Системы отопления делятся на системы с естественной (гравитационной) и принудительной циркуляцией. В системах с принудительной циркуляцией обязательна установка циркуляционного насоса. Его задача — обеспечить движение теплоносителя по системе с заданной скоростью. А чтобы он со своей задачей справлялся, на до правильно выбрать циркуляционный насос.
Назначение и виды
Как уже говорили, основная задача циркуляционного насоса обеспечить требуемую скорость движения теплоносителя по трубам. Для систем с принудительной циркуляцией только при таких условиях будет достигнута проектная мощность. Во время работы циркуляционника в системе немного возрастает давление, но это не его задача. Это,скорее, побочный эффект. Для повышения давления в системе есть специальные .
Есть два типа циркуляционных насосов: с сухим и мокрым ротором. Они отличаются по конструкции, но выполняют одни задачи. Чтобы выбрать циркуляционный насос какого типа вы хотите установить, надо знать их достоинства и недостатки.
С сухим ротором
Получил свое название в связи с особенностями конструкции. В теплоноситель погружена только крыльчатка, ротор находится в герметичном корпусе, его от жидкости отделяет несколько уплотнительных колец.
Устройство циркуляционного насоса с сухим ротором — во воде только крыльчатка
Данные аппараты имеют следующие свойства:
- Имеют высокий КПД — порядка 80%. И это основной их плюс.
- Требуют регулярного обслуживания. В процессе эксплуатации твердые частицы, содержащиеся в теплоносителе попадают на уплотнительные кольца, нарушая герметичность. Чтобы предотвратить разгерметизацию и необходимо обслуживание.
- Срок эксплуатации порядка 3 лет.
- При работе издают высокий уровень шумов.
Такой набор характеристик не очень подходит для установки в системах отопления частных домов. Основной их плюс — высокий КПД, а значит, меньший расход электроэнергии. Потому в больших сетях циркуляционные насосы с сухим ротором более экономичны, и там в основном и используются.
С мокрым ротором
Как понятно из названия, в оборудовании данного типа в жидкости находится и крыльчатка и ротор. Электрическая часть, включая стартер, заключена в металлический герметичный стакан.
Устройство насоса с мокрым ротором — сухая только электрическая часть
Этот тип оборудования имеет следующие свойства:
- КПД порядка 50%. Не самый лучший показатель, но для небольших частных систем отопления это некритично.
- Обслуживания не требуют.
- Срок эксплуатации — 5-10 лет в зависимости от марки, режима работы и состояния теплоносителя.
- Во время работы почти не слышны.
Исходя из приведенных выше свойств, выбрать циркуляционный насос по типу несложно: большинство останавливается на устройствах с мокрым ротором, так как они больше подходят для работы в условиях квартиры или частного дома.
Как выбрать циркуляционный насос
Каждый циркуляционный насос имеет набор технических характеристик. Они подбираются под параметры каждой системы индивидуально.
Подбираем технические характеристики
Начнем с подбора технических характеристик. Для профессионального расчета есть куча формул, но для подбора насоса для системы отопления частного дома или квартиры можно обойтись усредненными нормами:
Выбрать циркуляционный насос для отопления следуя этим правилам несложно. Расчеты элементарные. Но надо сказать, что данные цифры — среднестатистические. Если ваш дом в каком-то пункте сильно отличается от «средних показателей», надо делать поправки либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения технических характеристик. Например, вы хорошо утеплили дом, мощность купленного ранее котла оказалась избыточной. В этом случае имеет смысл брать помпу с меньшей производительностью. В обратной ситуации — в доме в сильные холода зябко — можно поставить более производительный циркуляционник. Он временно решит проблему (в дальнейшем надо или утеплять или менять котел).
Подбор модели
При выборе конкретной модели обратите внимание на график с напорной характеристикой насоса. На графике надо найти точку, в которой пересекаются значения напора и производительности. Она должна располагаться в средней трети кривой. Если она не попадает на какую-то из кривых (их обычно несколько, характеризующих разные модели), берут ту модель, график которой оказывается ближе. Если точка стоит посередине, берут менее производительную (ту, что расположена ниже).
На что еще обратить внимание
В технических характеристиках циркуляционных насосов есть еще несколько позиций, на которые стоит обратить внимание. Первый — допустимая температура перекачиваемой среды. То есть, температура теплоносителя. В качественных изделиях этот показатель находится в диапазоне от +110°C до +130°C. В дешевых может быть ниже — до 90°C (а по факту 70-80°C). Если система у вас рассчитана как низкотемпературная, это нестрашно, но если стоит твердотопливный котел — температура до которой может быть разогрет теплоноситель очень важна.
Стоит обратить внимание и на максимальное давление, при котором может работать насос. В системе отопления частного дома оно редко бывает выше 3-4 атм (это для двухэтажного дома), а в норме составляет 1,5-2 атм. Но все равно, обращайте внимание на данный показатель.
На что еще обратить внимание — на материал, из которого сделан корпус. Оптимальный — чугунный, более дешевый — из специального термостойкого пластика.
Тип и размер соединения. Циркуляционный насос может иметь резьбу или фланцевые соединения. Резьба бывает наружной и внутренней — под нее подбираются соответствующие переходники. Подсоединительные размеры могут быть: G1, G2, G3/4.
Также стоит обратить внимание, на наличие защиты. Может быть защита от сухого хода. В циркуляционных насосах с мокрым ротором она очень желательна, так как охлаждение мотора происходит за счет перемещаемой среды. Если воды, нет, мотор перегревается и выходит из строя.
Еще один тип защиты — защита от перегрева. Если мотор нагревается до критического значения, теромореле отключает питание, насос останавливается. Две эти функции продлят срок эксплуатации оборудования.
Производители и цены
| Название | Производительность | Напор | Количество скоростей | Подсоединительные размеры | Максимальное рабочее давление | Мощность | Материал корпуса | Цена |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grundfos UPS 25-80 | 130 л/мин | 8 м | 3 | G 1 1/2" | 10 бар | 170 Вт | Чугун | 15476 руб |
| Калибр НЦ-15/6 | 40 л/мин | 6 м | 3 | внешняя резьба G1 | 6 атм | 90 Вт | Чугун | 2350 руб |
| БЕЛАМОС BRS25/4G | 48 л/мин | 4,5 м | 3 | внешняя резьба G1 | 10 атм | 72 Вт | Чугун | 2809 руб |
| Джилекс Циркуль 25/80 280 | 133,3 л/мин | 8,5 м | 3 | внешняя резьба G1 | 6 атм | 220 Вт | Чугун | 6300 руб |
| Elitech НП 1216/9Э | 23 л/мин | 9 м | 1 | внешняя резьба G 3/4 | 10 атм | 105 Вт | Чугун | 4800 руб |
| Marina-Speroni SCR 25/40-180 S | 50 л/мин | 4 м | 1 | внешняя резьба G1 | 10 атм | 60 Вт | Чугун | 5223 руб |
| Grundfos UPA 15-90 | 25 л/мин | 8 м | 1 | внешняя резьба G 3/4 | 6 атм | 120 Вт | Чугун | 6950 руб |
| Wilo Star-RS 15/2-130 | 41,6 л/мин | 2,6 м | 3 | внутренняя резьба G1 | 45 Вт | Чугун | 5386 руб |
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.
Для того, чтобы смонтировать систему водяного отопления с принудительной циркуляцией, необходимо правильно подобрать и установить в ней циркуляционный насос, который и будет ее обеспечивать. В настоящее время, существует большое разнообразие моделей разных конструкций и с разными характеристиками. Какой же из них и как выбрать? В данной статье мы рассмотрим, как выполнить подбор циркуляционного насоса для системы отопления самостоятельно.
Основные критерии подбора
Для того, чтобы подобрать циркуляционный насос для системы отопления необходимо определить его основные характеристики, которые потребуются во время его эксплуатации: рабочий напор (давление) и расход (подачу), которые он должен обеспечивать. А для того, чтобы их определить, необходимо знать как мощность самой системы отопления, так и ее гидравлическое сопротивление. Оба эти показатели можно рассчитать более точно, с помощью сложных расчетов или упрощенно, с помощью расчета, который может сделать практически каждый. Его мы и рассмотрим.
Мощность системы отопления и требуемая подача
Как мы уже говорили, выполняя подбор циркуляционного насоса для системы отопления, в первую очередь, требуется определить ее тепловую мощность. Она должна соответствовать количеству теплоты, необходимому для отопления здания, которое, в свою очередь, определяется его площадью и уровнем теплоизоляции наружных конструкций (стен, пола, потолка, окон, дверей). Чтобы рассчитать этот показатель точно, необходимо учитывать их толщину, материал, конструкцию и другие факторы.
Для того, чтобы упростить расчет, можно взять средний показатель 100-150 Вт тепловой энергии на каждый 1 м 2 помещения, с высотой потолка до 3 м. Если здание утеплено достаточно хорошо можно брать меньшее значение. Так, например, для хорошо утепленного дома площадью 100 м 2 потребуется отопление тепловой мощностью 10 кВт. Если циркуляционный насос будет устанавливаться в уже существующую систему с естественной циркуляцией, то ее мощность можно узнать из технической характеристики котла, который установлен.
Теперь, зная необходимую мощность отопления, можно определить требуемую производительность (подачу) циркуляционного насоса по одной из следующих формул:
П = Q/(1,16 х ΔT), (кг/ч)
- Q – тепловая мощность системы отопления (Вт);
- ΔT – разница температур подающей и обратной трубы (для двухтрубных систем обычно принимается в пределах 20°С, а для теплого пола – около 5°С);
- 1,16 – коэффициент удельной теплоемкости воды, Вт ×ч /кг ×°С (для теплоносителей других типов этот показатель будет несколько другим и его можно узнать из справочной литературы или в интернете).
Еще одна формула, по которой можно вычислить требуемую производительность:
П = 3,6 х Q/(c × ΔT), (кг/ч)
где: с – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды составляет 4,2 кДж/кг×°С ).
Например, для рассмотренной выше мощности тепловой энергии 10 кВт и двухтрубной системы водяного отопления по первой формуле получим:
П = 10000/(1,16×20) = 431 кг/ч или 0,43 м 3 /ч (для теплоносителя-воды 1кг=1л).
Гидравлическое сопротивление и требуемый напор
Для того, чтобы сделать подбор насоса для системы отопления по этому параметру необходимо вычислить гидравлическое сопротивление, которое ему необходимо будет преодолеть для обеспечения нормальной циркуляции теплоносителя (воды). Для расчета можно использовать следующую формулу:
J = (F+R× L)/p× g (м)
- L – длина системы до самого отдаленного радиатора (м);
- R – гидравлическое сопротивление прямого участка трубы (Па/м);
- p – плотность теплоносителя (для воды – 1000 кг/м 3);
- F – сопротивление соединительной и запорной арматуры (Па);
- g – 9,8 м/с2 (ускорение свободного падения).
Для точного расчета значения R
и F
можно найти в справочной литературе. Для упрощенного же можно принять усредненные данные, полученные экспериментальным путем:
R
— в пределах 100-150 Па/м;
F
– в зависимости от вида:
- в каждом соединительном фитинге теряется дополнительно около 30% к потерям в прямой трубе на этом участке;
- в трехходовом смесителе или подобных устройствах – дополнительно до 20%;
- в терморегуляторах – до 70% от потерь в прямой трубе.
Кроме вышеприведенной, можно использовать другую формулу, предложенную специалистами известной германской фирмы Wilo:
J = R ×L × k, м
где: k – коэффициент учитывающий сопротивление в запорной и регулирующей арматуре и который имеет следующие значения:
- 1,3 – для простых систем без сложной арматуры;
- 2,2 – с регулирующей арматурой;
- 2,6 – для более сложных.
Если один насос будет обеспечивать циркуляцию в системе отопления с несколькими контурами (ветвями), то для его подбора необходимо учитывать суммарное их сопротивление. Если же планируется на каждый контур устанавливать отдельный насос, то каждую такую ветвь магистрали необходимо рассчитывать отдельно, как по тепловой мощности, так и по гидравлическому сопротивлению. При этом этажность здания, при расчете напора, не играет большой роли. Так как в замкнутой системе столбы жидкости подающей и обратной магистрали уравновешиваются.
Как выбрать циркуляционный насос по полученным данным
Вычислив и зная теперь основные требуемые параметры характеристики циркуляционного насоса можно легко подобрать требуемый вариант, используя графики характеристик, которые есть в инструкции по эксплуатации или паспорте любой модели. Как правило, такие графики имеют две оси: напора (давления) и расхода (подачи).
Рис. 1 Пример графика характеристики циркуляционного насоса
На имеющейся график мы можем нанести полученные ранее результаты, откладывая их значения по соответствующих осях, и на их пересечении получить рабочую точку, которая должна находиться немного ниже линии В графика, отображающего характеристики данного насоса (оптимальный вариант — А2 ). Если точка находится выше (А3 )– такой насос не подходит, он не сможет обеспечивать необходимую циркуляцию. Если рабочая точка будет находиться значительно ниже графика (А1 ), это тоже не очень хорошо, так как циркуляцию он будет обеспечивать, но имея слишком большой запас, будет потреблять больше электроэнергии, да и стоимость его также будет выше, чем насоса с более скромными характеристиками.
Рис. 2 Подбор насоса по графику его характеристик
Если модель имеет не одну, а 2 или 3 скорости, то и линий на графике характеристик будет, соответственно, 2 или 3. В этом случае, необходимо подбор насоса для системы отопления осуществлять по графику той скорости, на которой предполагается его эксплуатировать.
Другие факторы, влияющие на выбор
На подбор циркуляционного насоса для системы отопления, кроме рассмотренных выше, основных его параметров характеристики влияют и другие факторы, такие как: надежность, качество изготовления, температурный режим эксплуатации, стоимость, способ соединения и др.
Качество изготовления, надежность и долговечность, как правило, напрямую связаны со стоимостью. Производители, которые предлагают надежные и качественные модели, например: «Grundfos» (Дания), «Wilo» (Германия), «DAB», «Lowara», «Ebara» и «Pedrollo» (Италия), соответственно и оценивают свою продукцию.
Циркуляционный насос wilo в системе отопления
Отечественные или китайские модели стоят дешевле, но и гарантия их качества, соответственно, ниже. Здесь уже выбор каждый должен сделать сам, выбрать качественное изделие за более высокую цену или купить более дешевый циркуляционный насос, с сознанием того, что возможно его в скором времени придется менять.
Если есть желание сэкономить, то можно также приобрести б/у «Grundfos» или «Wilo», часто они могут нормально работать дольше новых китайских, но приобретать их лучше у знакомых проверенных специалистов, которые дают определенную гарантию.
Кроме этого, при выборе необходимо обратить внимание на тип и диаметр соединения насоса с трубами системы. Некоторые модели комплектуются соединительными элементами типа «американок», а к некоторым придется подбирать самостоятельно.
Еще один параметр, на который необходимо обратить внимание – температурный режим эксплуатации циркуляционного насоса, который должен быть в паспорте. Особенно это важно, если он будет устанавливаться на подающей трубе в системе с твердотопливным котлом. В этом случае, максимально допустимая температура должна быть не менее 110°С. Если же, насос будет устанавливаться на «обратке», то это не столь важно, так как температура на входе котла редко превышает 80°С.
В первую очередь, конечно же, циркуляционный насос должен соответствовать характеристикам котла , которые, в свою очередь, подбираются исходя их отапливаемой площади. Иначе при недостаточном потоке «крайние» батареи будут слишком холодными.
Приблизительная формула расчета нужной производительности проста: Q = 0,86 x P/dt . Здесь P - это тепловая мощность системы, а dt - дельта температур на выходе котла и в обратке. То есть, если мы используем котел на 40 киловатт и хотим обеспечить дельту в 20 градусов (обычно берется такое значение для нормальной работы), то нам в теории будет достаточно иметь производительность 1,72 кубометра в минуту. Тогда зачем мы привели в рейтинге куда более производительные насосы? Подождите, это еще не все.
При работе циркуляционный насос должен преодолевать гидравлическое сопротивление системы отопления. Обратите внимание, что важно именно оно, а не высота системы: обратка уравновешивает подачу, то есть при равном нолю сопротивлении насос фактически не нагружался бы прокачкой. Но в реальности сопротивление у труб и радиаторов будет иметься всегда. Грубый подсчет для двухтрубной системы дает требуемую высоту подъема, равную числу этажей, умноженному на коэффициент от 0,7 до 1,1, для коллекторно-лучевой он возрастает до 1,16-1,85. То есть, если мы отапливаем «двухтрубкой» два этажа, а котел стоит в подвале, то от насоса нужна высота подъема около 3,3 м. Опять меньше, чем у насосов в рейтинге.
Дело в том, что высота объема и производительность для насоса - это антагонисты: увеличение сопротивления неизбежно ограничивает производительность . Поэтому у каждого насоса в документации приводится график «высота-производительность» для каждой скорости. Так вот подходящий нам насос должен иметь такой график, чтобы точки нужной производительности и высоты подъема у него пересекались примерно посередине - такая «средняя точка» гарантирует нам, что насос не будет перегружаться. Это особенно важно в момент пуска, ведь мотору приходится раскручиваться сразу под нагрузкой. Соответственно, и предельные цифры производительности и высоты подъема у правильно подобранного насоса будут выше, чем те, что получатся из расчета.
Также учтите, что гликолевые теплоносители имеют повышенную в сравнении с водой вязкость, а графики приводятся именно для воды: на это тоже нужно сделать запас. При этом производитель должен прямо указывать в характеристиках насоса предельную концентрацию пропиленгликоля в теплоносителе.
Наконец, сам насос должен подходить по способу установки (не все могут работать и горизонтально, и вертикально), установочным размерам. Иначе уже собранное отопление придется переделывать.
Использование насоса циркуляционного для систем отопления значительно улучшает их эксплуатационные характеристики. Кроме того, такие насосы, благодаря которым нагретая котлом вода поступает во все элементы отопительных систем значительно быстрее и менее остывшей, позволяют экономить на энергоносителях (электричестве, топливе для котла). Эффективность применения циркуляционных насосов в составе отопительных систем во многом зависит от правильности выбора такого оборудования, делаемого на основе его технических характеристик.
Виды и основные характеристики
Прежде чем разбираться в том, какие имеют циркуляционные насосы для систем отопления технические характеристики, следует познакомиться с различными типами такого оборудования. По конструктивному исполнению выделяют циркуляционные насосы:
- с «мокрым» ротором;
- с «сухим» ротором.
Особенность конструкции устройств первого типа заключается в том, что подвижные элементы их роторного узла постоянно находятся в контакте с перекачиваемой средой, что обеспечивает не только их смазку, но и эффективное охлаждение. Кроме того, работа такого оборудования, ротор которого постоянно находится в жидкой среде, отлично поглощающей все вибрации, характеризуется минимальным уровнем шума. Достоинствами циркуляционных насосов с «мокрым» ротором также являются компактные размеры, простота в установке и техническом обслуживании. Если говорить о недостатках подобных гидромашин, то к наиболее значимым из них относится невысокий КПД.
Конструкция циркуляционного насоса с «мокрым» ротором
В циркуляционных насосах с «сухим» ротором, как становится понятно уже из их названия, элементы роторного узла не контактируют с жидким теплоносителем, что наделяет такие устройства как достоинствами, так и недостатками. Наиболее значимыми преимуществами гидромашин данного типа являются высокая производительность и КПД, доходящий до 80%. Циркуляционными насосами с «сухим» ротором оснащают мощные тепловые станции и отопительные системы промышленного назначения, в бытовых системах отопления, как правило, их не используют. Среди недостатков гидромашин с «сухим» ротором обычно называют достаточно высокую шумность, а также сложность установки и обслуживания.
Устройство циркуляционного насоса с «сухим» ротором
Технические возможности и условия эксплуатации насосов циркуляционных для систем отопления определяются целым рядом характеристик.
Производительность
Этот параметр указывает на количество жидкости, которую устройство в состоянии перекачать за единицу времени своей работы. Единица измерения данного параметра – м 3 /час.
Напор
Напор также называют гидравлическим сопротивлением. Величина напора, формируемого циркуляционным насосом, измеряется в метрах или дециметрах водяного столба.
Напряжение питания
От этого параметра зависит тип электрической сети (одно- или трехфазной), к которой можно подключать насос. Естественно, что для установки в системах отопления жилых домов следует выбирать гидромашины, работающие от электрической сети питания с напряжением 220 В.
Потребляемая мощность
Данная характеристика зависит как от конкретной модели насосного оборудования, так и от режима, в котором оно работает. Многие модели циркуляционных насосов, предназначенных для бытовых систем отопления, могут обеспечивать несколько скоростей перекачивания воды. На корпусе таких насосов, как правило, имеется специальная табличка, на которой указаны потребляемая мощность и сила тока, соответствующие каждому из режимов работы. Преимущественное большинство циркуляционных насосов для бытовых систем отопления характеризуются потребляемой мощностью, находящейся в интервале 50–70 Вт.
Таблица 1. Основные параметры и особенности выбора циркуляционных насосов для отопления
Максимальная температура теплоносителя
Выбирая циркуляционный насос для системы отопления по данному параметру, следует отдавать предпочтение моделям, рассчитанным на работу с рабочей средой, температура которой может доходить до 110°.
Размерные параметры
Сюда относятся такие характеристики, как диаметр резьбовой части монтажных элементов насосного оборудования и монтажная длина его корпуса. Большая часть циркуляционных насосов, используемых в бытовых системах отопления, просто врезается в трубопровод и соединяется с его элементами при помощи накидных гаек – «американок». Достаточно часто как сами гайки, так и патрубки для подсоединения устройства к трубопроводной системе уже входят в его заводскую комплектацию. Наиболее распространенными монтажными диаметрами циркуляционных насосов, используемых для оснащения бытовых систем отопления, являются 1 и 1,25 дюйма (25 и 32 мм соответственно). Монтажная длина бытовых циркуляционных насосов может составлять 130 или 180 мм.
Класс защиты электрической части
Большинство современных моделей циркуляционных насосов для бытовых систем отопления по международной классификации соответствуют классу защиты IP44. Насосное оборудование данного класса производители обеспечивают защитой от попадания в его внутреннюю часть твердых инородных частиц, размер которых превышает 1 мм. На это указывает первая цифра 4 в маркировке. Следующая цифра 4 в обозначении класса защиты обозначает, что электрическая часть оборудования застрахована от капель жидкости и брызг, летящих под любым углом.
Максимальное давление жидкости на выходе
На корпусе многих моделей циркуляционных насосов можно встретить информацию о данной характеристике. Как правило, у бытового оборудования этот параметр не превышает 10 бар. С практической точки зрения он ни о чем говорит, гораздо важнее такие характеристики, как напор и производительность.
Торговая марка и компания-производитель
При выборе циркуляционных насосов для систем отопления (впрочем, как и любых других технических устройств) лучше отдавать предпочтение продукции известных производителей, которые более серьезно относятся к вопросам качества и предоставляют надежные гарантии.
Технические характеристики циркуляционных насосов для систем отопления, как правило, внесены в обозначение их моделей. По таким обозначениям, в частности, можно сразу определить следующие параметры: создаваемый устройством напор жидкости, диаметры его всасывающего и нагнетательного патрубков, монтажную длину.
Правила и особенности выбора
Приступать к выбору определенной модели циркуляционного насоса следует только после того, как будет спроектирована отопительная система и станет известна суммарная длина ее замкнутого контура. Кроме длины контура системы отопления, на выбор циркуляционного насоса оказывает влияние и количество радиаторов, которыми она будет оснащена. Только после получения всех этих данных можно с высокой точностью определить, какую производительность должен иметь циркуляционный насос и какой величины напор теплоносителя в системе он должен обеспечивать. Производительность циркуляционного насоса для системы отопления очень важно рассчитывать, исходя из самой низкой температуры на улице, когда насосное устройство будет работать с максимальной нагрузкой.
