Отопление в частном доме с использованием циркуляционных насосов

Когда речь идет о выборе циркуляционного насоса, важно понимать различные типы и принципы их работы. Одно из основных различий — насосы с мокрым и сухим ротором. Оба типа имеют свои преимущества и особенности.

Циркуляционный насос с мокрым ротором использует воду для охлаждения и смазки ротора. Этот тип насосов часто используется в закрытых системах отопления, где температура воды относительно низкая. Насосы с мокрым ротором имеют то преимущество, что они более энергоэффективны и работают тише по сравнению с насосами с сухим ротором. Однако они могут требовать регулярного обслуживания для предотвращения проблем, вызванных загрязнением воды.

С другой стороны, циркуляционный насос с сухим ротором не контактирует с перекачиваемой водой. Вместо этого в них имеется отдельная камера ротора, заполненная маслом или консистентной смазкой. Насосы с сухим ротором обычно используются в открытых системах отопления, где температура воды может быть выше без ущерба для насоса. Как правило, они считаются более долговечными и устойчивыми к загрязнению водой. Однако они, как правило, более шумные и менее энергоэффективные по сравнению с насосами с мокрым ротором.

При выборе циркуляционного насоса важно учитывать специфические требования вашей системы отопления. Необходимо учитывать такие факторы, как температура воды, давление в системе и желаемый расход. Кроме того, рекомендуется проконсультироваться с профессионалом, чтобы правильно подобрать размер и установить насос.

Помимо систем отопления, циркуляционные насосы широко используются в "теплых полах" системы, в которых они способствуют равномерному распределению тепла по всему полу. Те же соображения относительно типа и параметров насоса применимы и в этих случаях.

В заключение следует отметить, что выбор правильного циркуляционного насоса предполагает понимание различных типов и принципов их работы. Учитывая специфические потребности вашей системы отопления и обращаясь за советом к профессионалам, вы сможете обеспечить оптимальную производительность и долговечность вашего насоса.

Сегодня редко можно встретить традиционную гравитационную систему отопления дома. В большинстве домов и квартир используется циркуляционный насос для отопления. Это устройство обеспечивает удобство и эффективность, а также снижает необходимость тщательного проектирования трубопроводной сети. Однако без циркуляционного насоса было бы невозможно эксплуатировать инновационные системы отопления, такие как теплый пол в частном доме или квартире.

Конструкция и принцип работы циркуляционного насоса

• Корпус насоса;
• Ротор, передающий вращательное движение от вала двигателя к турбинному блоку;
• Крыльчатка турбины с угловыми лопастями, также известная как импеллер;
• Уплотнительные механизмы, изолирующие от воды или охлаждающей жидкости;
• Первичная электрическая цепь, которая переключает режимы работы и управляет параметрами двигателя.

В циркуляционных насосах встречаются различные формы корпуса и расположение выходного и входного патрубков. Это сделано для того, чтобы обеспечить простоту установки и обслуживания устройства в заданных условиях эксплуатации. Выбор насоса также может определяться типом соединения, например, фланцевым, резьбовым или гаечным.

Циркуляционный насос, как правило, имеет компактные размеры, часто встраивается непосредственно в корпус бытовых газовых котлов отопления. В насосный узел могут быть встроены предохранительные устройства. Небольшие размеры насоса вполне логичны, учитывая его назначение. Он не должен обладать высокой производительностью по подаче жидкости, его основная функция — горизонтальное перемещение воды.

Функция циркуляционных насосов заключается в преодолении гидравлического сопротивления трубопроводов. Если рассматривать коллекторную группу теплого пола, то вентилятор отвечает за создание потока очень малого объема. Это связано с тем, что в системе отопления такого типа отсутствуют значительные гравитационные силы.

Принцип работы циркуляционного насоса можно продемонстрировать на нескольких примерах.

1. Теплоноситель поступает во входную трубу.
2. После включения двигателя крутящий момент передается через ротор на турбинное колесо.
3. При вращении колеса лопасти под углом перемещают воду к краю диска. Движение происходит за счет механики (распределение силы по наклонной плоскости), а также центробежной силы.
4. По мере того как поток воды достигает периферии диска, его скорость и давление увеличиваются.
5. Затем жидкость выводится через выходной патрубок.

Когда вода или теплоноситель достигает внешнего края турбинного колеса, во входном патрубке образуется разрежение, которое захватывает свежую порцию рабочей жидкости для транспортировки.

Важно! Циркуляционный насос для газового или твердотопливного котла способен эффективно обслуживать трубопроводы определенной длины и перекачивать объем теплоносителя, указанный в его технических характеристиках. Если вам требуется более высокая производительность и давление, нет необходимости приобретать отдельный внешний вентилятор. Вместо этого в систему можно установить дополнительный насос для создания необходимого потока или помощи в подъеме воды на верхние этажи. Этот подход также используется при создании распределенных, зонированных систем напольного отопления.

Существуют различные типы воздуходувок, которые можно использовать как для обычной домашней системы, так и для двухнасосной системы отопления. Ключевое различие между доступными моделями заключается в конструкции роторно-турбинной зоны.

Насосы с мокрым ротором

Циркуляционные насосы с мокрым ротором — наиболее часто используемые воздуходувки для системы отопления частного дома или квартиры. Такие устройства называются "мокрыми" поскольку они работают непосредственно в теплоносителе.

1. Ротор помещается в специальную чашу, которая имеет уплотнение или вихревую защиту для предотвращения утечек.
2. Во время работы части ротора, включая подшипники скольжения, погружены в воду или охлаждающую жидкость.
3. Детали постоянно смазываются и охлаждаются.

Благодаря этим уникальным эксплуатационным характеристикам системы с мокрым ротором известны своей стабильностью, отсутствием необходимости в техническом обслуживании и низким уровнем шума.

Чтобы избежать попадания воздуха в зону ротора, насос оснащен выпускными отверстиями. Верхняя часть предназначена для функционирования автоматизированной системы, а та, что расположена в передней части корпуса, используется для выпуска газа в процессе запуска или регулировки.

Внимание! Эксплуатация насоса с мокрым ротором при наличии воздуха в трубах может привести к значительному увеличению износа движущихся компонентов, перегреву, засорению или необратимому повреждению оборудования. Нежелательно наличие абразивных частиц в теплоносителе. Поэтому рекомендуется устанавливать водяной насос с мокрым ротором только в закрытой системе отопления.

Насосы с сухим ротором

Конструкция насоса с сухим ротором предусматривает тщательную изоляцию турбинного блока для предотвращения утечек. У этой системы есть ряд плюсов и минусов.

1. Преимуществом сухих систем является улучшенное охлаждение — большинство компонентов не контактируют с горячим теплоносителем в системе отопления.
2. Сухие насосы, как правило, более шумные.
3. Общая надежность насосов с сухим ротором обычно ниже из-за увеличенного количества уплотнений и отсутствия постоянной смазки.

Однако главное преимущество воздуходувок сухого типа заключается в том, что они не подвержены выдуванию. Кроме того, они меньше подвержены влиянию абразивных взвешенных частиц в воде — от этого страдает только турбина, которая имеет гораздо более высокую наработку на отказ, чем роторный узел с подшипниками скольжения. Поэтому, если вы создаете открытую систему отопления с циркуляционным насосом, рекомендуется выбирать именно такие воздуходувки.

Советы: Одной из потенциальных проблем при использовании открытой системы отопления для циркуляционного насоса является риск засорения, гидравлических скачков и образования абразивных взвешенных частиц в теплоносителе. При контакте с воздухом вода насыщается кислородом, что ускоряет процессы окисления, особенно если используются стальные трубы или радиаторы. Это приводит к увеличению количества ржавчины в теплоносителе. В таких ситуациях целесообразно использовать насос с сухим ротором.

Насосы с регулируемой скоростью

Скорость насоса — важнейший фактор в системе отопления. Настроив его, вы сможете добиться следующих преимуществ:

• Оптимальная работа отопительного оборудования
• Постоянная температура во всех радиаторах, независимо от их расстояния от котла
• Снижение температуры теплоносителя без ущерба для эффективности отопления, так как более быстрая циркуляция снижает потери энергии

Сегодня на рынке представлены различные типы насосов. Для домашнего отопления можно выбрать односкоростную модель, соответствующую техническим характеристикам котла и общему объему теплоносителя. Кроме того, существуют двух-, трех- и четырехскоростные модели, в которых используются разные пары полюсов двигателя для повышения производительности.

Альтернативным, более технологичным, но значительно более дорогостоящим вариантом является частотное регулирование. В насосах этого типа предусмотрена плавная регулировка скорости, а не дискретное переключение, что позволяет очень точно настроить работу отопительного контура.

Применение циркуляционных насосов в домашнем отоплении

Учитывая, что некоторые аспекты функционирования насосов для циркуляции воды в различных системах отопления уже были рассмотрены ранее, необходимо остановиться на особенностях их устройства. Важно подчеркнуть, что при любом варианте насос располагается на обратном трубопроводе. Кроме того, если система отопления предполагает вертикальную транспортировку жидкости на второй этаж, там устанавливается дополнительный насос.

Закрытая система

Главное преимущество закрытой системы отопления — ее герметичность. В этом типе системы:

• Теплоноситель никак не контактирует с воздухом в помещении.
• Давление внутри герметичного трубопровода выше атмосферного.
• Расширительный бак устроен как гидрокомпенсатор, с мембраной и воздушной камерой, которая создает противодавление и компенсирует расширение теплоносителя во время нагрева.

Кстати, для закрытой системы можно даже создать свой собственный расширительный бак. Его мощность рассчитывается по простым формулам и зависит от общего объема воды в системе.

Преимущества использования закрытой системы отопления весьма обширны. Это и возможность удаления примесей и накипи в теплообменнике котла путем обессоливания теплоносителя, и возможность добавления антифриза для предотвращения замерзания, и возможность использования различных составов и веществ для теплообмена, начиная от водно-спиртового раствора и заканчивая машинным маслом.

В схеме закрытой системы отопления может быть использован однотрубный или двухтрубный насос, как показано ниже:

Включение гаек Маевского в монтаж радиаторов отопления позволяет улучшить конфигурацию системы, устраняя необходимость в отдельной системе выпуска воздуха и предохранителях перед циркуляционным насосом.

Примечание: Для закрытой системы отопления, в которой отсутствуют наклонные трубы и не удается поддерживать необходимый уровень потока теплоносителя в магистралях, циркуляционный насос незаменим. Кроме того, система не будет функционировать в случае отключения электроэнергии.

Открытая система отопления

Внешние характеристики открытой системы аналогичны характеристикам закрытой системы: те же трубопроводы, радиаторы отопления и расширительный бак. Однако в принципах их работы есть существенные различия.

1. Основной движущей силой циркуляции теплоносителя является сила тяжести. При нагревании вода поднимается по распределительной трубе, и для улучшения циркуляции рекомендуется делать эту трубу как можно длиннее.
2. Подающий и обратный трубопроводы расположены под наклоном.
3. Используется расширительный бак открытого типа, позволяющий теплоносителю контактировать с воздухом.
4. Давление в открытой системе отопления равно атмосферному.
5. Циркуляционный насос, установленный на обратке, выполняет функцию усилителя циркуляции. В его функции также входит компенсация недостатков трубопроводной системы, таких как избыточное гидравлическое сопротивление, вызванное многочисленными стыками и изгибами, а также отклонениями углов наклона.
6. Циркуляционный насос, установленный на подающей обратке, служит в качестве усилителя циркуляции. В его задачу также входит компенсация недостатков трубопроводной системы: избыточного гидравлического сопротивления из-за лишних стыков и изгибов, нарушения углов наклона и т.д.

Открытая система отопления требует регулярного обслуживания, включая постоянную дозаправку теплоносителя для учета испарения из открытого бака. Кроме того, в сети трубопроводов и радиаторов постоянно происходят коррозионные процессы, в результате чего вода насыщается абразивными частицами. Поэтому рекомендуется устанавливать циркуляционный насос с сухим ротором.

На рисунке ниже показана схема открытой системы отопления:

В случае отключения электроэнергии (когда циркуляционный насос перестает работать) открытая система отопления может продолжать функционировать благодаря использованию правильных углов наклона и водопроводной трубы достаточной высоты. Для этого в структуру трубопровода включен байпас. Схема отопления показана ниже:

В случае отключения электроэнергии простое включение крана на байпасном контуре гарантирует сохранение работоспособности системы по гравитационной схеме циркуляции. Это устройство также упрощает процесс первоначального запуска системы отопления.

Система напольного отопления

Для обеспечения надежной работы системы напольного отопления очень важно точно рассчитать циркуляционный насос и выбрать надежную модель. Без системы принудительной закачки воды конструкция такого типа просто не сможет нормально функционировать. Процесс установки насоса происходит по следующему принципу:

• Горячая вода из котла поступает во входной патрубок, где через смесительный узел смешивается с обратным потоком из теплого пола;
• Выход насоса подключен к подающему коллектору для напольного отопления.

Что касается распределительного и управляющего блока системы напольного отопления, то он работает следующим образом:

Процесс работы системы основан на следующем принципе.

1. Первичный термостат, расположенный на входе в насос, служит для управления смесительным узлом. Насос способен получать внешние данные, например, показания температуры с удаленных датчиков в помещении.
2. Вода нужной температуры подается в распределительный коллектор и циркулирует по всей сети напольного отопления.
3. Обратный поток, который возвращается в систему, имеет более низкую температуру по сравнению с горячей подачей из котла.
4. С помощью смесительного узла термостат регулирует пропорции горячего потока из котла и охлажденного обратного потока.
5. Насос эффективно подает воду нужной температуры во входной распределительный коллектор системы напольного отопления.

Внимание! При такой схеме циркуляция не включает силу тяжести. В результате, если отключить электричество и насос, напольное отопление не будет работать.

Расчет циркуляционного насоса

Основная задача циркуляционного насоса в системе отопления дома — обеспечить достаточную прокачку рабочей жидкости для достижения необходимого объема. Его задача — перемещать по трубам достаточное количество теплоносителя, чтобы при охлаждении в течение одного цикла он мог передать воздуху в помещениях заданное количество энергии, как указано в СНиП (минимальные требования).

Для расчетов используются нормы для самого холодного времени года. В частности, требования к теплоотдаче установлены на уровне 173-177 Вт/кв.м, с учетом температуры воздуха от -25 до -35 градусов Цельсия. Эти стандарты применимы к одноэтажным и двухэтажным зданиям. В более высоких зданиях теплоотдача должна составлять 100 Вт/кв.м считается.

Прежде всего, мощность основного нагревателя, будь то электрический, газовый, жидкостный или твердотопливный, рассчитывается исходя из этих показателей. Расход или производительность циркуляционного насоса, который является основным параметром, можно легко и просто определить, используя характеристики нагревателя. Для этого нужно просто разделить мощность котла на дельту температуры, которая является показателем охлаждения воды за один рабочий цикл. Дельта температур представляет собой разницу между температурами подачи и обратки. На практике обычно принимается 20-25, так как теплоноситель из котла после прохождения через радиаторы обычно охлаждается на 80-95% и достигает температуры 60-70 градусов Цельсия.

Однако определение эффективности насоса — это только один аспект проблемы. Также необходимо убедиться, что производительность насоса достаточно велика, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление всей системы трубопроводов в доме. Это измеряется напором насоса, при этом соотношение 100 Па/м равно 0.01 метр.

Для расчета гидравлического сопротивления трубопроводной системы внутри дома количество этажей не учитывается. Это связано с тем, что длина труб подачи воды обычно равна длине обратных труб. Для расчета гидравлического сопротивления используются специальные формулы, учитывающие все уникальные характеристики распределительной сети.

Ниже приведен пример расчета циркуляционного насоса:

Существует также упрощенная версия расчета циркуляционного насоса. Расчет основан на следующих предположениях:

• На каждый метр прямой трубы приходится сопротивление от 100 до 150 Па, в зависимости от используемого материала;
• Использование фитингов увеличивает общее сопротивление сети на 30%;
• При использовании трехходовых смесителей к конечному результату необходимо добавить еще 20% прямого сопротивления.

Процедура расчета выглядит следующим образом: сначала измерьте общую длину труб. Затем умножьте его на нормированное сопротивление, чтобы получить основной результат. Затем добавьте потери на фитинги, смесители и повороты. Если сеть построена по однотрубной схеме и в радиаторах используются терморегулирующие клапаны, к конечному результату следует добавить 70% от базового значения сопротивления.

Существует мнение, что рассчитанные целевые параметры циркуляционного насоса представляют собой технический максимум. Однако в реальности можно выбрать устройство с меньшими показателями. Тем не менее, использование упрощенного метода расчета приводит к значительным неточностям в итоговых результатах, поскольку не учитываются многие факторы.

В этой ситуации прямой рекомендацией будет инвестировать в циркуляционный насос с регулятором скорости. Это позволит пользователю экспериментально определить подходящий параметр, если устройство работает в непрерывном режиме.

Другие параметры для выбора насоса

Помимо основных факторов, существует еще несколько существенных характеристик, которые следует учитывать при выборе конкретной модели.

Рабочая температура

В документации к насосу указан температурный диапазон, в котором он может работать с теплоносителем. Многие производители, особенно в бюджетном сегменте, склонны завышать этот показатель. Поэтому, если недорогой прибор заявляет, что справляется с 90% теплоносителя, на самом деле он сможет надежно функционировать при температуре теплоносителя 70-80 градусов Цельсия.

Главное требование здесь — чтобы нагревательный элемент и система отопления в целом находились в пределах заданных параметров. В таких системах, как теплый пол, температура воды относительно низкая, как и в некоторых других установках. Однако при использовании отопительного котла может потребоваться либо инвестировать в более дорогой насос, либо регулировать температуру воды на входе в трубопроводную сеть.

Качественные и надежные циркуляционные насосы обычно имеют рабочий диапазон 110-130 градусов, обеспечивая оптимальную производительность. Хотя цена этих решений может быть выше, они имеют минимальные проблемы с надежностью, о которых сообщают пользователи.

Рабочее давление

Как правило, в одно- и двухэтажных домах давление в системе отопления не превышает 2 атм. Лишь в редких случаях этот показатель превышает 3 — 4 атм. Насос, правильно подобранный в соответствии с характеристиками напора, эффективно справится с поставленной задачей. Тем не менее, выбирая недорогой циркуляционный насос, следует внимательно изучить его рабочее давление.

Системы защиты

Автоматическая защита — очень полезная функция для циркуляционного насоса, поскольку она значительно продлевает срок службы устройства и предотвращает аварийные ситуации. В настоящее время существует два распространенных типа защиты.

• Защита от перегрева: Термопара используется для контроля температуры электродвигателя и автоматически отключает насос, если он перегревается.
• Защита от сухого хода: Это особенно важно для моделей с мокрым ротором. Это гарантирует, что двигатель не перегреется, предотвращая работу насоса без жидкости.

Помимо защиты двигателя, защита от сухого хода выполняет и другую задачу. Это останавливает насос, предотвращая повреждение или выход из строя крыльчатки и уплотнений. Это помогает избежать заклинивания и потенциального вреда.

Количество скоростей

При правильном расчете количество скоростей циркуляционного насоса становится несущественным. Если же вы хотите добиться максимальной эффективности системы, снизить уровень шума и сэкономить электроэнергию, рекомендуется обратить внимание на трехрежимные модели. Циркуляционные насосы такого типа являются доступным вариантом для использования в жилых помещениях.

Циркуляционный насос Grundfos ALPHA2 32-40 работает на трех различных скоростях для повышения производительности. Некоторые современные насосы имеют несколько настроек скорости или могут регулироваться электронным способом через внешний вход, что обеспечивает точное распределение мощности и полный контроль над потоком.

Конструктивное исполнение

При обсуждении конструкции речь идет о размерах, габаритах и материале арматуры. Что касается материала, то здесь есть два основных варианта. Чугунный корпус известен своей прочностью, долговечностью и способностью отводить тепло от двигателя. С другой стороны, пластиковый корпус является более экономичным выбором и подходит для установки насоса в местах, где нет резких перепадов температур или механических угроз.

Важно убедиться, что разъемы идеально соответствуют техническим характеристикам сети. Например, если у вас есть пластиковая труба диаметром 25 мм, лучше выбрать насос такого же размера. Допускается использование большего диаметра соединения и применение переходников. Однако использование меньшего диаметра будет нецелесообразным.

Размеры насоса стандартизированы.

Стандартный насос имеет размеры 180 мм между точками соединения на фитингах. Все байпасы и отводы, доступные в магазинах, рассчитаны на этот размер. Однако существуют и более компактные варианты для размещения внутри оборудования или в ограниченном пространстве. Длина такого насоса составляет 130 мм.

Маркировка насоса

Вся необходимая пользователю информация указана на передней панели устройства. Цифры, указанные на циркуляционном насосе, означают следующее:

• Тип устройства (обычно UP для циркуляции)
• Тип регулирования скорости (неуказанный — для односкоростного, S — для ступенчатого переключения, E — для плавного частотного регулирования)
• Диаметр патрубка (в миллиметрах, имеется в виду внутренний размер трубы)
• напор (в дециметрах или метрах, может отличаться у разных производителей)
• Монтажный размер

Маркировка насоса также содержит информацию о типах соединений входного и выходного патрубков. Полная схема кодирования и порядок слов следующие:

Ответственные производители всегда придерживаются установленных правил маркировки своей продукции. Однако некоторые компании могут не указывать конкретную информацию, например, монтажный размер. В таких случаях для выяснения недостающих данных необходимо обратиться непосредственно к документации устройства.

Рекомендуется выбирать насос только известных марок. Надежные устройства, как правило, доступны в средней ценовой категории. Однако если вы ставите во главу угла высочайшее качество и готовы заплатить в полтора-два раза больше, рекомендуется обратить внимание на продукцию таких известных брендов, как GRUNDOFS и WILO.

Заключение

В настоящее время на рынке можно легко приобрести широкий ассортимент циркуляционных насосов. Ключевым фактором для потребителей является точное определение необходимой производительности фена. Кроме того, если избегать покупки некачественной продукции китайского гаражного производства, система отопления, оснащенная надежным насосом, будет работать эффективно и стабильно в течение длительного времени.