Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Тема нашей статьи — циркуляционные насосы для систем отопления. Мы разберемся в том, какие функции они выполняют; чем различаются бытовые и промышленные устройства; чем объясняется разница в стоимости между дорогими и дешевыми моделями.

Разумеется, внимание будет уделено и подбору насоса по характеристикам.

Герой нашей статьи. Его производитель, к слову, продает почти половину всех циркуляционных насосов в мире.

Зачем он нужен

Какие функции выполняют насосы для системы отопления?

Понятно, что они перекачивают теплоноситель; но ведь отопление без насоса тоже может работать?

  1. Принудительная циркуляция выравнивает температуру теплоносителя в разных участках контура, резко ускоряя циркуляцию.

    В гравитационных системах отопления одна из основных проблем — то, что ближние к котлу радиаторы всегда гораздо горячее дальних. Причина — именно в медленном движении воды по трубам.
  2. Насос для системы отопления позволяет обойтись меньшим диаметром розлива. При естественной циркуляции проблема гидравлического сопротивления стоит очень остро; один из методов ее решения — использование заведомо завышенного диаметра труб.

    Однако контур, выполненный трубой с сечением 32-50 миллиметров, обойдется довольно дорого и испортит эстетику помещения.
  3. Принудительная циркуляция позволит прокладывать розлив без уклона, необходимого как для ускорения циркуляции, так и для вытеснения воздуха в открытый расширительный бачок отопления.
  4. Наконец, в системах с высоким гидравлическим сопротивлением (к примеру, с лучевой разводкой) отопительный насос просто необходим.

    Без него создающийся за счет нагрева перепад будет недостаточным для циркуляции  в принципе.

Важно: некоторые типы котлов не работают в гравитационных системах. При покупке обязательно изучите инструкцию на предмет поддерживаемых конфигураций.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

На фото — пиролизный котел Dakon Pyro, способный работать только в системах с принудительной циркуляцией.

Издержки

Может ли насос отопления создавать какие-то проблемы?

Есть ли у систем с принудительной циркуляцией недостатки?

  1. Потребление электричества. Оно невелико, но при круглосуточной работе заметно. Электронасос мощностью 100 ватт будет при круглосуточной работе потреблять 72 киловатт-часа в месяц, что по текущим российским тарифам обойдется примерно в 250-300 рублей.
  2. Энергозависимость системы. Понятно, что это проблема не конкретного устройства, а проекта в целом. Однако нужно учесть, что если полагаться только на принудительную циркуляцию — обрыв проводов или их кража приготовят вам крайне неприятный сюрприз.

Совет: проблему кратковременных отключений света способна решить установка ИБП для насоса отопления.

Даже бюджетное устройство позволит при потреблении 50-100 ватт продержаться пару часов на аккумуляторе.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Автономная работа может быть более длительной при использовании дополнительных внешних аккумуляторов.

Классификация

Какие технические характеристики позволяют классифицировать эти устройства по группам?

Тип ротора

Помните в общих чертах устройство электромотора? Ротор, снабженный постоянными магнитами, вращается в непрерывно меняющемся электромагнитном поле обмотки статора. Подшипники обеспечивают минимальный коэффициент трения.

А теперь давайте мысленно отделим ротор от статора тонким стаканом из нержавеющей стали и заполним его водой. Да, частично сталь будет экранировать электромагнитное поле; кроме того, наведенные вихревые токи будут разогревать стакан.

Однако мы получим крайне отказоустойчивую систему, лишенную основной проблемы центробежных насосов — постоянных течей сальника между собственно мотором и крыльчаткой.

Именно так работает так называемый насос для отопления с мокрым ротором:

  • Крыльчатка закреплена непосредственно на роторе;
  • Функцию охлаждения выполняет теплоноситель. То небольшое количество тепла, которое генерируется внутри насоса наведенными токами, служит обогреву дома.
  • Тот же теплоноситель выполняет заодно и функцию смазки подшипников.

Применение современных материалов (включая керамику) делает неисправности этого класса устройств крайне редким явлением.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

С мокрым ротором выпускаются, среди прочего, маломощные миниатюрные насосы, питающиеся от 12 вольт.

Однако если необходим большой напор и большая производительность — нужен мощный электромотор, у которого ротор вместо постоянных магнитов использует собственную обмотку. Питание на нее подается контактными щетками с графитовыми сменными контактами. Поместить всю эту конструкцию в проводящую ток жидкость уже не получится.

Типичная мощная насосная станция для отопления представляет собой самый обыкновенный центробежный насос с отдельной улиткой и крыльчаткой в ней. Вал мотора передает вращающий момент на вал крыльчатки; чтобы компенсировать вибрации и возможное осевое смещение, муфта между ними может быть упругой.

Статья в тему:  Как устранить течь в трубе отопления: несколько типичных проблем, их причины и решения

Станция монтируется на собственной станине и требует заливки отдельного фундамента.

Совет: простейший способ буквально на коленке сделать сочленение между мотором и улиткой упругим — соединить фланцы на концах валов не болтами, а отрезками армированного резинового ремня.

Собственно, именно такая схема устройства и называется насосом с сухим ротором.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Здесь осевое смещение невозможно в принципе: мотор и улитка выполнены в едином корпусе. Неоднозначное решение: ремонтопригодность хуже, чем у модульной конструкции.

Напор

Как правило, он измеряется в метрах и означает ту высоту водяного столба, которую данный насос для отопительной системы может создать.

Типичное понимание этого параметра менеджерами сводится к тому, что напор должен быть заведомо больше разброса по высоте между нижней и самой высокой точками контура.

Такая точка зрения проста, понятна, логична и… абсолютно неправильна.

Преодолевать сопротивление водяного столба высотой в дом придется лишь в одном случае: если в верхней точке контура есть воздушная пробка, которую насосу предстоит продавить по узкой трубе в самый низ отопительной системы.

Ситуация, прямо скажем, надуманная. Просто потому, что в грамотно спроектированном контуре в его верхней точке обязательной устанавливается воздушник — кран Маевского, вентиль или автоматический воздухоотводчик.

Напору, который создают отопительные насосы, предстоит лишь преодолеть гидравлическое сопротивление контура. Большего от них не требуется. Больше того, создаваемый насосом избыточный напор вреден: в любой точке дросселирования при завышенном перепаде давлений появится шум воды.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Заведомо избыточный напор не принесет ничего, кроме неприятностей.

Производительность

Этот параметр, в отличие от предыдущего, прост и понятен самому неграмотному продавцу. Это всего лишь объем воды в кубометрах, который устройство способно перекачать в течение часа.

Что от него зависит? Равномерность распределения температуры теплоносителя по контуру.

Однако завышенная производительность вредна не менее, чем напор:

  • Увеличится расход электроэнергии, причем абсолютно неоправданно.
  • Опять-таки появится шум. Причем не только на дросселях, но и на всей запорной арматуре.
  • Поднимется выше необходимой температура обратки, а значит — упадет эффективность работы котла. Тепловой поток на теплообменнике линейно зависит от дельты температур между продуктами сгорания и теплоносителем.

Управление скоростным режимом

А теперь откроем небольшой секрет. Промахнуться с производительностью и напором не так уж страшно, если схема управления насоса поддерживает изменение скорости крыльчатки. Собственно, абсолютное большинство современных устройств на это способно: односкоростными остались только самые бюджетные модели.

Переключение скоростей может быть ступенчатым, с тремя или четырьмя фиксированными режимами, и бесступенчатым. В последнем случае цена устройства вырастает как минимум вдвое; зато экономия электричества относительно насосов со ступенчатым переключением скоростей может достигать весьма внушительных 80 процентов.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Как легко догадаться по маркировке, этот насос выпущен итальянской фирмой Dab и имеет трехступенчатую регулировку скорости.

Подбор по характеристикам

Как выбрать насос в систему отопления?

Понятно, что энергоэффективность класса «А» и бесступенчатая регулировка скорости приветствуется. Понятно и то, что ремонт насоса отопления Wilo немецкого производства или датского Grundfos требуется неизмеримо реже, чем китайского Спрут. А как быть с напором и производительностью?

Напор

Расчет насоса для отопления по напору зависит, прежде всего, от протяженности отопительного контура. Как уже говорилось, насосу предстоит преодолеть гидравлическое сопротивление труб, фитингов и запорной арматуры.

Специалисты из фирмы Wilo предлагают для расчета довольно простую формулу:

H=R*L*ZF.

В ней:

  • H — напор, который мы рассчитываем, в метрах;
  • R — падение напора на погонном метре трубы, которое принято брать равным 0,01 — 0,015 метра напора на погонный метр контура (учитывается длина и подачи, и обратки);
  • ZF — коэффициент поправки на сопротивление фитингов и запорной арматуры. Он берется равным 1,3 для фитингов и современной запорной арматуры; использование дросселя или терморегулятора в основном контуре увеличивает потери напора еще в 1,7 раза.
Статья в тему:  Замена отопления в квартире: выбираем и ставим новые батареи

Давайте попробуем в качестве примера рассчитать напор для двухтрубного отопления, проложенного по контуру дома размером 8х10 метров.

Общая длина периметра дома равна (8*2)+(10*2)=36 метров.

Двухтрубное отопление заставляет умножить длину периметра на 2.

Терморегулятор в основной контур мы ставить не станем.

Итого нам необходим насос с напором 0,015х72х1,3=1,4 метра.

Производительность

Что с расчетом производительности?

Большая часть источников предлагает рассчитывать насос на отопление с использованием сложных формул, завязанных на удельную теплоемкость воды. Однако на практике можно сильно упростить расчет:

Q=N/(T1-T2), где:

  • Q — искомая величина в кубометрах в час;
  • N — тепловая мощность котла в киловаттах;
  • Т1 и Т2 — температуры подачи и обратки.

Приведем пример. Котел мощностью 18 киловатт, у которого на выходе 90 градусов, для температуры обратки в 65 С нуждается в насосе с производительностью 18/(90-65)=0,72 м3/час.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Можно, разумеется, просто подобрать насосы на отопление по таблицам на сайте производителя.

Подключение

Не будем лезть в дебри: конфигурации и подключение мощных насосных станций лучше оставим инженерам. Давайте посмотрим, каким может быть отопление с насосом в  сравнительно небольшом частном доме.

Открытая система

Да-да, в открытой системе отопления насос небольшой производительности прекрасно работает. Нужен ли он там? Скажем так: полезен.

Он может быть использован для ускорения циркуляции в полностью рабочей гравитационной системе отопления. Кроме более равномерного нагрева радиаторов, бонусом мы получим куда более быстрый прогрев дома после растопки котла.

Само устройство контура в этом случае остается вполне типичным:

  • После котла розлив резко поднимается верх, формируя так называемый разгонный коллектор.
  • В его верхней точке монтируется открытый расширительный бак. Он компенсирует изменение объема теплоносителя при нагреве; туда же вытесняется весь воздух. Кроме того, бак может служить для подпитки контура.

Совет: вентиль для заполнения системы при централизованном водоснабжении, разумеется, удобнее поставить внизу.

Однако тогда будет трудно контролировать уровень воды. Лучше сделать отвод водопровода прямо в бак.

  • Далее контур с уклоном в несколько градусов опускается к котлу. По дороге вода отдает тепло врезанным параллельно основному контуру радиаторам.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Принципиальная схема контура с естественной циркуляцией.

Как и где ставить насос в этом случае?

Перед котлом, на обратке. Более низкая температура воды несколько увеличит ресурс прибора.

Схема подключения должна быть такой, чтобы не препятствовать естественной циркуляции:

  • Основной контур разрывается шаровым вентилем. При работающем насосе байпас перекрывается, чтобы насос не гонял воду по кругу.
  • Врезки насоса выполняются меньшим диаметром до и после вентиля в основном контуре.
  • Врезка снабжается парой отсекающих вентилей; кроме того, перед крыльчаткой ставится грязевик. В системах с небольшим объемом его функцию успешно выполняет обычный фильтр грубой чистки.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

Перед нами — идеально выполненная модернизация рабочей гравитационной системы отопления.

В штатном режиме отопление работает с принудительной циркуляцией, но стоит пропасть питанию — и при открытом вентиле на байпасе система начинает работать как обычная гравитационная.

Система с радиаторами и теплым полом

Как спроектировать своими руками рабочую систему с двумя контурами — радиаторами и теплым полом?

Разумеется, удобнее сделать контуры независимыми. Как это реализовать?

Вот инструкция:

  • После котла монтируется гидрострелка с несколькими парами выходов. Она представляет собой, упрощенно говоря, толстую трубу между подачей и обраткой. Отбирая теплоноситель с разных пар патрубков, можно получить разную температуру и перепад.
  • Основной насос поддерживает циркуляцию при постоянной температуре обратки через гидрострелку. Дополнительный забирает воду (или другой теплоноситель) с пары ближних к обратке выводов гидрострелки и обеспечивает циркуляцию внутри теплого пола, поддерживая постоянную температуру в нем. Контур с радиаторами подключается независимо, к другой паре выводов.

В результате радиаторы и теплый пол могут отапливать дом как сообща, так и независимо.

Насосы для отопления: типы устройств и принципы подбора по характеристикам

К гидрострелке подключено два независимых контура с разными температурными режимами.

Заключение

Мы весьма поверхностно рассмотрели лишь две схемы подключения из бесчисленного множества возможных. Хотите узнать больше о схемах монтажа циркуляционных насосов? Посмотрите видео в конце статьи. Возможно, нужную информацию вы обнаружите там.

Теплых зим!

Поделитесь с друзьями в соц.сетях

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *