Циркуляционный насос: особенности конструкции, принцип работы, правила эксплуатации и техобслуживания

Содержание

Как правильно выбрать насосное оборудование?

Эффективность работы насоса зависит от базовых параметров – производительности и напора. Производительность показывает количество жидкости-теплоносителя, которое за единицу времени должен перекачать агрегат. Этот параметр определяется из условий максимальной загружённости.

Напор – величина, выражающая энергию потока жидкости, используемой в качестве носителя тепла. Учитывает гидравлическое сопротивление всей системы.

Также следует обратить внимание на максимальную температуру. Так как помпа будет перекачивать нагретую воду, она должна выдерживать показатели до 110°С

Очень важно подобрать подходящую мощность циркуляционного насоса. Маломощное устройство не справится с перекачкой жидкости теплоносителя в нужном объёме

Параметры помпы выбирают на основании проведенных расчетов.

Если же установить более мощный агрегат, в трубопроводе появится неприятный шум. Также в этом случае функциональные элементы котельного оборудования будут изнашиваться намного быстрее, чем заявлено производителем.

Мощности циркуляционного насоса должно хватать, чтобы справиться с гидравлическим сопротивлением в закрытом контуре

Специалисты рекомендуют выбирать циркуляционную помпу ещё на этапе проектирования системы теплоснабжения. Если длина трубопровода не превышает 80 м, достаточно установить один насос. При большей протяжённости целесообразно монтировать сразу несколько перекачивающих устройств.

При покупке следует обратить внимание и на материалы, из которых изготовлены функциональные элементы насоса. Большинство деталей напрямую/косвенно контактируют с нагретой рабочей жидкостью, а потому подлежат быстрому износу

Поэтому целесообразно отдавать предпочтение циркуляционным помпам с керамическими подшипниками и роторным узлом.

Немаловажную роль играет электроника. Чтобы регулировать температурные показатели внутри помещений в отопительных контурах устанавливают термостатические клапаны. При повышении температуры они перекрываются, в трубах увеличивается давление.

В результате этих процессов появляется неприятный шум. Чтобы от него избавиться, необходимо перевести циркуляционный насос на более низкие обороты, а делать это вручную неудобно.

Быстро и эффективно справиться с этой задачей помогут помпы со встроенной электроникой. Такие агрегаты плавно регулируют перепады давления в трубопроводе в зависимости от изменения количества жидкости.

Главные достоинства современных помп – экономичность и долговечность, компактные габаритные размеры, низкий уровень шума, автоматический режим работы, удобная панель управления

Стоит отметить и дополнительные функциональные возможности насосов, а именно:

плавная регулировка;
контроль скоростей;
автоматический режим работы;
встроенный информативный дисплей.

Самые простые модели циркуляционных помп – без возможности регулировать скорость транспортировки жидкости. Современные многофункциональные насосы представляют собой двух/трёхскоростные агрегаты с плавной регулировкой. Они отличаются высокой точностью настроек.

Оборудование, работающее в автоматическом режиме, оснащают панелью управления. Настройки таких устройств обширны и зависят только от модификации приборов.

Это может быть автоматическая регулировка скорости в зависимости от изменений температурных показателей воздуха внутри помещения, электронный таймер выключения/включения, автоматический запуск помпы при минимальной скорости потока.

Наличие цифрового дисплея даёт возможность получать всю необходимую информацию о работе насосного устройства: температуру жидкости-теплоносителя, сопротивление в замкнутом контуре, производительность, ошибки и т.д

На какой скорости должен работать насос в системе отопления

Цель принудительной циркуляции – эффективный обогрев дома за счет надежной доставки тепла всем потребителям системы, вплоть до самого дальнего радиатора. Для этого насосный агрегат должен развивать необходимое давление (иначе – напор), которое в идеале рассчитывается инженерами – проектировщиками по гидравлическому сопротивлению трубопроводной сети.

На большинстве бытовых насосов есть от 3 до 7 скоростей вращения ротора, за счет которых производительность и создаваемый напор можно увеличить или уменьшить. Чтобы не мучить вас гидравлическими расчетами, мы предлагаем следующую методику подбора оптимальной скорости:

Найдите лазерный поверхностный термометр (пирометр). Выведите систему отопления в рабочий режим.
Измерьте температуру поверхности трубы на входе в котел и на выходе из него.
Если разность температур составила больше 20 °С, увеличьте скорость вращения ротора. Спустя 30 минут повторите замер.
При разнице температур меньше 10 °С скорость течения воды нужно снижать. Задача – добиться дельты между подачей и обраткой около 15 °С.

3 скорости вращения — это минимум, бывает 7 и больше

Совет. Переключение насоса на другую скорость циркуляции не выполняйте «на ходу». Отключите его от сети, переставьте регулятор на другую позицию, а затем снова запустите в работу.

Без пирометра можно обойтись, когда на подающей и обратной магистрали установлены термометры. Если пределы регулировок не позволяют войти в диапазон 10—20 °С разности температур, ваша система работает неэффективно из-за неправильно подобранного циркуляционного насоса. Слишком холодная вода в обратке дает повышенную нагрузку на котел и расход топлива. Поступление чересчур горячей воды означает, что она течет слишком быстро и не успевает передать тепло отопительным приборам.

Для справки. Ведущий европейский бренд Grundfos (Грундфос) предлагает циркуляционные агрегаты последнего поколения Alpfa3, умеющие самостоятельно выбирать производительность в зависимости от нагрузки и таким способом адаптировать работу под меняющиеся условия. С их помощью можно даже балансировать систему отопления, о чем расскажет наш эксперт в очередном видео:

Неисправности насоса циркуляционного насоса – причины поломок

Существует ряд типичных неисправностей, с которыми чаще всего сталкиваются владельцы циркуляционных насосов. Среди них выделяется:

Агрегат издает шум, но нет вращения – причиной подобной проблемы чаще всего является окисление вала мотора из-за длительного простоя агрегата;
Насос не вращается и не издает шума – проблема связана с отсутствием электропитания или слишком низким напряжением в сети. Чтобы разобраться в поломке, нужно воспользоваться тестером и проверить напряжение на клеммах;
Прибор запускается, но через пару минут отключается – причина кроется в скоплении накипи между ротором и статором. Решить проблему можно путем демонтажа мотора и его тщательной очистки от известняка;
Агрегата начал сильно гудеть при запуске – неисправность связана с воздушными пробками в определенной части трубопровода;
Оборудование создает сильную вибрацию – проблема связана с полным износом подшипника, который отвечает за вращение рабочего колеса. Устранить поломку можно путем замены изношенной детали.

Отремонтировать прибор достаточно просто в домашних условиях. Ниже рассмотрим способы устранения каждой из поломок более подробно.

Виды циркуляционных насосов

Производители предлагают две разновидности циркуляционных насосов:

мокрый;
сухой.

Отличаются они друг от друга тем, что в первом ротор контактирует с теплоносителем, за счёт него производится охлаждение прибора, во втором такого контакта нет.

Циркуляционный насос с мокрым ротором

В такой конструкции присутствует специальный стакан, который герметично разделяет ротор электродвигателя и статор с обмотками. Последние при соприкосновении с водой тут же перегорают

Так что стакану, его качеству, уделяется особое внимание

Устройство циркуляционного насоса роторного типа

Сам ротор полностью находится в водной среде, она является и охладителем, и смазкой для подшипников. При этом такое состояние деталей позволяет поглотить воде все вибрационные звуки, поэтому такие насосы работают тихо. Именно это стало причиной того, что приборы с мокрым ротором так популярны среди потребителей, которые выбирают циркуляционные насосы для бытовых систем отопления.

К достоинствам данной разновидности можно добавить:

небольшие габариты и вес;
минимальное потребление электричества;
достаточно длительный срок эксплуатации;
простая настройка;
лёгкий ремонт.

Что касается недостатков, то надо отметить, что коэффициент полезного действия у них небольшой – 50%. Это связано с тем, что ротор преодолевает сопротивление воды, которая находится в его камере.

Циркуляционный насос с мокрым ротором, где ротор от статора отделён герметичным стаканом

Циркуляционный насос с сухим ротором для котла отопления

В этой конструкции отсек с электродвигателем отделён от камеры нагнетания специальными уплотнительными кольцами из нержавеющей стали или керамики, а также резиновыми манжетами. Внутри корпуса остаётся лишь часть вала ротора, на который насажена крыльчатка. В процессе использования может наступить истирание уплотнителей. За этим необходимо строго следить.

Циркуляционный насос с сухим ротором консольного типа

Что касается плюсов и минусов приборов с сухим ротором, то они показывают довольно неплохой КПД – до 80%. В зависимости от модели они устанавливаются на трубопроводы, расположенные в разных плоскостях. Но именно такие насосы обладают большими габаритами и весом. И ещё один существенный недостаток –оборудование данного типа издаёт много шума и сильно вибрирует. Сегодня производители предлагают две модели данного типа циркуляционных насосов:

Консольные. У них вход теплоносителя производится через патрубок, который располагается по радиусу крыльчатки, а выход − по оси вала.
Вертикальные. У них и входной патрубок, и выходной располагаются по радиусу рабочего органа.

Уплотнительные кольца, закрывающие отсек нагнетания теплоносителя от отсека электродвигателя

Статья по теме:

Насос для системы горячего водоснабжения

Чем отличается циркуляционный насос для ГВС от прибора для отопления? В первую очередь материалом, из которого он изготавливается. У первого это обычно латунь, у второго − чугун. Это связано с тем, что в системе ГВС температура горячей воды не превышает +65°С, в отопительной системе она достигает +95°С. Производительность насосов на отопление выше, чем для ГВС. Это и есть отличительные особенности двух типов циркуляционных насосов.

Циркуляционный насос для системы горячего водоснабжения

Правила монтажа

Конструкция бытового циркуляционного насоса от любого производителя предусматривает его крепление на трубопроводы или запорную арматуру посредством накидных гаек (американок), Это позволяет быстро его демонтировать при необходимости, например, для замены либо ремонта. При монтаже насосного агрегата соблюдайте такие рекомендации:

Ставьте аппарат на любые участки трубопроводов – горизонтальные, вертикальные или наклонные, но с одним условием: ось ротора должна быть в горизонтальном положении

То есть, монтаж «головой» вниз или вверх недопустим.
Обратите внимание, чтобы пластиковая коробка с электрическими контактами находилась сверху корпуса, иначе ее зальет водой при аварии. Да и обслуживать изделие будет непросто

Добиться этого несложно: открутите винты крепления кожуха и поверните его на нужный угол.
Не забудьте о направлении потока, указанного стрелкой на корпусе.
Чтобы изделие можно было снять без опорожнения системы, до и после него поставьте отсекающие краны, как изображено на схемах в предыдущем разделе.

Наглядное пособие, в каком положении должен стоять насосный агрегат

Совет. Так сложилось, что нагрузка от веса циркуляционного агрегата ляжет на 1 или 2 шаровых крана (в зависимости от ориентации участка в пространстве). Отсюда рекомендация: не экономьте и купите качественную запорную арматуру, чей корпус с течением времени не треснет от механической нагрузки.

Какая модель лучше для отопления теплиц

Многие владельцы теплиц обустраивают системы отопления с естественной циркуляцией. Это самый простой и дешевый вариант. Зачастую циркуляционный насос – непозволительная роскошь, если обогрев необходим лишь несколько недель в году. Если же теплица или оранжерея должны обогреваться в течение всего отопительного сезона, без насоса не обойтись. В этом случае его выбирают по тем же критериям, что и для дома. Лучше всего подойдет модель с автоматической регулировкой скоростей. Это позволит поддерживать нужный температурный режим в теплице без участия человека, и при резком похолодании растения не перемерзнут.

При подборе циркуляционного насоса обращайте внимание на производителя. Популярные марки – Grundfos, Wita, Speroni, Wilo, Wester

Претензии к их качеству бывают крайне редко. Приборы работают долго и безотказно, стоимость – приемлемая. От приобретения «китайцев» лучше отказаться. Разница в цене с «авторитетными» брендами не так уж велика, зато в качестве очень заметна. Китайские модели часто не отвечают заявленным характеристикам, шумят при работе, быстро выходят из строя. Экономия на насосе обернется дополнительными расходами – проверено.

Отличие циркуляционного насоса от повысительного

Подведем итог всего вышесказанного. ЦН не оказывает влияние на давление. Он воздействует только на циркуляцию, обеспечивая ее на постоянной основе. Жидкость приводится в движение за счет всасывания с одной стороны и выдачи с другой путем воздействия на нее центробежной силы. Аналогичный принцип работы и у дренажных насосов.

Касательно нагнетательных насосов, то он наоборот не воздействует на циркуляцию, а обеспечивает рост давления в системе. Вот пример:

на транспортную магистраль поступает вода;
в системе есть постоянное давление в 1 атмосферу;
при активном потреблении и роста количества потребителей давление падает до 0,2 атм – этого абсолютно недостаточно для подачи воды на следующие этажи;
поэтому в систему дополнительно устанавливают нагнетательный насос.

Последний сохраняет постоянное давление в 2 атмосферы даже при активном потреблении. Касательно вопроса, что выбрать циркуляционный или повысительный насос нужно учитывать особенности конкретной системы. Если у вас простой комплекс, то использовать нагнетательный агрегат не имеет смысла – стандартного давления вполне хватит для обеспечения всех нужд.

Однако, когда необходимо перекачивать жидкость на большую высоту и при крайне активном потреблении, тогда использование повысительного насоса – именно то, что нужно для решения проблемы.

Также стоит отметить, что отопительный комплекс или система горячего водоснабжения спокойно может функционировать с двумя вышеупомянутыми элементами. Поэтому в первую очередь необходимо учитывать требования к системе.

При возникновении проблем с выбором лучше обратиться к специалисту. Он подробно изучить проект вашей системы и скажет, когда нужно ставить нагнетательный насос, а когда его монтаж будет целесообразным.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

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. 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.

Принцип работы системы с принуждением

Циркуляционный насос – это небольшой электрический прибор, который устроен предельно просто. Внутри корпуса находится крыльчатка, она вращается и придает теплоносителю, циркулирующему по системе, необходимое ускорение. Электромотор, обеспечивающий вращение, потребляет совсем немного электроэнергии, всего 60-100 Вт.

Наличие такого устройства в системе значительно упрощает ее проектирование и монтаж. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет использовать отопительные трубы малого диаметра, расширяет возможности при выборе котла отопления и радиаторов.

Очень часто система, изначально созданная с расчетом на естественную циркуляцию, работает неудовлетворительно из-за низкой скорости движения теплоносителя по трубам, т.е. низкого циркуляционного напора. В этом случае установка насоса поможет решить проблему.

Однако не следует слишком увлекаться скоростью воды в трубах, поскольку она не должна быть чрезмерно высокой. Иначе со временем конструкция может просто не выдержать дополнительного давления, на которое она не рассчитана.

Если в системах с естественной циркуляцией теплоносителя можно использовать открытый расширительный бак, то в принудительных схемах следует отдать предпочтение закрытой герметичной емкости

Для жилых помещений рекомендованы следующие предельные нормы скорости передвижения теплоносителя:

при условном проходе трубы в размере 10 мм – до 1,5 м/с;
при условном проходе трубы в размере 15 мм – до 1,2 м/с;
при условном проходе трубы в размере 20 мм или больше – до 1,0 м/с;
для подсобных помещений жилых домов – до 1,5 м/с;
для зданий вспомогательного назначения – до 2,0 м/с.

В системах с естественной циркуляцией расширительный бак обычно ставят на подачу. Но если конструкция будет дополнена циркуляционным насосом, обычно рекомендуется переместить накопитель на обратку.

Устройство циркуляционного насоса очень простое, задача этого прибора – придать теплоносителю ускорение, достаточное для преодоления гидростатического сопротивления системы

Кроме того, вместо открытого бачка следует поставить закрытый. Только в небольшой квартире, где отопительная система имеет небольшую протяженность и простое устройство, можно обойтись без такой перестановки и пользоваться старым расширительным баком.

Для чего нужен насос в системе отопления

Циркуляционные насосы для отопления частных домов, предназначены для создания принудительного движения теплоносителя в водяном контуре. После установки оборудования, естественная циркуляция жидкости в системе становится невозможной, насосы будут работать в постоянном режиме. По этой причине, к циркуляционному оборудованию предъявляют высокие требования относительно:

Производительности.
Шумоизоляции.
Надежности.
Длительного срока эксплуатации.

Циркуляционный насос нужен для «водяных полов», а также двух- и однотрубных систем отопления. В больших зданиях используется для систем ГВС.

Как показывает практика, если установить станцию в любую систему с естественной циркуляцией теплоносителя, увеличивается эффективность обогрева и равномерное прогревание по всей длине водяного контура.

Единственный минус такого решения, это зависимость работы насосного оборудования от электричества, но проблема, как правило, решается подключением источника бесперебойного питания.

Установка насоса в систему отопления частного дома оправдана как при создании новой, так и при модификации уже существующей системы отопления.

Принцип действия циркуляционного насоса

Работа циркуляционных насосов может несколько отличаться, в зависимости от типа конструкции, но принцип действия остается неизменным. Производители предлагают более сотни моделей оборудования, с различными параметрами производительности и управления. По характеристикам насосов можно разделить станции на несколько групп:

По типу ротора – для усиления циркуляции теплоносителя, можно применять модели с сухим и мокрым ротором. Конструкции отличаются по расположению рабочего колеса и движущихся механизмов в корпусе.Так, в моделях с сухим ротором, с жидкостью теплоносителя соприкасается исключительно маховик, создающий давление. «Сухие» модели имеют высокую производительность, но имеют несколько недостатков: создается высокий уровень шумов от работы насоса, требуется регулярное обслуживание.Для бытового применения лучше использовать модули с мокрым ротором. Все движущиеся части, включая подшипники, полностью помещены в среду теплоносителя, служащего смазкой для деталей, на которые приходится наибольшая нагрузка. Срок службы водяного насоса «мокрого» типа в системе отопления, составляет не менее 7 лет. Необходимость в обслуживании отсутствует.
По типу управления – традиционная модель насосного оборудования, чаще всего устанавливаемая в бытовых помещениях небольшой площади, имеет механический регулятор с тремя фиксированными скоростями. Регулировать температуру в доме с помощью циркуляционного насоса механического типа, достаточно неудобно. Модули отличает большой расход электроэнергии.Оптимальный насос имеет электронный блок управления. В корпус встроен комнатный термостат. Автоматика самостоятельно анализирует температурные показатели в помещении, автоматически изменяя выбранный режим. Расход электроэнергии при этом сокращается в 2-3 раза.

Существуют и другие параметры, отличающие циркуляционное оборудование. Но для выбора подходящей модели, достаточно будет знать о перечисленных выше нюансах.