Выбор циркуляционного насоса: особенности, типы и рекомендации по подбору для отопительных систем

Автономные системы отопления на основе естественной циркуляции эффективно работают только в одноэтажных частных домах площадью до 100 квадратных метров. Для обогрева многоквартирных зданий или больших загородных домов становится необходимым использовать насосы, обеспечивающие принудительное движение теплоносителя. Таким образом, оптимальным решением будет установка циркуляционного насоса, интегрированного в отопительную систему.

В данном материале мы рассмотрим, какие функции выполняет насос в системе отопления, как он устроен и функционирует. Также мы подчеркнем особенности эксплуатации различных типов насосов и обозначим ключевые критерии для правильного выбора. Предоставленная информация поможет вам выбрать идеальную модель циркуляционного насоса и избежать разочарований при покупке.

Почему в системе отопления необходим насос?

Циркуляционные насосы представляют собой гидравлические устройства, предназначенные для принудительного перемещения нагретой жидкости по замкнутому контуру. Эти устройства обеспечивают равномерный и бесперебойный прогрев всей системы.

Циркуляционные насосы устанавливаются:

• для повышения энергоэффективности отопительных котлов;
• в ситуациях, где невозможно организовать естественную циркуляцию жидкости;
• если в теплогенераторе отсутствует встроенный насос;
• в двухтрубных отопительных системах, позволяющих настраивать параметры каждого радиатора;
• для преодоления инерции автономных систем с естественным движением жидкости для передачи тепловой энергии.

Для достижения эффективной передачи тепла радиаторам, теплоноситель должен двигаться по трубопроводной системе с определенной скоростью.

При естественной циркуляции это условие не всегда выполняется, что делает нагрев оборудования неравномерным или вовсе неэффективным.

Циркуляционный насос поддерживает движение и циркуляцию теплоносителя по отопительном контуре, устраняя недостатки, характерные для систем с гравитационной циркуляцией. С его помощью значительно сокращается время для достижения комфортной температуры в помещении.

Использование циркуляционных насосов в отопительных системах позволяет нагретой воде легко преодолевать сопротивление. Это значит, что трубы могут быть уже, чем в системах с естественной циркуляцией.

Существуют схемы отопления, которые без циркуляционных насосов функционировать не могли бы или работали бы крайне неэффективно. К ним относятся радиаторы с нижним подключением и водяные теплые полы.

Установка циркуляционного насоса существенно увеличивает длину трубопровода. Для сравнения, в системах с естественным движением длина горизонтального участка не должна превышать 30 метров.

Специалисты по теплотехнике рекомендуют устанавливать два циркуляционных насоса в каждую отопительную систему: один рабочий, а другой — в качестве резервного на случай поломки.

Единственным недостатком циркуляционных насосов является необходимость подключения к электросети. При отключении электричества насос перестанет работать, а теплоноситель не будет перемещаться по трубам.

Расположив циркуляционный насос в своей системе отопления, владельцы домов не ощутят значительного увеличения расходов на электроэнергию; в зависимости от мощности, насос потребляет от 60 до 100 Вт.

Если в отопительной системе присутствует несколько контуров, рекомендуется устанавливать циркуляционные насосы на каждый из них. Также стоит предусмотреть отдельный насос для каждой петли коллекторного отопления и змеевика теплого пола.

Таким образом, циркуляционные насосы становятся неотъемлемой частью систем отопления, обеспечивая быструю транспортировку теплоносителя по трубопроводам и минимальную нагрузку на котел. При возвращении жидкости к котлу она остается теплой, что снижает энергозатраты на его подогрев.

Строение и работа насоса

По своей конструкции циркуляционные насосы похожи на дренажные устройства. Они состоят из прочного корпуса, который может быть выполнен из нержавеющей стали, чугуна или алюминия, а также электрической части, включающей обмотку статора и встроенный ротор, выполненный из керамики или металла.

Монтаж насосного устройства для принудительной циркуляции значительно повышает эффективность систем горячего водоснабжения и отопления.

На валу электродвигателя фиксируется крыльчатка.

Рабочее колесо состоит из двух параллельных дисков, соединенных радиально изогнутыми лопастями. На одном из дисков имеется отверстие для потока жидкости, а на другом — небольшое отверстие для фиксации крыльчатки на валу электродвигателя.

Корпус циркуляционных насосов изготавливается из прочной стали или сплавов. Внутри него скрыт ротор с установленной крыльчаткой.

Электродвигатель снабжен платой управления и клеммами для подсоединения проводов. У насосов без электроники используется конденсатор, а на клеммной коробке располагается переключатель для выбора скоростей.

При подаче электричества колесо с лопастями начинает вращаться, создавая вакуум в соединительном патрубке и подавая теплоноситель. Ротор способствует движению жидкости от входного до выходного клапана.

Насос постоянно забирает воду с одной стороны и выталкивает ее в отопительную систему с другой. Центробежная сила облегчает пересылку жидкости по всей магистрали.

Создаваемое давление преодолевает сопротивления на разных участках контура и гарантирует нормальную циркуляцию теплоносителя.

По популярности среди покупателей, на российском рынке выделяются изделия таких брендов:

Потребители, устанавливающие отопительные системы, часто выбирают продукцию известных марок. Качество и надежность датского бренда Grundfos делают его весьма популярным.

Немецкие насосы Wilo славятся безупречной длительной работой и способностью существенно сократить потребляемую электроэнергию без снижения производительности.

Итальянские циркуляционные насосы DAB выделяются инновационной электронной регулировкой, что позволяет снизить расход электроэнергии и продлить срок службы устройства.

Также пользуется спросом продукция отечественной компании Джилекс, которая отличается хорошим качеством сборки, удобством в эксплуатации и доступной ценой. Ремонт и замена таких насосов не вызывают затруднений.

Типы и преимущества циркуляционных насосов

По конструкционным особенностям циркуляционные насосы делятся на устройства с мокрым ротором и высокопроизводительные модели с сухим ротором.

Любую гравитационную систему можно преобразовать в циркуляционную путем установки насоса, но с учетом разного диаметра труб, рекомендуется продумывать этот аспект на этапе проектирования, так как для широких труб потребуется более мощное оборудование.

Циркуляционные насосы можно использовать в открытых системах отопления, однако чаще всего в трубопровод вместе с насосом устанавливают закрытый расширительный бак.

Закрытые циркуляционные схемы требуют установки устройств для удаления воздуха — автоматических воздухоотводчиков. На фотографии изображены три такие устройства: на гидрострелке, компенсационном колене отопительного кольца и рядом с насосом.

При интеграции насоса в отопительную систему обязательно устанавливается предохранительный клапан, который сбрасывает избыток нагретого теплоносителя, защищая тем самым оборудование от возможных аварий. Его размещают на подаче, как можно ближе к котлу.

Насосы «мокрого» типа. Ротор и крыльчатка этих насосов находятся в непосредственном контакте с рабочей жидкостью, выполняя две ключевые функции: охлаждение и смазку устройства. Ротор и статор разделяются специальным герметичным сосудом.

Циркуляционные насосы с мокрым ротором имеют ступенчатый регулятор скорости, что позволяет подбирать оптимальные параметры работы и контролировать потребление электричества.

Рабочее колесо и ротор электродвигателя таких насосов находятся в перекачиваемой воде, что обеспечивает их охлаждение и смазку.

Насосы с мокрым ротором обладают модульной конструкцией, что позволяет выбирать отдельные модули в зависимости от необходимого давления и производительности. Эта сборная конструкция существенно упрощает процесс ремонта, так как неисправный модуль можно быстро заменить новым.

Циркуляционные насосы такого типа подходят для небольших отопительных систем и работают почти бесшумно, что делает их идеальными для установки в жилых помещениях.

Электродвигатели помп с мокрым ротором не требуют внешнего охлаждения, поскольку всегда находятся в контакте с жидкостью. Внутри таких насосов расположено ограниченное количество рабочих компонентов, что значительно снижает необходимость в частом техническом обслуживании.

К основным достоинствам помп «мокрого» типа можно отнести:

• низкий уровень шума;
• компактные размеры и легкость;
• небольшое энергопотребление;
• простота в настройке, ремонте и обслуживании;
• долговечность.

Однако у агрегатов с мокрым ротором имеются и свои минусы. Они весьма чувствительны к качеству перекачиваемой жидкости, и мелкие абразивные частицы в воде могут ускорить износ гидравлической системы насоса.

Циркуляционные насосы, использующие «мокрую» смазку подшипников, можно устанавливать как на подаче, так и на обратной трубе. Конструкция этих устройств безопасна в обоих случаях.

С точки зрения нагрузки, любое положение насосов в контуре теплообмена допустимо, однако на подаче гидростатическое давление оказывается немного ниже.

При установке насоса необходимо разместить его относительно расширительного бачка так, чтобы уровень давления на участке всасывания был немного выше, чем в остальной части системы. Наиболее удобный способ – установить расширительный бачок выше самого насоса.

Системы циркуляционного отопления обычно собираются по замкнутому циклу. Для надежной работы герметичной системы требуется группа безопасности, включающая предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр для контроля давления.

Кроме того, энергетическая эффективность таких насосов не превышает 55%. Тем не менее, этого уровня достаточно для систем с короткими трубопроводами, и поэтому насосы, находящиеся в постоянном контакте с водой, часто используются в индивидуальных отопительных системах.

Для надежной работы «мокрых» насосов важно правильное их размещение. Основное требование – вал должен находиться в строго горизонтальном положении, чтобы обеспечить полноценную смазку подшипников жидкостью.

Качественный монтаж циркуляционного насоса является залогом длительной и стабильной работы всей отопительной системы.

Насосы с сухим ротором широко применяются для перекачивания больших объемов теплоносителя в крупных системах. В таких устройствах роторный механизм не соприкасается с водой.

Корпус циркуляционных насосов «сухого» типа изготавливается из прочного чугуна или оцинкованной стали, его поверхность защищена от коррозии специальными составами.

Агрегаты с сухим ротором идеально подходят для коллективного использования в многоэтажных зданиях, развлекательных комплексах и на производственных объектах.

Конструкция насосов «сухого» типа позволяет им работать на более высоких мощностях. Эти модели способны создавать значительное давление в отопительных системах.

Между электрическим двигателем и насосной частью установлены специальные уплотнительные элементы (два защитных кольца), которые защищают ключевые функциональные компоненты от воздействия жидкости.

Оба кольца тщательно отполированы и находятся в близком контакте. Одно из них вращается вместе с валом, а статическое кольцо фиксируется в корпусе насоса.

Тонкая водяная пленка обеспечивает надежную герметизацию соединения защищающих колец благодаря разнице давления в контуре и наружной среде.

Уплотнительные кольца производятся из угля, полученного методом масляной агломерации. В некоторых моделях насосов для использования в условиях высокой нагрузки применены металлические или керамические уплотнительные кольца.

КПД насосов с сухим ротором может достигать 85%, что является отличным показателем по сравнению с помпами «мокрого» типа. Однако такие устройства довольно шумные из-за работающего охладительного вентилятора, и поэтому их следует устанавливать в помещениях с хорошей звукоизоляцией.

Циркуляционные насосы «сухого» типа бывают трёх видов:

• моноблочные;
• консольные;
• «In-line».

Моноблочные насосы являются низконапорными агрегатами, в которых насос и электродвигатель объединены в один блок. Они удобны в эксплуатации и техническом обслуживании, что делает их идеальными для коммунальных объектов и многоквартирных строений.

Консольные насосы собираются на одной основе, оставаясь при этом в одной линии с насосом и двигателем. Здесь всасывающий патрубок расположен на стороне улитки, а нагнетательный — на противоположной стороне корпуса.

Консольные насосы используют в промышленных предприятиях и городских системах водоснабжения, в то время как насосы «In-line» монтируются непосредственно на магистрали трубопровода.

Насосы типа «In-line» устанавливаются непосредственно на магистрали трубопровода. Всасывающий и нагнетательный патрубки находятся на одной линии, а также предусмотрен механизм автоматической компенсации износа уплотнительных колец.

Преимущества насосов с сухим ротором включают:

• высокую производительность;
• энергоэффективность;
• небольшие требования к качеству перекачиваемого теплоносителя — допускаются нейтральные примеси;
• легкость в обслуживании и замене деталей.

Современные производители отопительного оборудования также предлагают сдвоенные модели насосов, которые могут служить резервом мощности и дополнительной защитой в экстренных ситуациях.

Эти насосы могут функционировать как совместно, так и по отдельности, и даже если один из них выйдет из строя, второй сможет поддерживать работу котла.

Резервирование циркуляционных насосов с двумя рабочими колесами, подключенными параллельно, гарантирует надежное и бесперебойное функционирование системы теплоснабжения.

При правильной эксплуатации срок службы циркуляционного насоса может составлять не менее 10 лет.

Как правильно выбрать насосное оборудование?

Эффективность насоса определяется его основными характеристиками — производительностью и напором. Производительность отражает количество теплоносителя, которое насос должен перекачивать за определенный промежуток времени, и этот параметр рассчитывается исходя из максимальной загруженности системы.

Напор же характеризует силу потока жидкости, используемой для передачи тепла, и учитывает гидравлическое сопротивление всей системы.

Выбор циркуляционного насоса для отопительного контура основывается на нормативных требованиях. Для обеспечения нормального обогрева и минимального шума, скорость движения теплоносителя не должна превышать 1,5 м/с.

Практические данные показывают, что на каждые 10 м трубопровода следует иметь возможность создания 0,6 м напора. Таким образом, для 50-метрового трубопровода потребуется насос, обеспечивающий напор минимум 3,0 м.

Так как насос обязан обеспечивать беспрепятственную подачу теплоносителя в радиаторы, важно учитывать взаимосвязь между мощностью радиаторов и давлением, создаваемым насосом. При суммарной мощности батарей в 7 кВт насос должен перекачивать 7 л/мин.

При выборе циркуляционного насоса важной является мощность котла, с которым он будет работать. Необходимо учитывать, что на каждый кВт мощности котла требуется 1 л/мин теплоносителя. То есть, для котла мощностью 25 кВт потребуется насос, который обеспечит минимум 2,5 л/мин.