Система отопления с насосом

В зимний период эффективность работы системы отопления приобретает особое значение. Еще несколько лет назад большинство систем отопления состояли из котла, нагревающего воду, трубной разводки и радиаторов. В последнее время к элементам вышеописанной системы добавился специальный насос, называемый циркуляционным.

Установка циркуляционного насоса позволила, во-первых, уменьшить диаметр используемых труб и достичь экономии в потреблении котлом газа или иного топлива.
Во-вторых, если раньше труба подачи (по которой подается горячая вода на радиаторы) не могла быть ниже уровня обратки (по ней более прохладная вода из радиаторов возвращается в котёл), то теперь это ограничение снято. Благодаря этому стало возможным устраивать «тёплый пол» и располагать трубную разводку более компактно.
В-третьих, температура воды во всех точках системы отопления практически одинакова. То есть, при правильном монтаже системы отопления на втором этаже частного дома в самой дальней комнате радиатор будет такой же самой температуры, как и ближний к котлу.
Эти преимущества и объясняют повсеместное распространение циркуляционных насосов.

Большинство циркуляционных насосов внешне очень похожи. Однако, качество сборки и используемых при изготовлении деталей у разных фирм-производителей отличается. Как правило, насосы китайской сборки обладают более низким качеством, чем немецкие (Wilo), итальянские или датские. Экономя на насосе и покупая китайский, иногда приходится покупать другой, взамен испортившегося. Насосы китайской сборки — это «рулетка», может повезти и насос прослужит верой и правдой долгие годы, а может и сгореть спустя непродолжительное время.

Конструктивно циркуляционные насосы бывают с «мокрым» и «сухим» роторами. В насосах с «мокрым» ротором перекачиваемая жидкость смазывает подшипники вала и охлаждает сам ротор, плавающий в ней. От статора ротор отделяется специальным «стаканом». Сам вал и рабочее колесо (лопасти) изготавливают из металла, стекловолокна, керамики и других синтетических материалов. Последние варианты более практичны, так как, например, керамика не подвержена коррозии. В частных системах отопления применяют именно такой тип насосов — с мокрым ротором.
Насосы с сухим ротором используют, как правило, в достаточно мощных установках. У этого типа насосов элементы электродвигателя не имеют соприкосновения с перекачиваемой жидкостью.

Циркуляционные насосы разработаны с учетом длительной непрерывной эксплуатации, поэтому характеризуются малым потреблением электроэнергии, тишиной при работе и надежностью. Если при работе явственно слышен шум, то это может быть вызвано наличием воздуха в системе и его необходимо стравить. Убрать воздух нужно также и из насоса. Для этого, после монтажа в систему и заполнения её водой или иной рабочей жидкостью, следует включить максимальную скорость работы двигателя насоса, выкрутить специальный большой болт-заглушку в верхней части стакана и стравить воздух. Затем заглушку закручивают на место. Данная операция проводится лишь при условии, что в конструкции насоса предусмотрен данный механизм.

Обычно, специальный переключатель на корпусе насоса позволяет регулировать скорость вращения вала и, соответственно, влиять на быстроту перекачивания. В паспорте насоса приводится характеристика-диаграмма, представляющую собой зависимость напора от производительности, по которой можно выбрать нужную скорость. Как правило, максимальная эффективность достигается при наибольшей скорости, однако особенности системы отопления позволяют подобрать параметр индивидуально для каждого случая. Следует иметь в виду, что повышение скорости повышает и потребляемую мощность. Сейчас насосы, обычно, имеют три скорости, что обозначается в паспорте, например, 58/38/28. Эти цифры обозначают мощность, соответствующую каждой скорости. Прогресс не стоит на месте, поэтому в конструкцию насосов вносятся различные доработки, например функция автоматического регулирования позволяет автоматически выставлять требуемую производительность, а значит и мощность.

Современные насосы очень экономны — некоторые модели потребляют всего 10 Вт. Наиболее эффективными в отношении потребления электроэнергии являются насосы класса «A». Столь низкая потребляемая мощность объясняется очень просто — так как циркуляционный насос устанавливается в замкнутой системе, то количество воды, выдающейся на подачу, равно количеству воды, приходящей по обратке и нагрузка минимальна. Следует отметить, что напряжение сети должно соответствовать паспортному, в противном случае электродвигатель насоса работает вне расчетных параметров, что неблагоприятным образом сказывается на нем. Проблемы с напряжением может решить стабилизатор, установленный либо на весь дом, либо только для насоса. Во втором случае финансовые затраты будут малы, так как мощность двигателя невелика.

При выборе насоса для системы отопления следует учитывать несколько факторов: диаметр трубы, в разрыв которой будет осуществляться монтаж, производительность (кубических метров в час) и создаваемый насосом напор (метров водяного столба). Требуемые производительность и напор вычисляют по специальным формулам, учитывающим мощность котла и потери тепла в помещении (для производительности), а также гидравлическое сопротивление системы отопления, представляющее собой сумму сопротивлений трубопроводов, переходов, радиаторов отопления, всевозможных регуляторов температуры (для напора).

Допустима установка заведомо более мощного насоса (с запасом), однако, такой подход неэкономичен как с точки зрения стоимости самого насоса, так и по потреблению электроэнергии. Для вычисления производительности «Q» (метров кубических в час) нужно знать тепловую мощность котла «N» (кВт) и значения температур в подаче (t1)и обратке (t2).
Q = N / (t1-t2);
Обычно, при расчетах, температура «t1» берётся равной 90-95 градусов (это максимальное значение, которое способны создать большинство котлов). А «t2» считается равной 70. Хотя, теплопотери дома корректируют данное значение в ту или иную сторону. Чтобы узнать необходимый напор, нужно знать сопротивление элементов отопительной системы движению теплоносителя. При проектировании новой системы эти данные учитываются, так как приводятся в паспортах к приборам (трубы, радиаторы, регуляторы температуры и пр.).
H = R х L х Zf;
где
H — напор (в метрах вод.столба),
R — сопротивление прямой трубы (Па/м)
L — максимальная длина прямого участка трубы системы отопления (в метрах),
Zf — поправочный коэффициент.
«Zf » берется равным 1.3, если система не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни смесителем; если есть термовентиль, то коэффициент составит 2.2; а при наличии обоих приборов — будет равен 2.6. Таким образом, вычислив напор и подачу, можно получить так называемую «рабочую точку» циркуляционного насоса.

В паспортах к насосам приводится специальный график, по которому, зная полученную рабочую точку, можно легко подобрать ближайшую подходящую модель. Следует отметить, что если по графику допустим выбор двух моделей — более и менее производительных, то нужно выбирать более экономичный, так как расчеты проводятся с учетом максимальной загрузки отопительной системы, а в подобном режиме её редко эксплуатируют. При большой системе допустима одновременная установка нескольких насосов, обеспечивающих согласованную работу.

Насос можно устанавливать как на подаче, так и на обратке. Хотя, более рациональной является установка на обратке, так как температура теплоносителя, всё же, немного ниже, чем на подаче. А так как насос с мокрым ротором охлаждается прокачиваемой жидкостью то, чем ниже ее температура, тем оптимальнее тепловой режим работы насоса. Особо следует отметить, что и сам электродвигатель при работе выделяет тепло, значит температура корпуса будет равняться суммам температур прокачиваемого теплоносителя и электродвигателя. Как правило, на корпусе это значение указывается. Оно достаточно велико и в ряде случаев достигает 120 градусов по Цельсию. Поэтому не следует поднимать панику, если корпус насоса при работе кажется слишком горячим.

К особенностям установки при монтаже (если в паспорте не указывается другое) относится горизонтальное расположение стакана — цилиндрическая часть насоса, перпендикулярно трубе подключения. В этом стакане находится ротор с рабочим колесом (лопастями). Вал ротора закреплён на подшипниках. Именно поэтому неправильное (вертикальное) расположение стакана насоса при установке вызывает быстрый непредусмотренный износ подшипников валом ротора.

Насосы в системах отопления и горячего водоснабжения (ГВС)
Экономичные циркуляционные насосы Wilo-Stratos
Циркуляционные насосы в системах отопления

Устройство насоса

Главными элементами, из которых состоит циркуляционный насос, являются:

• корпус из нержавеющей стали, бронзы, чугуна или алюминия;
• роторный вал и ротор;
• колесо с лопастями или крыльчатка;
• двигатель.

Как правило, рабочее колесо – это конструкция из двух параллельных дисков, которые соединяются друг с другом посредством радиально выгнутых лопастей. В одном из дисков есть отверстие для протекания жидкости. Второй диск фиксирует крыльчатку на валу электродвигателя. Теплоноситель, проходящий через двигатель, выполняет функции смазки и охладителя для роторного вала в месте фиксирования рабочего колеса.

Поскольку статор двигателя находится под напряжением, он отделяется от ротора при помощи стакана, выполненного из нержавейки или углеродистого материала. Стенки стакана толщиной 0,3 мм. Ротор фиксируется на керамических или графитовых подшипниках для скольжения.

Сжигание классического топлива (газ, дрова, торф) является одним из древних способов получения тепла. Однако истощение традиционных источников энергии побудили человека искать более сложные, но не менее эффективные альтернативные варианты. Одним из ни стало изобретение теплового насоса, работа которого основана на школьных законах физики.

Работа теплового насоса

Очень сложный на первый взгляд принцип работы тепловых насосов базируется на нескольких простых законах термодинамики и свойствах жидкостей и газов:

1. Когда газ переходит в жидкое состояние (конденсация), выделяется тепло
2. Когда жидкость переходит в газ (испарение), поглощается тепло

Большинство жидкостей могут закипать при достаточно высоких температурах, близких к 100 градусам. Но встречаются вещества и с достаточно низкими температурами кипения. У фреона она около 3-4 градусов. Превращаясь в газ, он легко сжимается и внутри емкости начинает расти температура.

Теоретически фреон можно сжимать до получения любых желаемых температур, но на практике ограничиваются 80-90 градусами, необходимыми для полноценной работы классической системы отопления.

Каждый сталкивается с тепловым насосом не один раз в день, когда проходит мимо холодильника. Однако в нем он работает в обратном направлении, забирая тепло продуктов и рассеивая в атмосферу.

Как подобрать циркуляционный насос для теплого пола

Существуют специальные циркуляционные насосы, предназначенные для установки в системах теплого пола. Они устроены так же, как и модели для водяного радиаторного отопления, но дополнительно оснащены трехходовым клапаном. Можно купить обычный насос, клапан и самостоятельно собрать смесительный узел или же приобрести готовую конструкцию. Как правило, первый вариант обходится дешевле, а второй – удобнее. При наличии навыков модернизации приборов лучше все сделать самому. Клапан можно выбрать с ручной или автоматической регулировкой. Второй вариант предпочтительней.

Конструкция циркуляционных насосов в доме: как они устроены?

Конструкция циркуляционного насоса ничего сложного не представляет. Автомобильная помпа или дренажная система работают по тому же принципу.

Есть электродвигатель, использующийся в качестве привода, и турбина.

Точнее, центробежное крыльчатое колесо. Крыльчатка заключена в корпус-улитку от которого отходят два патрубка.

У одного из патрубков во время работы создаётся разрежение, у другого — компрессия.

Справка! Помимо этого, у каждого устройства есть ещё электрическая часть, отвечающая за коммутацию и изменение режимов работы.

Два основных вида устройства для системы отопления

Циркуляционные насосы различают по условиям работы. Если ротор соприкасается с рабочей средой, то он называется мокрым. Если ротор изолирован от перекачиваемой жидкости, то он называется сухим.

Принцип работы сухого ротора

• 

  КПД выше;

• способен работать с загрязнённой жидкостью;
• подходит для перекачки больших объёмов;
• менее чувствителен к перепадам температуры.

Ротор устроен без активного возбуждения (постоянный магнит) и соприкасается с перекачиваемой жидкостью — так называемый мокрый. Находится в отдельном стакане, изолированном от электрического статора.

Внимание! Роль смазки и охлаждения играет транспортируемая среда.

Из плюсов:

• простота устройства;
• сравнительно низкая цена;
• долгий срок службы;
• бесшумность работы;
• компактность.

Фото 1. Циркуляционный насос с сухим ротором Wilo Crono Bloc-BL 50/220-3/4 с высоким уровнем КПД.

Из минусов:

• низкий КПД;
• необходимость точного соблюдения правил монтажа — ротор располагается строго горизонтально;
• чувствительность к чистоте — абразивные примеси в теплоносители резко сокращают срок службы;
• повышенная шумность;
• необходимость регулярного техобслуживания и меньший срок службы.

В каком режиме работает мокрый ротор?

Чаще в частном доме устанавливают циркуляционные насосы с мокрым ротором. При этом их низкая эффективность не играет особой роли, поскольку итоговая затрачиваемая мощность невелика. Куда важнее бесшумный режим, долговечность, нетребовательность к ТО и компактность.

Фото 2. Циркуляционный насос с мокрым ротором Making Oasis Everywhere CN-22/2, компактный и долговечный.

Особенности подключения

При подключении прибора желательно учитывать ряд рекомендаций. Соблюдение несложных правил увеличит срок службы системы, она должна работать более эффективно.

Лучше, когда поток, создаваемый насосом, ориентирован горизонтально. При вертикальной направленности эффективность падает на 30%.

Как уже говорилось, ротор мотора располагается горизонтально.

В противном случае возможен перегрев и преждевременный выход из строя. Соблюдение этого условия обязательно!

Устройство лучше ставить на обратной магистрали — для снижения тепловой напряжённости.

Кроме того, перед ним стоит установить грязевой фильтр — ротор чувствителен к наличию примесей окалины, песка, накипи.

Важно! При монтаже предусматривают обводную магистраль — байпас с обязательным перекрывающим шаровым краном или автоматическим клапаном. Это позволит менять оборудование, не нарушая работы системы.

На входе и выходе устройства также ставят отсекающие шаровые краны на случай ремонта или профилактики. Их можно заменить на один кран или автоматический шаровой клапан.

Питающую магистраль лучше подключать до насоса — его место между нею и котлом.

Какая должна быть эффективность?

Расход электроэнергии таким устройством невелик, но за год накапливается солидный дебет. Поэтому большинство моделей оборудованы трехступенчатым регулятором, позволяющим оптимально настроить работу системы отопления.

Кроме того, в современных конструкциях предусмотрена электронная регулировка мощности, меняющая скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры теплоносителя. Это делает работу отопления более эффективной.

Зачем нужен циркуляционный насос для отопления

Это бытовой прибор для перекачивания жидкости, в корпусе которого установлены электродвигатель и рабочий вал. При включении ротор начинает вращать крыльчатку, что создает пониженное давление на входе и повышенное – на выходе. Устройство ускоряет движение горячей воды по трубам, а владелец получает выгоду – снижение стоимости обогрева дома.

Схема конструкции циркуляционного насоса с мокрым ротором

Основные технические параметры в маркировке

Различают конструкции с сухим и мокрым ротором. Несмотря на относительно низкий КПД (50-60%), чаще всего используют модели второго типа, т.к. они компактны и не шумят при работе. При монтаже такого прибора перед входным отверстием желательно установить грязевой фильтр, чтобы кусочки окалины из радиаторов не попали внутрь корпуса и не заклинили крыльчатку.

Работает прибор от обычной электросети с напряжением 220 Вт. Потребляемая мощность может различаться в зависимости от модели и режима работы. Обычно она составляет 25-100 Вт/ч. Во многих моделях предусмотрена возможность регулировки скоростей.

При выборе особое внимание следует обращать на производительность, напор, диаметр подключения к трубе. Данные указаны в технической документации и маркировке. Первая цифра маркировки определяет присоединительный размер, а вторая указывает мощность. Например, модель Grundfos UPS 25-40 подходит для подключения к дюймовой (25 мм) трубе, а высота подъема воды (мощность) составляет 40 дм, т.е. 0.4 атмосферы.

Grundfos UPS 25-40: на корпусе прибора указаны все важные технические характеристики

Каким производителям отдать предпочтение

Список самых надежных торговых марок возглавляют Grundfos (Германия), Wilo (Германия), Pedrollo (Италия), DAB (Италия). Оборудование немецкой компании Grundfos – это всегда высокое качество, функциональность, длительный срок эксплуатации. Продукция фирмы редко доставляет неудобства владельцам, процент брака минимален. Насосы Wilo незначительно уступают по качеству Grundfos, зато обходятся дешевле. «Итальянцы» Pedrollo, DAB тоже радуют высоким качеством, хорошими характеристиками, долговечностью. Приборы этих марок можно покупать без опасений.

Модель F80/250A итальянской марки Pedrollo

Где применяют сдвоенные модели

Обычно сдвоенные насосы устанавливают в промышленных отопительных системах, но иногда в них возникает потребность и для частных домов, административных зданий. Такие модели работают с большей производительностью, благодаря чему скорость циркуляции теплоносителя существенно увеличивается. В просторных помещениях это актуально при сильных морозах. Сдвоенные модели приобретают также на случай поломки одного из насосов. Система «два в одном» гарантирует, что дом не останется без обогрева ни при каких условиях.

Сдвоенный насос

Дополнительное оборудование насосов для отопления и ГВС

В системах горячего водоснабжения часто применяют модели, оснащенные таймерами и терморегуляторами. Это необходимо для нормализации режима работы бойлеров косвенного нагрева. Термостат контролирует температуру воды. Если она ниже нормы, то прибор подает сигнал на снижение подачи воды, если выше – на увеличение.

С помощью таймера можно установить оптимальное время работы бойлера, что позволяет отключать насос и экономить ресурсы ночью, когда горячей водой не пользуются. Для регулировки расхода теплоносителя устанавливают частотные преобразователи, меняющие скорость вращения крыльчатки насоса.

Насос для отопления с терморегулятором

Циркуляционные насосы для фонтанов, бассейнов, искусственных прудов

Это разнородная группа устройств, предназначенных для оформления искусственных водоемов, фонтанов и водопадов. При разнообразии конструктивных решений, общим для всех представителей данной группы являются небольшая мощность и производительность, а также узкий диапазон рабочих температур. Такие насосы предназначены только для холодной воды, исключение составляют модели для минеральных и термальных источников, где температура может достигать 60°С.

Циркуляционный насос — это эффективный и относительно недорогой тип насосного оборудования, который используется в системах горячего и холодного водоснабжения, а также в отопительных контурах закрытого типа для обеспечения принудительного движения жидкости по трубопроводу.

Свое применение циркуляционные насосы находят не только в частных домах и коттеджах, но также и в городских многоэтажных постройках, и даже в садах и парках. С их помощью можно увеличить эффективность отопительного контура, а также повысить давление в системах горячего и холодного водоснабжения, обеспечить циркуляцию и фильтрацию воды в бассейне, заставить работать фонтан на приусадебном участке. Можно даже сконструировать искусственный пруд или водопад на основе циркуляционного насоса. Главное — понимать, какую именно задачу придется решать оборудованию, и в соответствии с ней подбирать насос.

Циркуляционные насосы различают по следующим характеристикам:

• Назначение;
• Принцип действия;
• Производительность;
• Напор;
• Технические характеристики;
• Тип соединения;
• Вид ротора.

Циркуляционные насосы для повышения давления в системах холодного водоснабжения

Если давление в системе меньше двух атмосфер, бытовые приборы — стиральные и посудомоечные машины — не могут нормально работать. Пользоваться душевой кабиной с гидромассажем при таком давлении также невозможно. Низкое давление в системе водоснабжения — беда верхних этажей многоэтажных зданий, а также коттеджей и частных домов, которые получают воду из скважин и других источников с низким дебитом. Решить эту проблему несложно: достаточно купить циркуляционный насос и установить его на подающий трубопровод вашего домохозяйства или квартиры.

Дренажный насос

Дренажные насосы для воды — незаменимые приборы в домашнем хозяйстве. Устройство используется для откачки загрязненной воды и неагрессивных растворов из сточных канав, ям и затопленных мест. Такой насос подает воду в системы орошения и полива, подкачивает питьевую воду. Прибор прост в употреблении — погружается в воду, подключается у электричеству, после чего начинается процесс выкачивания воды с минимальными потерями электро энергии.

Перепад температуры на улице — повод включить другую скорость

Наличие нескольких режимов в насосе отопления позволит корректировать уровень обогрева в том или ином помещении. Эта функция важна при резком перепаде температуры на улице. В таком случае прибор можно вручную перевести на необходимую мощность или же включить автопилот, и система сама подстроится под нужную температуру.