Насосы в системах отопления и горячего водоснабжения (ГВС)
Насосы в системах отопления и горячего водоснабжения (ГВС)
Для систем отопления и горячего водоснабжения применяются насосы следующих типов:
- Циркуляционные трехскоростные насосы для систем отопления;
- Циркуляционные насосы для водоснабжения.
Конструктивно насосы первой и второй группы близки.
Дополнительное оснащение систем отопления и ГВС
Для функционирования системы отопления кроме теплогенератора (котла), теплоприборов (обогревателей, радиаторов), циркуляционных насосов требуются:
- Защитная арматура – клапаны предохранительные, расширительный бак, воздухоотводчики дегазаторы и др.;
- Регистрирующая арматура – манометры, термометры;
- Регулирующая арматура – термовентили, запорные вентили, термостатические головки, смесительные и элеваторные узлы, балансировочные клапаны и др.;
- Коммутирующая арматура – коллекторы, вентили, краны, фильтры, обратные клапаны.
Отдельной системой отопления является теплый пол. Это низкотемпературное площадное отопление, которое имеет рабочие параметры и узлы оснащения, отличающиеся от радиаторных высокотемпературных систем.
Принципы расчета систем отопления
Расчет системы отопления проводится проектировщиками. Расчет учитывает тепловые потери здания, по которым определяется энергия, необходимая для обогрева здания и создания запаса горячей воды. Рассчитывается сезонное изменение энергопотребления. Рассчитывается давление в элементах системы отопления и расход теплоносителя, по расходам рассчитываются диаметры труб. Основным движителем теплоносителя в принудительной системе отопления является циркуляционный насос. Для расчета высоты подъема циркуляционных насосов необходимо знать потери давления в элементах системы.
| Элемент системы | Потери давления в кПа (100 кПа = 1 атм.) |
|---|---|
| Котел | 1-5 |
| Компактный котел | 5-15 |
| Теплообменник | 10-20 |
| Тепломер (тепловой счетчик) | 15-20 |
| Водонагреватель | 2-10 |
| Тепловой насос | 10-20 |
| Радиатор | 0,5 |
| Конвектор | 2-20 |
| Радиаторный вентиль | 10 |
| Регулируемый вентиль | 10-20 |
| Обратный клапан | 5-10 |
| Фильтр(чистый) | 15-20 |
| Потери в трубах (пластик) на 1 метр /пог | 150 |
Циркуляционный насос должен компенсировать потери давления на всех элементах системы.
В гравитационных системах движителем является потенциальная энергия воды, накопленной в верхнем распределительном баке. Соответственно, совокупные потери трубопровода не должны превышать статическое давление теплоносителя в системе, выраженное в метрах статического столба воды.
Статическое давление
Статическое давление в системе всегда должно быть выше, чем атмосферное давление. Это правило относится к любой точке системы и позволяет избежать попадания воздуха в систему отопления. Мы говорим о «поддержании давления», что, однако, не означает поддержания неизменного давления.
При нагреве вода расширяется, и газ в расширительном баке сжимается, что приводит к повышению давления.
Давление газа в расширительном баке
При правильно подобранном объеме расширительного бака и давлении воздуха в нем при нагревании системы отопления изменение давления в баке будет незначительным.
Давление газа в расширительном баке определяется в зависимости от:
- Статической высоты высшей точки системы;
- Минимально допустимого давления на входе циркуляционного насоса.
Подбор насоса для системы отопления
Циркуляционный насос подбирается исходя из необходимости перемещения определенной тепловой энергии от котла к тепловым приборам. Данный расчет выполняют проектировщики, исходя из тепловых потерь наружных ограждений, теплового режима, поддерживаемого в здании, количества потребителей тепловой энергии (площади помещения) и др.
В общем случае необходимая тепловая энергия (тепловой поток) Ф зависит от тепловых потерь наружных ограждений, которые пропорциональны разности температур наружного воздуха Т1 и воздуха внутри помещения Т, площади помещения S, коэффициента теплопотерь ограждений (Вт/м2 К).
Объемная подача теплоносителя в радиаторной системе отопления при разнице температур: на выходе котла и на входе t=20°C и для теплых полов на подающей и возвратной ветвях t=5°C для помещений с различной площадью.
| Отапливаемая площадь, м2 | Объемная подача в радиаторной системе отопления м3/час .t=20°C | Объемная подача в системе «теплый пол» м3/час .t=5°C |
|---|---|---|
| 80-120 | 0,4 | 1,5 |
| 120-160 | 0,5 | 2,0 |
| 160-200 | 0,6 | 2,5 |
| 200-240 | 0,7 | 3,0 |
| 240-280 | 0,8 | 4.0 |
| 300-350 | 1,2-1,5 | - |
Работа насосов совместно
Два циркуляционных насоса, включенных параллельно, увеличивают производительность насосного узла примерно в 1,6 раз. Два циркуляционных насоса, включенных последовательно, создают совокупный напор, превышающий напор одного насоса примерно в 1,6 раз.
Циркуляционный насос в системе «теплого пола». Его производительность подбирается так, чтобы обеспечить троекратный (или более) теплообмен носителя в течение часа.
Пуск насоса
Чтобы избежать излишнего шума от воздуха в системе, важно правильно удалить воздух из системы:
1. Заполнить систему и создать необходимое статистическое давление
2. Удалить воздух из системы (воздухоотводчики автоматические, краны Маевского)
3. Включить котел
4. Включить насос и открыть краны радиаторов, убедиться, что вода в системе циркулирует.
5. Дать поработать насосу несколько минут.
6. Выключить насос и повторно удалить оставшийся воздух из системы.
7. Проверить статическое давление и, если давление слишком мало, произвести дополнительную подпитку системы до требуемого давления (см. таблицу ниже).
8. Повторно включить насос и, если нужно, отрегулировать его.
| Температура жидкости, °С | Номинальное давление на входе, м вод. столба |
|---|---|
| 75 | 0,5 |
| 90 | 2,8 |
| 110 | 11,0 |
Полезные советы по установке циркуляционных насосов для систем отопления
Пуск насоса
- Насосы с мокрым ротором всегда устанавливают так, чтобы вал находился в горизонтальном положении.
- Не устанавливайте насос большей чем требуется производительности, так как это может привести к шуму в системе.
- Не включайте насос до заполнения системы водой и удаления воздуха из системы. Даже непродолжительные периоды «работы в сухую» могут повредить насос.
- Перед пуском насоса, промойте систему чистой водой для удаления инородных частиц.
- Устанавливайте насос таким образом, чтобы избежать попадания воды в клеммную коробку через кабельный ввод.
- Насос размещайте как можно ближе к расширительному бачку.
- Убедитесь, что возможно стравить воздух из насоса и трубопровода. Если это невозможно, установите насос с воздухоотводчиком.
В «закрытых системах», если возможно, насос размещают на обратном трубопроводе из-за более низкой температуры на данном участке.
Не устанавливайте циркуляционный насос, оборудованный термостатом, вблизи водонагревателей или баков, тепло от которых может воздействовать на термостат.
Выбор подходящего циркуляционного насоса
Опыт показывает, что большинство циркуляционных насосов для ГВС имеют слишком большую производительность, в то время как насос с меньшей производительностью также смог бы обеспечить высокий уровень комфорта (малое время ожидания горячей воды).
Рекомендуется выбирать насос с таймером для составления программы работы насоса, чтобы он включался в то время, когда ожидается высокий уровень потребления горячей воды (обычно это утренние и вечерние часы).
Необходимый размер насоса может быть определен исходя из размеров и протяженности установленных труб.
Циркуляция в системе горячего водоснабжения
Пуск насоса
Чтобы избежать излишнего шума воздуха в системе, важно правильно удалить воздух из системы:
1. Открыть кран на вводе.
2. Открыть водопроводный кран на конце трубы, до полного удаления воздуха из системы.
3. Включить насос.
4. Дать насосу поработать несколько минут.
5. Если воздух в системе остался, остановить и запустить насос 4-5 раз, до полного удаления воздуха.
6. Отрегулировать таймер и/или термостат.
Циркуляция в системе ГВС позволяет немедленно обеспечить подачу горячей воды в кран, что значительно повышает удобство пользования, и в то же время минимизирует бесполезную потерю воды.
Необходимо отметить что:
- Расход в контуре циркуляции невелик, в связи с чем возможно использовать небольшой насос.
- В случае использования слишком большого насоса (при большом расходе воды) высокая скорость воды в трубопроводе приведет к возникновению шума.
- Чтобы избежать накопления воздуха в системе, следует устанавливать насос на горизонтальной трубе, либо на трубе с направлением потока снизу вверх.
- Насосы с мокрым ротором всегда устанавливают так, чтобы вал находился в горизонтальном положении;
- Не включайте насос, до полного заполнения системы водой и удаления воздуха. Даже непродолжительные периоды «работы в сухую» могут повредить насос;
- Перед запуском насоса, промойте систему чистой водой, для удаления инородных частиц;
- Устанавливайте насос таким образом, чтобы избежать попадания воды в клеммную коробку, через соединение кабельного ввода.
- Чтобы избежать скопления воздуха в насосе, никогда не устанавливайте его в трубопроводе с направлением жидкости вниз. Устанавливайте насос по направлению движения жидкости вверх или горизонтально;
- Устанавливайте насос на обратном трубопроводе. Никогда не устанавливайте насос на подающем трубопроводе;
- При работе с «жесткой» водой рекомендуется использовать насос с «сухим ротором».
Система «теплый пол»
В системе «теплый пол» тепло передается от трубок с теплоносителем к аккумулятору тепла – бетонному покрытию. Система «теплый пол» может использоваться в сочетании с традиционным радиаторным отоплением.
Основная разница между радиаторной системой отопления и системой подогрева пола заключается в температуре теплоносителя. В радиаторе температура на входе может достигать 70-80 °С с общим перепадом 20-40 °С, в то время как при подогреве пола входная температура не должна превышать 40 °С, и перепад температур не должен быть больше 5-8 °С.
Для поддержания необходимой температуры система теплого пола должна включать в себя линию подмеса теплоносителя из обратного трубопровода. Обязательно нужно предусмотреть узлы воздухоотведения– специальные краны, которые используются при заполнении системы.
Монтаж системы «теплых полов»
Система подогрева пола может быть выполнена различными способами, при этом важно соблюдать указания и инструкции изготовителей. Каждое помещение имеет собственную систему управления, и все петли сбалансированы на одинаковый перепад давления, потери давления в самой длинной петле (не более 120 метров) определяют необходимый напор насоса.
Из-за больших потерь давления и низкого перепада температуры в системе подогрева пола требуется насос большей мощности, чем в радиаторной системе отопления, для того же самого помещения. Расход в системе переменный, поэтому рекомендуется использовать регулируемый циркуляционный насос для систем отопления. При наличии нескольких контуров теплых полов (максимальная длина контура 100-120 м) необходимо применять отдельные циркуляционные насосы.
Место установки циркуляционного насоса
В радиаторных системах отопления насос ставится в самой низкотемпературной точке контура – на обратной линии возле котла. В системах ГВС падение температуры в системе невелико, и место установки некритично. В системах теплого пола насос ставится на подающей линии, чтобы избежать малейшей вероятности разрыва потока и завоздушивания системы. В теплых полах самая большая опасность – появление воздушных пробок.
Расширительный бак
Расширительный бак в системе отопления необходим для:
- Поддержания давления в рамках допустимых значений
- Заполнения теплоносителя и компенсации потерь в системе
- Балансировка изменяющегося в зависимости от температуры объема воды в системе отопления (поглощение избыточного объема теплоносителя при нагреве).
Объем бака приблизительно составляет 10% от объема теплоносителя, залитого во всю отопительную систему.
Теплоноситель
Большинство производителей теплогенераторов рекомендуют в качестве теплоносителя специально подготовленную воду. При использовании антифризов необходимо соблюдать периодичность замены теплоносителя. Незамерзающие свойства теплоносителя со временем ухудшаются.
