Как подобрать насос?

Не так давно системы с принудительной циркуляцией теплоносителя были для владельцев частных домов недоступной роскошью. Такое оборудование использовалось исключительно в муниципальных и промышленных сетях. Сейчас, при возросших требованиях к комфорту и энергосбережению, циркуляционные насосы широко применяются и в быту.



Тепловые насосы


Тепловые насосы
Насос для ГВС UP 20-15 (GRUNDFOS)

Тепловые насосы
Насос для системы отопления UPS 32-120 F (GRUNDFOS) с фланцевым креплением

Тепловые насосы
Насос RL 30/70 (WILO)

Тепловые насосы
Для подбора насоса сначала определяют параметры рабочей точки системы, которую наносят на график Q, H. Кривая характеристики насоса должна проходить не ниже рабочей точки системы

Тепловые насосы
Классы энергоэффек-тивности электроприборов

Тепловые насосы
Переключатель скорости располагается на клеммной коробке насоса

Тепловые насосы
Трехскоростной насос UPS 25-60 (GRUNDFOS) с мокрым ротором и корпусом из чугуна для систем отопления, максимальный напор которого составляет 6 м, а подача - 3,3 м3/ч. У этого насоса входной и выходной патрубки расположены в линию, что позволяет легко его смонтировать. Расстояние между патрубками, называемое базой насоса, составляет у него 180 мм

Тепловые насосы
Специальные краны для монтажа насосов (BUGATTI)

Тепловые насосы
"Американки" для подключения насосов: из чугуна (для отопления) или латуни (для систем ГВС)

Тепловые насосы


Тепловые насосы
Насосы для системы отопления:
а - VA 65/130 (DAB) с максимальным напором 6,3 м и подачей 3 м3/ч;
б - трехскоростной насос для системы отопления Star RS 25/6-3P (WILO) имеет напор 6 м и подачу 3,5 м3


Тепловые насосы


Тепловые насосы
Результат установки насоса с корпусом из чугуна в систему ГВС. После года эксплуатации насос вышел из строя из-за заклинивания ротора электродвигателя. Первоначальная экономия обернулась большими затратами на приобретение и установку нового устройства. Корпуса насосов для ГВС изготовляют из корррозионно-стойких материалов, например нержавеющей стали или бронзы

Зачем нужен циркуляционный насос

Согласно законам физики, работа системы водяного отопления основана на циркуляции теплоносителя. Для того чтобы отопительные приборы отдавали необходимое количество тепла, поток теплоносителя должен быть достаточным (это определяется расчетом). Циркуляция теплоносителя может быть естественной и принудительной. Естественная достигается за счет разницы плотностей нагретой и охлажденной жидкости, принудительная - с помощью специального циркуляционного насоса.

Системы с естественной циркуляцией требуют значительного расхода топлива из-за необходимости поддерживать высокую температуру воды в подающей линии. Ведь чем выше температура воды, тем меньше ее плотность и, следовательно, выше скорость движения по трубам. При эксплуатации такой системы отопления трудно поддерживать в помещениях комфортную температуру, так как в системах с естественной циркуляцией проблематично использовать термостатическую запорно-регулирующую арматуру. Стоит ли говорить, что популярный сегодня теплый пол без циркуляционного насоса не обустроить?

Циркуляционный насос в системе горячего водоснабжения (ГВС) нужен в первую очередь для того, чтобы можно было получить горячую воду немедленно, открыв кран в любой точке водоразбора. Также к системе ГВС могут подключаться полотенцесушители, для работы которых необходима циркуляция теплоносителя.

В отличие от водоподъемных, которые поднимают воду на определенную высоту, циркуляционные насосы лишь заставляют ее двигаться по замкнутому кругу. Задача такого оборудования - перекачивать требуемый объем теплоносителя, преодолевая гидравлическое сопротивление трубопроводов и элементов системы.

 

Подбор насоса и немного теории

Основными параметрами циркуляционного насоса являются напор (Н), измеряющийся в метрах водяного столба, и подача (Q), или производительность, измеряемая в м3/ч. Максимальный напор - это наибольшее гидравлическое сопротивление системы, которое способен преодолеть насос. При этом его подача равняется нулю. Максимальной подачей называется наибольшее количество теплоносителя, которое может перекачать за 1 ч насос при гидравлическом сопротивлении системы, стремящемся к нулю. Зависимость напора от производительности системы именуют характеристикой насоса. У односкоростных насосов одна характеристика, у двух- и трехскоростных - соответственно две и три. У насосов с плавно изменяющейся частотой вращения ротора существует множество характеристик.

Подбор насоса осуществляют, учитывая прежде всего необходимый объем теплоносителя, который будет перекачиваться с преодолением гидравлического сопротивления системы. Расход теплоносителя в системе подсчитывают, исходя из теплопотерь отопительного контура и необходимой разницы температур между прямой и обратной линиями. Теплопотери, в свою очередь, зависят от многих факторов (теплопроводности материалов ограждающих конструкций, температуры окружающей среды, ориентации здания относительно сторон света и др.) и определяются расчетом. Зная теплопотери, вычисляют необходимый расход теплоносителя по формуле Q = 0,86•Pн/(tпр.т - tобр.т), где Q - расход теплоносителя, м3/ч; Pн - необходимая для покрытия теплопотерь мощность отопительного контура, кВт; tпр.т - температура подающего (прямого) трубопровода; tобр.т - температура обратного трубопровода. Для систем отопления разница температур (tпр.т - tобр.т) обычно составляет 15-20°С, для системы теплого пола - 8-10°С.

После выяснения необходимого расхода теплоносителя определяют гидравлическое сопротивление отопительного контура. Гидравлическое сопротивление элементов системы (котла, трубопроводов, запорной и термостатической арматуры) обычно берут из соответствующих таблиц.

Рассчитав массовый расход теплоносителя и гидравлическое сопротивление системы, получают параметры так называемой рабочей точки. После этого, используя каталоги производителей, находят насос, рабочая кривая которого лежит не ниже рабочей точки системы. Для трехскоростных насосов подбор ведут, ориентируясь на кривую второй скорости, чтобы при эксплуатации был запас. Для получения максимального КПД устройства необходимо, чтобы рабочая точка находилась в средней части характеристики насоса. Следует учесть, что во избежание возникновения гидравлического шума в трубопроводах скорость потока теплоносителя не должна превышать 2 м/с. При использовании в качестве теплоносителя антифриза, имеющего меньшую вязкость, приобретают насос с запасом мощности в 20 %.

Для наглядности рассмотрим пример выбора насоса для коттеджа площадью 200 м2, где смонтирована двухтрубная система отопления из полипропиленовых труб диаметром 32 мм и длиной 50 м. Температурный график системы отопления - 90/70°С. Допустим, что теплопотери дома составляют 24 кВт. Тогда необходимый массовый расход Q = 0,86•24/(90-70) = 1,03 м3/ч. Гидравлическое сопротивление находим по таблице - оно составляет 1,8 мбар/пог. м. Для трубы длиной 50 м сопротивление будет равно 90 мбар, или приблизительно 0,1 бар = 1 м вод. ст. Добавим к этому сопротивление элементов системы, равняющееся, скажем, 1 м вод. ст. Параметры точки: Q = 1,1м3/ч, Н = 2 м. Насос подберем по каталогу GRUNDFOS (Дания). Для наших целей подойдет трехскоростная модель UPS 25-40, ее стоимость составляет € 108.

Энергоэффективность насосов

В настоящее время производители насосного оборудования все больше внимания уделяют энергоэффективности своих изделий. По этому показателю все электрические приборы разделяют на классы, обозначаемые буквами латинского алфавита - от A до G. К классу А относятся самые экономичные на сегодняшний день устройства. Обычные одно- или трехскоростные насосы имеют энергопотребление на уровне класса C. При этом мощность устройств относительно невысока: по энергопотреблению они сравнимы с лампами накаливания в 75 или 100 Вт. К классу A могут принадлежать только насосы с электронным регулированием частоты вращения ротора электрического двигателя. Кроме того, можно отметить низкий уровень шума, создаваемого их электродвигателями.

Циркуляционные насосы с частотным регулированием на 50-70 % дороже обычных, поэтому их применение должно быть оправданно. Например, не имеет смысла применять насос с электронным управлением, если в системе отопления отсутствует термостатическая запорная арматура, а температура отопительного контура (прибора) меняется не за счет снижения массового расхода теплоносителя, а в результате изменения температуры воды в подающей линии (при помощи трех- или четырехходового крана с сервоприводом).

Устройство насоса

Циркуляционные насосы разделяются на две большие группы: с мокрым и с сухим ротором. Как следует из названия, в приборах первой группы ротор вращается непосредственно в теплоносителе, который в этом случае играет роль смазки. Статор изолирован от ротора гильзой. Преимуществами такого насоса являются простота конструкции, небольшие габариты и масса, низкий уровень шума, широкий круг выпускаемых моделей. К недостаткам относят возможность заклинивания ротора из-за скопления отложений на его поверхности, а также меньший диапазон температур окружающей среды, при которых устройство может нормально функционировать. В частных домах применяют в основном насосы с мокрым ротором.

Насосы с сухим ротором отличаются тем, что ротор электрического двигателя соединяется с валом крыльчатки помпы через торцевое уплотнение и не контактирует с теплоносителем. Преимущество названной конструкции заключается в возможности использования электродвигателей большей мощности и, как следствие, - в большей производительности устройств. Следует отметить и более широкий диапазон температур окружающей среды, поскольку двигатель в меньшей степени подвержен нагреву от теплоносителя. Недостатками таких насосов являются довольно внушительные габариты и более высокий, чем у устройств с мокрым ротором, уровень шума.

Стандартный диапазон рабочих температур тех и других циркуляционных насосов - 2-110°С. Таким показателям соответствует, например, модель UPS 25-60 (GRUNDFOS, Дания; цена - € 130) или VA 25/180 (DAB, Италия; цена - € 82). Устройства в специальном исполнении способны работать при температуре теплоносителя от -25 до +140°С. Возможность действия насоса с теплоносителем, имеющим отрицательную температуру, пригодится тем, кто надолго покидает дом в холодное время года, отключив отопление (при этом необходимо, чтобы в систему был залит незамерзающий теплоноситель). Запуск такого устройства при температуре в доме  - 10-15°С пройдет без проблем, тогда как насос с обычным температурным диапазоном может испортиться. Корпуса насосов для систем отопления изготовляют из чугуна, а для систем ГВС - только из нержавеющей стали или бронзы. Рабочее колесо, как правило, выполняют из термостойкого пластика.

Некоторые недобросовестные монтажные организации устанавливают в системы ГВС насосы с корпусом из чугуна, что позволяет заказчику сэкономить небольшую сумму. Плата за такую экономию - повышение содержания железа в системе ГВС и вероятность заклинивания ротора насоса из-за скопления отложений, вплоть до выхода электродвигателя из строя.

Для удобства монтажа входной и выходной патрубки насоса располагают по одной линии (так называемое in-line-исполнение).

Для защиты двигателя при заклинивании ротора некоторые модели насосов снабжаются термореле, разрывающими цепь питания при перегреве. Существуют насосы, не боящиеся заклинивания, - с так называемым сферическим ротором. В этих моделях магнитное поле передается от статора к ротору в водной среде, через проводящие части насоса. В отличие от традиционных устройств с мокрым ротором сферический электродвигатель не имеет подшипников. Камера с ротором герметично отделена от статора сферическим стаканом из нержавеющей стали. В результате этот тип насосов оказывается менее восприимчивым к воздействию содержащихся в воде примесей и известковых отложений. Для очистки прибор очень легко разобрать, не снимая корпус с трубопроводов. При этом нужно просто отсоединить от корпуса электродвигатель, повернув резьбовое кольцо. Заметим, что насосы со сферическим ротором выпускаются только для систем ГВС.

В ответственных случаях для увеличения надежности системы применяют так называемые сдвоенные насосы. В них имеется одно рабочее колесо, приводимое в движение попеременно то одним, то другим электродвигателем. Последние располагаются в общем корпусе. При выходе из строя одного из них автоматически включается второй. В нормальном режиме, для равномерной наработки, двигатели сменяют друг друга через равные промежутки времени. Стоит такая пара несколько дешевле, чем два обычных прибора. Так, например, модель UPD 32-80 F (GRUNDFOS) предлагается по цене € 644.

Сравнительные характеристики циркуляционных насосов для систем отопления (напряжение - 230 В)

 

ПроизводительНазвание моделиНапор, мПодача, м3Потребляемая мощность, ВтСтоимость, €
GRUNDFOSUPS 25-6063,890130
Alpha 25-6063,890170
UPE 25-6063,3100242
WILOStar RS 25/663,599122
Top-E 25/1-776,4200521
DABVA 25/1802,535576
VEA 55/1805,239182
NOCCHI PUMPSR2S 25-7074,8140129
KSBRio 25-777,2185235
VORTEXHZ 401-2543,27875
WESTER LINEWP 42542,37862
Сравнительные характеристики циркуляционных насосов для систем горячего водоснабжения (напряжение - 230 В)

 

ПроизводительНазвание моделиНапор, мПодача, м3Потребляемая мощность, ВтСтоимость, €
GRUNDFOSUP 15-14 B Comfort1,40,7325113
UP 20-30 N32,795214
UPS 25-60 B63,790283
WILOWilo Star-Z 15 C1,240,4628177
Wilo Star-Z 20/11,71,138147
DABVS 16/1501,581,848135
NOCCHI PUMPSR2X 20-3032,487184
VORTEXBW 40143,278220
Особенности использования насосов в системах ГВС

Обычно для циркуляции горячей воды не требуется насос большой производительности. Но условия работы такой модели существенно отличаются от условий отопительных систем. Высокое содержание кислорода в водопроводной воде не позволяет использовать в данном случае устройства с чугунным корпусом.

Плохо подготовленная вода (с повышенным содержанием солей жесткости) приводит к образованию на роторе насоса известковых отложений. Наиболее интенсивно это происходит при температуре воды более 55-60°С. Чтобы оградить оборудование от такой напасти, многие производители снабжают свои устройства терморегуляторами, которые отключают насос при достижении теплоносителем "опасной" температуры. Для удобства эксплуатации и уменьшения энергозатрат целесообразно включать и выключать циркуляционный насос системы ГВС по определенной программе.

Если насос подключается к современной панели управления котла, эта проблема решается на программном уровне. Если же на котле установлена стандартная панель управления или панель, не поддерживающая подключение циркуляционного насоса системы ГВС, можно приобрести насос со встроенным таймером, например модель BWZ 152 (VORTEX, Германия) стоимостью € 120.

Для работы котла на систему отопления и нагрев воды в бойлере компания GRUNDFOS выпускает комбинированный насос UPP 15-50. Он состоит из двух насосов в общем корпусе. Один из них предназначен для циркуляции теплоносителя в системе отопления, а другой является загрузочным насосом бойлера косвенного нагрева. В конструкцию входит переключающий клапан. Стоимость модели - € 228.

Производители и цены

На российском рынке широко представлены насосы таких компаний, как GRUNDFOS (Дания), VORTEX, KSB, WILO (Германия), DAB, WESTER LINE (Великобритания) и др. Стоимость циркуляционных насосов для систем отопления относительно невысока: € 70-80 за устройство с одной скоростью вращения вала, производительностью 2-3 м3/ч и напором 4-5 м. Насосы с частотным регулированием той же мощности обойдутся потребителю в € 120-150. Цена на более мощные устройства, используемые в системах отопления коттеджей площадью 700-800 м2, может доходить до € 500-700 и более. Но срок службы насоса - не менее десяти лет при непрерывной эксплуатации, поэтому такие затраты можно считать незначительными. Цены на циркуляционные насосы для систем ГВС начинаются от € 80-90.

Монтаж насоса

Насос устанавливают на подающий трубопровод, в разрез трубы. Для подключения используют быстроразборные соединения с накидной гайкой ("американкой") или специальные краны для обвязки. Запорную арматуру для монтажа насосного оборудования предлагают OVENTROP (Германия), GIACOMINI, BUGATTI (Италия) и другие производители. Стоимость одного крана диаметром 1 дюйм - € 7-10. При монтаже важно, чтобы ось вращения двигателя находилась в горизонтальной плоскости. Если в системе отопления имеется мембранный расширительный бак, насос располагают после точки его подключения по направлению движения теплоносителя. Такая компоновка оборудования позволяет более эффективно удалять воздух.

По окончании монтажа всей системы производят ее наполнение. Нельзя забывать, что после запуска насоса с мокрым ротором необходимо удалить воздух из его камеры. Для этого устанавливают максимальную частоту вращения двигателя и откручивают защитный колпачок. Из отверстия начинает выходить вода с пузырьками воздуха. Когда он выйдет, колпачок закручивают вновь. Кстати, наличие воздуха в насосе может стать причиной возникновения шума.

Профилактика заклинивания ротора

Иногда насосы надолго остаются без работы. для профилактики заклинивания вала их надо периодически включать на непродолжительное время. При наличии современной панели управления, например Loga-matic 4211 (BUDERUS, Германия; стоимость - € 1300), необходимость профилактических мероприятий отпадает, так как все сделает автоматика. Но если заклинивания ротора избежать не удалось, не стоит отчаиваться. Открутите защитный колпачок на торце вала, вставьте в шлиц на валу плоскую отвертку и несколько раз проверните ротор.