Циркуляционные насосы в отопительных системах

Чтобы разобраться в предназначении циркуляционного насоса (ЦН) следует вначале уяснить, что такое «насос» и что такое «циркуляция».

Речь идет об агрегате, перемещающем под заданным в принудительном порядке напором (т.е. с помощью сообщенной ему энергии) жидкость. Рабочей перекачиваемой средой может быть и газ. В случае замкнутого контура движения рабочей среды можно говорить о ее циркуляции. Если вещество, перекачиваемое нагнетательным оборудованием, многократно возвращать в технологический процесс или установку, то можно говорить о рециркуляции. Такой процесс очень распространен в различных сферах хозяйствования, в частности, используется для поддержания заданных параметров рабочей среды в теплообменниках.

Где используется ЦН?

Сферы применение самые разные: от организации подогрева полов до создания системы кондиционирования, ГВС или отопления. В этой цепочке системных звеньев насос является важнейшим элементом, обеспечивающим работоспособность всего контура.

Трудно переоценить роль такого нагнетательного оборудования в организации отопления и горячего водоснабжения. Под его воздействием теплоноситель с заданной скоростью движется по замкнутому теплообменнику, чем намного повышает отдачу тепла в помещение. Непрерывная работа агрегата в ГВС позволяет поддерживать постоянные параметры воды, не давая ей остывать на дальних участках трубопровода, постоянно смешивая уровни с разными температурами. Характеристики выдерживаются при условии беспрерывной работы нагнетательного агрегата. Поэтому к нему предъявляются повышенные требования по прочности, устойчивости к высокотемпературной среде, многочасовой работе силовой части без остановок в работе, прочности корпуса, узлов и деталей, высококачественных материалов для их изготовления. На работоспособность оборудования непосредственное влияние оказывает постоянство расхода теплоносителя.

Виды циркуляционных насосов

По способу перекачки рабочей жидкости гидромеханические аппараты можно разделить на агрегаты с "мокрым" и «сухим» ротором.

В первом случае вращающийся вал движка и рабочее колесо движутся в перекачиваемой среде, а сам ротор полностью погружается в жидкость. Движущиеся механизмы отдают энергию нагрева омывающей их жидкости, тем самым постоянно охлаждаясь. Одновременно происходит увлажнение (смазка) опорных подшипников скольжения. В то же время статическая часть двигателя, находящаяся под напряжением, надежно защищена от попадания на нее рабочей жидкости герметичным сплошным кожухом. Плотность среды позволяет «гасить» рабочие шумы оборудования, но «полезность» таких насосов для систем теплоснабжения небольшая, порядка 50%, что, впрочем, вполне приемлемо для организации ГВС и отопления в частном секторе.

Второй вид оборудования работает в условиях изоляции его двигателя от перекачиваемой среды. Типовыми представителями этой серии считаются моноблочные и консольные насосы.

Торцевой скользящий уплотнитель служит герметичной перегородкой между насосной и электрической частью. Охлаждающей средой для нагревающихся механизмов является воздух, циркуляция которого обеспечивается работой установленного на валу движка вентилятора. Он-то и создает повышенный уровень шума при работе. Вся мощность насоса, за исключением небольших потерь, уходит на выполнение полезной работы, чем объясняется высокий КПД: порядка 80%. Такие агрегаты востребованы для перемещения больших объемов жидкости в промышленных целях.

Еще один вид оборудования, у которого патрубки всаса и нагнетания расположены на одной оси (насосы «инлайн»), успешно применяются для перекачки воды в отопительных системах жилого сектора и зданий общественного назначения, а также для обеспечения водоснабжения.

Кстати: конструктивно «однолинейные» насосы выглядят проще. В случае ремонта основная часть агрегата – движок и рабочее колесо могут сниматься с агрегата без полного его демонтажа.

Как работает насос?

Центробежная сила легла в основу принципа работы оборудования. Следовательно, при монтаже насосных агрегатов необходимо, чтобы ось вращающейся части двигателя (ротора) была направлена по ходу движения теплоносителя и располагалась горизонтально. В других случаях – согласно монтажной схеме.

Важно! Насос сам сигнализирует о том, насколько правильно произведен его монтаж: при правильной установке работа агрегата почти бесшумная, с легким вибрационным дрожанием, ощущаемым рукой.

Все происходит в следующей последовательности:

1. Вода поступает из всасывающего патрубка на лопасти рабочего колеса, изогнутые по радиальной кривой. Колесо установлено на валу электродвигателя, помещенном в литой чугунный корпус.

Для сведения: циркуляция горячего водоснабжения осуществляется обычно в агрегатах с латунным или бронзовым корпусом.

2. Дальше «работает» центробежная сила. Она отбрасывает воду вдоль лопаток.

3. Жидкость собирается в корпусе («улитке»).

4. Вновь поступающая с лопаток вода вытесняет собравшийся объем под давлением в напорный патрубок.

5. Создаваемый напор гораздо больше по величине, чем сопротивление жидкости в трубе. Он проталкивает воду в трубах отопления, приводите ее в движение.

6. Различные по температуре потоки по законам физики ведут себя по-разному: теплая жидкость поднимается вверх, а такой же объем остывшего теплоносителя опускается вниз.

7. Создавая напор, преодолевающий силу трения жидкости о стенки трубопроводов, насос организует процесс циркуляции воды в системе от котла обратно к котлоагрегату.

8. Можно регулировать интенсивность циркуляции теплоносителя работой оборудования в полную силу, в половину его мощности или при выключенном агрегате.

Внимание! Для транспортировки по системе горячего носителя применяют ЦН с корпусами, изготовленными из латуни или бронзы.

Как правильно выбрать насос?

Следует отметить, что существуют, так называемые, «открытые» системы теплоснабжения, когда насос не требуется. Обогрев помещения происходит за счет разной температуры теплоносителя в самой дальней точке системы и непосредственно на выходе из котла. Горячая среда «вытесняет» холодную и прогоняет ее к котлу, выполняя процесс циркуляции. Однако при большой протяженности трубной разводки мощности одного котла не хватает. Образуются застойные зоны, теплоноситель не проходит до конечной точки обогрева. Система работает неэффективно. Поэтому, при обогреваемом пространстве более 100 кв.м. необходим насос, устанавливаемый, как правило, прямо в трубопровод. Небольшие бесшумные надежные и долговечные ЦН с «мокрым» ротором наиболее востребованы при создании систем отопления небольших частных владений.

На выбор нагнетательного оборудования влияют следующие факторы:

· возможная максимальная подача при оптимальной нагрузке агрегата;

• вид теплоносителя;
• расчет количества тепла для обогрева помещения;

· количество теплоносителя в системе и его рабочая температура;

· теплопроводность строительных материалов обогреваемого помещения;

· диаметр трубопроводов и материал их изготовления;

• потери тепла через перекрытия, проемы;
• эффективность утеплителя;

· потери через запорную арматуру, радиаторы отопления при заданной скорости циркуляции.

Важно! Оптимальными параметрами выбора ЦН считаются такие, при которых увеличенный втрое объем теплоносителя в течение 60 минут прокачивается без изменения эксплуатационных характеристик.

Основными характеристиками при выборе оборудования считаются расчетные величины: объем теплоносителя, прогоняемый системой за единицу времени(q _,м3/ч) и напор (H, м). Они занесены в паспорт на прибор.

q_н = Q_n / 1,16 х (t_r - t_x) – формула расчета эффективности работы насоса, его производительности.

q_н подача, м3/ч;

Q_{n –} расчетная мощность источника вырабатываемого тепла, кВт;

t_r и t_{x –} соответственно, значения температуры теплоносителя на выходе из котлоагрегата и на входе в него;

1,16 – значение удельной теплоемкости воды.

Производительность (Q) влияет на мощность агрегата. Наибольший напор будет при минимальном расходе. При этом учитываются потери энергии, которые возникают неизбежно из-за сопротивлений в запорной и распределительной арматуре системы, при соприкасании жидкости со стенками трубной разводки. Сопротивление в сети возрастает с увеличением скорости прохождения жидкости по трубопроводу.

Для сведения: увеличение скорости вращения рабочего колеса прямо пропорционально изменению производительности насосного агрегата.

Напор регулируется разницей температур теплоносителя перед насосом и после него. Производительность ЦН определяет высоту подъема им жидкости. На эффективность работы влияет диаметр сечения трубопровода, материал изготовления труб и протяженность системы отопления или водоснабжения. Если напор, создаваемый насосом, не может справиться с гидравлическим сопротивлением в сети, значит, его характеристики не подходят при выборе оборудования.

Производительность насосов и создаваемый ими напор отражены в гидравлических характеристиках. Определенным значениям Q и H соответствует рабочая точка, по которой и выбирается необходимое оборудование. Все эти соотношения сведены в гидравлическую характеристику – индивидуальную для каждого вида оборудования. Ответы на большинство вопросов, касающихся ЦН, можно найти в СП по тепловым сетям.

Акцентируем ваше внимание на том, что эффективность работы насосного агрегата и его долговечность напрямую зависят от качества работ по его установке.

Больше полезной информации:

Вентиляция сети канализации.

На какой же глубине нужно прокладывать трубы канализации?

У нас вы всегда можете получить бесплатную консультацию:

Напишите нам в Whatsapp
Напишите на gipproekt@gipproekt.ru
Позвоните нам +7 499 6772176
Оставить заявку на проектирование