Природна циркуляція води при обігріві будинку зображено на схемі:

Для систем опалення з природньою циркуляцією спеціально зводять окремі тепло-електроцентралі, котельні та централізоване опалення. Тому і знайшла широке застосування система водяного опалення, що має насосну циркуляцію.

Рідина в такій системі проходить циркуляцію тільки за рахунок роботи циркуляційних насосів. Їх в системі зазвичай встановлюють два - робочий і запасний. Насоси встановлюються на зворотній лінії, перед нагріваючим котлом.

ІСТОРІЯ ВИНИКНЕННЯ НАСОСІВ

Вирішити проблему циркуляції теплоносія в системах водяного опалення інженери намагалися ще століття тому, намагаючись доручити цю задачу насосу з електродвигуном. Але існуючі на початок XX століття електродвигуни мали відкриті контакти, попадання води на них призводило до негайних аварій.

У 20-х роках минулого століття німецький інженер Готтлоб Баукнехт, що заснував компанію «Bauknecht», створив перший герметичний електродвигун. Через кілька років Вільгельмом Оплендером, власником і засновником компанії «Wilo», був створений циркуляційний насос, в якому був використаний електродвигун конструкції Баукнехта. В «сухому» насосі Оплендера привід від двигуна до аксіального колеса, установленого в коліні труби, виконувався у вигляді валу, герметизованого сальниковими ущільненнями. Вільгельм Оплендер назвав свій циркуляційний насос «прискорювачем циркуляції». З 1929 по 1955 роки насоси такої конструкції випускалися і застосовувалися в опалювальних системах Європи і США.

Головним недоліком циркуляційного насоса Опледера було наявність сальникових ущільнень, які швидко зношувалися при найменших нерівностях на поверхні валу, так і матеріал сальникового набивання не відрізнявся особливою міцністю. Була потрібна часта зміна сальникової набивки, поверхня валу потребувала періодичного шліфування і полірування.

70 років тому був створений перший циркуляційний насос «мокрого» типу - його винайшов Карл Рютчи, швейцарський інженер і засновник компанії «Rutschi pumpen AG». Електродвигун у насосі конструкції Рютчи монтувався на коліні, за яким прокачувалася вода, і був надійно герметизований. Воді при цьому відводилася роль змащення.

Пізніше коліно, по якому проходив теплоносій, було замінено на «равлик», з цього моменту «равлик» використовується в конструкції кожного сучасного насосу для систем опалення.

Класичні системи опалення припускають природну циркуляцію носія теплової енергії. Але доставка тепла таким способом, як правило, буває недостатньою в зв'язку з тим, що тиск в цих системах не вище 0,6 МПа. Для посилення циркуляції теплоносія та підвищення тиску в системі використовується тепловий насос циркуляційний. Автономні системи опалення на сучасному етапі забезпечені саме такими насосами у зв'язку з тим, що вони забезпечують надійну, ефективну роботу опалю-вальної системи в цілому, подовжують строк її служби.

 

Щоб досягти такого результату, потрібно правильно підібрати циркуляційний насос. Це дозволить виключити всілякі збої в роботі всієї системи, знизити шуми в радіаторах і трубо-проводі, заощадити електроенергію і, найважливіше - підвищити тепловіддачу системи.

ПРИНЦИП РОБОТИ НАСОСА

Основна мета роботи насоса - допомогти теплоносію подолати опір в опалювальній системі, який виникає на окремих її ділянках. Як це досягається?

Теплоносій засмоктується насосом в систему з одного боку, а з іншого він примусово нагнітається в трубопроводі за рахунок створення відцентрової сили з допомогою крильчатки насоса. Тобто, у вхідному патрубку створюється розрідження, а на вихідному - компресія.

 

Треба зауважити, що застосування циркуляційного насоса в системах старого зразка, де використані металеві труби великого діаметру, забезпечить економію витрат газу від 20 до 30%. За рахунок того, що теплоносій, який примусово циркулює в системі швидше повер-тається в опалювальний котел, не встигнувши до кінця

 

втратити теплову енергію. Тому потрібно менше витрат на те, щоб забезпечити теплоносій новою порцією тепла і знову відправити в кругову систему опалення.

Зверніть увагу! При правильній установці циркуляційного насоса його вал завжди розташовується горизонтально. Якщо вал буде займати вертикальне положення, насос втратить свою продуктивність на 30%.

ВИДИ НАСОСІВ ОПАЛЕННЯ

Існує два види насосів: з сухим і з мокрим ротором.

«Сухий» ротор не контактує з носієм тепла - його робоча частина за допомогою ущільнювальних кілець відокремлена від електричного двигуна.

Коефіцієнт корисної дії насоса такої конструкції досягає 80%. На жаль, робота насоса з «сухим» ротором супроводжується гучним шумовим ефектом.

«Мокрий» ротор, навпаки, разом з крильчаткою насоса занурений в теплоносій, який охолоджує електродвигун, виконуючи роль мастила. За рахунок цього рівень шуму, який створюється двигуном, значно нижче. Такий двигун тривалий час (роками) не потребує особливого технічного обслуго-вування, але його робота менш ефективна - його ККД знижується до 50%. Тихо працючий тепловий насос «мокрого» типу частіше застосовується для циркуляції теплоносія в побутових опалювальних системах.

Ці деталі важливо знати для того, щоб визначитися, як вибрати насос для опалення, який буде придатним для функціонування системи опалення у ваших умовах.

 

ВИБІР НАСОСА ОПАЛЕННЯ

При виборі насоса необхідно враховувати наступні параметри:

1.  Діаметр труби в місці приєднання насоса.

Типові настройки вашої системи опалення можуть бути - 25 мм (або 1'') та 32 мм (або 1 1\4 ''). При виборі насоса слід переконатися в наявності у його комплектації спеціальних накидних гайок для швидкого монтажу і демонтажу насоса.

Вам має бути відома довжина насоса - 130 або 180 мм. Перед монтуванням нової системи рекомендується отримати консультацію фахівців - продавця-консультанта або безпосередньо монтажника вашої майбутньої системи.

2. Продуктивність теплового насоса (витрата насоса).

Головний параметр, що визначає роботу насоса, представляє собою об'єм теплоносія, який перекачується тепловим насосом. Його розраховують за такою формою:

Q = N:(t2-t1), де

Q - витрата насоса;

N - показник (потужність) джерела тепла, яким може бути газова колонка або котел;

t1 - температура води, що знаходиться в зворотному трубопроводі. Зазвичай вона варіюється в межах +60 ÷ + 70 °С;

t2 - температура води, що знаходиться в подаючому трубопроводі, тобто виходить з джерела тепла (котла або газової колонки). Як правило, котли підтримують робочу температуру в межах 90 ÷ 95 °С.

Розрахунок майбутньої системи, розрахунок її втрат, гідравлічний розрахунок здійснюється з тією метою, щоб підібрати розрахункові параметри того насоса, який впорається з опором в системі.

3. Рівень підйому системи.

Це показник максимального напору, на який здатна ваша система опалення. Цей показник відображає сумарну величину гідравлічного опору по всій теплосистемі. Поверховість опалюваної будівлі з замкнутою системою опалення не має визначального значення при розрахунках гідравлічного опору в мережах, які в середньому становлять 2-4 метри водяного стовпа. Для систем опалення, традиційно змонтованих в малоповерхових будинках, цей параметр ідентичний.

Максимальний напір також як і діаметр приєднання зазначаються безпосередньо у маркуванні того чи іншого насоса. Наприклад, «Циркуляційний насос GRUNDFOS UPS 25-60" має діаметр приєднання 25 мм, а максимальний напір 6 м водяного стовпа (тобто 0,6 атм). Існують насоси з висотою підйому 3 м, 4 м, і навіть 8 м. Тоді в їх маркуванні будуть вказані цифри 30, або 40, або 80.

4. Потреба в енергії.

Існує ще один параметр, який також варто враховувати, хоча і побічно. Це потреба будинку у теплі. Значення цього параметра вписується в паспорт будівлі при її проектуванні. Якщо такі дані в паспорті відсутні, їх неважко розрахувати самостійно.

Для кожної країни прийняті свої стандарти тепла на 1 м². Європейський стандарт для опалення 1 м² одно - або двоквартирного будинку складає 100 Вт, для багатоквартирного - 70 Вт. Український стандарт для кожного регіону країни встановлений згідно з СНіП «Опалення, вентиляція і кондиціонування» (2.04.05-91).

5. Витрата електроенергії.

Кожен насос має до трьох положень включення в електричну

мережу. Табличка на корпусі насоса містить відомості про спожи-вання ним електричного струму (параметри навантаження). Кожне положення перемикача відповідає новій продуктивності насоса, тобто кількості теплоносія в годину, яка перекачується насосом по опалювальній системі. Третя позиція перемикача відповідає максимальній продуктивності даного насоса, а максимальне споживання струму насосом вказано в табличці на його корпусі.

Насоси, які випускаються серійно мають усереднені характе-ристики. Тому важливо врахувати індивідуальність вашої системи опалення.

Зверніть увагу! Вибираючи підходящий для вашої системи насос, переконайтеся в можливості його роботи в декількох режимах, коли його потужність перевищує розрахункову на 5-10 відсотків

Класична система опалення:

1. Циркуляційний насос, 2. Радіатори опалення, 3. Джерело нагріву теплоносія,
4. Мембранний бак, 5. Пульт керування, 6. Кульовий кран

 

Отже, вибираючи насос за трьома його основними параметрами - витратами, приєдну-вальному діаметру і висоті напору слід знати, що отримані всі ці характеристики є максимальними показниками роботи насоса. І так як подібний режим протягом усього періоду опалення буде тривати мізерна кількість часу, то правильним буде підбір насоса з дещо заниженими характеристиками. Це обґрунтовано дозволить не тільки значно заощадити кошти, але і в подальшому скоротити витрати на електроенергію. Побоювання мерзнути у своєму помешканні в сильні морози абсолютно марні.

ВИБІР МІСЦЯ І УСТАНОВКА ЦИРКУЛЯЦІЙНОГО НАСОСА

«Мокрий» насос можна встановити як на зворотному, так і на подаючому трубопроводі. Популярність установки на зворотному трубопроводі пов'язана зі старими моделями насосів - їх ставили тільки на зворотну лінію, оскільки прохід через неї більше холодної води продовжував строк служби сальникової набивки, ротора і підшипників.

Під час роботи насоса в трубопроводі до розширювального бака і після нього створюється різний тиск: у першому випадку компресія, у другому - розрідження. Статичний тиск, що створює розширювальний бак, буде впливати на роботу опалювальної системи з циркуляційним насосом. Необхідно враховувати, що гідростатичний тиск у зоні подачі насоса, буде вище звичайного (в стані спокою) тиску води. З іншого боку, в тій частині

опалювальної системи, звідки насос всмоктує теплоносій, тиск буде зниженим, його рівень не тільки може впасти до атмосферного, але і призвести до розрідження. Різниця тисків в опалювальній системі може призвести до закипання води, а також вивільнення або всмоктуванню повітря.

Циркуляція теплоносія в системі опалення не буде порушена, якщо при її побудові врахувати одну умову - в будь-якій точці зони всмоктування гідростатичний тиск повинен бути тільки надмірним. Досягти його дотримання можна наступними способами:

1. Підняти розширювальний бак на висоту від 0,8 м над найвищою точкою трубопроводу опалення. Цей спосіб найбільш простий, якщо виконується зміна системи опалення з природною циркуляцією на примусову, проте здійснення можливо лише при достатній висоті приміщення горища і потрібно добре утеплити розширювальний бак.
2. Помістити розширювальний бак у верхню точку трубопроводу з тим, щоб ввести верхню ділянку опалювальної системи в зону нагнітання насоса. Сучасні опалювальні системи (цей прийом використовується саме для них), заздалегідь розраховані на примусову циркуляцію, будуються з нахилом трубопроводу «до котла», а не «від нього», як в системах опалення з природною циркуляцією. Мета: бульбашки повітря при такій побудові нахилу будуть рухатися по потоку води, захоплені напором від циркуляційного насоса, тобто рух проти потоку води для бульбашок повітря, звичайний для систем з природною циркуляцією, буде неможливим. В результаті найвища точка в системі опалення буде не на основному стояку, а на далекому;
3. Перенесення труби з розширювальним баком від подаючого стояка та її врізання в зворотну лінію. Неподалік від циркуляційного насоса, перед його всмоктуючим патрубком. При такій реконструкції існуючої системи опалення отримаємо оптимальні умови для роботи примусової насосної циркуляції.
4. Даний спосіб підійде не для всіх моделей насосів - підключення циркуляційного насоса в подаючу ділянку трубопроводу, безпосередньо за точкою введення розширювального бака. Зовні така переробка існуючої опалювальної системи виглядає просто, але температура теплоносія в цій ділянці опалювального контуру буде особливо висока - переконайся перш за все, що дана модель насоса дійсно витримає такі несприятливі умови роботи.

Визначившись з місцем встановлення насосу, переходимо до установки. Знадобиться фільтр грубої очистки, зворотний клапан (для закритих систем під тиском), байпас і гайкові ключі (від 18 до 36 мм) - всі елементи під різьбовий діаметр насоса. На основну трубу, між введенням і виведенням бай пасу, який врізається, необхідно встановити запірний кран відповідного діаметра. Особливо зручно, якщо вибрана модель насоса має роз'ємні різьбові з'єднання, інакше доведеться докуповувати їх окремо.

Байпас, що застосовується в системах опалення, являє собою невеликий відрізок трубопроводу, установлюваний паралельно запірній і регулюючій арматурі, його завдання - перемикання системи опалення на природну циркуляцію при збої в енергопостачанні і поломці насоса. Для нормальної роботи опалювальних приладів діаметр труби байпасу повинен бути рівним діаметру стояка, в який врізається.

Порядок встановлення приладів на байпасі, по напрямку теплоносія: фільтр, зворотний клапан (якщо необхідно) і циркуляційний насос. Вкладування байпасу в стояк здійснити через запірні крани - при переведенні системи на природну циркуляцію і при поломці приладів на байпасі ці крани перекриваються, відкривається запірний кран під байпасом.

Для ефективної роботи «мокрого» насоса і для запобігання накопичення повітря байпас встановлюється строго горизонтально. На всяк випадок серед встановлених на байпасі приладів можна встановити автоматичний відвідник повітря - в будь-яке місце, не дуже важливо, але у вертикальному положенні.

Переваги автовідника повітря перед класичним краном Маєвського, яким оснащуються деякі радіатори опалення - випуск і подальше перекриття цього приладу здійснюється автоматично, а кран конструкції Маєвського необхідно вигвинчувати і загвинчувати вручну.