Характеристики водяного насоса для отопления

Самой эффективной системой для обогрева дома считается водяное отопление. Значительную роль в его качественном функционировании играет водяной насос для отопления.

Если планируется отопить современные дома или сооружения квадратурой более 100 м2, то без насоса обойтись будет просто невозможно, так как мощности от обогрева здания системой с естественным циклом будет недостаточно. Чтобы исправить ситуацию, можно соорудить конструкцию обогрева с трубами гораздо большего диаметра или же ввести в уже имеющуюся схему водяной насос с циркуляционными функциями.

Это значительно повысит коэффициент полезного действия всей отопительной системы, а также даст возможность наслаждаться комфортным микроклиматом внутри помещения.

Принцип работы

Преимущество такого типа обогрева помещений заключается в том, что все комнаты в доме отапливаются гораздо быстрее, эффективнее и равномернее, чем при работе системы с естественной циркуляцией.

Являясь одним из самых важных компонентов отопительной схемы и системы подачи горячей воды, насос служит для обеспечения циркуляции жидкости, нагретой с помощью котла и идущей по трубам к радиаторам, чтобы отдать тепло, а затем снова возвратиться к котлу.

Как устроен водяной насос

Схема агрегата состоит из следующих комплектующих:

1. Крыльчатка (колесо с лопастями, расположенное на роторном вале).
2. Ротор (керамический или стальной), который вращается за счет работы электрического двигателя.
3. Корпус, изготовленный из сплавов, исключающих коррозию: бронза, латунь, сталь, алюминий или чугун.
4. Патрубки (входной и выходной).

Всасывание воды происходит благодаря снижению давления на входном патрубке. Крыльчатка вращается и вырабатывает центробежную силу. Это способствует компрессии, возникающей на патрубке, в результате чего тепло начинает нагнетаться в систему отопления, конкретнее – в трубопровод.

Маркировка

Идущие вслед за названием насоса цифры означают присоединительные размеры (в см или дюймах) и возможную высоту подъема агрегата (в метрах водяного столба). Это может выглядеть, например, как «32-60».

Классификация насосов, применяемых для отопления

Водяные насосы подразделяются на 2 основных вида:

• с сухим ротором;
• с мокрым ротором.

Перед тем как определиться с типом техники, необходимо также учесть следующие моменты:

• вязкость и плотность теплоносителя (воды или антифриза);
• условия эксплуатации агрегата;
• уровень производительности насоса.

Кроме того, не стоит игнорировать качественные особенности перекачиваемой жидкости и требования к монтажу, указанные в инструкции производителя устройства.

Окончательное решение о типе такого оборудования принимается только после изучения всех его негативных и позитивных сторон.

Особенности сухих насосов

«Сухие» насосы применяются в отопительных системах длительной протяженности и характеризуются отсутствием контакта носителя тепла с ротором. Главным преимуществом использования таких агрегатов принято считать высокий КПД (порядка 80%).

Но хватает и недостатков: это необходимость отдельного звукоизолированного помещения, где будет работать устройство, по причине высокого уровня шума, а также важность контроля пылевых и взвешенных частиц в воздухе и носителях тепла.

При выборе насоса сухого типа следует учесть, что они бывают 3 видов:

• блочные;
• консольные (отличаются горизонтальным положением двигателя);
• вертикальные (патрубки расположены в одной оси, а двигатель – вертикально).

Особенности мокрых насосов

«Мокрые» насосы зачастую применяют в стандартных частных домах, где протяженность трубопровода не очень большая. Движение теплоносителя ускоряется за счет вращения ротора, оснащенного крыльчаткой. Механизм охлаждается и смазывается благодаря жидкости, внутри которой происходит вращение ротора.

Важным условием нормального функционирования насоса такого типа является монтаж с учетом горизонтального положения вала. Именно этот момент обеспечивает постоянное наличие водяной смазки, поступающей к подшипникам.

У мокрых насосов много плюсов:

• экономичность энергопотребления;
• бесшумность;
• компактные габариты и небольшой вес;
• долговечность и надежность;
• простота монтажа и ремонтных работ;
• полное отсутствие необходимости в сервисном техническом обслуживании.

Мокрые насосы имеют модульную схему строения, что считается чрезвычайно удобным при их выходе из строя: испорченный модуль быстро заменяют на новый, и проблема считается решенной.

Минусов у такой техники практически нет. Существенный недостаток – невысокий КПД (всего порядка 50%).

Это обусловлено невозможностью загерметизировать ротор, имеющий большой диаметр. Потому такое оборудование эксплуатируют исключительно в бытовых системах с небольшой протяженностью труб.

Советы по подбору водяного насоса

Водяной насос для отопления необходимо выбирать с учетом конструктивных и технологических особенностей дома или сооружения.

Для этого рекомендуется просчитать количество тепла, необходимое в каждом конкретном помещении здания. Подобные расчеты производят теплотехники, берущие во внимание массу важных факторов:

• качество утепления крыши, полов;
• особенности вентиляционной схемы;
• характеристики окон;
• материал, из которого выполнены стены;
• климатические особенности региона.

В результате будет получено значение теплоносителя, измеряемое в м3/час.

Также нельзя оставлять без внимания такой параметр, как уровень напора, определяющий сумму сопротивления гидравлики всей отопительной системы. Этот показатель должен варьироваться в пределах от 2 до 4 м. рт. столба.

Параметр производительности насоса определяется тем, как разность температуры жидкости, циркулирующей в обратном и подающем трубопроводах, влияет на мощность источника тепла.

Целесообразно сложить сопротивление всех составляющих системы: отдельных конкретных элементов (арматуры, колен, фитингов) и участков трубопровода. Данные напора и производительности позволяют выбрать максимально эффективный агрегат.

Следует быть особо внимательными, если оборудование решено внедрить в уже существующую схему обогрева дома. Тогда целесообразно приобрести те циркуляционные насосы, которые кроме бесшумности и экономической выгоды обладают возможностью автоматической регулировки в случае изменений условий работы отопительной системы.

Монтаж водяного отопительного насоса своими руками

При установке насоса следует учитывать рекомендации специалистов:

1. Лучше заниматься монтажом насоса на этапе обустройства всей системы отопления. Если решено встроить агрегат в старую схему обогрева, необходимо слить оттуда весь теплоноситель.
2. Агрегат надо устанавливать в точке, где носитель тепла имеет минимальную температуру – перед котлом на обратной магистрали. Это правило применимо для теплосистем, рассчитанных на обогрев зданий с большой квадратурой. Если дом имеет квадратуру до 200 м2, то насос можно устанавливать везде.
3. Рабочее колесо имеет ось, которая после монтажа должна находиться в идеально горизонтальном положении. При несоблюдении этого условия техника может работать с избыточным шумом или перестать функционировать вообще.
4. Перед насосом устанавливают грязевик, фильтрующий частички ржавчины и мусора, которые могут попасть в агрегат.
5. Следует проследить за правильностью установки патрубков и не спутать их.
6. Сопрягающиеся детали стыкуют с помощью прокладки, а соединения с резьбой герметизируют лентой или паклей.
7. После того как оборудование установлено, а система заполнена, следует открыть находящийся вверху винт для удаления воздуха.

Устройство готово к запуску!

Такие агрегаты работают от стандартной электросети и при корректной эксплуатации эффективно служат много лет.

Насос для системы отопления — виды, конструкции, расчет

В отопительных системах индивидуальных домов циркуляция теплового носителя по контуру реализуется двумя способами — самотечным за счет разницы в давлениях горячего и холодного потоков, и принудительным с помощью электронасоса. В последнем случае в контур устанавливается специальный циркуляционный насос для системы отопления, проталкивающий тепловой носитель по трубам.

Современную систему обогрева с большим количеством контуров теплых полов и радиаторов сложно представить без электронасоса, позволяющего выбрать любой температурный режим функционирования теплообменных устройств, благодаря своей способности изменять скорость движения жидкости в трубах. При расчете системы подбор нужного агрегата с параметрами, наиболее подходящими для данного контура, является одной из главных задач проектировщиков. При знании несложных формул расчета с помощью интернет ресурсов можно выбрать самостоятельно подходящую модификацию из ряда представленных на рынке образцов отечественного и зарубежного производителя.

Рис.1 Примеры монтажа циркуляционника около котла отопления частного дома

Зачем необходим насос для системы отопления в индивидуальном доме

В системах с естественной циркуляцией теплоносителей подогрев воды производится котлом, которая поступает в него из размещенных в конце нижних радиаторов, при этом трубы для обеспечения самотека теплоносителя располагаются с уклонами сверху и снизу. Обычно такая конструкция используется при небольшом количестве теплообменных приборов и простой схеме разводки, если количество веток возрастает, жидкость не способна переносить при небольшой скорости движения тепло в нужном объеме. Устанавливаемые в контур циркуляционные насосы выполняет следующие функции:

• Благодаря лопастям рабочего колеса электронасосы проталкивают жидкость с более высокой скоростью, чем при самотечном движении — этим достигается подача горячего носителя ко всем теплообменным приборам.
• Установка электронасоса позволяет значительно увеличить протяженность контура, оптимальная длина которого в самотечных системах составляет не более 30 метров. В разводках с большим количеством контуров устанавливают дополнительные помпы, обычно они стоят в коллекторах обогреваемых полов и иногда входят в их комплектацию.
• Распространенные способы довести тепло в нужном объеме к теплообменным приборам при низкой скорости протекания теплоносителя в самотечных линиях — увеличение температуры, поперечного размера труб и мощности котельного оборудования. Циркуляционник справляется с проблемой недостаточной теплопередачи повышением частоты вращения подающего колеса — это увеличивает скорость движения теплоносителя и соответственно повышается тепловая отдача теплообменных приборов.
• Использование циркуляционников позволяет изменять температуру в отопительной магистрали за счет регулировки частоты оборотов центробежного колеса — благодаря этому можно быстро прогреть комнаты на его высокой скорости работы, не дожидаясь полного нагревания рабочего тела в линии.
• Современные высокотехнологичные циркуляционники изменяют свою частоту вращения вала в зависимости от температурных параметров носителя — благодаря этому в магистрали поддерживается постоянная температура при минимальных затратах электроэнергии (экономия может доходить до 40%).
• Один из нетрадиционных вариантов использования циркулярного электронасоса — применение его для борьбы с промерзанием трубопровода в случае длительного отсутствия электроэнергии. Чтобы не сливать воду из труб, его подключают к автономному источнику электропитания в виде бензинового генератора — постоянная циркуляция носителя в системе препятствует его кристаллизации в трубах.

Рис. 2 Циркуляционные насосы на гидростелке и коллекторе

Принцип работы циркуляционной помпы

Все отопительные электронасосы работают по центробежному принципу, который отличается наивысшим КПД среди других разновидностей. Стандартный агрегат имеет рабочее колесо в виде двух плоских дисков с диаметрально расположенными между ними лопастями (закрытая модификация), которые плавно изогнуты в обратную сторону от направления подачи носителя. При включении электродвигателя жидкость втягивается от вращения крыльчатки с лопастями в патрубок, расположенный на центральной оси колеса, при дальнейших поворотах центробежная сила выталкивает ее наружу через выходное отверстие в боковой стенке рабочей камеры.

Какими бывают электронасосы для отопления

Представленный на рынке модельный ряд отопительных электронасосов имеет различия по конструктивному исполнению, техническим характеристикам, области применения, основные отличия следующие:

• Конструктивно все представленные приборы для функционирования в теплосетях разбиты на две большие подгруппы: с сухим и мокрым ротором. В первом случае рабочее колесо отделено от электрического модуля, состоящего из обмотки и ротора, торцевым подпружиненным уплотнением, обеспечивающим высокую герметизацию посадочного отверстия вала. В модификациях с мокрым ротором он вращается в тонкостенном стакане, который при работе заполняется жидкостью, в нем также находится подшипник, удерживающий вал с центробежным колесом.
• По частоте оборотов вала различают тихоходные и быстроходные модели, к классу тихоходных относят все разновидности со скоростью до 1500 об/мин, быстроходными считают устройства с оборотами свыше 1500 об/мин.
• Все современные модели циркулярников имеют переключатели скоростей вращения, их стандартное количество — 2 или 3 скорости. Высокотехнологичные модели последних разработок не имеют ступенчатой регулировки частоты оборотов, скоростью оборотов вала управляет электронная схема с частотным регулированием, работа которой зависит от температурных параметров контура.
• Устройства отличаются коэффициентом полезного действия (КПД), объемом перекачиваемой жидкости и напором, их электрические параметры мощности, силы тока и физические размеры связаны с этими характеристиками. Для бытовых отопительных сетей предельные показатели стандартных моделей: объем прокачки не более 5 м3/ч, напор до 10 метров, мощность до 100 Вт.

Рис. 3 Отопительный насос с сухим ротором в разборе

Циркуляционные электронасосы

Циркуляционные виды работают по центробежному принципу, как и подавляющее большинство водозаборных помп в бытовом индивидуальном водоснабжении. Если для подачи воды устройства имеют несколько ступеней и наряду с номинальным объемом водозабора в 1 — 5 м3/час обеспечивают высокий напор для доставки водных ресурсов на большие расстояния, то в рециркулярных видах напор не играет особой роли.

Если соблюдены небольшие уклоны, то в замкнутой системе теплоноситель может перемещаться самостоятельно за счет разницы плотностей между нагретым и холодным потоками, а дополнительный электронасос позволяет управлять скоростью их перемещения. Поэтому создаваемое им в линии давление необходимо лишь для преодоления гидравлического сопротивления контуров труб большой протяженности (теплые полы).

Средние показатели напора циркулярных устройств расположены в пределах 5 метров, а объем подачи незначительно отклоняется от 3 кубометров в ту или иную сторону. Если в доме установлены коллекторы подачи и обратки для подогреваемых полов, рядом с ними обычно устанавливают дополнительный циркуляционный агрегат, создающий необходимый напор для нагнетания носителя в их отопительные контуры.

В отличие от водозаборных модификаций со многими ступенями, в конструкции циркуляционных электронасосов имеется лишь одно рабочее колесо, а патрубки размещены в линию и имеют сходное сечение (схема In-Line).

Рис. 4 Основные узлы циркуляционника

Конструкция циркуляционного электронасоса

Все модификации отопительных насосов имеет приблизительно одинаковое конструктивное устройство, основными элементами которого являются:

Корпус. Типовой корпус циркуляционников состоит из 2-х частей, которые соединяется между собой через прокладку четырьмя болтами. В гидравлической части расположены входной и выходной патрубки, в моторном отсеке размещается обмотка электрического двигателя и ротор с валом, вставленный в подшипники. Главный материал для изготовления корпусов бюджетных и дорогих моделей — чугун с антикоррозионным покрытием различных цветов. Использование массивного чугуна помимо экономической целесообразности способствует хорошему отводу тепла от нагревающейся обмотки электродвигателя.

Основной вид соединений бытовых электронасосов с трубопроводной магистралью — резьбовой, в более мощных моделях для коммунального хозяйства и промышленности используется фланцевое подключение.

Электродвигатель. Все циркуляционные агрегаты оснащены двухполюсным асинхронным электродвигателем, состоящим из статора с медной обмоткой и ротора, закрепленного на подшипниках и вращающегося в его электромагнитном поле с минимальным зазором.

Насосная часть. Гидравлическая составляющая включает в себя рабочее колесо с крыльчаткой из технополимеров, закрепленное на валу, в конструкциях с мокрым ротором он отделен от статора электродвигателя тонким стаканом. Центробежное колесо может быть открытого типа с одним диском и расположенными на его поверхности изогнутыми лопастями, или закрытого, в котором крыльчатка находится между двумя дисковыми тарелками. В корпусе любого циркуляционного агрегата имеется винт для удаления воздуха из рабочей камеры, второе его назначение – открытие доступа к валу для его ручного прокручивания после долгих перерывов в работе.

Модуль управления и подключения. В боковой части циркуляционных насосов расположена клеммная коробка с электронной схемой управления внутри, к которой подключаются провода электропитания, на ее верхней части находится ручной поворотный или кнопочный переключатель скоростей. В некоторых моделях коробка размещена не сбоку, а на торцевой части корпуса с отсеком для электродвигателя, в дорогих разновидностях на блоке управления имеются сенсорные кнопки и индикаторное табло.

Рис. 5 Конструктивное устройство сухороторных агрегатов

Модели с сухим ротором

Как видно из названия, особенностью модели является ротор, расположенный в воздушной камере — это традиционное исполнение большинства электродвигателей. В теплоносящей среде размещается только крыльчатка рабочего колеса, отделенная от электрической части подпружиненным торцевым уплотнением, герметизирующие кольца которого обычно выполняются из керамики и графита. Агрегаты с сухим ротором обладают следующими особенностями:

• Максимальный КПД бытовых разновидностей с мощностью до 1500 Вт не превышает 65%.
• Агрегаты могут работать в жидкой среде с содержанием мелких взвешенных частиц, поэтому находят широкое применение в бытовых системах ГВС с забором воды из колодцев и скважин.
• Напорные характеристики сухороторных модификаций выше, чем у аналогов с мокрым ротором, устройства обладают более высокой мощностью и используются при отоплении зданий, где площадь обогреваемого помещения измеряется сотнями квадратных метров.
• При вращении вала уплотнитель испытывает повышенную механическую нагрузку и со временем его диски истираются, поэтому низкокачественные модели отечественного и китайского производства требует периодического обслуживания с заменой уплотнительных колец.
• Электродвигатель имеет воздушное охлаждение, поэтому температура, окружающая насос, не должна быть слишком высокой. Мощные промышленные модели имеют на валу электродвигателя крыльчатку, которая всасывает и подает на обмотку воздух для охлаждения.
• Основной недостаток сухороторных агрегатов — повышенный шум при работе, поэтому их располагают в подвальном помещении, где обеспечена для работающего устройства высокая шумоизоляция.

Рис. 6 Циркуляционной насос для системы отопления с мокрым ротором — устройство

С мокрым ротором

В этой модификации вращающийся в теплоносителе ротор находится в жидкой среде и отделен от статора с обмоткой тонкостенным стаканом, выполненным из немагнитного нержавеющего металла или углеродистого волокна. Благодаря такой конструкции циркуляционники имеют следующие плюсы и минусы:

• Так как промежуток между статором и ротором больше из-за изолирующего стакана, а во время вращения ротор испытывает гидравлическое сопротивление воды, максимальный КПД у видов мощностью до 100 Вт не превышает 25%.
• В моделях с мокрым ротором подшипник, удерживающий вал, находится в водной среде, жидкий теплоноситель обеспечивает его смазку и охлаждение. Уплотнительные кольца менее подвержены истиранию, поэтому прибор не нуждается в слишком частом обслуживании.
• Вращение ротора и центробежного колеса в водной среде, которая хорошо поглощает шумы, приводит к более тихому звуку при эксплуатации. Это основной критерий при выборе насоса для бытового использования и решающий фактор для повсеместного применения модификаций с мокрым ротором в бытовом отоплении.
• Так как в электронасосах с мокрым ротором охлаждение производится теплоносителем, устройство не требует дополнительной крыльчатки и массивного корпуса для теплоотдачи и поэтому обладает меньшими габаритными размерами.
• В современных высокотехнологичных моделях для бытового использования реализованы функции частотного управления скоростью для поддержания постоянной температуры в отопительном контуре, устройства можно программировать для задания режимов работы и времени включения и отключения.

Рис. 7 Конструктивное исполнение и материалы изготовления устройств с мокрым двигателем на примере Grundfos серии Alpha

Расчет насоса для системы отопления

Основными характеристиками любого электронасоса являются напор и объем подачи, эти значения зависят от параметров магистрали отопления и котельного оборудования. В свою очередь, котел подбирается в зависимости от площади отапливаемого помещения, при расчетах определяют его мощность с помощью таблиц, для приблизительных подсчетов достаточно просто найти его максимальную производительность по несложной формуле.

Определение мощности котла

Экспериментальным путем установлено, что для домов, расположенных в средней полосе, мощность котла в 1 кВт соответствует 10 квадратным метрам отапливаемого помещения с высотой потолков 2,5 — 2,7 метра. Если рассматривают большой коттедж с высокими потолками, к примеру, 3,2 м, вводится поправочный коэффициент:

3,2 м / 2,6 м = 1,23

и соответственно мощность умножают на это значение.

Также при расчетах используют поправочные коэффициенты в зависимости от климатической зоны, в которой расположен дом, для России применяются следующие показатели:

• 1,5 — 2,0 для северных районов;
• 1,2 — 1,5 для Москвы и подмосковных областей;
• 1,0 — 1,2 для регионов с умеренным климатом в средней полосе;
• 0,7 — 0,9 для южных районов.

К примеру, необходимо определить мощность котла Р для дома площадью 300 м2 с высотой потолков 3,2 м, расположенного в Подмосковье (коэффициент 1,3), расчетная формула выглядит следующим образом:

Р = 300 / 10 х 3,2 / 2,6 х 1,3 = 48 кВт.

Во многих индивидуальных домах котел одновременно используется для отопления и горячего водоснабжения — это означает, что при зимней эксплуатации его мощность должна быть увеличена на 20 — 25%. Также зимой нередко происходят перепады с резким понижением нижнего температурного порога, для борьбы с пиковыми скачками следует создать 10 процентный запас по мощности. В итоге, для рассмотренного дома рассчитываемая мощность котла вырастет и достигнет следующего значения:

Р = 48 х 1,25(25%) х 1,1(10%) = 66 кВт

Как видно из расчетов, начальная мощность 30 кВт для дома площадью 300 м2, определенная приблизительными расчетами, после внесения поправочных коэффициентов на высоту потолков, горячее водоснабжение и пиковые понижения температур, выросла чуть более, чем в 2 раза.

Рис. 8 Таблица для определения мощности котла по площади дома

Если требуется быстро произвести предварительный расчет мощности котла и точность результатов не играет большой роли, умножают общую площадь отапливаемых помещений в 1,5 раза и переводят ее в киловатты в соотношении 10 к 1.

Если приходится самостоятельно отапливать квартиру в многоэтажном жилом доме, первоначально рассчитанную мощность по формуле 10:1 умножают на коэффициенты:

• 0,7 — если рядом расположены соседние отапливаемые квартиры;
• 0,9 — сверху находится обогреваемый чердак;
• 1 — чердак неотапливаемый.

Рассмотренный выше алгоритм расчета справедлив для котельного оборудования, работающего с любым видом горючего: газ, твердое и дизельное топливо.

При расчете тепловой мощности также используют СНиП 2.04.07-86, регламентирующий для тепловых сетей домов низкой этажности (1 — 2 этажа) при наружной температуре в диапазоне от -20°С до -30°С показатель потребления тепла в районе 173 — 177 Вт/м2. Для высотных многоквартирных домов данный показатель нормативного теплопотребления составляет 97 — 101 Вт/м².

Помимо изложенных выше методик, для определения мощности котла используются строительные нормативы, в которых учитывается не площадь, а объемные параметры помещений. Объем определяется умножением площади на высоту потолков, нормы расхода:

• на 1 м3 в панельном доме — 41 Вт;
• на 1 м3 в кирпичном доме — 34 Вт.

Рис. 9 Один из вариантов расчета мощности котла

Расчет объема подачи

Объем подачи является основной характеристикой насоса, он всегда указывается в паспортных данных и измеряется в метрах кубических в час (м3/ч), литрах в час (л/ч), литрах в минуту или секунду (л/мин, л/с). Одна из широко используемых формул для расчета объема подачи имеет следующий вид:

Q = P/(1,163 х (Tп — Tо))

где Q — искомое значение производительности насоса, соответствующее расходу воды, вычисляется в м3/ч;

Р — мощность нагревательного котла в кВт;

1,163 — коэффициент удельной теплоемкости воды (1,16 Вт*ч/кг*К), при использовании другого вида теплоносителей (антифризов) в формулу подставляется соответствующее значение;

Тп — температура подачи теплоносителя в систему, измеренная на выходном патрубке котла;

То — температура обратки на входе жидкости в котел.

Существует определенная опытным путем температурная дельта Δt (Tп- Tо), значение которой:

• В системах теплый пол — 5 — 8°С , если используется коллекторная разводка трубопроводов теплых полов с автоматикой, то она рассчитана на работу с температурным перепадом 10°С и в формулу подставляется это значение.
• Для коротких контуров с использованием только радиаторов отопления значение принимается равным 10°С.
• В многоконтурных системах с коллекторным подключением теплых полов и радиаторами принимается усредненная температурная разница в 15°С.
• Для однотрубных и двухтрубных систем с большим количеством теплообменных батарей берут дельту температур, равную 20°С.

К примеру, рассчитаем по приведенной формуле параметры производительности насоса с использованием котла мощностью 30 кВт в помещении с радиаторной двухтрубной или однотрубной системой отопления (дельта температур Δt составляет 20°С), итак:

Q = 30 / (1,16 х 20) = 1,29 м3/ч

Из приведенных формул и расчетов видно, что чем больше температурная разница между подачей и обраткой, чем меньше объем подачи должен быть у циркуляционного насоса. Это происходит из-за того, что поступающий в систему в небольшом количестве теплоноситель после прохождения по контуру сильно охлаждается и приходит в котел с довольно низкой температурой. При увеличении объема подачи в контур нагнетается больший объем теплоносящей жидкости и она в меньшей степени отдает свое тепло, возвращаясь в обратку с более высокой температурой.

Рис. 10 Зависимость объема перекачки от температурной разницы подачи и обратки для Grundfos

Расчет необходимого напора

Другой параметр насоса, который всегда учитывают при его выборе — напорный показатель, выраженный в метрах и указывающий, на какую высоту способен поднять теплоноситель выбранный агрегат. В отличие от центробежных видов для всасывания воды из водозаборных источников, где требуются высокие напорные характеристики, компрессионные насосы обладают низким напором, который необходим лишь для преодоления гидравлического сопротивления магистрали и создания небольшого давления в системе около 1 бара. Максимальный показатель напора электронасосов с мокрым ротором не превышает 17 м, связано это с тем, что с одним рабочим колесом физически невозможно получить более высокие характеристики (нужна многоступенчатая конструкция).

Если система имеет большое количество контуров теплообменных радиаторов и подогреваемых полов, одного циркуляционного насоса с мокрым ротором для продвижения жидкости и создания напора недостаточно, и в коллекторную разводку или гидрострелку устанавливают дополнительные помпы.

Рис. 11 Напорные характеристики Wilo Star

Напор вычисляется по нескольким формулам, одна из них:

H = R x L x F/10000

• где Н — показатель напора (давления воды) в метрах;
• R — гидросопротивление трубопровода, для данной формулы оно выражается в паскалях на погонный метр и располагается в диапазоне от 50 Па/м до 150 Па/м. Сопротивление движению жидкости в трубах зависит от объема проходящий жидкости, размера и материала их изготовления. Чем больше пропускная способность трубопровода, тем выше гидросопротивление, с увеличением диаметра оно падает, также стенки полимерных труб являются гидравлически гладкими. В современных отопительных системах устанавливают полимерные трубопроводы небольшого поперечного размера из термостойкого полипропилена, сшитого полиэтилена, металлопластика. Они имеют гладкие стенки и внутренний диаметр около 1 дюйма, их сопротивление можно приблизительно приравнять к 100 Па/м.
• L — общая длина контура в м;
• F — коэффициент, учитывающий сопротивление арматуры, фасонных изделий, сантехнического оборудования, принимается равным:
• 1,2 — если в магистрали присутствует смеситель и гаситель гидроударов (гидроаккумулятор);
• 1,3 — при наличии в контуре отводов, тройников, байпасов;
• 1,7 — при установленных термостатических клапанах, регулирующих или балансировочных вентилях;
• 2,2 — когда в линии присутствуют все указанные элементы за исключением термоклапанов и вентилей;
• 2,6 — полная комплектация магистрали перечисленной сантехнической арматурой и фасонными изделиями.

Практически каждая современная отопительная система содержит весь набор перечисленных элементов, поэтому при расчетах принимают коэффициент 2,6;

К примеру, рассчитаем напор жидкости в контуре протяженностью 100 м при коэффициенте 2,6 с полипропиленовыми трубами, имеющими гидросопротивление 100 Па/м, итак:

H = 100 х 100 х 2,6/10000 = 2,6 м.

В результате вычислений объема и напора подачи на примерах, нами получены результаты: количество перекачиваемой жидкости 1,29 м3/ч, нужное давление (напор) 2,6 м. Далее подбирают циркуляционный электронасос по приемлемой цене, который будет постоянно работать в системе, исходя из параметров надежности, функциональности. После выбора производителя и нужной серии рассматривают напорные характеристики моделей. Если остановить свой выбор на немецких Wilo, то подходящая модель для рассмотренного примера, определенная по графикам напорных параметров (рис. 11, точка 1) — трехскоростная Wilo Star RS 15\4, 25\4, 30\4.

Рис. 12 Пример выбора циркуляционной помпы

Насос для системы отопления — критерии выбора

Чтобы правильно выбрать водяной насос для отопления, следует учитывать ряд параметров магистрали для подачи тепла (протяженность, поперечный размер труб) и самого электронасоса, которыми являются:

Принцип работы. В бытовом применении для дач и коттеджей широко используют модификации с мокрым ротором, имеющие по сравнению с сухороторными более низкий КПД и шумовой уровень.

Технические характеристики. Такие данные, как напорные и объемные параметры, являются важнейшими критериями при подборе, они определяются самостоятельно посредством несложных формул, таблиц, онлайн-калькуляторов, при необходимости можно воспользоваться поддержкой специалистов.

Конструкционные особенности. Обычно в магистраль отопления устанавливают насосное оборудование, имеющее корпус из чугуна с хорошей теплоотдачей, если прибор используется одновременно в линии горячего водоснабжения, более подходят приборы в корпусах из нержавейки, бронзы, латуни. В частных домах, где диаметр трубопровода не превышает 2-х дюймов, используют разновидности со стандартной наружной или внутренней резьбой, которые подключаются к соответствующим трубам соединением типа американка, осевое расстояние между патрубками является типовым и в большинстве случаев составляет 180 мм (реже 130 мм).

Рис. 13 Схема размещения циркуляционного насос для системы отопления в доме

Автоматика и защита. При подборе лучше остановиться на моделях с тремя скоростями, позволяющими регулировать поток теплоносителя в сторону увеличения или уменьшения объема, если переключатель на агрегате установлен в среднее рабочее положение. Современные модели с автоматикой регулировки частоты оборотов вала электродвигателя (Grundfos Alpha) способны изменять объем прокачки в связи с теплопотреблением — это способствует снижению шума и энергопотребления, упрощению контроля системы. Так как циркуляционные приборы не имеют внешней защиты от холостого хода при помощи реле, подбирают модификации с внутренней защитой от перегрева обмотки.

Стоимость и производитель. Лидирующее место по качеству изготовления насосного оборудования и ценам занимает известный датский концерн Grundfos, на рынке широко представлены немецкие циркулярники от Wilo, итальянские Speroni и DAB, обладающие наилучшим соотношением ценовых и качественных параметров. Отечественные циркуляционные насосы для систем отопления стоят более чем в 2 раза дешевле зарубежных аналогов, но по качеству изготовления и надежности проигрывают приборам от европейских изготовителей.

Установка в индивидуальном доме

Установка циркуляционного электронасоса в индивидуальном доме производится в участок трубопровода, равный осевому расстоянию прибора, на резьбовое сопряжение типа американка, герметичность обеспечивается резиновыми прокладками и для ее поддержания не требуются дополнительные материалы. С работой по монтажу может справиться любой домовладелец, имея в наличии простой сантехнический разводной ключ.

Рис. 14 Правильное расположение циркуляционника

Требования к монтажу

При монтаже циркуляционного электронасоса соблюдают следующие главные правила:

1. Ось вала прибора должна находиться строго в горизонтальной плоскости, вертикальное расположение способствует понижению мощности до 30% или недостаточному охлаждению обмотки электродвигателя, приводящей к потере работоспособности.
2. Основные требования к монтажу циркулярного электронасоса — удобство его запуска, контроля и обслуживания, которое обеспечивает свободный доступ, в большинстве случаев его устанавливают в линию обратки недалеко от котла (после всех радиаторных теплообменников или теплых полов) по следующим причинам:

• Температура теплоносителя в обратке ниже, чем на выходе из котла, и хотя большинство моделей рассчитаны на эксплуатацию в температурных условиях выше 100°С, данный показатель влияет на срок службы помпы в сторону увеличения при работе с холодной средой.
• При аварийных ситуациях в случае закипания носителя, он может перейти в парообразное состояние с температурой выше допустимых пределов насосного агрегата — это приведет к потере его работоспособности (расплавление пластикового центробежного колеса) при размещении над котлом, а не в линии обратки.
• Плотность холодной воды в обратке чуть выше нагретой на выходе из котла — это способствует повышению КПД агрегата.
• Технологически намного проще установить циркуляционную помпу внизу в точке удобного доступа, чем в верхней части на выходе из котла.

Рис. 15 Установка насос для системы отопления при помощи байпасной перемычки

Советы по установке циркуляционного насоса

При монтаже для удобства обслуживания и ремонта насосный агрегат помещают в байпасную ветку с запорными отсечными кранами, размещенными друг от друга по обе стороны от циркуляционника, на трубопроводе перед входом в байпас монтируютют фильтр грубой очистки от песка и твердых частиц. В прямую линию также помещают запорный вентиль (реже монтируют обратный клапан), при повороте которого водный поток направляется в байпасный отвод с электронасосом.

Во избежание попадания теплоносителя на клеммную коробку циркуляционника при аварийных ситуациях, связанных с потерей герметичности, его размещают таким образом, чтобы блок для подключения располагался сверху или сбоку.

Электронасос ставят в такое положение, чтобы его корпусной винт для стравливания воздуха находился во фронтальной плоскости и к нему был обеспечен удобный доступ. Связано это с тем, что под наружным винтом находится роторный вал с торцевым шлицом под плоскую отвертку — с его помощью можно запустить двигатель устройства после длительного простоя путем ручного проворачивания ротора.

Рис. 16 Маркировка циркуляционных электронасосов Grundfos серий UP и Alpha

Читая про насос для системы отопления, возможно будет интересно также почитать про: Отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками

Известные производители и популярные модели

После того, как определены расчетным путем параметры нужного циркуляционника, рассматривают различных изготовителей, основные правила выбора — оптимальное соотношение цены и качества. На рынке представлен широкий ряд моделей китайских, отечественных и зарубежных производителей, в торговой сети часто встречаются китайские подделки популярных брендов Grundfos (Дания), Wilo (Германия), Dab (Италия).

Чтобы оптимально выбрать водяной насос, наиболее подходящий для конкретной системы отопления, следует сравнить цены и технические характеристики моделей наиболее известных отечественных и зарубежных производителей (параметры некоторых популярных агрегатов приведены ниже).

Следует отметить, что в отличие от относительно дорогих зарубежных аналогов, реализуемые на рынке отечественные и китайские агрегаты часто не имеют встроенной защиты от перегрева и межвиткового короткого замыкания. В случае нарушения герметичности подшипников, прокладок или стакана в моделях с мокрым ротором, попадание воды на электрический провод обмотки статора приводит к полному выходу агрегата из строя без возможности ремонта в силу его экономической нецелесообразности.

Рис. 17 Преимущества Grundfos Alpha 2

Grundfos Alpha 2 25/60 180

Трехскоростные агрегаты серии Alpha 2 со стоимостью около 200 у.е. пожалуй лучшие дорогие насосы от зарубежного производителя, признаны крупнейшим европейским объединением VDE самыми энергоэффективными электронасосами в мире по соответствующему индексу EEI. По сравнению с аналогами, серия имеет массу преимуществ, отображенных на рис. 17, оснащена электронным индикатором энергопотребления. Главными техническими параметрами приведенной модели являются следующие показатели:

• материал корпуса: чугун, нержавейка для систем ГВС;
• предельный напор: 6 м;
• максимальный объем перекачки: 3,4 м3/ч;
• мощность энергопотребления при разной частоте вращения роторного вала: 3 — 18 Вт;
• номинальный диаметр подсоединительных патрубков: 1 1/2 дюйма;
• температура прокачиваемой жидкости: 2 — 110°С;
• шумовой уровень: до 43 Дб;
• давление в системе: до 10 бар;
• пылевлагозащита: степень IPX4D.
• вес: 2,1 кг.

Grundfos UP 15-14 B

В линейке циркуляционных помп для систем отопления Grundfos с мокрым ротором, данная односкоростная модель отличается от аналогов невысокой стоимостью около 120 у.е. и средними техническими характеристиками. Изделие выполнено в композитном корпусе из латуни и пластика, имеет встроенные защиту от перегрева, термостат и таймер, задающий время отключения, его главные технические характеристики:

• максимальный напор: 1,4 м;
• номинальный объем прокачки: 0,5 м3/ч;
• мощность энергопотребления: 25 Вт;
• диаметр (мм) входного и выходного патрубков: 15;
• температура рабочего тела: 2 – 95°С;
• вес: 1,16 кг.

Рис. 18 Grundfos Alpha 2 25 60 180, Grundfos UP 15 14 B

Насос для системы отопления Wilo Star RS 25/4

Линейка 3-х скоростных немецких циркуляционников с мокрым ротором Wilo Star RS разработана для эксплуатации в контурах индивидуального отопления коттеджей и дач, данная модификация отличается относительно невысокой стоимостью (около 100 у.е.) и имеет следующие параметры:

• максимальный напор: 4 м;
• номинальный объем прокачки: 3,3 м3/час;
• соединение подающего и выходного патрубков: резьбовое с внутренним размером 25 мм (1 дюйм) и наружной резьбой 1 1/2 дюйма;
• предельная температура рабочей среды: 110°С;
• мощность энергопотребления: в зависимости от частоты вращения колеса 28/38/48 Вт;
• максимальное давление в контуре: 10 бар;
• защита и изоляция, классы: IP44, F.
• масса: 2,5 кг.

Wester WCP 25/60G

Насос для системы отопления Wester — отечественная торговая марка группы компаний Импульс, представленная бюджетная модель (средняя цена около 35 у.е.) в чугунном корпусе с мокрым ротором имеет три ступени ручного переключения скоростей и обладает следующими характеристиками:

• предельный напор: 6 м;
• максимальный объем подачи: 2,7 м3/ч;
• потребляемая мощность на наивысшей скорости: 93 Вт;
• номинальный диаметр входного и выходного патрубков: 1 дюйм;
• температура перекачиваемой жидкости: 2 – 110°С;
• допустимая температура, окружающая агрегат снаружи: не более +40°С.

Рис. 19 Насос для системы отопления Wilo Star RS 25 4, Wester WCP 25 60G

Джилекс Циркуль 25/40

Модель является одним из представителей серии циркуляционников российского производства со средней стоимостью около 40 у.е., имеет три ступени переключения частоты оборотов вала, ее параметры:

• предельный напор: 4 м;
• объем прокачки: до 4,2 м3/ч;
• мощность при различных скоростях: 32/50/65 Вт;
• номинальный диаметр присоединительных патрубков: 1 дюйм;
• температура рабочего тела: 10 — 110°С;
• предельный шумовой уровень: 65 Дб;
• допустимая температура внешней среды: 40°С;
• вес: 2,9 кг.

Unipump UPC 25/60

Unipump — бренд отечественного поставщика, основное производство сосредоточено в Китае, приведенная модель с мокрым ротором относится к разряду недорогих (средняя цена около 45 у.е.), насос для системы отопления имеет стандартный для всех модификаций чугунный корпус и три положения регулятора скорости. Главные параметры помпы Unipump UPC 25/60:

• предельный напор: 6 м;
• объем прокачки: до 4,7 м3/ч;
• потребляемая мощность при трех скоростях: 55/70/100 Вт;
• присоединительный размер внешней резьбы: 1 1/2 дюйма;
• температура рабочего тела: 2 — 110°С;
• допустимая температура внешней среды: не более 40°С;
• класс защиты: IP 42.

Рис. 20 Джилекс Циркуль 25 40, Unipump UPC 25 60

Калибр НЦ 15/6

Недорогой отечественный циркулярный насос для системы отопления в корпусе из чугуна со средней стоимостью около 30 у.е., имеет три стандартные скорости и параметры:

• предельный напор: 6 м;
• объем перекачки: 2,4 м3/ч;
• потребляемая мощность: 40/60/90 Вт;
• присоединительный размер внешней резьбы: 1 дюйм;
• рабочая температура циркуляции теплоносителей: 2 — 110°С;
• допустимая температура внешней среды: не более 55°С;
• предельное давление в системе: 6 бар;
• вес: 2,44 кг.

Беламос BRS 25/4G

Недорогая трехскоростная разновидность российского электронасоса в корпусе из чугуна (цена около 30 у.е.) с параметрами:

• напор: максимум 4,5 м;
• пропускная способность: до 2,8 м3/ч;
• потребляемая номинальная мощность: 72 Вт;
• номинальный диаметр подсоединительных патрубков: 1 дюйм;
• температура рабочего тела: 2 — 110°С;
• масса: 2,97 кг.

Рис. 21 насос для системы отопления Калибр НЦ 15 6, Беламос BRS 25 4G

Подбор циркуляционного насоса для бытовой отопительной системы производят путем расчета его параметров по формулам или посредством онлайн-калькуляторов, специальных компьютерных программ от некоторых производителей электронасосного оборудования. Хотя российские агрегаты дешевле импортных моделей минимум в два раза, они потребляют значительно большее количество электроэнергии (к примеру, соотношение энергопотребления Grundfos Alpha 2 и Калибр НЦ 15/6 при более низких характеристиках у последнего составляет 1:5) и имеют более короткий срок службы. При выборе следует учитывать данные факторы, которые при грамотном подходе говорят в пользу итальянских и немецких моделей (если они будут работать постоянно), имеющих оптимальное соотношение цены, энергопотребления и качества.