Циркулационни помпи за отоплителни системи

Съдържанието на статията

• Отоплителни помпи – история
• Устройство и принцип на работа
• Видове циркулационни помпи
• Отоплителни помпи – как да ги изберем
• Избор на място и монтаж на циркулационната помпа

В тази статия: Историята на циркулационните помпи устройство и принцип на работа; видове помпи за отопление; как да изберем циркулационна помпа; къде и как да инсталирате помпата за отопление.

Ако общата площ на отопляемите помещения е стотици квадратни метра и ако тези много метра заемат няколко етажа, тогава класическото отопление, основано на естествената циркулация на охлаждащата течност, няма да е достатъчно. И това не е изненадващо – налягането в системи с естествена циркулация не надвишава 0,6 MPa. Има само два начина да увеличите налягането и да подобрите циркулацията на водата в такива отоплителни системи – да изградите затворена система с тръби с голям диаметър или да въведете циркулационна помпа в нея. Тръбите с голям диаметър няма да са евтини, така че най-доброто решение за отопление на площи от 100-150 m² – циркулационна помпа.

Отоплителни помпи – история

Преди век инженерите се опитаха да разрешат проблема с циркулацията на охлаждащата течност в системите за водно отопление, опитвайки се по някакъв начин да поверят тази задача на помпа с електрически двигател. Но съществуващите в началото на 20 век електродвигатели имаха открити контакти, проникването на вода върху тях доведе до непосредствени аварии.

През 20-те години на миналия век немският инженер Gottlob Bauknecht, който основава компанията Bauknecht, създава първия херметичен електромотор. Няколко години по-късно Вилхелм Опландър, собственик и основател на Wilo, създава циркулационна помпа, която използва електромотор Bauknecht. При „сухата“ помпа Oplender задвижването от двигателя към аксиалното колело, инсталирано в лакътя на тръбата, се извършва от вал, запечатан с уплътнения на кутията за пълнене. Вилхелм Оплендър нарича своята циркулационна помпа „циркулационен ускорител“; от 1929 до 1955 г. помпи от този дизайн се произвеждат и използват в отоплителните системи в Европа и САЩ навсякъде.

Основният недостатък на циркулационната помпа Opleder беше уплътнението на кутията за пълнене, което се износва бързо при най-малките неравности по повърхността на вала, а материалът на кутията за пълнене не беше особено издръжлив. Необходима е честа подмяна на опаковката на пълнежната кутия, повърхността на вала е необходимо периодично шлайфане и полиране.

Преди 70 години е създадена първата „мокра“ циркулационна помпа – изобретен е от Карл Ручи, швейцарски инженер и основател на Rutschi pumpen AG. Електродвигателят в помпата Ryutchi беше монтиран на коляно, през което се изпомпваше вода и беше надеждно запечатан. В този случай на водата е отредена ролята на смазка.

По-късно коляното, по което преминава охлаждащата течност, е заменено с „охлюв“; от този момент „охлювът“ се използва в дизайна на всяка модерна помпа за отоплителни системи.

Устройство и принцип на работа

Циркулационните помпи имат тясна специализация – те са проектирани за принудителна циркулация на топлоносителя (вода) в затворени отоплителни системи. По своята структура те са подобни на дренажни помпи: тяло, изработено от неръждаеми метали или сплави (стомана, чугун, алуминий, месинг или бронз); стоманен или керамичен ротор; валът на ротора е снабден с работно колело-ротор; ротор мотор.

Поставяйки се в отоплителната система, помпата изсмуква вода от едната страна и я изпомпва в тръбопровода от другата поради центробежната сила, произтичаща от въртенето на работното колело – възниква вакуум във входящата тръба и компресия върху изходната тръба. При равномерна работа на помпата нивото на охлаждащата течност в разширителния резервоар не се променя, т.е. с негова помощ няма да е възможно да се повиши налягането в отоплителната система – за тази задача ще ви трябва бустерна помпа. Задачата на циркулационната помпа е да помогне на охлаждащата течност за преодоляване на съпротивлението, възникващо в определени секции на отоплителните системи.

Видове циркулационни помпи

По принцип отоплителните помпи са разделени на два вида – „сухи“ и „мокри“.

При конструкции от първи тип роторът не влиза в контакт с изпомпваната вода, работната му част се отделя от електродвигателя чрез О-пръстени, направени най-често от въглероден агломерат, по-рядко от неръждаема стомана или керамика, алуминиев оксид или волфрамов карбид (материалът на крайното уплътнение зависи от вида на охлаждащата течност). Когато стартира двигателят на помпата, О-пръстените се въртят един спрямо друг – между полираните и внимателно поставени пръстени има тънък слой воден филм, който запечатва връзката поради разликата в налягането във външната атмосфера и в отоплителната система (налягането е по-високо в отоплителната система). Пружината натиска един уплътняващ пръстен към друг, по време на работа пръстените се износват и се самонастройват един към друг, експлоатационният им живот ще бъде поне 3 години – те са по-ефективни от опаковката на пълнежната кутия, която се нуждае от постоянно смазване и охлаждане. Ефективността на циркулационните помпи със сух ротор е до 80%. В сравнение с „мокрите“ помпи, сухите роторни помпи издават силен шум по време на работа, така че се монтират в отделно помещение с добра звукоизолация..

Когато използвате помпи със сух ротор с плъзгащи се механични уплътнения, трябва внимателно да наблюдавате наличието на суспендирана материя в изпомпваната вода и състоянието на запрашеност във въздуха в помещението, в което е инсталирана помпата. Работата на „суха“ помпа причинява въздушна турбулентност, привличаща прахови частици – прахови частици и суспендирани вещества в охлаждащата течност могат да повредят повърхностите на уплътнителните пръстени, нарушавайки тяхната плътност.

Независимо от вида на уплътнението, независимо дали става дума за кутия за пълнене или плъзгащо се механично уплътнение, при работа на „суха“ помпа те се унищожават, така че се нуждаят от присъствието на течност за ролята на смазочно средство – при липса на такава разрушаването на механичното уплътнение е неизбежно.

„Сухите“ помпи са разделени на три вида: хоризонтални (конзолни), вертикални и блокови. За помпи от първия тип тръбата за смукателен клон е разположена от крайната страна на „волта“, а изпускателната тръбна тръба е разположена радиално върху тялото. Електродвигателят на конзолните помпи е монтиран хоризонтално.

Вертикалните помпи (редови) са оборудвани със същите отвори за дюбели, разположени по същата ос. Местоположението на електродвигателя в дизайна на такива помпи е вертикално.

Топлоносителят влиза в блоковата помпа по посока на оста, тя се освобождава в радиална посока.

„Мокрите“ отоплителни помпи се различават от сухите по това, че по своя дизайн работното колело се потапя в охлаждащата течност заедно с ротора, докато охлаждащата течност изпълнява функциите на смазване и охлаждане на работещия двигател. Метална чаша, разделяща ротора и статора, материалът за който е неръждаема стомана, осигурява плътността на тази част от електрическия мотор, която се захранва. Роторът на „мокра“ помпа за отоплителни системи е направен от керамика, лагерите са керамични или графитни, корпусът обикновено е чугунен – ​​за отоплителни системи „мокрите“ циркулационни помпи в месингов или бронзов корпус са по-подходящи. В сравнение със „сухите“ помпи, „мокрите“ помпи са по-малко шумни, не изискват поддръжка с години и са по-лесни за ремонт и настройка. Но основният им и съществен недостатък е тяхната ниска ефективност, ненадвишаваща 50%. Причината за ниските показатели на „мокрите“ помпи е свързана с факта, че ще бъде практически невъзможно да се запечата втулката, разделяща статора и охлаждащата течност с по-голям диаметър на ротора. Именно поради ниската ефективност помпите от типа „мокър“ се използват в по-голямата си част за подобряване на циркулацията в отоплителните системи с къса дължина, т.е. в битовото отопление.

Съвременните „мокри“ циркулационни помпи са с модулен дизайн. Има пет такива модела: корпус на помпата; електромотор със статор; кутия с клемни блокове; Работно колело; патрон, съдържащ ротор и вал с лагери. Единичната касета улеснява премахването на въздуха, натрупан в корпуса на помпата при пускане, а самият модулен дизайн улеснява ремонтните дейности – просто заменете повредения модул с нов.

Съответно, капацитетът, „мокрите“ помпи за отопление са оборудвани с еднофазни и трифазни електродвигатели. Помпите се закрепват към тръбопровода на отоплителната система с резбова или фланцова връзка – неговият тип зависи от работата на тази помпа.

Тъй като водата в помпи с мокър ротор играе ролята на смазка, водата трябва постоянно да тече към лагерите през втулката, разделяща охлаждащата течност и статора. Единственият начин да се осигури на лагерите с достатъчно смазване е строго хоризонтално положение на вала – всяко друго положение на вала ще доведе до неизправност на помпата и скоро тя ще стане неизползваема.

Отоплителни помпи – как да ги изберем

Първо, нека да изчислим каква част от охлаждащата течност преминава през котела в минута. Повечето производители на отоплителни котли препоръчват да се използва прост метод за изчисление – приравняване на мощността на котела към дебита на водата, т.е. при мощност 30 kW, 30 литра вода ще преминава през котела в минута. Изчислявайки дебита на охлаждащата течност във връзка с определен участък от циркулационния пръстен, ще използваме същия метод: знаем силата на отоплителните радиатори и съответно се изчислява дебитът на водата.

Следващата стъпка е да се изчисли дебитът на охлаждащата течност в тръбопровода, според диаметъра на тръбите, от които е изграден:

• в тръби с диаметър? инча, дебитът на водата ще бъде 5,7 l / min;
• в тръби с диаметър? инч дебитът на водата ще бъде 15 l / min;
• в тръби с диаметър 1 инч, консумацията на вода ще бъде 30 l / min;
• в тръби с диаметър 1? инч дебитът на водата ще бъде 53 l / min;
• с диаметър на тръбата 1? ин. консумацията на вода ще бъде 83 l / min;
• с диаметър на тръбата 2 инча, дебитът на водата ще бъде 170 l / min;
• с диаметър на тръбата 2? инч, консумацията на вода ще бъде 320 л / мин.

Скоростта на движение на охлаждащата течност се приема за 1,5 m в секунда – като правило това е достатъчна скорост за водата в отоплителните системи.

Нека изчислим мощността на помпата за отопление въз основа на това, че е необходима глава от 0,6 м за десетметров участък от тръбопровода – съответно за стометрова отоплителна система ще е необходима помпа, която създава глава от 6 метра. Според получените резултати помпата трябва да бъде избрана.

Ако вашата отоплителна система използва тръби с по-малък диаметър от посочените по-горе, тогава трябва да увеличите зададената мощност на помпата, тъй като хидравличното съпротивление в тях ще бъде по-високо. И обратно – при по-голям диаметър на тръбите е необходима циркулационна помпа с по-малка мощност.

Горното изчисление на характеристиките на помпата за отоплителни системи е доста произволно и просто – ако се изисква изчисление за отоплителна система с голяма дължина и сложна конструкция, тогава би било най-правилно да се обърнете към специалист в областта на топлотехниката. Няма да можете да изчислите независимо за сложна и многостепенна отоплителна система! Но ако все пак решите да опитате, формулата за изчисление е дадена в SNiP 2.04.05-91 *.

Циркулационна помпа с минимални характеристики – мощност 30 W, максимална глава 2 m, дебит на водата 2 m³/ ч, с инчова връзка – струва средно 4 300 рубли. Най-големите доставчици на домашни и промишлени помпи за отоплителни системи на руския пазар са италианските DAB, Lowara, Ebara и Pedrollo, Grundfos (Дания), Wilo (Германия). Руските производители, като правило, произвеждат индустриални помпи, в тяхната продуктова линия няма вътрешни циркулационни помпи.

Имайте предвид, че няма да можете да изберете помпа, която е 100% подходяща – всяка отоплителна система има свои собствени характеристики, а помпите са серийно произведена единица със средни параметри. Изборът на модел на помпа с прекомерна мощност, отколкото е наистина необходимо, ще предизвика шум в тръбите по време на работа. Затова си струва да изберете модела на помпата, който има няколко регулируеми режима на работа и да настроите емпирично режима, в който помпата работи най-ефективно. Ще бъде правилно да изберете помпа, чиято мощност надвишава необходимата за тази отоплителна система с 5-10%.

Избор на място и монтаж на циркулационната помпа

Помпата „мокра“ може да бъде монтирана както в тръбите за връщане, така и в захранването. Популярността на инсталацията на обратния тръбопровод се свързва със старите модели помпи – те са инсталирани само на връщащата линия, тъй като преминаването на по-студена вода през тях удължава живота на кутията за пълнене, ротора и лагерите.

По време на работа на помпата се създават различни налягания в тръбопровода преди разширителния резервоар и в тръбопровода след него: в първия случай, компресия, във втория – вакуум. Статичното налягане, което създава разширителният съд, ще повлияе на работата на отоплителната система с циркулационна помпа. Трябва да се има предвид, че хидростатичното налягане в зоната за подаване на помпа ще бъде по-високо от нормалното (в покой) налягане на водата. От друга страна, в тази част на отоплителната система, от която помпата засмуква охлаждащата течност, налягането ще бъде намалено, нивото му може не само да падне до атмосферно, но и да доведе до вакуум. Диференциалното налягане в отоплителната система може да доведе до кипене на вода и въздух може да се освободи или засмука..

Циркулацията на охлаждащата течност в отоплителната система няма да бъде нарушена, ако при изграждането й се вземе предвид едно условие – във всяка точка на смукателната зона хидростатичното налягане трябва да бъде само прекомерно. Съответствието може да се постигне по следните начини:

1. Повдигнете разширителния съд на 0,8 m над най-високата точка на отоплителната тръба. Този метод е най-простият, ако отоплителната система се промени от естествена циркулация към принудителна циркулация, но нейното прилагане е възможно само при достатъчна височина на таванското помещение и разширителният резервоар ще трябва да бъде добре изолиран;
2. Поставете разширителния съд в горната част на тръбопровода, за да пренесе горната част на отоплителната система в зоната на изпускане на помпата. Съвременните отоплителни системи (тази техника е приложима за тях), проектирани предварително за принудителна циркулация, се изграждат с наклон на тръбопровода „до котела“, а не „от него“, както в отоплителните системи с естествена циркулация. Целите са следните: при такава конструкция на наклон въздушните мехурчета ще се движат по водния поток, отнесени от налягането от циркулационната помпа, т.е. движението на обратния поток за въздушни мехурчета, което е често срещано в естествените циркулационни системи, няма да е възможно. В резултат на това най-високата точка в отоплителната система няма да бъде на основния щранг, а на най-отдалечения. От вас зависи да използвате този метод или не, обаче, промяната на съществуващата отоплителна система за нея ще бъде трудно, а изграждането на нова система въз основа на нея не е напълно удобно, защото има по-прости начини;
3. Прехвърляне на тръбата с разширителен резервоар от захранващия щранг и поставянето му във връщащата линия, недалеч от циркулационната помпа, пред смукателната тръба. С такава реконструкция на съществуващата отоплителна система ще постигнем оптимални условия за работа на принудителна циркулация на помпата;
4. Този метод не е подходящ за всички модели помпи – свързване на циркулационната помпа към захранващата секция на тръбопровода, непосредствено зад входната точка на разширителния резервоар. Външно такава модификация на съществуващата отоплителна система изглежда проста, но температурата на охлаждащата течност в тази секция на отоплителния кръг ще бъде особено висока – първо се уверете, че този модел помпи наистина може да издържи на такива неблагоприятни условия на работа.

След като решихме мястото на монтажа на помпата, пристъпваме към самата инсталация. Ще ви трябва груб филтър, възвратен клапан (за затворени системи под налягане), байпас и гаечни ключове (от 19 до 36 мм) – всички елементи за диаметъра на резбата на помпата. На основната тръба, между входа и изхода на входния байпас, е необходимо да се монтира спирателен клапан по диаметъра му. Особено удобно е, ако избраният модел помпа има разглобяеми нишки, в противен случай ще трябва да ги купите отделно.

Байпасът, използван в отоплителните системи, е малък участък от тръбопровода, монтиран паралелно със спирателните и контролните клапани, неговата задача е да превключва отоплителната система към естествена циркулация в случай на спиране на тока и повреда на помпата. За нормална работа на отоплителни устройства диаметърът на байпасната тръба трябва да е равен на диаметъра на щранга, в който се врязва.

Процедурата за инсталиране на устройства на байпаса, по посока на охлаждащата течност: филтър, контролен клапан (ако е необходимо) и циркулационна помпа. Байпасните входове в щранга трябва да се извършват през спирателните кранове – когато системата се превключи в естествена циркулация и в случай на повреда на устройствата на байпаса, тези клапани се затварят, спирателът под байпаса се отваря.

За ефективна работа на „мократа“ помпа и за предотвратяване на натрупването на въздух, байпасът е инсталиран строго хоризонтално. За всеки случай, сред устройствата, инсталирани на байпаса, може да се монтира автоматичен отдушник – на всяко място, не е важно, но в изправено положение. Предимствата на автоматичен отдушник над класическия клапан Mayevsky, които са оборудвани с някои отоплителни радиатори – освобождаването и последващото изключване на това устройство се извършва автоматично, а проектният клапан на Mayevsky трябва да се развие и завинтва ръчно.