Правильная установка циркуляционного насоса в системе отопления

Расчет циркуляционного насоса

Циркуляционный насос в отопительной системе дома должен решать главную задачу: обеспечивать достаточную для отдачи нормированного количества прокачку рабочего тела. То есть, прокачивать по трубам проходить такой объем теплоносителя, который при остывании в одном цикле передаст воздуху комнат энергию, указанную в СНиП (как минимум).

При расчете используются нормы для самого холодного времени года. А именно, при требованиях отдачи тепла на уровне 173-177 Вт/кв.м в условиях температуры воздуха на улице от -25 до -35 градусов. Данная норма действительна для одно- и двухэтажных строений. В домах большей высоты принимается отдача в 100 Вт/кв.м.

По данным показателям вычисляется, в первую очередь, мощность главного нагревателя, электрического, газового, жидко или твердотопливного котла. Основной параметр циркуляционного насоса, расход или производительность, быстро и удобно вычисляется на основании характеристик отопителя. Для этого достаточно поделить мощность котла в Ваттах на дельту температур, показатель остывания воды за один рабочий цикл. Это разница между подачей и обраткой. На практике ее принимают равной 20-25, так как на выходе котла теплоноситель имеет 80-95%, а после прохода через батареи от 60 до 70 градусов Цельсия.

Однако вычислить производительность насоса — только половина дела. Его характеристик должно быть достаточно для преодоления гидравлического сопротивления всей сети труб внутри дома. Оно приводится к параметру напора насоса в таком соотношении: 100 Па/м соответствует 0,01 м.

Для расчета гидравлического сопротивления трубной сети внутри дома игнорируют его этажность. Причина проста: длина труб подъема воды от котла практически всегда равна протяженности обратки. Для расчета гидравлического сопротивления обычно используют специальные формулы, учитывающие все особенности распределительной сети.

Пример расчета циркуляционного насоса

Есть и упрощенный вариант расчета. В расчете используются следующие допущения:

• один метр прямой трубы создает сопротивление от 100 до 150 Па на каждый метр, в зависимости от материала;
• использование фитингов увеличивает сопротивление сети на 30%;
• при использовании трехходовых смесителей нужно добавить еще 20% от прямого сопротивления к конечному результату.

Порядок расчета выглядит так: сначала измеряют общую протяженность труб. Умножая ее на нормированное сопротивление, получают базовый результат. Затем к нему добавляют потери. То есть, прибавляют проценты для фитингов, смесителей, поворотов. Если сеть построена по однотрубной схеме и в радиаторах используются терморегулирующие вентили, к итоговому результату добавляют 70% от базового значения сопротивления.

Существует мнение, что полученные в итоге расчетов целевые параметры циркуляционного насоса описывают технический максимум. А на практике можно взять устройство с заниженными показателями. Однако упрощенный расчет означает достаточно серьезный люфт в итоговых результатах. Множество факторов остаются неучтенными.

Выбор подходящего агрегата

При выборе циркуляционного насоса для автономной системы отопления руководствуются двумя основными критериями – производительностью агрегата и напором. Первый из этих параметров характеризует объём теплоносителя, который агрегат сможет перекачать за определённый период времени, а второй говорит о высоте, на которую помпа сможет поднимать жидкость. Кроме того, необходимо учитывать:

1. Сечение труб, к которым будет подключаться циркуляционный насос.
2. Габариты места, отведённого для установки перекачивающего агрегата.
3. Максимальную температуру теплоносителя.
4. Мощность и пропускную способность теплогенератора.
5. Объем отапливаемых помещений.

О классическом методе расчёта мы уже рассказывали в статье. Расчет циркуляционного насоса для отопления в примерах и формулах. Вместе с тем, есть и более простой способ, который можно использовать как для предварительной калькуляции, так и проверки результатов более основательных вычислений. В его основу положено требование, согласно которому циркуляционный насос должен за один час своей работы прокачать по отопительной системе трехкратный объём её заполнения.

Последнее значение можно косвенно оценить по мощностным характеристикам котла. Если тепловой агрегат выбирался по правилам, то на каждый киловатт, взятый из его технического паспорта, приходится не менее 15 литров теплоносителя. Достаточно умножить мощность теплогенератора в кВт на 15 и сделать поправку в 20%, чтобы с достаточной точностью оценить заполнение отопительных контуров. После того, как будет вычислен объём теплоносителя, подсчитать искомую производительность циркуляционного насоса в л/мин будет несложно — для этого заполнение контуров в литрах необходимо умножить на три и разделить на шестьдесят. Если в качестве примера взять отопительную систему с котлом мощностью 15 кВт, то можно предположить, что объём жидкости во всех её ветках примерно равняется 270 литров (Q =15 кВт х 15 л + 20%). Для принудительной циркуляции теплоносителя понадобится насос с расходной характеристикой не менее 0.81 м3/час или 13.5 л/мин.

Необходимую величину напора циркуляционного насоса также можно определить, не вдаваясь в сложные математические вычисления. Для этого можно воспользоваться формулой N = X * K, где X – этажность здания, включая подвал, а К – поправочный коэффициент, равный 0.7-1.1 для традиционных двухтрубных схем отопления и 1.2-1.85 для коллекторно-лучевых контуров. Так, если вести расчёт гидравлического сопротивления коллекторной отопительной системы двухэтажного здания с подвалом (количество уровней равняется трём), то понадобится помпа с напором 3х1.85=5.55 м.

Полученных величин уже будет достаточно для того, определиться с конкретной моделью циркуляционного насоса любого производителя. Для этого на графиках гидравлических характеристик центробежных агрегатов находят рабочую точку – она находится на пересечении отрезков, проведённых из оси абсцисс (производительность) и ординат (напор). Лучшим положением рабочей точки считается средняя треть графика, которая соответствует максимальному КПД.

График гидравлических характеристик циркуляционного насоса позволяет проанализировать, соответствует ли агрегат требованиям по напору и производительности

Чтобы получить достаточный резерв в ту и другую сторону, следует ориентироваться на кривую, построенную для средней скорости циркуляционного насоса. В этом случае можно будет уменьшить его мощность при чрезмерной шумности или же увеличить, если теплоноситель на входе в котёл будет иметь недопустимо низкую температуру.

Термоклапаны, устанавливаемые во многих системах отопления, регулируют температуру в помещении в соответствии с заданными параметрами. Клапан перекрывается при повышении температуры. При этом повышается гидравлическое сопротивление и, соответственно, увеличивается давление. Эти процессы сопровождаются появлением шума, избавиться от которого можно путем перевода насоса на низкие обороты.  Эффективнее справляются с данной задачей насосы с встроенной электроникой, способной плавно регулировать перепады давления в зависимости от изменения количества воды.

Монтаж циркуляционного насоса

Установка доп насоса в систему отопления выполняется по определенной технологии. Впрочем, процесс монтажа начинается задолго до установки самого насоса, ведь первым делом должны быть выполнены некоторые подготовительные работы.

Перед тем, как подключить дополнительный насос к двухконтурному котлу, нужно приобрести сам насос. Оптимальным вариантом будет устройство, имеющее разъемную резьбу. При отсутствии такой резьбы можно приобрести крепежные элементы отдельно. Кроме того, нужно будет купить фильтр глубокой очистки.

Из инструментов потребуется набор ключей, арматура и отрезок трубы, диаметр которой равен диаметру стояка. Непосредственно перед установкой насоса необходимо смонтировать обратный клапан, который обеспечивает нормальную и надежную работу отопительной системы.

Следующий этап – выбор места для установки нагнетающего оборудования. Современные устройства подходят для установки как на подающем, так и на обратном контуре. Если место установки насоса в системе отопления – это байпас, то сначала нужно проверить устройство на способность выдерживать поток разогретого теплоносителя.

Для домов, в которых установлен теплый пол, насос нужно устанавливать на том участке, где в систему подается горячая вода – такое размещение предотвратит попадание воздуха в контур. В систему, оборудованную мембранным расширительным бачком, байпас в системе отопления с насосом нужно встраивать на обратном трубопроводе как можно ближе к баку.

Технология монтажа насоса выглядит следующим образом:

1. Независимо от материала изготовления труб, подключение водяного насоса к отоплению осуществляется обводным путем. Для металлических трубопроводов можно приобрести готовый обвод. Отопительный контур нужно слить и очистить перед установкой.
2. К основной магистрали крепится П-образная труба, в средней части которой установлен насос. Данная труба устанавливается на шаровых кранах, что обусловлено, во-первых, возможностью пустить теплоноситель в обход насоса естественным путем, а во-вторых, позволяет при необходимости отремонтировать насос без остановки отопительной системы.
3. Когда резервный насос в системе отопления установлен, ее нужно заполнить теплоносителем и проверить на предмет работоспособности. Если все в порядке, то нужно спустить лишний воздух из контура, используя специальный клапан.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Недостатки отопительных систем с насосами

• немаленькие суммы счетов на электроэнергию. Использование циркуляционного насоса, работающего на электричестве, означает дополнительные денежные расходы. Насколько они будут велики, зависит от мощности прибора;
• работа устройства зависит от подачи электроэнергии, но решить данную проблему с частым выключением электроснабжения можно при помощи покупки дизельного генератора, предназначенного для насосной группы. Также можно устройство циркуляционного насоса для отопления сделать с необходимым уклоном и тогда система сможет функционировать некоторое время с естественной циркуляцией в случае отсутствия электричества; 
• оборудование требует дополнительных затрат, а конкретнее приобрести потребуется насос, краны, фильтры и дополнительные трубы для обустройства байпаса. Стоимость этих элементов увеличит цену системы;
• затраты на установку циркуляционного насоса, когда отопительная система уже имеется. Если выполняется монтаж

Правила монтажа

Конструкция бытового циркуляционного насоса от любого производителя предусматривает его крепление на трубопроводы или запорную арматуру посредством накидных гаек (американок), Это позволяет быстро его демонтировать при необходимости, например, для замены либо ремонта. При монтаже насосного агрегата соблюдайте такие рекомендации:

Ставьте аппарат на любые участки трубопроводов – горизонтальные, вертикальные или наклонные, но с одним условием: ось ротора должна быть в горизонтальном положении

То есть, монтаж «головой» вниз или вверх недопустим.
Обратите внимание, чтобы пластиковая коробка с электрическими контактами находилась сверху корпуса, иначе ее зальет водой при аварии. Да и обслуживать изделие будет непросто

Добиться этого несложно: открутите винты крепления кожуха и поверните его на нужный угол.
Не забудьте о направлении потока, указанного стрелкой на корпусе.
Чтобы изделие можно было снять без опорожнения системы, до и после него поставьте отсекающие краны, как изображено на схемах в предыдущем разделе.

Наглядное пособие, в каком положении должен стоять насосный агрегат

Разбор технологии установки

Сам процесс установки происходит быстро, так для крепления корпуса необходимо закрепить две накидные гайки. Это очень удобно для дальнейшего техобслуживания и ремонтных работ. Но перед монтажом необходимо правильно выбрать место установки, иначе насос либо будет работать с перебоями, либо в скором времени выйдет из строя.

Схемы врезки насоса в сеть

Выбирая одну из схем, необходимо учесть тип отопительной системы, модель котла и удобство обслуживания.

Вариант 1. Это наиболее распространенное решение: насос монтируют на «обратке», по которой остывший теплоноситель возвращается в котел. Теплая вода не так агрессивно воздействует на детали прибора, поэтому он служит дольше.

Вариант 2. Это решение актуально, если возможности установить насос на «обратке» по каким-то причинам нет. Тогда его фиксируют в начале контура, на подаче, но не возле котла, а после группы безопасности.

Современные аппараты легко выдерживают высокую температуру, однако до сих пор встречаются специалисты, отвергающие подобную схему.

Существует такой вариант отопительной сети, как открытая система с расширительным баком, установленным в самой высокой точке контура.

Если установить циркуляционный насос, то появится возможность эксплуатировать ее в двух режимах: естественном и принудительном. Естественная циркуляция пригодится, если возникнут перебои с электричеством.

Последняя схема относится только к сетям с твердотопливным котлом. Насос на подаче не устанавливают из-за опасности взрыва. Дело в том, что у котлов на твердом топливе нельзя быстро остановить процесс нагрева, вследствие чего происходит закипание воды.

Кипяток с паром попадает внутрь насоса, он снижает производительность, охлажденная вода в контуре не успевает поступать обратно в котел в необходимом количестве – и он раскаляется еще больше. Результатом перегрева и становится взрыв.

Если в разогревающийся котел запустить охлажденную воду из контура, выпадет конденсат. Чтобы этого не произошло, вода сначала разогревается в малом контуре до +55°С, а затем термостатический клапан производит плавное переключение на большой контур.

В результате холодная вода смешивается с уже разогретой и «температурного шока» для котла не происходит.

Как производится трубопроводная обвязка

Обвязка циркуляционного насоса – это оборудование, необходимое для его правильного функционирования, а также для бесперебойной работы всей отопительной системы.

Сначала необходимо окончательно решить, сколько будет насосов. Для одного простого контура достаточно одного аппарата, но при сложной разводке возможна установка двух и более.

Если в доме планируется задействовать систему «теплый пол» или установить бойлер косвенного нагрева, то лучше количество приборов увеличить до двух. Если установлено два котла – твердотопливный и электрический – также потребуется отдельный насос на каждый агрегат.

Как уже было сказано выше, обязательными элементами являются шаровые краны. Их монтируют вместе с насосом, а в случае возникновения аварийной ситуации воспользоваться придется именно ими.

Необходим и обратный клапан из латуни или чугуна, чтобы теплоноситель двигался в одном заданном направлении. Его монтируют на трубе сразу после насоса, по ходу движения воды.

Потребуется фильтр-«грязевик» для предотвращения попадания твердых частиц в корпус прибора. Фильтры тонкой очистки в контуры отопления не ставят. Если необходима чистая вода, то ее предварительно очищают еще до заливки в систему.

Существует риск попадания в сеть воздуха, поэтому есть и необходимость в монтаже воздушного клапана. Он может включаться в автоматическом режиме, но есть и ручные модели.