Водяной насос для отопления: виды, характеристики, как выбрать

Гравитационные природные явления не всегда способны обеспечить достаточный уровень циркуляции теплоносителя, особенно в сложных системах с несколькими кольцами. Стимулировать движение теплоносителя поможет водяной насос для отопления помещений.

При выборе циркуляционного оборудования необходимо учитывать его технические характеристики и параметры установленной отопительной системы.

Виды насосов для отопительных систем

Современные циркуляционные насосы разделяют на два принципиальных вида: «сухие» и «мокрые». Они несколько отличаются внутренним устройством и схемой работы, но движение жидкости в них все равно обеспечивается за счет циркуляционных процессов в системе. Некоторые модели оснащаются устройствами для автоматического регулирования их работы.

Общее строение оборудования

Водяной насос встраивается в отопительный контур для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя.

Он состоит из следующих базовых элементов:

• корпус с рабочей камерой;
• двигатель;
• крыльчатка;
• винт для спуска воздуха;
• клеммная коробка.

Клеммная коробка может быть оснащена дополнительным механическим и электронным оборудованием, предназначенным для регулирования режима работы двигателя. Простота устройства обеспечивает высокую надежность насосов, благодаря которой они могут эффективно функционировать около 5-10 лет.

Во время первого пуска водяного циркуляционного насоса нужно выкрутить воздушный винт и выпустить из рабочей зоны воздух

Принцип работы приборов «сухого» типа

Конструкция сухого циркуляционного насоса не подразумевает контакт теплоносителя с ротором. Его рабочая область отделена от деталей электродвигателя специальными кольцами.

Их производят из следующих типов материала:

• графита;
• керамики;
• карбида вольфрама;
• нержавеющей стали;
• оксида алюминия.

Принцип работы «сухого» насоса заключается во вращении колеса в среде теплоносителя. Подающее воду отверстие находится по центру основной камеры, а отводящая система каналов – по периферии.

Рабочая зона «сухих» циркуляционных насосов связана с двигателем только посредством вала, поэтому при необходимости возможна замена электропривода

Вращение крыльчатки функционального колеса приводит к возникновению центробежных сил, перемещающих теплоноситель от центра корпуса к его краям. Такой принцип работы циркуляционного насоса обеспечивает постоянное движение воды через его внутреннюю камеру.

Положительными особенностями отопительного оборудования сухого типа являются:

• высокий уровень КПД – 70-80%;
• минимальный гидроудар при запуске;
• возможность горизонтального и вертикального расположение двигателя;
• перекачивание больших объемов теплоносителя за счет высокой мощности.

Из-за комбинации экономичности и шумности «сухие» насосы используются преимущественно в системах отопления промышленных, административных зданий и крупных жилых объектов.

Поэтому у приборов такого рода можно выделить следующие негативные стороны:

1. Высокий уровень шума, не позволяющий использовать их в квартирах.
2. Необходимость замены уплотнительных дисков каждые 2-3 года.
3. Высокая вероятность протекания теплоносителя наружу при нарушении герметичности рабочей камеры.
4. Необходимость внешнего охлаждения двигателя.

Из-за большого веса такое оборудование устанавливают на пол или подвешивают на кронштейны.

Элементы консольного насоса закреплены на одной станине, а электрический двигатель с рабочим колесом в корпусе связаны через редуктор

Существует два варианта конструкционного исполнения «сухих» насосов:

1. Моноблочный. Двигатель и металлический корпус прибора объединены в одну конструкцию со специфическими креплениями.
2. Консольный. К корпусу оборудования с помощью универсальных креплений может присоединяться двигатель любой мощности.

«Сухие» циркуляционные устройства для отопительных систем при соответствующем обслуживании являются более долговечными, поэтому они постепенно вытесняют с рынка модели с мокрым ротором.

Устройство насоса с ротором мокрого типа

Принцип действия циркуляционного прибора с ротором, относящимся к мокрому типу, аналогичен своему собрату в «сухом» исполнении: при вращении крыльчатки подаваемый в центр теплоноситель перемещается к периферии рабочей камеры, откуда собирается в отводящие каналы.

Все внутренние уплотнители в «мокром» насосе являются статичными и не подвержены динамическому износу, поэтому такие модели более надежны и долговечны

Ротор «мокрого» насоса контактирует с теплоносителем, который обеспечивает и охлаждение двигателя. Такие приборы не должны работать в сухом режиме, потому что они быстро перегреваются и сгорают.

Составные части оборудования обычно расположены в одном корпусе и составляют единую конструкцию, поэтому при поломке отдельных элементов их не заменяют, а покупают новый насос.

Теплоноситель внутри рабочей камеры проходит довольно извилистый путь, поэтому от гладкости материала внутренней поверхности корпуса зависит шумность насоса

Преимущества агрегата с «мокрой» разновидностью ротора:

• бесшумность работы;
• компактные размеры;
• незначительное потребление электроэнергии (30-50 Вт);
• длительность работы без обслуживания;
• относительно небольшая стоимость;
• простота установки.

Устройства часто встраивают непосредственно в конструкцию бытовых котлов, облегчая потребителю выбор оборудования при монтаже системы отопления.

У отопительных приборов такого типа есть и минусы:

• конструкционные ограничения по максимальной мощности;
• низкая ремонтопригодность;
• маленький КПД (40-60%);
• необходимость строго горизонтального расположения оси двигателя.

Из-за низкой мощности «мокрая» разновидность насосных машин используют преимущественно в отопительных системах квартир и одноэтажных домов.

Нестандартное оборудование для отопления

Большинство бытовых циркуляционных устройств для отопления не требуют настройки. Для их пуска достаточно подсоединить патрубки к трубопроводу и включить прибор в электрическую сеть. А также продаются модели с нестандартным строением, придающим дополнительную функциональность.

Если для отопительной системы критически важно постоянное движение жидкости, то можно установить пару последовательно расположенных в контуре насосов. Второй двигатель в такой системе может включаться при недостаточности мощности или поломке первого мотора.

Клеммная коробка может иметь регулировочные ручки и индикаторную панель. LCD-дисплеи на насосах отопления используются редко из-за непереносимости высокой температуры

Для автоматизации работы бойлера с нагревом от отопительного контура можно использовать насосы с термостатом и таймером. Встроенный механизм обеспечивает включение и выключение двигателя в зависимости от температуры теплоносителя и времени суток.

В разветвленных отопительных сетях можно использовать циркуляционные насосы с термостатом и плавной регулировкой скорости рабочего колеса. С их помощью в разных петлях происходит автономное регулирование скорости теплоносителя, в зависимости от его температуры.

Насосы с автоматикой стоят в разы дороже и редко используются в квартирах и небольших жилых домах.

Преимущества циркуляционных приборов

До 1990 года отопительные системы в частной застройке проектировались и строились преимущественно без насосов. Теплоноситель двигался по трубам самотеком, а его циркуляция обеспечивалась конвекционными потоками жидкости при её нагреве в котле.

Недорогие твердотопливные котлы производятся без встроенных насосов, потому что производитель не знает параметров отопительного контура. Для таких систем покупка водяного насоса обязательна

Сейчас движение теплоносителя осуществляется принудительно с помощью водяных насосов, которые имеют ряд преимуществ:

1. Пониженная нагрузка на котел за счет уменьшения разницы температур во входящей и исходящей трубе.
2. Равномерное распределение тепла по комнатам вследствие одинаковой температуры теплоносителя по всей длине отопительных колец.
3. Возможность оперативного регулирования температуры теплоносителя.
4. Быстрый прогрев отопительной системы при пуске холодного котла.
5. Отсутствие необходимости в устройстве трубопроводов с уклоном к котлу, обеспечивающих самопроизвольное перемещение теплоносителя.
6. Возможность использования тонких труб, которые занимают немного внутреннего пространства квартиры.
7. Мощность насоса позволяет нагнетать в отопительном контуре давление, достаточное для подачи теплоносителя на несколько этажей вверх.
8. Использование запорной арматуры на отдельных петлях сетей отопления.
9. Возможность интегрирования насоса в систему автоматического регулирования работы котла.

При массе преимуществ у циркуляционных приборов есть и два недостатка – это зависимость от электропитания и дополнительные расходы на электроэнергию.

Но минусы легко компенсируются – установка водяного насоса позволяет экономить 10-20% топлива, а доля стоимости электроэнергии в общих расходах на отопление составляет лишь 3-5%. Кроме того, при частом отсутствии электроэнергии можно установить ИБП, который обеспечит на определенный период автономную работу котла и насоса.

Особенности маркировки оборудования

Унифицированных требований к маркировке циркуляционных насосов, к сожалению, нет. Производители самостоятельно выбирают перечень технических характеристик, которые указываются на корпусе устройства.

Не следует при приобретении насоса ориентироваться только на маркировку. Лучше открыть инструкцию по эксплуатации и почитать технические характеристики там

На передней панели обычно отображаются такие сведения:

• направление движения теплоносителя;
• диаметр присоединяемых труб;
• предельно допустимое давление;
• производитель и модель;
• максимальная рабочая температура;
• степень защиты;
• рабочие параметры электросети;
• знаки соответствия национальным техническим регламентам.

Производители могут указывать и другие сведения на свое усмотрение. Подробные технические характеристики приборов указываются в руководстве по эксплуатации.

Единицы измерения отличаются в разных странах, поэтому цифровые обозначения на корпусе могут быть обманчивы. Лучше лишний раз открыть инструкцию, где наряду с характеристиками указываются и единицы их измерения.

Технические параметры насосов

Циркуляционное оборудование имеет ряд характеристик, которые особенно важно учитывать при покупке. К ним относят:

1. КПД – отношение объема затраченной электроэнергии к выполненной полезной работе по перекачиванию теплоносителя.
2. Напор – разница давления между выходящими и входными отверстиями насоса.
3. Подача воды – максимальный объем теплоносителя, прокачиваемый сквозь рабочую камеру при минимальной сопротивлении отопительного контура.
4. Мощность потребления электроэнергии.
5. Диаметр труб – номинальное значение присоединяемого оборудования.
6. Максимальное номинальное давление (обозначается PN) в рабочем контуре при 20 °C, при котором еще гарантируется длительное функционирование прибора в рамках гарантийного срока.

Этих данных обычно хватает для подтверждения достаточности технических характеристик насоса параметрам отопительной системы.

Расчет мощности отопительных приборов

На выбор конкретной модели циркуляционного оборудования влияют технические характеристики, а также финансовые возможности покупателя и свойства отопительной системы. При желании сэкономить важно, чтобы мощности насоса было достаточно для нормальной работы котла. Ведь указанный в инструкции уровень подачи воды всегда значительно больше фактического.

Для самостоятельного определения достаточности мощности прибора предстоит провести три этапа расчетов.

Первый этап. Определение необходимой производительности насоса по формуле.

Требуемая мощность теплового обогрева сильно зависит от материала стен, наличия щелей в полу и герметичности оконных рам

Для квартир в многоэтажных домах тепловая мощность отопления принимается равной 75-80 Вт/кв. м., для домов – 100-120 Вт/кв. м. Разница температур на входе котла и на выходе из него обычно составляет 10 °C.

Получается, что для квартиры площадью 60 кв. м. будет достаточно реальной производительности насоса в (80*60)/(1,16*10)=414 (л/час).

Второй этап. Определение величины напора для преодоления общего гидравлического сопротивления системы по формуле.

Каждая запорная арматура имеет свой показатель гидравлического сопротивления, который определяют по специальным таблицам. При расчете учитываться значения сопротивления всех элементов трубопровода

Указанная формула требует сложных расчетов с использованием справочных данных, поэтому для домашних и квартирных систем отопления можно воспользоваться упрощенным графиком.

Потеря напора сильно зависит от диаметра труб, поэтому при выборе между двумя возможными их размерами лучше выбрать больший

Согласно графику, потери давления в квартире с диаметром труб 20 мм составят 70 мм/м, а с учетом длины трубопровода в 50 м. – 3,5 метра. Эту цифру следует умножать на коэффициент 1,3-2,2, учитывающий сопротивление водонапорной арматуры.

Этап третий. Определение достаточности мощности насоса по графику напорно-расходных характеристик.

Недостаточность мощности водяного насоса приводит к перерасходу газа в котле и даже может привести к фатальным поломкам

Такой график указывается в инструкции по эксплуатации, и он уникален для каждой модели насоса. Если точка пересечения рассчитанных выше параметров находится ниже кривой В, то прибор подходит для системы отопления, а если выше, то нет.

Правила выбора циркуляционного насоса

Выбор отдельного насоса для отопительного контура необходимо проводить с учетом многих параметров. Важно, чтобы оборудование на только выполняло свою функцию, но и работало долго, не причиняя неудобств жильцам дома или квартиры.

Поэтому при выборе прибора следует придерживаться следующих правил:

1. Выбирать известных производителей насосов: Calpeda, Grundfos, WILO. Цена их оборудования больше на 20-40%, но вероятность поломки значительно меньше.
2. Брать прибор с характеристиками, которые на 20-30% превышают расчетные. Этот запас снизит эксплуатационную нагрузку и увеличит срок службы оборудования.
3. Обращать внимание на габариты, чтобы насос помещался в отведенном для него месте.
4. Работа прибора должна быть максимально бесшумной, чтобы не мешать жильцам в ночное время.
5. Не нужно стремиться купить модель с мощностью, которая сильно превышает рассчитанные параметры. Это приведет только к перерасходу электроэнергии, но и к лишнему шуму.
6. Выбирать насос именно для систем отопления, потому что они рассчитаны на температуру работы до 130-150 °C.
7. Желательно, чтобы прибор имел встроенную сетку для фильтрации твердых частиц, взвешенных в теплоносителе.

Рабочие характеристики оборудования должны обязательно соответствовать параметрам системы отопления, на этом сэкономить невозможно. Дополнительно придется заплатить лишь за надежного производителя, повышенную защищенность корпуса и систему автоматической регуляции работы.

Выводы и полезное видео по теме

Как подобрать хороший циркуляционный насос для отопления:

Циркуляционное оборудование DAB:

Сравнение двух приборов Grundfos: модели UPS и Alpha2:

Выбор  циркуляционного насоса лучше согласовывать со специалистами. Если мощность оборудования для стандартной квартиры могут подсказать и продавцы в магазине, то перед покупкой отопительного прибора для загородного дома придется обращаться за сложными расчетами к профессионалам. Следует помнить, что обменять его в магазине после начала эксплуатации нельзя, поэтому лучше сразу покупать подходящую модель.