопотребление в невостребованные периоды.

Проект системы отопления и горячего водоснабжения загородного дома был подготовлен при участии специалистов компании GRUNDFOS, которые консультировали монтажников при подборе насосов. Модели серий ALPHA и COMFORT в течение гарантийного срока обслуживаются по программе «Сервис за 24 часа», предполагающей ремонт или замену вышедшего из строя оборудования в течение суток. В случае неисправности насоса пользователю достаточно позвонить

Выбираем циркуляционный насос для отопления: на что обратить внимание?

Нужен производительный циркуляционный насос, чтоб хорошо «гнал» воду, но при этом был экономичным? Мы расскажем на что обратить внимание при выборе.

Циркуляционный насос позволяет принудительно перекачивать воду в системе теплоснабжения для улучшения обогрева дачи или загородного дома. Существуют насосы с «сухим» и «мокрым» ротором для разных типов систем. Как подобрать насос циркуляционный для отопления? Мы расскажем на какие характеристики обратить особое внимание и как рассчитать напор и производительность устройства для собственной системы отопления.

С «сухим» или «мокрым» ротором?

Какой циркуляционный насос поставить на отопление лучше: с «сухим» или «мокрым» ротором? Ответ даст рассмотрение конструкции и характеристик каждого устройства. Насосы с «сухим» ротором представляют собой агрегаты, в которых в воде находится исключительно крыльчатка. Сам же ротор отделен от воды уплотнительными кольцами. Такие устройства имеют свои плюсы и минусы в плане бытового применения.

Плюсы «сухих» насосов:

• Высокий КПД. КПД таких устройств составляет 80 — 85 %, что гораздо больше, чем у приборов с «мокрыми» роторами. Благодаря сниженному энергопотреблению их выгодно применять в системах с общей протяженностью трубопроводов свыше 200 м.
• Работа с высокими температурами. Температура перекачиваемых жидкостей может составлять порядка 110 — 115°.

Минусы «сухих» насосов:

• Высокая стоимость. Сами по себе такие агрегаты немало стоят в приобретении и в обслуживании.
• Регулярная замена уплотнительных колец. В среднем срок службы уплотнителей составляет около 3 лет, после чего их придется менять. Чем больше в перекачиваемой жидкости твердых частиц, тем меньше прослужат уплотнители.
• Высокая шумность. Из-за особенностей свой конструкции «сухие» модели очень шумные, поэтому их придется помещать в отдельные помещения (это в идеале) или в подвал.

Можно сказать, что «сухие» насосы подходят больше для производственного применения, где необходимо создать высокое давление и перекачивать жидкости по трубопроводу протяженностью в несколько сотен метров. Некоторые владельцы дач устанавливают себе подобные агрегаты, связывая отопительную систему дома с мастерской, гаражом или хозяйственной пристройкой. Однако, если у вас все отопление меньше 200 м, то для вас «сухие» модели не актуальны.

У «мокрых» же насосов ротор напрямую контактирует с водой, поэтому для них возможна лишь горизонтальная установка. Вся начинка заключена в металлически стакан (корпус).

Плюсы «мокрых» насосов:

• Невысокая стоимость. Стоимость у таких агрегатов значительно ниже, чем у «сухих».
• Не требуют постоянного обслуживания. Хотя эти насосы все же могут выйти из строя по каким-то причинам, однако они не требуют планового обслуживания, как например, у «сухих», где нужно регулярно менять уплотнители.
• Тихие в работе. За счет того, что ротор находится в теплоносителе, его работа довольно тихая, поэтому не будет будить жильцов квартиры. Для него не требуется отдельное помещение.

Минусы «мокрых» насосов:

• Низкий КПД. КПД у таких приборов составляет примерно 50 — 55 %, поэтому они применимы лишь в небольших частных домовладениях (трубопровод протяженностью до 200 м).

Для частного дома и дачи лучше всего использовать «мокрые» насосы, которые дешевле и проще в обслуживании. Для большинства владельцев невысокий КПД не является критичным, так как в домашних условиях не нужно создавать высокое давление для большого напора. Также вода в трубах отопления редко достигает 90°, а «мокрые» насосы позволяют работать с теплоносителями температурой 90 – 100°. Если у вас дом площадью до 150 м 2 , тогда вам подойдет агрегат именно этого типа.

Расчет напора и производительности циркуляционного насоса

Как выбрать насос для отопления частного дома? Для этого важно произвести расчеты производительности и напора устройства.

Под производительностью устройства мы подразумеваем количество жидкости (в нашем случае воды) перекачиваемой за 1 час. Нам необходимо выбрать устройство, которое с достаточной скоростью перекачивало бы воду, чтоб самый дальний радиатор был теплым, но при этом, чтобы запас производительности был небольшим, так как это влияет на цену насоса. Предположим у нас новопостроенный дом площадью 100 м 2 с высотой потолков 2,7 м. Тогда отапливаемый объем будет ровняться 100*2,7 = 270 м 3 . Теперь нам нужно узнать мощность источника тепла Qn — берем ее из таблицы. Она составляет 10 кВт.

Теперь высчитываем производительность насоса по формуле: Qpu = Qn/1,163 * dt, где 1,163 — удельная теплоемкость воды; dt — расчетная разность температур подачи и обратки равная 15°. Итак, производительность устройства равна:

Qpu = 10/1,163 * 15 = 0,57 м 3 /ч

Теперь считаем напор агрегата. Он высчитывается по следующей формуле: Hpu = R*L*ZF/10000, где R — потери на трение в трубах равная 150 Па/м; L — длина подачи и обратки в самой длинной ветке отопления (если она неизвестна, тогда берем (длину дома + ширину+ высоту)*2); ZF — коэффициент сопротивления запорной арматуры равный 2,2 (с термостатическим вентилем); 10000 — коэффициент пересчета паскалей в метры. Итак, напор равен:

Hpu = 150*45*2,2/10000 = 1,485 м

Учитывая наши расчеты, мы должны брать устройство, у которого такие же показатели или выше по производительности или напору, иначе последние в нашей ветке радиаторы могут быть холодными. Для нашего дома подойдет средний по цене циркуляционный насос VALTEC VRS.121EM с производительностью 0,65 м 3 /ч и напором до 1,7 м.

Обратите внимание, что наши расчеты весьма усредненные, так как у всех может быть разная максимальная длина подачи и обратки в самой длинной ветке или сопротивление запорной арматуры. Также мы делали расчеты для второй или средней скорости насоса (всего их три).

Дополнительные функции и возможности насосных агрегатов

Что еще поможет подобрать циркуляционный насос для отопления? Как выбрать по дополнительным функциям? Обратите внимание, какими могут быть дополнительные функции, упрощающие эксплуатацию насосных агрегатов:

• Автоматический режим работы. В аппаратах с такой функцией стоит автоматика, которая запускает устройство в зависимости от заданных параметров. Например, можно установить запуск насоса по времени. Так некоторые устанавливают запуск на утро перед тем, как проснуться, чтобы дом прогревался быстрее. Однако запуск автоматики должен быть согласован с работой отопительного котла. В целом автоматический режим избавляет владельца от постоянного контакта с устройством. Из автоматических хотим посоветовать Grundfod ALPHA2 L 25-40 130, который имеет отличное качество сборки и хорошие рабочие характеристики. Этого насоса есть шесть разновидностей с разным напором и под разное сечение трубопровода.

• Наличие дисплея. На дисплее отображается текущая температура воды, общее сопротивление системы, напор и производительность в определенную минуту времени. Также некоторые модели на дисплей выводят сообщения об ошибках и проблемах в трубопроводе. Однако и стоят устройства с дисплеями несколько дороже «простых» собратьев. Если хотите всегда мониторить состояние системы отопления, тогда модель с дисплеем для вас. Из качественных с наличием дисплея и панели управления хотим посоветовать Leberg Eco Line Star, которая имеет возможность как горизонтальной установки, так и вертикальной.

• Спаренная конструкция. Если вы задумываетесь над тем, как выбрать циркуляционный насос, в случае, когда вода имеет много примесей, тогда вам стоит обратить внимание на модели со спаренной конструкцией. Здесь есть сразу два рабочих колеса, которые подключены параллельно. Если вдруг первое выходит из строя при повреждении твердыми частицами, второе продолжает работать. Модели со спаренной конструкцией необходимы для бесперебойной подачи воды (и соответственно тепла). Их стоит покупать, если, например, у вас отопительная система проведена через инкубатор или сарай с «живностью», и ее резкое отключение повлияет на гибель животных. Для дома же такие насосы довольно дорогие, поэтому лучше присмотреться к более дешевым собратьям. Если же вам вдруг понадобится циркуляционный насос спаренного типа, тогда возьмите DAB D 56/250.40 Т — он относительно недорогой и при этом качественный.

Резьбовое или фланцевое соединение?

Большинство бытовых устройств имеет именно резьбовое соединение, так как диаметр трубопровода редко превышает 2 дюйма. Такие насосы легко монтировать и для этого не нужно дополнительных инструментов.

Фланцевое соединение имеет уплотнительные резинки, которые обеспечивают наружную герметичность конструкции (чтоб не протекала вода). Средний срок службы уплотнительных резинок составляет 5 — 7 лет, после чего их придется менять. Не рекомендуем вам покупать дополнительные резинки заранее вместе с устройством, так как резина со временем ссыхается и на момент установки уже будет непригодна к использованию.

Из какого материала лучше рабочее колесо?

Рабочее колесо может изготавливаться по меньшей мере из 4 видов материалов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:

• Пластик. Имеет отличную устойчивость к коррозии (точнее вообще не ржавеет) и не боится химических веществ. Также он дешевле в сравнении с металлическими колесами. Однако пластиковый менее прочный и на практике его менять приходится быстрее остальных. Если металлические неплохо себя чувствуют в работе по 10 лет и больше, то пластиковые комплектующие живут около 7 лет (многое зависит от способа и интенсивности эксплуатации).
• Чугун. Часто используется для агрегатов малой и средней мощности. Он хуже по устойчивости к коррозии, чем нержавейка или латунь, но зато дешевле в замене (если ремонтировать). Также чугунные устройства тяжелее остальных.
• Нержавейка. Нержавеющая сталь выигрывает по коррозийной устойчивости у чугуна и по прочности у пластика. Однако из-за высокой стоимости устанавливаются рабочие колеса из нержавейки в насосы с производительностью от 10 м 3 /ч и выше.
• Латунь. По эксплуатационным характеристикам схожа с нержавейкой, но немного дешевле, если покупать комплектующие для ремонта.

В целом скажем, что для бытового применения в отопительных сетях протяженностью не более 200 м, достаточно будет взять устройство с рабочим колесом из пластика или чугуна. Из нержавейки или латуни можно купить, только если использовать циркуляционный агрегат в производственных целях.

Выводы

Для дачи или загородного дома лучше брать циркуляционный насос с «мокрым» ротором — он в разы дешевле «сухого», а проработает в домашней сети отопления также долго. Если не хотите проводить много времени возле насоса, тогда берите модель с автоматическим режимом работы, который можно программировать. Причем лучше брать сразу с дисплеем — так вы сможете всегда мониторить показания.

Для небольшого фермерского хозяйства можно взять производительный насос спаренного типа, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы, даже если одно рабочее колесо откажет. При этом лучше брать рабочее колесо из латуни или нержавейки.