Устройство циркуляционного насоса, виды и особенности работы в разных системах

Когда речь идет о системе теплоснабжения помещений обычному человеку порой сложно разобратсья в терминогологии, и если термин радиатор известен всем, то такие понятия, как циркуляционный насос или байпас для циркуляционного насоса известны далеко не всем. А ведь именно они позволяют до конца изучить принцип действия системы и понять точки ее отказа.

Любая система отопления, в частном домовладении или в многоквартирном доме, основана на принципе циркуляции теплоносителя в системе труб под определенным давлением. Отдача тепла во внешнюю среду производится путем его рассеивания от радиаторов и труб. Системы отопления бывают разного типа, конвективные — с естественной циркуляцией теплоносителя и с циркуляцией принудительной, осуществляемой насосом.

Принудительная циркуляция теплоносителя

Принудительная циркуляция в замкнутой системе отопления требуется в том случае, когда она имеет значительный объем. Это прежде всего применимо к многоквартирному жилому фонду, к частным домовладениям и к компонентам дополнительного внутреннего обогрева помещений, таким, как теплые полы или теплые стены.

Принудительная циркуляция теплоносителя

Принудительная циркуляция теплоносителя

Но если в многоквартирном доме насосы являются частью капитальной системы отопления, заложенной при постройке здания, то в частном доме или при устройстве теплых стен в квартире сам владелец может выбрать тип и модель насоса, заменить его, установить и включить в проект системы отопления в том или ином виде.

В любом случае, конвективные или открытые системы отопления, без применения насосов, имеют весьма ограниченную по объему здания сферу применения и отсутствия ряда полезных функций. Системы же с циркуляционным насосом позволяют автоматически и весьма точно управлять теплоотдачей поддерживая различные режимы нагрева, особенно при использовании насосов с разными скоростями.

Но возможна ситуация, когда при отсутствии электричества насос не может функционировать. Для такого случая должен быть установлен байпас для циркуляционного насоса, представляющий собой регулировочную трубу для теплоносителя, установленную параллельно основному трубопроводу. По своей сути это участок отвода. Байпас снабженный клапанами автоматически перераспределяет поток воды в обход остановившегося насоса, байпас с ручными кранами выполняет ту же функцию с помощью человека.

Циркуляционный насос, устройство и принцип действия

В основе конструкции циркуляционного насоса лежит электромотор различной электрической мощности. Именно он создает движущую силу для крыльчатки, связанной с ним через ротор. Как работает циркуляционный насос?

Обзор циркуляционных насосов Crundfos

При включении на входном трубопроводе создается пониженное давление, за счет чего всасывается теплоноситель. Крыльчатка вращаясь, и создавая центробежную силу захватывает теплоноситель из приемного трубопровода, и создавая компрессию на выходном патрубке направляет теплоноситель в него. Насос не создает избыточного давление своей работой, а лишь ускоряет циркуляцию.

Все эти узлы заключены в металлический корпус, имеющий винт воздухоотвода для стравливания воздуха, попавшего в систему.

Также в насосе может присутствовать плата электронного управления двигателем либо более простой переключатель режимов вращения и таймер с суточной шкалой на корпусе.

Характеристики циркуляционных насосов указаны на их корпусе, это прежде всего диаметр подключаемого трубопровода отопительной системы и мощность, которую может развивать устройство в удельных единицах метров водяного столба.

Разные режимы работы насоса соответствуют разным значениям потребляемого тока, эти параметры обычно тоже указаны на корпусе. Схема циркуляционного насоса объединяет все эти узлы воедино. Маркировка циркуляционных насосов наносится на корпус в соответствии с принятыми стандартами.

Устройство циркуляционного насоса

Устройство циркуляционного насоса

Гидравлический расчет параметров системы отопления, определяющий мощность циркуляционного насоса выполняется на этапе проектирования системы. Он необходим для того, чтобы точно подобрать насос нужной мощности для преодоления сопротивления в системе.

Параметры циркуляционного насоса

Правильно подобранный насос должен обеспечивать в системе отопления решение трех основных задач:

  • Обеспечение характеристик напора в системе, необходимого для преодоления гидравлического сопротивления ее компонентов
  • Обеспечения достаточного объёма циркулирующего теплоносителя для теплоотдачи в заданных масштабах
  • Недопущение работы при отсутствии теплоносителя в системе. Должна применяться защита циркуляционного насоса от сухого хода.

Согласно этим двух правилам рассчитывается собственно производительность самого насоса и параметры гидравлического сопротивления отопительной системы, определяется необходимое количество скоростей насоса.

Расчет производительности насоса производится по формулам, учитывающим такие важные параметры, как необходимая тепловая мощность для площади помещения, входные и выходные температуры теплоносителя. Расчет должен быть скорректирован с условием учета коэффициентов, определенных для зданий с разной степенью теплоизоляции. Если в результате расчета получилось, что требуется, например циркуляционный насос производительностью 2 л. мин., то это явная ошибка, производительность самых младших моделей начинается с 20 л/мин, и необходимо пересчитать выкладки.

Схема установки циркуляционного насоса

Схема установки циркуляционного насоса

Гидравлическое сопротивление также рассчитывается по формулам, учитывающим общие длины трубопроводов – входного и выходного, а также сопротивления компонентов и элементов системы отопления, значения которых обычно указываются в их паспортах. Существуют нормы и установленные коэффициенты на случай, если компоненты не имеют таких паспортных данных.

При выборе скоростных характеристик циркуляционного насоса следует определиться с двумя основными вариантами устройств – либо это будет трехскоростная стандартная модель, с переключателем скоростей ручного типа, либо модель с автоматическим переключением скоростей, основанном на изменении температуры окружающей среды.

Циркуляционные насосы с сухим ротором

Основной характеристикой таких устройств, как можно догадаться из названия, является отсутствие контакта ротора электромотора с теплоносителем, то есть ротор сухой. Эта изоляция достигается за счет применения уплотнительной перемычки между электродвигателем и насосной камерой.

Насосы такого типа обеспечивают повышенную мощность и очень высокий КПД в работе, но, к сожалению, высокий уровень шумов.

В связи с особенностями конструкции, в насосе присутствует воздушная камера, в которой находится электромотор, и весьма критичным является состояние и чистота воздуха в помещении, где насос установлен. Твердые частицы пыли, попадающие в воздушную конвекцию внутри насоса, могут повредить и нарушить герметичность уплотнительных колец. Для повышения живучести колец производители выпускают насосы с кольцами повышенной плотности, керамическими или стальными.

Насос с сухим ротором

Насос с сухим ротором

Конструктивно такие насосы могут быть в разных исполнениях. Если забирающий и выбрасывающий патрубки находятся на одной оси, такой насос называется прямопоточным и оптимален для врезки в линейный трубопровод. Существуют и варианты, в котором плоскости патрубков находятся под прямым углом. Такие насосы большой мощности устанавливаются на напольные крепления.

Циркуляционный насос с мокрым ротором

Этот тип насосов имеет конструктивный контакт ротора с теплоносителем. Однако от статора в электромоторе ротор изолирован специальной прокладкой в виде стального стакана. Такие насосы характеризуются средними мощностями и средним КПД, однако являются малошумными.

Ряд преимуществ выгодно выделяет такую конструкцию, несмотря на средние значения КПД. Это прежде всего использование перекачиваемой жидкости для смазки и охлаждения, самостоятельное удаление попавшего воздуха при пуске, модульность конструкции, легко позволяющая своими руками произвести замену отдельных узлов. Средняя и малая мощность таких насосов обеспечивает малое энергопотребление.

Устройство насоса с мокрым ротором

Устройство насоса с мокрым ротором

Самые последние модели циркуляционных насосов с мокрым ротором стали выпускать без использования вала и сальников в конструкции. В таких насосах ротор вращается электромагнитным полем обмотки, удерживаясь подшипниками, что значительно повысило эргономичность и отказоустойчивость устройства. Вопрос как подключить циркуляционный насос к электричеству автоматически решается с помощью встроенных в каждый насос клемм.

Особенности работы циркуляционного насоса в разных системах

Рассмотренные выше основные характеристики насосов делают их универсальным компонентов для применения в различных отопительных системах – от частных домовладений значительной площади до систем теплых полов и стен.

К примеру, в случае системы отопления на основе газового котла, которые применяются в индивидуальных проектах, применение циркуляционного насоса просто необходимо. Особенностью нашей страны является то, что давление газа может быть весьма различным, порой падая до очень небольших значений. В этом случае циркуляционный многоскоростной насос спасает положение, разгоняя теплоноситель порой до весьма серьезных скоростей. За счет этого даже при низком давлении газа можно получить хорошую теплоотдачу. Поэтому в грамотно спроектированной системе циркуляционный насос для газового котла и сам гравитационный котёл — это неразлучная пара.

Конструкция насоса для отопления частного дома

Конструкция насоса для отопления частного дома

Для устройства теплого пола или теплых стен стандартный циркуляционный насос обычно объединяют с клапаном трехходового типа, получая своего рода насосную установку, необходимую для эффективного понижения температуры воды от той, которая используется в радиаторах до величин, приемлемых для теплых полов. Клапан имеет ручную регулировку температуры. Обычно к установке добавляется еще и термостат, являющийся предохранителем в случае повышения температуры воды.

Такая система может понижать температуру в два раза между подающей и отводящей трубами.

Если давление падает, то реле сухого хода отключает насос

Если давление падает, то реле сухого хода отключает насос

Также в различных системах может применяться защита циркуляционного насоса от сухого хода. Это недорогое автоматическое реле давления, реле потока или реле уровня, монтируемое вместе с насосом, которое отключает его при отсутствии в системе теплоносителя вследствие утечки или других причин.

Может применяться и внешний блок автоматического управления насосом по потоку. Суть его состоит в том, что циркуляционный насос производительностью останавливается или запускается автоматически. Порог в 2 л мин является критическим для отключения насоса при его понижении и для включения при его достижении и превышении. Это устройство применимо и для защиты от сухого хода.

Если Вам понравился наш сайт или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми - нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.