Эффективный способ автоматизации обогрева: принцип действия и устройство циркуляционного насоса для отопления

Решить проблему замедленного прогрева и уменьшить сечение магистралей просто — достаточно поставить циркуляционный насос.

Это такое устройство, поддерживающее постоянное упорядоченное перемещение теплоносителя внутри труб и компенсирующее сопротивление потоку самой системы.

В результате котёл работает с меньшей нагрузкой, скорость прогрева увеличивается, магистрали становятся более компактными и незаметными. И эффективно обогреть уже можно больший объем. Плюс КПД вырастает минимум на треть.

Конструкция циркуляционных насосов в доме: как они устроены?

Конструкция циркуляционного насоса ничего сложного не представляет. Автомобильная помпа или дренажная система работают по тому же принципу.

Есть электродвигатель, использующийся в качестве привода, и турбина.

Точнее, центробежное крыльчатое колесо. Крыльчатка заключена в корпус-улитку от которого отходят два патрубка.

У одного из патрубков во время работы создаётся разрежение, у другого — компрессия.

Справка! Помимо этого, у каждого устройства есть ещё электрическая часть, отвечающая за коммутацию и изменение режимов работы.

Два основных вида устройства для системы отопления

Циркуляционные насосы различают по условиям работы. Если ротор соприкасается с рабочей средой, то он называется мокрым. Если ротор изолирован от перекачиваемой жидкости, то он называется сухим.

Принцип работы сухого ротора

Ротор устроен без активного возбуждения (постоянный магнит) и соприкасается с перекачиваемой жидкостью — так называемый мокрый. Находится в отдельном стакане, изолированном от электрического статора.

Внимание! Роль смазки и охлаждения играет транспортируемая среда.

• простота устройства;
• сравнительно низкая цена;
• долгий срок службы;
• бесшумность работы;
• компактность.

Фото 1. Циркуляционный насос с сухим ротором Wilo Crono Bloc-BL 50/220-3/4 с высоким уровнем КПД.

• низкий КПД;
• необходимость точного соблюдения правил монтажа — ротор располагается строго горизонтально;
• чувствительность к чистоте — абразивные примеси в теплоносители резко сокращают срок службы;
• повышенная шумность;
• необходимость регулярного техобслуживания и меньший срок службы.

В каком режиме работает мокрый ротор?

Чаще в частном доме устанавливают циркуляционные насосы с мокрым ротором. При этом их низкая эффективность не играет особой роли, поскольку итоговая затрачиваемая мощность невелика. Куда важнее бесшумный режим, долговечность, нетребовательность к ТО и компактность.

Фото 2. Циркуляционный насос с мокрым ротором Making Oasis Everywhere CN-22/2, компактный и долговечный.

Особенности подключения

При подключении прибора желательно учитывать ряд рекомендаций. Соблюдение несложных правил увеличит срок службы системы, она должна работать более эффективно.

Лучше, когда поток, создаваемый насосом, ориентирован горизонтально. При вертикальной направленности эффективность падает на 30%.

Как уже говорилось, ротор мотора располагается горизонтально.

В противном случае возможен перегрев и преждевременный выход из строя. Соблюдение этого условия обязательно!

Устройство лучше ставить на обратной магистрали — для снижения тепловой напряжённости.

Кроме того, перед ним стоит установить грязевой фильтр — ротор чувствителен к наличию примесей окалины, песка, накипи.

Важно! При монтаже предусматривают обводную магистраль — байпас с обязательным перекрывающим шаровым краном или автоматическим клапаном. Это позволит менять оборудование, не нарушая работы системы.

На входе и выходе устройства также ставят отсекающие шаровые краны на случай ремонта или профилактики. Их можно заменить на один кран или автоматический шаровой клапан.

Питающую магистраль лучше подключать до насоса — его место между нею и котлом.

Полезное видео

Видеообзор популярных циркуляционных насосов, их характеристика, и принцип работы.

Какая должна быть эффективность?

Расход электроэнергии таким устройством невелик, но за год накапливается солидный дебет. Поэтому большинство моделей оборудованы трехступенчатым регулятором, позволяющим оптимально настроить работу системы отопления.

Кроме того, в современных конструкциях предусмотрена электронная регулировка мощности, меняющая скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры теплоносителя. Это делает работу отопления более эффективной.

Характеристики и критерии выбора циркуляционного насоса

1 Циркуляционные насосные установки устройство и принцип функционирования

В замкнутых отопительных системах требуется принудительная циркуляция горячей воды. Эту функцию выполняют циркуляционные насосы, которые состоят из металлического мотора либо ротора, присоединенного к корпусу, изготавливаемого чаще всего из нержавеющей стали. Выброс теплоносителя обеспечивается крыльчаткой. Она располагается на валу ротора. Вся эта система приводится в действие электрическим двигателем.

Также в конструкции описываемых установок имеются следующие элементы:

• запорный и обратный клапаны;
• проточная часть (обычно ее делают из бронзового сплава);
• термостат (он предохраняет насос от перегрева и обеспечивает экономичное функционирование устройства);
• таймер работы;
• разъем (штекерный).

Насос при монтаже в систему отопления производит втягивание воды, а затем ее подачу за счет центробежной силы в трубопровод. Указанная сила образуется тогда, когда крыльчатка производит вращательные движения. Циркуляционный насос будет работать эффективно только при условии, что создаваемый им напор без затруднений справляется с сопротивлением (гидравлическим) различных компонентов системы обогрева (радиатора, непосредственно трубопровода).

Как работает агрегат

Принцип действия циркуляционного агрегата очень схож с работой дренажного насоса. Если этот прибор установить в отопительную систему, то он будет вызывать движение теплоносителя за счёт захватывания жидкости с одной стороны и нагнетания её в трубопровод с другой стороны

Принцип действия циркуляционного агрегата очень схож с работой дренажного насоса. Если этот прибор установить в отопительную систему, то он будет вызывать движение теплоносителя за счёт захватывания жидкости с одной стороны и нагнетания её в трубопровод с другой стороны. Всё это происходит за счёт центробежной силы, которая образуется в процессе вращения колеса с лопастями. В ходе работы прибора давление в расширительном баке не изменяется. Если требуется повысить уровень теплоносителя в отопительной системе, устанавливают повышающий насос. Циркуляционный агрегат только способствует преодолению водой силы сопротивления.

Схема установки прибора выглядит так:

• На трубопроводе с горячей водой, поступающей от нагревателя, устанавливается циркуляционный насос.
• На отрезке магистрали между насосным оборудованием и нагревателем монтируется пропускной клапан.
• Трубопровод между пропускным клапаном и циркуляционным насосом соединяется байпасом с обратным трубопроводом.

Такая схема установки подразумевает выброс теплоносителя из прибора только в том случае, если агрегат заполнен водой. Чтобы длительно удерживать жидкость в колесе, на конце трубопровода сооружается приёмник, оборудованный обратным клапаном.

Циркуляционные насосы, используемые в бытовых целях, могут развивать скорость теплоносителя до 2 м/с, а агрегаты, применяемые в промышленной области, ускоряют теплоноситель до 8 м/с.

Стоит знать: любой вид циркуляционного насоса работает от электросети. Это довольно экономичное оборудование, поскольку мощность двигателя у крупных производственных насосов составляет 0,3 кВт, а у приборов бытового назначения – всего 85 Вт.

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.

4 Схемы и стандарты монтажа насосного оборудования своими руками

Установка циркуляционных насосов производится двумя способами. Первая схема подключения агрегата – двухтрубная. Такой способ подключения описывается высоким перепадом температур в системе и переменным расходом теплоносителя. Вторая схема – однотрубная. В этом случае перепад температур в системе отопления будет незначительным, а расход носителя постоянным.

Установленный циркуляционный насос

Подключение насоса своими руками выполняют по инструкции, которая прилагается к агрегату. В ней указывается и порядок монтажа функциональной арматурной цепочки. Перед установкой насоса не забудьте слить из системы всю воду. Нередко возникает необходимость и в ее очистке. В период эксплуатации отопительного котла на внутренних поверхностях труб собирается немало мусора, который ухудшает технические показатели системы.

Специалисты советуют размещать циркуляционную установку перед котлом – на обратке. Делается это для того, чтобы исключить риск закипания отопительной системы открытого типа из-за вакуума, который создается при монтаже насоса на подаче. Кроме того, если вы установите циркуляционный агрегат на обратке, безаварийная его эксплуатация будет существенно увеличена благодаря тому, что он станет функционировать при пониженных температурах.

Сама процедура установки насоса выглядит так:

1. Делаете обвод (на профессиональном сленге – байпас) на участке, где будет размещаться насос. Диаметр байпаса всегда берется немного меньшим по сравнению с сечением основной трубы.
2. Монтируете (строго по горизонтали) вал насосного устройства, сверху размещаете клеммную коробку.
3. Ставите краны (шаровые) с обеих сторон насоса.
4. Устанавливаете фильтр. Без этого приспособления эксплуатировать оборудование не рекомендуется.
5. Размещаете автоматический (как вариант – ручной) выпускной клапан над обводной линией. Это устройство позволит вам осуществлять прочистку воздушных пробок, регулярно образующихся в системе.

Далее на участке входа-выхода циркуляционного агрегата ставится арматура (запорная). Для открытой системы отопления дополнительно необходим расширительный бачок (в закрытых комплексах не ставится). Финальный этап монтажных работ – обработка хорошим герметиком всех без исключения узлов соединения различных элементов системы.

Основные разновидности

Все циркуляционные насосы для систем отопления делятся на два конструктивных типа: устройства с «сухим» ротором и насосы циркуляционные с «мокрым» ротором.

В циркуляционных насосах первого типа, что понятно уже из их названия, ротор не контактирует с жидкой рабочей средой – теплоносителем. Крыльчатка таких помп отделена от ротора и статора уплотнительными стальными кольцами, прижимающимися друг к другу при помощи специальной пружины, компенсирующей износ этих элементов. Герметичность данного уплотнительного узла в процессе работы насоса обеспечивает тонкая прослойка воды между стальными кольцами, формирующаяся за счет разницы между давлениями в системе отопления и во внешней среде.

Циркуляционные насосы для отопления с «сухим» ротором отличаются достаточно высокими КПД (89%) и производительностью, но есть у гидромашин данного типа и недостатки, в том числе сильный шум при работе и сложность в эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте. Как правило, насосами данного типа оснащают отопительные системы промышленного назначения, в бытовых системах обогрева они используются достаточно редко.

Одноступенчатый циркуляционный насос с «сухим» ротором

Циркуляционный насос для систем отопления, оснащенный ротором «мокрого» типа, – это устройство, крыльчатка и ротор которого находятся в постоянном контакте с теплоносителем. Рабочая среда, в которой происходит вращение ротора и крыльчатки, выполняет роль смазки и охлаждающей жидкости. Статор и ротор насосов данного типа изолируются друг от друга при помощи специального стакана, изготовленного из нержавейки. Такой стакан, внутри которого располагаются вращающиеся в среде теплоносителя ротор и крыльчатка, защищает обмотку статора, находящуюся под напряжением, от попадания на нее рабочей жидкости.

КПД насосов данного типа довольно невысокий и составляет всего 55%, но технических возможностей такого устройства вполне достаточно для того, чтобы обеспечить циркуляцию теплоносителя в системах обогрева домов не слишком большой площади. Если говорить о достоинствах циркуляционных насосов с «мокрым» ротором, то к ним следует отнести минимальное количество шума, издаваемого при работе таких устройств, высокую надежность, простоту в эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.

Циркуляционный насос «мокрого» типа

Подключение к электропитанию

Работают циркуляционные насосы от сети 220 в. Подключение — стандартное, желательна отдельная линия электропитания с автоматом защиты. Для подключение требуются три провода — фаза, ноль и заземление.

Схема электрического подключения циркуляционного насоса

Само подключение к сети можно организовать при помощи трехконтактных розетки и вилки. Такой способ подключения используется, если насос идет с подключенным питающим проводом. Также можно подключить через клеммную колодку или напрямую кабелем к клеммам.

Клеммы располагаются под пластиковой крышкой. Ее снимаем, открутив несколько болтов, находим три разъема. Они обычно подписаны (нанесены пиктограммы N — нулевой провод, L — фаза, а «земля» имеет интернациональное обозначение), ошибиться трудно.

Куда подключать кабель электропитания

Так как от работоспособности циркуляционного насоса зависит вся система, имеет смысл сделать резервированное питание — поставить стабилизатор с подключенными аккумуляторами. При такой системе электропитания все будет работать и несколько суток, так как сам насос и автоматика котла «тянут» электричества по максимуму 250-300 Вт. Но при организации надо все просчитать и подобрать емкость аккумуляторов. Недостаток такой системы — необходимость следить за тем, чтобы аккумуляторы не разряжались.

Как подключить циркуляционник к электричеству через стабилизатор

Здравствуйте. Моя ситуация, насос 25 х 60 стоит сразу после электрокотла на 6 квт, далее магистраль из трубы 40 мм идёт в баню (там три стальных радиатора) и возвращается к котлу; после насоса ответвление вверх, далее 4 м, вниз, окольцовывает дом 50 кв. м. через кухню, далее через спальню, где удваивается, потом зал, где утраивается и вливается в обратку котла; в бане ответвление 40 мм вверх, выходит из бани, входит на 2 этаж дома 40 кв. м. (там два чугунных радиатора) и возвращается в баню в обратку; на второй этаж тепло не пошло; идея установить второй насос в бане на подачу после ответвления; общая длина трубопровода 125 м. Насколько решение правильное?

Идея правильная — слишком длинная трасса для одного насоса.

Проведение работ

Правильная установка насоса в систему отопления частного дома требует выполнять работы, соблюдая определенные правила монтажа. Один из них – врезка по обеим сторонам от циркуляционного агрегата шаровых кранов. Они могут понадобиться впоследствии при демонтаже насоса и обслуживании системы.

Обязательно нужно установить фильтр – для дополнительной защиты устройства.

Обычно качество воды оставляет желать лучшего, а попадающиеся частички могут повредить компоненты агрегата.

Сверху на байпасе вмонтируйте клапан – неважно, ручной он будет или автоматический. Он нужен для стравливания периодически образующихся в системе воздушных пробок

Клеммы следует направлять строго вверх. Само устройство, если оно принадлежит к мокрому типу, нужно монтировать горизонтально. Если этого не сделать – омываться водой будет только его часть, как следствие – повредится рабочая поверхность. В этом случае присутствие насоса в отопительном контуре бесполезно.

Циркуляционный агрегат и крепления нужно расположить в отопительном контуре закономерно, в правильной последовательности.

Перед началом работ слейте из системы теплоноситель. Если давно не чистили – произведите очистку, несколько раз промыв ее.

Сбоку основной трубы в соответствии со схемой вмонтируйте байпас – П-образный отрезок трубы со встроенным в его середину насосом и шаровыми кранами по бокам. При этом надо учитывать направление движения воды (оно отмечено стрелкой на корпусе циркуляционного устройства).

Каждое крепление и соединение надо обрабатывать герметиком – чтобы предотвратить утечку и сделать более эффективной всю конструкцию.

После закрепления байпаса заполните отопительный контур водой и проверьте его способность к нормальному функционированию. Если обнаружатся погрешности в работе или неисправности – их нужно устранять немедленно.

Как устроены циркуляционные насосы

Циркуляционный насос относится к центробежному типу приборов. Механизм агрегата заключен в корпус, который может быть выполнен из любого нержавеющего металла либо ударопрочного пластика. Корпус состоит из двух половинок. С одной стороны расположен электрический двигатель, с другой стороны находится камера для перекачки теплоносителя. Полости камеры оснащены выпусками. Они могут быть резьбовые или фланцевые.

Главный рабочий узел – крыльчатка, насаженная на керамический ротор. Вращаясь от привода – электрического двигателя, в трубопроводной магистрали отопительной сети она создает направленный поток рабочей жидкости. Все технические характеристики устройства зависят от конструкции, габаритов, внешних данных крыльчатки, скорости ее вращения.

Посредством выпусков помпа присоединяется к водяной магистрали. С одной и с другой стороны агрегат крепится к трубам через быстроразъемное соединение. Обычно этим соединением служит штуцер с накидной гайкой. Фланцевое соединение крепится четырьмя болтами с гайками, плоскими и пружинными шайбами. Между фланцами устанавливается уплотнительная прокладка из паронита либо термостойкой резины.

ВНИМАНИЕ! На разъеме, где соединяются две половинки, выполнены два отверстия для дренажа. Через них отводится конденсат, скапливающийся в статорной половине электрического двигателя

Закрывать дренажные отверстия категорически запрещено! Совершая монтаж теплового оборудования, также необходимо помнить, что крыльчатка должна располагаться в составе отопительной системы строго горизонтально. Саму помпу можно устанавливать в любом положении трубопровода относительно горизонтальной оси. Она может располагаться на горизонтальном участке трубопровода, вертикальном, под любым углом к горизонту. Но ось крыльчатки должна быть ориентирована строго в горизонтальной плоскости!

3 О выборе оборудования и правилах его самостоятельного расчета

Ключевым показателем, определяющим эффективность работы циркуляционного насоса, является его мощность. Для бытовой системы отопления не нужно пытаться приобрести самую высокомощную установку. Она будет лишь сильно гудеть и впустую расходовать электричество.

Монтированный циркуляционный насос

Вам нужно грамотно рассчитать мощность агрегата на основании таких данных:

• показатель напора горячей воды;
• сечение труб;
• производительность и пропускная способность нагревательного котла;
• температура теплоносителя.

Расход горячей воды определяется просто. Он равняется показателю мощности отопительного агрегата. Если у вас, например, стоит газовый котел на 20 кВт, воды за час будет расходоваться не более 20 л. Напор циркуляционного агрегата для системы отопления на каждые 10 м труб составляет около 50 см. Чем длиннее трубопровод, тем более мощный насос нужно приобретать

Здесь сразу стоит обращать внимание и на толщину трубных изделий. Сопротивление перемещению воды в системе будет более сильным, если вы монтируете малые по сечению трубы

В трубопроводах диаметром полдюйма расход теплоносителя составляет 5,7 л за минуту при общепринятой (1,5 м/с) скорости перемещения воды, диаметром 1 дюйм – 30 л. А вот для труб сечением 2 дюйма расход будет уже на уровне 170 л. Всегда подбирайте диаметр труб таким образом, чтобы вам не пришлось переплачивать лишних денег за энергоресурсы.

Расход непосредственно насоса определяется следующим соотношением: N/t2-t1. Под t1 в этой формуле понимают температуру воды в оборотных трубах (обычно она равняется 65–70 °С), под t2 – температуру, которую обеспечивает агрегат отопления (не менее 90°). А литерой N обозначается мощность котла (это значение имеется в паспорте оборудования). Напор насоса устанавливается по принятым в нашей стране и Европе стандартам. Считается, что 1 кВт мощности циркуляционного агрегата вполне достаточно для качественного обогрева 1 квадрата площади частного жилища.