Циркуляционные насосы для отопления дома: виды, устройство, советы по выбору и расчёт параметров

Циркуляционный насос: описание и особенности

Циркуляционный насос — это устройство, предназначенное для принудственного перемещения горячей воды по замкнутому контурному трубопроводу в системе отопления. Он обеспечивает постоянный поток теплоносителя в радиаторах или других элементах отопления, что способствует равномерному обогреву помещений. В частных домах циркуляционные насосы часто используются в системах отопления, водоснабжения и теплых полов.

Основные функции циркуляционных насосов:

1. Принудительная циркуляция теплоносителя: Насос обеспечивает постоянное движение воды по системе отопления, что позволяет равномерно распределять тепло по всем радиаторам или конвекторам.
2. Увеличение напора при слабом давлении: Циркуляционные насосы усиливают давление в системе, что важно, если давление в контуре недостаточно для эффективного циркулирования теплоносителя.
3. Обеспечение удалённых участков системы: Для обогрева удалённых точек системы отопления насос может быть использован для подачи теплоносителя в сложных или дальних участках трубопроводной сети.
4. Работа тёплого пола: Насосы обеспечивают циркуляцию теплоносителя по трубам теплых полов, поддерживая стабильную температуру на всех участках.
5. Мониторинг системы:

• Дисплеи: Современные циркуляционные насосы часто оснащаются дисплеями для контроля работы системы, мониторинга температуры и давления, а также для диагностики состояния оборудования.
• Таймер: Многие насосы оснащены таймерами для настройки времени включения и выключения устройства, что помогает сэкономить энергию.
• Термодатчики: Термодатчики контролируют температуру электродвигателя и температуру воды в системе, предотвращая перегрев оборудования. Некоторые насосы также могут сигнализировать о низком уровне воды в системе, что помогает избежать повреждений.

Устройство циркуляционного насоса

Циркуляционный насос состоит из нескольких ключевых компонентов, которые обеспечивают его эффективность и долговечность:

1. Электрический двигатель: Является источником механической энергии, необходимой для работы насоса. Мощность двигателя обычно зависит от размера системы отопления и требуемой мощности.
2. Вал для передачи крутящего момента: Электрический мотор передает крутящий момент на рабочее колесо (крыльчатку), что позволяет циркулировать воду.
3. Крыльчатка (ротор): Это основная рабочая деталь насоса, которая передвигает воду по трубопроводной системе. Она находится в камере типа «улитка» (или корпусе насоса), которая помогает направлять поток воды.
4. Корпус: Все внутренние механизмы насоса размещены в металлическом корпусе, который часто покрывается антикоррозийным покрытием для защиты от воздействия воды и различных химических веществ. Этот корпус должен быть прочным и долговечным.
5. Муфтовое присоединение и «мокрый» ротор: В современных циркуляционных насосах часто используется «мокрый» ротор, когда вал и якорь двигателя охлаждаются за счет протекающей через насос воды. Это позволяет обеспечить стабильную работу насоса при высоких температурах и минимизировать шум. Муфтовое присоединение облегчает монтаж и демонтаж насоса.
6. Антикоррозийное покрытие: Поскольку циркуляционные насосы часто работают с горячей водой, которая может содержать химические примеси, корпус насоса обычно защищён специальным антикоррозийным покрытием, чтобы продлить срок службы устройства.

Преимущества циркуляционных насосов

1. Повышенная эффективность отопления: Циркуляционные насосы позволяют улучшить распределение тепла по всей системе, обеспечивая более равномерный обогрев помещений.
2. Энергосбережение: Современные насосы имеют низкое потребление энергии, так как они способны эффективно работать при различных нагрузках.
3. Удобство эксплуатации: Насосы могут оснащаться различными датчиками и системами управления, что делает их работу максимально автоматизированной и удобной для пользователя.
4. Шумопоглощение: Современные циркуляционные насосы с «мокрым» ротором отличаются низким уровнем шума, что делает их идеальными для использования в жилых домах и квартирах.

Использование циркуляционных насосов в системах отопления

Циркуляционные насосы применяются в различных типах отопительных систем:

• Радиаторные системы: Помогают перекачивать воду, обогревающую радиаторы, обеспечивая равномерное тепло в помещении.
• Теплый пол: Обеспечивают циркуляцию воды через трубопроводы теплого пола, поддерживая нужную температуру в комнате.
• Котлы и системы горячего водоснабжения: Насосы могут быть использованы для обеспечения циркуляции воды в котлах и для подачи горячей воды в водопроводные системы.

Циркуляционные насосы — важный элемент системы отопления, обеспечивающий эффективную циркуляцию теплоносителя и поддержание нужной температуры в помещении. Правильно выбранный и установленный насос может значительно повысить энергоэффективность и долговечность отопительной системы.

С помощью стандартная маркировки можно оперативно найти нужный насос для заданной системы отопления. Пример маркировки циркуляционного насоса — UPS 25-40 180, где

UP — вид насоса;

S — обозначение нескольких рабочих режимов. Если буквы S нет в маркировке — значит насос обладает одной скоростью;

25 — диаметр входной трубы, указывается в мм;

40 — напор, измеряется в дециметрах;

180 — монтажная длина прибора в мм;

Помимо этого, в маркировке могут указываться:

F — фланец с резьбой,

материал: N — сталь, B — бронза. Если на изделии отсутствует буква обозначения, то оно изготовлено из чугуна.

Виды циркуляционных насосов

Циркуляционные насосы подразделяются на два основных типа: с мокрым ротором и с сухим ротором.

1. Насосы с мокрым ротором

В устройствах с мокрым ротором ротор и крыльчатка находятся в непосредственном контакте с теплоносителем, что позволяет жидкости смазывать и охлаждать электродвигатель. Статор таких насосов размещен в герметичном стакане, что предотвращает попадание жидкости в электрическую часть.

Преимущества:

• Длительная продолжительность работы: Эти насосы имеют высокий срок службы благодаря хорошему охлаждению и смазке.
• Легкость установки и эксплуатации: Простота монтажа делает их популярными для использования в жилых помещениях.
• Бесшумная работа: Работают практически без шума, что делает их идеальными для квартир и частных домов.
• Автоматическое удаление воздушных пробок: Насосы с мокрым ротором могут самостоятельно устранять воздушные пробки из системы, что повышает их надежность.

2. Насосы с сухим ротором

Насосы с сухим ротором состоят из двух отдельных узлов: ротор и электродвигатель находятся в разных камерах, а только лопасти колеса находятся в контакте с теплоносителем. Эти устройства часто используются на предприятиях и в производственных системах, где требуется перекачка жидкости на большие расстояния.

Особенности:

• Увеличенный напор теплоносителя: Благодаря конструкции насосы с сухим ротором способны создавать более высокий напор, что делает их подходящими для длинных трубопроводов (более 200 метров).
• Малое энергопотребление: Эти насосы обычно имеют более высокую эффективность и потребляют меньше энергии.
• Перекачка жидкости с высокой температурой: Они могут работать с теплоносителями температурой до 115°С, что делает их подходящими для многих промышленных процессов.

Недостаток:

• Сильный шум: Насосы с сухим ротором могут создавать значительный уровень шума во время работы, что может быть проблемой в жилых зонах или тихих помещениях.

Главные технические характеристики насосов для отопления

При выборе циркуляционного насоса для отопительных систем важно учитывать несколько ключевых параметров, которые обеспечивают его эффективную работу и долгосрочную эксплуатацию. Вот основные технические характеристики:

1. Производительность

• Что это? Производительность — это величина, показывающая количество теплоносителя, которое насос может перемещать за единицу времени. Измеряется в литрах в минуту (л/мин) или кубических метрах в час (м³/ч).
• Почему это важно? Этот параметр определяет, сколько воды насос способен прокачать в систему отопления. Правильный выбор производительности важен для того, чтобы отопление было эффективным, а вода равномерно циркулировала по всем контурам. Недостаточная производительность приведет к слабому обогреву.

2. Напор

• Что это? Напор — это показатель высоты, на которую насос может поднять столб воды. Это значение измеряется в метрах (м) и показывает, насколько мощным должен быть насос, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление трубопроводов и отопительных приборов.
• Почему это важно? В многоквартирных домах или многоэтажных зданиях необходим насос с достаточным напором для преодоления сопротивления трубопроводной системы и поддержания стабильной циркуляции воды. Также, при использовании тёплого пола или системы с удалёнными контурами, напор играет важную роль в поддержании требуемого потока жидкости.

3. Мощность двигателя

• Что это? Мощность двигателя насоса — это количество энергии, необходимое для подъема или перекачки жидкости. Она измеряется в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.).
• Почему это важно? Мощность насоса влияет на его способность перекачивать жидкость на требуемую высоту (напор) и с нужной скоростью (производительность). Если мощность недостаточна, насос не сможет обеспечить нормальную циркуляцию воды в системе отопления.

4. Максимальная температура

• Что это? Это максимальная температура теплоносителя, которую насос может выдерживать без риска повреждения. Для большинства отопительных систем температура теплоносителя может достигать 90-110°C.
• Почему это важно? Для отопительных систем, где циркулирует горячая вода, важно, чтобы насос был рассчитан на работу при высоких температурах. Если насос не предназначен для работы при таких условиях, это может привести к его перегреву, заклиниванию или поломке.

5. Размеры соединительных элементов

• Что это? Размеры соединительных элементов насосов, такие как диаметр патрубков и способы присоединения, должны соответствовать диаметрам трубопроводов отопительной системы.
• Почему это важно? Правильные размеры соединений обеспечивают герметичность и отсутствие утечек, а также позволяют легко подключить насос к системе отопления. Стандартные размеры для подключения патрубков — 15, 20, 25 и 32 мм, а монтаж чаще всего осуществляется с помощью муфт, реже — резьбовых соединений.

Отличия циркуляционных насосов от других типов насосов

Циркуляционные насосы имеют несколько отличительных особенностей по сравнению с другими насосами, такими как центробежные или объемные насосы:

1. Конструкция

• У циркуляционных насосов мотор и крыльчатка находятся внутри корпуса. Это уменьшает общий размер устройства и позволяет обеспечить более компактное размещение.
• Патрубки обычно расположены по бокам нижней части корпуса, а не в средней части, как у многих других типов насосов.

2. «Мокрый» ротор

• В циркуляционных насосах часто используется «мокрый» ротор, что означает, что ротор и вал двигателя охлаждаются водой, которая прокачивается через насос. Это позволяет уменьшить уровень шума при работе устройства и обеспечивает более тихую эксплуатацию, что особенно важно в жилых домах.

3. Типоразмер монтажной трубки

• Циркуляционные насосы могут иметь два типа монтажа: 130 мм и 180 мм. Эти размеры важны для установки и подключения устройства к трубопроводной системе.

4. Условный проход патрубков

• Для подключения циркуляционных насосов применяются патрубки с условным проходом 15, 20, 25 и 32 мм, что позволяет выбрать оптимальные размеры для трубопроводной системы.

5. Присоединение

• Циркуляционные насосы чаще всего используют муфтовое присоединение, реже — резьбовое. Муфтовое соединение обеспечивает герметичность и простоту монтажа.

Как выбрать насос для отопления: четыре способа

1. Идеальный способ – провести полный гидравлический расчет и вычислить главные свойства насоса: напор и производительность. Так проектируются общедомовые теплосети многоэтажек и промышленных объектов.

2. Если новый перекачивающий аппарат устанавливается для замены старого отработавшего, то новое устройство выбирается с теми же параметрами.

3. Для разработки схемы домашней отопительной системы обратиться к инженеру–теплотехнику.

4. По упрощенному алгоритму самостоятельно рассчитать нужный напор насоса.

Формула расчёта требуемых особенностей насоса

С обогревом жилых помещений площадью до 250 м² справиться любой бытовой насос, развивающий давление 4 м водного столба (0.4 бар). Для обогрева домов от 250 до 500 м² более подходящим будет аппарат с напором 6 м (0.6 бар), более 500 м² – 8 м. вод. ст. или 0.8 бар.

Производительность насоса вычисляется по формуле:

G=0.86*Q/Δt, где:

— G – массовый расход теплоносителя, кг/ч;

— Q – общая нагрузка на отопление, Вт;

-тΔt – расхождение между температурами воды в подающей и обратной линии. Для расчётов берётся 20 °С.

Плотность воды не меняется при нагреве в диапазоне до 100 °С, для простоты расчетов массовый расход приравнивается к объемному. Пример: G = 250 кг/ч = 250 литров в час.

Для досконального расчёта тепловой нагрузки используется методика СНиП Для простоты расчёта берётся число теплоты по площади. Пример: для обогрева двухэтажного дома площадью 200 м² требуется 22 кВт теплоты. Расход теплоносителя и необходимая производительность насоса составят: G = 0.86 х 22000 / 20 = 946 кг/ч = 0.95 т/ч = 0.95 м³/ч.

Сечение и диаметр идущей от котла основной магистрали вычисляется формулой:

F=G/3600*U, где:

F – площадь поперечника трубы, м²;

ʋ — скорость движения воды, берётся 0.5-1 м/с.

Чем меньше скорость течения воды, тем ниже сопротивление трению о стенки отопительной системы. Для примера: скорость движения воды 0.6 м/с, посчитаем сечение магистрали: F = 0.95 / 3600 х 0.6 = 0.00044 м². Диаметр прохода рассчитывается формулой площади круга, в данном примере он составит 24 мм. Внутренний диаметр трубы и присоединительных штуцеров насоса составит 25 мм.

Расчет отопительной схемы с батареями

В данной схеме перекачку горячей воды сдерживает сила трения жидкости о стенки, сопротивление от сужения протока в регулировочных вентилях и поворотов на фитингах. Для вычисления сопротивления, которое преодолевает циркуляционный агрегат, применяется упрощенная формула:

H=R*L*Z, где:

— H – искомый перепад давлений в метрах водного столба;

— R – удельное сопротивление трению, считается в м. вод. ст. на 1 погонный метр трубопровода;

— L – протяжённость наиболее длинной ветви отопления, измеряется от источника тепла до последнего радиатора;

— Z – коэффициент местных сопротивлений.

Как вычисляется:

• Насос создаёт одинаковое давление на входе в каждую ветвь отопления. Поэтому для расчетов используется наиболее протяженная линия в системе, ее длина в метрах — показатель L в формуле. При проектировании двухтрубной системы принимаются две линии – обратная и подающая.
• Удельное сопротивление R берется за 0.015 м водного столба на 1 м магистрали из пластиковых труб.
• Если проток через батареи регулируется термостатическими клапанами, применяется коэффициент Z = 2.2. Если радиаторы снабжены шаровыми кранами и балансировочными вентилями, тогда Z = 1.5.
• Последним шагом рассчитывается нужное давление и выбирается необходимая модель аппарата.

Для расчёта длины линии тупиковых и кольцевых схем суммируется протяжённость подачи и обратки. Если схема не разработана, длина вычисляется по внутренним габаритам дома: величина I этажа + высота потолка + ширина II этажа.

Пример расчёта. Длина L по габаритам здания равна (10 + 3 + 10) х 2 = 46 м, Z = 2.2. Требуемый напор составит 0.015 х 46 х 2.2 = 1.518 ≈ 1.5 м. Прибавим запас 1 м на неучтенные сопротивления котла и дополнительного оборудования, получаем необходимое давление 2.5 м водяного столба.

На прилагаемом к паспорту насоса графике обозначаем линию производительности и напора, после чего выбираем нужную модель.

Расчёт отопительной схемы для теплых полов

Теплоноситель подаётся в напольные контуры отдельным насосом, функционирующим в сочетании с подмешивающим клапаном. Максимальная протяжённость петли не превышает 100 метров. Источники сопротивления – термостатический вентиль коллектора и смесительный клапан. Для расчёта по предыдущему алгоритму потребуются цифры:

• число контуров;
• максимальная длина трубы;
• общий расход теплоносителя через гребёнку.

Необходимое давление насосного агрегата считается по наиболее протяженной петле, пользуясь данной выше формулой. Подставляем аналогичные значения R, L и Z. Пример: тот же двухэтажный дом с тепловой нагрузкой 22 кВт и расходом воды 0.95 м³/ч, максимальная длина петли – 80 м. Величину R берем 0.015, Z – 2.2, тогда напор H = 0.015 х 80 х 2.2 = 2.64 м. Сопротивление магистрали не учитывается, если котёл оснащён собственным насосом. В данном примере давление коллекторного агрегата – минимум 2.64 м.

Расчёт отопительной схемы для котлов

В схемах обвязки твердотопливных котлов монтируется отдельный насос для перекачки воды по малому кольцу через трехходовой клапан или буферную емкость. Аналогичная схема применяется в системе первичных-вторичных колец. К основному контуру подключаются линии радиаторного отопления, теплых полов и бойлера ГВС. Работающий в основном кольце насос не испытывает заметного сопротивления: магистраль короткая , фитингов и арматуры немного. Поэтому напор основного агрегата часто ниже напора вторичных нагнетателей, доставляющих теплоноситель к отопительным устройствам.

Параметры нужной модели насоса вычисляются аналогично: по производительности котла рассчитывается подходящий объем теплоносителя и высчитывается располагаемый напор.

Советы для выбора устройства

1. Как отличить нелегальные насосы от оригинальных:

• подделка заметно легче оригинала;
• номер изделия нанесён лишь на наклейку, корпус агрегата чистый;
• устройства в одной партии нередко бывают с одинаковыми номерами;
• агрегат плохого качества шумит и пищит, отработав лишь один сезон;
• при работе сильно греется корпус;

2. Некоторые поддельные насосы отопления отличаются от оригинала намного меньшей ценой. Причина – использование алюминиевой обмотки для снижения себестоимости. Такие изделия заметно легче. Для выявления такой подделки найдите на официальном сайте производителя массу оригинальной модели и сопоставьте с предлагаемым образцом.

3. Маломощный насос выдаст низкий напор, а дальние батареи прогреются плохо. При слишком мощном напоре появится шум в радиаторах, насосный агрегат быстрее сломается.

4. Современные нагнетательные устройства поддерживают несколько режимов работы (скоростей). Отдельные модели поддерживают до семи режимов.