Общие сведения об объемных насосах.
Объемной
называется гидромашина, рабочий процесс
которой основан на попеременном
заполнении рабочей камеры жидкостью и
вытеснении ее из рабочей камеры. Под
рабочей камерой объемной гидромашины
понимается ограниченное пространство
внутри машины, периодически изменяющее
свой объем и попеременно сообщающееся
с местами входа и выхода жидкости.
Объемная гидромашина может иметь одну
или несколько рабочих камер. В соответствии
с тем, создают гидромашины поток жидкости
или используют его, их разделяют на
объемные насосы и гидродвигатели. В
объемном насосе перемещение жидкости
осуществляется путем вытеснения ее из
рабочих камер вытеснителями. Вытеснитель
— рабочий орган насоса, совершающий
работу вытеснения (поршни, плунжеры,
шестерни, винты, пластины п т. д.). По
принципу действия (характеру процесса
вытеснения жидкости), объемные насосы
разделяют па поршневые
(плунжерные)
и роторные.В
поршневом —жидкость
вытесняется из неподвижных камер в
результате возвратно-поступательного
движения вытеснителей (поршней, плунжеров,
диафрагм). В
роторном
— жидкость вытесняется из перемещаемых
рабочих камер в результате вращательного
или вращательно-поступательного движения
вытеснителей (шестерен, винтов, пластин,
поршней). По характеру движения входного
звена объемные насосы разделяют на
вращательные (с вращательным движением
входного звена) и прямодействующие (с
возвратно-поступательным движением
входного звена). К общим свойствам
объемных насосов относятся следующие:1.
Цикличность
рабочего процесса и связанная с ней
порционность и неравномерность подачи.
Подача объемного насоса осуществляется
не равномерным потоком, а порциями,
каждая из которых соответствует подаче
одной рабочей камеры. 2.
Герметичность
насоса, т. е. постоянное отделение
напорного трубопровода от всасывающего
(лопастные насосы герметичностью не
обладают, а являются проточными). 3.
Самовсасывание,
т. е. способность объемного насоса
создавать вакуум во всасывающем
трубопроводе, заполненном воздухом,
достаточный для подъема жидкости во
всасывающем трубопроводе до уровня
расположения насоса. Высота всасывания
жидкости при этом не может быть больше
предельно допустимой. Лопастные насосы
без специальных приспособлений не
являются самовсасывающими. 4.
Жесткость
характеристики (крутизна ее в системе
координат
(или)
по),
что означает малую зависимость подачи
насосаот развиваемого им давления. Идеальная
подача совсем пе зависит от давления
насоса (характеристики лопастных насосов
обычно пологие).5.
Независимость давления,
создаваемого объемным насосом, от
скорости движения рабочего органа
насоса и скорости жидкости. При работе
на несжимаемой жидкости объемный насос,
обладающий идеальным уплотнением,
способен создавать сколь угодно высокое
давление, обусловленное нагрузкой, при
сколь угодно малой скорости движения
вытеснителей. Для получения высоких
давлений с помощью лопастного насоса
требуются большие частоты вращения
колеса и большие скорости жидкости.
Два насоса в схеме с теплым полом
Справка! Если используется эта технология, насос необходимо монтировать горизонтально, обязательно после смесителя подачи. В некоторых системах используют по несколько устройств, по одному на каждый этаж.
Заполняя обвязку теплоносителем, не всякий раз получается удалить весь воздух. Последний блокирует путь жидкости, а спуск можно осуществить не через любой коллектор. Решением проблемы является вентиль, встроенный в насос циркуляции. Для выпуска газов достаточно повернуть его против часовой стрелки, подать воду, затем закрутить диск и включить устройство. При необходимости, процедуру повторяют.
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.
Назначение и виды циркуляционных насосов
Изделие представляет собой компактный нагнетатель центробежного типа, обеспечивающий принудительное перемещение жидкости по замкнутому контуру. Использование циркуляционного насоса в контуре отопления позволяет существенно увеличить скорость и равномерность нагрева отапливаемого помещения. Кроме этого, следует отметить, что эффективный обогрев коттеджа или квартиры площадью более 100 м2 без обеспечения принудительного перемещения теплоносителя по трубопроводам, практически невозможно.
Существует три разновидности циркуляционных нагнетателей:
1. Агрегаты «мокрого» типа из-за невысокого КПД (порядка 55%) применяются преимущественно в бытовых магистралях. Особенностью таких систем является то, что все элементы установки работают в непосредственном контакте с теплоносителем. Смазка подшипниковых узлов и охлаждение трущихся поверхностей так же осуществляется рабочей средой.
К отличительным особенностям «мокрых» установок относятся:
- Размещение ротора в герметичном стакане из нержавеющей стали;
- Все узлы непосредственно контактируют с транспортируемой жидкостью;
- В процессе транспортировки, осуществляется постоянный отвод тепла и смазка трущихся поверхностей.
Функционирование «мокрых» моделей характеризуется низким уровнем шума и устойчивостью давления на выходе, кроме этого, практически не требуется техническое обслуживание до полного износа или выхода из строя какого-либо элемента.
Попадание воздуха в корпус устройства «мокрого» типа может вызвать повышенный износ вращающихся деталей, перегрев подшипниковых узлов и преждевременный выход из строя всей установки.
2. Помпы «сухого» типа характеризуются высоким КПД до (80%), что дает возможность применять их для принудительного перемещения жидкости в схемах со значительной длиной трубопроводов. Основным их отличием является полная герметизация камеры крыльчатки, позволяющая полностью исключить соприкосновение теплоносителя с подшипниками и другими элементами.
Главным преимуществом агрегатов с «сухим» ротором является возможность функционирования при попадании воздуха в камеру крыльчатки, иными словами, такие нагнетатели сохраняют работоспособность при завоздушивании.
Еще одним достоинством таких моделей по сравнению с агрегатами «мокрого» типа является лучшее охлаждение узлов, поскольку они не контактируют с разогретым теплоносителем.
Кроме этого, все подшипниковые узлы и элементы надежно защищены от воздействия абразивной взвеси. Вредному воздействию подвержены только крыльчатка и внутренние стенки корпуса. Такая компоновка дает возможность использовать «сухие» циркуляционные нагнетатели в системе отопления с открытым контуром, где вероятность загрязнения теплоносителя значительно выше, чем в закрытых контурах.
К недостаткам такой компоновки можно отнести:
- Повышенный уровень шума;
- Отсутствие постоянной смазки трущихся поверхностей;
- Сложную конструкцию уплотнений, снижающую надежность изделия.
Указанные недостатки «сухих» нагнетателей не имеют принципиального значения, поскольку шумность устройства практически не имеет значения в производственных зданиях, а своевременное техническое обслуживание позволяет избежать протечки теплоносителя.
3. Нагнетатели с регулируемой частотой вращения крыльчатки позволяют варьировать угловую скорость турбины, обеспечивая тем самым:
- Оптимальные параметры теплогенератора;
- Поддержание заданного значения температуры во всех радиаторах;
- Уменьшение температуры теплоносителя при сохранении температуры в помещении, за счет ускорения транспортировки теплоносителя.
В специализированных магазинах можно найти одно-, двух-, трех-, и четырехскоростные нагнетатели. Изменение скорости производится с помощью использования различных схем коммутации. Существуют нагнетатели с бесступенчатой регулировкой частоты вращения рабочего колеса, однако их стоимость находится за пределами бюджетного сегмента.
Оптимальное место установки циркуляционного насоса
Хотя интернет изобилует массой информации на эту тему, однако простому пользователю не всегда удается определиться с оптимальной схемой подключения циркуляционного насоса в систему отопления. Причина заключается в противоречивости подаваемой информации, из-за чего на тематических форумах постоянно возникают жаркие дискуссии.
Приверженцы установки аппарата исключительно на обратном трубопроводе приводят в защиту своей позиции такие доводы:
- Более высокая температура теплоносителя на подаче по сравнению с обраткой провоцирует существенное сокращение срока службы насоса.
- Горячая вода внутри подающей магистрали менее плотна, из-за чего возникают дополнительные затруднения в ее перекачке.
- В обратном трубопроводе теплоноситель имеет высокое статическое давление, что облегчает работу насоса.
Нередко такая убежденность складывается также от случайного лицезрения того, где установлен циркуляционный насос на отопление в традиционных котельных: там насосы, действительно, иногда врезают в обратку. При этом в других котельных установка центробежных насосов может осуществляться на подающих трубах.
Аргументы против каждого из приведенных доводов в пользу установки на обратной трубе следующие:
- Стойкость бытовых циркуляционных насосов к температуре теплоносителя обычно достигает +110 градусов, тогда как внутри автономных систем отопления вода редко нагревается выше +70 градусов. Что касается котлов, то они на выходе выдают температуру теплоносителя примерно +90 градусов.
- Вода при температуре +50 градусов имеет плотность 988 кг/м³, а при +70 градусов – 977.8 кг/м³. Для приборов, создающих давление 4-6 м водного столба, и способных перекачать примерно тонну теплоносителя за 1 час, такая мизерная разница в плотности в 10 кг/м³ (вместимость канистры на 10 л) не играет существенной роли.
- Фактическая разница статического давления теплоносителя внутри подачи и обратки также минимальна.
В качестве вывода можно сказать, что схема подключения циркуляционного насоса может предполагать его установку как на обратной, так и подающей трубе отопительного контура. Тот или иной вариант, где устанавливать циркуляционный насос в системе отопления, не оказывает значимого влияния на его уровень работоспособности и эффективности. Исключением является использование недорогих твердотопливных котлов прямого горения, в которых отсутствует автоматика. Так как горящее топливо в таких нагревателях быстро потушить нет возможности, это нередко провоцирует закипание теплоносителя. Если подключение насоса отопления было проведено на подающей трубе, это позволяет образовавшемуся пару вместе с горячей водой попасть внутрь корпуса с крыльчаткой.
Далее события разворачиваются следующим образом:
- Аппарат резко снижает свою производительность, так как его рабочее колесо не в состоянии перемещать газы. Это провоцирует снижения скорости циркуляции теплоносителя.
- Наблюдается уменьшение поступающей в котловой бак охлаждающей воды. Как результат, прибор перегревается еще больше, а образование пара возрастает.
- После того, как объем пара достигнет критических значений, он попадает внутрь крыльчатки. После этого наступает полная остановка циркуляции теплоносителя: возникает аварийная ситуация. Давление в системе возрастает, из-за чего сработавший предохранительный клапан выбрасывает клубы пара внутрь котельной.
- Если не затушить дрова, то на каком-то этапе клапан не справится с возрастающим давлением. В результате этого возникает реальная опасность взрыва котла.
Если схема установки циркуляционного насоса в систему отопления предполагает его монтаж на обратную трубу, то это уберегает прибор от прямого воздействия водяного пара. Как результат, увеличивается период времени до аварии (почти на 15 минут). То есть это не предотвращает взрыв, а лишь дает дополнительное время на принятие дежурных мер по устранению возникшей перегрузки системы. Поэтому при поиске места, где ставить насос на отопление, в случаях с простейшими дровяными котлами лучше выбирать для этого обратный трубопровод. Современные автоматизированные обогреватели на пеллетах могут монтироваться на любом удобном участке.
Почему нужен насос для отопления в частном доме?
Традиционная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя – малоэффективна, потому как жидкости приходится постоянно преодолевать сопротивление, что замедляет ее оборачиваемость. Поэтому в котел теплоноситель возвращается уже охлажденным, что требует дополнительных затрат энергоносителей для ее подогрева до нужной температуры.
Реконструкция с использованием труб меньшего диаметра способна лишь частично решить проблему, к тому же расходы в этом случае несравнимо выше, чем стоимость циркулярного насоса, который применяется для принудительного нагнетания в трубопровод системы теплоносителя, обеспечивая ему одинаковую скорость движения на всех участках.
Принцип действия помпы в системе достаточно прост и основан на законах термодинамики: на входе теплоноситель принудительно всасывается в систему, а на выходе, за счет создаваемой крыльчатками циркулярного насоса центробежной силы, выталкивается.
Автономные системы отопления частных домов, как правило, изначально проектируются с учетом эксплуатации насоса, но если модернизировать старую, то ее эффективность возрастет на 25-35%, при этом существенно сократится потребление энергоносителей.
Достигается это за счет ускоренной оборачиваемости теплоносителя в системе, который совершив полный цикл, возвращается в котел, не растратив всю свою тепловую энергию. Поэтому и усилий для его подогрева требуется меньше, а значит – происходит экономия энергоносителя.
Организация системы с принудительной циркуляцией теплоносителя обязательно предполагает, что будет установлен байпас для циркуляционного насоса, которому отводится выполнение таких функций:
возможность переключения системы в режим естественной циркуляции, например, при отключении электроэнергии или необходимости проведения ремонтных работ на определенном участке;
в качестве устройства для регулирования температуры в помещении.
Как правило, система с принудительным циркулированием теплоносителя предполагает в каждом помещении установку байпаса, монтаж которого производится в комплекте с фильтром и запорными клапанами, а в некоторых случаях и с автоматическим клапаном для отвода воздуха (альтернативой крана Маевского).
Так как в частных домах средней площади чаще всего устанавливаются циркулярные насосы так называемого «мокрого» типа, установка байпаса должна выполняться горизонтально, при этом его диаметр должен совпадать с размером трубы, к которой он подключается, а также и с диаметром запорного клапана.
Параметры
Установка этого оборудования требует учета его параметров, диаметра труб, силы напора и температуры воды, плотности теплоносителя.
Н — обозначение напора, способности прибора поднимать жидкость на определенный уровень. Параметр измеряется в метрах.
Q – расход жидкости в системе отопления за определенный промежуток времени, рассчитывается в м3.
Эта величина равна параметру мощности котла. От диаметра труб зависит расход теплоносителя.
Циркуляционное оборудование не предназначено для подъема воды, поэтому, приобретая его, нужно обращать внимание именно на параметр Q. Если котел не оборудован насосом, то расход жидкости необходимо рассчитать
В современные отопительные приборы уже встроен подобный агрегат.
Покупать агрегат большой мощности не имеет никакого смысла: применять его в полную силу все равно не будут. К тому же такой аппарат слишком шумный. Длина трубопровода определяет мощность нагнетающего оборудования: на каждые 10 м трубопровода от него необходимо 0,6 м напора. Кольцо длиной 100 м будет работать качественно и продуктивно при напоре насоса 6 м.
При покупке насосного оборудования нужно помнить, что его мощность должна быть на 10% больше той величины, которую рассчитали.
5 Схемы крепления
Первый способ — самый популярный: насос устанавливают на обратке, по которой холодный тепловой носитель подается в котел. Прохладная жидкость не так агрессивно действует на все элементы устройства, поэтому оборудование сможет прослужить дольше.
Второй способ применяют, если невозможно по определенным причинам поставить насос на обратке. В этом случае его закрепляют в начале контура, но не около самого котла, а за группой безопасности.
Еще один вариант системы отопления — когда установлена расширительная емкость в самой верхней точке контура. Если дополнительно произвести врезку насоса, то будет возможность эксплуатировать систему в двух режимах — принудительном и естественном. При этом можно выбирать, какой из способов использовать в каждом конкретном случае.
Последнюю схему можно применять только к системам с твердотопливным котлом. Насос на подающем трубопроводе не устанавливается из-за возможности взрыва. Просто у котлов этого типа нельзя моментально остановить процесс горения топлива, в результате чего начинает происходить закипание теплоносителя.
Горячая жидкость одновременно с паром проникает внутрь насосного узла, что понижает производительность. Холодный теплоноситель в контуре не успевает поступать назад в котел в требуемом объеме, и котел начинает раскаляться еще больше. Следствием перегрева и является взрыв.
Если в нагревающийся котел подать холодную жидкость из контура, образуется конденсат. Чтобы этого не случилось, вода вначале подогревается в малом контуре до +50 градусов, а после термостатический клапан плавно переводит жидкость на большой контур. Так холодный тепловой носитель смешивается с уже нагретой водой, а закипание не происходит.
