Сегодня редко встретишь систему обогрева дома, построенную по классической гравитационной схеме. Практически везде применяется циркуляционный насос для отопления. Это устройство полезно и функционально, однако снижает общие требования к точности проектирования трубопроводной сети. Одновременно без принудительного источника циркуляции невозможна работа таких технологичных систем отопления в частном доме или квартире, как теплый пол.
Устройство и принцип работы циркуляционного насоса
Устройство циркуляционного насоса — реализация стандартной схемы центробежной машины. В основные конструкционные узлы входят:
- корпус насоса;
- ротор, передающий вращение от вала двигателя блоку турбины;
- крыльчатка турбины с наклонными лопатками, которую еще называют рабочим колесом;
- средства уплотнения, изоляции от воды или теплоносителя;
- основная электрическая схема, переключающая режимы работы и осуществляющая контроль параметров двигателя.
Насосы для циркуляции могут иметь различную форму корпуса и расположение отводных и входных патрубков. Это сделано, чтобы устройство просто монтировалось, обслуживалось в условиях эксплуатации, для которого оно разработано. В частности, подбор насоса можно сделать по типу подключения: с фланцем, резьбовым соединением, гайкой.
Циркулирующий насос имеет небольшие габариты. Его часто встраивают непосредственно во внутреннюю полость корпуса бытовых газовых котлов отопления. В сборе с насосом могут устанавливаться устройства безопасности. Малые размеры нагнетателя легко понять, если учесть назначение циркуляционных насосов. От них не требуется рекордная мощность подачи жидкости. Фактически, они двигают воду буквально в горизонтальном направлении.
Задача циркуляционных насосов — преодолевать гидравлическое сопротивление трубопроводов. Если рассматривается коллекторная группа теплого пола, нагнетатель занят созданием потока очень малого объема как такового, так как никаких значимых гравитационных сил в отопительной схеме этого типа не существует.
Принцип работы циркуляционного насоса можно проиллюстрировать несколькими пунктами.
- Теплоноситель поступает во входной патрубок.
- При включении двигателя момент вращения передается через ротор на колесо турбины.
- Вращаясь, колесо наклонными лопатками перемещает воду, которая движется к краю диска под действием механики (распределение сил по наклонной плоскости), а также благодаря центробежной силе.
- По мере приближения к краю диска, скорость потока воды растет, как и ее давление.
- Жидкость выбрасывается в выходной патрубок.
По мере движения воды или теплоносителя к краю турбинного колеса во входном патрубке возникает разрежение, он захватывает новую порцию рабочего тела для транспортировки.
Важно! Циркуляционный насос газового или твердотопливного котла способен эффективно обслуживать определенную длину трубопроводов, прокачивая заявленный в характеристиках объем теплоносителя. Если требуется большая производительность и напор — не обязательно покупать отдельный, внешний нагнетатель. В систему можно установить дополнительный насос, который создаст необходимый поток или поможет поднять воду на второй этаж. Так же поступают, когда строиться распределенная, зонированная система теплого пола.
Как обычная домашняя, так и система отопления с двумя насосами может использовать различные типы нагнетателей. Главное отличие предлагаемых на рынке моделей в инженерном решении зоны ротор-турбина.
Насосы с мокрым ротором
Насосы для циркуляции с мокрым ротором — самый распространенный тип нагнетателей для системы отопления частного дома или квартиры. Устройства так названы из-за того, что работа узлов происходит непосредственно в теплоносителе.
- Ротор помещается в специальный стакан с уплотнительной или вихревой защитой от протечек.
- Во время работы детали ротора, включая подшипники скольжения, находятся в воде или теплоносителе.
- Происходит непрерывная смазка и охлаждение частей конструкции.
Благодаря таким особенностям работы мокрые системы отличаются стабильностью, отсутствием необходимости в обслуживании, низким шумом.
Чтобы в область ротора не попал воздух, насос оснащается выпускными отводами. Верхний предназначен для работы автоматизированной системы, а через находящийся в передней части корпуса спускают газ во время пусконаладочных операций или регулировки.
Важно! Работа насоса с мокрым ротором при условии попадания воздуха в трубопроводы вызывает резко растущий износ движущихся частей, перегрев, заклинивание или непоправимую поломку оборудования. Не рекомендуется присутствие в теплоносителе абразивных частиц. Поэтому водяной насос с мокрым ротором следует устанавливать только в закрытой системе отопления.
Насосы с сухим ротором
Насос с сухим ротором исполняется с тщательным изолированием блока турбины от протечек. Система имеет ряд достоинств и недостатков.
- Преимущество сухих систем в лучшем охлаждении — большинство узлов не соприкасается в системе отопления с горячим теплоносителем.
- Сухие насосы более шумные.
- Общий уровень надежности насосов с сухим ротором ниже из-за большего количества уплотнителей, отсутствия постоянной смазки.
Однако главное достоинство нагнетателей сухого типа заключается в том, что они не боятся завоздушивания. Им также меньше мешает абразивная взвесь в воде — от нее страдает только турбина, у которой ресурс выработки на отказ гораздо выше, чем у блока ротора с его подшипниками скольжения. Поэтому такие нагнетатели стоит выбрать, если строится открытая система отопления с циркуляционным насосом.
Насосы с регулировкой скорости
Скорость насоса в системе отопления играет большую роль. При помощи ее изменения можно добиться:
- оптимального режима работы нагревательного оборудования;
- стабилизации температуры всех радиаторов, вне зависимости от дальности их расположения от котла;
- уменьшения температуры теплоносителя при неизменной эффективности отопления, так как при большей скорости циркуляции вода каждый проход теряет меньше энергии.
Сегодня на рынке представлены различные технические решения насосов. Домашнее отопление может использовать односкоростную модель, производительность которой нужно выбрать в соответствии с характеристиками котла и общего объема теплоносителя. Предлагаются двух, трех, четырехскоростные модели. Их работа основана на изменении схемы коммутации полюсных пар двигателя.
Более технологичное, но и ощутимо дорогое решение — частотное управление. Насос такого типа обеспечивает не ступенчатое переключение, а плавное регулирование скорости. Это позволяет очень тонко настроить работу отопительного контура.
Применение циркуляционных насосов в отоплении дома
Поскольку выше уже были упомянуты некоторые особенности эксплуатации циркуляционных насосов для воды в различных схемах отопления, следует подробнее коснуться главных черт их организации. Стоит отметить, что в любом случае нагнетатель ставится на трубе обратной подачи, если домашнее отопление подразумевает подъем жидкости на второй этаж — там устанавливается еще один экземпляр нагнетателя.
Закрытая система
Самая главная черта закрытой системы отопления — герметизация. Здесь:
- теплоноситель никак не соприкасается с воздухом в помещении;
- внутри герметичной системы трубопроводов давление выше атмосферного;
- расширительный бак построен по схеме гидрокомпенсатора, с мембраной и областью воздуха, создающего обратное давление и компенсирующая расширение теплоносителя при нагревании.
На заметку! Для закрытой схемы можно сделать расширительной бак своими руками. Его емкость рассчитывается по простым формулам, зависит от общего объема воды в системе.
Достоинств у закрытой системы отопления множество. Это и возможность провести обессоливание теплоносителя для нулевого осадка и накипи на теплообменнике котла, и заливка антифриза для предотвращения замерзания, и возможность использовать для передачи тепла широкий ряд составов и веществ, начиная от водно-спиртового раствора, заканчивая машинным маслом.
Схема закрытой системы отопления с насосом однотрубного и двухтрубного типа выглядит следующим образом:
При установке гаек Маевского на радиаторах отопления улучшается настройка контура, не нужна отдельная система выпуска воздуха и предохранители перед циркуляционным насосом.
Важно! Закрытая система отопления, построенная без наклона труб, соблюдения уровня основных линий движения теплоносителя, не работает без циркуляционного насоса. Она также не функционирует при отключении электропитания.
Открытая система отопления
Внешние характеристики открытой системы похожи на закрытую: те же трубопроводы, радиаторы отопления, расширительный бак. Но есть кардинальные отличия в механике работы.
- Основная движущая сила теплоносителя — гравитационная. Нагретая вода поднимается вверх по разгонной трубе, для увеличения циркуляции ее рекомендуют делать как можно длиннее.
- Трубы подачи и обратки располагают под наклоном.
- Расширительный бак — открытого типа. В нем теплоноситель соприкасается с воздухом.
- Давление внутри открытой системы отопления равно атмосферному.
- Циркуляционный насос, установленный на обратке подачи, выполняет роль усилителя циркуляции. Его задача состоит также в компенсации недостатков системы трубопроводов: излишнего гидравлического сопротивления из-за избыточных стыков и поворотом, нарушение углов наклона и прочего.
Открытая система отопления требует обслуживания, в частности, постоянном доливе теплоносителя для компенсации испарения из открытого бака. Также в сети трубопроводов и радиаторов постоянно идут процессы коррозии, из-за чего вода насыщается абразивными частицами, и рекомендуется устанавливать циркуляционный насос с сухим ротором.
Схема открытой системы отопления выглядит следующим образом:
Открытую систему отопления при правильных углах наклона и достаточной высоте разгонной трубы можно эксплуатировать и при отключении электропитания (прекращении работы циркуляционного насоса). Для этого в структуре трубопроводов делают байпас. Схема отопления выглядит так:
При прекращении подачи электричества достаточно открыть кран на обводной петле байпаса, чтобы система продолжила работу на гравитационной схеме циркуляции. Данный блок также делает более простым начальный запуск отопления.
Система теплый пол
В системе теплого пола правильный расчет циркуляционного насоса и выбор надежной модели — гарантия стабильной работы системы. Без принудительного нагнетания воды такая структура просто не может работать. Принцип установки насоса следующий:
- на входной патрубок подается горячая вода из котла, которая через блок смесителя перемешивается с обраткой теплого пола;
- подающий коллектор для теплого пола присоединяется к выходному патрубку насоса.
Распределительно-регулирующий узел теплого пола выглядит следующим образом:
Система работает по следующему принципу.
- На входе насоса устанавливается основной терморегулятор, управляющий смесительным узлом. Он может получать данные из внешнего источника, например, выносных датчиков в комнате.
- В подающий коллектор приходит горячая вода установленной температуры и расходится по сети теплого пола.
- Пришедшая обратка имеет более низкую температуру, чем подача из котла.
- Терморегулятор с помощью узла смесителя меняет пропорции горячего потока котла и остывшей обратки.
- Через насос подается вода установленной температуры на входной распределительный коллектор теплого пола.
Важно! В такой структуре нет гравитационной составляющей циркуляции. Поэтому при отключении питания и насоса теплый пол просто не работает.
Основные характеристики циркуляционных насосов
Главные характеристики, по которым делается выбор циркуляционного насоса:
- напор, показывающий способность устройства поднять воду на определенную высоту;
- производительность и расход, показывающие, сколько жидкости нагнетатель подает в единицу времени.
Эти параметры являются ключевыми в расчете отопительной системы. Напор позволит понять, способен ли нагнетатель обслуживать сеть трубопроводов с определенным перепадом высоты. А расход рассчитывается по требованиям отопительного котла для планируемого объема теплоносителя.
Еще один фактор, который зачастую очень важен для пользователя — монтажный размер устройства. Это габарит насоса, его придирчиво рассматривают, если нагнетатель планируют врезать в существующий трубопровод, при этом обеспечивая аккуратную и незаметную установку.
Все нужные пользователю данные содержит маркировка на передней панели. Цифры на циркуляционном насосе означают:
- тип устройства (чаще всего это UP — циркуляционный);
- тип регулировки скорости (не указан — односкоростной, S — ступенчатое переключение, E — плавное частотное регулирование);
- диаметр патрубков (указывается в миллиметрах, означает внутренний габарит трубы);
- напор в дециметрах или метрах (может отличаться у разных производителей);
- монтажный габарит.
Маркировка насоса содержит сведения и о типах соединений подводящих и выходных труб. Полная схема кодирования и порядка следования слов выглядит так:
Ответственные производители всегда следуют стандартным правилам маркировки. Однако отдельные компании могут не указывать часть данных, например, монтажный габарит. Его нужно узнавать непосредственно из документации к устройству.
Советы по выбору циркуляционного насоса
Выбор циркуляционного насоса всегда делается после тщательного расчета, который учитывает тип нагревательного оборудования, объем теплоносителя, перепады высот, минимально необходимую производительность нагнетателя.
Поэтому стоит выбирать насос только от проверенных брендов. Надежные устройства представлены и в средней ценовой категории. А если нужно высочайшее качество и есть возможность заплатить в полтора-два раза больше — следует обратить внимание на изделия марок GRUNDOFS, WILO.
Обзор популярных моделей
Привести четкое наименование модели лучшего среди нагнетателей невозможно без четкой сегментации по условиям их эксплуатации. Поэтому рейтинг циркуляционных насосов для отопления представляет соревнование брендов и ключевые особенности предлагаемого ими оборудования.
1. Grundfos UPS
Один из самых популярных и качественных типов насосов. Компания с корнями в Дании обеспечила максимум надежности, используя нержавеющие гильзы, подшипники из керамики, колеса турбин из композитных материалов. Насосы с мокрым ротором отличаются следующими особенностями:
- малое потребление энергии, от 45 до 220 Вт;
- очень низкий уровень шума (до 43 дБ) и вибраций — понять, что насос работает, можно только положив на него руку;
- широкий температурный диапазон от 2 (-20 у отдельных моделей) до 110 градусов Цельсия;
- простой монтаж;
- неприхотливость, отсутствие обслуживания;
- долговечность, срок службы составляет минимум 10 лет.
Насосы Grundfos UPS очень компактные и легкие. К их недостаткам можно отнести высокую цену, до 2 раз выше конкурентов. Однако популярность изделий этой марки говорит о том, что их характеристики оправдывают ценник.
2. Wilo Star-RS
Изделия этого бренда считаются самыми надежными. В их конструкции и электронных схемах используются только проверенные и простые решения. Насосы характеризуются:
- экономичностью;
- простой регулировкой мощности;
- надежностью, долговечностью — чугунный корпус, колесо турбины из полипропилена, подшипники из металлографита, нержавеющие валы;
- рабочей температурой от -10 до 110 градусов Цельсия;
- защитой от перепадов и бросков напряжения;
- простотой установки.
Насосы Wilo Star-RS компактны, легки, не требуют обслуживания. Их цена также выше конкурентов, однако ниже, чем у лидера рейтинга. Пользователи отмечают, что на самой высокой скорости насос со временем начинает шуметь.
3. Джилекс «Циркуль»
Серия Циркуль — это разумный выбор, крепкий середнячок с привлекательными характеристиками и стоимостью. Насосы отличает:
- экономичность;
- простая схема переключения скорости;
- малые габариты;
- достаточно малый уровень шума до 65 дБ;
- богатая комплектация и простой монтаж;
- отказоустойчивость из-за отсутствия сложных технических решений и применения надежных материалов;
- низкая цена.
Компания-производитель имеет разветвленную сервисную сеть, однако пользователи отмечают, что насосы серии Джилекс «Циркуль» ломаются крайне редко.
4. DAB VA
Серия насосов от итальянского производителя — это оптимальный баланс характеристик и цены. Они не способны предложить рекордных показателей, однако надежны, адаптированы к реалиям отечественных энергосетей. Устройства характеризуют:
- трехступенчатая регулировка скорости;
- простой монтаж с использованием быстроразъемного соединения;
- два типа монтажного габарита в 130 и 180 мм;
- уровень шума до 70 дБ;
- доступная стоимость.
На заметку! Сегодня на рынке представлена обновленная линейка DAB VA, где тщательно проработан вопрос надежности. Применена литая алюминиевая оболочка двигателя, технополимерное колесо турбины, керамические вал и упорный подшипник, графитовые втулки, множество нержавеющих деталей и новое поколение уплотнительных колец в EPDM.
Заключение
Сегодня на рынке можно купить любой циркуляционный насос. Кроме представленных в рейтинге выше, предлагаются адаптивные системы, самостоятельно определяющие параметры рабочего тела и изменяющие производительность. Для пользователя главное — правильно рассчитать требуемые показатели нагнетателя. И тогда, если не покупать откровенно бросовые изделия китайской гаражной промышленности, система отопления с качественным насосом будет функционировать долго, безотказно и стабильно.
Источник: Tehnika.expert
При решении вопросов с организацией обогрева собственного жилья подавляющее большинство домовладельцев отдает предпочтение водяной системе отопления. Способы получения тепла могут разниться – в зависимости от наличия источников энергии, преобладающих в регионе видов топлива, экономичности того или иного подхода. То есть, собственно, котел может устанавливаться в зависимости от обстоятельств, газовый, электрический, твердотопливный – длительного горения или с автоматической подачей топлива, дизельный и т.п. А вот распределение тепловой энергии по помещениям в большинстве случаев осуществляется посредством циркулирующего по трубным контурам теплоносителя – воды или специально подобранной технической жидкости.
При проектировании водяной системы отопления, самостоятельно или с привлечением специалистов, необходимо грамотно подходить к выбору всех агрегатов, узлов и комплектующих, от котла и радиаторов до труб и последней задвижки – все должно в полной мере соответствовать планируемым параметрам, создаваемой системы. Одну из ключевых ролей играет и водяной насос для отопления, так как система, оснащенная устройством для принудительной циркуляции, всегда отличается стабильностью в работе и высокой эффективность. Поэтому настоящая публикация будет полностью посвящена нюансам устройства насосов, критериям их выбора и основным правилам установки.
Так ли нужен циркуляционный водяной насос для отопления?
Наверняка, многие из экономных хозяев зададутся вопросом – а нельзя ли вообще не «заморачиваться» с насосом. Ведь в небольшом доме с несильно разветвлёнными контурами, можно отопление организовать по схеме естественной циркуляции.
Да, безусловно, такая возможность есть. Для этого необходимо правильно расположить расширительный бачок, подобрать трубы соответствующего диаметра и смонтировать их с определенным уклоном, оптимально расставить радиаторы отопления. Одним словом, когда говорят о простоте системы с естественной циркуляцией, то это утверждение весьма сомнительно.
Основное достоинство естественной циркуляции – не привязанность ее к электрическому питанию (если, конечно, сам котел – энергонезависимый). Во всем остальном – она существенно уступает циркуляции принудительной.
Теплотехнические расчеты показывают, что даже при самых оптимальных условиях – высоком КПД котла, рациональном размещении всех узлов, чистых, не заросших отложениями трубах и минимуме запорных или, иных арматурных элементов, естественное повышение давления за счет разницы температур и создания уклона будет в пределах 0,6 атмосфер. Этого бывает явно недостаточно для преодоления сильного гидравлического сопротивления в разветвленной сети или даже при случающихся форс-мажорных обстоятельствах — случившийся засор в трубах с заужением внутреннего просвета или даже кратковременная остановка газового котла могут привести к разбалансированию системы отопления, и ее долго придётся «приводить в чувство».
Итак, резюмируем достоинства и недостатки естественной и принудительной циркуляции:
1. К преимуществам естественной циркуляции, как уже говорилось, можно отнести лишь полную энергонезависимость и относительную простоту обвязки самого котла. Зато недостатков – целый перечень:
— Необходимость использования труб разного, в том числе и достаточно большого диаметра, что приводит к удорожанию проекта и к сложностям в монтаже. Система требует очень тщательных теплотехнических расчетов, с точным соблюдением уклонов, с обязательным учетом превышений расположения одних элементов над другими и с иными нюансами.
— Передача тепловой энергии на значительные расстояния (высоты) просто невозможна. И высота, и длина создаваемого контура ограничены.
— Низкая скорость естественного перемещения теплоносителя приводит к совершенно ненужным энергетическим потерям, неравномерности распределения тепла по помещениям, а значит – к снижению общего КПД системы и ее экономичности.
— Система с естественной циркуляцией очень тяжело поддается каким-либо точным регулировкам, оптимизации распределения тепловых потоков по помещениям дома.
2. А теперь – о принудительной циркуляции в контурах отопления.
К ее недостаткам приписывают зависимость от наличия электропитания – при сбоях в подаче электроэнергии система отопления останавливается.
— Ну, во-первых, ничто не мешает организовать всю систему таким образом, чтобы она могла работать в обоих режимах — достаточно установить насосный узел на «обратке» перед входом в котел. Для примера на рисунке воспроизведена все та же схема, но с указанием места врезки циркуляционного насоса. О порядке обвязки будет рассказано ниже.
— Во-вторых, согласимся, что сейчас все же не «заря электрификации страны». И, положа руку на сердце, дадим себе честный ответ на вопрос – как часто, насколько регулярно и на какую продолжительность в конкретном районе (городе, поселке) отключают электроэнергию. Если это – лишь досадные эпизоды, связанные с какими-то аварийными ситуациями, то все можно решить установкой системы бесперебойного питания. Мощность потребления у циркуляционных насосов, как правило, очень невелика, и даже небольшой UPS позволит легко поддержать всю систему отопления в рабочем состоянии.
Если, конечно, еще есть такие места, где перебои с подачей электричества являются систематическими и длительными, то в этих населенных пунктах, безусловно, лучше организовывать отопления по схеме естественной циркуляции.
Но зато установка насосного оборудования разом придает системе отопления немало преимуществ:
- Резко уменьшается материалоемкость создаваемой системы – трубы большого диаметра могут не понадобиться. А это – еще и облегчение процесса их монтажа.
- При соблюдении необходимых мер термоизоляции трубопроводов, тепловая энергия может передаваться на значительные расстояния и высоты, что очень важно для системы отопления в крупный коттеджах, в несколько этажей или с пристройками.
- Резко возрастает КПД системы отопления. Энергозатраты на работу насоса не идут ни в какое сравнение с тем выигрышем, который достигается за счет повышения эффективности системы.
- Появляется возможность «зонирования» системы отопления, использования различных вариантов теплообмена – обычных радиаторов, конвектором или водяных «теплых полов».
- Система отопления получается «гибкой» — она легко поддается регулировкам как в общем, так и на отдельных ее участках. В любом помещении, при желании, можно поддерживать индивидуальный уровень нагрева. При необходимости, можно быстро организовать перераспределение тепла с акцентом на конкретный участок.
- Система с принудительной циркуляцией намного проще в запуске и в регулярном обслуживании.
Наверное, больше убеждать не надо: врезку циркуляционного насоса в систему водяного отопления можно рассматривать, как насущную необходимость. Если он еще не стоит, то при очередном обслуживании отопления с естественной циркуляцией или при его реконструкции этот вопрос нужно поставить в разряд первостепенных.
А теперь ближе к вопросам устройства насосов и выбора нужных моделей.
Как устроены циркуляционные насосы?
Практически все циркуляционные насосы организованы по центробежной схеме. В специальной камере (улитке) вращается лопастное колесо (крыльчатка), которое отбрасывает входящий поток жидкости от центра к краям камеры. За счёт центробежной силы при вращении колеса в центре 9на входе) создается область разрежения, а на выходе – повышенного давления. Этой разницы достаточно для того, чтобы создать ровный устойчивый циркуляционный поток в контуре отопления.
Главная проблема, которая стояла перед разработчиками насосов такого типа – обеспечить надёжную изоляцию электрической части. Первые смелые попытки были сделаны еще в начале XX века, когда были созданы первые циркуляционные насосы с ротором, полностью изолированным от воды (сухого типа). Несколько позднее были разработаны установки с роторами, находящимися в среде теплоносителя (мокрого типа).
Безусловно, с тех пор конструкции постоянно совершенствуются, но и по сей день используются все те же схемы работы циркуляционных насосов – «сухая» и «мокрая».
1. Насосы «сухого» типа обычно массивные, с характерным вынесенным в сторону вытянутым моторным отсеком. Они достаточно шумные, и установка в жилых помещениях с этой точки зрения нецелесообразна.
Примерное устройство сухих» насосов показано на рисунке (область, заполненная теплоносителем, обозначена зеленым цветом):
Электродвигатель (поз. 2), которому при его работе требуется охлаждение, поэтому чаще всего на нем установлен кожух (поз. 1), под которым скрыт вентилятор.
Вал ротора двигателя одет на шарикоподшипник (поз. 6), а внутренняя часть электродвигателя дополнительно защищена (поз. 7) уплотнительным кольцом (иногда – уплотнителем сальникового типа).
Блок электродвигателя соединён с корпусом насосной части (поз. 9) через металлический (чугунный, латунный) опорный фланец (поз. 3) болтами или винтами. Прокладка (поз. 8) обеспечивает герметичность этого сопряжения.
В гильзе рабочего вала (поз. 5) установлена пара уплотнительных колец (поз. 11), изготовленных из специального материала, обеспечивающего наиболее плотное их прилегание друг к другу за счет разницы внешнего атмосферного давления и напора, создаваемого насосом. Кольца изготавливаются из особого угольного агломерата, из керамики или, реже, из нержавеющей стали.
Создание напора обеспечивается вращением рабочего колеса (поз. 12), отбрасывающим поступающую из точки входа в камеру (поз. 10) жидкость к краям «улитки».
Для предотвращения скопления воздуха предусмотрен воздушный клапан (поз. 4). Часто имеется возможность установки контрольного манометра на выходе – на рисунке показано заглушенное отверстие для него (поз. 13).
Насосы «сухого» типа отличаются высокой производительностью, КПД у них доходит до 80%. Но, вместе с тем, они требуют к себе намного больше внимания – уплотнительные кольца подлежат периодической замене, так как достаточно быстро изнашиваются. Обычно такие насосы устанавливают в отдельных помещениях из-за их шумности и необходимости особых условий. Обычная сфера их применения – мощные теплопункты или системы отопления, где производительность насосного оборудования играет решающую роль. В домашних системах они применяются в исключительных случаях – здесь вполне достаточно насосов с «мокрым ротором».
2. Насосы «мокрого» типа всегда намного компактнее (при равных показателях производительности). Если «сухие» насосы чаще всего требуют консольной установки, то «мокрые» просто врезаются в трубопровод.
Дополнительная система охлаждения им не требуется – излишки тепла всегда отводятся циркулирующей через них жидкостью.
Схематично устройство «мокрого» циркуляционного насоса можно изобразить следующим образом:
Статор двигателя (поз. 4) в данном случае расположен в герметичном металлическом «стакане» (поз. 8). Ротор же не имеет привычного для двигателя коллекторно-щеточного механизма, электротехнически он организован иначе, так как вращается в жидкой среде теплоносителя (показан так же, как и на первой схеме зеленоватым фоном). Вал ротора (поз. 7) опирается с обеих сторон на подшипниковые втулки (поз. 2), а сам теплоноситель в этой схеме выполняет роль никогда не высыхающей смазки. Именно поэтому очень важно, чтобы внутри насоса не скапливался воздух и подшипники всегда были в «мокром» состоянии. Чтобы достичь этого, вал двигателя должен при любом расположении насоса оставаться исключительно в горизонтальном положении, а для выпуска воздуха предусмотрена резьбовая пробка-клапан (поз. 6), герметизация которой в закрученном состоянии обеспечивается прокладкой (по. 5)
В остальном же – та же камера-«улитка» в чугунном или латунном корпусе (поз. 1), рабочее колесо (поз. 3), создающее центробежное ускорение жидкости и перепад давления на входе и выходе из насоса..
Достоинство – не нужны сложные и быстроизнашивающиеся уплотнения на вращающихся узлах. Обычные прокладки на неподвижных соединениях (поз. 10) полностью решают проблему герметизации насоса.
Вращение ротора происходит в жидкой среде, что¸ конечно, из-за повышенного сопротивления воды существенно снижает КПД подобного насоса (обычно этот показатель достигает примерно 50%). Тем не менее, применение «мокрого» насоса является вполне оправданным в условиях индивидуальной системы отопления:
- Такие насосы работают практически бесшумно – даже установленные в жилых помещениях (например, на коллекторе «теплого пола»), они не приносят каких-либо ощущений дискомфорта.
- Низкий КПД в полной мере окупается невысоким потреблением энергии. Так, насосы начальной категории производительности, которые чаще всего используются для систем отопления небольших домов и коттеджей, имеют паспортную потребляемую мощность от 25 до 50 Вт – сравнимо с небольшой лампочкой.
- При соблюдении требований эксплуатации они могут служить десятилетиями, абсолютно не требуя какого-либо вмешательства – профилактического обслуживания или ремонта. Главное – не оставлять ротор сухим. В остальном, по большому счету, там просто нечему ломаться или истираться (в отличие от коллекторных электродвигателей, у которых изнашиваются щетки, или «сухой» схемы насоса, с постепенно истирающимися уплотнительными кольцами).
Итак, не нужно особо мудрить – для домашних автономных систем отопления вполне будет достаточно насосов с «мокрым» ротором.
Они удобны еще и тем, что имеют модульную конструкцию – легко разбираются на составные узлы, каждый из которых, в случае выхода из строя, может быть заменен на исправный.
На рисунке цифрами обозначены:
1 – корпус рабочей камеры насоса. Чаще всего изготавливается из серого чугуна, хотя встречаются модели и из медных сплавов (латуни или бронзы).
2 – рабочее колесо. Оно испытывает значительные нагрузки от сопротивления жидкости, поэтому изготавливается из прочных полимерных композитов со стекловолоконным армированием.
3 – ротор электропривода насоса с постоянными магнитами.
4 – рабочая ось (вал) ротора. В современных моделях насосов изготавливается из высокопрочной металлокерамики. Со стороны рабочего колеса опирается на радиальный подшипник в подшипниковой обойме из нержавеющей стали. С противоположной (со стороны двигателя) — в опорный подшипник. В обоих местах установлены прочные подшипники скольжения из сочетания графита и керамики.
5 – корпус статора электропривода насоса. Может быть литой чугунный либо штампованный – из нержавеющей стали.
6 – клеммная коробка, в которой подключается кабель питания. На ней же обычно расположен и регулятор режимов работы насоса (если это предусмотрено конструкцией).
7 – клапан (воздушный винт) для стравливания воздуха из корпуса насоса после заполнения системы отопления.
Сборка всех модулей в одну конструкцию производится винтовым соединением и не представляет абсолютно никакой сложности.
Видео: устройство и установка циркуляционного насоса «Grundfos»
Как правильно выбрать нужный циркуляционный насос?
Теперь, когда с устройством циркуляционного насоса определенная ясность достигнута, нужно разобраться с параметрами подбора этого устройства под конкретную систему отопления.
Внешне такие насосы, особенно от одного производителя, могут быть очень похожи друг на друга, и даже мало различаться размерами или расцветкой. Тем не менее, различия между ними есть и это обязательно учитывается при выборе. Каковы основные критерии при выборе?
- Напряжение питания – обычно в домашних условиях используется техника с однофазным питанием напряжением 220 В, частотой переменного тока 50 Гц.
- Потребляемая мощность – зависит от конкретной модели и от режима работы. У насосов, имеющих переключение на несколько скоростей прокачки воды, обычно на корпусе нанесена табличка с указанием потребляемой мощности и силы тока в каждом из режимов. Впрочем, практически у всех насосов, используемых в быту, максимальная мощность нагрузки редко превышает 50 – 70 Вт.
- Обязательно учитывается максимальная температура перекачиваемой жидкости. У насосов, предназначенных для систем отопления, как правило, допустимый максимум – 110 градусов, то есть с огромным запасом больше, чем достаточно.
- Из размерных величин прежде всего интересует диаметр резьбовой части и монтажная длина. Подавляющее большинство насосов врезаются в контур с помощью накидных гаек-американок (фланцевые) патрубки с самими гайками очень часто входят в комплект поставки насоса. Самые применяемые в условиях частного жилья диаметры по европейской метрической классификации – 25 или 32 мм (1 и 1¼ дюйма). Стандартные монтажные длины насосов этого класса – 130 или 180 мм.
- Класс защиты электроприборов – как правило, современные циркуляционные насосы имеют по международной классификации класс защиты IP44. Это означает, что приборы защищены от попадания внутрь твердых инородных предметов и частиц крупнее 1 мм (первая цифра – «4»), а также полностью застрахованы от попадания на электрические контакты водяных брызг или капель, летящих под любым углом (вторая цифра – «4»).
- На корпусе насоса нередко указывается и величина максимального давления на выходе (обычно порядка 10 бар). В практическом приложении эта величина говорит не о многом. Гораздо большее значение имеют родственные показатели – производительности аппарата и создаваемого водяного напора.
- Производительность насоса – это количество жидкости, которое он способен перекачать в единицу времени. Обычно эта величина указывается в м³/час.
- Величина создаваемого напора измеряется в метрах (дециметрах) водяного столба.
- Очень часто основные технические параметры наосов вынесены в их заводское наименование модели. Например, название насоса датской фирмы Grundfos «ALPHA2 L 25-40-180» поведает о том, что это изделие из модельной линейки «Alpha2 L», оба патрубка, на входе и на выходе имеют диаметр 25 мм, создаваемый водяной напор – 40 дм (4 м), а монтажная длина насоса – 180 мм.
С этим всем разобраться несложно, но как определить, какая из моделей оптимально подходит под конкретную систему отопления? Здесь – несколько сложнее, так как придется углубиться в расчеты.
Самостоятельный расчет параметров насоса
Проще всего в этом случае – взять усредненное значение, воспользовавшись таблицей. Однако, уместно будет сделать ряд предупреждений:
Эта таблица рассчитана для практически идеальных условий – максимально высокий КПД котла и насоса, оптимальное соотношение объема теплоносителя в системе к единице мощности (10 ÷ 12 л/1кВт). Для расчетов было взято условие трехкратной полной циркуляции теплоносителя в течение часа.
Цены на электрические водяные насосы Джилекс
Обратите внимание, что в столбцах мощности отопительного котла указаны три значения – для обычного радиаторного отопления с разницей температуры на входе и выходе ΔТ=20 °С, для конвекционной схемы — ΔТ=15 °С, и для системы «теплый пол», в которой перепад температуры всегда обеспечивается минимальный — ΔТ=10 °С. (Полная таблица не приводится – здесь только выдержка из нее отапливаемой площади до 1100 м²).
| планируемая площадь отопления (кв. м) | Требуемая тепловая мощность (кВт) при перепадах температуры теплоносителя на входе и выходе из котла ( Δt) | параметры насоса (минимум) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Δt= 20 ° | Δt= 15 ° | Δt= 10 ° | производительность (м ³/час) | создаваемый напор (без учета гидравлического сопротивления и разветвленности системы) | |
| до 200 | 28,0 | 21,0 | 14,0 | 1,25 | 1,0 |
| 350 | 46,0 | 35,0 | 23,0 | 2,0 | 2,0 |
| 500 | 70,0 | 52,0 | 35,0 | 3,0 | 2,0 |
| 900 | 116,0 | 87,0 | 58,0 | 5,0 | 3,0 |
| 1100 | 140,0 | 105,0 | 70,0 | 7,0 | 3,0 |
Однако, не все так просто. Конечно, полученные данные в определенной мере могут стать ориентиром для приобретения нужной модели, но все же можно и ошибиться, так как ы полученных значениях не учтены, к примеру, особенности гидравлического сопротивления системы отопления и ее разветвлённость. А величины сопротивления (потери давления, создаваемого насосом) могут быть весьма существенными:
| Элементы системы отопления | Примерные потери давления на элементах (кПа) |
|---|---|
| Котел отопления обычный | до 5 |
| Котел отопления компактный | от 5 до 15 |
| Автономный теплообменник (при наличии двухконтурной системы) | от 10 до 20 |
| Калориметр (счетчик тепловой энергии) | от 15 до 20 |
| Теплообменник бойлера косвенного нагрева | от 2 до 10 |
| Теловой насос | от 10 до 20 |
| Радиатор отопления | до 1 |
| Конвектор отопления | от 2 до 15 |
| Вентиль на радиаторе | до 10 |
| Трехходовый вентиль | от 10 до 20 |
| Обратный клапан | от 5 до 10 |
| Фильр грубой очистки ( с чистой сеткой) | от 15 до 20 |
| Гидравлическое сопротивление пластиковых труб | 150 Па на 1 пог.метр |
Так что лучше взять план дома (квартиры), лист бумаги, ручку, калькулятор, и просчитать все параметры самостоятельно. Это не так сложно, и времени много не займет.
1. Для начала, определим необходимую тепловую мощность для обогрева помещений, которые будут охвачены нашей системой отопления. Для этого суммируем площадь всех комнат, получая значение Σso.
2. По таблице удельных мощностей (Qs) определяем нужное значение исходя из региона проживания:
| Регион России, в котором ведется строительство | Величина удельной мощности Qs (кВт) на 10 м ² |
|---|---|
| Южные регионы страны (Северный Кавказ, Прикаспийские, Приазовские, Причерноморские области) | 0,7 ÷ 0,9 |
| Центральное Черноземье, Южное Поволжье | 1,0 ÷ 1,2 |
| Центральные области Европейской части, Приморье | 1,2 ÷ 1,5 |
| Северные районы Европейской части, Приуралье, Сибирь | 1,6 ÷ 2,0 |
3. Подставляем данные в формулу М = Σso × Qs : 10
Например, необходимо провести расчет для дома, расположенного в Рязанской обл (Центральный регион). Общая площадь коттеджа, охваченная системой отопления, составляет 200 м².
М = 200 × 1,3 / 10 = 26 кВт.
4. Производительность насоса вычисляется по следующей формуле:
G = M / ΔТ × Cт
М – требуемая мощность котла, мощность, которую мы уже нашли раньше (в Вт).
ΔТ – перепад температур в системе отопления, о котором упоминалось выше – 20, 15 или 10 градусов.
Ст – коэффициент, учитывающий удельную теплоёмкость жидкости, используемой в качестве теплоносителя. Для воды это значение принимается равным 1,16. Если в систему заливается иная жидкость, например, антифриз с соответствующими присадками, то это значение должно быть указано в ее характеристиках.
В нашем случае считаем для обычных радиаторов и для воды в качестве теплоносителя
G = 26000 / 20 × 1,16 = 1121
Полученная величина выражена в килограммах в час, что, согласитесь, не совсем удобно. Но нет ничего проще, чем перевести ее в единицы объема – просто разделим на плотность воды при средней температуре около 70 градусов –970 кг/м³.
В итоге получаем G = 1121 / 970 = 1,21 м³/час
Такой же расчет, но гораздо быстрее, можно провести с помощью предлагаемого калькулятора:
Калькулятор для расчета производительности насоса
Перейти к расчётам
5. Следующая важнейшая величина для правильного подбора насоса – создаваемый им напор воды (часто называют водяной столб).
Главный смысл здесь заключается в том, что насос должен создать усилие, которое преодолеет гидравлическое сопротивление на всех участках системы. При этом вертикальный подъем теплоносителя в расчет особо и не принимается, так как это в полной мере компенсируется обратно направленным усилием на нисходящих участках контура. А вот сопротивление труб, вентилей, теплообменников, иных элементов имеет очень большое значение.
Как читатель уже убедился, ознакомившись с таблицей выше, каждый элемент системы отопления дает определенное падение напора. По уму, конечно, необходимо проводить полный подробный расчет – кстати, именно так и делается при использовании специальных прикладных программ. Однако, практика показывает, что в условиях ограниченных систем, в масштабах дома или квартиры, достаточно учесть длину труб, а потом вести в формулу поправочный коэффициент на «сложность».
Формула выглядит следующим образом:
Н = Σᴸ × R × Zr
Н – вычисляемый напор, создаваемый насосом (значение будет получено в паскалях, Па)
Σᴸ — суммарная длина всего контура отопления, включая как подачу, так и трубы обратки. Если предусматривается водяной теплый пол, то обязательно учитывается полная протяженность всех контуров, завязанных на один насос.
R – удельное сопротивление метрового участка трубы. Смотрим в таблицу – для пластиковых труб это значение равно 150 Па/м
Zr – коэффициент, учитывающий насыщенность системы запорными вентилями, фитингами, терморегуляторами, теплообменниками и т.п. – всеми теми элементами, которые создают потери давления. Значение этого коэффициента принимают равным:
1,3 – если используются стандартные, штатные фитинги и вентили.
1,7 – при использовании в системе термостатических элементов (трех— или четырехходовых кранов, поддерживающих установленный уровень температуры).
2,2 – при сильно разветвленной системе, с большим количеством фасонных и регулирующих элементов.
Допустим, мы считаем необходимый напор для системы с общей длиной труб 170 м, и с установленными терморегуляторами на каждом из радиаторов отопления. Коэффициент в этом случае лучше взять 2.2
Н = 170 × 150 × 2,2 = 56100 Па
Чтобы перевести в метры водяного столба (примерно, но с допустимым уровнем точности), нужно разделить на 10000. В итоге получаем 5,6 метров.
Итак, в рассматриваемом нами примере мы определяемся с выбором насоса – производительность минимальная 1,23, округляем до 2 м³/час при создаваемом напоре 5,6 — с округлением 6 м.
Калькулятор расчета напора, создаваемого насосом
Перейти к расчётам
Чрезмерно завышать параметры приобретаемого оборудования абсолютно бессмысленно. Даже в приведенных формулах уже заложен определенный запас, которого должно хватить на все «форс-мажоры». Излишняя производительность и напор просто останутся невостребованными и даже создадут определенный дисбаланс в работе системы отопления, приведут к ненужному перерасходу электроэнергии.
Несколько советов по установке циркуляционного насоса
Установка насоса в систему отопления обычно не вызывает больших сложностей, особенно при использовании полипропиленовых труб. Инструментов и комплектующих для этого требуется немного.
Подобрать и вварить в контур гайки-«американки» на расстоянии, соответствующем монтажной длине прибора – задача несложная для опытного домашнего мастера. А затем останется только установить сам насос, надеть уплотнительные прокладки и затянуть американки с обеих сторон.
Однако, при монтаже насоса еще нельзя забывать о целом ряде нюансов.
- Где бы насос ни устанавливался, перед ним по ходу движения теплоносителя рекомендовано смонтировать сетчатый («косой») фильтр. Попадание твердых частиц в «мокрые» подшипники насоса может вывести их из строя или снизить эффективность работы устройства.
- После насоса рекомендовано установить обратный клапан – эта мера направлена предотвращение обратного тока при выключенном питании насоса и на защиту от возможных гидравлических ударов
- В обычных радиаторных или конвекторных системах отопления циркуляционный насос рекомендовано устанавливать в точке с самой низкой температурой – на линии обратки в непосредственной близости к котлу.
- Если организуется система «теплый пол» то насос, наоборот, ставится только на подаче. Перепады температуры здесь невелики, но вот опасность завоздушивания контуров – достаточно серьезная. Чтобы избежать вероятности разрыва потока, насос ставится перед подающим коллектором.
- Чтобы обеспечить возможность переключения системы с принудительной на естественную циркуляцию теплоносителя, =насос можно смонтировать пор следующей схеме:
— Сам насос (поз. 1) монтируется на штатные накидные гайки-«американки» (поз. 5).
— Как уже упоминалось, перед насосом устанавливают сетчатый фильтр грубой очистки (поз. 3), а непосредственно за ним – клапан обратного тока воды (поз. 4).
— Управление этим узлов осуществляется с помощью трех вентилей (поз. 2). Оставляется открытым либо прямой участок – для естественной циркуляции, либо наоборот – участок с насосом. Кстати, вентиль на прямом участке может быть задействован и для тонкой балансировки системы при работающем насосе – в этом случае он играет роль своеобразного байпаса.
- Про это уже говорилось, но нелишним будет напомнить – насосы с «мокрым» принципом действия устанавливаются только в положении, обеспечивающем строгую горизонтальность ротора.
- Около места установки насоса должна быть предусмотрена розетка питания, так, чтобы хватило длины шнура без натяга. В большинстве случаем насосам требуется розетка с обязательным заземляющим контуром.
- После установки насоса ни в коем случае нельзя его включать до полного заполнения системы теплоносителем – даже непродолжительная работа на холостом ходу может вывести прибор из строя.
- Перед заполнением и пуском системы ее желательно тщательно промыть чистой водой, так, чтобы в полостях труб не оставалось твёрдых включений.
- Несмотря на имеющуюся степень защиты IP44, все же следует полностью исключить вероятность попадания на клеммную коробку водяных брызг.
- Если насос оборудован воздушным клапаном, то следует обязательно перед пуском проверить наличие воздуха и выпустить его. Наличие воздушных пробок для работы насоса – недопустимо.
- Если у насоса есть несколько режимов работы, то выбирается оптимальный, в максимальной степени соответствующий параметрам системы. Завышать нагрузки не следует – об этом уже говорилось.
В этом плане особое удобство представляют современные циркуляционные насосы, которые оснащены электронным блоком контроля и регулировки создаваемого давления в системе, постоянно поддерживающим нужные параметры в зависимости от заранее внесенных предустановок.
Ну и напоследок, последний совет. При выборе не стоит брать насосы неизвестных производителей. Такая покупка делается надолго, и лучше приобрести действительно качественный прибор, который прослужит много лет безо всякого вмешательства в свою работу. Так, без опасений можно приобретать фирменные изделия европейских компаний «Hoffmann», «Grundfos», «Wilo», «Pedrollo» «DAB», «Ebara». Среди российских изделий можно выделить насосы под торговой маркой «Джилекс» («Jeelex»).
Цены на популярные водяные насосы
Источник: stroyday.ru