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).

Для чего нужна рециркуляция горячей воды?

Системы ГВС традиционного типа имеют ряд недостатков, среди которых основным является изношенность, неспособность обеспечить нормативные параметры подачи ресурсов.

Во многих частных или многоквартирных домах уже перешли на альтернативные системы нагрева горячей воды, которые показывают большую эффективность и экономичность.

Одним из удачных элементов таких систем является рециркуляция горячей воды, о которой следует поговорить подробнее.

Что это такое?

Рециркуляция — это система обвязки отопительного контура, а также линии ГВС, предназначенная для постоянного движения теплоносителя или горячей воды.

Она предназначена для увеличения эффективности использования бойлеров, а также для повышения комфорта жителей при пользовании горячей водой.

Если используется рециркуляция, вода постоянно движется от бойлера к точке водоразбора и обратно. Она не остывает, что дает возможность пользоваться ГВС сразу, без ожидания.

В системах отопления циркуляция обеспечивает оптимальный тепловой режим. В отопительный контур поступает горячий теплоноситель, который проходит через каскад радиаторов и отдает свою тепловую энергию.

Возвращаясь в бойлер, остывший теплоноситель снова нагревается и выходит в тепловой контур на новый цикл. От скорости движения воды зависит эффективность обогрева, равномерная отдача тепла в начальных и конечных точках контура.

В частном доме

Рециркуляция горячей воды в частном доме выполняется путем трубопроводной обвязки бойлера или, реже, отопительного котла.

Есть одно- и двухконтурные модели, способные только подготавливать теплоноситель для отопления, или одновременно подавать теплоноситель и горячую воду для бытовых нужд. Кроме этого, существуют энергозависимые и энергонезависимые модели котлов.

Первые способны работать без подключения к сети электропитания и нуждаются только в подаче топлива. Вторые нуждаются в подключении к сети электропитания. Они оснащены собственными циркуляционными наосами, обеспечивающими передвижение теплоносителя по отопительному контуру.

Как правило, циркуляцию теплоносителя обеспечивает сам котел. Для рециркуляции горячей воды используют дополнительную обвязку, оснащенную циркуляционным насосом.

Ее подключают к бойлеру, проводят до самого отдаленного прибора потребления, и возвращают обратно к бойлеру. Возникает дополнительный расход электроэнергии для питания насоса, но появляется заметная экономия воды, увеличивается удобство пользования ГВС.

В многоэтажном доме

Современные схемы ГВС используют бойлерную систему, при которой сетевая горячая вода в квартиры не подается. Производится нагрев воды косвенным способом в бойлере, из которого горячая вода подается в систему полотенцесушителей и ГВС.

Каждая квартира многоэтажного дома является одним из участков общей схемы рециркуляции. Ее особенностью является движение воды по вертикали — с нижней точки до верхнего этажа, и обратно. Как правило, циркуляцию организуют по линии полотенцесушителей.

Она запитана от трубопровода ГВС, поэтому в бойлере вода никогда не остывает и сохраняет свою рабочую температуру.

Горячая вода поднимается по стояку, соединяется с трубопроводом полотенцесушителей и уходит обратно в бойлер.

Однако, организовать собственную циркуляцию для каждой точки водоразбора (кухонной раковины, умывальника или ванны) невозможно, поэтому вода в отводах от стояка часто остывает.

Как сделать самостоятельно?

Обвязка бойлера частного дома делается в каждом случае по собственной схеме. Причиной этого является большое количество проектов, разная конфигурация и планировка домов. Кроме этого, выбор зависит от конструкции бойлера, его особенностей и объема.

Перед началом работ, следует составить схему разводки и отметить на ней точки установки всех приборов потребления, насосного оборудования и других элементов.

Обычно используется два варианта:

• через бойлер косвенного нагрева;
• через бойлер-накопитель.

Рассмотрим оба варианта подробно.

Через бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева представляет собой емкость, внутри которой установлен змеевик. Он подключен к отопительному котлу, и теплоноситель циркулирует по замкнутой петле, не смешиваясь с горячей бытовой водой.

Такой бойлер оснащен пятью патрубками:

• прямая труба, идущая от котла к змеевику;
• обратная труба, по которой обратка от змеевика поступает в котел;
• трубопровод подпитки холодной водой;
• прямая труба (подача) горячей воды на точки водоразбора;
• обратная труба, ведущая в бойлер.

Циркуляционный насос устанавливается на обратном трубопроводе. Это делается для создания нормального режима работы устройства, исключения перегрева деталей.

На схеме виден полотенцесушитель, который всегда остается горячим благодаря рециркуляции. Это позволяет обеспечить сухой и теплый микроклимат в ванне, исключить появление сырости или плесени.

Через накопительный бойлер

Бойлер-накопитель представляет собой обычную емкость с теплоизолированными стенками, в которую поступает горячая вода из котла.

Резервуар содержит рабочий объем горячей воды, достаточный для бытовых потребностей семьи. Обычно его емкость составляет от 100 до 1000 литров, в зависимости от численности жителей дома и их потребностей.

Схема подключения рециркуляции к накопительному бойлеру представляет собой петлю, где Т3 — подача, Т4 — обратная линия.

Она входит в трубопровод подпитки В1, причем, точка входа находится после узла запорной арматуры с обратным клапаном. Циркулярный насос также ставят на обратной линии, вместе с запорными и регулирующими элементами.

Особенность этой схемы состоит в том, что температура H2O в бойлере и линии подпитки разные. Это достигается с помощью настройки узла смешивания, соединяющего горячую воду из трубы подпитки с остывшей обраткой.

При этом, необходимо учитывать возможность смешивания слоев воды в емкости. Если подпитка производится не слишком горячей водой, температура в бойлере будет заметно ниже нормативного значения.

Специфика работы накопительных бойлеров такова, что подогрев воды происходит только путем ее пополнения при разборе.

При длительном простое падение температуры неизбежно, и рециркуляция здесь становится бесполезна. Поэтому, использование накопителей рекомендуется для домов с высоким и постоянным потреблением горячей воды.

Процесс монтажа

Монтаж рециркуляционной обвязки представляет собой один из этапов сборки линии ГВС и отопления. Обычно, его производят одновременно с установкой котла, сборкой отопительного контура и прочими работами.

Инструменты и материалы

Для сборки петли рециркуляции понадобятся:

• сварочный аппарат той или иной конструкции (в зависимости от типа водопроводных труб);
• приспособление для резки труб (болгарка, электропила, электролобзик);
• набор сантехнической подмотки, резьбовой пасты типа Унипак;
• набор фитингов, переходников, крепежных элементов.

Кроме этого, понадобятся инструменты для установки несущих элементов:

• перфоратор с бурами;
• ударная электродрель и т.п.

Необходимое оборудование

Для монтажа линии понадобятся следующие устройства:

• трубы и фитинги (используются разные виды, от медных до металлопластиковых);
• циркуляционный насос;
• запорная арматура (вентили или шаровые краны, трехходовые краны, обратные клапаны и т.п.).

Циркуляционный насос должен быть маломощным. Он нужен только для создания небольшого давления, обеспечивающего перемещение потока. Нельзя использовать модели, которые устанавливаются в систему отопления.

Выбор трубопроводов диктуется условиями эксплуатации и личными предпочтениями владельца. Например, для монтажа медных (латунных) труб понадобится пайка соединений, для которой нужна горелка, припой и опытный мастер.

Алгоритм действий по монтажу

Сборка циркуляционной петли производится поэтапно:

• разметка стен или других несущих поверхностей в соответствии с разработанной схемой;
• установка несущих элементов (кронштейнов, клипс, хомутов);
• нарезка труб по длине участков трассировки;
• последовательное соединение линии, подключение фитингов и переходников;
• подключение узлов смешивания, циркуляционного насоса, запорной арматуры;
• подключение обратной линии к бойлеру.

При сборке сложных линий возможны некоторые отклонения от приведенной схемы работ. Как правило, добавляют дополнительные элементы, или подключают контрольные приборы.

Эксплуатация и режим работы

После сборки и проверки работоспособности, систему рециркуляции вводят в эксплуатацию. Она работает в непрерывном режиме.

Это вполне эффективное решение, но придется по утрам вставать пораньше, чтобы запустить движение воды и поднять ее температуру. Однако, можно немного потратиться и установить блок управления. Он будет автоматически останавливать циркуляцию и вновь запускать ее согласно установленной программе.

В частном

Для частного дома рекомендуется непрерывный режим работы циркуляции. Это особенно важно, если в доме используется автономная канализация.

Сброс лишней воды вызовет необходимость частой откачки приемного резервуара, что потребует лишних расходов и добавит забот.

В многоэтажном

Рециркуляция ГВС в многоэтажных домах работает автоматически, без участия жильцов. Система настроена так, что все управление расположено в подвале (в бойлерной), и не требует постороннего вмешательства.

Заключение

Рециркуляция горячей воды используется для выравнивания температуры и создания равномерного режима подачи ресурса.

В домах, где она отсутствует, приходится подолгу пропускать воду, ожидая подъема ее температуры. Все это время жидкость бесцельно сливается в канализацию.

Система рециркуляции требует некоторых затрат денег, использования электроэнергии. Однако, эти расходы несравнимы с экономией воды и с повышенным комфортом для пользователей.