Водяной насос для отопления
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. Водяной насос для отопления 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?Содержание статьи
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. Простейшая схема системы отопления с естественной циркуляцией 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 по мещениям 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.  Та же схема, но с добавленным в нее циркуляционным насосом — 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:
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».  Насосы «сухого» типа обычно достаточно массивны и требуют консольной установки 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):  Примерная схема устройства насоса «сухого» типа 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.  «Классический» вид циркуляционного насоса с «мокрым» ротором Дополнительная система охлаждения им не требуется – излишки тепла всегда отводятся циркулирующей через них жидкостью. Схематично устройство «мокрого» циркуляционного насоса можно изобразить следующим образом:  Схема устройства насоса с «мокрым» ротором 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:
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.  Как правило, такие насосы имеют модульную конструкцию 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.  При внешнем сходстве насосы могут серьезно различаться рабочими параметрами 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?
 Некоторые параметры часто указываются на корпусе насоса
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 насосаПроще 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. Обратите внимание, что в столбцах мощности отопительного котла указаны три значения – для обычного радиаторного отопления с разницей температуры на входе и выходе ?Т=20 ° С , для конвекционной схемы — ?Т=15 ° С , и для системы «теплый пол», в которой перепад температуры всегда обеспечивается минимальный — ?Т=10 °С. (Полная таблица не приводится – здесь только выдержка из нее отапливаемой площади до 1100 м?). планируемая площадь отопления (кв. м) Требуемая тепловая мощность (кВт) при перепадах температуры теплоносителя на входе и выходе из котла ( ?t) параметры насоса (минимум) ?t= 20 ° ?t= 15 ° ?t= 10 ° производительность (м ?/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 ?so. 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 ? 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 = ? so ? Qs : 10 Например, необходимо провести расчет для дома, расположенного в Рязанской обл (Центральный регион). Общая площадь коттеджа, охваченная системой отопления, составляет 200 м?. М = 200 ? 1,3 / 10 = 26 кВт. 4. Производительность насоса вычисляется по следующей формуле: G = M / ?Т ? Cт М – требуемая мощность котла, мощность, которую мы уже нашли раньше (в Вт). ?Т – 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/м?. В итоге получаем G = 1121 / 970 = 1,21 м?/час Такой же расчет, но гораздо быстрее, можно провести с помощью предлагаемого калькулятора: Калькулятор для расчета производительности насосаВведите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "РАССЧИТАТЬ" Укажите мощность отопительного котла перевести в ватты Укажите тип приборов теплообмена Радиаторы отопления Конвекторы скрытой установки Водяной теплый пол коэффициент теплоемкости воды плотность воды 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 = ? ? ? R ? Zr Н – вычисляемый напор, создаваемый насосом (значение будет получено в паскалях, Па) ? ? — 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 м?/час при создаваемом напоре 5,6 — с округлением 6 м. Калькулятор расчета напора, создаваемого насосом Введите запрашиваемые данные и нажмите кнопку "РАССЧИТАТЬ" Укажите суммарную длину труб контуров (подача + обратка) Укажите тип используемых запорной и регулировочной арматуры Стандартные фитинги и шаровые краны Термостатические регуляторы Разветвленная система с большим количеством запорной и регулирующей арматуры сопротивление трубыЧрезмерно 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 насосаУстановка насоса в систему отопления обычно не вызывает больших сложностей, особенно при использовании полипропиленовых труб. Инструментов и комплектующих для этого требуется немного.  Типичный набор инструментов и принадлежностей для установки циркуляционного насоса 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.  После того, как муфты с накидными гайками врезаны в трубы, установить сам насос — дело одной минуты Однако, при монтаже насоса еще нельзя забывать о целом ряде нюансов.
 Типичное место установки насоса в радиаторных системах отопления
Рекомендуемая схема монтажа циркуляционного насоса — 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.
При установке насоса не забываем про необходимость его правильного подключения к сети электропитания
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. Пример современного циркуляционного насоса с электронным управлением 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»). Видео: как отличить настоящий «Grundfos» от подделки
Стоимость даже самых качественных насосов – не настолько велика, чтобы прибегать в этом вопросе к совершенно неоправданной «грошовой экономии» — все это может обернуться куда более неприятными последствиями.
|
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
