Конструктивные особенности насоса для отопления частного дома
В принципе, циркуляционный насос для отопления ничем не отличается от других разновидностей водяных насосов.
У него два основных элемента: крыльчатка на валу и электродвигатель, который вращает этот вал. Все заключено в герметичный корпус.
Но есть две разновидности этого оборудования, которые отличаются друг от друга расположением ротора. А точнее, контактирует ли вращающая часть с теплоносителем или нет. Отсюда и названия моделей: с мокрым ротором и сухим. В этом случае имеется в виду ротор электродвигателя.
С мокрым ротором
Конструктивно эта разновидность водяного насоса имеет электродвигатель, в котором ротор и статор (с обмотками) разделены герметичным стаканом. Статор находится в сухом отсеке, куда никогда не проникает вода, ротор располагается в теплоносителе. Последний — охлаждает собой вращающиеся детали прибора: ротор, крыльчатку и подшипники. Вода в этом случае для подшипников выступает, и как смазка.
Такая конструкция делает насосы малошумными, потому что теплоноситель поглощает вибрацию вращающихся деталей. Серьёзный недостаток: низкий КПД, не превышающий 50% от номинала. Поэтому насосное оборудование с мокрым ротором устанавливают на отопительные сети небольшой протяжённости. Для небольшого частного дома, даже в 2—3 этажа, это будет неплохой вариант выбора.
К преимуществам насосов с мокрым ротором, кроме бесшумной работы, можно добавить:
- небольшие габаритные размеры и вес;
- экономичное потребление электрического тока;
- длительная и бесперебойная работа;
- простота настройки скорости вращения.
Фото 1. Схема устройства циркуляционного насоса с сухим ротором. Стрелками обозначены части конструкции.
Недостаток — невозможность ремонта. Если какая-то деталь вышла из строя, то старый насос демонтируют, устанавливая новый. Модельный ряд в плане конструктивных возможностей у насосов с мокрым ротором отсутствует. Все они выпускаются одного типа: вертикального исполнения, когда электродвигатель располагается валом вниз. Выходной и входной патрубки находятся на одной горизонтальной оси, поэтому монтаж прибора производится только на горизонтальном участке трубопровода.
Важно! При заполнении отопительной системы воздух, выталкиваемый водой, проникает во все пустоты, и в роторный отсек в том числе. Чтобы спустить воздушную пробку, необходимо воспользоваться специальным спускным отверстием, расположенным в верхней части электродвигателя и закрыто герметичной вращающейся крышкой. Чтобы спустить воздушную пробку, необходимо воспользоваться специальным спускным отверстием, расположенным в верхней части электродвигателя и закрыто герметичной вращающейся крышкой
Чтобы спустить воздушную пробку, необходимо воспользоваться специальным спускным отверстием, расположенным в верхней части электродвигателя и закрыто герметичной вращающейся крышкой.
Профилактические мероприятия для «мокрых» циркуляционных насосов не требуются. В конструкции нет трущихся деталей, манжеты и прокладки устанавливаются только на неподвижных соединениях. Выходят из строя из-за того, что материал просто состарился. Основное требование к их эксплуатации — не оставлять конструкцию в сухом виде.
С сухим ротором
У насосов этого типа нет разделения ротора и статора. Это обычный стандартный электродвигатель. В конструкции же самого насоса установленные уплотнительные кольца, которые перекрывают доступ теплоносителя в отсек, где располагаются элементы движка. Получается, что крыльчатка насажена на вал ротора, но находится в отсеке с водой. А весь электродвигатель располагается в другой части, отделённой от первой уплотнителями.
Фото 2. Циркуляционный насос с сухим ротором. В задней части расположен вентилятор для охлаждения прибора.
Такие конструктивные особенности сделали насосы с сухим ротором мощными. КПД доходит до 80%, что для оборудования этого типа довольно серьёзный показатель. Недостаток: шум, издаваемый вращающимися деталями прибора.
Циркуляционные насосы представлены двумя моделями:
- Вертикальное исполнение, как и в случае с прибором мокрого ротора.
- Консольные — это горизонтальное исполнение конструкции, где прибор упирается на лапки. То есть, сам насос на трубопровод не давит своим весом, и последний не является для него опорой. Поэтому под этот тип обязательно укладывают прочную и ровную плиту (металлическую, бетонную).
Внимание! Уплотнительные кольца часто выходят из строя, становясь тонкими, что создаёт условия проникновения теплоносителя в отсек расположения электрической части электродвигателя. Поэтому раз в два или три года проводят профилактику прибора, осматривая в первую очередь именно уплотнители
Схема установки
Схема подключения циркуляционного насоса целиком и полностью зависит от вида отопительной системы. Если она является закрытой или принудительной, то без насоса обойтись невозможно, так как он передает теплоноситель по системе.
В случае естественной или открытой отопительной системы использование циркуляционного насоса не является обязательным, так как передача тепла осуществляется за счет законов физики. При этом качество передачи тепла и равномерность его распределения оставляют желать лучшего.
Рассмотрим, как правильно установить электронасос в эти схемы отопления.
Отопление с принудительной циркуляцией
В системах такого типа все ее элементы закрыты герметично. Это предотвращает испарение влаги, но предусматривает использование циркуляционных насосов для прокачки теплоносителя. Если в доме установлен именно такой тип отопления, то устройство устанавливается в заранее подготовленный разрыв в подающем или обратном трубопроводе.
Частой причиной неполадок в работе устройств в отопительной системе является наличие в теплоносителе посторонних примесей. Например, песка или других твердых тел. Для решения этого вопроса рекомендуется сразу устанавливать сетчатые фильтры, именуемые также грязевиками.
Схема врезки в принудительную систему отопления
Совет! Чтобы облегчить последующий ремонт и проведение профилактических работ, по обоим краям насоса устанавливают шаровые краны. Это позволит не осушать всю систему на время проведения работ.
Отопление с естественной циркуляцией
Если система была спроектирована подобным образом, то с передачей тепла по трубам справляются законы физики за счет изменения давления при разности температур. Эффективность ее меньше, чем у закрытой системы, но это делает ее независимой от внешних факторов. Например, отсутствия электричества.
Чаще всего установку насос в подобные системы производят параллельно, добиваясь равномерности распределения тепла и его сохранении при отсутствии электрического тока.
Схема параллельного подключения с запорной арматурой
Чтобы теплоноситель не пошел в обратную сторону при включении прибора, на параллельный трубопровод устанавливают пружинный обратный клапан или шаровой кран. При использовании клапана необходимо учитывать его запирающее сопротивление. Оно может быть выше давления в системе, что сведет на нет всю эффективность естественной циркуляции тепла.
«Мокрый» и «сухой» ротор насоса системы отопления?
Для обогрева частных домов с небольшой квадратурой достаточно будет «мокрого» ротора, для многоэтажных с несколькими отопительными узлами подойдет «сухой» ротор. Циркуляционные насосы с «мокрой» системой не будут создавать дискомфорта в помещении за счет бесшумной работы. Также насосы с «мокрым» ротором экономичны, но имеют относительно небольшую мощность.
«Сухие» роторы работают с вибрацией и шумом, однако высокий показатель КПД предусматривает отопление больших площадей. В маркировке каждого изделия обозначают диаметр и напор оборудования. Чаще всего диметр подключения равен 25.
Главными плюсами насосного оборудования с циркуляцией считают:
- доступ тепла во все точки частного дома;
- быстрое распределение тепла;
- экономия коммунальных услуг.
Циркуляционные насосы функционируют по принципу постепенного прогрева системы. Изначально тратят минимальное количество отопительной жидкости на небольшом количестве энергии. Это базовое потребление для прогрева всех труб в системе. За счет этого обеспечивается колоссальная выгода.
Правильно подобранный насос, который будет эффективно работать на квадратуре вашего дома, прослужит десятилетиями
Важно не перегружать агрегат и оптимально использовать его ресурс. Плюс циркуляционных насосов в том, что они работают корректно для любых систем отопления.
Если вы используете систему отопления с естественной циркуляцией воды, установка насоса на отопление будет также уместной. Если в частном доме помещения не прогреваются достаточно быстро до заданной температуры, а вода в котле уже достигла температурного максимума, тогда поможет циркуляционный насос.
Еще одна причина – несоответствие наклона труб установленным нормам. При нарушении уклонных стандартов лучше всего установить отопительный насос для быстрого нагрева помещения. В противном случае вам бы пришлось менять систему отопления дома и расположение труб.
Насосы с сухими роторами
Весь внутренний рабочий узел сухих аппаратов не соприкасается с водой, полностью изолирован. Данные изделия немного габаритнее, тяжелее. Есть шумность, вибрации. Тут более часто возникает необходимость отдельного места, выгородки, установки на полу с более габаритной обвязкой, разводкой. Но также аппараты могут врезаться стандартно, как и мокрые, — непосредственно в трубу, байпас на линии.
«Сухие» помпы ставят для транспортировки значительных масс теплоносителя по контурам с большой протяженностью, например, для большого количества квартир в многоэтажке, для объектов с несколькими этажами, развлекательных центров, административных, промышленных зданий.
Особенности конструкции следующие. Между электромотором и гидравлическим рабочим сегментом находится уплотняющие изолирующие прокладки (2 кольца). Есть 2 диска с тесным прилеганием. Один подвижный на валу, другой — статический, прочно закрепленный внутри корпуса. Между колесами создается тонкая пленка перекачиваемого ресурса, давящая на элементы, увеличивая герметичность.
КПД сухих помп — 85%, по этому параметру они лучшие, но для домашних систем используются реже из-за шумности, вибрации, создающихся охлаждающим вентилятором.
Сухие насосы циркуляционные могут быть таких типоразмеров:
- моноблок — мотор, все части помпы в цельном корпусе. Преимущества: простота обслуживания, установки. Но такие приборы, как и консольные, чаще ставят для МКД, на больших объектах, и эти изделия обычно с подставкой-фундаментом;
- консольный вариант. Собраны на единой основе, оси элементов на 1 линии, но вал, патрубки, удаленные от привода;
- in-line. Компактные, ставят прямо на трубу. Патрубки на одной линии (улитки, как в предыдущем варианте, нет). Есть автокомпенсация выработки уплотнителей. Именно такие варианты популярные, их обычно ставят на не особо требовательное стандартное домашнее отопление.
Насос in-line:
Преимущества и недостатки сухих циркуляционных помп
Достоинства сухих помп:
- производительность, мощность выше, КПД 85 %;
- более энергоэффективные;
- не требует горизонтального расположения;
- низкие требования к чистоте теплоносителя, абразивные частички не повредят рабочие части механизм, так как они не контактируют с ним. Можно ставить на все системы — открытые, закрытые. Фильтр можно не монтировать, хотя он желательный;
Минусы:
- габариты, вес несколько больше. Для высокой производительности характерный вариант установки на полу (не сразу на трубе, как для большинства сухих насосов). Соответственно, установка усложняется, затраты на нее возрастают. Но такая необходимость возникает не часто, так как для домашних систем достаточно компактной, не особо мощной модели, в большинстве случаев прибор монтируется прямо на трубе;
- большие устройства требуют смазки. Для компактных типоразмеров такая процедура может не требоваться или быть затребованной крайне редко, но это должно прописываться инструкцией;
- при поломке кулера прибор перегреется, при этом высокая вероятность выхода из строя;
- охлаждающая крыльчатка шумит, возникает вибрация. Весьма существенный недостаток, так как посторонние звуки, нервируя пользователей, обнулят все достоинства. Потребуется шумоизоляция, как минимум короб/выгородка с ней или установка на отдаленном сегменте;
- ремонт, замена запчастей несколько трудозатратнее: конструкция усложняется охлаждающей крыльчаткой, есть особенности, связанные с изолированием внутренних частей;
- дороже.
Данный тип оборудования производительный, неприхотливый к теплоносителю, работает с большими напорами, не требует горизонтального расположения. Но устройство шумное, с вибрацией, чаще выполняется в габаритных типоразмерах, это иногда тянет за собой необходимость монтажа на фундамент, раму из металла.
Как правильно выбрать оборудование
«Мокрый» прибор характерен минимальным шумом, чего не скажешь о «сухом» варианте. Тогда шум слышен не только как последствие деятельности насоса, но также, вентилятора, влияющего на понижение температуры двигателя.
«Сухие» приборы устанавливают в основном, помещениях, предназначенных для промышленной деятельности, «мокрые» широко востребованы в жилищных зданиях и комнатах. Когда уровень шумов, превышает 70 дБ, то создастся дискомфорт, негативное влияние на состояние жильцов.
При обустройстве домой частного типа приоритетным считается «мокрый» вид, где лопасти находятся регулярно в перекачиваемой среде, таким образом, элементы смазываются водой, могут прослужить на протяжении пяти и больше лет.
В момент включения устройства в открытую схему, надо обязательно обратить внимание на характеристики теплоносителя, не следует заполнять его водой, в которой есть минеральные и органические элементы
Существует еще немаловажный момент, касающийся показателя напора, и если при оптимальном функционировании он достигает предела10 м, то станет подходящим «мокрый» тип ротора. В данном случае мощность, достаточная для функционирования, составляет 25-30 м3 в час.
Если отопительная система предполагает наибольшего напора, напрашивается один вариант — установление насоса с наличием «сухого» ротора. В его внутреннем устройстве ротор и отопительный трубопровод отделены сальником. Такой вид потребляет гораздо меньше электрической энергии, в сравнении с «мокрым», при том, что эффективность одинакова.
Вычислить нужную мощность прибора можно при помощи формулы:
Q = 0,86 * P / dt
В которой:
Q – мощность устройства, м3/час;
P – тепловая мощность отопительной системы, киловатт;
dt – различие меж температурой воды до того, как окажется в нагревательном устройстве и после выхода.
Например, площадь дома составляет 200 м2 и в нем присутствует двухтрубная отопительная система. Для того, чтобы поддерживать в зимнее время оптимальную температуру достаточно около двадцати киловатт. Термин dt — это 20 градусов, чего вполне достаточно для приблизительных расчетов.
В итоге получается 0,86 м3/час, можно округлить до 0,9, но лучше предупредить возможность погрешности. С течением времени циркуляционное устройство изнашивается, потому мощность станет меньше, что надо знать заранее.
Следующий параметр — напор. Любая система обладает сопротивлением относительно водного потока и данное свойство обуславливает надобность применения устройства для обеспечения циркуляции теплового носителя в системе.
Для вычисления точного показателя сопротивления надо использовать такую формулу:
H=N*K
в которой:
N – число этажей строения;
K – средние гидравлические расходы;
K может варьироваться в диапазоне примерно 0,7-1,1 метра водяного столба в случае с двухтрубными системами.
К примеру, двухэтажное строение с подвалом располагает тремя уровнями, если вычислениями занимается непрофессионал, то лучше использовать максимальное значение из вышеуказанных диапазонов. Если для рассматриваемой системы это составляет 1,1 метра, то К считаем, как 3*1,1, в итоге получается 3,3 м водяного столба.
В трехэтажном строении высота системы отопления достигает 8 метров, но согласно формуле получается только 3,3 метра столба и недостаточно такого значения, ведь насос не несет ответственности за поднятие воды. Он лишь обеспечивает минимизирование последствий, которые могут оказать нежелательное влияние на деятельность в целом.
Преимущества насосного отопления
Не так давно практически все частные дома оснащались паровым отоплением, которое работало от газового котла или обычной дровяной печи. Теплоноситель в таких системах циркулировал внутри труб и батарей самотеком. Насосами для перекачки воды комплектовались только централизованные системы теплоснабжения. После появления более компактных аппаратов их стали применять также в частном домостроительстве.
Такое решение дало целый ряд преимуществ:
- Возросла скорость циркуляции теплоносителя. Нагретая в котлах вода получила возможность намного быстрее поступать в радиаторы и отапливать помещения.
- Значительно сократилось время на обогрев жилищ.
- Возрастание скорости протока повлекло за собой увеличение пропускной способности контура. Это означает, что для доставки к месту назначения того же количества тепла можно использовать трубы меньшего сечения. В среднем трубопроводы удалось уменьшить вдвое, чему способствовала принудительная циркуляция воды от врезанного насоса. Это сделало системы более дешевыми и практичными.
- Для прокладки магистралей в таком случае можно использовать минимальный уклон, не опасаясь сложных и протяженных схем водяного отопления. Главное при этом правильно подобрать мощность насоса, чтобы он смог создавать оптимальное давление в контуре.
- Благодаря бытовым циркуляционным насосам появилась возможность применять теплые полы и закрытые системы большой эффективности, для работы которых необходимо повышенное давление.
- Новый подход позволил избавиться от множества труб и стояков, которые не всегда гармонично вписывались в интерьер. Принудительная циркуляция открывает возможности для прокладки контура внутри стен, под полом и над подвесными потолочными конструкциями.
Минимальный уклон в 2-3 мм на 1 м трубопровода необходим для того, чтобы в случае ремонтных мероприятий сеть могла опорожняться самотеком. В классических системах с естественной циркуляцией этот показатель достигает 5 и более мм/м. Что касается недостатков принудительных систем, то самый значительный из них – это зависимость от электрической энергии. Поэтому в районах с нестабильными поставками электричества при установке циркуляционного насоса необходимо использовать блоки бесперебойного питания или электрогенератор.
Также следует быть готовым к возрастанию счетов на потребленную энергию (при правильном подборе мощности агрегата расходы можно минимизировать). Кроме того, ведущими производителями оборудования для систем отопления разработаны современные модификации циркуляционных насосов, способные работать в режиме повышенной экономии. К примеру, модель Alpfa2 от Grundfos в автоматическом режиме корректирует свою производительность, в зависимости от потребностей системы отопления. Стоит подобное оборудование достаточно дорого.
Виды циркуляционных насосов
Конструкция типового циркуляционного насоса состоит из корпуса, изготовленного из нержавеющего металла, керамического ротора и вала, оснащенного колесом с лопастями. Ротор приводится в действие с помощью электродвигателя. Подобная конструкция обеспечивает забор воды с одной стороны устройства и ее нагнетание в трубопроводы со стороны выхода. Движение воды по системе происходит за счет центробежной силы. Таким образом, преодолевается сопротивление, возникающее на отдельных участках труб отопления.
Все подобные устройства разделяются на два типа – сухой и мокрый. В первом случае отсутствует контакт ротора с перекачиваемой водой. Всю его рабочую поверхность от электродвигателя отделяют специальные защитные кольца, тщательно отполированные и подогнанные между собой. Работа насосов сухого типа считается более эффективной, однако в процессе эксплуатации возникает довольно сильный шум. В связи с этим, для их установки оборудуются отдельные изолированные помещения.
При выборе таких моделей следует учитывать наличие воздушных завихрений, образующихся во время работы. Под их воздействием в воздух поднимается пыль, которая может легко попасть внутрь устройства и нарушить герметичность уплотнительных колец. Это приведет к выходу из строя всей системы. Поэтому в качестве защиты между кольцами присутствует тончайшая водяная пленка. Она обеспечивает смазку, предотвращая преждевременный износ колец.
Циркуляционные насосы мокрого типа имеют отличительную особенность в виде ротора, постоянно находящегося в перекачиваемой жидкости. Место расположения электродвигателя надежно отделено герметичным металлическим стаканом. Данные устройства как правило используются в небольших отопительных системах. Они значительно меньше шумят при работе и не требуют дополнительных мероприятий по техническому обслуживанию. Обычно такие насосы периодически ремонтируются и настраиваются до нужных параметров.
Существенным недостатком этих насосов считается низкий коэффициент полезного действия из-за недостаточной герметичности гильзы, разделяющей статор и теплоноситель
Выбирая нужную модель, следует обращать внимание на то, чтобы в насосе был не только мокрый ротор, но и защищенный статор
Последние поколения циркуляционных насосов практически полностью автоматизированы. Умная автоматика обеспечивает своевременное переключение уровня обмоток и существенно увеличивает производительность устройства. Такие модели чаще всего используются при стабильном или незначительно изменяющемся расходе воды. Благодаря ступенчатой регулировке, появилась возможность выбора наиболее оптимальных режимов работы и существенной экономии электроэнергии.
Выбираем место
При монтаже такого агрегата необходимо выбрать способ его врезки с учетом того, что в дальнейшем устройство нужно будет обслуживать. Помимо этого требования есть и другие моменты, которые влияют на выбор места для установки.
Раньше его врезали в обратку – чтобы рабочая область омывалась охлажденной уже водой, и тем самым продлевался срок эксплуатации устройства. Сейчас производители выпускают насосы с деталями, узлами из материалов, не боящихся воздействия горячей воды. Поэтому их можно устанавливать не только в обратный, но также в подающий трубопровод.
Нужно определиться, куда именно вы будете врезать устройтво.
Чтобы повысить давление теплоносителя, его стоит установить на участке трубы подачи воды, разместив поближе ко входу в систему расширительного бака. Это обеспечит поддержание высоких температур.
Перед установкой на байпас (перемычку, отрезок трубы между прямой и обратной подводкой теплоносителя) надо проверить, выдерживает ли устройство сильный напор горячей воды.
При наличии мембранного бачка, насос на байпасе врезают в обратный трубопровод, предпочтительно поближе к расширительному бачку. Когда же доступ к устройству будет затруднен, его можно установить на подающий трубопровод, туда же врезать и обратный клапан.
Принцип работы системы с принуждением
Циркуляционный насос – это небольшой электрический прибор, который устроен предельно просто. Внутри корпуса находится крыльчатка, она вращается и придает теплоносителю, циркулирующему по системе, необходимое ускорение. Электромотор, обеспечивающий вращение, потребляет совсем немного электроэнергии, всего 60-100 Вт.
Наличие такого устройства в системе значительно упрощает ее проектирование и монтаж. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет использовать отопительные трубы малого диаметра, расширяет возможности при выборе котла отопления и радиаторов.
Очень часто система, изначально созданная с расчетом на естественную циркуляцию, работает неудовлетворительно из-за низкой скорости движения теплоносителя по трубам, т.е. низкого циркуляционного напора. В этом случае установка насоса поможет решить проблему.
Однако не следует слишком увлекаться скоростью воды в трубах, поскольку она не должна быть чрезмерно высокой. Иначе со временем конструкция может просто не выдержать дополнительного давления, на которое она не рассчитана.
Если в системах с естественной циркуляцией теплоносителя можно использовать открытый расширительный бак, то в принудительных схемах следует отдать предпочтение закрытой герметичной емкости
Для жилых помещений рекомендованы следующие предельные нормы скорости передвижения теплоносителя:
- при условном проходе трубы в размере 10 мм – до 1,5 м/с;
- при условном проходе трубы в размере 15 мм – до 1,2 м/с;
- при условном проходе трубы в размере 20 мм или больше – до 1,0 м/с;
- для подсобных помещений жилых домов – до 1,5 м/с;
- для зданий вспомогательного назначения – до 2,0 м/с.
В системах с естественной циркуляцией расширительный бак обычно ставят на подачу. Но если конструкция будет дополнена циркуляционным насосом, обычно рекомендуется переместить накопитель на обратку.
Устройство циркуляционного насоса очень простое, задача этого прибора – придать теплоносителю ускорение, достаточное для преодоления гидростатического сопротивления системы
Кроме того, вместо открытого бачка следует поставить закрытый. Только в небольшой квартире, где отопительная система имеет небольшую протяженность и простое устройство, можно обойтись без такой перестановки и пользоваться старым расширительным баком.
Правила установки в систему отопления
Вне зависимости от типа конструкции циркуляционного насоса его устанавливают на трубопровод или запорную арматуру с помощью накидных гаек-американок. Это дает возможность быстро производить демонтаж в случае ремонта или замены аппарата.
Существуют следующие рекомендации по монтажу циркуляционного насоса:
Агрегат можно врезать в любой части трубопровода – горизонтальной, вертикальной или наклонной
Главное при этом соблюдать горизонтальную ориентацию оси ротора (головка ни в коем случае на должна смотреть вниз или вверх).
Очень важно, чтобы пластиковый контейнер с электрическими контактами был размещен сверху корпуса, в противном случае во время аварии его зальет водой. Кроме того, это заметно усложнит обслуживание прибора
Сделать это достаточно просто, открутив винты крепления коробки и повернув ее в нужную сторону.
Стрелка на корпусе насоса указывает направление потока теплоносителя, что важно соблюдать.
Для упрощения обслуживания и ремонта аппарата с обеих сторон его рекомендуется оснастить отсекающими кранами. Это позволит во время демонтажа обойтись без сливания воды с контура.
При такой схеме установки насоса отопления вся нагрузка от его массы ложится на 1 или 2 шаровых крана: их количество зависит от пространственной ориентации прибора. Поэтому лучше не экономить, а приобрести качественную запорную арматуру, корпус которой имеет хорошую механическую прочность.
