Устройство и принцип работы циркуляционного насоса

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю

В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

• сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
• длина трубопровода и плотность теплоносителя;
• количество, площадь и вид окон и дверей;
• материал, из которого сделаны стены, их утепление;
• толщина стен и утепления;
• наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
• тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

4 Виды оборудования

Для нормальной циркуляции теплоносителя желательно выбирать «сухие» или «мокрые» насосы. В последнем случае ротор находится внутри теплового носителя, то есть производит перекачку жидкости, располагаясь непосредственно в ней. Во время циркуляции вода охлаждает электродвигатель. Для подключения электроэнергии требуется установка статора. Насосы «мокрого» типа имеют большое количество преимуществ:

1. 1. Продолжительное время эксплуатации оборудования.
2. 2. Этим приборам не требуется частое обслуживание.
3. 3. Низкий уровень шума.
4. 4. Имеют малые габариты.

В конструкции «сухих» насосов ротор расположен снаружи теплового носителя. В этом оборудовании используется уплотнитель, предназначенный для отделения электродвигателя и непосредственно насоса. Приблизительный КПД устройства составляет 80%, поэтому такие аппараты используются в случаях, если нужно периодически перекачивать значительный объем воды. Эти устройства применяются чаще всего на промышленных предприятиях и в больших универмагах.

Какое значение имеют циркуляционные насосы для систем отопления

Существует мнение, что нет особой необходимости в использовании циркуляционного насоса для систем отопления. Сторонники данного суждения аргументируют свою позицию тем, что насос – это устройство, которое без особой нужды расходует много электроэнергии и делает систему отопления зависимой от него. То есть в случае перебоев с электропитанием возникнут проблемы с подачей тепла в дом.

Такое суждение может показаться правильным. Так, если монтаж системы отопления осуществляется в маленьком доме, где трубопровод не сильно разветвлен, тогда можно организовать естественную циркуляцию теплоносителя от котла до радиаторов.

При детальном изучении такого подхода становится очевидным, что его плюсом является лишь независимость от электроэнергии (при условии энергонезависимости отопительного котла). По всем остальным характеристикам система с естественной циркуляцией проигрывает, да и монтировать ее гораздо сложнее.

Для того чтобы обеспечить естественное движение теплоносителя, трубы в системе отопления должны быть разных диаметров (50 мм и более). Устанавливать их сложнее, более того, они дороже

При монтаже важно соблюдать правило – трубы по всей протяженности контура должны иметь уклон в сторону котла. Нередко этого невозможно добиться, не испортив внешний вид комнат.

Если система отопления с естественной циркуляцией была тщательно продумана и хорошо отлажена, то все равно перепад давления за счет температурной разницы в трубах (в обоих направлениях движения воды) будет не более 0,6 Бар. Такого значения для дома, не отличающегося большими размерами, скорее всего, будет достаточно. Однако в случае, если система отопления имеет разветвления, характеризуется большой протяженностью, а также есть большие перепады высот и давления, то 0,6 Бар вряд ли хватит. Более того, ситуацию может усложнить гидравлическое сопротивление, из-за которого контур может «запереться».

Подключение к системе отопления циркуляционного насоса поможет решить немало проблем.

Циркуляционные насосы для систем отопления расходуют достаточно мало электроэнергии, что позволяет даже при ее отключении обогревать дом от ИБП средней мощности в течение нескольких часов, что особенно важно при использовании котла с «интеллектом».

Однако если проблема перебоев электроэнергии для вашего дома является постоянной, то в подключении циркуляционного насоса к системе отопления пропадет всякий смысл. В таком случае необходимо своевременно продумать, каким образом сделать эффективную систему с естественной циркуляцией.

В системах отопления, работающих при помощи циркуляционных насосов, существует возможность регулировки как их работы в целом, так и по комнатам, группам радиаторов. Если отопительную систему хорошо продумать, то не возникнет проблем с многоходовыми кранами, электромеханическими регуляторами и прочими термостатическими устройствами в процессе эксплуатации.

Если потребуется «разбить» систему отопления на несколько участков, отличающихся температурой обогрева, то это никак не повлияет на общую ее работу (чего не скажешь о системах отопления с естественной циркуляцией). Для комнат можно смело выбирать наиболее подходящие варианты обогрева – при помощи радиаторов, любых конвекторов, контуров теплых полов.

Невозможно установить в домах водяные полы без подключения циркуляционного насоса для систем отопления. Для продуманной системы, работающей при помощи насоса, характерен высокий КПД работы, получение которого стоит денег, потраченных на его приобретение и оплату электричества, израсходованного данным оборудованием. Такая система получается более экономичной: трубы могут быть малых диаметров, их будет просто спрятать в пол или стену.

Контуры труб системы отопления с циркуляционным насосом могут иметь сколько угодно разветвлений, количество отапливаемых этажей также может быть любым

Здесь важно правильно подобрать насос, который создаст нужный напор. И еще, систему отопления, работающую от циркуляционного насоса, проще запустить, обслуживать и осуществлять ее профилактику.

Итак, монтаж циркуляционного насоса в систему отопления имеет множество плюсов, которых однозначно больше, чем недостатков, поэтому практически во всех случаях следует задуматься о его приобретении.

В том случае, если в вашем доме уже работает система отопления с естественной циркуляцией, то вы все равно можете приобрести циркуляционный насос, эффективность работы которого будет налицо.

Читайте материал по теме: 
Горячее водоснабжение частного дома

Производители и цены

При выборе производителей циркуляционного насоса подход тот же, что при подборе любой дугой техники. Если есть возможность, лучше брать оборудование европейских производителей, которые на рыке уже давно. Самыми надежными в данном секторе считаются циркуляционные насосы Willo (Вилло), Grundfos (Грундфос), DAB (ДАБ). Есть и другие неплохие марки, но по ним надо читать отзывы.

Обратите внимание, что все технические характеристики представлены для перемещения воды. Если теплоноситель в системе — незамерзающая жидкость, необходим вносить корректировки

За актуальными для этого типа теплоносителей данными придется обращаться к производителю. В других источниках подобные характеристики найти не удалось.

Принцип работы

Циркуляционные насосы преодолевают гидравлическое сопротивление контура, ускоряя перемещение жидкости по контуру. Оборудование функционирует по достаточно простому принципу, который заключается в следующем:

1. Нагревательная жидкость поступает на вход устройства.
2. Запуск электропривода позволяет ротору передать вращательные движения на рабочий вал.
3. При вращении, колесо с наклонными лопатками двигает воду, двигающуюся по краю лопастей, под воздействием механической и центробежной силы.
4. Давление и скорость потока увеличиваются по мере перемещения теплонагревателя к краю рабочего колеса.
5. Выброс жидкости в систему.

Основные функции насоса в системе

Место в системе циркуляции

Имея в собственности частный дом, или коттедж собственники в подавляющем большинстве случаев сталкиваются с серьезной проблемой заключающейся неравномерному отоплению всех помещений дома снабжающегося из центральной системы.

Весьма часто данной ситуации сопутствует возникновение процесса нагрева воды в котле до 100 градусов Цельсия в тот момент, когда в отдаленных помещениях температура труб остается на минимальных показателях.

С целью приведения системы в рабочее состояние надлежащего качества рекомендуется использовать два варианта развития процесса:

• использовать трубы большего диаметра и выполнять перепланировку всей системы;
• использовать насос циркуляционного типа, который врезается в определенную часть системы и играет важную роль в процессе распределения жидкости в системе.

Второй вариант наиболее востребован, потому как требует наименьших вложений на переоснащение системы с целью достижения необходимого поступления горячей воды в отдаленные части системы. Помимо всего прочего установка насоса выполняется в разы быстрее в сравнении с полноценной модернизацией связанной с применением первой технологии.

В случае осуществления врезки насоса удается достичь следующих показателей:

• приведение температуры всей системы к единому показателю;
• устранение возможных пробок из воздуха которые как правило являются непреодолимым заграждением на пути движения воды;
• произвести значительное увеличение радиуса контура отопительной системы строения;

Приобретение необходимых частей комплектации и самого насоса осуществляется в специализированных местах реализации с целью последующего применения в целях повышения пропускной способности системы.

Для того чтобы приобрести необходимый вариант насоса необходимо понимать что расчеты в этом деле играют одну из главных ролей потому как при их помощи возможно получить оптимальное значение пропускной способности которой должен обладать насос.

С целью проведения грамотного расчета необходимо использовать существующую формулу по которой рекомендуется произвести вычислительные действия и полученный результат увеличить на 10 процентов для приобретения необходимого оборудования нагнетательного типа.

Как нельзя устанавливать циркуляционный насос в отопление

Выше было сказано, что от правильности установки циркуляционного насоса в системе отопления, зависит эффективность работы оборудования. Рассмотрим основные ошибки при установке циркуляционного насоса, что поможет в дальнейшем их избежать.

На обратку или подачу? Учитывая достаточно большую разницу температур, на обратной и подающей магистралях отопления, ставить насос лучше всё-таки на обратку. В таком случае, насос будет меньше перегреваться и не закипит при возникновении критических температур.

Фильтр-грязевик. Обязательное условие для нормального функционирования циркуляционного насоса, это наличие фильтра грубой очистки (с металлической сеткой внутри). В противном случае, насос может быстро засориться, и выйти из строя. Также, чтобы можно было бы отремонтировать или заменить существующий циркуляционный насос, должны быть установлены две крана, для быстрой замены.

На каком участке ставить? Насос в отоплении можно ставить практически на любых участках трубопровода: вертикальных, горизонтальных и, даже наклонных. Единственный момент, который нужно будет учесть, связан с тем, чтобы ротор циркуляционного насоса находился только в горизонтальной плоскости. Простыми словами, насос нельзя устанавливать ротором вверх и вниз.

Как правильно ставить? При установке, коробка на насосе с клеммами должна находиться вверху или на крайний случай, сбоку. Не допускается устанавливать циркуляционный насос, таким образом, чтобы пластиковая коробка была расположена внизу. В противном случае, может произойти замыкание, что повлечёт за собой выход насоса из строя.

Куда должна смотреть стрелка на насосе? Ну и, конечно же, при установке насоса нужно учитывать направление потока теплоносителя в системе отопления. Если насос устанавливается на обратке, то его стрелка должна смотреть в сторону отопительного котла. Если наоборот, то, соответственно, стрелка должна быть направлена в другую сторону.

Грамотный монтаж циркуляционного насоса в отоплении, поможет избежать ряда проблем связанных с эксплуатацией дорогостоящего оборудования.

Почему нужен насос для отопления в частном доме?

Традиционная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя – малоэффективна, потому как жидкости приходится постоянно преодолевать сопротивление, что замедляет ее оборачиваемость. Поэтому в котел теплоноситель возвращается уже охлажденным, что требует дополнительных затрат энергоносителей для ее подогрева до нужной температуры.

Реконструкция с использованием труб меньшего диаметра способна лишь частично решить проблему, к тому же расходы в этом случае несравнимо выше, чем стоимость циркулярного насоса, который применяется для принудительного нагнетания в трубопровод системы теплоносителя, обеспечивая ему одинаковую скорость движения на всех участках.

Принцип действия помпы в системе достаточно прост и основан на законах термодинамики: на входе теплоноситель принудительно всасывается в систему, а на выходе, за счет создаваемой крыльчатками циркулярного насоса центробежной силы, выталкивается.

Автономные системы отопления частных домов, как правило, изначально проектируются с учетом эксплуатации насоса, но если модернизировать старую, то ее эффективность возрастет на 25-35%, при этом существенно сократится потребление энергоносителей.

Достигается это за счет ускоренной оборачиваемости теплоносителя в системе, который совершив полный цикл, возвращается в котел, не растратив всю свою тепловую энергию. Поэтому и усилий для его подогрева требуется меньше, а значит – происходит экономия энергоносителя.

Организация системы с принудительной циркуляцией теплоносителя обязательно предполагает, что будет установлен байпас для циркуляционного насоса, которому отводится выполнение таких функций:

• возможность переключения системы в режим естественной циркуляции, например, при отключении электроэнергии или необходимости проведения ремонтных работ на определенном участке;

• в качестве устройства для регулирования температуры в помещении.

Как правило, система с принудительным циркулированием теплоносителя предполагает в каждом помещении установку байпаса, монтаж которого производится в комплекте с фильтром и запорными клапанами, а в некоторых случаях и с автоматическим клапаном для отвода воздуха (альтернативой крана Маевского).

Так как в частных домах средней площади чаще всего устанавливаются циркулярные насосы так называемого «мокрого» типа, установка байпаса должна выполняться горизонтально, при этом его диаметр должен совпадать с размером трубы, к которой он подключается, а также и с диаметром запорного клапана.

Основные схемы отопления

Отопительные системы, где предусматривается принудительная циркуляция теплоносителя, могут организовываться по самым различным схемам. Ниже рассмотрены наиболее распространенные. Следует начать с однотрубных схем водяного отопления:

Рисунок 2: однотрубная горизонтальная система с замыкающими участками.

Проточная (рис. 1). Для небольших домов отлично подходит однотрубная горизонтальная проточная система водяного отопления. Она предусматривает следующую схему функционирования: теплоноситель попадает в главный стояк, а потом распределяется между всеми горизонтальными стояками и начинает протекать последовательно по батареям, охлаждаясь, он сразу же возвращается по обратной магистрали.
С замыкающими участками (рис. 2). Существует еще одна горизонтальная однотрубная система, которая предусматривает создание участков, которые в последующем замыкаются. В ходе ее организации на каждый радиатор в обязательно порядке монтируется кран, предназначенный для удаления воздуха. Для регулирования температуры нагревательных элементов предусмотрена запорная арматура, которая устанавливается в начале системы отопления с принудительной циркуляцией на каждом этаже загородного дома.
Однотрубная (рис. 3). Система водяного отопления, предусматривающая организацию принудительной циркуляции, может быть вертикальной. В данном случае теплоноситель попадает сразу на самый верхний этаж дома, потом по стоякам он поступает в установленные радиаторы, далее жидкость уходит в нагревательные элементы, находящиеся на предыдущем этаже, и так далее, пока не опустится до самого низа. Такая система водяного отопления может быть организована как по проточной схеме, так и по той, где присутствуют замыкающие участки

При этом важно учитывать, что она имеет один существенный недостаток: прогревание батарей в доме на этажах происходит неравномерно.

Рисунок 3: однотрубная вертикальная система отопления.

Еще существуют двухтрубные системы водяного отопления, где предусматривается принудительная циркуляция теплоносителя (рис. 4). Они могут быть организованны по 3 схемам:

1. Тупиковая. Здесь каждый последующий элемент отопительной системы в направлении движения теплоносителя расположен на наиболее дальнем расстоянии от нагревательного элемента. Такая схема ведет к увеличению циркуляционного контура, что приводит к затруднению контроля над работой отопительного оборудования. Однако эта система предусматривает небольшую длину трубопровода, что позволяет минимизировать расходы, связанные с организацией отопления для дома.
2. Попутная. Тут присутствует равенство циркуляционных контуров. Данный фактор облегчает регулировку работы отопительной системы, где предусмотрена принудительная циркуляция. Однако здесь длина трубопровода по сравнению с тупиковой схемой существенно увеличивается, что приводит к дополнительным тратам при монтаже отопления.
3. Коллекторная. Здесь предусматривается подключение к системе отопления каждого элемента обогрева индивидуально. Благодаря этому теплоноситель в радиаторы поступает с одной температурой. Однако здесь тоже подразумевается большой расход труб при монтаже системы.

Рисунок 4: двухтрубная горизонтальная система.

Кроме того, существует еще одна схема вертикальной организации принудительного отопления (рис. 5). Она подразумевает наличие нижней разводки. Здесь теплоноситель поступает при помощи насоса в котел, затем он попадает в трубопровод и распределяется по всей системе, а затем переходит в отопительные элементы, отдав свое тепло, жидкость возвращается по обратному трубопроводу через насос и расширительный бак в нагревательный элемент. Вертикальную систему отопления можно также организовать с верхней разводкой (рис. 6). Тут подразумевается расположение магистральных трубопроводов выше отопительных элементов (на чердаке либо под потолком верхнего этажа). Вода, которая циркулирует при помощи насоса, поступает в котел, затем через стояки распределяется по отопительным элементам, жидкость, отдав свое тепло, уходит в обратную магистраль, которая находится в подвале или под полом нижнего этажа.