Гравитационные природные процессы не всегда способны обеспечить необходимую циркуляцию теплоносителя, особенно в сложных отопительных системах с несколькими контурами. Для активизации движения теплоносителя рекомендуется применять водяные насосы, используемые для обогрева помещений. Что же представляет собой это устройство? В нашей статье мы подробно ответим на этот вопрос.
В дополнение к описанию конструкции и техническим характеристикам водяного насоса, мы также проанализируем его различные типы, особенности маркировки. Кроме того, мы детально рассмотрим преимущества циркуляционного оборудования и ключевые параметры, на которые стоит ориентироваться при выборе.
Краткое содержание статьи
Общее строение водяного насоса
Водяной насос устанавливается в отопительном контуре с целью обеспечения циркуляции теплоносителя. Поэтому такие системы чаще называют отоплением с принудительной циркуляцией.
Конструкция насоса включает в себя следующие основные компоненты:
- корпус с рабочей камерой;
- электродвигатель;
- крыльчатка;
- воздушный спускной клапан;
- клеммная коробка.
Клеммная коробка может быть дополнительно оснащена механическими и электронными устройствами для регулировки работы двигателя.
Упрощенная конструкция насоса гарантирует высокую надежность, благодаря которой срок службы может составлять от 5 до 10 лет.
При первом запуске водяного циркуляционного насоса обязательно следует открутить воздушный винт, чтобы выпустить воздух из рабочей камеры.
Виды насосов для отопительных систем
Современные циркуляционные насосы делятся на два основных типа: «сухие» и «мокрые». Эти насосы различаются конструкцией и принципом действия, однако движение жидкости в системе обеспечивается за счет циркуляционных процессов. Некоторые модели имеют встроенные устройства для автоматического регулирования.
Вариант #1 — насосы «сухого» типа
В конструкциях «сухих» циркуляционных насосов теплоноситель не контактирует с ротором. Его рабочая зона отделена от электродвигателя специальными кольцами.
Для изготовления таких колец могут использоваться следующие материалы:
- графит;
- керамика;
- карбид вольфрама;
- нержавеющая сталь;
- оксид алюминия.
Суть работы «сухого» насоса заключается в вращении колеса в среде теплоносителя. Входное отверстие для воды размещено в центре рабочей камеры, в то время как отводящие каналы располагаются по периметру.
Рабочая зона «сухих» насосов соединена с двигателем лишь через вал, что позволяет при необходимости осуществлять замену электропривода.
Вращающаяся крыльчатка создает центробежные силы, которые перемещают теплоноситель от центра корпуса к его краям. Такой механизм работы насоса обеспечивает непрерывное движение воды внутри устройства.
К положительным характеристикам отопительных установок «сухого» типа относятся:
- высокий КПД – 70-80%;
- незначительные гидроудары при включении;
- возможность установки двигателя в горизонтальном или вертикальном положении;
- перекачка больших объемов теплоносителя благодаря высокой мощности.
Из-за сочетания низкого потребления энергии и высокой шумности «сухие» насосы преимущественно устанавливаются в отопительных системах промышленных и административных зданий, а также крупных жилых комплексах.
Однако у таких устройств имеются и недостатки:
- Высокий уровень шума, что делает их неприменимыми в квартирах.
- Необходимость замены уплотнительных колец каждые 2-3 года.
- Риск утечки теплоносителя при нарушении герметичности рабочей камеры.
- Нужда в внешнем охлаждении для двигателя.
Из-за значительной массы такие устройства устанавливают на пол или крепят на кронштейны.
Конструктивные элементы консольного насоса крепятся на одной опоре, при этом электрический двигатель соединен с рабочим колесом через редуктор.
Существует два варианта конструктивного исполнения «сухих» насосов:
- Моноблочный. В этом варианте двигатель и металлический корпус объединены в единую конструкцию с уникальными креплениями.
- Консольный. В данном варианте можно присоединить двигатель любой мощности к корпусу с универсальными креплениями.
«Сухие» циркуляционные устройства, при должном обслуживании, отличаются большей долговечностью и постепенно вытесняют с рынка устройства с мокрым ротором.
Вариант #2 — насосы с ротором мокрого типа
Операционный принцип «мокрых» циркуляционных насосов аналогичен «сухим»: при вращении крыльчатки, теплоноситель, поступающий в центральную часть, двигается к краям рабочей зоны, откуда затем отводится в каналы.
Все внутренние уплотнители в «мокром» насосе статичны и не подвержены динамическому износу, что делает такие модели более надежными и долговечными.
Ротор «мокрого» насоса находится в контакте с теплоносителем, что одновременно выполняет функцию его охлаждения. Эти устройства не предназначены для работы в сухом режиме, так как это может привести к перегреву и выходу из строя.
Элементы конструкции в таком насосе располагаются в едином корпусе, что делает замену отдельных компонентов нецелесообразной – вместо этого приходится приобретать новый насос.
Теплоноситель в рабочей области проходит извилистый маршрут, поэтому шумность насоса зависит от гладкости внутренней поверхности корпуса.
Преимущества насосов с «мокрым» ротором включают в себя:
- тихая работа;
- компактные размеры;
- незначительное потребление электроэнергии (30-50 Вт);
- продолжительный срок службы без обслуживания;
- умеренная стоимость;
- простота установки.
Эти устройства нередко интегрируют непосредственно в конструкции бытовых котлов, что упрощает выбор оборудования во время монтажа системы обогрева.
У отопительных агрегатов данного типа есть и минусы:
- конструктивные ограничения по максимально возможной мощности;
- низкая ремонтопригодность;
- невысокий КПД (40-60%);
- необходимость строго горизонтального расположения оси двигателя.
Из-за относительно низкой мощности «мокрые» насосы в основном используют в системах отопления квартир и одноэтажных домов.
Преимущества циркуляционных приборов
До 1990 года отопительные системы в частных домах проектировались и строились, как правило, без насосов. Теплоноситель двигался через трубы самотеком, а циркуляцию обеспечивали конвективные потоки нагретой жидкости в котле. В современных условиях по-прежнему применяются системы с естественной циркуляцией, но их популярность снизилась.
Недорогие твердотопливные котлы, как правило, производятся без встроенных насосов, так как производитель не располагает данными о параметрах системы отопления. Поэтому для таких систем необходимо приобретение водяного насоса.
Сегодня движение теплоносителя осуществляется при помощи водяных насосов, которые предлагают множество преимуществ:
- Уменьшенная нагрузка на котел за счет меньшей разницы температур между входной и выходной трубами.
- Равномерное распределение тепла по помещениям благодаря одинаковой температуре теплоносителя на всех участках системы.
- Возможность быстрого регулирования температуры теплоносителя.
- Быстрая активация отопительной системы при запуске холодного котла.
- Отсутствие необходимости в трубопроводах с уклоном к котлу для самопроизвольного перемещения теплоносителя.
- Способность использовать тонкие трубы, которые занимают минимальное место в помещении.
- Мощность насоса обеспечивает необходимое давление для подачи теплоносителя на несколько этажей вверх.
- Использование запорной арматуры на отдельных контурах отопительной системы.
- Возможность интеграции насоса в систему автоматического регулирования работы котла.
Несмотря на ряд положительных аспектов, циркуляционные устройства имеют два основных недостатка – это зависимость от электроснабжения и дополнительные расходы на электроэнергию.
Тем не менее, эти недостатки легко компенсируются: внедрение водяного насоса может снизить расход топлива на 10-20%, при этом доля затрат на электроэнергию составляет лишь 3-5% от общих расходов на отопление. Кроме того, в условиях частых отключений электроэнергии возможно установить источник бесперебойного питания (ИБП), который обеспечит резервное питание котла и насоса на некоторое время.
Особенности маркировки оборудования
К сожалению, не существует единых стандартов для маркировки циркуляционных насосов. Производители самостоятельно выбирают и указывают перечень технических характеристик, размещенных на корпусе устройства.
Не следует ориентироваться только на маркировку при покупке насоса. Лучше ознакомиться с инструкцией по эксплуатации, где можно найти более полные технические данные.
На передней панели насоса обычно предоставлены такие сведения:
- направление движения теплоносителя;
- диаметр подключаемых труб;
- максимально допустимое давление;
- название производителя и модель;
- максимальная рабочая температура;
- степень защиты;
- рабочие параметры электросети;
- знаки соответствия национальным стандартам.
Производители могут добавлять и другие сведения по своему усмотрению. Полные технические данные приборов обычно указаны в документации по эксплуатации.
Единицы измерений могут различаться в разных странах, поэтому цифровые обозначения на корпусе устройства могут вводить в заблуждение. Лучше всегда проверять инструкцию, где параллельно с характеристиками указаны и единицы измерений.
На что смотреть при выборе насоса?
При подборе отдельного насоса для отопительного контура важно учитывать множество факторов.
Технические характеристики устройства
Циркуляционные насосы обладают рядом параметров, которые необходимо учитывать при их приобретении.
- Коэффициент полезного действия (КПД) – это соотношение между количеством потребляемой электроэнергии и полезной работой по перекачиванию теплоносителя.
- Напор – разница давлений на входе и выходе насоса.
- Производительность – максимальный объем теплоносителя, который насос может прокачать при минимальном сопротивлении отопительной системы.
- Электрическая мощность – объем потребляемой электроэнергии устройством.
- Диаметр труб – стандартный параметр подключения оборудования.
- Максимальное рабочее давление (обозначается PN) – это давление в системе при 20 °C, при котором гарантировано долгосрочное функционирование устройства в пределах гарантийного срока.
Часто этих характеристик достаточно для подтверждения соответствия насоса требованиям отопительной системы.
Более детально о критериях выбора мы расскажем в этой статье.
Оптимальная мощность устройства
При выборе конкретной модели циркуляционного насоса важны как технические характеристики, так и финансовые возможности покупателя, а также особенности отопительной системы. При стремлении к экономии важно, чтобы насос имел достаточную мощность для нормального функционирования котла, так как указанная производительность в инструкции часто значительно превышает реальную.
Для самостоятельного определения необходимой мощности прибора следует провести три этапа расчетов.
Этап #1 — вычисляем производительность насоса
Необходимая производительность насоса определяется с помощью расчетной формулы.
Требуемая мощность отопления зависит от материала стен, наличия щелей в половом покрытии и герметичности окон.
Для квартир в многоэтажных зданиях мощность отопления принимается в размере 75-80 Вт на кв. м., а для частных домов – 100-120 Вт на кв. м. Разница температур между входом котла и выходом составляет около 10 °C.
Для квартиры площадью 60 кв. м. будет достаточной реальная производительность насоса, равная (80*60)/(1,16*10)=414 (л/час).
Этап #2 — рассчитываем величину напора
Определяем величину напора, необходимую для преодоления общего гидравлического сопротивления системы по соответствующей формуле.
Каждый элемент запорной арматуры имеет свой коэффициент гидравлического сопротивления, который можно найти в специальных таблицах. При этом необходимо учитывать сопротивление всех компонентов трубопроводной системы.
Расчет требует сложных вычислений с использованием справочных данных, но для домашних отопительных систем можно воспользоваться упрощенным графиком.
Потерь напора зависит от диаметра труб; поэтому, выбирая между различными размерами, предпочтение стоит отдать большему.
Согласно упрощенному графику, для квартиры с трубами диаметром 20 мм потери давления составят 70 мм/м, а для длины трубопровода в 50 метров – 3,5 метра. Полученное значение умножается на коэффициент в диапазоне от 1,3 до 2,2 для учёта сопротивления арматуры.
Этап #3 — определяем мощность насоса
Необходимая мощность насоса определяется с использованием графика напорно-расходных характеристик.
Недостаток мощности насоса может привести к избыточному расходу газа в котле и даже к серьезным поломкам.
Этот график доступен в инструкции по эксплуатации и уникален для каждой модели насоса. Если точка пересечения ранее рассчитанных параметров оказывается ниже кривой B, то устройство подходит для выбранной системы отопления; если выше — то нет.
Подробные советы по расчету циркуляционного насоса с примерами изложены в следующей статье.
Дополнительные функции насоса
Если в отопительной системе нужно постоянное движение жидкости, можно установить два последовательно расположенных насоса. Второй насос может включаться, если первый работает с недостаточной мощностью или выходит из строя.
Для автоматизации работы нагревателя, подключенного к отопительному контур, можно выбирать насосы, оснащенные термостатом и таймером. Встроенная система будет автоматически управлять запуском и остановкой устройства в зависимости от температуры теплоносителя и времени суток.
Клеммная коробка может быть оснащена регулировочными ручками и индикаторами состояния. LCD-дисплеи на отопительных насосах используются не часто из-за их чувствительности к высокой температуре.
В сложных отопительных системах могут применяться циркуляционные насосы с термостатом и возможностью плавной регулировки скорости. Это позволяет автономно адаптировать скорость теплоносителя в разных секциях системы в зависимости от его температуры. Напоминаем, что насосы с автоматикой стоят значительно дороже и реже используются в небольших квартирах и домах.
На рынке можно найти как стандартные, так и уникальные модели, которые обеспечивают дополнительную функциональность. Мы представили здесь рейтинг лучших отопительных насосов, основанный на отзывах пользователей.
Другие важные аспекты выбора насосов
Необходимо, чтобы оборудование не только выполняло свои функции, но и работало продолжительное время без неудобств для жильцов дома или квартиры.
При выборе устройства стоит обратить внимание на следующие советы:
- Выбирайте продукцию компаний с хорошей репутацией, такие как Calpeda, Grundfos, WILO. Стоимость их оборудования может быть выше на 20-40%, но вероятность поломки намного ниже.
- Выбирайте насос с характеристиками, которые превышают расчетные значения на 20-30%. Это увеличит срок службы устройства и снизит эксплуатационную нагрузку.
- Убедитесь в том, что насос соответствует габаритам отведенного места для установки.
- Работа устройства должна быть максимально тихой, чтобы не беспокоить жильцов в ночное время.
- Не стремитесь приобретать мощный насос, превышающий расчётные параметры; это приведет к избыточному потреблению электроэнергии и лишнему шуму.
- Выбирайте насос, специально предназначенный для отопительных систем, так как они рассчитаны на эксплуатацию при температурах до 130-150 °C.
- Рекомендуется, чтобы устройство было оборудовано встроенной сеткой для фильтрации твердых частиц в теплоносителе.
Рабочие характеристики насоса должны строго соответствовать параметрам отопительной системы, на этом экономить нельзя. Единственное, за что может потребоваться доплатить — это надежный производитель, повышенная защитность корпуса и системы автоматической регуляции.
Большинство бытовых циркуляционных насосов для отопления не требуют серьезной настройки. Для их запуска достаточно подсоединить трубы и включить устройство в электрическую сеть. Мы также рассмотрели процесс правильной установки насоса в пошаговом руководстве.
Выводы и полезное видео по теме
Советы по выбору качественного циркуляционного насоса для отопления:
Циркуляционные насосы DAB:
Сравнение двух моделей Grundfos: UPS и Alpha2:
Рекомендуется согласовывать выбор циркуляционного насоса с профессионалами. Вопрос о мощности устройства для стандартной квартиры могут решить продавцы, а при выборе отопительного оборудования для загородного дома ви сможете получить более точные расчеты только у специалистов.
Помните, что обменять насос в магазине после начала его эксплуатации невозможно, поэтому лучше сразу выбирать подходящую модель.
Хотите дополнить статью своими полезными советами по выбору отопительного насоса? Или заметили какие-либо неточности? Оставляйте свои комментарии — мы обязательно их учтем.
Если у вас остались вопросы после чтения, обращайтесь к нашим экспертам за советом — мы постараемся помочь.
