Назначение и виды
Как уже говорили, основная задача циркуляционного насоса обеспечить требуемую скорость движения теплоносителя по трубам. Для систем с принудительной циркуляцией только при таких условиях будет достигнута проектная мощность. Во время работы циркуляционника в системе немного возрастает давление, но это не его задача. Это,скорее, побочный эффект. Для повышения давления в системе есть специальные повысительные насосы .
Более популярны циркуляционные водяные насосы с мокрым ротором
Есть два типа циркуляционных насосов: с сухим и мокрым ротором. Они отличаются по конструкции, но выполняют одни задачи. Чтобы выбрать циркуляционный насос какого типа вы хотите установить, надо знать их достоинства и недостатки.
С сухим ротором
Получил свое название в связи с особенностями конструкции. В теплоноситель погружена только крыльчатка, ротор находится в герметичном корпусе, его от жидкости отделяет несколько уплотнительных колец.
Устройство циркуляционного насоса с сухим ротором — во воде только крыльчатка
Данные аппараты имеют следующие свойства:
- Имеют высокий КПД — порядка 80%. И это основной их плюс.
- Требуют регулярного обслуживания. В процессе эксплуатации твердые частицы, содержащиеся в теплоносителе попадают на уплотнительные кольца, нарушая герметичность. Чтобы предотвратить разгерметизацию и необходимо обслуживание.
- Срок эксплуатации порядка 3 лет.
- При работе издают высокий уровень шумов.
Такой набор характеристик не очень подходит для установки в системах отопления частных домов. Основной их плюс — высокий КПД, а значит, меньший расход электроэнергии. Потому в больших сетях циркуляционные насосы с сухим ротором более экономичны, и там в основном и используются.
С мокрым ротором
Как понятно из названия, в оборудовании данного типа в жидкости находится и крыльчатка и ротор. Электрическая часть, включая стартер, заключена в металлический герметичный стакан.
Устройство насоса с мокрым ротором — сухая только электрическая часть
Этот тип оборудования имеет следующие свойства:
- КПД порядка 50%. Не самый лучший показатель, но для небольших частных систем отопления это некритично.
- Обслуживания не требуют.
- Срок эксплуатации — 5-10 лет в зависимости от марки, режима работы и состояния теплоносителя.
- Во время работы почти не слышны.
Исходя из приведенных выше свойств, выбрать циркуляционный насос по типу несложно: большинство останавливается на устройствах с мокрым ротором, так как они больше подходят для работы в условиях квартиры или частного дома.
Регулировка скоростей циркуляционного насоса
У большинства моделей циркуляционного насоса имеется функция регулировки скорости работы прибора. Как правило, это трехскоростные устройства, позволяющие управлять количеством теплоты, которое направляется на обогрев помещения. В случае резкого похолодания увеличивают скорость работы прибора, а при потеплении ее уменьшают, притом, что температурный режим в комнатах остается комфортным для пребывания в доме.
Чтобы переключать скорость, имеется специальный рычаг, расположенный на корпусе насоса. Очень востребованы модели циркуляционных устройств с автоматической системой регулирования данного параметра в зависимости от температуры снаружи здания.
Важные расчёты
Для того чтобы сделать правильный подбор насосного агрегата для системы частного водоснабжения, необходимо провести верные расчёты производительной мощности и напора агрегата.
Производительная мощность (производительность) позволяет насосу качать воду с требуемым для расхода в доме объемом. Стоит знать, что согласно СНИП, средний расход воды в сутки на одного проживающего в доме составляет 200 литров. При этом всегда нужно этот показатель умножать на количество человек,
Но необходимо принять во внимание при расчетах производительной мощности помпы и момент, при котором все водозаборные точки будут включены одновременно. К полученным данным стоит прибавлять и возможное потребление воды для полива огорода
Согласно СНИП этот показатель равен 3-6 литров на 1м3 участка.
Для справки: средний объем расхода воды на каждую водозаборную точку выглядит так:
- Душ или ванна — около 10 л/мин;
- Туалет — 5-6 л/мин;
- Кран в кухонной мойке — 6 л/мин.
При условии одновременного использования всех перечисленных сантехнических точек потребление воды составит в среднем 20-22 л/мин.
Рекомендуем к прочтению:Расчет диаметра и виды тросов для скважинного насоса
Схема подключения
Перед описанием схем подключения напомним о таких важных характеристиках насоса, как мощность; диаметр; возможность плавного пуска или возможность электронного управления частотой вращения вала; устойчивость к перепадам напряжения; минимальная и максимальная глубина погружения; диаметр насоса. Так, диаметр насоса прямо связан с ценой скважины: чем меньше диаметр насоса, тем меньше диаметр трубы, а значит, её бурение будет дешевле.
Насос подключается через реле давления либо через автоматику реле протока. Зная характеристики системы и насоса, т.е. давление и мощность, которую придется размыкать вашему реле, можно оптимально подобрать нужное реле для насоса.
В некоторых моделях насосов предусмотрена защита от перегрева и защита от сухого хода, однако она носит исключительно аварийный характер. При монтаже системы стоит предусмотреть собственную систему защиты от сухого хода.
Недостаток систем, работающих с реле давления: между запусками и остановками насоса всегда будет изменяться давления, что вызовет дискомфорт в использовании воды в душе. Во избежание такого неудобства можно приобрести насос с частотным преобразователем.
Обратите внимание на максимальную глубину погружения насоса: чрезмерное заглубление приведёт к выходу насоса из строя
Может ли монтаж повлиять на величину напора
Учитывая простоту, даже примитивность конструкции насосов, а также наличие подробной инструкции монтажа, многие современные мужчины берутся за работы самостоятельно, то есть без помощи профессионалов. Такое поведение чаще всего связано с желанием сэкономить: далеко не все готовы заплатить не только за насос или насосную станцию, но и услуги мастера. Учитывая, что напор насоса — это основная характеристика его деятельности, никто не готов терять. Именно поэтому вопрос напрашивается сам собой: насколько монтаж, проведённый самостоятельно может сказаться на величине напора.
Казалось бы, подключаем одну трубу к всасывающему патрубку, другую к тому, что отвечает за напор, подаем питание — и готово. На практике малейшая ошибка не только способна негативно сказаться на напоре воды, но и существенно сократит продолжительность работы.
Виды насосов
Поверхностные не погружаются в воду, а устанавливаются рядом – на земле или на плавающей платформе. Используются, если глубина подъёма не превышает 9-10 м. Работают только при плюсовой температуре. Их нужно защищать от попадания воды, иначе двигатель может сгореть.
Погружные частично или полностью опускаются в скважину. Качают воду со значительной глубины. Подходят для создания автономного водопровода. По принципу работы могут быть вибрационными и центробежными.
- Вибрационные – самые бюджетные. Работают за счёт гибкой резиновой мембраны. Создают возвратно-поступательные движения, из-за чего поднимают песок и другой мусор со дна. Срок службы у них небольшой – абразивные частицы часто попадают внутрь и повреждают механизмы.
- Центробежные (скважинные) подходят для долгой работы. Отличаются высокой производительностью и напором. Корпусы узкие и вытянутые, помещаются даже в небольшие (от 80 мм) скважины. Некоторые модели могут поднять воду с глубины до 100 метров – они подходят для артезианских скважин.
- Винтовые работают за счёт шнекового винта. Когда он вращается, вода поднимается из скважины, а потом под напором попадает в шланг. Такие насосы подходят для бытовых систем автономного водоснабжения. Узкие корпусы можно устанавливать в скважины от 90-100 мм.
- Вихревые создают напор с помощью рабочего колеса (крыльчатки). Они засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю, из-за чего появляется продольный вихрь. Подходят только для чистой воды из скважин (от 100 мм), резервуаров и открытых водоёмов. Создают в 3-7 раз больший напор, чем обычные центробежные насосы.
Пример расчета мощности погружного насоса
Схема водоснабжения дачи с применением скважинного погружного насоса.
Для большей простоты расчета мощности погружного насоса можете взять за основу следующий пример. Уровень воды в скважине составляет 10 м. В доме выполнен монтаж мембранного бака. Расстояние между скважиной и домом составляет 5 м. Для дома нужно добавить еще 2 м (от места расположения скважины). Потери в напоре в данном примере равны 3 м.
Производительность насоса для такой скважины рассчитывается следующим образом: суммируются уровень воды (10 м), добавленное расстояние (2 м), потери в напоре (3 м) и значение избыточного давления (оно равняется 2,5 атм, но в заводской спецификации указывается 25 м). В сумме получится 40 м. Зная это значение, вы сможете подобрать необходимую мощность агрегата из расчета 40 м от места водозабора.
Обязательно учитывайте то, что в спецификации обычно указываются максимальные значения производительности и напора. То есть при покупке вам нужно купить насос более высокой мощности, чем показал приведенный выше расчет. В противном случае производительности агрегата может оказаться недостаточно, и вы не сможете нормально пользоваться своей скважиной.
Мембранный бак для водоснабжения
Для бытовой скважины применяются гидроаккумуляторы различной конструкции, материалов, объемов. Для вычислений потребуются следующие данные:
Насосы для скважины могут быть погружные и поверхностные.
- номинальная производительность оборудования – 60% от максимальной подачи насоса;
- разница давлений – Р 1 – Р 2 (давление включения на 10% ниже максимального, указанного в паспорте, давление отключения на 10% выше минимального);
- ежечасное число включений – обычно заявлено производителями 100;
- давление включения;
- коэффициент – 0,9 единиц.
Для получения объема мембранного бака необходимо:
- сложить давление включения, единицу, разницу давлений;
- умножить полученное число на 1000, номинальный расход;
- разделить результат на 4, максимальное число ежечасных включений, разницу давлений, коэффициент.
Производители выпускают накопительные баки стандартных объемов, после вычисления необходимого объема гидроаккумулятора останется выбрать ближайший размер с 15% запасом. Колодец обычно используется в зимних/летних схемах водопровода жилищ сезонного, периодического проживания. При каждом отъезде хозяев система консервируется, вода сливается из контуров через спускную магистраль. Объема скважины для этого недостаточно, дополнительный заглубленный в землю резервуар увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому используется бюджетный вариант в виде колодца.
Поверхностные насосы являются самовсасывающими конструкциями, используются при небольших глубинах 8-12 м. Поднять воду из артезианской скважины 100-200 м можно лишь профессиональным оборудованием, которое для бюджета семьи слишком дорого. В них используются эжекторы, скважины удовлетворяют потребности целых коттеджных поселков.
Производительность поверхностного самовсасывающего оборудования вычисляется аналогично предыдущему случаю. При расчете напора учитывается взаимное расположение элементов водопровода:
- насос может располагаться в цоколе, подсобном помещении нижнего этажа, в техподполье, кессоне на устье скважины;
- гидроаккумулятор монтируют на любом уровне.
Вычисления аналогичны расчетам для погружных насосов, однако добавляется вычитание из напора Н б. Это значение потерь в зависимости от высоты бака – разница высот гидроаккумулятора, зеркала водозабора. Если взять вариант расчета для двухэтажного коттеджа со следующими характеристиками:
- удаление источника от здания 20 м;
- подъем воды с глубины 6 м трубой насоса;
- зеркало водозабора на глубине 4 м;
- общая глубина скважины 10 м;
- расположение насоса в кессоне;
- высота санузла 5 м.
Перепад высот составит 5 м. При схеме с двумя 90 градусными отводами, парой вентилей, тремя тройниками, тремя обратными клапанами, аналогичным сечением труб (25 мм внутренняя, 32 мм наружная) от насоса потребуется производительность 3 куба ежеминутно. Потери напора составят 37 м, напор излива 20 м, высота источника 6 м. Таким образом, для автономной системы водообеспечения потребуется насос с напором больше 70 м, что является редкостью у моделей большинства производителей. В данном случае рациональным решением будет использование погружной модификации после аналогичного расчета.
Для организации водоснабжения частного дома перед установкой насосного оборудования, в первую очередь необходимо рассчитать его параметры. При этом необходимо учитывать технические характеристики источника, расстояние до потребителя и объем водозабора. Домовладельцу, самостоятельно монтирующему линию водоснабжения в дом, нет необходимости производить расчет насоса для скважины по сложным формулам – для этого предназначены размещенные в сети онлайн-калькуляторы.
Рис. 1 Онлайн калькулятор для определения объема подачи – внешний вид
Их существенным недостатком является приблизительность полученных результатов – многие важные параметры, влияющие на окончательный результат, не фигурируют во вводных данных. Почти все онлайн-калькуляторы рассчитывают только один из параметров: высоту подъема, производительность или необходимое давление в магистрали, остальные данные приходится определять другими способами. Еще одной проблемой является выбор точного и достоверного калькулятора из множества вариантов, выложенных в сети. Поэтому наиболее правильным решением вопроса, как рассчитать насос для скважины, остается вычисление его параметров по формулам с помощью таблиц потерь и использование калькуляторов в качестве вспомогательного средства для проверки правильности расчетов.
Рис. 2 Онлайн – калькулятор для расчета насоса для водоснабжения
Пример в качестве проверки
Предварительно было определено, что потребность здания в тепле составляет 45,6 кВт, необходимый для отопления расход теплоносителя 2,02 куб.м/ч. Схема трубопроводов до самого отдаленного радиатора включает четыре участка и теплорегулирующий вентиль.
Суммарные потери давления в них равняются:
DP = 0,63 + 0,111 + 0,142 + 0,289 = 1,178 м
Согласно СНиП 2.04.05-91*, на неучтенные потери давления к этой величине следует добавить 10%:
DP = 1,178 х 1,1 = 1,296 м
При расчетах по методике, изложенной в статье, получаем:
H = 0,015 х (3,2 + 4,4 + 8,9 + 21,7) х 1,3 х 1,7 = 1,266 м,
что не слишком отличается от величины, полученной ранее.
Водяное отопление с наличием специального насоса, необходимого для перекачки теплоносителя, во многом превосходит аналогичные системы с естественной циркуляцией рабочей среды. Эффективность с установкой такого прибора значительно возрастает. Кроме того, появляются дополнительные возможности в плане осуществления регулировки. Что касается используемых трубопроводов, то можно выбирать изделия с меньшим диаметром, а это позволяет создавать весьма экономичные сети обогрева.
Система отопления с принудительной циркуляцией будет работать исправно при условии, что производительность и некоторые другие параметры насоса будут правильно подобраны. В первую очередь следует уточнить, какой объем теплоносителя сможет перекачать изделие за конкретный промежуток времени.
Изначально приобретать модель насоса с большим запасом эксплуатационных характеристик нецелесообразно. Во-первых, стоимость прибора окажется слишком высокой, поэтому придется потратить существенную часть бюджета. Во-вторых, устройство будет потреблять лишнюю энергию, так как при повышении мощности увеличивается и ее расход.
В последнюю очередь при выборе следует учитывать факторы комфорта и качественных характеристик. Для спокойного проживания лучше, конечно же, приобрести прибор, не создающий много шума и являющийся долговечным. Таким требованиям обычно отвечает продукция проверенных производителей, которые на рынке существуют длительное время.
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 увеличивает энергоэффективность системы отопления на 40-50%. Принцип действия устройств, независимо от типа и конструкции, заключается в следующем:
- Жидкость поступает в полость, выполненную в виде ракушки.
- Внутри корпуса расположено рабочее колесо, маховик, создающий давление.
- Увеличивается скорость теплоносителя и посредством центробежной силы, жидкость отводится в спиральный канал, подключенный к водяному контуру.
- Теплоноситель поступает в водяной отопительный контур с заданной скоростью. Благодаря закручиванию водяных потоков, снижается гидравлическое сопротивление при циркуляции жидкости.
Принцип работы системы отопления с циркуляционным насосом отличается от контуров с естественной циркуляцией, тем, что движение жидкости осуществляется принудительно. На эффективность обогрева не влияет соблюдение уклонов, количество установленных радиаторов, а также диаметр труб.
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.
Как выбрать и купить циркуляционный насос
Перед циркуляционными насосами задачи стоят несколько специфические, отличные от водяных, скважинных, дренажных и т. п. Если последние предназначены для перемещения жидкости с конкретной точкой излива, то циркуляционные и рециркуляционные просто «гоняют» жидкость по кругу.
К подбору хотелось бы подойти несколько нетривиально и предложить несколько вариантов. Так сказать, от простого к сложному — начать с рекомендаций производителей и последним описать как рассчитать циркуляционный насос для отопления по формулам.
Подобрать циркуляционный насос
Этот простой способ подобрать циркуляционный насос для отопления порекомендовал один из менеджеров по продаже насосов WILO.
Принимается, что теплопотери помещения на 1 м. кв. составят 100 Вт. Формула для расчета расхода:
Общие теплопотери дома (кВт) х 0,044 = расход циркуляционного насоса (м. куб./час.)
Например, если площадь частного дома составляет 800 м. кв. требуемый расход будет равен:
(800 х 100) / 1000 = 80 кВт — теплопотери дома
80 х 0,044 = 3,52 м. куб./час — требуемый расход циркуляционного насоса при температуре в помещении 20 град. С.
Из ассортимента WILO для таких требований подойдут насосы TOP-RL 25/7,5, STAR-RS 25/7, STAR-RS 25/8.
Касательно напора. Если система спроектирована в соответствии с современными требованиями (пластиковые трубы, закрытая система отопления) и нет никаких нестандартных решений, как-то высокая этажность или большая протяженность отопительных трубопроводов, то напора вышеуказанных насосов должно хватить «с головой».
Опять же, такой подбор циркуляционного насоса приблизительный, хотя в большинстве случаев он удовлетворит требуемым параметрам.
Подобрать циркуляционный насос по формулам.
Если есть желание перед тем как купить циркуляционный насос разобраться с требуемыми параметрами и подобрать его по формулам, то пригодится следующая информация.
определяем требуемый напор насоса
H=(R x L x k) / 100, где
H — требуемый напор насоса, м
L — длина трубопровода между наиболее удаленными точками «туда» и «назад». Другими словами это длина наибольшего «кольца» от циркуляционного насоса в системе отопления. (м)
Пример расчета циркуляционного насоса по формулам
Есть трехэтажный дом размерами 12м х 15м. Высота этажа 3 м. Дом отапливается радиаторами ( ∆ T=20°C) с терморегулирующими головками. Произведем расчет:
требуемая тепловая мощность
N (от. пл) = 0,1(кВт/м.кв.) х 12(м) х 15(м) х 3 этажа = 54 кВт
вычисляем расход циркуляционного насоса
Q = (0.86 х 54) / 20 = 2,33 м.куб/час
вычисляем напор насоса
Производитель пластиковых труб компания TECE рекомендует применять трубы с диаметром при котором скорость течения жидкости будет 0,55-0,75 м/с, удельное сопротивление стенки трубы — 100-250 Па/м. В нашем случае, для отопительной системы можно использовать трубу диаметром 40мм (11/4″). При расходе 2,319 м.куб/час скорость потока теплоносителя будет 0,75 м/с, удельное сопротивление одного метра стенки трубы 181 Па/м (0,02 м. вод.ст).
WILO YONOS PICO 25/1-8
GRUNDFOS UPS 25-70
Почти все производители, включая таких «грандов» как WILO и GRUNDFOS, размещают на своих сайтах специальные программы для подбора циркуляционного насоса. У вышеупомянутых компаний это WILO SELECT и GRUNDFOS WebCam.
Программы очень удобны, пользоваться ими достаточно просто
Особое внимание нужно уделить правильному вводу значений, что у неподготовленных пользователей часто вызывает затруднения
Купить циркуляционный насос
При покупке циркуляционного насоса особое внимание следует уделить фирме-продавцу. В настоящее время на рынке Украины «гуляет» очень много контрафактной продукции. Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?
Чем объяснить, что розничная цена циркуляционного насоса на рынке может быть в 3-4 раза меньше, чем у представителя компании производителя?
По данным аналитиков, циркуляционный насос в бытовом секторе является лидером по энергопотреблению. В последние годы компании предлагают очень интересные новинки — энергосберегающие циркуляционные насосы с автоматической регулировкой мощности. Из бытовой серии у WILO это YONOS PICO, у GRUNDFOS — ALFA2. Такие насосы потребляют электроэнергии на несколько порядков меньше и существенно экономят денежные расходы владельцев.
Заключение
Выбор скважинного насоса представляется сложной задачей, учитывая, что здесь приходится принимать во внимание большое количество различных характеристик. Следует помнить, что не все зависит от рабочих параметров приобретаемого насоса. Внимание необходимо уделять и характеристикам скважины
Если между ними будет наблюдаться несоответствие хотя бы по одному критерию, то об эффективной работе системы водоснабжения не может быть и речи. Выбирая насос для скважины, следует учесть и то, что во время подъема воды будут наблюдаться определенные потери
Внимание необходимо уделять и характеристикам скважины. Если между ними будет наблюдаться несоответствие хотя бы по одному критерию, то об эффективной работе системы водоснабжения не может быть и речи
Выбирая насос для скважины, следует учесть и то, что во время подъема воды будут наблюдаться определенные потери.
По этой причине выбираемая модель насоса должна создавать давление в системе несколько больше расчетного. Необходимо помнить и о том, что в работе системы могут возникать пиковые периоды, когда все точки водоразбора будут работать на пределе своих возможностей. И если такие ситуации возникают довольно часто, то следует также увеличить заранее рассчитанный показатель расчетного давления.
Все перечисленные параметры являются не единственными, что усложняет процедуру правильного подбора насосной установки. В связи с этим желательно, чтобы и сами работы по установке насоса, и подбор осуществлялись специалистами, которые смогут учесть все нюансы, начиная характеристиками скважины и заканчивая расходом воды в доме, а также обеспечить эффективную работу системы водоснабжения и после завершения монтажных работ.
