Циркуляционные насосы в системах отопления

В настоящее время системы отопления с гравитационной (естественной) конвекцией теплоносителя имеют ограниченную сферу применения - их используют лишь в малоэтажных домах и квартирах. В силу некоторых недостатков гравитационных систем (небольшой радиус действия, замедленное движение жидкости и т.д.), всё более распространёнными становятся системы отопления с принудительной конвекцией, в которых движение теплоносителя по трубам происходит за счёт работы циркуляционного насоса.

Циркуляционный насос состоит из корпуса с горизонтально размещённым внутри ротором с лопастным рабочим колесом и двигателя. Двигатель приводит во вращение ротор, при этом поступающая через всасывающее отверстие жидкость перемещается лопастями к выходному отверстию насоса и выталкивается из него с определённой силой и скоростью в радиальном направлении, преодолевая гидравлическое сопротивление трубы.

В результате в трубопроводе создаётся давление, необходимое для движения жидкости. Для правильного подбора циркуляционного насоса требуется сопоставить характеристики системы и насоса и определить рабочую точку системы отопления.

График характеристики циркуляционного насоса

Напор или давление Н - показатель удельной механической работы, совершаемой насосом для преобразования энергии двигателя в кинетическую энергию жидкости, измеряется в миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.), Паскалях (Па), барах и др. Подача Q - объём жидкости, перекачанной насосом за единицу времени, измеряется в кубометрах в час (м3/ч) или в литрах в секунду (л/с).

Взаимозависимость величин напора H и подачи Q определяет рабочую характеристику циркуляционного насоса, что наглядно отображает график характеристики в системе координат с горизонтальной осью Q и вертикальной H. Максимальное давление создаётся при закрытом входном клапане - этот показатель называют напором насоса при нулевой подаче (режим закрытого клапана). В момент открытия клапана часть энергии привода насоса сообщается поступающей жидкости, и первоначальное максимальное давление начинает падать.


График характеристики системы отопления

Система отопления характеризуется величиной потери давления, обусловленной такими факторами, как гидравлическим сопротивлением трубопровода (зависит от формы, материала, длины и сечения всех участков, наличия разветвлений и перекрывающих термостатических вентилей) и внутренним сопротивлением среды теплоносителя (зависит от температуры, вязкости, скорости течения). Потери напора в трубопроводах при задаваемом лопастями насоса радиальном направлении потока выражаются через квадрат скорости течения жидкости. Поэтому график характеристики системы в координатной системе с осями Q и H имеет вид параболической кривой с центром в нулевой точке напора и подачи.

Определение рабочей точки

Если изобразить графики характеристики насоса и характеристики системы в одной координатной плоскости (H, Q), они пересекутся в точке, называемой рабочей. В рабочей точке мощность, потребляемая трубопроводом, равна полезной мощности насоса, а напор насоса имеет то же значение, что сопротивление системы. По рабочей точке определяется максимум возможной подачи, обеспечиваемой насосом. При этом необходимо учитывать, что для нормальной работы насоса также определена предельная точка минимума подачи. Если величина подачи ниже этой точки, происходит повреждение мотора насоса из-за его перегрева.

Выбор циркуляционного насоса

Для определения характеристики отопительной системы необходимо правильно рассчитать её гидравлическое сопротивление, что является достаточно трудновыполнимой задачей. Поэтому проектировщики при выборе оптимального насоса, опираясь на рабочую точку системы, часто подбирают модель подходящей характеристики с "запасом". Если в процессе работы насоса изменяется сопротивление системы, рабочая точка смещается влево от рассчитанной. Происходит уменьшение подачи теплоносителя и увеличение силы напора насоса, что приводит к возникновению шума в клапанах.

Решить эту проблему позволяет использование циркуляционных насосов с автоматическим регулированием частоты вращения ротора. В насосах с частотным преобразователем при уменьшении скорости вращения снижается уровень подачи, при этом уменьшаются гидравлическое сопротивление системы и потребляемая мощность, что приводит не только к бесшумной работе, но и к значительной экономии энергии и увеличению эксплуатационного срока службы насоса.

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