Подбор циркуляционного насоса: устройство, виды и правила выбора насоса для отопления

Основные параметры, которые интересуют покупателя

Что такое котел на газу с одним контуром?

Оборудование для отопления, состоящее из котла с одноконтурной конструкцией предназначено исключительно для отопительных целей и функционирует на газовом топливе. Такие котлы пользуются большим спросом и имеют внушительный перечень достоинств:

• относительно невысокая цена;
• высокие показатели мощности, особенно у чугунных моделей;
• рекомендованы для отопления домов, имеющих большую площадь;
• небольшой расход топлива;
• простой монтаж конструкции в сочетании с надежностью в процессе эксплуатации;
• затраты на покупку котла быстро окупаются отличными эксплуатационными показателями его работы.

Однако одноконтурные модели имеют и некоторые недостатки, среди которых стоит выделить:

• для получения горячей воды придется приобрести и установить специальный бойлер;
• функциональные возможности весьма ограничены.

Расчет рабочего давления в контуре

Что такое котел на газу с одним контуром?

Оборудование для отопления, состоящее из котла с одноконтурной конструкцией предназначено исключительно для отопительных целей и функционирует на газовом топливе. Такие котлы пользуются большим спросом и имеют внушительный перечень достоинств:

• относительно невысокая цена;
• высокие показатели мощности, особенно у чугунных моделей;
• рекомендованы для отопления домов, имеющих большую площадь;
• небольшой расход топлива;
• простой монтаж конструкции в сочетании с надежностью в процессе эксплуатации;
• затраты на покупку котла быстро окупаются отличными эксплуатационными показателями его работы.

Однако одноконтурные модели имеют и некоторые недостатки, среди которых стоит выделить:

• для получения горячей воды придется приобрести и установить специальный бойлер;
• функциональные возможности весьма ограничены.

Назначение циркуляционных насосов

Основная задача, которую решают циркуляционные насосы для котлов отопления, заключается в том, чтобы обеспечить постоянное движение по трубопроводу передающей тепловую энергию жидкости без изменения давления потока. Таким образом, постоянно перемещаясь по трубопроводу с определенной скоростью, нагретая вода способствует лучшей передаче тепловой энергии элементам отопительной системы и, соответственно, более быстрому и эффективному обогреву помещений.

Установка циркуляционного насоса в систему отопления, работающую по принципу принудительной рециркуляции, является обязательным условием. В системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя для увеличения их тепловой мощности такие устройства тоже устанавливаются. Многие современные модели циркуляционных насосов могут работать на различных скоростях и имеют в своем оснащении специальный переключатель, позволяющий выбирать требуемый режим работы.

Используя регулируемые циркуляционные насосы, можно эффективно управлять работой системы отопления, включая ее на максимальный уровень теплоотдачи, когда на улице сильно похолодало, и выставляя экономичный режим работы после того, как в отапливаемых помещениях установится комфортная температура воздуха. Отдельные модели регулируемых насосов для котлов отопления могут работать в авторежиме, реагируя на изменение температуры воздуха в отапливаемых помещениях и переключаясь на требуемую скорость подачи теплоносителя в трубопроводную систему.

Устройство циркуляционных насосов для отопления

По конструктивному исполнению циркуляционные насосы, устанавливаемые на системы отопления, делятся на две большие категории: с «сухим» и «мокрым» ротором. Более высокими КПД и производительностью обладают устройства с «сухим» ротором, но они издают при работе сильный шум, более сложны в обслуживании и ремонте. Гидромашины с «мокрым» ротором отличаются простотой обслуживания и высокой надежностью и, если обеспечено требуемое качество теплоносителя, способны безотказно прослужить более десяти лет.

Кроме того, циркуляционные насосы рассматриваемого типа издают при работе минимальное количество шума. Даже невысокого КПД и производительности насосных устройств с «мокрым» ротором вполне достаточно для того, чтобы обеспечивать эффективную работу системы отопления частного дома или дачного строения.

Для чего нужен насос в системе отопления

Циркуляционные насосы для отопления частных домов, предназначены для создания принудительного движения теплоносителя в водяном контуре. После установки оборудования, естественная циркуляция жидкости в системе становится невозможной, насосы будут работать в постоянном режиме. По этой причине, к циркуляционному оборудованию предъявляют высокие требования относительно:

1. Производительности.
2. Шумоизоляции.
3. Надежности.
4. Длительного срока эксплуатации.

Циркуляционный насос нужен для «водяных полов», а также двух- и однотрубных систем отопления. В больших зданиях используется для систем ГВС.

Как показывает практика, если установить станцию в любую систему с естественной циркуляцией теплоносителя, увеличивается эффективность обогрева и равномерное прогревание по всей длине водяного контура.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением источника бесперебойного питания.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления.

Принцип действия циркуляционного насоса

Работа циркуляционных насосов увеличивает энергоэффективность системы отопления на 40-50%. Принцип действия устройств, независимо от типа и конструкции, заключается в следующем:

• Жидкость поступает в полость, выполненную в виде ракушки.
• Внутри корпуса расположено рабочее колесо, маховик, создающий давление.
• Увеличивается скорость теплоносителя и посредством центробежной силы, жидкость отводится в спиральный канал, подключенный к водяному контуру.
• Теплоноситель поступает в водяной отопительный контур с заданной скоростью. Благодаря закручиванию водяных потоков, снижается гидравлическое сопротивление при циркуляции жидкости.

Принцип работы системы отопления с циркуляционным насосом отличается от контуров с естественной циркуляцией, тем, что движение жидкости осуществляется принудительно. На эффективность обогрева не влияет соблюдение уклонов, количество установленных радиаторов, а также диаметр труб.

Работа циркуляционных насосов может несколько отличаться, в зависимости от типа конструкции, но принцип действия остается неизменным. Производители предлагают более сотни моделей оборудования, с различными параметрами производительности и управления. По характеристикам насосов можно разделить станции на несколько групп:

• По типу ротора – для усиления циркуляции теплоносителя, можно применять модели с сухим и мокрым ротором. Конструкции отличаются по расположению рабочего колеса и движущихся механизмов в корпусе.Так, в моделях с сухим ротором, с жидкостью теплоносителя соприкасается исключительно маховик, создающий давление. «Сухие» модели имеют высокую производительность, но имеют несколько недостатков: создается высокий уровень шумов от работы насоса, требуется регулярное обслуживание.Для бытового применения лучше использовать модули с мокрым ротором. Все движущиеся части, включая подшипники, полностью помещены в среду теплоносителя, служащего смазкой для деталей, на которые приходится наибольшая нагрузка. Срок службы водяного насоса «мокрого» типа в системе отопления, составляет не менее 7 лет. Необходимость в обслуживании отсутствует.
• По типу управления – традиционная модель насосного оборудования, чаще всего устанавливаемая в бытовых помещениях небольшой площади, имеет механический регулятор с тремя фиксированными скоростями. Регулировать температуру в доме с помощью циркуляционного насоса механического типа, достаточно неудобно. Модули отличает большой расход электроэнергии.Оптимальный насос имеет электронный блок управления. В корпус встроен комнатный термостат. Автоматика самостоятельно анализирует температурные показатели в помещении, автоматически изменяя выбранный режим. Расход электроэнергии при этом сокращается в 2-3 раза.

Существуют и другие параметры, отличающие циркуляционное оборудование. Но для выбора подходящей модели, достаточно будет знать о перечисленных выше нюансах.

Назначение и виды циркуляционных насосов

Изделие представляет собой компактный нагнетатель центробежного типа, обеспечивающий принудительное перемещение жидкости по замкнутому контуру. Использование циркуляционного насоса в контуре отопления позволяет существенно увеличить скорость и равномерность нагрева отапливаемого помещения. Кроме этого, следует отметить, что эффективный обогрев коттеджа или квартиры площадью более 100 м2 без обеспечения принудительного перемещения теплоносителя по трубопроводам, практически невозможно.

Существует три разновидности циркуляционных нагнетателей:

1. Агрегаты «мокрого» типа из-за невысокого КПД (порядка 55%) применяются преимущественно в бытовых магистралях. Особенностью таких систем является то, что все элементы установки работают в непосредственном контакте с теплоносителем. Смазка подшипниковых узлов и охлаждение трущихся поверхностей так же осуществляется рабочей средой.

К отличительным особенностям «мокрых» установок относятся:

• Размещение ротора в герметичном стакане из нержавеющей стали;
• Все узлы непосредственно контактируют с транспортируемой жидкостью;
• В процессе транспортировки, осуществляется постоянный отвод тепла и смазка трущихся поверхностей.

Функционирование «мокрых» моделей характеризуется низким уровнем шума и устойчивостью давления на выходе, кроме этого, практически не требуется техническое обслуживание до полного износа или выхода из строя какого-либо элемента.

Попадание воздуха в корпус устройства «мокрого» типа может вызвать повышенный износ вращающихся деталей, перегрев подшипниковых узлов и преждевременный выход из строя всей установки.

2. Помпы «сухого» типа характеризуются высоким КПД до (80%), что дает возможность применять их для принудительного перемещения жидкости в схемах со значительной длиной трубопроводов. Основным их отличием является полная герметизация камеры крыльчатки, позволяющая полностью исключить соприкосновение теплоносителя с подшипниками и другими элементами.

Главным преимуществом агрегатов с «сухим» ротором является возможность функционирования при попадании воздуха в камеру крыльчатки, иными словами, такие нагнетатели сохраняют работоспособность при завоздушивании.

Еще одним достоинством таких моделей по сравнению с агрегатами «мокрого» типа является лучшее охлаждение узлов, поскольку они не контактируют с разогретым теплоносителем.

Кроме этого, все подшипниковые узлы и элементы надежно защищены от воздействия абразивной взвеси. Вредному воздействию подвержены только крыльчатка и внутренние стенки корпуса. Такая компоновка дает возможность использовать «сухие» циркуляционные нагнетатели в системе отопления с открытым контуром, где вероятность загрязнения теплоносителя значительно выше, чем в закрытых контурах.

К недостаткам такой компоновки можно отнести:

• Повышенный уровень шума;
• Отсутствие постоянной смазки трущихся поверхностей;
• Сложную конструкцию уплотнений, снижающую надежность изделия.

Указанные недостатки «сухих» нагнетателей не имеют принципиального значения, поскольку шумность устройства практически не имеет значения в производственных зданиях, а своевременное техническое обслуживание позволяет избежать протечки теплоносителя.

3. Нагнетатели с регулируемой частотой вращения крыльчатки позволяют варьировать угловую скорость турбины, обеспечивая тем самым:

• Оптимальные параметры теплогенератора;
• Поддержание заданного значения температуры во всех радиаторах;
• Уменьшение температуры теплоносителя при сохранении температуры в помещении, за счет ускорения транспортировки теплоносителя.

В специализированных магазинах можно найти одно-, двух-, трех-, и четырехскоростные нагнетатели. Изменение скорости производится с помощью использования различных схем коммутации. Существуют нагнетатели с бесступенчатой регулировкой частоты вращения рабочего колеса, однако их стоимость находится за пределами бюджетного сегмента.

Что важно знать

Монтажная схема разводки и способы подключения к электричеству такого устройства, как циркуляционный насос, могут иметь различные варианты исполнения. Выбор конкретного варианта определяется особенностями отапливаемого объекта, а также местом, где располагается устройство. Существует две возможности его подключить:

• непосредственное подключение в электросеть 220 В;
• подключение к источнику бесперебойного питания, который в свою очередь, включен в сеть 220 В или 220/380 В (в случае трехфазного ИБП).

Выбирая первый способ, потребитель рискует остаться без отопления в случае длительного отключения электроэнергии. Оправданным такой вариант может считаться только при высокой степени надежности электроснабжения, сводящей вероятность длительного перерыва питания к минимуму, а также, в случае наличия на объекте резервного источника электрической энергии. Второй способ предпочтительней, хотя и требует дополнительных затрат.

Зачем в системе теплоснабжения нужен насос?

Циркуляционные насосы – гидравлическое оборудование, которое обеспечивает принудительное передвижение нагретого теплоносителя по замкнутому контуру. Такие приборы способствуют равномерному и быстрому прогреву всей системы.

Циркуляционные помпы устанавливают:

• с целью повысить энергоэффективность котельного оборудования;
• в случаях, когда нет возможности обеспечить естественную циркуляцию жидкого вещества;
• при отсутствии вмонтированного насосного агрегата в теплогенераторе;
• для отопительных систем с двухтрубной схемой, позволяющих регулировать параметры каждого отдельного радиатора;
• чтобы преодолеть инерционность автономных систем с естественной циркуляцией жидкости, применяемой для переноса тепловой энергии.

Теплоноситель должен перемещаться по замкнутому контуру трубопровода отопительной системы с определённой скоростью, чтобы обеспечить передачу тепла радиаторам.

При естественной циркуляции это условие не всегда выполнимо – в результате отопительное оборудование не нагревается или нагревается неравномерно.

Поэтому в системах теплоснабжения устанавливают циркуляционные насосы. Такие приборы обеспечивают транспортировку теплоносителя по сети с большой скоростью, сводя к минимуму нагрузку на котёл. При возвращении к нагревательному элементу вода остаётся тёплой, а значит на подогрев потребуется меньше энергии.

Основные виды

Принцип работы агрегата может отличаться в зависимости от его конструкции. Циркуляционные насосы принято классифицировать в зависимости от типа ротора и принципа управления. В продаже можно найти модели с мокрым либо сухим ротором. В первом случае теплоноситель соприкасается с рабочим колесом, а в сухих агрегатах в жидкость погружена крыльчатка.

Модели с сухим ротором отличаются высоким КПД, но при работе создают сильный шум. Именно поэтому они редко используются в системах отопления частных домов. Основным преимуществом агрегатов с мокрым ротором является длительный срок эксплуатации, составляющий минимум 7 лет.

В быту чаще всего применяются насосы с механической системой регулировки. Они имеют сравнительно низкую стоимость, но поддерживать требуемую температуру в помещении при их использовании не очень удобно.

Что необходимо учесть при выборе

Для создания комфорта в зимнее время во всех радиаторах должна поддерживаться заданная температура. Для выполнения поставленной задачи необходимо рассчитать циркуляционный насос для отопления, чтобы обеспечить постоянное давление воды в системе.

Приобретая устройство, следует учесть:

• диаметр труб, которыми будет произведен монтаж;
• потребность помещения в тепле;
• подачу и напор жидкости.
• Для определения производительности необходимо знать мощность котла и площадь отапливаемого помещения.

Мощность насоса (Qn) рассчитывается по формуле:

Qn =(Sn × Qуд )/1000 , где

Sn – площадь отапливаемых комнат;

Q уд – удельная потребность в тепле (для частного сектора она берется с расчета 100 Вт/м², для многоквартирных домов — 70 Вт/м²). Так, при площади отапливаемых комнат 50 м² отдельно стоящего одно-, двухэтажного дома, тепловая мощность равна 5 кВт (50 х 100 / 1000).

Объем подачи воды (Qpu):

Qpu= Qn/(1.163 × Dt ), где

• 1.163 – теплоемкость воды;
• Dt – разница температур на входе и выходе насоса (10-15 °С).
• Qpu = 0.42 м³/ч (50 / 1.163 х 10).

Подобрать циркуляционный насос для системы отопления можно согласно данным таблицы.

Кроме подачи воды, циркуляционный насос в системе отопления должен обеспечивать давление, которое способно преодолеть силу трения, возникающую между водой и трубами.

Обратите внимание
Этот показатель вычисляется, как сумма гидравлических сопротивлений на промежутке от начала контура до самой отдаленной батареи.

Напор (Hpu) вычисляется по формуле:
Hpu= (R × L × ZF)/1000, где

• R — потери, возникающие в процессе трения. Возьмем за основу показатель для стандартной системы — 50 Па/м (0.005–0.010 м на 1 м трубы).
• L – общая длина труб;
• ZF – коэффициент 2.2 (с учетом конструктивных элементов котла, труб, фильтра, вентилей и т.д.).

Полученные данные помогут определить необходимые характеристики в многообразии предложений российского рынка.

Еще раз о правильности расчета мощности циркуляционного насоса — видео

Типы циркуляционных насосов

Обзор производителей

Поломка циркуляционного насоса, особенно в зимний период, может привести к выходу всей системы отопления из строя, что повлечет за собой немалые финансовые вложения для ее восстановления. Даже если поломка помпы замечена вовремя, то не всегда получится быстро купить новый аппарат, например, если дом находится вдали от города. Поэтому рекомендуется сразу покупать качественное циркуляционное оборудование от известных производителей.

Grundfos является известным на весь мир датским производителем, производящим насосное оборудование более 70 лет. Данный производитель впечатляет своей плодотворностью, поскольку ежегодно выпускает около сотни новых моделей агрегатов, которые с успехом используются, как в бытовой сфере, так и в промышленности. Модели циркуляционных помп, которые поставляет на рынок компания Grundfos, имеют следующие особенности:

Wilo – производитель из Германии, поставляющий на рынок широкий ассортимент циркуляционных помп различных модификаций, которые отличаются устойчивой работой и превосходным качеством. Продукции компании Wilo присущи следующие особенности:

• аппараты соответствуют директиве по энергосбережению EnEV, которая подразумевает автоматическую регулировку работы циркуляционного оборудования;
• насосы работают на переменном токе с напряжением 230/400 В (±10%);
• основным материалом, применяемым для изготовления корпусов, является чугун;
• аппараты могут иметь мощность от 40 до 200 Вт;
• цена на агрегаты Wilo колеблется в диапазоне от 50 до 100 у.е.

DAB – известный производитель циркуляционных насосов из Италии. Данная компания работает уже более 40 лет и вместе с другими поставщиками насосного оборудования конкурирует на отечественном рынке, поставляя аппараты серии А и AV, имеющие следующие характеристики:

Другие параметры для выбора насоса

Кроме ключевых параметров, при выборе конкретной модели нужно обращать внимание еще на ряд ее важных характеристик

Рабочая температура

В документации к насосу указывается, с какой температурой теплоносителя он может работать. У большинства производителей, особенно моделей бюджетного сегмента, данный показатель завышен. Так, если заявлено 90% на недорогом устройстве, на практике оно сможет безаварийно работать с теплоносителем в 70-80 градусов Цельсия.

Здесь ключевое требование — соответствовать параметрам нагревателя и сети отопления в целом. В системе теплых полов температура воды достаточно низка. Равно как и в нескольких других схемах. А вот при использовании нагревательного котла потребуется или покупать достаточно дорогой насос, либо регулировать температуру воды на входе трубной сети.

Качественные и надежные циркуляционники имеют допустимые параметры рабочего тела в 110-130 градусов. Цена таких решений высока. Однако претензий к их надежности у пользователей — минимум.

Рабочее давление

В одно и двухэтажных домах давление в отопительной сети обычно не превышает 2 атм. Очень редко этот параметр составляет от 3 до 4 атм. Правильно рассчитанный по характеристике напора насос справится с возложенной на него задачей

Однако если нужно выбрать недорогой циркуляционник, на его показатель рабочего давления стоит обратить пристальное внимание

Системы защиты

Автоматика защиты — крайне полезная опция циркуляционного насоса. Она значительно продляет срок службы устройства или блокирует возникновения аварийных ситуаций. Сегодня распространены два типа защиты.

1. От перегрева. Термопара, контролирующая температуру электродвигателя, автоматически выключит насос при его перегреве.
2. От сухого хода. Особенно важна в моделях с мокрым ротором. Она не даст перегреться двигателю.

Количество скоростей

Насос циркуляционный Grundfos ALPHA2 32-40, 3 скорости

Более сложные насосы могут иметь большее число скоростей или регулироваться электроникой по внешнему сигналу, обеспечивая плавную отдачу мощности и полностью контролируемый расход.

Конструкционное исполнение

Говоря о конструкционном исполнении, имеются в виду размеры штуцеров, габариты и материал корпуса. Относительно последнего все просто. Чугунные корпуса прочны, долговечны, способствуют лучшему отводу тепла от двигателя. Недорогие пластиковые практичны и приемлемы для насосов, устанавливаемых в местах, где им не грозят перепады температуры или механические повреждения.

Штуцеры в идеале должны соответствовать параметрам сети. То есть для пластиковой трубы 25 мм выбирается насос с такой же характеристикой. Больший диаметр штуцера допускается. Насос можно подключить при помощи переходников разного рода. А вот меньший диаметр — не допускается.

Размеры насоса стандартизированы

Габариты стандартного насоса нормированы. Это 180 мм между точками подключения на штуцерах. Все байпасы и сгоны, которые предлагаются в магазинах, рассчитаны именно на такой размер. Есть более компактные решения, для размещения внутри оборудования или в условиях ограниченного пространства. Длина такого насоса 130 мм.

Устройство сетевого насоса и принцип действия

Насосы типа СЭ имеют горизонтальную конструкцию. Это агрегаты, работающие благодаря центробежной силе. Для этого в спиральном с горизонтальным разъемом корпусе устанавливается рабочее колесо с двухсторонним ходом. Ротор опирается на подшипники качения выносного типа с принудительной или кольцевой смазкой

Чертеж сетевого насоса заставляет обратить внимание на механические сальники уплотнения вала. Для них осуществляется подвод запирающей и охлаждающей жидкости, эта «рубашка» является обязательной для агрегатов любой мощности

Рабочий вал сетевого агрегата располагается горизонтально, это характерно для всех моделей СЭ

Разъем кожуха так же располагается в горизонтальной плоскости, что обеспечивает простой доступ к деталям насоса и их быструю замену в случае аварии или планового ремонта. Выпускаются такие насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа

Рабочий вал сетевого агрегата располагается горизонтально, это характерно для всех моделей СЭ. Разъем кожуха так же располагается в горизонтальной плоскости, что обеспечивает простой доступ к деталям насоса и их быструю замену в случае аварии или планового ремонта. Выпускаются такие насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.

Щелевые уплотнители агрегатов выпускают коррозионных сплавов, для рабочего колеса используется хромистая сталь. Корпус и крышки отливают из серого чугуна, что позволяет использовать оборудование в климатических условиях крайнего севера.

Структура условного обозначения сетевого насоса

СЭН 1250-140 УХЛ3

где,

• С – сетевой;
• Э – электрический;
• Н – насос;
• 1250 – номинальная подача, м3>;
• 140 – номинальный напор, м;
• УХЛ3 – климатическое исполнение.