Системы отопления с несколькими циркуляционными насосами

На практике часто возникают ситуации, в которых один одинарный насос просто не может удовлетворить всем предъявляемым к нему требованиям. В таких случаях используют два и более насосов. В зависимости от назначения насосы монтируются по последовательной или параллельной схеме.

Однако, прежде чем перейти к обсуждению отдельных функций, следует указать на одну принципиальную, хотя и часто встречающуюся ошибку. Так, абсолютно неверно утверждение, что, как правило, два одинаковых насоса, работающие по последовательной схеме, обеспечивают двойной напор, а два одинаковых насоса, работающих по параллельной схеме, — двойную подачу.

Хотя теоретически это возможно, однако практически едва ли выполнимо в связи с особенностями конструкции и функционирования систем отопления.

Последовательное включение насосов

При монтаже двух насосов по последовательной схеме (друг за другом) суммируются напоры при одинаковой подаче. При этом напор при нулевой подаче от двух насосов одинаковой мощности удваивается. Если взять другую крайнюю точку, то есть точку, при которой подача осуществляется безнапорно, то в ней два насоса не могут обеспечить большую подачу, чем один насос. В связи с особенностями регулирования в больших системах отопления часто используются несколько нагревательных контуров. Иногда устанавливаются даже несколько котлов.

Насосы для системы подогрева воды (WWB) и нагревательных контуров HС 1 и HС 2 работают независимо друг от друга. Циркуляционные насосы предназначены только для преодоления возникающих в системе сопротивлений. Каждый из этих трех насосов подследовательно подключен к циркуляционному насосу котла (KP). В задачи последнего входит преодоление сопротивления, возникающего уже в контуре котла.

Все предшествующие теоретические рассуждения основаны на том, что насосы имеют одинаковую мощность. Однако, насосы могут иметь различные мощности. Такой вариант монтажа может быть чрезвычайно опасен в случае, если мощность отдельных насосов не была принята в рассмотрение. При создании циркуляционным насосом котла слишком высокого напора один или все распределительные насосы получают огромное давление на всасывающем патрубке. В этом случае они начинают работать уже не как насосы, а как турбины (по принципу генератора). В результате этого в течение короткого времени возникают различные функциональные нарушения и повреждения насосов. (Проблема гидравлической развязки в рамках данного обсуждения не рассматривается.)

Параллельное включение насосов

При монтаже двух насосов по параллельной схеме (параллельно друг другу) суммируются подачи при одинаковом напоре. При этом максимальная подача от двух насосов одинаковой мощности удваивается.

Ранее уже указывалось на то, что эта точка характеристики насоса является теоретическим предельным значением. Если взять другую крайнюю точку, то есть точку, при которой подача равна нулю, то в ней два параллельно работающих насоса не могут обеспечить больший напор, чем один насос.

Когда потребление тепловой энергии достигает максимума, насосы I и II начинают работать по параллельной схеме. Необходимые для этого приборы управления встроены в съемные модули или электронный блок с соответствующими приспособлениями.Каждый из двух объединенных в сдвоенный насос одинарных насосов имеет несколько ступеней переключения, что дает широкий спектр регулирования параметров насосов в зависимости от отопительной нагрузки.

При отказе одного из насосов подача, тем не менее, продолжает поддерживаться на уровне более 50 %. В соответствии с рабочим графиком радиатора отопления это означает все те же 83 % тепловой энергии, которые может отдавать радиатор.

Основной и резервный насос

Назначение систем отопления заключается в том, чтобы обогреть жилые помещения в холодное время года. В связи с этим рекомендуется предусмотреть в каждом нагревательном контуре по одному резерв-ному насосу на случай отказа основного насоса. В первую очередь это относится к многоквартирным домам, больницам и другим общественным учреждениям.

С другой стороны, использование второго насоса влечет за собой — помимо необходимой дополнительной арматуры и приборов управления — довольно существенные расходы на сам монтаж. В качестве компромисса производители насосов предлагают сдвоенные насосы, у которых два рабочих колеса с приводными моторами объединеныв одном корпусе.

В резервном режиме оба насоса (I и II) рабо-тают по очереди в соответствии с установленным графиком (например, по 24 часа). В товремя, как один насос работает, другой стоит. При этом отток перекачиваемой жидкости через неработающий насос предотвращаетсявстроенным переключающим клапаном (входит в серийную комплектацию).

Как уже указывалось в начале данного раздела, в случае отказа одного из двух насосов система автоматически переключается на работоспособный насос.

Основной и пиковый насос

В системах отопления, для которых характерна большая подача, например, в больницах с 20 зданиями и одной котельной, часто используются несколько одинарных насосов для частичной нагрузки.

В следующем примере мощные насосы с мокрым ротором и встроенным электронным блоком управления установлены параллельно друг другу. В зависимости от потребностей такая система для пиковых нагрузок может состоять из двух и более насосов одинаковой мощности. Работающая в сочетании с датчиком сигналов система управления поддерживает перепад давления насоса на постоянном уровне (p-c). При этом совершенно неважно, какие объемы перекачиваемой жидкости проходят через термостатические вентили на радиаторах отопления и какие из четырех насосов работают в данный момент времени.

Если в такого рода системе выполняется гидравлическая балансировка, эти схемы используются также для анализа снабжения самой дальней точки с целью его надлежа-щего обеспечения. При этом датчик сигналов устанавливается в самой плохо снабжаемой точке системы. Сигналы управления, генерируемые датчиком сигналов (о чем говорит само название датчика), передаются на блок управления, который корректирует их в зависимости от инерционности и других характеристик системы отопления. После этого блок управления соответствующим образом активизирует подключенные насосы, например, через встроенную электронную схему.

В нашем примере управление всей системой осуществляется следующим образом:
Регулирование насоса основной нагрузки, или основного насоса PH со встроенным электронным блоком осуществляется бесступенчато в диапазоне между максимальной (n = 100 %) и минимальной частотой вра-щения (n = 40 %) в зависимости от сигнала датчика перепада давления DDG. В результате этого подача при частичной нагрузке плавно изменяется в диапазоне QT1 25 %), подключается насос пиковой нагрузки (также со встроенным электронным блоком PS1) с макс. частотой вращения. Основной насос PH продолжает бесступенчато регулироваться, что в свою очередь влияет на общую подачу, которая аналогичным образом регулируется в диапа-зоне между 25 % и 50 % в зависимости от потребности.

Этот процесс повторяется при подключении насосов для частичной нагрузки со встроен-ной электроникой PS2 и PS3, каждый раз с макс. частотой вращения. Максимальная потребность в тепле всей больницы покрывается тогда, когда все четыре насоса работают с максимальной мощностью — в этом случае они обеспечивают подачу при полной нагрузке V· Аналогичным образом, при умень-шении потребления тепла насосы для пиковых нагрузок со встроенной электроникой PS3 – PS1 снова отключаются.

Чтобы достичь максимальной равномерности в распределении рабочего времени между всеми циркуляционными насосами, функцию регулируемого основного насоса каждый день поочередно выполняют различные насосы.

Для больших систем низкие эксплуатацион-ные расходы в течение многих лет гораздо важнее, чем небольшие инвестиционные затраты. Четыре небольших насоса со встроенной электроникой и система управления могут стоить больше, чем один большой насос без системы управления. Однако, если взять, например, период эксплуатации длиной в десять лет, то затраты на систему управления и насосы со встроенной электроникой с лихвой окупятся за счет сэкономленной электроэнергии. В качестве дополнительного преимущества можно назвать оптимизацию работы всей системы в сочетании с низким уровнем шума и высокой экономичностью благодаря улучшенному снабжению потребителей. А это может означать даже значительную экономию энергии.

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

Схема подключения циркуляционного насоса в систему отопления – основные правила установки

Для повышения КПД отопительные системы дополнительно оснащаются циркуляционными насосами. Чтобы ожидаемый эффект действительно был достигнут, его необходимо установить по всем правилам.

Преимущества насосного отопления

Не так давно практически все частные дома оснащались паровым отоплением, которое работало от газового котла или обычной дровяной печи. Теплоноситель в таких системах циркулировал внутри труб и батарей самотеком. Насосами для перекачки воды комплектовались только централизованные системы теплоснабжения. После появления более компактных аппаратов их стали применять также в частном домостроительстве.

Такое решение дало целый ряд преимуществ:

1. Возросла скорость циркуляции теплоносителя. Нагретая в котлах вода получила возможность намного быстрее поступать в радиаторы и отапливать помещения.
2. Значительно сократилось время на обогрев жилищ.
3. Возрастание скорости протока повлекло за собой увеличение пропускной способности контура. Это означает, что для доставки к месту назначения того же количества тепла можно использовать трубы меньшего сечения. В среднем трубопроводы удалось уменьшить вдвое, чему способствовала принудительная циркуляция воды от врезанного насоса. Это сделало системы более дешевыми и практичными.
4. Для прокладки магистралей в таком случае можно использовать минимальный уклон, не опасаясь сложных и протяженных схем водяного отопления. Главное при этом правильно подобрать мощность насоса, чтобы он смог создавать оптимальное давление в контуре.
5. Благодаря бытовым циркуляционным насосам появилась возможность применять теплые полы и закрытые системы большой эффективности, для работы которых необходимо повышенное давление.
6. Новый подход позволил избавиться от множества труб и стояков, которые не всегда гармонично вписывались в интерьер. Принудительная циркуляция открывает возможности для прокладки контура внутри стен, под полом и над подвесными потолочными конструкциями.

Минимальный уклон в 2-3 мм на 1 м трубопровода необходим для того, чтобы в случае ремонтных мероприятий сеть могла опорожняться самотеком. В классических системах с естественной циркуляцией этот показатель достигает 5 и более мм/м. Что касается недостатков принудительных систем, то самый значительный из них – это зависимость от электрической энергии. Поэтому в районах с нестабильными поставками электричества при установке циркуляционного насоса необходимо использовать блоки бесперебойного питания или электрогенератор.

Также следует быть готовым к возрастанию счетов на потребленную энергию (при правильном подборе мощности агрегата расходы можно минимизировать). Кроме того, ведущими производителями оборудования для систем отопления разработаны современные модификации циркуляционных насосов, способные работать в режиме повышенной экономии. К примеру, модель Alpfa2 от Grundfos в автоматическом режиме корректирует свою производительность, в зависимости от потребностей системы отопления. Стоит подобное оборудование достаточно дорого.

Оптимальное место установки циркуляционного насоса

Хотя интернет изобилует массой информации на эту тему, однако простому пользователю не всегда удается определиться с оптимальной схемой подключения циркуляционного насоса в систему отопления. Причина заключается в противоречивости подаваемой информации, из-за чего на тематических форумах постоянно возникают жаркие дискуссии.

Приверженцы установки аппарата исключительно на обратном трубопроводе приводят в защиту своей позиции такие доводы:

• Более высокая температура теплоносителя на подаче по сравнению с обраткой провоцирует существенное сокращение срока службы насоса.
• Горячая вода внутри подающей магистрали менее плотна, из-за чего возникают дополнительные затруднения в ее перекачке.
• В обратном трубопроводе теплоноситель имеет высокое статическое давление, что облегчает работу насоса.

Нередко такая убежденность складывается также от случайного лицезрения того, где установлен циркуляционный насос на отопление в традиционных котельных: там насосы, действительно, иногда врезают в обратку. При этом в других котельных установка центробежных насосов может осуществляться на подающих трубах.

Аргументы против каждого из приведенных доводов в пользу установки на обратной трубе следующие:

1. Стойкость бытовых циркуляционных насосов к температуре теплоносителя обычно достигает +110 градусов, тогда как внутри автономных систем отопления вода редко нагревается выше +70 градусов. Что касается котлов, то они на выходе выдают температуру теплоносителя примерно +90 градусов.
2. Вода при температуре +50 градусов имеет плотность 988 кг/м³, а при +70 градусов – 977.8 кг/м³. Для приборов, создающих давление 4-6 м водного столба, и способных перекачать примерно тонну теплоносителя за 1 час, такая мизерная разница в плотности в 10 кг/м³ (вместимость канистры на 10 л) не играет существенной роли.
3. Фактическая разница статического давления теплоносителя внутри подачи и обратки также минимальна.

В качестве вывода можно сказать, что схема подключения циркуляционного насоса может предполагать его установку как на обратной, так и подающей трубе отопительного контура. Тот или иной вариант, где устанавливать циркуляционный насос в системе отопления, не оказывает значимого влияния на его уровень работоспособности и эффективности. Исключением является использование недорогих твердотопливных котлов прямого горения, в которых отсутствует автоматика. Так как горящее топливо в таких нагревателях быстро потушить нет возможности, это нередко провоцирует закипание теплоносителя. Если подключение насоса отопления было проведено на подающей трубе, это позволяет образовавшемуся пару вместе с горячей водой попасть внутрь корпуса с крыльчаткой.

Далее события разворачиваются следующим образом:

• Аппарат резко снижает свою производительность, так как его рабочее колесо не в состоянии перемещать газы. Это провоцирует снижения скорости циркуляции теплоносителя.
• Наблюдается уменьшение поступающей в котловой бак охлаждающей воды. Как результат, прибор перегревается еще больше, а образование пара возрастает.
• После того, как объем пара достигнет критических значений, он попадает внутрь крыльчатки. После этого наступает полная остановка циркуляции теплоносителя: возникает аварийная ситуация. Давление в системе возрастает, из-за чего сработавший предохранительный клапан выбрасывает клубы пара внутрь котельной.
• Если не затушить дрова, то на каком-то этапе клапан не справится с возрастающим давлением. В результате этого возникает реальная опасность взрыва котла.

Дешевые теплогенераторы из тонкого металла обычно оснащаются предохранительными клапанами с порогом срабатывания в 2 Бар. Более качественные котлы способны выдерживать скачки давления до 3 Бар. Исходя из опыта, можно сказать, что между началом перегрева и до времени, когда сработает клапан, обычно проходит примерно 5 минут.

Если схема установки циркуляционного насоса в систему отопления предполагает его монтаж на обратную трубу, то это уберегает прибор от прямого воздействия водяного пара. Как результат, увеличивается период времени до аварии (почти на 15 минут). То есть это не предотвращает взрыв, а лишь дает дополнительное время на принятие дежурных мер по устранению возникшей перегрузки системы. Поэтому при поиске места, где ставить насос на отопление, в случаях с простейшими дровяными котлами лучше выбирать для этого обратный трубопровод. Современные автоматизированные обогреватели на пеллетах могут монтироваться на любом удобном участке.

Какие бывают схемы установки в различных отопительных системах

Первым делом необходимо разобраться, куда ставить насос в системе отопления: благодаря ему вода будет проходить через котел и принудительно направляться внутрь нагревательных батарей. Желательно для этого выбирать то место, где обслуживать аппарат будет удобнее всего. На подающем патрубке его монтируют сразу за группой безопасности и отсекающей арматуры.

Схема установки циркуляционного насоса на обратке предполагает размещение насоса сразу после котла. Желательно использовать комбинацию с грязевым фильтром: это позволит отказаться от приобретения и монтажа дополнительных вентилей. Подобные варианты, как подключить насос отопления, могут успешно применяться как в закрытых, так и открытых контурах. Это справедливо также для коллекторных систем, в которых для перемещения теплоносителя к радиаторам используются автономные подводки: они коммутируются на гребенку-распределитель.

Отдельного внимания заслуживает отопительная система открытого типа, рассчитанная на работу в двух режимах – принудительном и самотечном. Такая универсальность очень удобна в тех случаях, когда электричество подается с перебоями, а установка блока бесперебойного питания или генератора невозможна по тем или иным причинам. В такой ситуации схема подключения насоса отопления частного дома подразумевает размещение аппарата и отсекающей арматуры на байпасе.

Специализированными магазинами предлагаются уже собранные байпасные узлы с насосом, в которых кран на протоке заменен обратным клапаном. Такой подход, где установить насос в системе отопления, не является правильным из-за создаваемого обратным клапаном пружинного типа сопротивление в районе 0.08—0.1 Бар. Для системы отопления с естественной циркуляцией это слишком много. Пружинный клапан заменить лепестковым, который монтируется исключительно в горизонтальном положении.

Также важно понимать, где устанавливать циркуляционный насос в системе отопления с твердотопливным котлом. Как уже было упомянуто, лучшее место для этого – участок трубы перед теплогенератором. Обычно в такой обвязке вместе с насосом в котловой контур врезают также байпас и трехходовой смесительный клапан.

Правила установки в систему отопления

Вне зависимости от типа конструкции циркуляционного насоса его устанавливают на трубопровод или запорную арматуру с помощью накидных гаек-американок. Это дает возможность быстро производить демонтаж в случае ремонта или замены аппарата.

Существуют следующие рекомендации по монтажу циркуляционного насоса:

1. Агрегат можно врезать в любой части трубопровода – горизонтальной, вертикальной или наклонной. Главное при этом соблюдать горизонтальную ориентацию оси ротора (головка ни в коем случае на должна смотреть вниз или вверх).
2. Очень важно, чтобы пластиковый контейнер с электрическими контактами был размещен сверху корпуса, в противном случае во время аварии его зальет водой. Кроме того, это заметно усложнит обслуживание прибора. Сделать это достаточно просто, открутив винты крепления коробки и повернув ее в нужную сторону.
3. Стрелка на корпусе насоса указывает направление потока теплоносителя, что важно соблюдать.
4. Для упрощения обслуживания и ремонта аппарата с обеих сторон его рекомендуется оснастить отсекающими кранами. Это позволит во время демонтажа обойтись без сливания воды с контура.

При такой схеме установки насоса отопления вся нагрузка от его массы ложится на 1 или 2 шаровых крана: их количество зависит от пространственной ориентации прибора. Поэтому лучше не экономить, а приобрести качественную запорную арматуру, корпус которой имеет хорошую механическую прочность.

Монтаж дополнительного оборудования и его подключение

Обычно радиаторные системы закрытого или открытого типа с одним котлом оснащаются одним циркуляционным насосом. Более сложные схемы нуждаются в дополнительных аппаратах по перекачке воды.

Речь идет о таких случаях:

• Частный дом отапливается больше, чем одной котельной установкой.
• Обвязка котла не имеет буферной емкости.
• В состав отопительного контура входит несколько ответвлений для обслуживания различных приборов – батарей, теплых полов, бойлера косвенного нагрева и пр.
• Если применяется гидравлический разделитель.
• Организовывается подача воды для теплых полов.

Чтобы правильно обвязать несколько котлов, работающих на разных видах топлива, потребуется каждый из них обеспечить отдельным насосом. Система с буферной емкостью нуждается в схеме отопления с двумя насосами, т.к. речь идет о минимум двух циркуляционных контурах – котловом и отопительном.

Отдельного упоминания заслуживают схемы отопления повышенной сложности с несколькими контурами: они обычно применяются в больших коттеджах на 2-4 этажа. В этом случае может понадобиться от 3 до 8 насосов для подачи теплоносителя на каждый этаж, и к разным отопительным приборам. Схема отопления с двумя насосами используется в тех случаях, когда в доме имеется два водяных пола. В некоторых случаях подключение насоса в систему отопления частного дома не требуется вовсе, т.к. большая часть электрических и газовых котлов настенного типа имеют собственные перекачивающие аппараты.

Как подключить циркуляционный насос к электричеству

Электрическая схема подключения насоса отопления может быть реализована следующим образом:

• С помощью дифференциального автомата. Наиболее простой вариант, который без проблем можно реализовать самостоятельно.
• Управление термостатом. Дает возможность автоматически останавливать движение теплоносителя, если его температура упадет ниже определенного уровня.
• Совместное применение сети и блока бесперебойного питания. Присоединить электропитание через ИБП совсем несложно, благодаря специальным разъемам. Чего не скажешь о процедуре подключения насоса к распределительному щитку: для этого лучше позвать специалиста.
• Питание от встроенной автоматики. Организация такой электрической схемы циркуляционного насоса потребует некоторых знаний в области электрики.

Использовать для коммутации прибора простую розетку без автоматики и заземления не рекомендуется.

Оптимальная скорость работы насоса

Задача системы отопления с насосной циркуляцией заключается в надежной доставке теплоносителя ко всем потребителям системы, включая самые дальние радиаторы. Чтобы это происходило эффективно, насос должен создавать необходимый для этого напор: его рассчитывают проектировщики, учитывая гидравлическое сопротивление труб. Чаще всего бытовые насосы имеют 3-7 скорости вращения ротора, что позволяет увеличивать или уменьшать производительность работы.

Наиболее простой способ подобрать оптимальную скорость циркуляционного насоса:

1. Отопительную систему нужно вывести в рабочий режим.
2. Измерить температуру поверхности трубы перед и после котла при помощи лазерного поверхностного термометра (пирометра).
3. При разнице температур более 20 градусов скорость вращения ротора нужно увеличить.
4. Если разница меньше 10 градусов, скорость потока нужно уменьшить. Оптимальная разбежность уровня нагрева подачи и обратки – примерно 15 градусов.

Пирометр можно не применять, когда подающая и обратная труба оснащены термометрами. Если с помощью регулировок не удается достичь требуемой разницы температур в 10-20 градусов, это говорит о низкой эффективности системы. Причиной чаще всего бывает ошибка в подборе циркуляционного аппарата. Слишком низкая температура воды в обратке провоцирует увеличение нагрузки на котел и увеличение расхода энергоносителей. Очень горячая вода циркулирует слишком быстро, не успевая передать тепло обогревателям.