Зачем нужны циркуляционные насосы?

Для обогрева различных помещений мы используем самые разнообразные системы отопления, от пассивного нагрева солнечным теплом, до прямого обогрева огнем и дымом, как например бани «по-черному». Есть централизованные системы отопления, которые мы имеем в городских многоквартирных домах, где один крупный источник тепловой энергии, теплостанция, передает тепло в множество удаленных помещений, и индивидуальные, где один источник тепла на одно помещение или здание.

Там, где требуется равномерно распределить тепло от одного источника по определенной площади, по нескольким помещениям, в большинстве случаев используются трубы и теплоноситель. Трубы проводим во все помещения, которые хотим обеспечить теплом, замыкаем их в единый контур, заполняем теплоносителем и получаем систему трубопровода. Теплоносителем может служить как простая вода, так и другие жидкости, например антифриз. Включив в систему трубопровода источник тепловой энергии, то, что будет нагревать теплоноситель в системе, мы получаем уже систему отопления. Теплоноситель будет забирать тепло от источника и, перемещаясь по трубопроводу, отдавать тепло в отапливаемом помещении, а затем, остыв, возвращаться обратно по трубам к источнику, циркулируя таким образом по трубопроводу.

На помощь приходит специальное устройство – циркуляционный насос. Когда необходимо обеспечить непрерывное движение жидкости в замкнутой системе трубопровода, нужен циркуляционный насос.

Нет, не всегда. Некоторые системы отопления, которые называют «открытыми», функционируют без применения циркуляционных насосов на одном только принципе конвекции: теплое поднимается, холодное опускается. Выглядит это так: нагретая теплонесущая жидкость (теплоноситель) поднимается наверх по трубам, а более холодный, остывший теплоноситель опускается в нижнюю часть трубопровода. Недостатком этого метода является ограничение по масштабам, его нельзя использовать в помещениях более 100 м2 и многоэтажных домах.

Рис. 1 Система отопления без циркуляционного насоса	Рис. 2 Система отопления с циркуляционным насосом

Итак, циркуляционный насос — это механизм, заставляющий двигаться теплонесущую жидкость в пределах замкнутого контура определенной системы трубопровода.

Циркуляционный насос непрерывно перегоняет через себя жидкость с заданной скорость, благодаря чему происходит равномерный нагрев системы отопления всего здания, и тепло проникает во все находящиеся там помещения.

Основу циркуляционного насоса составляет электродвигатель, сквозь который проходит вал ротора, на который надето рабочее колесо с лопастями. При помощи этих лопастей насос производит движение теплоносителя. Под воздействием циркуляционного насоса жидкость продвигается по трубам, преодолевая возникающее в трубопроводе сопротивление.

Существуют различные конструкции циркуляционных насосов. В системах отопления используют компактные прямоточные насосы, которые представляют собой закрытое устройство в цельном металлическом корпусе 120-150 мм диаметром, имеющим входное и выходное соединение одного диаметра, обычно с внешней резьбой.

На корпусе насоса всегда имеется маркировка, указывающая направление движения жидкости в насосе. Циркуляционный насос подбирается с тем же диаметром входа и выхода, что диаметр трубопровода, в который он устанавливается. Насос устанавливается таким образом, что поток теплонесущей жидкости находится на одной линии с входом и выходом насоса. Чтобы в случае необходимости демонтаж циркуляционного насоса осуществлялся проще, в системе трубопровода на входе и выходе насоса устанавливаются запорные краны.

На корпусе насоса имеется клемная коробка для подключения электропитания. В некоторых моделях на коробке устанавливается выключатель или переключатель мощности работы насоса, часто с указанием потребляемой мощности для каждого режима.
В центре цилиндрической части корпуса циркуляционного насоса всегда имеется винт, иногда скрываемый под пластиковой крышкой. Такой винт предназначен для ручного прокручивания рабочего колеса насоса. Это может понадобится в случае его заклинивания и закоксовывания отложениями теплоносителя, вызванного продолжительным простоем в работе циркуляционного насоса.

Для чего нужен циркуляционный насос

Системы отопления способны работать на естественной циркуляции жидкости. В этих условиях монтаж осуществляется таким образом, что разогретый теплоноситель уходит в систему, а после отдачи энергии возвращается в котел остывшим. Повысить эффективность данной схемы удастся при помощи монтажа в цепь циркуляционного гидронасоса.

Исходя из этого насос циркуляционный – это важный компонент системы отопления и горячего водоснабжения. За счет его применения рабочая жидкость с большей интенсивностью перемещается по магистралям от теплогенератора (котла любого типа) до потребителей (радиаторов или системы теплый пол). Благодаря замкнутости контура и интенсивности работы насоса теплоотдача возрастает.

Основные параметры

Современный циркуляционный насос – это аппарат схожий по принципу работы с дренажным насосом. При этом в большинстве моделей корпус выполнен из таких материалов:

Использование данных веществ снижает влияние коррозии на процесс эксплуатации. Вращающийся ротор часто изготавливают с применением керамических материалов. На роторном валу располагается колесо с лопастями – крыльчатка.

Принцип работы циркуляционного насоса для отопления или любого другого типа заключается в том, что во время старта, благодаря вращению крыльчатки, формируется область с пониженным давлением около входного патрубка. Такое разряжение втягивает определенную порцию теплоносителя, а избыточное давление нагнетается на выходном патрубке. Этому способствует центробежная сила, формирующаяся во время вращения крыльчатки. Благодаря этой компрессии происходит перемещение жидкости по замкнутой системе отопления или горячего водоснабжения.

Для эффективной работы гидравлического аппарата необходимо наличие таких конструктивных элементов:

• корпус с двумя патрубками входным и выходным;
• крыльчатка с лопастями;
• электродвигатель постоянного тока.

Разновидности устройств

Чтобы разобраться, какой циркуляционный насос лучше, необходимо знать их разновидности. Существует две крупных группы, на которые делятся все приспособления этого типа. Бывают циркуляционные насосы с мокрым ротором или сухим. В каждом случае они обладают своими позитивными и негативными свойствами. Компании-производители постоянно работают над повышением эксплуатационных характеристик моделей всех типов.

Агрегаты с мокрым ротором

В аппаратах этого типа ротор располагается в жидкотсти. Контакты спрятаны в специальную гильзу, изготовленную из нержавеющей стали.

Во время работы двигателя осуществляется дополнительная притирка колец, что лишь повышает герметичные свойства узла.

Такое инженерное решение использует теплоноситель в виде смазочного материала. Насос циркуляционный с мокрым ротором может быть оснащен одним из типов электромоторов:

Мощность электроприбора подбирается соответственно конструкционным особенностям аппарата. Входной и выходной патрубок оснащается резьбовыми соединениями либо фланцевыми, позволяющими в быстрый срок легко монтировать схему подключения циркуляционного насоса.

Принцип работы оборудования с мокрым ротором

Позитивными свойствами данной конструкции являются такие характеристики:

• небольшие параметры и масса;
• низкие шумовые свойства;
• минимальное потребление напряжения;
• длительное время бесперебойной эксплуатации;
• простота настройки и высокая степень ремонтопригодности.

Если не работает циркуляционный насос в системе отопления, то это легко исправить заменой поврежденного модуля.

Главным минусом аппарата с мокрым ротором является небольшой КПД, который не всегда достигает 50%. Эта проблема в большей степени характерна для крупногабаритных аппаратов с роторами больших диаметров.

При монтаже циркуляционных насосов должна соблюдаться строгая горизонтальность роторного вала. Данное правило обеспечит равномерное распределение водной смазки по гильзе к подшипникам качения.

ВИДЕО: Монтаж циркуляционного насоса Grundfos с мокрым ротором

Использование сухих роторов

Ротор в насосах этого типа инженеры конструкционно отделили уплотнительными кольцами из керамики или металла с высокими фрикционными свойствами. Во время эксплуатации происходит вращение колец относительно друг друга. В узком промежутке между двух поверхностей колец остается тончайшая водяная пленка. Она способствует герметизации узла от остальной конструкции. За счет разности давления жидкость не поступает к ротору.

Постоянное притирание колец повышает их износ, но снизить этот фактор помогает блок из пружин, регулярно прижимающих их друг к другу, минимизируя зазоры.

Данный тип аппаратов имеет более высокий КПД, который доходит до 80%. Однако, конструкция не лишена определенных недостатков:

• насосы с мокрым двигателем более шумные, чем их аналоги, поэтому часто нуждаются в дополнительной звукоизоляции;
• особые требования к чистоте используемой жидкости, так как любые загрязнения способны нарушить герметичность сопряжения колец.

Схема работы «сухого» ротора

Встречаются следующие разновидности сухих насосов:

• вертикальные, при которых электромотор установлен вертикально, а рабочие патрубки установлены в единой оси;
• горизонтальные, у которых мотор смонтирован в горизонтальной плоскости, выходной патрубок установлен радиально, а входной – с торцевой стороны улитки;
• блочные, в них теплоноситель заводится по оси, а выходит в радиальном направлении.

ВИДЕО: Разборка и ремонт насоса для повышения давления Оазис CNP 15/9

Особенности монтажа циркуляционных насосов

В большинстве случаев монтаж этого гидравлического оборудования проводится специалистами. Однако, такой подход не мешает самостоятельно установить аппарат в схему отопления или горячего водоснабжения. При этом необходимо соблюдать определенные правила.

Для установки выбирается наименее нагретая область с теплоносителем – обратная магистраль, возвращающая остывшую жидкость в котел. Для небольших помещений, площадью 200 квадратных метров и меньше, данное правило является скорее условностью, так как температура жидкости на входе и выходе отличается лишь на 2-3 0 С.

Обязательно в схеме соблюдается направление потока при монтаже. Его на корпусе насоса обозначает стрелка. С обеих сторон от насоса монтируются запорные краны, а также перед входным патрубком устанавливается фильтр грубой очистки. Надежность резьбовых соединений дополняется герметиками. После монтажа насоса в горизонтальном положении в корпус заливается теплоноситель, а излишек воздуха удаляется при помощи центрального винта.

Во время монтажа циркуляционного насоса в системы отопления, использующие комбинированную циркуляцию, обязательно устанавливается байпас (труба с запорной арматурой). Он поможет при необходимости ремонта или профилактического обслуживания насоса пустить теплоноситель по системе за счет естественной циркуляции жидкости.

Стоимость насосов часто зависит от их мощностных характеристик. Примерная цена составляет 65-215 $. Наиболее популярными моделями является продукция торговых марок Wester, Grundfos, Pedrollo, Halm. Практически все они обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Отечественные производители бытовые аппараты не выпускают, а делают упор на продукции промышленного производства.

ВИДЕО: Установка циркуляционного насоса GRUNDFOS в систему отопления. Монтаж байпаса

Когда и для чего нужно устанавливать в систему отопления циркуляционный насос

Довольно часто случается, что старая отопительная система, работающая на принципе естественной циркуляции теплоносителя — воды, перестает справляться с обогревом дома. Иногда, отопительная система изначально спроектирована неправильно и требует намного больше топлива (газ, уголь, дрова и т.д.). Возможно Вы этого и не замечали, но сравнив затраты топлива на обогрев похожего дома у соседа — понимаете, что «где то что-то у Вас неправильно». Можно ли увеличить КПД существующей отопительной системы без больших затрат. В большинстве случаев — да.

Одной из причин уменьшения КПД отопительной системы может быть постепенное изменение схемы отопления в результате ремонтных работ и переделок, а также обрастание внутренних стенок ржавчиной и накипью. В результате происходит уменьшение диаметров труб и повышение шероховатости внутренних стенок, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления отопительной системы и пропаданию циркуляции в ней полностью, или на некоторых участках. Система с естественной циркуляции должна иметь уклон по всей длине магистрали. Уклон этот может измениться уже через год-два после постройки дома в результате просадки фундамента.

Радикальное средство лечения такой отопительной системы – полная переделка. Но это не всегда возможно, более того, сопряжено со значительными затратами и последующим восстановительным ремонтом помещения.

Другой способ — ограничиться минимальным хирургическим вмешательством – врезкой циркуляционного насоса.

Современные циркуляционные насосы для небольших частных домов недороги, надежны, бесшумны и экономичны, поэтому установить насос в отопительную систему стоит и в профилактических целях, для оживления старой гравитационной отопительной системы с естественной циркуляцией и придания ей жизнеспособности и второй молодости.

Почти всегда, после установки насоса в систему отопления, Вы получите прирост КПД котла. Кроме того помещение нагревается в несколько раз быстрее и равномерно. Особенно ощутимо в межсезонье, когда котел включается не постоянно а по необходимости. Все помещения будут прогреваться быстро и равномерно. Все это экономит затраты топлива и довольно существенно.

Основные преимущества установки циркуляционного насоса в систему отопления

• увеличение КПД системы;
• быстрое прогревание воздуха во всех помещениях, увеличение отапливаемой площади;
• выравнивание температурных показателей в трубопроводе;
• исключение завоздушенности труб;
• уменьшенный расход топлива;
• возможность установки полотенцесушителей, термостатов;
• применение труб малого диаметра;
• небольшая стоимость оборудования и установки.

Циркуляционный насос – это возможность быстро повысить качество обогрева дома без демонтажа всей системы и больших финансовых трат.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением ИБП для циркуляционного насоса.
Другой способ — установка насоса по байпасной схеме. Тогда при отсутствии электричества Вы можете переключиться на работу контура без насоса. Эта схема подробнее будет рассмотрена ниже.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления. Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, обеспечивают более быстрый и равномерный прогрев всех участков водяного контура, независимо от удаленности от водогрейного агрегата.

Куда установить циркуляционный насос?

Если у Вас твердотопливный котел, то, при врезке насоса в существующую систему, устанавливать его лучше всего на обратку, рядом с котлом, чтобы на него не оказывала отрицательное влияние слишком большая температура воды в подаче из котла, разожженного на полную мощность. Чтобы сохранить способность работы котла без циркуляционного насоса, устанавливать насос желательно по байпасной схеме – это обводной участок магистрали, предусматривающий возможность переключения отопительной системы на естественную циркуляцию, в обход насоса.

Байпасный узел можно изготовить самому, или приобрести готовый, они часто имеются в продаже на рынках, полукустарного изготовления. Не бойтесь, что он не подойдет к купленному Вами насосу. Достаточно измерить установочный размер разрыва байпасного узла, между шаровым краном и фильтром, предназначенный для установки насоса. Он должен составлять 180 миллиметров.

Стандартный размер циркуляционного насоса составляет ровно 180 миллиметров. Существуют и короткие версии, 130 миллиметров, предназначенные для установки в насосные блоки быстрого монтажа, но в обычной розничной сети такие насосы практически не встречаются.

Важно! При использовании байпасной схемы для установки насоса, отвод на расширительный бак и предохранительный клапан ОБЯЗАТЕЛЬНО врезайте до или после вентилей, отсекающих насосный или байпасный участок. Расширительный бак и предохранительный клапан не должны оказаться отсечены от отопительной системы при любой схеме работы, насосной или естественной!

Что необходимо сделать перед установкой насоса в систему отопления?

Итак, как Вы помните, у вас старая отопительная система, полная шлама и ржавчины, который необходимо по возможности удалить. В большинстве случаев доступна только элементарная промывка. Просто слить воду из системы недостаточно, так как ее слив осуществляется через сливной кран небольшого диаметра. При этом вода по системе двигается очень медленно, потому что основные диаметры трубопроводов гораздо больше диаметра сливного крана и весь шлам и ржавчина спокойно оседают в трубе.

Больше всего склонны к засорению стальные трубы. Это обусловлено их шероховатой поверхностью, которая с годами становится только всё более неидеальной. Полипропиленовые, пластиковые, оцинкованные трубы более гладкие и менее восприимчивы к оседанию на них ржавчины – её просто смывает потоком теплоносителя.

Поэтому, когда вы вскрыли обратный трубопровод, вырезав участок под установку насоса, промойте систему, подключив ее к водопроводу через шланги. Постарайтесь обеспечить максимальный проток через отопительную систему, с максимально возможным напором. Хорошего скоростного потока в трубах большого диаметра Вам все равно создать не удастся, так что потратьте на промывку чуть большее время, чем хотелось бы, пусть вытечет максимально возможное количество шлама и ржавчины.

Как выбрать циркуляционный насос для установки в отопительную систему с естественной циркуляцией?

Важный момент, которому необходимо уделить некоторое внимание. При конструировании новых систем насосы подбирают, отталкиваясь от общей тепловой мощности отопительной системы, определяют необходимый для такой мощности общий проток (расход) теплоносителя через систему и к нему приравнивают необходимую производительность циркуляционного насоса.

Далее рассчитывают общее гидравлическое сопротивление отопительной системы и вычисляют необходимый напор циркуляционного насоса. Полные расчеты сложны и для небольшого частного дома не нужны. Для небольших домов (да и для больших тоже) существует упрощенные и доступные даже для полностью неподготовленных людей методики расчета. В интернете довольно много методик — выбирайте какая вам больше нравится и рассчитайте параметры для выбора насоса.
Тепловую мощность уже существующей отопительной системы определить еще проще – посмотрите ее на шильдике отопительного котла.

Для зданий, относительно небольшой площади, существует методика расчета насоса без формул. Самостоятельно подобрать мощность циркуляционного насоса можно следующим образом:

• По производительности котла. Расчет циркуляционного насоса для системы отопления частного дома выполняют, принимая во внимание, что 1 кВт мощности водогрейного оборудования соответствует коэффициенту пропускной способности равной 1 л/мин. Соответственно, для котла на 25 кВт, потребуется установить насос с показателем от 1500 л/час.
• Расчет напора циркуляционного насоса системы отопления. В технической документации указывается параметр напора в метрах водяного столба. По данному параметру можно определить длину водяного контура и подсчитать необходимое количество насосов в системе.
  Считается, что для 10 п.м. трубопровода, необходимо 0,6 м напора водяного столба. Оптимальный выбор насоса для 1 этажного дома — это стандартные модели с 6 м. в. ст. Станции подойдут для помещений с трубопроводом до 100 п.м.
  Если напора недостаточно, устанавливают второй насос или подбирают более мощную модель. Этот же принцип расчетов используют при выборе насоса для 2-х этажного дома.

Основные паспортные показатели циркуляционного насоса — производительность, напор и расход. В первую очередь, должен интересовать расход, он определяется по формуле:

Q= N/(t2-t1)

N – мощность теплогенераторной установки. Если нет шильдика, очень и очень приближённо можно взять за основу усреднённые данные потребности в тепловой энергии на отопление — 0,1 кВт/м2, помноженное на отапливаемую площадь в м2.
t1 – температура теплоносителя на входе (обратка), в среднем 65 ºС
t2 – расчётная температура теплоносителя на выходе (подача), для обычных систем в среднем 90 ºС.

Напор насоса приближённо определяют, исходя из показателя 100 Вт мощности на квадратный метр площади.

Осталось учесть еще один важный момент – особенность установки насоса в систему с естественной циркуляцией.

Для системы с принудительной, насосной циркуляцией у Вашей старой системы очень толстые трубы. При конструировании новых отопительных систем, диаметр труб выбирают таким, чтобы скорость потока в них была в диапазоне от 0,4 до 1,5 метров в секунду. При меньшей скорости из системы не будет удаляться воздух и воздушные пузыри так и останутся висеть в трубах, при большей скорости потока возможно гудение труб и ускоренный износ элементов отопительной системы. Большая скорость с гудением в трубах Вам не грозит, а вот очень маленькая, с плохо удаляющимся из системы воздухом вполне вероятна.

Но не все так плохо. У Вас ведь система с хоть и плохой, но естественной циркуляцией и система промыта! Поэтому подбирать насос исходя из диаметра труб нет никакой необходимости, просто возьмите модель насоса на одну ступеньку выше в номенклатуре.