Циркуляционный насос. Устройство и работа. Как выбрать и установка

Циркуляционный насос – водяная помпа, элемент системы отопления, обеспечивающая принудительную циркуляцию теплоносителя от нагревательного элемента по трубам и радиатором. Насос устанавливается в замкнутую систему, где гоняет жидкость по кругу, преодолевая ее гидравлическое сопротивление. При наличии циркуляционной помпы, установка котла в нижней точке отопительного контура является необязательной, как при самотечной системе отопления.

Устройство и принцип работы

Насос состоит из электродвигателя с платой управления и клеммами. Он присоединяется к корпусу улитки, к которой крепятся трубы контура отопления. Вращаясь ротор электромотора приводит в движение крыльчатку, которая находится в улитке заполненной теплоносителем. Крыльчатка захватывает жидкость и по инерции направляет ее в одну сторону, нагнетая тем самым давление в трубе контура.

Прокачиваемый таким образом теплоноситель продвигается по системе, проходит ее по кругу и попадает снова в котел, где прогревается и снова отправляется далее. Функционально насос рассчитан на эксплуатацию с горячей жидкостью, поэтому ее высокая температура не вредит используемым в нем уплотнителям.

Описанный принцип работы и устройство являются общими для всех разновидностей циркуляционных насосов. Однако между ними могут иметься некоторые отличия.

В первую очередь насосы отличаются по способу расположения ротора на 2 типа:

У насосов сухого типа вращающийся в моторе ротор не имеет прямого контакта с жидкостью, которую перегоняет. Их особенностью является наличие уплотнительного скользящего кольца, которое обжимает вал ротора. Благодаря этому один конец вала с крыльчаткой находится в теплоносителе, а его основная часть примыкающая к ротору является герметично изолированной. Реализация такой конструктивной идеи требует пространства, поэтому помпы этого типа достаточно громоздкие. Их недостатком является необходимость обслуживания в начале сезона, которое заключается в замене уплотнителей. Их протечка чревата выходом устройства из строя. Также недостатком таких насосов выступает шумность работы, в связи с постоянным трением внутренних механизмов. Сухой циркуляционный насос обычно устанавливают в отдельных котельных, где его шум и громоздкость не мешает.

Мокрые насосы подразумевают прямой контакт ротора с теплоносителем. Он вращается прямо в жидкости, что само собой способствует гашению звуков. Такие насосы не имеют характерного гудения. Они работают тихо, поэтому устанавливаться в жилых помещениях, где нет отдельной котельной. Поскольку ротор постоянно находится в жидкости, то для предотвращения попадания электрического тока на теплоноситель, трубы и радиаторы, статор насоса изолируется. Приборы этого типа вообще не нуждаются в обслуживании. Они могут прослужить 5-10 лет, потом после выхода из строя просто меняются или ремонтируются.

Мокрые насосы выигрывают у сухих по компактности и шумности. Однако сухие помпы являются более выгодными для использования по причине меньшего потребления энергии. КПД насоса мокрого типа составляется 50-65%, что совсем мало на фоне сухого, у которого этот показатель может достигать 75-85%. Таким образом, если монтаж выполняется в отдельной котельной, где шум не помешает, стоит использовать циркуляционный насос сухого типа.

Мокрые насосы по причине своей компактности часто имеет недостаточную производительность для полноценного функционирования отопительной системы. В связи с этим их могут устанавливать по нескольку штук. Это позволяет объединить их усилия.

Как выбирать циркуляционный насос

При выборе насоса для системы отопления важно использовать устройство с рабочими характеристиками соответствующими параметрам контура отопления.

Чтобы устройство подходило максимально хорошо, при выборе нужно отталкиваться от ряда важных технических качеств:

• Производительность работы.
• Давление.
• Тип жидкости теплоносителя.
• Максимальная температура.
• Объем жидкости в контуре.
• Уровень шума.
• Размер.

Производительность насоса отображает количество перегоняемой жидкости, которую тот способен прогнать за определенное время при минимальной нагрузке. Для ее подсчета применяется формула: Q = N/(t 2- t 1). Чтобы подсчитать производительность насоса, необходимо взять величину N, которая отображает мощность отопительного котла, и разделить ее на разницу температур на выходе из него и в обрате.

При выполнении расчетов обычно достаточно взять за температуру возврата 60 ÷ +70°С, а за температуру выходящего из котла теплоносителя +90 ÷ +95°С. Просчитав производительность по данной формуле можно понять какой мощности циркуляционный насос необходим, чтобы система отопления работала эффективно и при этом полностью исключался взрыв котла из за недостаточной скорости циркуляции.

Принято считать, что в среднем на 10 м длины контура циркуляционного кольца расположенного только в горизонтальной плоскости (одного этажа) достаточно насоса создаваемого напор жидкости на высоту 0, 6 м. Если длина контура составит 100 м, то соответственно для его обслуживания нужен насос способный продавить жидкость на высоту 6 м. Данные расчеты весьма приблизительны. На реальные цифры влияет много факторов, диаметр труб, степень загрязнения трубопровода и радиаторов.

Соотношение 0,6 к 10 м является достаточным для проектирования и сборки большинства систем. Для перестраховки можно взять насос способный создать немного большее давление. Проведение индивидуальных расчетов сопротивления системы для конкретных случаев сопровождается высокой сложностью. Для этого показателя необходимо учитывать количество и конфигурацию поворотов труб, кроме этого необходимо рассчитать их коэффициент шероховатости. Причем данная величина по мере эксплуатации системы только увеличивается за счет коррозии, если трубы металлические. Кроме этого в них может образовываться отложения в виде шлама, в том числе и сложно смываемых минеральных осадков.

При выборе насоса вся необходимая информация о нем указывается на приклеенной на корпус этикетке, а также дублируется в инструкции и на коробке. Многие производители указывают ключевую информацию прямо в название модели. К примеру, циркуляционный насос «Название» 25−40. Первая цифра указывает на подключение к какому диаметру труб рассчитанная эта модель. Вторая цифра обозначает высоту подъема теплоносителя в дм. Соответственно 40 дм это 4 м. Почти все насосы предусматривают прямое подключение к трубам диаметром 25 мм и 32 мм. Для более проходимых систем используются сухие помпы.

Также в названии могут в конце проставляться еще трехзначные цифры. Они отображают установочную длину насоса. Она должна быть меньше расстояния между трубами, к которым планируется провести подключение. Разница в ширине решается сгонами. Если ширина насоса окажется больше, чем место для его установки, то придется или его менять, или переделывать контур.

Нужно отметить, что производительность насоса следует увеличить, если он будет работать со специализированным теплоносителем. Такие жидкости более вязкие, чем обычная вода, поэтому помпы подвергаются большей нагрузке.

Иногда в характеристиках циркуляционных насосов не указывается крайняя температура, на которую они рассчитаны. Если в контуре применяется электрический котел, то система сильно не нагревается, а положительная температура в помещении поддерживаться за счет постоянности отопления. Это позволяет использовать насос любой конфигурации. Если же отопление осуществляется с помощью твердотопливного котла, то оно сопровождается резким набором пиковых температур, в связи с невозможностью регулировки. Для подобных систем нужно использовать насос, который заведомо может переносить такой нагрев. Большинство помп не предназначены на работу в системах с температурой больше +110°С.

Регулируемый и нерегулируемый насос

Многие насосы, особенно с мокрым ротором предусматривают встроенную систему регулировки производительности. Как правило, она 3-ступенчатая. Оптимально использовать циркуляционный насос, позволяющий проводить регулировку для более точного подстраивания под мощность котла. К примеру, в начале отопительного сезона котел включается на минимальную мощность, поэтому смысла в быстрой перегонке теплоносителя по кругу нет. По мере повышения мощности нагрева теплоносителя в котле производительность насоса переключается на 1 ступень. Это позволит снизить потребление электроэнергии.

Особенности установки насоса

Циркуляционный насос при установке в контуре отопления частных домов и квартир обычно располагается на байпасе. Это отдельно ответвление. При этом на трубу проходящую между краями байпаса устанавливается шаровой кран. Такое расположение насоса дает возможность в случае отключения электричества открывать основной кран, давая тем самым возможность жидкости двигаться по системе самотеком. Это крайне важно, если отопление выполняется дровами, углем, газом.

Сам насос обычно комплектуется гайками, которые позволяют его прикрутить на трубы с резьбой. Для возможности замены или выполнения ремонта насоса без необходимости спускать теплоноситель из системы, перед и за насосом необходимо устанавливать шаровые краны. Это позволит полностью перекрыть системы, и снять насос для обслуживания.

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Работа водяного отопления основана на движении горячего теплоносителя от источника нагрева (котла) к радиаторам.

Остывшая вода возвращается для повышения температуры по обратному трубопроводу. Для увеличения скорости движения жидкости монтируют циркуляционный насос. Также он может выполнять некоторые дополнительные функции.

Рассматриваемое устройство предназначено для создания циркуляционного потока в отоплении. Насос устанавливается в системах закрытого принудительного типа, в гравитационных используется редко. Исключение – площадь отапливаемого дома свыше 100 м 2 .

В этом случае естественная циркуляция не может обеспечить требуемую скорость горячей воды – происходит неравномерное распределение тепла. Поэтому радиаторы, расположенные дальше от котла, получают меньше энергии.

Во многих случаях насос является непременным компонентом обвязки газового отопительного котла.

Крыльчатка насоса создает напор, который преодолевает гидравлическое сопротивление элементов системы. В результате происходит увеличение скорости движения воды.

Кроме основного назначения циркуляционный насос выполняет также следующие функции:

• оптимизирует расход энергоносителя, вода не успевает до конца остыть при вторичном попадании в теплообменник, следовательно на ее нагрев тратиться меньше энергии;
• минимизирует разницу давления межу горячей и остывшей жидкостью;
• предотвращает изменение направления движения горячей воды.

Его установка обязательна для систем лучевого отопления и водяного теплого пола. Насосы стабилизируют давление на отдельных участках сети, предотвращая неравномерное распределение тепловой энергии.

Виды, конструкция и особенности работы.

Помпа состоит из литого корпуса, внутри которого расположен ротор из керамики или пластика, крыльчатка, статор и управляющий блок для подключения электропитания. Всасывающий патрубок сделан в форме улитки, нагнетающий находится с обратной стороны.

Во время работы возникает тепловая нагрузка на ротор, поэтому требуется его охлаждение. В зависимости от способа отвода тепла различают два типа насосов – с мокрым или сухим ротором.

В этих моделях ротор не соприкасается с теплоносителем. Компоненты электродвигателя изолированы от камеры с водой. Установлена уплотнительная система из нескольких стальных колец. Для уменьшения трения между ними всегда присутствует тонкая пленка смазывающей жидкости.

По расположению компонентов помпы разделяются на три типа – консольные, вертикальные и блочные. Вертикально установленный двигатель повышает производительность, но могут возникнуть сложности с его монтажом.

Особенности такого конструктивного исполнения:

• продолжительный эксплуатационный срок;
• КПД – до 80%;
• при отсутствии энергоносителя не выходят из строя;
• монтаж возможен в любом положении.

Недостаток – высокий уровень шума. Модели монтируются на распределительных станциях централизованного отопления, в автономных системах теплоснабжения промышленных и коммерческих зданий.

Такие помпы предназначены для работы в системах со стабильным давлением жидкости, подходят для автономного отопления жилого дома или квартиры. Рабочее колесо и ротор постоянно омываются жидкостью. Она отводит тепло, частично выполняет функции смазки. Статор изолирован герметичным стаканом из углеродного волокна или немагнитной стали.

В блоке управления можно регулировать число подключенных обмоток, тем самым меняя мощность. Регулировка производительности дает возможность адаптировать помпу под параметры отопления.

Ключевые моменты:

• низкий уровень шума;
• не требуется периодической смазки;
• автоматическое охлаждение конструкции;
• относительно низкая стоимость и простое обслуживание.

Недостатком является низкий показатель КПД – до 30%. Насосы не смогут работать без теплоносителя.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА

Выбор подходящей модели насоса для котла отопления начинается с изучения базовых параметров. Предварительно делается расчет отопительной системы и на основе полученных данных подбираются компоненты.

Учитывается не только техническая составляющая, но и производитель. От качества сборки и соблюдения технологии зависит продолжительность безремонтной работы.

Основные технические характеристики:

• производительность;
• высота подачи;
• число скоростей;
• установочные размеры;
• потребляемая мощность;
• максимально допустимая температура теплоносителя.

Определяющая характеристика – производительность. Она указывает максимальный объем перекачиваемой жидкости за единицу времени. Для бытовых моделей варьируется от 25 до 60 л/мин. Зависит от фактического гидравлического сопротивления элементов системы.

Высота подачи или гидравлическое сопротивление, определяет максимальную высоту, на которую насос может поднять водяной столб. Может составлять от 3 до 7 м. Каждые 10 метров высоты соответствуют одной атмосфере давления.

Установочные параметры учитываются для правильного подключения помпы к системе отопления. Важно – диаметр патрубка насоса должен быть меньше сечения основной магистрали. В противном случае напор создаст область пониженного давления.

Потребляемая мощность незначительная, не превышает 0,8 кВт. Но ее нужно учитывать при расчете нагрузок теплоснабжения. В особенности это касается электрического отопления.

Количество скоростей для бытовых моделей не превышает трех. Этого достаточно для регулировки напора и оптимизации параметров работы.

Максимально допустимая температура воздействия зависит от режима работы отопления. Для низкотемпературного теплоснабжения, до +75/40 0 С этот параметр несущественен. Но для запаса рекомендуется покупать модели, рассчитанные на максимальные тепловые воздействия – до +110 0 С.

Расчет параметров насоса.

Для определения значений характеристик насоса нужно знать базовые параметры отопления – мощность котла и режим работы теплоснабжения. Они же зависят от тепловых потерь здания. По СНиП 2.04.07-86 при должном значении сопротивления теплопередачи наружных стен и оконных конструкций на 1 м² жилой площади необходимо 177 Вт тепловой энергии.

При повышении этажности норма увеличивается до 101 Вт.

Для одноэтажного здания площадью 120 м² с соблюдением норм теплоизоляции мощность котла будет равна:

N=120*177= 21, 74 кВт.

Расчет производительности, или расхода, насоса выполняется по следующей формуле:

Где:

• Q – производительность помпы, м³/ч;
• N – расчетная мощность отопительного оборудования, кВт;
• t1 и t2 – температура воды на выходе из котла и в обратной трубе, 0 С.

Для котла с номинальной мощностью 22 кВт и при температурном режиме работы 90/70 можно рассчитать расход помпы:

Q=22000/(70-90)= 1100 л/час или 19 л/мин .

Рекомендуется взять небольшой запас производительности, чтобы оборудование не работало постоянно на максимальной мощности.

Высота подачи или напора, рассчитывается по сложным формулам. Для автономного теплоснабжения частного дома или квартиры можно взять приближенные значения. Опытным путем были выявлены данные гидравлического сопротивления определенных участков системы в зависимости от их конфигурации и назначения.

Величины гидравлического сопротивления, Па/м, для компонентов отопления:

• прямые участки трубопроводов – до 150;
• фитинги – до 45;
• трехходовые смесители – 30;
• терморегулирующая аппаратура – 105.

Значения для всех компонентов системы нужно суммировать. Для расчета напора полученный результат умножается на 0,0001.

УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

Перед монтажом насоса изучается руководство пользователя. В нем описаны основные правила монтажа, рекомендации по обслуживанию агрегата. Помпу не врезают в магистраль, а делают для нее байпас – п-образную конструкцию с шаровыми кранами для перекрытия подачи воды и фильтром грубой очистки перед входным патрубком.

Это даст возможность оперативно заменить насос или выполнить ремонтные работы без отключения отопления.

Этапы планирования монтажа:

• выбор места для монтажа;
• количество насосов;
• положение помпы;
• подключение к электросети.

Место монтажа помпы – на основной трубе, сразу после котла или на обратной, после расширительного бака. Рекомендуется последний вариант – это приведет к стабилизации давления, будут отсутствовать рывки скорости движения воды.

Число насосов зависит от схемы трубопроводов. Для классической однотрубной или двухтрубной системы достаточно одной помпы. Если есть одно или несколько ответвлений, характерные для лучевого отопления – на каждую ветку устанавливается отдельный насос.

Общее правило положения насоса – направление ротора только горизонтальное. На каждом патрубке подключения есть стрелка, указывающая направление движения теплоносителя. Если выбрано вертикальное положение и это разрешено изготовителем – номинальная мощность может упасть до 30%.

Подключение электричества стандартное, все модели работают от сети 220 В. Исключения – промышленные помпы и предназначенные для организации централизованного теплоснабжения. Рекомендуется сделать отдельную линию с установкой автомата защиты.

Для подключения можно соединить три провода напрямую с клеммами коробки. Но лучше установить трехконтактную вилку и розетку.

Дополнительно при выборе обращают внимание на производителей. Хорошо зарекомендовали себя модели Willo, Sprut, Grundfos. Кроме того, важно правильно подобрать оптимальный вариант по производительности и высоте подачи воды.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов