Насосы для систем отопления

При строительстве частных домов сегодня все чаще устанавливаются системы отопления с умным инженерным оборудованием, работающим с полной отдачей и создающим максимум комфорта для проживания. Такие системы не могут обойтись без циркуляционных насосов нового поколения — простых в эксплуатации, надежных и экономичных.

Естественный бег воды

С течением времени все меняется, изменились и системы отопления жилища человека. Если не углубляться слишком далеко в историю, а ограничиться совсем недавним прошлым, то в небольших крестьянских избах даже в XX веке эта система состояла лишь из печи, обогревающей помещение за счет переноса теплого воздуха.

Такой способ обогрева уже не состоятелен в домах чуть побольше, где приходится ставить котел, тепло которого передается теплоносителем к радиаторам, располагаемым у наружных стен, обычно под окнами. Как же это происходит? Какая сила заставляет горячую воду течь к радиатору, а затем, остывшую, — назад к котлу? Используя известные законы физики, люди придумали остроумную систему отопления с естественной циркуляцией.ТОна состоит из котла, подающего и обратного трубопроводов, нагревательных приборов и расширительного бачка. Нагретая в котле вода за счет температурного расширения и уменьшения плотности поднимается вверх по стояку и далее самотеком по подающему трубопроводу поступает в нагревательные приборы, отдает им часть своего тепла и по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается, — цикл повторяется.

Надо отметить, что система с естественной циркуляцией саморегулирующаяся. Если в комнате температура понижается, скажем, из-за открытого окна, обратка охлаждается сильнее, что увеличивает циркуляционный напор (параметр, прямо пропорциональный разности значений плотности охлажденной и горячей воды) — теплоноситель начинает более интенсивно циркулировать по трубам и прогревать помещение. По мере повышения температуры воздуха в комнате и, как следствие, воды в обратном трубопроводе циркуляционный напор постепенно снижается, уменьшая поступление горячей воды в систему. Возникает равновесное состояние, определяемое выставленной мощностью котла.

К достоинствам системы с естественной циркуляцией относятся также простота обслуживания, отсутствие вибрации и шума, независимость от снабжения электрической энергией и долгий срок службы.

Однако у нее есть и ограничения — это неспособность из-за небольшого циркуляционного давления обогревать дома площадью больше полутора сотен квадратных метров, невозможность достижения одинаковой температуры радиаторов, расположенных на разных этажах, необходимость применения труб большого диаметра и повышенная в связи с этим стоимость, медленный разогрев системы и опасность замерзания воды в трубах.

Системы с естественной циркуляцией в Европе давно уже не используются. В России до сих пор их много, как и котлов, которым для работы не требуется электричество.

Сердце отопительной системы

Отмеченных недостатков лишена система с принудительной циркуляцией, обеспечиваемой насосами. Она предназначена для коттеджей большой площади с разветвленной сетью отопительных контуров и теплыми полами. Циркуляционные насосы создают необходимый напор в системе отопления и подают теплоноситель к радиаторам на всех этажах дома с заданной скоростью. Их количество и технические характеристики подбираются индивидуально в зависимости от параметров здания. Основные компоненты циркуляционного насоса — электродвигатель, корпус из нержавеющих металлов или сплавов, роторный вал, оснащенный лопастным колесом-крыльчаткой. Принцип его действия очень прост. Вращающееся колесо-крыльчатка за счет центробежной силы повышает давление всасываемой воды, подаваемой дальше в трубопровод, и обеспечивает ее циркуляцию по контуру.

Обычно циркуляционный насос располагают в коттедже там же, где и все остальное инженерное оборудование, — в котельной или других технических помещениях. Его можно устанавливать как на прямую, так и на обратную трубу системы отопления. Хотя современные циркуляционные насосы работают в широком диапазоне температур — от -10 до +110 °С, чаще используется второй вариант — в обратной трубе, ведущей от радиаторов к котлу, где более щадящая температура теплоносителя, что продлевает срок службы агрегата. Однако, чтобы насос лучше отслеживал ночной режим, когда снижается интенсивность обогрева помещений, его следует ставить в подающую линию.

В системе отопления коттеджа бывает и несколько циркуляционных насосов — теплый пол, например, без него будет, мягко говоря, неэффективным. При их монтаже в автономных контурах никакая объединяющая автоматика не нужна. Если два или более насосов устанавливают в одном контуре, то для координации их работы используют специальные встраиваемые модули с функцией переключения. В линейках ведущих производителей также можно найти сдвоенные насосы, рассчитанные как на совместный режим эксплуатации, так и на резервирование на случай поломки. До и после циркуляционного насоса необходимо устанавливать отсечные клапаны или задвижки, чтобы при его обслуживании во время профилактики или ремонта не пришлось сливать теплоноситель из системы отопления или горячего водоснабжения.

Сухой или мокрый?

По своей конструкции насосы для систем отопления делятся на два основных типа: сухие и мокрые. В первых ротор не контактирует с перекачиваемой водой. Его рабочая часть отделяется от электродвигателя уплотнительными кольцами. Преимущество сухих насосов в высоком коэффициенте полезного действия, достигающем 80%. Но у них есть и ощутимый недостаток — шумная работа, требующая звукоизоляции котельной. Кроме того, уплотнительные кольца нужно менять в среднем каждые три года. Для частных коттеджей предпочтительнее мокрые насосы, в которых ротор, герметично отделенный от статора гильзой из нержавеющей стали, омывается теплоносителем. Они работают почти бесшумно из-за отсутствия в их конструкции вентилятора и не требуют специальной звукоизоляции технических помещений. Достоинство мокрых насосов в малом потреблении энергии и компактных размерах. Однако они зависимы от качества теплоносителя: чем оно хуже, тем выше риски, что агрегат может выйти из строя. Впрочем, качественные теплоносители положительно влияют на работу не только насоса, но и всей отопительной системы в целом.

Правильный выбор

Важно подобрать циркуляционный насос, оптимально соответствующий конкретному зданию. От этого зависит многое — хорошо отлаженная бесперебойная работа системы отопления, высокая теплоотдача, экономия электроэнергии. Насос выбирают с учетом таких факторов, как площадь и высота дома, тип и характеристики системы отопления, вид теплоносителя, количество радиаторов.

Основные параметры насоса, определяющие его выбор, — это производительность Q (м3/час) и напор H (м), характеризующий способность насоса преодолеть гидравлическое сопротивление всех элементов системы отопления (трубопроводов, фитингов, арматуры и отопительных приборов).

При слишком большой производительности насоса в помещениях будет жарко, тогда как нехватка мощности может создавать проблемы с подачей теплоносителя на верхние этажи здания. Чрезмерный напор увеличивает нагрузку на арматуру и отопительные приборы, а недостаточный ведет к нарушению циркуляции.

Рассчитать требуемую производительность и напор насоса можно по формулам, приведенным в СНиП. Но более правильный путь — доверить эту работу специалистам, проектирующим инженерные системы дома. Для всех подобных расчетов уже давно существуют специальные компьютерные программы.

Когда основные требуемые параметры известны, не составляет труда подобрать насос по каталогам производителей. Здесь необходимо учитывать, что расчетные данные относятся к работе насоса в пиковом режиме его эксплуатации, например при сильных морозах. Но, так как большую часть времени насос будет эксплуатироваться в обычном режиме, можно остановить свой выбор на моделях с немного пониженными характеристиками.

С заботой о природе

В нашей стране, раскинувшейся в нескольких климатических зонах, не редкость, когда отопительный период длится от шести до девяти месяцев. При этом циркуляционные насосы в коттеджах работают как минимум 5000-6000 часов ежегодно, постоянно потребляя электроэнергию. Поэтому их энергетическая эффективность становится одной из самых важных характеристик. Подсчитано, что в среднем за десять лет эксплуатации бытового циркуляционного насоса 80% всех затрат приходится на оплату электричества, 10% — на сервис и только 10% составляет стоимость самого оборудования. Благодаря использованию инновационных технологий энергетическая эффективность самых продвинутых моделей возросла за последние годы в несколько раз.

Согласно европейской классификации все электрические приборы делятся по потреблению энергии на классы от А (минимальное значение) до G (максимальное значение). Для сокращения расхода энергии современные модели насосов оснащаются переключателями, регулирующими интенсивность их работы. К новинкам рынка относятся циркуляционные насосы с частотной регулировкой, характеризующиеся классом энергетической эффективности A и В. Они способны самостоятельно менять скорость подачи теплоносителя в соответствии с гидравлическим сопротивлением отопительной системы и потребностью коттеджа в тепле. Такой принцип функционирования очень удобен, ведь работать на пике своих возможностей насосу нужно только в самые холодные дни в году, а в остальное время не имеет смысла тратить энергию впустую. Частотное регулирование увеличивает энергетическую эффективность насоса на 30-60% в зависимости от выбранной модели и увеличивает долговечность отопительной системы в целом.

Обычно в ассортименте производителей циркуляционных насосов присутствуют модели разной стоимости: от эконом- до премиум-класса. У первых эффективность наименьшая. У последних — наибольшая (к тому же у них расширенная функциональность). Складывается парадоксальная ситуация: купленная дешевая модель экономкласса ввергнет потребителя в такие расходы, что вряд ли можно будет эту покупку считать выгодной. Например, насос компании Wilo экономкласса «съест» за год (6000 ч) ориентировочно 238 кВт•ч электроэнергии, а заменяющий его насос премиум-класса — только 34 кВт•ч.
На спрос — и предложение

Большую часть рынка циркуляционных насосов для систем отопления индивидуальных жилых домов занимает импортная продукция: российские компании в основном ориентированы на выпуск промышленных агрегатов.

Производители бытовых насосов, чтобы сделать свою продукцию конкурентной, предлагают потребителям все более широкий ее ассортимент, каждые несколько лет выбрасывают на рынок новые модели и делают акцент на энергетической эффективности и использовании «умной» автоматики.

В России хорошо известны европейские марки циркуляционных насосов для отопления: DAB, Ebara, Grundfos, KSB/Smedegaard, Lowara, Pedrollo, Unitherm, Wilo и др. Самый дешевый сегмент занимает китайская продукция. Цены на бытовые насосы для отопительных систем варьируются от 70 до 700 евро в зависимости от их технических характеристик. Срок службы продукции ведущих производителей составляет не менее 10 лет при непрерывной эксплуатации.