Циркуляционные насосы в системах отопления

     В зимний период эффективность работы системы отопления приобретает особое значение. Еще несколько лет назад большинство систем отопления состояли из котла, нагревающего воду, трубной разводки и радиаторов. В последнее время к элементам вышеописанной системы добавился специальный насос, называемый циркуляционным.

    Установка циркуляционного насоса позволила, во-первых, уменьшить диаметр используемых труб и достичь экономии в потреблении котлом газа или иного топлива.
Во-вторых, если раньше труба подачи (по которой подается горячая вода на радиаторы) не могла быть ниже уровня обратки (по ней более прохладная вода из радиаторов возвращается в котёл), то теперь это ограничение снято. Благодаря этому стало возможным устраивать "тёплый пол" и располагать трубную разводку более компактно.
В-третьих, температура воды во всех точках системы отопления практически одинакова. То есть, при правильном монтаже системы отопления на втором этаже частного дома в самой дальней комнате радиатор будет такой же самой температуры, как и ближний к котлу.
    Эти преимущества и объясняют повсеместное распространение циркуляционных насосов.

    Большинство циркуляционных насосов внешне очень похожи. Однако, качество сборки и используемых при изготовлении деталей у разных фирм-производителей отличается. Как правило, насосы китайской сборки обладают более низким качеством, чем немецкие (Wilo), итальянские или датские. Экономя на насосе и покупая китайский, иногда приходится покупать другой, взамен испортившегося. Насосы китайской сборки - это "рулетка", может повезти и насос прослужит верой и правдой долгие годы, а может и сгореть спустя непродолжительное время.

    Конструктивно циркуляционные насосы бывают с "мокрым" и "сухим" роторами. В насосах с "мокрым" ротором перекачиваемая жидкость смазывает подшипники вала и охлаждает сам ротор, плавающий в ней. От статора ротор отделяется специальным "стаканом". Сам вал и рабочее колесо (лопасти) изготавливают из металла, стекловолокна, керамики и других синтетических материалов. Последние варианты более практичны, так как, например, керамика не подвержена коррозии. В частных системах отопления применяют именно такой тип насосов - с мокрым ротором.
    Насосы с сухим ротором используют, как правило, в достаточно мощных установках. У этого типа насосов элементы электродвигателя не имеют соприкосновения с перекачиваемой жидкостью.

    Циркуляционные насосы разработаны с учетом длительной непрерывной эксплуатации, поэтому характеризуются малым потреблением электроэнергии, тишиной при работе и надежностью. Если при работе явственно слышен шум, то это может быть вызвано наличием воздуха в системе и его необходимо стравить. Убрать воздух нужно также и из насоса. Для этого, после монтажа в систему и заполнения её водой или иной рабочей жидкостью, следует включить максимальную скорость работы двигателя насоса, выкрутить специальный большой болт-заглушку в верхней части стакана и стравить воздух. Затем заглушку закручивают на место. Данная операция проводится лишь при условии, что в конструкции насоса предусмотрен данный механизм.

Циркуляционные насосы Wilo-Stratos	Циркуляционные насосы Laing	Циркуляционные насосы ESPA

    Обычно, специальный переключатель на корпусе насоса позволяет регулировать скорость вращения вала и, соответственно, влиять на быстроту перекачивания. В паспорте насоса приводится характеристика-диаграмма, представляющую собой зависимость напора от производительности, по которой можно выбрать нужную скорость. Как правило, максимальная эффективность достигается при наибольшей скорости, однако особенности системы отопления позволяют подобрать параметр индивидуально для каждого случая. Следует иметь в виду, что повышение скорости повышает и потребляемую мощность. Сейчас насосы, обычно, имеют три скорости, что обозначается в паспорте, например, 58/38/28. Эти цифры обозначают мощность, соответствующую каждой скорости. Прогресс не стоит на месте, поэтому в конструкцию насосов вносятся различные доработки, например функция автоматического регулирования позволяет автоматически выставлять требуемую производительность, а значит и мощность.

    Современные насосы очень экономны - некоторые модели потребляют всего 10 Вт. Наиболее эффективными в отношении потребления электроэнергии являются насосы класса "A". Столь низкая потребляемая мощность объясняется очень просто - так как циркуляционный насос устанавливается в замкнутой системе, то количество воды, выдающейся на подачу, равно количеству воды, приходящей по обратке и нагрузка минимальна. Следует отметить, что напряжение сети должно соответствовать паспортному, в противном случае электродвигатель насоса работает вне расчетных параметров, что неблагоприятным образом сказывается на нем. Проблемы с напряжением может решить стабилизатор, установленный либо на весь дом, либо только для насоса. Во втором случае финансовые затраты будут малы, так как мощность двигателя невелика.

   При выборе насоса для системы отопления следует учитывать несколько факторов: диаметр трубы, в разрыв которой будет осуществляться монтаж, производительность (кубических метров в час) и создаваемый насосом напор (метров водяного столба). Требуемые производительность и напор вычисляют по специальным формулам, учитывающим мощность котла и потери тепла в помещении (для производительности), а также гидравлическое сопротивление системы отопления, представляющее собой сумму сопротивлений трубопроводов, переходов, радиаторов отопления, всевозможных регуляторов температуры (для напора).

    Допустима установка заведомо более мощного насоса (с запасом), однако, такой подход неэкономичен как с точки зрения стоимости самого насоса, так и по потреблению электроэнергии. Для вычисления производительности "Q" (метров кубических в час) нужно знать тепловую мощность котла "N" (кВт) и значения температур в подаче (t1)и обратке (t2).
Q = N / (t1-t2);
     Обычно, при расчетах, температура "t1" берётся равной 90-95 градусов (это максимальное значение, которое способны создать большинство котлов). А "t2" считается равной 70. Хотя, теплопотери дома корректируют данное значение в ту или иную сторону. Чтобы узнать необходимый напор, нужно знать сопротивление элементов отопительной системы движению теплоносителя. При проектировании новой системы эти данные учитываются, так как приводятся в паспортах к приборам (трубы, радиаторы, регуляторы температуры и пр.).

H = R х L х Zf;

где
H - напор (в метрах вод.столба),
R - сопротивление прямой трубы (Па/м)
L - максимальная длина прямого участка трубы системы отопления (в метрах),
Zf - поправочный коэффициент.
"Zf " берется равным 1.3, если система не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни смесителем; если есть термовентиль, то коэффициент составит 2.2; а при наличии обоих приборов - будет равен 2.6. Таким образом, вычислив напор и подачу, можно получить так называемую "рабочую точку" циркуляционного насоса.

    В паспортах к насосам приводится специальный график, по которому, зная полученную рабочую точку, можно легко подобрать ближайшую подходящую модель. Следует отметить, что если по графику допустим выбор двух моделей - более и менее производительных, то нужно выбирать более экономичный, так как расчеты проводятся с учетом максимальной загрузки отопительной системы, а в подобном режиме её редко эксплуатируют. При большой системе допустима одновременная установка нескольких насосов, обеспечивающих согласованную работу.

    Насос можно устанавливать как на подаче, так и на обратке. Хотя, более рациональной является установка на обратке, так как температура теплоносителя, всё же, немного ниже, чем на подаче. А так как насос с мокрым ротором охлаждается прокачиваемой жидкостью то, чем ниже ее температура, тем оптимальнее тепловой режим работы насоса. Особо следует отметить, что и сам электродвигатель при работе выделяет тепло, значит температура корпуса будет равняться суммам температур прокачиваемого теплоносителя и электродвигателя. Как правило, на корпусе это значение указывается.  Оно достаточно велико и в ряде случаев достигает 120 градусов по Цельсию. Поэтому не следует поднимать панику, если корпус насоса при работе кажется слишком горячим.

    К особенностям установки при монтаже (если в паспорте не указывается другое) относится горизонтальное расположение стакана - цилиндрическая часть насоса, перпендикулярно трубе подключения. В этом стакане находится ротор с рабочим колесом (лопастями). Вал ротора закреплён на подшипниках. Именно поэтому неправильное (вертикальное) расположение стакана насоса при установке вызывает быстрый непредусмотренный износ подшипников валом ротора.