Циркуляционные насосы

Циркуляционные насосы с сухим и мокрым ротором

Циркуляционный насос – это специализированный насосный агрегат, предназначенный для принудительной циркуляции рабочей жидкости в замкнутом контуре закрытых систем горячего/холодного водоснабжения, отопления и кондиционирования. Основной задачей насосов циркуляционного типа является содействие теплоносителю в преодолении сопротивления, возникающего на отдельных участках системы. Насос засасывает воду с одной стороны и нагнетает ее в трубопровод с другой за счет центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки — в вводном патрубке возникает разрежение, на выводном компрессия.

На нашем сайте представлен широкий ассортимент моделей циркуляционных насосов с различной конструкцией и назначением: с сухим и мокрым ротором, для отопления и водоснабжения, с резьбовым и фланцевым соединением. Подробнее…

Назначение циркуляционных насосов

Основным назначением насосов циркуляционного типа является увеличение скорости протекания воды, либо другой жидкости в системе подачи или отвода тепла. Принцип работы циркуляционного насоса заключается в его способности создавать центробежную силу внутри корпуса, в следствии чего происходит повышение давления во внутреннем резервуаре насоса. Благодаря этому происходит выталкивание жидкости в выходное отверстие насоса. Повторение цикла обеспечивает устойчивый напор во всей системе.

При использовании циркуляционного насоса, повышается коэффициент теплопередачи, а система эффективнее реагирует на температурные колебания теплоносителей. Дополнительным положительным эффектом при использовании циркуляционного насоса является возможность использования труб меньшего диаметра, а это значит, что в трубопроводе замкнутой системы будет находиться меньшее количество воды, что приведет к снижению инерционности всей системы в целом, снижению затрат на поддержание температуры воды.

Вообще, существует принципиальная разница между работой насосов при обычном перекачивании воды, и работой насосов в замкнутых системах.

• При простом перекачивании воды, насос должен преодолеть не только потери на трение в трубопроводе, но и потратить энергию напора на «продавливание» различных местных сопротивлений, таких как: столб жидкости в трубе, фильтрующие нагрузки, создание противодавления.
• Для циркуляционного контура характерно постоянное движение воды в трубопроводе. При этом, потери напора в такой системе складывается из потерь при трении в трубопроводе и местных потерь на сопротивление отдельных элементов циркуляционных сетей. Таким образом, на протяжении всего времени работы насоса, потери напора остаются практически постоянными, при условии, что не берется в расчет сопротивление, которое возникает в результате постепенного нарастания отложений в трубопроводе. Т.е. скорость движения жидкости в трубопроводе, в первую очередь, будет зависеть от работы циркуляционного насоса.

Для регулирования скорости потока воды в системе, электродвигатели циркуляционных насосов оборудованы ступенчатыми регуляторами скорости вращения двигателя.

К достоинствам циркуляционных насосов относятся:

• Надежность, способность работать в сложных условиях.
• Прочность, нетребовательность, длительный срок службы.
• Возможность выбрать модель, доступную по цене и подходящую по характеристикам.
• Способность нормализовать работу системы отопления, организовать равномерное и стабильное движение теплоносителя.
• Возможность изменить режим работы, что позволяет экономить электричество или топливо.
• Высокая скорость движения теплоносителя позволяет в короткий срок нагреть помещение.
• Некоторые недостатки конструкции трубопроводов могут быть исправлены после запуска циркуляции.

Недостатки циркуляционных насосов:

• Для работы насоса необходимо подключение к сети электропитания.
• Увеличивается расход электроэнергии, Что потребует дополнительных расходов.
• При отключении электроэнергии циркуляция теплоносителя прекращается.
• Приобретение и установка насоса в систему также потребуют определенных расходов.

Основные характеристики циркуляционных насосов

Поскольку циркуляционные насосы работают непрерывно, то к ним предъявляются достаточно высокие требования, такие как: надежность, бесшумность и малое энергопотребление. Насос циркуляционного типа должен соответствовать своему назначению. При выборе ориентируются на основные технические характеристики.

• Расход. Его исчисляют в м3/час или л/мин. Он указывает на максимальное количество жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени. Определяет способность установки обеспечить заданную скорость движения жидкости для имеющегося объема системы. Данный показатель учитывается при выполнении гидравлических и теплофикационных расчетов проектируемой системы.
• Напор. Напор показывает, на какую высоту способен данный насос поднять перекачиваемую жидкость. Для отопительных систем домов в несколько этажей такой показатель очень важен, так как гидравлическое сопротивление в контурах высоко и его надо преодолеть.
• Мощность двигателя. Этот показатель важен потому, что недостаточная мощность не позволит насосу выполнять свои задачи, а избыточная заставит трубы сильно шуметь.
• Максимальная температура. Необходимо учитывать, что при вращении детали устройства нагреваются, и дополнительный подъем температуры для них иногда становится чрезмерной нагрузкой.
• Присоединительный размер. Напрямую связан с размером подходящих к насосу трубопроводов. Самые ходовые - 25 и 32 мм.
• Монтажная длина. От нее зависит выбор места для установки агрегата. Для удобства пользователей большинство производителей включают ее в маркировку своих насосов.
• Производитель. Этот фактор не настолько заметно влияет на работу системы, но продукция известных и надежных фирм значительно долговечнее и не создает таких проблем, как изделия малоизвестных компаний.

Все циркуляционные насосы делятся на два типа:

• насосы с «мокрым» ротором;
• насосы с «сухим» ротором.

Циркуляционные насосы с «сухим» ротором

Циркуляционные насосы с "сухим ротором" чаще всего используются для перекачивания больших объемов воды под большим напором. Конструкция сухих циркуляционных насосов исключает прямого контакта ротора электродвигателя с перекачиваемой жидкостью. Рабочее колесо в этом случае отделено от ротора кольцами торцевого уплотнителя.

Особенности эксплуатации циркуляционных насосов сухого типа:

• Данный механизм отличается высоким уровнем КПД до 80%, что позволяет использовать данное оборудование при монтаже отопительных систем в больших и производственных помещениях.
• Работа насоса требует постоянного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию взвешенных твердых частиц и воздушных пузырьков, приводящих к абразивному износу и нарушению герметичности в уплотнительных кольцах.
• Высокий уровень шума, требующий установки оборудования в отдельное помещение;
• Недопустимость длительной работы на холостом ходу без контакта с жидкостью.

В качестве материала для сухих насосов применяют:

• высокопрочные смеси на основе прессованного углерода;
• нержавеющую сталь;
• износостойкую керамику;
• оксиды алюминия и вольфрама.

На данный момент на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором:

• Блочные насосы характеризуются компактной конструкцией. Электродвигатель и рабочее колесо у них нередко монтируются в одном корпусе. Для них характерно торцевое расположение приемного штуцера и радиальное направление выкидного патрубка.
• Вертикальные насосы («in line») отличаются положением двигателя над рабочей частью. Приемный и выходной патрубки у них обычно имеют одинаковый диаметр и располагаются на одной горизонтальной оси.
• Горизонтальные насосы имеют классический вариант монтажа, при котором рабочее колесо и двигатель располагаются на одном уровне. Приемный патрубок у них находится в торцевой части, а нагнетательный – на боковой поверхности корпуса.

Устройство циркуляционных насосов с "сухим ротором"

• Вентилятор двигателя.
• Корпус двигателя с ребрами охлаждения.
• Уплотнительный сальник.
• Крыльчатка.
• Корпус помпы.

Сальниковое уплотнение – самое распространенное уплотнение вала. Недостатком такого уплотнения является срок годности, который составляет, при активной эксплуатации, не более двух лет. Однако, при низкой нагрузке на сальниковое уплотнение и вал, срок службы можно увеличить.

Скользящее торцевое уплотнение – по сути представляет собой два кольца с тщательно пришлифованными поверхностями, при помощи пружин прижатые друг к другу. Эти кольца вращаются относительно друг-друга при вращении вала. Под действием давления воды, находящейся в системе циркуляции, между поверхностями скольжения колец образуется тонкая пленка воды, благодаря которой и происходит герметизация насоса. В качестве материала для изготовления колец применяют графит, керамику либо нержавеющую сталь. Стоит отметить, что при использовании таких насосов, особое внимание нужно обращать на условия эксплуатации (перегрев, сухой ход, повышенные обороты электродвигателя), степень загрязненности воды и запыленность окружающего воздуха. Микроскопические частицы грязи и пыли способны повредить поверхности колец, что приведет к разгерметизации.

Циркуляционные насосы с «мокрым» ротором

Отличительной чертой мокрых насосов является непосредственный контакт ротора электродвигателя с перекачиваемой жидкостью. При этом вода играет дополнительную роль смазки трущихся поверхностей и охлаждения мотора. Токоведущие части в этом случае защищаются стаканом из нержавеющих материалов, отделяющим вращающийся вал от статора. При изготовлении ротора активно применяется керамика и графит. Корпус обычно выполняется из бронзы, латуни или чугуна.

Особенности циркуляционных насосов мокрого типа:

• практически бесшумная работа;
• минимальное техническое обслуживание;
• длительный срок эксплуатации;
• низкий КПД, который редко достигает 50%.

Современные модели имеют модульное строение, облегчающее ревизию и ремонт. Подводящие трубопроводы крепятся к насосу с помощью резьбы или фланцевых соединений. В связи с необходимостью равномерной подачи охлаждающей воды на подшипниковые узлы оборудование данного типа почти всегда монтируется в горизонтальном положении.

Наибольшей популярностью при установки автономного отопления естественно пользуются циркуляционные насосы с «мокрым» ротором.

Правила выбора циркуляционных насосов

Простейшие знания того, как подобрать циркуляционный насос для отопления, помогут будущему пользователю избежать ошибок при монтаже и эксплуатации системы. От соответствия технических характеристик насоса устанавливаемому теплообменному оборудованию зависит то, насколько быстро будет прокачиваться вода по теплофикационным контурам, какой будет эффективность теплообмена. Такой незначительный с виду агрегат может существенно повлиять на уровень комфорта и энергетические затраты семьи на поддержание в доме благоприятного микроклимата.

Полностью полагаться на советы продавца в данном случае не следует. Он заинтересован реализовать наиболее дорогую модель без учета специфики вашего дома. Покупателю желательно самому знать необходимые технические параметры приобретаемого оборудования.

Выбор производительности насоса

Максимальный расход перекачиваемой насосом жидкости должен соответствовать тепловой мощности котла и установленных в доме радиаторов. Заниженная производительность отрицательно скажется на эффективности теплообмена, завышенная – приведет к неоправданно высоким затратам на текущую эксплуатацию.

Необходимый расход можно приблизительно подсчитать по упрощенной формуле:

Q = 0.86 * P/DT, где:

• Q – минимально необходимая производительность насоса в м3/час;
• P- паспортная или расчетная энергетическая мощность теплофикационного оборудования в кВт;
• dt – разность температур теплоносителя в прямом и обратном контуре. Для большинства систем величина нагрева теплоносителя принимается 20 ̊С.

Выбор необходимого напора

Напор используемого насоса должен превышать величину гидравлического сопротивления системы. Расчеты, используемые при инженерном проектировании, достаточно сложны. Они учитывают каждый тройник, отвод, место сужения, форму радиаторов и конфигурацию теплообменника в котле. На практике удобно использовать упрощенную формулу, допустимую к применению для небольших отопительных контуров:

H = N * K, где:

• N – число этажей здания, включая подвал, если он отапливается;
• К – среднестатистические гидравлические потери одного этажа. Для двухтрубных систем его принимают в пределах 0,7-1,1 метра, для систем коллекторно-лучевой конфигурации – от 1,16 до 1,85 метра.

Пример расчета

Для примера решим задачу, как выбрать циркуляционный насос для отопления двухэтажного дома с обогреваемым подвалом. Общая площадь отапливаемых помещений 200 квадратных метров. Планируется выполнить разводку двухтрубного типа.

Из общего правила для хорошо утепленных зданий, когда для каждых 10 м2 площади требуется 1 кВт потребляемой тепловой энергии, находим необходимую мощность котла, она составляет 20 кВт. Применив первую формулу, получаем минимальный расход теплоносителя 0,86 м3/час, который округляем в сторону увеличения до 0,9 м3/час.

В нашем случае обогреваются три этажа. Для двухтрубной разводки примем максимальное значение гидравлического сопротивления этажа 1,1 м столба жидкости. В результате несложного расчета по второй формуле находим минимальный напор для приобретаемого насоса 3,3 метра.

То обстоятельство, что наше здание имеет высоту более 8 метров не должно нас смущать. Гидравлическая система находится в равновесии. Насосу не требуется брать воду с нулевой отметки и закачивать ее на верхний этаж дома. На прием агрегата давит такой же столб жидкости, помогающий ему в работе. Он просто создает циркуляцию, преодолевая только сопротивление установленного оборудования и подводящих трубопроводов.

К паспорту любого циркуляционного насоса прикладывается гидравлическая кривая, показывающая взаимозависимость расхода и напора в разных режимах работы. Выбирая конкретную модель, надо убедиться, что рабочая точка пересечения найденных нами параметров находится в средней трети графика. В этом случае агрегат будет достигать максимального КПД.

Для многоскоростных насосов за основу для определения рабочей точки следует брать кривую для второй скорости. В процессе эксплуатации сопротивление системы может изменяться. Возможность перейти на 1 или 3 скорость позволит вам адаптировать оборудование к сложившимся условиям.

Видеообзор циркуляционных насосов Aquario AC

Сделать заказ или получить консультацию по циркуляционным насосам можно на сайте и по тел. 8 (351) 751-21-97, 8 (922) 74-999-10. Если Вы затрудняетесь с выбором подходящего оборудования, наши специалисты проконсультируют и помогут выбрать оптимальный вариант, соответствующий всем требованиям, а также дадут рекомендации по установке и дальнейшей эксплуатации.