Устройство и принцип действия циркуляционных насосов.

Насосы на схемах систем отопления обычно обозначаются так:

Одна из вершин треугольника направлена в сторону движения теплоносителя. Насос побуждает двигаться воду (теплоноситель) в системе отопления, преодолевая сопротивление в трубе. Он не поднимает воду. Сколько горячей воды в системе отопления поднялось, столько же холодной опустилось.

Насос преодолевает только трение, и вода движется по кругу (системе отопления, от котла к котлу). Именно поэтому циркуляционные насосы для частного дома (т.е. для бытовых систем отопления) имеют небольшую мощность, и, следовательно, низкое электропотребление - около 100 ватт, как лампочка. Стоит выделить, что энергопотребление насоса зависит и от его характеристик. Более подробно характеристики насосов будут рассмотрены в соответствующей главе.

Если насос выключить, то вода через какое-то время, как и вращающееся колесо, остановится, а если не выключать, то вода будет двигаться постоянно.

На этом основана возможность управления подачей тепла от котла в радиаторы дома. Насос может быть включенным на полную мощность, либо быть выключенным, либо работать вполсилы.

Насосы немецких фирм Grundfos, Wilo и Unitherm. в основном используемые при монтаже бытовых систем отопления, имеют три ступени мощности. Это позволяет даже при отсутствии дополнительной автоматики управлять системой. Если в доме жарко, а насос работает в полную силу, можно уменьшить мощность насоса, поток теплоносителя в системе станет меньше, температура на отопительных приборах понизится. В настоящее время все большей популярностью пользуются насосы с электронным управлением. Такие модели позволяют в 2-3 раза сократить расход электроэнергии, а электронное управление насоса подстраивает его характеристики под конректную систему, в которой он установлен.

Можно также подключать насос через термодатчик. Насос в этом случае будет автоматически включаться только тогда, когда температура в доме опустилась ниже желаемой. Такой датчик называют еще термостатом. Современные системы как правило оборудованы регуляторами отопления, которые и осуществляют управление котлом, насосами, различными иными устройствами. Системы с термостатами уже практически не используются.


В соответствии с положениями СНиП, циркуляционные насосы для системы отопления выбираются исходя из условий ее максимальной тепловой нагрузки. В реальности такое интенсивное теплоснабжение требуется лишь несколько дней в году. Таким образом, большую часть года мощность насоса превышает необходимую. Во-первых, это означает неоправданные затраты электроэнергии. Во-вторых, если заданную температуру в помещении поддерживают терморегулирующие вентили, при снижении подачи от нерегулируемого насоса на них возникает чрезмерный перепад давления, который вызывает шум. В отдельных случаях применение регулируемого «циркуляционника» позволяет снизить потребление им энергии на 50–60%. Учитывая, что данный элемент системы эксплуатируется в среднем свыше 5500 ч в год, экономический эффект ощутим даже для маломощных установок.

Циркуляционный насос состоит из чугунного корпуса, внутри которого расположен ротор (вращающаяся часть) и насаженная на ротор крыльчатка. Ротор вращается - крыльчатка продвигает воду. Одно из основных правил монтажа насоса в системе: ось ротора обязательно должна быть расположена горизонтально (для стандартного типа насосов), либо соответствовать схеме монтажа (для безвальных насосов с плавающей ротор-крылчаткой, второй тип). Ниже приведены схемы монтажа и конструктивные особенности двух основных типов циркуляционных насосов, существующих на рынке. Существуют разновидности насосов и третьего типа – насосы с «сухим ротором». Они практически не используются в бытовых системах отопления.

ТИП 1 – стандартная конструкция насоса, насосы с мокрым ротором.

Принципиальная схема представлена на рисунке – конструктивно насос выполнен в литом корпусе. При этом ротор (1) погружен в теплоноситель. Между статором (2) и ротором (1) существует герметичный «стакан» из нержавеющей стали (3). Ротор соединен с крыльчаткой (4) с помощью вала (5). Вал вращается в опорных подшипниках скольжения (6), смазка подшипников и их охлаждение происходит с помощью теплоносителя системы отопления. На торцевой крышке насоса расположен винт (7) для спуска воздуха. Из остальных элементов: 8 – улитка насоса (чугун), 9 – корпус электромоторной части, 10 – коробка коммутации и управления, электроподключения.

При правильном монтаже циркуляционные насосы практически бесшумны. Вы сможете определить, работает ли насос, только по легкой вибрации, когда дотронетесь до него рукой.

Насосы с «мокрым» ротором.

Эти «циркуляционники» появились уже довольно давно, в начале 1950-х. В странах с децентрализованным теплоснабжением они получили большое распространение.

Устройство насоса «мокрого» типа показано на рисунке выше. Его ротор вместе с рабочим колесом погружен в перекачиваемую среду. Жидкость смазывает подшипники вала и одновременно охлаждает мотор. Герметичность той части двигателя, которая находится под напряжением, обеспечивает разделительный стакан, выполненный из нержавеющей немагнитной стали. Вал ротора часто изготавливается из керамики; подшипники – из керамики или графита. Корпус насосов для систем отопления в большинстве случаев отливается из чугуна. Для горячего водоснабжения, как правило, применяются модели с бронзовыми или латунными корпусами.

Насосы данного типа практически бесшумны и могут годами работать без технического обслуживания; их монтаж, ремонт и замена не требуют таких трудоемких операций, как, например, центрирование. Отрицательной стороной «циркуляционников» с «мокрым» ротором является их низкий КПД (10–50%). Для устройств «сухого» типа этот показатель составляет 40–80%, поэтому им отдают предпочтение в больших системах отопления и горячего водоснабжения. В современных моделях насосов существуют и значительные технологические новшества – вал насоса выполняется из керамики, причем в центре вала существует канал, по которому теплоноситель принудительно поступает в зону подшипника скольжения, тем самым обеспечивая лучшую смазку и более долговечную работу узла. Из новейших моделей, в которых применяется именно такая конструкция – Grundfos Alpha. Unitherm серии UPC. В моделях других производителей как правило вал исполнен цельный, из нержавейки. Соответственно подшипники изнашиваются быстрее.

P . S . Подшипники скольжения разрушаются при работе насоса «на сухую», сальники перегреваются, что может привести к попаданию жидкости в электрическую часть и короткому замыканию. При работе в данном режиме свыше 10 секунд вероятно заклинивание !

ТИП 2 – безвальная конструкция насоса, насосы с мокрым ротором.

Новые разработки.

Одним из направлений совершенствования насосов с «мокрым» стали модели, у которых консруктивно отсутствует вал (безвальные), а ротор выполнен единым элементом с крылчаткой (ротор-крылчатка - 1). Принцип работы в этом случае следующий – в статоре насоса создается бегущее магнитное поле, которое захватывает постоянный магнит в ротор-крылчатке. Соответственно, ротор-крылчатка начинает вращаться и перекачывает теплоноситель. Объединение ротора и крылчатки позволило конструкторам избавится от вала, соответственно подшипников скольжения и сальников, что существенно увеличивает отказоустойчивость насоса, упрощает его конструкцию. Ротор-крылчатка в этом случае не имеет жесткой связи с корпусом насоса, а вращается на полусферическом керамическом подшипнике. Благодаря такой плавающей конструкции при попадании в насос твердых частиц не происходит его заклинивание.

Модели с такой конструкцией представлены фирмами Unitherm (Германия, серии UPM, UPH) и Grundfos (Дания), а также Vortex. Их роторы выполнены в форме полусферы со встроенным рабочим колесом. Такая конструкция максимально облегчает промывку и очистку насоса от накипи, а также исключает возможность заклинивания. Правда, при этом несколько снижается КПД. Ну и еще одним существенным преимуществом данной конструкции является следующая – при работе «на сухую» благодаря отсутствию сальников никогда не произойдет попадание воды в электрическую часть насоса, соответсвенно замыкание и полный выход прибора из строя. Хотя и данная конструкция не позволяет данный режим работы. Данные модели насосов имеют и ограничения по установке – как правило установка насоса допускается в горизонтальном положении трубы (корпусом вниз), второй вариант – вертикальная труба, корпусом наружу (насос в этом случае должен перекачивать жидкость снизу вверх).

1. – ротор-крылчатка, свободно «плавающая» на подшипнике

2. – полностью герметичный статор

3. - Полусферический керамический подшипник

4. – Перегородка из нержавеющей стали, бе каких-либо отверстий.

5. – Улитка насоса (латунь для насосов ГВС, чугун – для отопительных).

P . S . Полусферический подшипник при работе насоса «на сухую» может выйти из строя вледствие перегрева, но жидкость не попадает в электрическую часть, т.к. отсутствуют сальники и подшипники.

По материалам сайта: http://www.teplodomkomplekt.ru