Циркуляционный насос — важный элемент
современной системы теплоснабжения. Его применение позволяет
лучше использовать энергию, идущую на отопление здания.
Циркуляционный насос — важный элемент современной системы теплоснабжения. Его применение позволяет лучше использовать энергию, идущую на отопление здания. Это обусловлено тем, что, во-первых, отпадает потребность в сильном нагреве теплоносителя, необходимом для схем с естественной циркуляцией. Сегодня, например, довольно широко используются системы, где температура в подающем трубопроводе поддерживается на уровне 55оC. Во-вторых, появляется дополнительная возможность регулировать подачу тепла в зависимости.
Насосы с «сухим» ротором
В настоящее время в качестве циркуляционников широко применяются насосы с так называемым «сухим» ротором. (Их моторы не соприкасаются с перекачиваемой водой.) К ним относятся традиционные консольные, моноблочные, а также Inline-насосы.Характерным отличием последнего типа является скользящее торцевое уплотнение. Упрощенно говоря, оно состоит из двух очень точно отполированных колец. При работе кольца вращаются друг относительно друга. Так как вода в отопительном контуре находится под повышенным давлением по сравнению с атмосферой, между поверхностями скольжения образуется тонкая водяная пленка. Поскольку кольца прижаты друг к другу пружиной, при износе уплотнения происходит его самоподгонка. Это делает насос герметичным. В зависимости от вида теплоносителя и его температуры материалом для скользящего торцевого уплотнения служат графит, керамика, нержавеющая сталь, карбид вольфрама, оксид алюминия и т. д.
При перекачке обычной воды в нормальных условиях эксплуатации срок службы уплотняющих колец составляет два-четыре года. Они не требуют обслуживания и не зависят от направления вращения двигателя. Что касается традиционной сальниковой набивки, то она не обеспечивает такой герметичности, нуждается в подводе воды для смазки и охлаждения, а также в регулярном обслуживании. Поэтому обычно ведущие производители оборудуют сальниками только крупные консольные насосы, устанавливаемые на фундаменте
Внимание: сальниковые и скользящие торцевые уплотнения разрушаются при работе насоса «на сухую»!
«Насосы с «мокрым» ротором»
Эти циркуляционники появились уже довольно давно, в начале 50-х. В странах с децентрализованным теплоснабжением они получили большое распространение.
Ротор насоса 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.
Новые разработки
Одним из направлений совершенствования насосов с «мокрым» ротором было объединение его частей в блоки для облегчения их замены. Такой агрегат легко разбирается на пять модулей: корпус насоса; рабочее колесо; вал с подшипниками и ротором, образующие единый блок в картуше; корпус мотора со статором; клеммную коробку. Еще более совершенную в этом смысле модель представляют так называемые шаровые насосы для горячего водоснабжения, выпускаемые сегодня фирмами Deutsche Vortex (Германия) и Grundfos (Дания). 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.
Новинкой для рынка теплотехнического оборудования стал пример использования магнитной муфты во встроенном циркуляционном насосе японского котла Rinnai. Подобные решения давно используются для достижения герметичности при работе с агрессивными средами в химической промышленности и других отраслях.
Правило для монтажников
Как уже было упомянуто, смазка подшипников циркуляционного насоса с «мокрым» ротором осуществляется водой отопительного контура. Вода также охлаждает мотор. Поэтому циркуляция жидкости должна быть непрерывной. Это возможно лишь при горизонтальном положении вала. Установка мотора вертикально или в подвешенном состоянии может стать причиной быстрого выхода насоса из строя.
Характеристики насоса и сети
Изготовители сопровождают насосы графиками, где по вертикальной оси отсчитывается их напор (H, м), а по горизонтальной — производительность или подача (Q, куб. м/ч). Максимальное значение напора возможно при работе насоса на закрытую задвижку (Q=0). При постепенном открытии вентиля давление снижается, а подача увеличивается. Теоретически эта нисходящая кривая достигает горизонтальной оси, если жидкость обладает энергией движения, а напор отсутствует. Но поскольку трубопроводная система всегда обладает сопротивлением, реальная характеристика насоса заканчивается до пересечения со шкалой производительности.Причиной сопротивления является трение частиц воды о стены труб и между собой, а также препятствия движению жидкости в арматуре. Чем больше объем перекачиваемой жидкости, тем выше скорость ее движения, а также сопротивление сети. Значит, для обеспечения подачи необходим более высокий напор. При неизменном поперечном сечении трубы наблюдается следующая квадратичная зависимость: H1/H2=(Q1/Q2)2.
Воспроизведя ее графически, получим параболическую кривую, которая называется характеристикой сети. Место ее пересечения с характеристикой насоса называется актуальной рабочей точкой системы отопления или водоснабжения. В ней напор насоса и сопротивление трубопровода находятся в равновесии.
О пользе регулирования
В соответствии с положениями СНиПа, 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 часов в год, экономический эффект ощутим даже для маломощных установок.