Принцип работы насоса отопления – Что собой представляет водяной насос для системы отопления частного дома, как он работает

Содержание

как устроен, работает в системе, принцип работы, где должен работать, конструкция

Решить проблему замедленного прогрева и уменьшить сечение магистралей просто — достаточно поставить циркуляционный насос.

Это такое устройство, поддерживающее постоянное упорядоченное перемещение теплоносителя внутри труб и компенсирующее сопротивление потоку самой системы.

В результате котёл работает с меньшей нагрузкой, скорость прогрева увеличивается, магистрали становятся более компактными и незаметными. И эффективно обогреть уже можно больший объем. Плюс КПД вырастает минимум на треть.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Конструкция циркуляционных насосов в доме: как они устроены?

Конструкция циркуляционного насоса ничего сложного не представляет. Автомобильная помпа или дренажная система работают по тому же принципу.

Есть электродвигатель, использующийся в качестве привода, и турбина.

Точнее, центробежное крыльчатое колесо. Крыльчатка заключена в корпус-улитку от которого отходят два патрубка.

У одного из патрубков во время работы создаётся разрежение, у другого — компрессия.

Справка! Помимо этого, у каждого устройства есть ещё электрическая часть, отвечающая за коммутацию и изменение режимов работы.

Два основных вида устройства для системы отопления

Циркуляционные насосы различают по условиям работы. Если ротор соприкасается с рабочей средой, то он называется мокрым. Если ротор изолирован от перекачиваемой жидкости, то он называется сухим.

Принцип работы сухого ротора

  • КПД выше;
  • способен работать

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Циркуляционный насос

Работа водяного отопления основана на движении горячего теплоносителя от источника нагрева (котла) к радиаторам.

Остывшая вода возвращается для повышения температуры по обратному трубопроводу. Для увеличения скорости движения жидкости монтируют циркуляционный насос. Также он может выполнять некоторые дополнительные функции.

Назначение насоса.

Рассматриваемое устройство предназначено для создания циркуляционного потока в отоплении. Насос устанавливается в системах закрытого принудительного типа, в гравитационных используется редко. Исключение – площадь отапливаемого дома свыше 100 м2.

В этом случае естественная циркуляция не может обеспечить требуемую скорость горячей воды – происходит неравномерное распределение тепла. Поэтому радиаторы, расположенные дальше от котла, получают меньше энергии.

Во многих случаях насос является непременным компонентом обвязки газового отопительного котла.

Принцип работы.

Крыльчатка насоса создает напор, который преодолевает гидравлическое сопротивление элементов системы. В результате происходит увеличение скорости движения воды.

Кроме основного назначения циркуляционный насос выполняет также следующие функции:

  • оптимизирует расход энергоносителя, вода не успевает до конца остыть при вторичном попадании в теплообменник, следовательно на ее нагрев тратиться меньше энергии;
  • минимизирует разницу давления межу горячей и остывшей жидкостью;
  • предотвращает изменение направления движения горячей воды.

Его установка обязательна для систем лучевого отопления и водяного теплого пола. Насосы стабилизируют давление на отдельных участках сети, предотвращая неравномерное распределение тепловой энергии.

Виды, конструкция и особенности работы.

Помпа состоит из литого корпуса, внутри которого расположен ротор из керамики или пластика, крыльчатка, статор и управляющий блок для подключения электропитания. Всасывающий патрубок сделан в форме улитки, нагнетающий находится с обратной стороны.

Во время работы возникает тепловая нагрузка на ротор, поэтому требуется его охлаждение. В зависимости от способа отвода тепла различают два типа насосов – с мокрым или сухим ротором.

Сухой ротор.

В этих моделях ротор не соприкасается с теплоносителем. Компоненты электродвигателя изолированы от камеры с водой. Установлена уплотнительная система из нескольких стальных колец. Для уменьшения трения между ними всегда присутствует тонкая пленка смазывающей жидкости.

По расположению компонентов помпы разделяются на три типа – консольные, вертикальные и блочные. Вертикально установленный двигатель повышает производительность, но могут возникнуть сложности с его монтажом.

Особенности такого конструктивного исполнения:

  • продолжительный эксплуатационный срок;
  • КПД – до 80%;
  • при отсутствии энергоносителя не выходят из строя;
  • монтаж возможен в любом положении.

Недостаток – высокий уровень шума. Модели монтируются на распределительных станциях централизованного отопления, в автономных системах теплоснабжения промышленных и коммерческих зданий.

Мокрый ротор.

Такие помпы предназначены для работы в системах со стабильным давлением жидкости, подходят для автономного отопления жилого дома или квартиры. Рабочее колесо и ротор постоянно омываются жидкостью. Она отводит тепло, частично выполняет функции смазки. Статор изолирован герметичным стаканом из углеродного волокна или немагнитной стали.

В блоке управления можно регулировать число подключенных обмоток, тем самым меняя мощность. Регулировка производительности дает возможность адаптировать помпу под параметры отопления.

Ключевые моменты:

  • низкий уровень шума;
  • не требуется периодической смазки;
  • автоматическое охлаждение конструкции;
  • относительно низкая стоимость и простое обслуживание.

Недостатком является низкий показатель КПД – до 30%. Насосы не смогут работать без теплоносителя.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА

Выбор подходящей модели насоса для котла отопления начинается с изучения базовых параметров. Предварительно делается расчет отопительной системы и на основе полученных данных подбираются компоненты.

Учитывается не только техническая составляющая, но и производитель. От качества сборки и соблюдения технологии зависит продолжительность безремонтной работы.

Основные технические характеристики:

  • производительность;
  • высота подачи;
  • число скоростей;
  • установочные размеры;
  • потребляемая мощность;
  • максимально допустимая температура теплоносителя.

Определяющая характеристика – производительность. Она указывает максимальный объем перекачиваемой жидкости за единицу времени. Для бытовых моделей варьируется от 25 до 60 л/мин. Зависит от фактического гидравлического сопротивления элементов системы.

Высота подачи или гидравлическое сопротивление, определяет максимальную высоту, на которую насос может поднять водяной столб. Может составлять от 3 до 7 м. Каждые 10 метров высоты соответствуют одной атмосфере давления.

Установочные параметры учитываются для правильного подключения помпы к системе отопления. Важно – диаметр патрубка насоса должен быть меньше сечения основной магистрали. В противном случае напор создаст область пониженного давления.

Потребляемая мощность незначительная, не превышает 0,8 кВт. Но ее нужно учитывать при расчете нагрузок теплоснабжения. В особенности это касается электрического отопления.

Количество скоростей для бытовых моделей не превышает трех. Этого достаточно для регулировки напора и оптимизации параметров работы.

Максимально допустимая температура воздействия зависит от режима работы отопления. Для низкотемпературного теплоснабжения, до +75/40

0С этот параметр несущественен. Но для запаса рекомендуется покупать модели, рассчитанные на максимальные тепловые воздействия – до +1100С.

Расчет параметров насоса.

Для определения значений характеристик насоса нужно знать базовые параметры отопления – мощность котла и режим работы теплоснабжения. Они же зависят от тепловых потерь здания. По СНиП 2.04.07-86 при должном значении сопротивления теплопередачи наружных стен и оконных конструкций на 1 м² жилой площади необходимо 177 Вт тепловой энергии.

При повышении этажности норма увеличивается до 101 Вт.

Для одноэтажного здания площадью 120 м² с соблюдением норм теплоизоляции мощность котла будет равна:

N=120*177= 21, 74 кВт.

Расчет производительности, или расхода, насоса выполняется по следующей формуле:

Q=N/(t2-t1).

Где:

  • Q – производительность помпы, м³/ч;
  • N – расчетная мощность отопительного оборудования, кВт;
  • t1 и t2 – температура воды на выходе из котла и в обратной трубе, 0С.

Для котла с номинальной мощностью 22 кВт и при температурном режиме работы 90/70 можно рассчитать расход помпы:

Q=22000/(70-90)= 1100 л/час или 19 л/мин.

Рекомендуется взять небольшой запас производительности, чтобы оборудование не работало постоянно на максимальной мощности.

Высота подачи или напора, рассчитывается по сложным формулам. Для автономного теплоснабжения частного дома или квартиры можно взять приближенные значения. Опытным путем были выявлены данные гидравлического сопротивления определенных участков системы в зависимости от их конфигурации и назначения.

Величины гидравлического сопротивления, Па/м, для компонентов отопления:

  • прямые участки трубопроводов – до 150;
  • фитинги – до 45;
  • трехходовые смесители – 30;
  • терморегулирующая аппаратура – 105.

Значения для всех компонентов системы нужно суммировать. Для расчета напора полученный результат умножается на 0,0001.

Важно – перепады высот не берутся в расчет, так как они компенсируются вертикальным участком обратной трубы. Но кроме них нужно учитывать поворотные узлы. Для них гидравлическое сопротивление зависит от диаметра магистрали и значения угла поворота.

УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

Перед монтажом насоса изучается руководство пользователя. В нем описаны основные правила монтажа, рекомендации по обслуживанию агрегата. Помпу не врезают в магистраль, а делают для нее байпас – п-образную конструкцию с шаровыми кранами для перекрытия подачи воды и фильтром грубой очистки перед входным патрубком.

Это даст возможность оперативно заменить насос или выполнить ремонтные работы без отключения отопления.

Этапы планирования монтажа:

  • выбор места для монтажа;
  • количество насосов;
  • положение помпы;
  • подключение к электросети.

Место монтажа помпы – на основной трубе, сразу после котла или на обратной, после расширительного бака. Рекомендуется последний вариант – это приведет к стабилизации давления, будут отсутствовать рывки скорости движения воды.

Число насосов зависит от схемы трубопроводов. Для классической однотрубной или двухтрубной системы достаточно одной помпы. Если есть одно или несколько ответвлений, характерные для лучевого отопления – на каждую ветку устанавливается отдельный насос.

Общее правило положения насоса – направление ротора только горизонтальное. На каждом патрубке подключения есть стрелка, указывающая направление движения теплоносителя. Если выбрано вертикальное положение и это разрешено изготовителем – номинальная мощность может упасть до 30%.

Подключение электричества стандартное, все модели работают от сети 220 В. Исключения – промышленные помпы и предназначенные для организации централизованного теплоснабжения. Рекомендуется сделать отдельную линию с установкой автомата защиты.

Для подключения можно соединить три провода напрямую с клеммами коробки. Но лучше установить трехконтактную вилку и розетку.

Дополнительно при выборе обращают внимание на производителей. Хорошо зарекомендовали себя модели Willo, Sprut, Grundfos. Кроме того, важно правильно подобрать оптимальный вариант по производительности и высоте подачи воды.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Принцип работы и расчет мощности циркуляционного насоса

grundfos alpha смонтированный в котельной

grundfos alpha смонтированный в котельной
Циркуляционные насосы прекрасно зарекомендовали себя при обустройстве отопительных систем.  Конструктивно насос имеет очень схожее строение с конструкцией помпы. Как правило корпус насосного оборудования выполняется из достаточно прочных и коррозиестойких материалов (латунь, бронза, чугун, нержавеющая сталь). Данный материал способен отлично взаимодействовать как с агрессивной средой, так и с высокими температурами.

Принцип работы

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 теплоносителя в выходное отверстие насоса. Повторение цикла обеспечивает устойчивый напор во всей системе.

Все циркуляционные насосы делятся на два типа:

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

Оборудование с «сухим» ротором

Данный механизм отличается высоким уровнем КПД. Этот показатель доходит до 80%, что позволяет использовать данное оборудование при монтаже отопительных систем в больших и производственных помещениях. При этом непосредственно ротор работает без прямого контакта с жидкостью. Данный тип циркуляционных насосов имеет и ряд значительных недостатков. Главным из которых можно отнести тот факт, что работа насоса требует постоянного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию посторонних примесей и воздушных пузырьков, что может привести к нарушению герметичности в уплотнительных кольцах. Высокий шум работающего механизма так же можно отнести к его недостаткам при использовании в системах отопления частных домом и небольших помещений. На данный момент на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором

  • блочные
  • вертикальные, здесь выходные и входные патрубки расположены вертикально на одной оси
  • горизонтальные(консольные), здесь оба патрубка перпендикулярно друг другу.

Агрегаты с «мокрым» ротором

В данном случае ротор так же не имеет прямого контакта с перекачиваемой жидкостью. Но особенность конструкции позволяют осуществлять поддержку ротора в механизме за счет специальных металлических или керамических уплотнителей, выполненных в виде колец. Вот непосредственно наличие этих уплотнительных колец и обеспечивают защиту механизма от прямого воздействия жидкости на ротор. Принцип работы заключается в следующем: между двумя трущимися друг об друга уплотнительными кольцами возникает еле заметный, очень тонкий слой жидкости. Вот именно наличие этого слоя и обеспечивает поддержание необходимой разницы давления в рабочей камере насоса. Одновременно при работе оборудования происходит сильное сжатие колец друг другу, этот фактор обеспечивает еще большую герметичность насоса. Охлаждение и смазывание двигателя, в этом варианте исполнения, происходит за счет жидкости, которая проходит через рабочую полость агрегата. Данный вид циркуляционных насосов обладает рядом преимуществ перед насосами с «сухим» ротором. Практически бесшумный, обладает скромным весом и небольшими габаритами, не требует постоянного присутствия во время длительной эксплуатации, энергоэкономичен.

Наибольшей популярностью при установки автономного отопления естественно пользуются циркуляционные насосы с «мокрым» ротором. Неоспоримым лидером на российском рынке являются насосы голландской фирмы Grundfos. Давайте на примере ее линейки разберем основные функции, которыми обладают циркуляционные насосы сегодня.

Компания с многолетним опытом работы в области производства оборудования для систем отопления представляет насосы новой линейки Alpha. Данные модели пришли на смену уже известным насосам линейки UPS.

Модели насосов Grundfos

циркуляционный насос grundfos ups

циркуляционный насос grundfos ups

Насосы UPS – это агрегаты с циркуляционного типа, с мокрым ротором. На данных моделях применяется двигатель с асинхронным видом действия. Насос укомплектован специальной клеммой коробкой, которая обеспечивает подключение агрегата к электроэнергии. При первоначальном запуске рекомендуется открыть технологическое отверстие и спустить воздух из рабочей камеры насоса. Так же в конструкции предусмотрена возможность ручной прокрутки ротора в случае его закисания. Данные насосы обладают тремя скоростными режимами работ, которые выставляются вручную и обеспечивают устойчивую работу определенных систем.

частотный циркуляционный насос в разборе

частотный циркуляционный насос в разборе

Насосы новой модели AIpha 2 (L) являются первыми в общей линейки серии. Данный наос обладает более широкими возможностями чем насосы серии UPS. Здесь присутствует электродвигатель, который имеет постоянные магниты на корпусе. Если один из магнитов удалить, что во многих случаях делают русские умельцы, можно значительно сократить энергопотребление агрегата. Так же в новой конструкции отсутствует технологическая гайка для выпуска воздуха. В этой модели происходит автоматический сброс воздуха при кратковременном включении насоса на третьей скорости. Подключение к электропитанию стало проще, это происходит с помощью штекерного разъема. Данная модель обладает уже семью режимами работы. К имеющимся трем прибавилось еще два режима работы с постоянным перепадом давления и два режима пропорционального регулирования.

Работа насоса в режиме постоянного перепада – предполагает устойчивую работу насоса даже в тех случаях, когда в системе происходит изменения расхода жидкости и перепад давления. Создаваемый насосом определенный уровень давления, всегда будет автоматически поддерживается на одном уровне.

Режим пропорционального регулирования – данный режим работы обеспечивает надежное функционирование насоса в случае, когда в системе происходит переменный расход. Данный режим не заменим если в процессе эксплуатации происходит периодическое перекрывание радиаторов, что приводит к возрастанию давления в системе. Происходит автоматическое снижение скорость вращения насоса, в результате расход и напор в системе будет пропорционально уменьшаться. Основных режимов работ все же три. Системы, в которых они применяются;

  • теплые полы,
  • однотрубные системы,
  • тупиковые системы,
  • коллекторные системы,
  • двухтрубные системы,
  • радиаторные системы.

циркуляционный насос grundfos alpha 3

циркуляционный насос grundfos alpha 3

Самой инновационной можно назвать модель AIpha 3. Эту модель можно рассматривать как очень точный инструмент способным одновременно обеспечивать надежную работу всей системы и в тоже время позволяет контролировать расход теплоносителя. Эту возможность можно использовать совместно с приложением Grundfos GO Balance. Наличие этих приложений позволяют производит настройку всей топливной системы на удаленном расстоянии. Данное оборудование можно использовать и для измерения и балансировки всей системы отопления, устанавливая его на место другого циркуляционного насоса, подходящего по своим габаритам и размерам. Особенно хорош насос при балансировке радиаторов, коротких петель в системе теплый пол, а также при малых расходах теплоносителя. Наличие возможности трехкратной градации режимов как постоянного, так и пропорционального напора делают данную модель очень надежной и продуктивной. Ведь как известно, для любого мастера производящим монтаж отопительной системы, очень важным является способность монтируемого оборудования обеспечить нормальный расход теплоносителя, а для заказчика важным является надежность и экономичность данной системе. Циркуляционный насос дает положительный результат обоим. Экономичный и достаточно простой в обслуживании данный насос очень хорошо подходит для обустройства автономного отопления в загородных домах и отдельных квартирах.

Расчет мощности циркуляционного насоса

Для долговременной и качественной работы всей системы отопления необходимо грамотно произвести расчеты по выбору циркуляционного насоса. Не всегда, наличие нескольких насосов в системе обеспечивают надежную работу всей системы. Да к тому же это приводит к излишним, и довольно ощутимых материальным затратам, как в период монтажа, так и период эксплуатации. Правильно выбранное оборудование поможет существенно сэкономит бюджет и оградит от ненужных затрат в дальнейшем.

Все циркуляционные насосы обладают двумя основными характеристиками — это объём и напор. Эти характеристики необходимы знать, чтобы правильно рассчитать производительность выбранного оборудования. Рассмотрим вариант расчета подбора насосного оборудования для частного дома в 200 кв. м.

Первое, определимся с объемом, который насос способен прокачать. Эта одно из главных технических параметров насоса он должен обеспечивать надежную и долговременную работу оборудования. Объем вычисляется с помощью формулы П=3,6 х Q/ (c х ∆Т). Где 3,6 это постоянная величина. Q- это мощность тепловой системы, высчитывается из расчёта десять квадратных метров равна одному киловатту тепловой энергии. С- величина удельной теплоемкости теплоносителя, как правило роль теплоносителя исполняет вода, удельная емкость воды составляет 4,2 кДж/кг. И наконец ∆Т- это разница температуры теплоносителя. Замеры должны производится в двух точках- это на точке выхода теплоносителя из нагревающего оборудования и на точке возврата теплоносителя обратно в нагреватель. Нормальным параметром считается разница в 20 градусов. Для систем с теплым полом эта разница должна достигать всего пяти градусов.

В итоге получаем следующий расчёт:

П= 3,6х 20/(4,2х20)

Получили 0,857 куб/ч такой объем должен обеспечивать насос для перекачивания жидкости в доме площадью в 200 кв.м.

В дальнейшем нужно произвести расчёт напора, который должен выдавать насос. Данный показатель так же очень важен для нормальной работы всего оборудования. Произвести данные расчёты можно с помощью формулы; Н= NхК

 N– это количество этажей в доме, здесь нужно учитывать цокольные и подвальные помещения если предусматривается их отопление данной системой.

К- величина усредненного сопротивления в системе отопления, такая величина как правило составляет с лучевой разводкой 1,85, а с двухтрубной системой разводки величина составляет 1,1. Двухтрубная система имеет меньше изгибов что и обуславливает меньшую единицу сопротивления.

В рассматриваемом варианте мы возьмем самый распространённый способ разводки – это лучевая.

Производим расчёт, в данном случае мы имеет одноэтажное строение, но приборы отопления расположены в подвальном помещении из этого получаем: Н= 2х1,85, итого необходимый напор для обеспечения нормальной работы системы отопления требуется в размере 3,7 метра.

В итоге мы высчитали параметры, которые должен поддерживать циркуляционный насос. Стоит так же учитывать, что насос нужно выбирать с небольшим запасом по показателям.

Проведя эти достаточно простые вычисления можно произвести подборку циркуляционного насоса, который в полной мере удовлетворит стабильную работу всей системы отопления.

Читайте так же:

Тепловой насос для отопления дома

В условиях ухудшения экологической обстановки в мире и (что более актуально для рядового потребителя) стремительного роста тарифов на газ и электричество все больше европейцев старается внедрить в свою повседневную жизнь системы, использующие альтернативные источники энергии. Один из вариантов подобных систем – так называемый тепловой насос, посредством которого можно отапливать свое жилище в зимний период и нагревать воду для бытовых нужд, расходуя на это минимум электроэнергии.

В домах наших соотечественников в последние годы тоже все чаще можно встретить это чудо инженерной мысли. Конечно, для россиян проблема высоких цен на традиционные энергоносители пока стоит не так остро, как в Европе, но, во-первых, это лишь до поры до времени, а во-вторых, не хочется отставать от цивилизованного мира…

Итак, тепловой насос… Что это такое? На чем основан принцип его действия? Откуда, куда и как он перекачивает тепло? Давайте разбираться.

Все о тепловых насосах - принцип работы, виды, недостатки и достоинства

Принцип работы теплового насоса

Принцип действия тепловых насосов основан на способности вещества (хладагента) поглощать или отдавать тепло при изменении агрегатного состояния. По своей сути такие насосы мало чем отличаются от холодильных установок. (Это странное, на первый взгляд, утверждение нисколько вас не удивит, если вы хоть раз дотрагивались до горячей задней стенки обычного бытового холодильника.)

Схематично тепловой насос может быть представлен в виде системы, состоящей из трех контуров. В первом находится теплоноситель, переносящий энергию от источника низкопотенциального тепла. Во втором контуре циркулирует хладагент (фреон), который периодически то испаряется, отбирая тепло у первого контура, то вновь конденсируется, отдавая его третьему контуру. И, наконец, по третьему контуру «бегает» теплоприемник, в нашем случае – вода, переносящая тепло по системе отопления.

Схема работы теплового насоса

Рабочий цикл теплонасоса в общих словах может быть описан следующим образом. Жидкий хладагент поступает в испаритель, где переходит в газообразное состояние. Необходимая для протекания этого процесса энергия отбирается у теплоносителя, циркулирующего в первом контуре. Далее подогретый на несколько градусов газообразный хладагент всасывается в компрессор, главное назначение которого – сжатие газа (на совершение этой работы, разумеется, расходуется электроэнергия).

Давление газа возрастает в несколько раз, при этом он существенно разогревается: если на входе в компрессор температура хладагента составляет 6-10°C, то на выходе уже около 60°C. На следующей стадии разогретый газ направляется в конденсатор, где отдает полученное тепло системе отопления, сам же при этом конденсируется, т.е. переходит в жидкое состояние. Затем избыточное давление сбрасывается с помощью дроссельного клапана, и цикл начинается заново.

Как видите, устройство теплового насоса не отличается принципиально от устройства холодильной машины. Просто основным назначением холодильных установок является генерирование холода, поэтому там отбор теплоты производится испарителем, а конденсатор лишь сбрасывает эту теплоту в окружающее пространство. В тепловом же насосе картина обратная: конденсатор представляет собой теплообменный аппарат, отдающий теплоту потребителю, а испаритель – это теплообменник, утилизирующий низкопотенциальную теплоту вторичных энергоресурсов.

Другими словами тепловой насос – это «холодильник наоборот». При этом «наоборот» не только устройство, но и результат. Если в случае холодильника тепло, отнимаемое у хранящихся внутри продуктов, выбрасывается впустую, то энергия, вырабатываемая тепловым насосом, приносит реальную пользу – тратится на целенаправленный обогрев дома.

Разновидности тепловых насосов и систем

Тепловая энергия, расходуемая на отопление здания и систему горячего водоснабжения, является результатом преобразования энергии окружающей среды, осуществляемого с помощью теплового насоса. Насос концентрирует эту низкопотенциальную (низкотемпературную) энергию и передает ее системе отопления.

Осталось разобраться, что в данном случае подразумевается под энергией окружающей среды. Большинство тепловых насосов бытового назначения позволяют использовать тепло Солнца и внутреннее тепло Земли, накапливаемые верхними слоями земной коры и водой в течение всего года.

По типу конструкции первого контура теплообменника все тепловые насосы делятся на грунтовые, водяные и воздушные.

Грунтовые тепловые насосы

Грунтовые тепловые насосы получают тепло, необходимое для подогрева хладагента в испарителе, от грунта. Температура последнего на глубине нескольких метров практически не подвержена сезонным колебаниям. По замкнутой системе труб, размещенных в грунте, циркулирует «рассол». Слово «рассол» мы не случайно взяли в кавычки: соли, как этого можно было бы ожидать исходя из названия, он не содержит.

На самом деле это антифриз на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, реже водного этанола. Трубы теплообменника могут быть уложены в грунте как горизонтальным (горизонтальный коллектор), так и вертикальным (геотермальный зонд) способом.

Трубы горизонтального коллектора укладываются в землю на глубине ниже уровня промерзания грунта в данном регионе (обычно 1.5-2 м). Теплообменная система этого вида занимает достаточно большую площадь. Например, для обеспечения теплом сравнительно небольшого дома площадью 100 м2 потребуется выделить 2-3 сотки земли. Следует принять во внимание, что на территории, занятой коллектором, можно садить лишь те деревья и кустарники, корни которых не уходят в почву слишком глубоко, а располагать здесь какие-либо постройки и вовсе нельзя.

Тепловой насос с горизонтальным коллектором

Геотермальный зонд – это теплообменник, трубы которого располагаются вертикально и погружены в грунт на глубину до 100-200 м. Количество устанавливаемых зондов зависит от требуемой мощности установки. Для обогрева дома, уже рассматриваемого нами выше в качестве примера, достаточно будет двух зондов длиной около 80 м, расположенных на расстоянии 5 м друг от друга.

Тепловой насос с геотермальным зондом

Как видите, для размещения этой системы не требуется больших площадей, вы можете пробурить скважины в любой части вашего участка – там, где вам это удобно. Главный недостаток грунтовых тепловых насосов с геотермальными зондами – высокая стоимость работ по бурению скважин. Однако, невзирая на это, большинство пользователей отдает предпочтение именно этим системам, ведь геотермальные зонды обладают большей эффективностью, чем горизонтальные коллекторы, и имеют при этом меньше ограничений.

Бурение скважины для геотермального зонда
Бурение скважины для геотермального зонда.

Водяные тепловые насосы

Водяной тепловой насос «черпает» энергию грунтовых вод, которые прокачивает через свой испаритель. Подобная система отличается повышенной эффективностью и неплохой стабильностью: первая характеристика является результатом высокой теплоотдачи воды, вторая обусловлена постоянством температуры грунтовых вод.

Тепловой насос вода-вода

Разумеется, чтобы использовать установку такого типа, требуется, чтобы эти самые грунтовые воды имелись на вашей территории, причем в достаточно большом количестве. Очень желательно, чтобы водоносный слой располагался не глубже 30-40 м. Одновременное выполнение этих двух условий – явление нечастое. Еще одним условием, невыполнение которого может стать препятствием для установки водяного теплонасоса в вашем доме или коттедже, является низкое содержание в грунтовых водах солей железа и прочих примесей.

Использование воды низкого качества приведет к тому, что оборудование быстро выйдет из строя, поскольку теплообменник попросту забьется. Наличие такого количества ограничений является причиной того, что подобные тепловые насосы, несмотря на всю их привлекательность, устанавливают нечасто (около 5% от всех реализованных проектов).

Воздушные тепловые насосы

С точки зрения простоты монтажа воздушные тепловые насосы обладают огромным преимуществом перед своими «собратьями». Для использования окружающего воздуха в качестве источника тепла вам не придется бурить скважины или проводить какие-то другие крупномасштабные грунтовые работы. В результате, если заложить в смету стоимость работ по установке оборудования, воздушный насос обойдется вам значительно дешевле, чем водяной или грунтовый.

Тепловой насос воздух вода

Несмотря на столь весомое достоинство, идеальным этот вид климатического оборудования не назовешь, поскольку есть у него и существенный недостаток. Такой насос эффективно работает лишь при температуре окружающего воздуха выше –15°C…–20°C. Падение температуры ниже этой границы, что в зимний период не является редкостью в большинстве регионов нашей страны, ведет к существенному уменьшению коэффициента эффективности воздушного теплонасоса.

Коэффициент эффективности тепловых насосов

Чуть выше мы использовали новый термин – «коэффициент эффективности». Было бы неправильно не пояснить, что это такое, тем более что это важная характеристика тепловых насосов, позволяющая сравнивать насосы разных типов между собой.

Коэффициент эффективности (называемый также коэффициентом трансформации) – это отношение выработанной насосом тепловой энергии к потребленной им электрической. По сути это КПД теплового насоса. В случае водяных теплонасосов этот коэффициент равен 5 вне зависимости от времени года. Это означает, что при потреблении 1 кВт*ч электроэнергии установка вырабатывает 5 кВт*ч тепловой энергии.

У грунтовых насосов величина коэффициента эффективности чуть ниже – от 4 до 4.5. И, наконец, самым маленьким коэффициентом характеризуются воздушные тепловые насосы, при этом их эффективность сильно зависит от температуры окружающего воздуха: при 0°C величина коэффициента равна ~3.5, а при –20°C он уже не превышает 1.5 (при такой низкой эффективности насос попросту не окупится, и имеет смысл подумать о приобретении более дешевого климатического оборудования, например электрического котла).

Некоторые менеджеры, рекламируя реализуемые ими тепловые насосы, уверяют потенциальных клиентов в том, что данное оборудование имеет КПД 400-500%. Разумеется, ни о каком нарушении законов термодинамики речи не идет. Просто в данном случае расчеты намеренно делаются неправильно: не учитываются источники энергии, отличные от потребляемого электричества, – воздух, вода или грунт, нагретые Солнцем и геотермальными процессами. Когда при расчете КПД учитывают только электроэнергию и забывают про источник низкопотенциального тепла, как раз и получается величина больше 100%.

Применение тепловых насосов в условиях российского климата

Познакомившись с приведенными выше описаниями различных типов тепловых насосов, вы без труда сами сможете ответить на вопрос, какой насос больше всего подходит для эксплуатации в условиях российского климата.

Воздушные тепловые насосы пригодны для применения лишь в ограниченном числе регионов нашей страны – там, где температура воздуха зимой почти не опускается ниже нулевой отметки. Разумеется, жителям Сибири, Дальнего Востока, севера европейской части России о воздушных тепловых насосах не стоит и размышлять.

Для применения водяных тепловых насосов есть много ограничений. О некоторых из них мы уже рассказывали, осталось упомянуть еще об одном. Более половины территории нашей страны находится в зоне вечной мерзлоты. Если даже какому-нибудь жителю Восточной Сибири или севера Дальнего Востока «повезло», и на его участке есть грунтовые воды, залегающие не слишком глубоко, то все равно эти грунтовые воды находятся в виде льда, а значит, не пригодны для использования в системе отопления.

Таким образом, большинству наших соотечественников приходится рассчитывать на единственный, беспроигрышный, вариант – грунтовый тепловой насос. При этом в условиях российского климата больше подойдет насос не с горизонтальным коллектором, а с геотермальным зондом, позволяющим достигнуть глубины, где температура грунта более стабильна.

Применение теплового насоса для охлаждения

Огромным достоинством тепловых насосов является то, что они способны не только отапливать дом, но и при необходимости охлаждать его. Наше короткое российское лето порою бывает очень жарким, и, когда ваше жилище буквально раскаляется, предложение превратить обогреватель в кондиционер будет очень кстати.

Техническое решение этого вопроса может быть интегрировано в тепловой насос изначально, на стадии изготовления, и практически у всех производителей имеются линейки насосов, умеющих кондиционировать помещение (режим Natural Cooling). Если ваш тепловой насос не обладает такими способностями, не все еще потеряно – работать на охлаждение может и обычный насос. Необходимое для этого дополнительное оборудование в виде гидравлической развязки будет смонтировано вне насоса. Оба варианта не требуют больших капиталовложений.

Нести генерируемый тепловым насосом холод непосредственно в помещение можно разными способами. Эта функция может быть возложена на холодные панели на стенах или потолке, охлаждающий теплый пол, радиаторы отопления с хорошим обдувом или же фанкойл – устройство, в чей корпус встроен обдуваемый вентилятором пластинчатый теплообменник.

Фанкойл

Применение теплового насоса для горячего водоснабжения

Любой тепловой насос способен не только обогревать ваше жилище, но и круглогодично снабжать вас горячей водой. Однако следует учитывать, что эта система является низкотемпературной, а значит, температура воды в бойлере не превысит 45-55°C. Из этого следует, что объем бойлера должен быть больше, чем при использовании стандартной системы отопления, в противном случае вам и вашим домочадцам придется жить в условиях жесткой экономии горячей воды.

Данный факт следует учитывать при выделении площади для котельной, т. е. еще на стадии проектирования дома. Также при выборе бойлера нужно принимать во внимание, что это должно быть специальное оборудование, рассчитанное на работу с теплонасосными установками. Главное отличие такого бойлера от обычного – увеличенная площадь теплообменника, необходимая для максимально эффективной передачи тепла от теплового насоса.

Тепловые насосы со встроенным ТЭНом

Нередко производители встраивают в свои тепловые насосы дополнительные электрические нагреватели. Встроенный ТЭН позволяет в случае необходимости перейти на альтернативный с точки зрения теплового насоса источник энергии – электричество. Для чего это нужно? В каких случаях возникает потребность задействовать ТЭН?

Подбор теплового насоса для отопления дома осуществляется с учетом различных параметров, в том числе и климатических особенностей региона. При этом считается нецелесообразным устанавливать насос с избыточной мощностью. Дело в том, что экстремально холодные дни случаются не так уж и часто, по крайней мере, в центрально-европейской части России. Практика показывает, что более экономичным вариантом будет «добрать» в эти морозные периоды необходимую мощность электричеством, чем изначально устанавливать более мощный насос. Наличие ТЭНа исключает необходимость делать систему более мощной, чем это требуется большую часть отопительного сезона.

Для владельцев водяных и грунтовых тепловых насосов встроенный ТЭН – скорее излишество, чем необходимость. Совсем иначе выглядит ситуация с воздушными теплонасосами. При температуре воздуха –20°C и ниже такой насос, если и не отключится, будет малоэффективен. И пусть холодных дней и ночей в году не очень много, совсем не хочется в один прекрасный момент остаться в стремительно вымерзающем доме. Наличие дублирующего теплогенератора в данном случае никак не назовешь роскошью.

Воздушный теплонасос
Воздушный тепловой насос.

Советы и рекомендации

Тепловой насос – оборудование технически сложное и достаточно дорогое, поэтому подходить к его выбору следует с большой ответственностью. Чтобы не быть голословными, приведем несколько вполне конкретным рекомендаций.

1. Никогда не приступайте к выбору теплового насоса без предварительного проведения расчетов и создания проекта. Отсутствие проекта может стать причиной фатальных ошибок, исправить которые можно будет лишь с помощью огромных дополнительных финансовых вложений.

2. Доверить проектирование, монтаж и сервисное обслуживание теплового насоса и системы отопления следует только профессионалам. Как убедиться в том, что в данной компании работают профессионалы? В первую очередь, по наличию всей необходимой документации, портфолио реализованных объектов, сертификатов от поставщиков оборудования. Очень желательно, чтобы весь комплекс необходимых услуг предоставляла одна компания, которая в данном случае будет нести полную ответственность за реализацию проекта.

3. Советуем вам отдать предпочтение тепловому насосу европейского производства. Пусть вас не смущает тот факт, что он дороже китайского или российского оборудования. При включении в смету стоимости работ по монтажу, запуску и отладке всей системы отопления разница в цене насосов будет практически незаметна. Но зато, имея в своем распоряжении «европейца», вы будете уверены в его надежности, поскольку высокая цена насоса – это лишь результат использования при его создании современных технологий и высококачественных материалов.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Принцип работы частотных насосов в системе отопления

частотный циркуляционный насос в разборе

частотный циркуляционный насос в разборе

В современных системах отопления всё чаще используется насосы с частотным регулированием потока теплоносителя, или их еще называют — частотными насосами. Многие пользователи стараются выяснить преимущества данных устройств перед обычными насосами, поскольку частотные насосы стоят немного дороже, чем их классические аналоги. Чем оправдана повышенная стоимость циркуляционных насосов с частотным регулированием? Давайте разбираться.

Достоинства частотных насосов

grundfos alpha смонтированный в котельной

grundfos alpha смонтированный в котельной

Насосы с частотным регулированием имеют два основных преимущества перед обычными. Главными преимуществами насосов с частотным преобразованием можно считать:

  • Они могут работать в режимах, пропорциональных давлению теплоносителя;
  • Меньший расход электроэнергии, поскольку частотный работает более рациональней, чем классический.

На самом деле этих преимуществ гораздо больше, но об этом — ниже.

Работа в режиме пропорционально давлению очень важна в системах отопления, где расход теплоносителя регулируется терморегуляционными вентилями, которые установлены на радиаторах. Эти вентили еще называют термостатическими вентилями и с помощью данных устройств можно регулировать подачу теплоносителя в радиатор. Закрывая вентиль проток через радиатор уменьшается, тем самым увеличивая нагрузку на циркуляционный насос, поскольку пропускная способность отопительного контура немного снижается.

В чём разница между частотным насосом и классическим

Обычный циркуляционный насос в условиях повышенной нагрузки продолжает работать в стандартном режиме, тем самым создавая избыточное давление на выходе, что влечет за собой повышенный расход электроэнергии. Частотный насос, в условиях снижения пропускной способности отопительного контура, снижает обороты при помощи частотного преобразователя, тем самым препятствуя созданию избыточного давления на выходе насоса, что существенно экономит электроэнергию.

При использовании обычных циркуляционных насосов в системах отопления, наряду с термостатическими вентилями, возникают посторонние шумы, связанные с перепадом давления в системе отопления. Эти посторонние шумы наиболее отчетливо слышны в ночное время, и оказывают раздражающее действие во время отдыха. Закрытие вентилей создаёт паразитные гидравлические сопротивления, которые увеличивают нагрузку на циркуляционный насос обычного типа, что не лучшим образом сказывается на его долговечности.

Принцип работы частотного насоса

Использование циркуляционного насоса с частотным управлением может решить массу проблем. Он сам определяет для себя режимы работы, поскольку моментально адаптируется под перепады давления в отопительном контуре. Частотный преобразователь внутри управляет оборотами двигателя, и как только сопротивления в системе отопления начинает увеличиваться, с помощью частотного преобразователя, сразу же уменьшаются обороты двигателя. Это позволяет стабилизировать давление на выходе и поддерживать данное давление на заданном уровне. В таких условиях частотный насос работает в щадящем режиме, что положительного сказывается на сроке его службы, и не ведёт к неоправданному расходу электроэнергии. 

С помощью частотного насоса достигаются идеальные параметры работы системы отопления, в которой применяются термостатические вентили. Также отсутствие перепадов давления положительно сказывается на сроке службы трубных соединений и фитингов, а также на состоянии самих труб и теплообменника. Также такие насосы имеют некоторые конструкционные особенности, которые отличают данные устройства от обычных циркуляционных насосов. Насосы с частотным преобразованием изготовлены с применением постоянных магнитов, что позволяет существенно снизить потребление электроэнергии.

Частотник можно сравнить с энергосберегающей лампой, которая хоть и дороже обычной, но приносит ощутимую экономию при длительном использовании. Насосы частотного типа также экономят бюджет пользователя, хоть и сам насос стоит немного дороже, чем его классический собрат. При использовании частотного насоса в системах отопления на долговременной основе, экономический эффект — очевиден. Частые перепады давления в отопительном контуре могут со временем вывести обычный циркуляционный насос из строя, а данный элемент системы отопления является одним из самых дорогостоящих. Частотный же насос работает в оптимальных условиях, и имеет вдвое больший срок эксплуатации.

Дополнительные возможности частотного насоса

Насосы с частотным преобразованием имеют специальный дисплей, на котором отображается информация об объёме перекачиваемого теплоносителя — в час. Также насосы данного типа имеют органы управления в виде кнопок, с помощью которых можно задавать вручную режимы работы насоса. Частотный насос, с помощью кнопок управления, можно настроить на обычный режим, что позволит использовать это устройство, как обычный нерегулируемый насос. Это делается по желанию пользователя, а также при необходимости установки частотного насоса в системах отопления, где не используется термостатические вентили. Режимы работы частотного насоса также отображаются на светодиодном дисплее.

Энергопотребление и нагрев

В условиях максимальной нагрузки циркуляционный насос частотного типа расходует не более 20 Вт электроэнергии. И всё это благодаря тому, что в данном насосе используются постоянные магниты. При минимальном снижении оборотов частотный насос расходует всего 12-13 Вт, в то время как обычный циркуляционный насос постоянно расходует около 50 Вт — в среднем.

В условиях снижения пропускной способности отопительного контура, в силу закрытия термостатических вентилей, обычный насос продолжает работать на штатных оборотах, пытаясь преодолеть сопротивление. На выходе насоса растет давление, и вместе с тем повышается нагрев самого насоса, что также негативно сказывается на сроке его эксплуатации. Циркуляционный насос с частотным регулированием не имеет таких недостатков, поскольку он подстраивается под сопротивление отопительной системы, и его двигатель работает в комфортных условиях без излишнего нагрева. Частотный насос рассчитан для работы десятилетиями.

Положительное воздействие на элементы отопительной системы

Также нивелирование частотным насосом перепадов давления в отопительном контуре благотворно сказывается на сроке службы расширительного бачка. Перепады давления заставляют резиновую мембрану, которая используется в расширительных бачках, сжиматься и растягиваться, что со временем приводит к выходу расширительного бачка из строя.

Отсутствие перепадов давления, которое гарантировано при использовании насоса с преобразователем, позволяет работать расширительному бачку практически в одном режиме, который не влечет за собой растягивание или сжимание резиновой мембраны. Всего лишь нужно чётко следить за давлением воздуха в расширительном бачке, и периодически подкачивать его. Это должен делать специалист, который обслуживает вашу систему отопления.

При использовании циркуляционного насоса с регулированием, гораздо дольше служат радиаторы. Это также связано напрямую с отсутствием перепадов давления в отопительном контуре, которые способствуют деформации радиаторов, что со временем приводит к появлению микротрещин, а затем и свищей.

Заключение

Циркуляционные насосы с частотным преобразованием завоевывают всё большую популярность, невзирая на немного большую стоимость, чем у обычных насосов. Преференций от такого оборудования гораздо больше и все затраты на покупку данного устройства с лихвой компенсируется — экономией электроэнергии и работой системы отопления в правильном режиме. Также использование такого оборудования несёт пользователю повышенный комфорт, поскольку работа системы отопления становится практически бесшумной.

Циркуляционный насос с частотным преобразованием не только задает правильные параметры функционирования отопительного контура, но и положительно отражается на работе отопительного котла. Отсутствие перепадов давления, в первую очередь, очень благотворно отражается на теплообменнике, избавляя его от постоянных деформаций, которые вызваны скачками давления в системе отопления. Такие насосы — это очень полезная инновация в отопительных системах и за этой инновацией — будущее.

Читайте так же:

Тепловой насос для отопления дома: принцип работы

На чтение 7 мин.

Под понятием тепловой насос подразумевается совокупность агрегатов, предназначенных для накопления энергии тепла от различных источников в окружающей среде и передача этой энергии потребителям.

Для примера, подобными источниками могут быть стояки канализации, отходы различных крупных производств, выделяемое при работе тепло от различных электростанций и т.д. В итоге, источником могут выступать различные среды и тела, имеющие температуру более одного градуса.

Задача теплового насоса — преобразовать естественную энергию воды, земли или воздуха в тепловую энергию для нужд потребителя. Так как данные виды энергии постоянно самовосстанавливаются, то можно считать их безграничным источником.

Тепловой насос для отопления дома принцип работы

Принцип работы теплового насоса для отопленияПринцип работы теплового насоса для отопленияПринцип работы теплового насоса для отопления

Принцип работы тепловых насосов основан на возможности тел и сред отдавать свою тепловую энергию другим таким же телам и средам. По этой особенности различают различные виды тепловых насосов, в которых обязательно присутствуют поставщик энергии и её получатель.

В названии насоса на первом месте указывается источник тепловой энергии, а на втором тип носителя, которому передаётся энергия.

Тепловой насос для отопления домаТепловой насос для отопления домаТепловой насос для отопления дома

В конструкции каждого теплового насоса отопления дома выделяют 4 основных элемента:

  1. Компрессор, предназначенный для увеличения давления и температуры пара, возникающего вследствие кипения фреона.
  2. Испаритель, представляющий из себя бак, в котором фреон из жидкого состояния переходит в газообразное.
  3. В конденсаторе хладагент передаёт тепловую энергию внутреннему контуру.
  4. Посредством дроссельного клапана регулируется количество хладагента, поступающего в испаритель.

Отопление тепловым насосом воздух воздух.

Тип теплового насоса воздух воздух обозначает, что тепловая энергия будет браться из внешней среды (атмосферы) и передаваться носителю, так же воздуху.

Тепловой насос воздух воздухТепловой насос воздух воздухТепловой насос воздух воздух: принцип работы

Принцип действия данной системы основан на следующем физическом явлении: среда в жидком состоянии, испаряясь, понижает температуру поверхности, откуда происходит её рассеивание.

Для наглядности кратко рассмотрим схему работы морозильной камеры холодильника. Фреон, циркулирующий по трубкам холодильника, забирает тепло из холодильника и сам при этом нагревается. В последствие собранное им тепло передаётся во внешнюю среду (то есть в помещение в котором расположен холодильник). Затем хладагент, сжимаясь в компрессоре, снова остывает и круговорот продолжается. Воздушный тепловой насос работает по тому же принципу — забирает тепло из уличного воздуха и обогревает дом.

Конструкция агрегата состоит из следующих частей:

  • Внешний блок насоса представляют компрессор, испаритель с вентилятором и расширительный клапан.
  • Теплоизолированные медные трубки служат для циркуляции фреона
  • Конденсатор, с расположенным на нём вентилятором. Служит для рассеивания уже нагретого воздуха по площади помещений.
Отопление тепловым насосом воздух воздухОтопление тепловым насосом воздух воздухОтопление тепловым насосом воздух воздух

При работе воздушного теплового насоса при обогреве дома в определённом порядке происходят следующие процессы:

  • Посредством вентилятора воздух с улицы втягивается в устройство и проходит через внешний испаритель. Фреон, совершающий круговорот в системе, собирает всю энергию тепла из уличного воздуха. В следствие этого из жидкого состояния он переходит в газообразное.
  • В дальнейшем газообразный фреон сжимается в конденсаторе и переходит во внутренний блок.
  • Затем газ переходит в жидкое состояние, при этом отдавая накопленное тепло воздуху комнаты. Этот процесс происходит в конденсаторе расположенном в помещении.
  • Переизбыток давления уходит через расширительный клапан, а фреон в жидком состоянии уходит на новый круг.

Фреон постоянно будет забирать тепловую энергию из уличного воздуха, так как его температура всегда будет меньше. Исключением является тот случай, когда на улице сильные морозы. В таких условиях эффективность теплового насоса будет уменьшаться.

Для повышения мощности агрегата максимально увеличивают поверхности конденсатора и испарителя.

Тепловой насос воздух воздухТепловой насос воздух воздухКак и у каждого сложного прибора у воздушного теплового насоса есть свои плюсы и минусы. Из плюсов стоит выделить:

1. В зависимости от потребности агрегат может повышать или понижать температуру обогрева дома.
2. Насос данного типа не засоряет окружающую среду вредными продуктами сгорания топлива.
3. Устройство легко устанавливается.
4. Воздушный насос абсолютно безопасен в плане возникновения пожара.
5. Коэффициент отдачи тепла насосом очень высок по сравнению с энергозатратами (на 1 кВт затраченной электроэнергии приходится от 4 до 5 кВт выделяемого тепла)
6. Отличаются доступной ценой.
7. Устройство удобно при использовании.
8. Система управляется автоматически.

Из минусов воздушной системы стоит упомянуть:

1. Небольшой шум, создаваемый при работе устройства.
2. Эффективность прибора зависит от температуры окружающей среды.
3. При низких уличных температурах возрастает потребление электричества. (ниже -10 градусов)
4. Система целиком зависит от наличия электричества. Проблема может быть решена установкой автономного генератора.
5. Воздушным насосом нельзя нагреть воду.

В целом приборы класса воздух-воздух идеально подойдут для обогрева деревянных домов, у которых, вследствие особенности материала, снижены естественные потери тепла.

Перед выбором воздушного насоса стоит выяснить следующие ключевые моменты:

  • Показатель теплоизоляции помещений.
  • Квадратуру всех комнат
  • Число людей, живущих в частном доме
  • Условия климата

В большинстве случаев на 10 кв. м. помещения должно приходится около 0,7 кВт мощности устройства.

Тепловые насосы для отопления дома вода вода.

При обустройстве отопительной системы в частном доме хорошо подойдут системы класса вода-вода. Помимо этого они смогут обеспечить жилище горячей водой. В качестве источников природного тепла подойдут различные водоёмы, подземные воды и т.д.

Тепловой насос вода водаТепловой насос вода водаТепловой насос вода вода

В основу работы насоса вода вода положен закон о том, что изменении агрегатного состояния (из жидкости в газ и наоборот) вещества, под воздействием различных факторов влечёт за собой высвобождение или поглощение энергии тепла.

Подобный тип насосов можно использовать для отопления дома даже при низких температурах окружающей среды, так как в глубоких слоях земли всё равно сохраняется плюсовая температура.

Тепловой насос вода водаТепловой насос вода водаТепловой насос вода вода

Принцип работы теплового насоса вода вода следующий:

  • Специальный насос гонит воду по медным трубкам системы из внешнего источника в установку.
  • В приборе вода из окружающей среды воздействует на хладагент (фреон), температура кипения которого от +2 до +3 градусов. Часть энергии тепла воды передаётся фреону.
  • Компрессор всасывает газообразный хладагент и сжимает его. В результате этого процесса температура хладагента ещё больше возрастает.
  • Затем фреон направляется в конденсатор, где и нагревает воду до необходимой температуры (40-80 градусов). Нагретая вода поступает в трубопровод отопительной системы. Здесь фреон возвращается в жидкое состояние и цикл начинается заново.

Стоит отметить, что приборы вода-вода используются для отопления дома площадью 50-150 кв.м.

Тепловой насос вода водаТепловой насос вода водаТепловой насос вода вода: принцип работы

При выборе устройства данного класса стоит обратить внимание на определённые условия:

  • В качестве источника энергии предпочтение следует отдать открытым водоёмам (легче монтаж труб), на расстоянии не более 100 м. К тому же глубина водоёма для более северных районов должна быть не менее 3 метров (на такой глубине вода обычно не промерзает). Трубы, подводимые к воде должны быть утеплены.
  • Жёсткость воды сильно влияет на работу насоса. Не каждая модель способна функционировать при высоких показателях жёсткости. Вследствие этого до приобретения устройства берётся проба воды и исходя из полученных результатов подбирается насос.
  • По типу работы агрегаты делятся на моновалентные и бивалентные. Первые отлично справятся с ролью основного источника тепла (вследствие своей большой мощности). Вторые могут выступать дополнительным источником обогрева.
  • С мощностью насоса возрастает его кпд, но в то же время и увеличивается потребление электричества.
  • Дополнительные возможности прибора. Например: корпус с шумоизоляцией, функция нагрева воды для бытовых нужд, автоматическое управление и др.
  • Для расчёта необходимой мощности прибора нужно общую площадь помещений умножить на 0,07 кВт (показатель энергии на 1 кв.м.). Эта формула действительна для стандартных помещений, с высотой не более 2,7 м.

Что собой представляет водяной насос для системы отопления частного дома, как он работает

Отопление – система непростая. Очень важно правильно собрать схему расположения источников тепла, трубной разводки и нагревательного элемента (печи или котла). Но все становится проще, если в систему вставить водяной насос для отопления, который чаще всего называется циркуляционным. С помощью него в отопительной системе образуется небольшое давление, которое прогоняет теплоноситель по всем элементам. То есть, неважно, как будет собрана схема – правильно или неправильно – горячая вода все равно попадет в радиаторы и отдаст свое тепло в помещения.

Конструктивные особенности насоса для отопления

Устройство водяного насоса для отопления достаточно простое. Во-первых, это малогабаритный и маломощный прибор. Во-вторых, в его конструкции нет сложных деталей и узлов. На фото ниже показана деталировка агрегата, в который входит чугунный корпус (1), латунная крыльчатка (2), специальная крышка (3), с помощью которой отделяются два отсека друг от друга: где расположена крыльчатка и электродвигатель. Сам электродвигатель (4) и электрическая часть: клеммная коробка (5), к ней присоединяется питающий электрический кабель, блок управления в виде электронной платы (6) и крышка (7), закрывающая клеммную коробку.

Деталировка водяного насоса для отопления

Данная модель является более современной, потому что в ней все процессы контролируются и управляются электронной платой. Но есть модели проще, в которых плату заменяют конденсатором, а настройку скоростей производят вручную, для чего используется тумблер, расположенный на крышке блока управления.

Принцип работы водяных насосов для отопления частного дома, как и сама конструкция, достаточно прост. Все дело во вращении крыльчатки, которая создает центробежную силу, которая отбрасывает воду на периферию своего колеса, где и создается большое давление жидкости. Это давление и прогоняет теплоноситель по трубам и другим элементам системы отопления. В центре же крыльчатки, наоборот, создается разряжение, то есть, снижение давления. Поэтому горячая вода как бы сама втягивается в этот участок, то есть, происходит засасывание жидкости.

Но фото ниже показано, как работает насос для отопления, как теплоноситель из одной камеры перетекает в другу. Обратите внимание и на один элемент, через который в автоматическом режиме воздух в теплоносителе покидает трубную систему. Необходимо отметить, что такие воздухоотводчики редко используются в конструкциях водяных насосов. Чаще в них устанавливается винт, открывая который, можно стравливать скопившийся воздух. Данная конструкция проще и по использованию, и по технологическому исполнению.

Принцип работы отопительного насоса

Как правильно установить

Правильная установка водяного насоса в систему отопления – это не просто вмонтировать его в трубу и подключить в питающую электрическую сеть. Кстати, все бытовые циркуляционные агрегаты работают от обычной розетки напряжением 220 вольт. Электрики рекомендуют устанавливать отдельно на них автоматический выключатель. По всем остальным позициям это обычный бытовой прибор, как, к примеру, электрический чайник или холодильник.

Место установки

Основное требование правильного монтажа – это место установки. Все дело в том, что в водяном насосе для отопления, как и во всех насосных установках, присутствуют уплотнительные манжеты, обеспечивающие герметичность всей конструкции. Чаще их изготавливают из резины или паранита. Так вот оба материала реагируют на высокую температуру, под действием которой быстро выходят из строя.

А так как в системе отопления частного дома теплоноситель на разных участках имеет разную температуру, то насос надо устанавливать там, где температура самая низкая. А это на обратном контуре схемы трубной разводки около нагревательного элемента. Здесь температура не превышает +50С, тогда, как на выходе из котла или печи теплоноситель достаточно горячий – до +95С.

Что касается схемы водяного отопления частного дома с насосом, то она может быть собрана проще, чем безнасосная. Все дело в том, что во второй схеме придется выдерживать уклон труб, по которым самотеком вода должна будет перемещаться. В схеме с насосом это делать нет необходимости, потому что в системе всегда присутствует давление, перегоняющее теплоноситель в определенном направлении.

Внимание! Установка циркуляционного насоса должна производиться в определенном пространственном положении. Ротор устройства должен располагаться всегда горизонтально. На фото ниже показаны правильное и неправильное расположение установки.

Схема расположения насоса

В принципе, никто не запрещает устанавливать насос и вертикально. Просто при таком расположении он теряет 30% своей мощности и напора.

Особенности монтажа

На что еще обратить внимание при монтаже.

  • В комплекте прибора всегда идет необходимые крепежные изделия: гайки и прокладки. Покупать их дополнительно не надо.
  • К месту монтажа должен быть свободный доступ для обслуживания и ремонта, монтажа и демонтажа.
  • Обязательно с двух сторон агрегата устанавливаются отсекающие вентили или краны. С их помощью можно перекрыть участок, чтобы демонтировать сам насос.
  • Перед прибором обязательно устанавливается фильтр грубой очистки.
  • Оптимально, если насосную установку поставить на байпас. Это отводящий трубный участок, который можно отключить, не влияя на работоспособность всей отопительной системы. На фото ниже такой участок показан.

Насос на байпасе

Это удобная конструкция, особенно, если в доме отключился свет, и насос перестает качать теплоноситель. Да и в случае с неисправностью агрегата такая схема спасает дом. Просто надо закрыть два крана на байпасе с разных сторон от насоса, и, наоборот, открыть кран на основной магистрали. Такая манипуляция займет одну минуту, но в доме будет работать отопительная сеть, даже без насоса.

Тепловые насосы

Казалось бы, что слово «насос» — это определение оборудования, которое перекачивает жидкости. Но с добавлением слова «тепловой» этот агрегат становится совершенно другим видом оборудования. С его помощью можно организовать отопление и горячее водоснабжение. То есть, не надо путать два вроде бы одинаковых понятия, это разные типы оборудования.

В категории тепловых насосов есть два типа, отличающихся друг от друга сферой забора тепловой энергии. Это может быть вода или воздух, которые тепловую энергию передают воде для отопления и ГВС. Отсюда и их названия.

  • Тепловой насос вода-вода для отопления дома.
  • Система воздух-вода.

В первом случае тепловая энергия забирается из воды, которая на глубине ниже 3 м никогда не замерзает, то есть, всегда имеет положительную температуру. Поэтому в воду опускается трубная разводка, по которой перемещается хладагент. Даже при малых положительных температурах он испаряется и направляется в компрессор, где происходит его сжатие. Именно на этой стадии хладагент нагревается до высоких температур. Он подается в теплообменник, где отдает свое тепло воде, используемой в системе отопления и горячего водоснабжения.

Схема теплового насоса вода-вода

Что касается второй системы – теплового насоса воздух-вода для отопления дома, то она работает точно по такому же принципу. Только хладагент забирает температуры не из воды, а из окружающего теплообменник воздуха. Поэтому данный тип оборудования напоминает обычный кондиционер в виде сплит-системы. Инверторный блок устанавливается на улице, гидравлический модуль устанавливают в котельной. Правда, необходимо отметить, что установки воздух-вода являются низкотемпературными. То есть, они могут нагревать воду до температуры +50С. А ее можно будет использовать в системе теплых полов и для ГВС.

Необходимо отметить, что обе системы являются универсальными в плане совместимости с любой циркуляционной сетью. У них очень высокий КПД – до 350%. С экологичностью все понятно, нет выбросов вредных веществ в атмосферу. Работают такие установки только от электроэнергии, поэтому ее постоянное и бесперебойное поступление – основное требование эффективной работы тепловых насосов.

Добавим сюда и уникальность конструкций. Они могут работать и на обогрев дома, и на его охлаждение. В качестве практичности можно отметить полное отсутствие других видов энергоносителей, кроме электричества. То есть, нет необходимости запасаться дровами или углем, соляркой или баллонами с газом. Полное отсутствие складов.

Схема теплового насоса воздух-вода

Но в любом случае тепловые насосы не часто можно увидеть в частном домостроении. Это нетрадиционный способ отопления и горячего водоснабжения. Проще смонтировать трубную разводку с установкой радиаторов или теплых полов. Даже электрические нагревательные котлы отопления чаще встречаются в домах, чем тепловые насосы. К тому же они – не самый дешевый вариант, тем более, полностью зависящий от подачи электрического тока. А это большая проблема за городом. К сожалению, отечественные линии электропередач не могут гарантировать постоянную и полноценную подачу. И в этом вся проблема.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.