Зачем нужны циркуляционные насосы в системе отопления?

I. «Мокрые» и «сухие»

Циркуляционные насосы подразделяются на модели с «мокрым» и с «сухим» ротором.

Агрегаты второго типа более производительны (КПД достигает 80%), подключаются только к трехфазной сети и довольно сильно шумят при работе. Чаще всего их устанавливают в удаленной от жилых помещений котельной в коттеджах площадью свыше 400 м².

Наиболее востребованы в частном домостроении насосы с «мокрым» ротором. КПД таких агрегатов не превышает 50%, зато они почти бесшумны и надежно функционируют на протяжении долгих лет, не нуждаясь в техобслуживании. О них и пойдет речь далее.

При установке насоса подвижную часть двигателя (ротор) вместе с валом погружают в теплоноситель, и он циркулирует за счет вращения ротора. Часть двигателя, пребывающая под напряжением, защищена разделительным стаканом из нержавеющей стали. Ротор также делают из нержавейки. Есть модели с керамическим валом, имеющим внутри канал, по которому теплоноситель принудительно подается в зону подшипника скольжения, обеспечивая лучшую смазку и продлевая срок службы узла. В насосах с цельным валом из нержавеющей стали подшипники изнашиваются быстрее.

Циркулирующая в системе жидкость служит еще и для охлаждения двигателя. Вообще работа насоса «на сухую» недопустима: подшипники скольжения разрушаются, сальники перегреваются, а это чревато попаданием жидкости в электрическую часть и коротким замыканием.

Существуют модели насосов с «мокрым» ротором, у которых нет вала, а ротор составляет единый элемент с крыльчаткой. Принцип их работы таков: в статоре создается вращающееся магнитное поле, оно захватывает постоянный магнит в роторе-крыльчатке, и последний начинает вращаться и перекачивать теплоноситель. Благодаря продуманному конструктивному решению, исключено заклинивание агрегата при попадании в него твердых частиц, облегчается промывка оборудования от накипи. Кроме того, при работе «на сухую» вода никак не сможет проникнуть в электрическую часть прибора, а значит, даже в такой аварийной для насоса ситуации, замыкания со всеми вытекающими отсюда последствиями не произойдет.

II. Механика и электроника

Есть насосы как с механическим, так и с электронным регулированием числа оборотов.

Производители из Юго-Восточной Азии в основном предлагают российскому потребителю обычные трехскоростные модели, а вот ведущие европейские компании активно продвигают на нашем рынке современные частотно-регулируемые приборы, авторитетно утверждая, что в грамотно рассчитанной и отрегулированной отопительной системе электронный насос позволяет существенно экономить энергию. Согласно их калькуляции, приборы окупятся в течение двух-пяти лет (даже с учетом роста тарифов на энергоносители), притом экономия составит свыше 50%.

На основании европейской Директивы о проектировании энергопотребляющей продукции (EuP) от 1 января 2013 г., все электронные агрегаты, выпускаемые в Европе, получают свидетельство о значении показателя энергоэффективности — EEI. Так, для насосов класса «A» EEI не должен превышать 0,23, а приборы с EEI ≤0,17 считаются «лучшими в своем классе».

Одна из возможных функций у электронных агрегатов — автоматическое частотное регулирование расхода теплоносителя в соответствии с реальными потребностями системы отопления. Пользователю не нужно заботиться о переключении скорости двигателя, насос сам проанализирует работу системы, найдет оптимальную рабочую точку и выберет скорость вращения. При этом обеспечивается минимальное энергопотребление и снижается уровень шума. Управление насосом может осуществляться по постоянному или по пропорциональному давлению, по постоянной температуре, по постоянной характеристике. Можно установить режим понижения производительности в ночные часы.

Существуют приборы с функцией автоматического удаления воздуха из теплоносителя, а также с функцией деблокировки вала рабочего колеса (при долгом простое он «залипает»). Некоторыми моделями можно управлять посредством пульта или по wi-fi.

III. Установка и запуск

Циркуляционный насос с «мокрым» ротором можно смонтировать в любом месте трубопровода, находящемся за отводом от последней батареи. Важное условие: ось двигателя должна быть в строго горизонтальном положении. Обычно прибор располагают вблизи входного патрубка отопительного котла (здесь более низкая температура). Перед агрегатом могут быть лишь термометр, манометр и клапан сброса давления; на всасывающем патрубке обязательно наличие фильтра грубой очистки.

Устанавливать прибор нужно таким образом, чтобы избежать попадания воды в клеммную коробку через кабельный ввод.

Прежде чем запускать насос, систему следует промыть чистой водой, заполнить теплоносителем и убедиться в том, что из нее удален воздух. Помните: даже кратковременная работа «на сухую» способна привести к поломке оборудования.

Используемый в системе теплоноситель должен быть свободен от примесей (минеральных масел, агрессивных и взрывоопасных веществ), иметь кинематическую вязкость не выше 10 мм/с и концентрацию этиленгликоля — не выше 40–50%.

Требования к горячей и холодной воде: жесткость — не более 7–10 мг-экв/л, рН = 7–8.

IV. Вычисляем и выбираем

Выбирая оборудование, необходимо учитывать напор (давление, которое насос может создать в системе) и расход (количество проходящей жидкости в единицу времени) насоса, а также потребность дома в тепле.

Что касается последнего параметра, то его легко вычислить, умножив отапливаемую площадь здания на региональный коэффициент, приведенный в СНиП 23-02-2003.

При расчете первых двух показателей учитывают мощность котла (или газовой колонки) и разницу температур воды на его входе и выходе.

Недостаток мощности может привести к тому, что в системе появятся холодные зоны, а потому определять расход циркуляционного насоса следует по мощности котла.

Есть простая формула, связывающая выделяющуюся тепловую энергию в системе отопления, скорость движения теплоносителя и изменение его температуры:

W = C • Q • (t₁- t₂)

где W — тепловая энергия, Вт;

С — теплоемкость теплоносителя, для воды С = 1163 Вт/(м³•°С) или С = 1,163 Вт/(л•°С);

Q — расход теплоносителя через котел, м³/ч или л/ч;

t₁ и t₂ — температура теплоносителя на выходе и входе котла, °С.

Так, при t₁ = 60°С, t₂ = 50°С и W = 9 кВт, расход теплоносителя должен быть не менее:

Q = W / C • (t₁- t₂) = 9000 / 1,163 • (60 — 50) = 774 л/ч