Как устроены системы отопления с насосной циркуляцией: схемы организации

Как выбрать водяной насос для отопления дома

Насос для отопления в частном доме выбирается по нескольким основным параметрам:

• Производительность и напор;
• Тип ротора;
• Потребляемая мощность;
• Тип управления;
• Температура теплоносителя.

Давайте посмотрим, как выбирают водяные насосы для отопления частного дома.

Производительность и напор

Правильно сделанные расчеты помогут вам подобрать агрегат, наиболее полно удовлетворяющий вашим запросам, а значит поможет сберечь семейный бюджет.

Под производительностью водяного электронасоса подразумевается его способность перемещать определенное количество воды в минуту. Для расчета используется следующая формула – G=W/(∆t*C). Здесь С – это тепловая емкость теплоносителя, выраженный в Вт*ч/(кг*°С), ∆t – это разница температур в обратной и подающей трубах, W – требуемая тепловая мощность для вашего дома.

Рекомендованная разница температур при использовании радиаторов составляет 20 градусов. Так как в качестве теплоносителя обычно используется вода, то ее теплоемкость составляет 1,16 Вт*ч/(кг*°С). Тепловая мощность рассчитывается для каждого домовладения индивидуально и выражается в киловаттах. Подставьте эти значения в формулу и получите результаты.

Напор вычисляется в соответствии с потерями давления в системе и выражается в метрах. Потери считаются следующим образом – считаются потери в трубах (150 Па/м), а также в других элементах (котел, фильтры очистки воды, радиаторы). Все это складывается и умножается на коэффициент 1,3 (обеспечивает небольшой запас в размере 30% на потери в фитингах, изгибах и т. д.). В одном метре 9807 Па, следовательно, делим полученное суммированием значение на 9807 и получаем необходимый напор.

Тип ротора

В домашнем отоплении используются водяные помпы с мокрым ротором. Они отличаются простой конструкцией, минимальным уровнем шума и отсутствием необходимости в проведении технического обслуживания. Также для них характерны небольшие габариты. Смазывание и охлаждение в них осуществляется с помощью теплоносителя.

Что касается водяных насосов сухого типа, то в домашнем отоплении они не применяются. Они громоздкие, отличаются высоким уровнем шума, требуют охлаждения и периодической смазки. Также они нуждаются в периодической замене уплотнителей. А вот пропускная способность у них большая – по этой причине они применяются в системах отопления многоэтажных домов и крупных промышленных, административных и хозяйственных зданиях.

Потребляемая мощность

Наименьшей потребляемой мощностью обладают самые современные водяные насосы с классом энергопотребления «А». Их недостатком является дороговизна, но лучше один раз вложиться, чтобы получить разумную экономию электроэнергию. Кроме того, дорогие электронасосы обладают меньшим уровнем шума и продолжительным сроком службы.

Тип управления

Через специальное приложение вы сможете получить информацию о работе приборе где бы вы не находились.

Обычно регулировка скорости вращения, производительности и напора выполняется трехпозиционным выключателем. Более продвинутые помпы наделяются электронными системами управления. Они контролируют параметры отопительных систем и позволяют экономить электроэнергию. Самые продвинутые модели управляются в беспроводном режиме, прямо со смартфона.

Температура теплоносителя

Водяные насосы для отопления частного дома отличаются по диапазону рабочих температур. Отдельные модели выдерживают нагревание до +130-140 градусов, именно таким и следует отдать предпочтение – они справятся с любыми тепловыми нагрузками.

Как показывает практика, эксплуатация на предельной температуре возможна разве что самое непродолжительное время, поэтому наличие солидного запаса станет плюсом.

Прочие характеристики

При выборе водяного насоса для отопления необходимо обратить внимание на максимальное рабочее давление для выбранной модели, монтажную длину (130 или 180 мм), тип соединения (фланцевое или муфтовое), наличие автоматического отводчика воздуха. Также обращайте внимание на бренд – ни в коем случае не покупайте дешевые модели от малоизвестных разработчиков. Водяной насос – это не та деталь, на которой следует экономить

Водяной насос – это не та деталь, на которой следует экономить.

Зачем это нужно

Первое и главное: циркуляционные насосы для систем водоснабжения используются только на горячей воде.

Почему?

Суть проблемы

Дело в том, что контуры ХВС обычно делаются тупиковыми. Вода в них движется по трубам только при водоразборе.

Тупиковая схема разводки холодного водоснабжения

Долгое время системы горячего водоснабжения жилых домов тоже проектировались как тупиковые. Именно так устроено ГВС в абсолютном большинстве зданий, построенных до конца 70-х годов прошлого века.

Элеваторный узел с тупиковой подачей горячей           воды

В конце 70-х, компактные и невысокие хрущевки в крупных городах начали вытесняться многоэтажной застройкой. Инженерные системы зданий с 10 и более этажами, по понятным причинам характеризуются большой протяженностью.

В частности, в них серьезной проблемой стало обеспечить быструю подачу горячей воды к потребителю: после долгого отсутствия водоразбора (прежде всего по утрам) владельцу жилья приходилось (и приходится по сей день, так как в провинции старые дома никуда не исчезли) сливать воду до ее нагрева.

Водосчетчик ГВС регистрирует расход воды, но не ее температуру

Тупиковая подача горячей воды создает еще две проблемы:

1. Падение ее температуры за счет теплопотерь на длинных розливах и стояках. Владельцы дальних от теплового пункта квартир получают заметно остывшую воду, зачастую не укладывающуюся в требования нормативных документов (согласно действующему СП 31.13330.2012, температура горячей воды у потребителя должна укладываться в диапазон 60-75°С);
2. Фактическое отсутствие отопления ванных и санузлов. В хрущевках за их обогрев отвечают полотенцесушители, размыкающие собой подводку горячего водоснабжения. Как несложно догадаться, они нагреваются только при разборе горячей воды на одном из смесителей в квартире и сохраняют высокую температуру не больше часа-двух в день.

Полотенцесушитель размыкает подводку ГВС и нагревается только при  разборе воды

Последствия сочетания характерной для ванной сырости с низкой температурой общеизвестны: затхлый воздух, отслаивающееся покрытие стен и появление грибка.

Грибок указывает на проблемы с вентиляцией и обогревом ванной

Решение

Именно поэтому с начала 80-х новые здания начали проектироваться преимущественно с циркуляционными системами ГВС, что было закреплено в том же СНиП 2.04.02-84.

В открытой схеме теплоснабжения циркуляция реализуется за счет разницы давлений между нитками теплотрассы:

• ГВС врезается в подачу и в обратку до водоструйного элеватора, в двух точках на каждой нитке;
• Между врезками устанавливаются подпорные шайбы — стальные блины с отверстиями на миллиметр больше диаметра сопла элеватора;

Через квартиру проходят два стояка ГВС — основной (с подключенными подводками) и циркуляционный (с полотенцесушителем)

Горячая вода в зависимости от сезона (и, соответственно, температуры подачи) включается по схемам «подача-подача», «обратка-обратка» или (вне отопительного сезона) «подача-обратка».

ГВС включено из подачи в подачу

Насосы для циркуляции горячего водоснабжения выполняют ту же функцию: они обеспечивают круглосуточное движение горячей воды в замкнутом контуре.

Насосы циркуляционные для систем водоснабжения применяются:

1. В закрытой схеме теплоснабжения, с приготовлением горячей воды в теплообменниках с использованием энергии теплоносителя. Такая система подпитывается от тупикового ХВС, поэтому в ней по определению отсутствуют необходимые для циркуляции перепады давления в отсутствие водоразбора;

Насосы для рециркуляции в системе ГВС

На внутриквартирных розливах и подводках ГВС (при значительном расстоянии от стояка до точек водоразбора и полотенцесушителей);
В частных домах с автономным приготовлением горячей воды (опять-таки при значительном расстоянии от бойлера, водогрейной колонки или двухконтурного котла (см

Газовый котел для отопления и горячего водоснабжения: разновидности и особенности, на которые нужно обратить внимание при выборе) до смесителей или при использовании для обогрева ванных полотенцесушителей).

Типы циркуляционных насосов и их устройство

Корпус любого циркуляционного насоса для отопления выполняется из нержавеющего металла или сплава. Корпус может быть стальным, чугунным, алюминиевым, латунным или бронзовым. Внутри корпуса находится стальной или керамический ротор, на вал которого насажено лопастное колесо-крыльчатка. Оборудование работает от однофазного или трехфазного электродвигателя. В зависимости от того, контактирует ротор с водой или нет, насосы принято делить на «мокрые» и «сухие».

Насосы с «мокрым» ротором

«Мокрый»циркуляционный насос характеризуется тем, что его крыльчатка с ротором взаимодействуют с теплоносителем (горячей водой). При этом вода осуществляет смазку и охлаждение движущихся деталей прибора. Ротор и статор циркуляционного насоса данного типа разделяют стенки металлического стакана. В результате такое конструктивное решение обеспечивает герметичное расположение статора электромотора, находящегося под напряжением.

Насосное оборудование «мокрого» типа можно эксплуатировать в течение длительного времени без всякого обслуживания. Ремонт данных изделий, как и настройка,  не отличается особой сложностью. Приборы компактны, легки, энергоэкономичны, бесшумны, что позволяет монтировать их непосредственно в доме. В конструкции циркуляционных насосов с мокрым ротором предусмотрено наличие резьбовых или фланцевых соединений, облегчающих монтаж изделий в систему отопления дома.

Так выглядит модель циркуляционного насоса для системы водяного отопления частного дома или дачи. Ротор насоса контактирует с теплоносителем

Установка насоса в систему отопления производится таким образом, чтобы ось его вала обязательно располагалась в строго горизонтальной плоскости. Именно такое расположение позволит теплоносителю непрерывно обмывать подшипники, обеспечивая при этом их смазку. При игнорировании данного требования вероятна поломка насоса из-за повышенного износа подвижных деталей вследствие дефицита смазывающего вещества.

Одна из возможных схем подключения циркуляционного насоса «мокрого» типа к системе отопления загородного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Главный недостаток «мокрых» насосов кроется в низком значении КПД, составляющем всего 50%. Этот факт надо учитывать при выборе, так как данное оборудование имеет смысл устанавливать лишь в системах водяного отопления, имеющих небольшую протяженность трубопровода. Подобные модели рекомендуется использовать для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе отопления небольшого частного дома.

Насосы с «сухим» ротором

Конструкция «сухого» циркуляционного насоса спроектирована таким образом, что ротор прибора не вступает в контакт с водой, циркулирующей по трубам. Рабочая часть и электромотор насоса данного вида герметично отделяются друг от друга специальными уплотнителями. Существует три подвида циркуляционных насосов с сухим ротором:

• блочные;
• вертикальные;
• горизонтальные (консольные).

Насосное оборудование данного вида отличается высоким КПД, достигающим 80%, а также повышенным уровнем шума

Поэтому установку циркуляционного насоса «сухого» типа рекомендуется проводить в отдельном подсобном помещении, при этом уделить особое внимание его звукоизоляции

Плюсы и минусы применения насоса отопления

Еще пару десятков лет назад в частном секторе дома оснащались отоплением самотечного типа. В качестве источника тепла использовалась дровяная печь или газовый котел. Для габаритных циркуляционных приборов оставалась всего одна область применения – сети централизованного отопления.

Сегодня же производители оборудования для отопления предлагают менее габаритные агрегаты, обладающие следующими преимуществами:

1. Увеличилась скорость передвижения теплового носителя. Выработанное котлом тепло достаточно быстро поступает в радиаторы. За счет этого существенно ускорился процесс прогрева помещений.
2. Чем больше скорость движения, тем выше пропускная способность труб. Это означает, что идентичный объем тепла может быть доставлен в комнаты, магистралью с меньшим диаметром.
3. Схемы водяного отопления претерпели значительных изменений. Магистраль может быть проложена с самым незначительным уклоном. Также сложность и протяженность линии может быть какой угодно. Основное правило – рациональный выбор отопительного насоса исходя из требуемой мощности.
4. С помощью бытового циркуляционного прибора стала возможна организация теплых полов в доме, а также эффективной системы отопления закрытого типа.
5. Появилась возможность спрятать всю отопительную линию коммуникаций, проходящую через комнаты, что не всегда благополучно сочетается с дизайном помещения. Достаточно распространены варианты укладки труб за натяжными потолками, в стенах или под покрытием полов.

К недостаткам насосных систем относят обусловленность функционирования от подачи электричества и его расходование перекачивающим аппаратом в отопительный сезон.

Ведущей фирмой Grundfos, занимающейся разработкой оборудования для отопления были выпущены инновационные модели циркуляционных насосов Alpfa2, способных менять производительность, исходя из потребностей отопительной системы, что позволяет экономить на потреблении электричества

Поэтому если участок часто лишается электроснабжения, целесообразно будет установить устройство для обеспечения электроэнергией в бесперебойном режиме. Второй недостаток не является критичным и может быть устранен правильным подбором мощности и модели циркуляционного насоса.

Критерии выбора насоса

Выбор конкретной модели и типа насоса осуществляется с учетом нескольких факторов. К ним, в первую очередь, относятся: — так называемая продуктивность насоса. Расчет этого параметра осуществляется на основе выбора оптимального условия максимальной загруженности; — условия эксплуатации оборудования. Они различаются по типу теплоносителя, температурному режиму, материалу и диаметрам труб; — значению внутреннего давления насоса (напора). Оно должно быть выбрано в соответствии с суммарным гидравлическим сопротивлением всей системы. При этом этажность сооружения не играет роли.

Производители и цены

При выборе производителей циркуляционного насоса подход тот же, что при подборе любой дугой техники. Если есть возможность, лучше брать оборудование европейских производителей, которые на рыке уже давно. Самыми надежными в данном секторе считаются циркуляционные насосы Willo (Вилло), Grundfos (Грундфос), DAB (ДАБ). Есть и другие неплохие марки, но по ним надо читать отзывы.

Обратите внимание, что все технические характеристики представлены для перемещения воды. Если теплоноситель в системе — незамерзающая жидкость, необходим вносить корректировки. За актуальными для этого типа теплоносителей данными придется обращаться к производителю

В других источниках подобные характеристики найти не удалось

За актуальными для этого типа теплоносителей данными придется обращаться к производителю. В других источниках подобные характеристики найти не удалось.

Выбор подходящего агрегата

Для обеспечения длительной бесперебойной работы системы подбор оборудования лучше доверить профессиональному мастеру.

При необходимости самостоятельного монтажа, нужно учитывать некоторые критерии выбора, циркуляционный насос для системы отопления должен отвечать важным условиям:

• невысокое потребление энергии,
• долговечность,
• равномерное распределение тепла,
• бесшумность,
• автоматическое регулирование максимального, минимального напора,
• достаточная скорость воды в системе отопления.

Для этого необходимо произвести расчет следующих параметров: общей длины линии системы, материал и диаметр труб. Учитывать вид отопительных агрегатов и количество, типы регулирующей и запорной аппаратуры, характеристики автоматики. Циркуляционный насос отопления, имеющий функцию регулирования частоты и скорости вращательного вала, характеризуется пониженным потреблением электроэнергии, бесшумностью, долговечностью. Автоматическое изменение числа оборотов происходит при снижении, увеличении температуры воды (гликолевой смеси). Дооборудование прибора воздухоотводами устраняет проблему появления воздушной пробки.

Среди множества моделей популярным экономически выгодным малошумным прибором профессиональные мастера называют вило циркулярный насос (Wilo Top и Wilo-Stratos), имеющий мокрый ротор, установленный внутри трубопровода теплоносителя.  Малый вес прибора позволяет крепление без дополнительных опор на поверхности трубы. Модели высокопроизводительны, универсальны: годны для любой системы отопления.  Популярные отечественные агрегаты – линейные агрегаты ЦВЦ, фирмы Ливгидромаш.

Приблизительный расчет циркуляции: для площади до 250 кв. м. – циркулируемый объем воды равен 3, 5 куб. м. за час, при напоре давления – 0, 4 атм.

Увеличение площади до 350 кв. м. требует 4, 5 куб. м. за час и 0,6 атм.

Автоматика для циркуляционного насоса

Общее определение включает несколько видов элементов – терморегулятор, реле, блок бесперебойного питания. Все эти узлы необходимы для регулировки температуры теплоносителя, подаваемого в магистраль, а также обеспечения бесперебойной работы насоса.

Стоит знать, что термостат для циркуляционного насоса может пригодиться и для квартиры – прибор подключается к радиатору и применяется для регулировки циркуляции теплоносителя через батарею. В некоторых квартирах такой вариант управления считается единственно возможным.

Термостат

Соединяет в себе функции вентиля и термоэлемента, контролирует температуру теплоносителя.

Как работает насос циркуляционный с датчиком температуры:

1. Сначала определяется информация с температурного датчика, на котором выстроен весь принцип работы.
2. Показатели сравниваются с выставленными настройками. Их нужно вводить в побочном меню устройства. Здесь различается сама температура включения насоса и гистерезис – так называется интервал запаздывания температуры при запуске и отключении оборудования.
3. Как только пошел процесс нагревания, гистерезис добавляется к показателям температуры запуска насоса в работу, а при остывании теплоносителя гистерезис отнимается.

Получается, что если хозяин задает показатель температуры в +50 С, гистерезис в +5 С, то вода должна сначала прогреться до отметки в +55 С, чтобы блок управления циркуляционным насосом отопления запустил прибор в работу. А для выключения оборудования теплоноситель должен остыть до +45 С.

Прибор, дополненный гистерезисом, считается удобным в работе. Получается, что оборудование не будет постоянно включаться и выключаться для поддержания точности прогрева до одного градуса. Выбирая термостат, лучше отдать предпочтение минимальному показателю гистерезиса в прошивке +/- 1 градус, а максимальному +/- 10 градусов.

Бесперебойный блок питания

Управление циркуляционным насосом без подачи электропитания невозможно, поэтому обеспечение поступления постоянного тока – основная задача хозяина. Самый простой способ – установить блок бесперебойного питания (ИБП) или озаботиться генератором.

Многие хозяева стараются обойтись без дополнительного оборудования, формируя теплосистему с возможностью самотечной циркуляции теплоносителя. Это хороший выход, но при малейшем нарушении технологии выкладки трубопровода, система встанет. К тому же при оборудовании тепломагистрали в 2-х и более этажном доме самотечная схема может дать сбой, поэтому без насоса тут не обойтись.

При установке блока питания можно не беспокоиться за работу системы – оборудование оснащается автоматическим управлением, аккумулятором для теплового насоса. Комплекс поддержки обеспечит работу как самого насоса, так и других энергозависимых компонентов системы.

Важно лишь подобрать ИБП с нужным объемом аккумулятора, для чего следует читать информацию в техпаспорте. Как правило, производители указывают объем накопителя и возможную продолжительность работы приборов

Для выяснения точной информации следует брать в расчет мощность насоса для теплосистемы.

Реле включения и выключения

Устанавливается реле включения насоса отопления для поддержания работы прибора в автоматическом режиме. Принцип простой – при снижении уровня давления в тепломагистрали реле запустит прибор в работу, а при повышении показателя давления – отключит. Получается, что как только потребитель перестает разбирать воду, то уровень давления в системе поднимается до верхнего предела и таймер для насоса отопления отключает агрегат. Как только разбор воды запускается, давление в магистрали снижается до нижнего предельного уровня, насос снова включается в работу.

Как правило, производители оборудования, на котором не установлена автоматика, дают рекомендации по выбору комплектующих, но есть вариант купить тепловой насос с наличием всех дополнительных приборов. Для облегчения регулировки поступления теплоносителя в батареи, специалисты рекомендуют установить терморегуляторы на все радиаторы. Кроме поддержания комфортной температуры в доме, своевременная регулировка поможет снизить расходы на энергоносители.

Основные правила монтажа насоса

Устанавливая электронасос для отопления, надо помнить о соблюдении ряда важных правил:

1. по бокам от насоса надо зафиксировать шаровые краны. В случае необходимости демонтажа насоса, с помощью шаровых кранов вероятность выхода теплоносителя из системы будет исключена;
2. перед насосным устройством врезается фильтр. Нужно это для защиты прибора от различных частиц, которые присутствуют в теплоносителе;
3. в верхней части байпаса должен находиться воздушный клапан. Он будет выводить скопившийся в системе воздух. Можно выбрать автоматический либо ручной тип клапана;
4. резьбовые соединения должны выполняться с помощью прокладок и герметика. Нужно это для избежания протеканий;
5. на насосном приборе есть стрелка, которая показывает направление движения теплоносителя. Это направление надо соблюдать в процессе монтажа;
6. чтобы сделать процесс использования насосного устройства полностью безопасным, подключать прибор надо только в розетку с заземлением. Поэтому перед установкой насоса требуется провести ряд действий по обеспечению заземления.

Подключается электронасос для отопления дома по следующему алгоритму:

• выбор места. Подключенный насос нуждается в периодическом обслуживании. Также необходимо позаботиться о том, чтобы был доступ к электросети. Поэтому месторасположение надо выбирать, учитывая данные факторы. Конечно, близость к сети не является обязательным требованием: можно провести удлинение силового кабеля сети к требуемому месту монтажа. Но это создаст дополнительные неудобства. Лучше всего устанавливать насосы в месте ввода расширительного бака. Таким образом, можно достичь максимально высоких температурных показателей в данном месте;
• если насос устанавливается в действующую сеть, предварительно необходимо слить теплоноситель. Если система отопления находилась в длительной эксплуатации, ее надо хорошенько прочистить от скопившихся внутри загрязнений. Для этого следует несколько раз наполнить ее водой, а затем опорожнить;
• монтаж насоса и функциональной цепочки арматуры выполняется в соответствии с описанными выше правилами;
• когда процесс установки завершен, отопительную систему надо снова заполнить теплоносителем;
• теперь нужно проверить систему на работоспособность. Например, если не включился насос отопления, возможно, есть какие-нибудь проблемы с электропитанием. Надо проверить предохранители и фазы. Если все в норме, вероятно, сгорела обмотка привода. Все погрешности на данном этапе следует исправить;
• после этого надо открыть центральный винт. Он находится на крышке корпуса. Данная процедура нужна для того, чтобы избыток воздуха вышел из насоса. Когда выступит вода, значит все в порядке: воздух полностью удален. Надо отметить, что выводить воздух с насоса с ручным управлением следует каждый раз перед включением устройства.

Зная, как поставить дополнительный насос в систему отопления, можно без затруднений проделать эту процедуру самостоятельно. Положительные изменения в пользовании отопительной системой с врезанным насосом заметны в первые дни эксплуатации.

Лучше покупать насос для котла отопления типа автомат. Так можно защитить устройство от неправильной эксплуатации. При подключении оборудования к сети лучше использовать автоматический предохранитель с флажком, который будет выполнять две функции: предохранителя и выключателя. Устанавливать предохранитель следует на расстоянии более 50 см от котла.

Можно установить насос в отопительную систему, где уже имеется один насос. Но тут надо учитывать некоторые нюансы. Насосный прибор включается, когда срабатывает тепловое реле.

Чтобы оба аппарата работали синхронно, второй прибор надо тоже подключить к реле.

Дополнительный насос можно подсоединить к основному путем параллельного подключения. Зная, как подключить насос отопления к электросети, это особых трудностей не составит.

Чаще всего насосное оборудование работает от 220 вольт. Но есть агрегаты, работающие от 380 вольт. Сегодня в продаже можно встретить и насос для отопления на 12 вольт с плавным вариатором скорости. Такие агрегаты незаменимы, если нет возможности подключения к электросети 220 вольт. Благодаря электронному вариатору скорости, насос включается плавно, есть возможность выставлять точные параметры прибора. Но все же насос для отопления 12 вольт используется крайне редко.