Как выбрать циркуляционный насос

Основное назначение

Циркуляционный насос обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя в замкнутой системе отопления. В конструкцию насоса входят:

• металлический корпус,
• керамический или стальной ротор,
• роторный вал с крыльчаткой,
• вращающий ротор и электродвигатель.

Установленный в систему отопления циркуляционный насос обеспечивает всасывание воды с одной стороны и ее нагнетание в другую сторону, которое обеспечивается работой крыльчатки и возникающей за счет этого центробежной силы. Основной задачей циркуляционного насоса является преодоление сопротивления, которое может встречаться на некоторых участках самой отопительной системы. Циркуляционный насос перекачивает теплоноситель внутри системы с постоянной скоростью, обеспечивая равномерный прогрев помещений. Использование принудительной циркуляции позволяет применять трубы меньших диаметров, управлять теплоотдачей, повышать качество системы отопления, делая ее элементом системы «умный дом».

Параметры выбора

• Рабочая температура. Циркуляционный насос предназначен для системы отопления и должен выдерживать высокие температуры теплоносителя до 110 °С.

• Напор или объем прохождения теплоносителя через котел за одну минуту – один из параметров при выборе насоса. Для его определения существует простое правило, приравнивающее мощность устройства к расходу воды.
  ПРИМЕР: при мощности котла 20 кВт объем прохождения теплоносителя за минуту – 20 л воды.

• Теплоноситель. Насос должен работать на воде или других теплоносителях, применяемых в отопительных системах.

• Расход теплоносителя рассчитывается для каждого из колец системы. Его достаточно просто рассчитать по указанному выше методу, если известны мощность котла и тип используемых отопительных радиаторов.

• Следующим шагом будет расчет расхода теплоносителя в трубопроводе в зависимости от диаметра используемых труб.
  — Расход воды в трубах диаметром:
  ½ “ составляет 5,7 л/мин,
  1 “ – 30 л/мин,
  2 “ – 170 л/мин.

• Скорость движения теплоносителя можно не рассчитывать, приняв ее величину равной 1,5 м за секунду.

ПРИМЕР: Вычисляется мощность насоса в зависимости от длины трубопровода. Для трубопровода длиной 10 м потребуется напор 0,6 м, следовательно, для 100-метровой отопительной системы потребуется насос, способный создать напор 6 м.

Маркировка

Рассмотрим маркировку 25–40 и 32–60 циркуляционных насосов для систем отопления

• Первое число в маркировке 25 (32) означает диаметр внутренней резьбы присоединительных гаек насоса. Диаметр гаек выбирается в зависимости от диаметра труб отопления. В быту, как правило, два размера: 25 и 32.
• Второе число 40 (60) – напор насоса. Оно означает максимальное давление, создаваемое насосом и измеряемое в дециметрах или метрах водяного столба: 40 (60) дм или, соответственно, 4 (6) м.

Типы циркуляционных насосов

Насосы с сухим ротором. В них электродвигатель отделен от крыльчатки уплотнителями из угольных, керамических, алюминиевых колец. Имеют КПД около 80%. При работе шумят, требуют квалифицированного обслуживания и используются, как правило, в крупных системах (в многоэтажных зданиях площадью более 300 м²).

Насосы с мокрым ротором. В них крыльчатка и ротор омываются теплоносителем, который одновременно смазывает и охлаждает двигатель. Статор отделен от ротора тонким стаканом из немагнитного или углеродного материала. Подобные устройства не шумны, легки в эксплуатации, однако их КПД не более 50%.

Технические характеристики

Выбор циркуляционного насоса определяется площадью помещения, требуемым количеством тепла для его обогрева, температурой и типом теплоносителя, диаметром и типом труб. Для коттеджей и квартир чаще всего применяются насосы с мокрым ротором, устанавливаемые на трубопроводе, направляющем теплоноситель, прошедший через систему отопления в нагреватель, и имеющем более низкую температуру.

Маркировка циркуляционного насоса содержит данные о его присоединительном диаметре и максимальном напоре.

• Напор (т.е. создаваемое насосом давление, измеряемое в метрах водяного столба) обеспечивает преодоление гидравлических потерь в трубах и соединениях. Производительность насоса (подача) (м³/час) определяет количество теплоносителя, которое насос способен прокачать через систему. Эти две величины связаны определенной зависимостью, приводимой в паспорте насоса в виде графика. Точный подбор насоса возможен лишь специалистами после детального обследования всего отапливаемого объекта. Существуют, однако, эмпирические формулы, позволяющие примерно оценить параметры требуемого насоса – производительность и напор.

Количество необходимого тепла зависит от многих факторов – расположения объекта, его конструкции и т.д., но в среднем это примерно 1кВт (1000 Вт) на 10 м² площади. Такое количество тепла должно подаваться в систему извне или от установленного нагревателя (котла).
Для определения мощности насоса пользуются расчетными показателями производительности насоса (эквивалент 1 кВт), приравниваемого к подаче теплоносителя в 0,06 м³/ч.

ПРИМЕР: для отопления помещения в 200 м² необходим насос с подачей не менее 1,2 м³/ч. Это первый параметр. Чтобы определить необходимый напор при такой подаче, следует учесть, что для прокачки воды по трубе в 10 м необходим минимальный напор 0,6 м водяного столба. Поэтому необходимый минимальный напор получится после оценки длины труб системы. Для учета этажности здания необходимо добавить еще 2–4 м. Результат и будет требуемой величиной напора.

Эти две характеристики позволят сильно сузить диапазон выбора требуемых насосов. Применяя трубы с бóльшим диаметром, можно использовать насосы с меньшим напором, но с соответствующим присоединительным диаметром.

• Один из важных факторов – наличие у насоса регулировки скорости вращения вала. Нерегулируемые модели стоят дешевле. Регулируемые – обеспечивают не только энерго-, но и ресурсосбережение самого насоса. Регулируемые насосы могут иметь шаговое переключение и обеспечивать 2-, 3- или 4-скоростной режим ручного переключения или плавное переключение скорости, а также отслеживать температуру теплоносителя, легко встраиваясь в «умные системы».

Как выбрать циркуляционный насос для системы отопления

Принудительное движение теплоносителя в системе водяного отопления обеспечивает циркуляционный насос, способный перекачивать жидкость температурой 110…115 °С. В частных домах и квартирах с индивидуальными источниками тепла применяются малошумные аппараты бытовой серии с муфтовым присоединением, оснащенные «мокрым» ротором (якорь двигателя омывается и охлаждается протекающей водой).

Если вы решили самостоятельно подобрать насос для отопления, учтите 3 основных критерия:

1. Технические характеристики – производительность, рабочее давление.
2. Присоединительные и габаритные размеры.
3. Цена изделия, популярность бренда.

Рассмотрим по пунктам, как правильно выбрать циркуляционный насос для радиаторной системы, теплых полов и первичного котлового контура.

Самые «ходовые» модели насосных агрегатов

Производители предлагают широкий выбор оборудования разной мощности, предназначенного для перекачки жидких сред с различными параметрами. Но нас интересуют только проточные модели, работающие в сетях домашнего отопления и горячего водоснабжения.

Как отличить циркуляционные агрегаты от центробежных и других видов насосов:

• по форме – электрический мотор и крыльчатка установлены в одном корпусе, патрубки выходят по бокам нижней части (не посередине);
• по наличию «мокрого» ротора, значительно снижающего шум вращения крыльчатки;
• 2 типоразмера монтажной длиной 130 и 180 мм;
• условный проход патрубков — 15, 20, 25 и 32 мм, присоединение — муфтовое (резьбовое);
• паспортное давление – 0.4, 0.6 и 0.8 Бар.

Указанные параметры легко выяснить по маркировке изделия. Пример: цифры в названии Wilo Star-RS 15/4 обозначают внутренний диаметр соединительных патрубков 15 мм (Ду 15) и напор 4 м водного столба (0.4 Бар). Пример второй: аппарат Grundfos ALPHA2 25-60 подключается к трубам Ду 25 и развивает давление 0.6 Бар (6 метров).

Справка. Обычно производители выпускают расширенные линейки изделий. Немецкий бренд Wilo предлагает циркуляционные нагнетатели, располагающие напором 2, 4, 6, 7 и 8 м. вод. ст. Но «ходовыми» моделями все равно остаются «четверки» и «шестерки», реже – «восьмерки».

Конечно, существуют и более мощные насосы, чей напор достигает 1…10 Бар, но в частных жилищах таковые не применяются. Маленькие агрегаты длиной 130 мм с патрубками ½ и ¾ дюйма обычно ставятся внутри котлов, большие (18 см, 1 и 1 ¼») – врезаются в отопительные магистрали.

Способы подбора насоса

Самый правильный путь – сделать полноценный гидравлический расчет и точно определить основные параметры насоса – развиваемый напор и производительность. Именно так проектируется централизованное теплоснабжение многоквартирных домов и промышленных зданий.

Инженерной расчетной методикой владеют далеко не все мастера, занимающиеся монтажом автономных водяных систем, что уж говорить о рядовых домовладельцах. Как можно подобрать циркуляционный насос для отопления более простым способом:

1. В случае замены старого изношенного агрегата приобретается новый с аналогичными параметрами. На первый план выходит цена и качество изделия.
2. Заказать проект домашней отопительной системы инженеру–теплотехнику. Ниже мы поясним преимущества данного варианта.
3. Самому рассчитать потребный напор насоса по упрощенной методике.
4. Поверить многолетней практике наших экспертов и купить аппарат, руководствуясь их советами.

Котельная, сделанная нашим экспертом Владимиром Сухоруковым. Удобный доступ есть ко всему оборудованию, в том числе к насосам

Рекомендации экспертов. В загородных домах и квартирах площадью до 250 м² вполне достаточно бытового насоса, развивающего давление 4 м водного столба или 0.4 Бар. На квадратуру 250…500 м² лучше купить более мощный агрегат с напором 6 м (0.6 Бар), свыше 500 м² – 8 м. вод. ст.

Заказ инженерных расчетов и разработки схемы стоит денег, но окупится с лихвой. Когда вы монтируете отопление самостоятельно либо нанимаете работников, комплектующие и оборудование приобретается с приличным запасом – на всякий случай. Толковый проектировщик четко обоснует, почему нужно поставить насос небольшой мощности и трубу меньшего диаметра. В результате выйдет экономия на материалах, а в дальнейшем — затратах на электричество.

Разновидности насосов, применяемых в схемах автономного теплоснабжения

Если вы доверяете только цифрам либо захотите проверить монтажников, выбирайте насос отопления по собственным вычислениям, пользуясь приведенной ниже методикой. Не забудьте сверить расчетные характеристики агрегата с рекомендациями экспертов – результат наверняка выйдет аналогичным.

Расчет характеристик насоса

Отопление работает эффективно, когда все батареи или греющие напольные контуры получают необходимое количество тепла. То есть, насосная установка должна обеспечивать требуемый расход теплоносителя на каждом участке системы, преодолевая гидравлическое сопротивление труб, фитингов и арматуры.

Перед тем как выбрать насос, нужно рассчитать его производительность по формуле:

• G – массовый расход теплоносителя, кг/ч;
• Q – общая нагрузка на отопление, Вт;
• Δt – разность между температурой воды в подающей и обратной линии, при расчетах обычно принимается равной 20 °С.

Справка. Поскольку плотность воды мало изменяется при нагреве в пределах 100 градусов, в упрощенных вычислениях массовый расход принимается равным объемному. Пример: G = 300 кг/ч = 300 литров в час.

Тепловую нагрузку можно высчитать скрупулезно, пользуясь методикой СНиП. Здесь мы не станем усложнять задачу и просто возьмем количество теплоты по площади.

Например, на обогрев двухэтажного дома квадратурой 200 м², расположенного в средней полосе, понадобится 22 кВт теплоты. Отсюда несложно посчитать расход теплоносителя и требуемую производительность насоса: G = 0.86 х 22000 / 20 = 946 кг/ч = 0.95 т/ч = 0.95 м³/ч.

Сразу предлагается выяснить сечение и диаметр основной магистрали, идущей от котла, куда планируется установить насос:

• F – площадь поперечника трубы, м²;
• ʋ — скорость движения воды, принимается 0.5…1 м/с.

Чем ниже скорость течения воды, тем меньше сопротивление трению о стенки труб, арматуры и фитингов.

Берем значение 0.6 м/с и определяем сечение магистрали: F = 0.95 / 3600 х 0.6 = 0.00044 м². Дальше через формулу площади круга рассчитываем диаметр прохода – 0.024 м или 24 мм. Соответственно, внутренний размер трубы и присоединительных штуцеров насоса равен 25 мм.

Выяснив необходимую производительность перекачивающего устройства, переходим к вычислению располагаемого давления. Расчеты проведем отдельно для радиаторной сети, напольного обогрева и котлового контура обвязки.

Отопительная схема с батареями

Задача насоса – продавить нужный объем теплоносителя по трубам от первого до последнего радиатора. Ему препятствует сила трения жидкости о стенки, сопротивление от сужения протока в регулировочных вентилях и поворотов на фитингах.

Чтобы узнать величину сопротивления, которое должен преодолеть циркуляционный агрегат, предлагаем воспользоваться упрощенной формулой:

• H – искомый перепад давлений в метрах водного столба;
• R – удельное сопротивление трению, считается в м. вод. ст. на 1 метр погонный трубопровода;
• L – протяженность наиболее длинной ветви отопления, измеряется от источника тепла до последнего радиатора;
• Z – коэффициент местных сопротивлений.

Замечание. Формула сильно упрощена, инженерный расчет гидравлики гораздо сложнее. Зато она позволяет правильно подобрать отопительный насос для бытовых условий. Мы проверили альтернативный вариант — онлайн-калькуляторы, размещенные на различных интернет-ресурсах. Получив разницу между результатами 30%, делаем вывод: лучше посчитать напор вручную.

Как производятся вычисления:

1. Поскольку насос создает одинаковое давление на входе в каждую ветвь отопления, выбираем самую протяженную линию и определяем ее длину в метрах. Это показатель L в формуле. При двухтрубной системе учитываются обе линии – обратная и подающая.
2. Удельное сопротивление R принимаем равным 150 Па/м или 0.015 м водного столба на 1 м. п. магистрали (для пластиковых труб).
3. Если проток через батареи регулируется термостатическими клапанами, берем коэффициент Z = 2.2. Вариант второй: радиаторы оборудованы шаровыми кранами и балансировочными вентилями, тогда Z = 1.5.

Наибольшее сопротивление течению воды оказывают трехходовые клапаны и вентили с термоголовками

Рассчитываем потребное давление и выбираем подходящую модель нагнетателя.

Совет. Длина линии тупиковых и кольцевых схем считается одинаково – плюсуем протяженность подачи и обратки. Для однотрубной «ленинградки» берем общую длину кольца. Если на момент расчета схема отсутствует, протяженность определяется по внутренним габаритам дома: размер I этажа + высота потолка + ширина II этажа.

Просчитаем давление по нашему примеру. Длина L по габаритам здания равна (10 + 3 + 10) х 2 = 52 м, Z = 2.2. Потребный напор составит 0.015 х 52 х 2.2 = 1.716 ≈ 1.7 м. Прибавим запас 1 м на неучтенные сопротивления самого котла и дополнительного оборудования, получаем 2.7 м водяного столба.

На графике, прилагаемом к паспорту насоса, отмечаем линию производительности и напора, затем выбираем подходящую модель, в данном случае — марка Wilo Star-RS 25/4.

Как видите, результаты расчетов не противоречат советам экспертов: насоса давлением 0.4 Бар вполне достаточно, чтобы заставить циркулировать воду по сети отопления двухэтажного дома площадью 200 квадратов. Для лучшего понимания предлагаем посмотреть ход расчетов на видео:

Важный момент. В современных нагнетательных устройствах зачастую предусмотрено 3—7 режимов работы, а в инструкции нарисовано столько же графиков. Для расчета выбирайте характеристику, соответствующую средней скорости (вторая – третья).

Петли теплых полов

Обычно теплоноситель подается в напольные контуры отдельным насосом, работающим в паре с подмешивающим клапаном. При этом максимальная протяженность петли не превышает 100 метров, фасонные детали отсутствуют. Местные сопротивления – термостатический вентиль коллектора и смесительный трехходовой (или 2-ходовой) клапан.

Для расчета вполне подходит предыдущий алгоритм:

1. Выясняем количество контуров, максимальную длину трубы и общий расход теплоносителя через гребенку. Все вычисления по теплым полам мы подробно расписали в отдельной публикации.
2. Берем самую длинную петлю и считаем по ней требуемое давление насосного агрегата, пользуясь приведенной выше формулой. Подставляем аналогичные значения R, L и Z.
3. Подбираем насос для петель напольного обогрева по графику, представленному в паспорте изделия.

Пример. Возьмем тот же двухэтажный дом с тепловой нагрузкой 22 кВт и расходом воды 0.95 м³/ч, максимальная длина петли – 80 м. Значение R принимаем 0.015, Z – 2.2, тогда напор H = 0.015 х 80 х 2.2 = 2.64 м. Сопротивление магистрали не учитываем, поскольку котел оснащен собственным насосом. Значит, окончательное давление коллекторного агрегата – минимум 2.64 м.

Заметьте: увеличивая протяженность петель до 100 м, вы поднимаете планку давления насоса, что приведет к повышению расхода электроэнергии. Проверяем: H = 0.015 х 100 х 2.2 = 3.3 м. Рисуем на диаграмме соответствующую горизонтальную линию и выбираем любую модель, чей график размещен выше. Ближайший агрегат — Wilo Star-RS 25/6.

Котловой контур

Как известно, в схемах обвязки твердотопливных котлов предусматривается установка отдельного насоса, гоняющего воду по малому кольцу через трехходовой клапан либо буферную емкость. Идентичный принцип применяется в системе первичных/вторичных колец, где к основному контуру подключены линии радиаторного отопления, теплых полов и бойлера ГВС.

Насос, качающий воду по основному кольцу, практически не испытывает сопротивления – магистраль короткая, минимум фитингов и арматуры. Поэтому напор основного агрегата зачастую меньше, чем давление вторичных нагнетателей, отправляющих теплоноситель к приборам отопления.

Важный нюанс. Главное — обеспечить нужный расход воды в основном контуре, соответствующий мощности теплогенератора. Для выбора модели насоса двигайтесь тем же путем – узнайте требуемый объем теплоносителя по производительности котла и посчитайте располагаемый напор. Подробная инструкция представлена на видео:

Выбор по размерам

Вы наверняка заметили — в ассортименте фирм есть агрегаты с одинаковыми характеристиками, но разными габаритами и размерами патрубков. Как выбирать внешние параметры насоса:

1. Для монтажа на трубопроводах, байпасах и смесительных узлах напольного обогрева используются стандартные нагнетатели длиной 180 мм. «Коротыши» 130 мм ставятся внутри теплогенераторов либо на магистралях в сильно ограниченном пространстве.
2. Диаметр присоединительных патрубков подбирается под сечение основного трубопровода. Увеличение типоразмера допустимо, уменьшение – категорически не рекомендуется. То есть, на трубопровод Ду 25 можно ставить агрегат со штуцерами 32 мм.
3. Насосы с патрубками Ø32 мм применяются на первичных кольцах и котловых контурах, а также в модернизируемых самотечных системах.

Рабочие характеристики насосов не зависят от их монтажной длины – 130 или 180 мм

Примечание. Размеры готовых байпасов, продающихся в магазинах, подогнаны под стандартный насос монтажной длиной 18 см.

Число скоростей нагнетателя особой роли не играет. В домашних условиях вполне достаточно 3 режимов, оптимальная скорость – вторая. Воздух из агрегатов стравливается через боковой винт, поэтому не стоит покупать изделия с отдельным воздухоотводчиком.

Производители и цены

Невзирая на широкий ассортимент насосов в магазинах, по-настоящему качественный продукт выбрать нелегко. Рынок наводнен китайским товаром и подделками известных брендов. Для начала перечислим популярных на территории СНГ производителей:

1. Высшая ценовая категория – Grundfos (Дания), Wilo (Германия). Цены на оригинальных «немцев» стартуют от 75 евро, «Грюндфос» серии UPS – 65 евро.
2. Средняя категория – DAB, Aquario (Италия), Sprut (качественный Китай). Стоимость агрегатов различных моделей колеблется в пределах 40—100 евро.
3. Прочие дешевые насосы (Oasis, Neoclima, «Вихрь», «Калибр» и так далее до бесконечности). Цена – от 20 евро за штуку.

Новейшая разработка – «умный» насос Grundfos Alpfa-3, передающий информацию на смартфон и помогающий балансировать систему

Замечание. Вполне вероятно, что мы не включили некоторые весьма достойные изделия в высшую либо среднюю ценовую категорию. Здесь указаны самые распространенные бренды.

Чем отличаются недорогие и контрафактные насосы от качественных нагнетателей:

• срок службы – 1…3 отопительных сезона;
• номер изделия нанесен только на наклейку, корпус агрегата чистый;
• перекачивающие устройства из одной партии часто идут с одинаковыми номерами;
• по весу подделка заметно отличается от оригинала (она легче);
• агрегат низкого качества начинает шуметь и пищать, отработав 1 сезон в закрытой системе отопления, сильно греется корпус.

Иногда поддельные насосы отопления неотличимы от оригинала, только цена вдвое ниже. Секрет – в алюминиевой обмотке, удешевляющей себестоимость продукта. Как проверить: найдите на официальном сайте компании массу оригинальной модели и сравните с рыночным экземпляром. Скорее всего, осведомленный продавец откажется взвешивать контрафактный аппарат либо сразу признает неизвестное происхождение товара.

Заключительный вывод

Выбирая циркуляционный насос для отопления дома, важно не ошибиться с характеристиками и не гнаться за дешевизной. Недостаточный напор приведет к слабому прогреву дальних батарей, чрезмерный – к появлению шума в радиаторах и быстрому износу нагнетательного агрегата. Последний совет по выбору производителя: если хотите сэкономить, лучше отыщите брендовый оригинал б/у, он прослужит дольше нового дешевого «китайца».