Ваше мнение?

Как давно Вы заменили радиаторы отопления в своей квартире?

Результаты опроса

Архив вопросов

Циркуляционный насос Grundfos Alpha 2, как резерв повышения эффективности отопительной системы

12.01.2016

Циркуляционный насос Grundfos Alpha 2, как резерв повышения эффективности отопительной системы

На этом сайте мы регулярно публикуем статьи об основных элементах современных систем отопления: отопительные котлы, радиаторы, трубы, расширительные баки. Сейчас речь пойдет о циркуляционных насосах и какие требования предъявляются к ним.

Как уже неоднократно упоминалось, главным недостатком системы отопления с естественной циркуляцией является низкий циркуляционный напор теплоносителя и вследствие этого увеличенный диаметр труб. Достаточно слегка ошибиться с выбором диаметра труб и теплоноситель будет «зажат» и не сможет преодолеть гидравлического сопротивления. «Разжать» систему можно без каких-либо значительных переделок: включить в нее циркуляционный насос и перенести расширительный бачок с подачи на обратку, хотя перенос расширителя на обратку не всегда обязателен. При правильной реконструкции бачок заменяется с открытого на закрытый.

Какой же мощности должен быть циркуляционный насос и, как и куда его устанавливать?

Циркуляционные насосы для бытовых систем отопления имеют довольно низкое потребление электроэнергии около 60-100 Вт., а современные насосы класса «А» (например, Grundfos Alfa 2) потребляют от 5 до 45 Вт. Вообще, циркуляционные насосы не поднимают давление воды, а лишь помогают ей преодолеть местные сопротивления в трубах. Эти насосы можно сравнить с движителем (винтом) корабля: винт толкает воду и обеспечивает продвижение судна, но при этом воды в океане не прибавляется и не убывает, т.е общий баланс воды остается прежним. Система отопления представляет собой замкнутый контур и количество воды в нем остается постоянным.

Включение в систему отопления циркуляционного наcоса позволяет значительно увеличить радиус действия отопительной системы, уменьшить диаметр труб, ввести полноценную автоматику, позволяющую сэкономить топливо и создать комфортные условия для человека. Установленный в систему отопления насос засасывает воду с одной стороны и нагнетает ее в трубопровод с другой за счет центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки – во вводном патрубке возникает разряжение, на выводном компрессия.

Чтобы обеспечить бесшумную работу отопительной системы с принудительной циркуляцией необходимо тщательно подобрать соответствие расхода воды и диаметр трубопроводов.

Расход

л/мин

5,7

15

30

53

83

170

320

Диаметр

дюймы

½

¾

1

2

Для обеспечения бесшумности системы и доставки ею требуемого объема теплоносителя необходимо произвести небольшой расчет.

Оптимальный расход воды, проходящий через котел, рекомендованный многими фирмами – изготовителями котельного оборудования рассчитывается по простой эмпирической формуле Q=P, где Q – расход теплоносителя через котел, л/мин, Р- мощность котла, кВт. Т.е для котла 30 кВт это будет 30 л/мин, а значит диаметр трубы, подходящей к котлу будет 1 дюйм, согласно таблице «бесшумности», которую мы приводим. Подобные расчеты справедливы и к радиаторам.

По расходу воды определяем мощность циркуляционного насоса. На каждые 10 метров длины циркуляционного кольца требуется 0.6 метра напора насоса. Например, если общая длина трубопроводного кольца 90 метров, напор должен быть 5, 4 метра. Это и является основанием для поиска такого насоса в каталогах или обраться сразу в магазин, где продавец-консультант подберет Вам его. Если же применяются трубы меньших диаметров, чем рекомендованные, то мощность насоса должна быть увеличена. Так как чем тоньше трубы, тем больше у них гидравлическое сопротивление. И соответственно, при применении труб большего диаметра мощность насоса может быть уменьшена.

Для того, чтобы обеспечить в системах отопления постоянную циркуляцию воды желательно устанавливать не менее двух циркуляционных насосов, - один из которых рабочий, другой (на байпасе) – резервный. Либо устанавливается один насос, а другой всегда должен быть под рукой, на случай замены при поломке первого.

Необходимо заметить, что приведенный здесь расчет системы отопления крайне примитивен и не учитывает многих факторов и особенностей индивидуальной системы отопления. Скорее всего этот расчет приводится для понимания физики процессов в отопительной системе с учетом циркуляционного насоса в контуре отопления. В реальной жизни для расчета системы отопления привлекаются инженеры-теплотехники.

Циркуляционный насос в отопительной системе заполнен водой и испытывает равное (если вода не нагревается) гидростатическое давление с двух сторон – со стороны входного (всасывающего) и выходного (нагнетательного) патрубков, соединенных с теплопроводами. Современные циркуляционные насосы, сделанные с водяной смазкой подшипников, можно размещать, как на подающем, так и на обратном трубопроводе, но чаще всего их ставят на обратке. Изначально это было обусловлено чисто технической причиной: при размещении в более холодной воде увеличивается срок службы подшипников ротора и сальниковой набивки через которую проходит вал насоса. А сейчас их ставят на обратку скорее по привычке, так как с точки зрения создания искусственной циркуляции воды в замкнутом контуре местоположение циркуляционного насоса безразлично.

Итак, для правильного подбора насоса требуется учесть ряд параметров:

  • Максимальный напор (м) – максимальная высота, на которую потребуется поднять теплоноситель. Напор отвечает за подачу теплоносителя к верхней точке контура отопления и преодоления гидравлического сопротивления.
  • Максимальный проток  (м3/час) – максимально возможный объем теплоносителя, который требуется прокачать в единицу времени при полной нагрузке системы.
  • Проходной диаметр трубы, DN (мм) для выбора диаметра труб для монтажа.
  • Химический состав теплоносителя - вода, незамерзающая жидкость или их смесь. Если насос используется для перекачивания более вязкой чем вода жидкости, то рабочие характеристики гидравлической системы снижаются. Поэтому правильный подбор насоса необходимо делать с учетом вязкости перекачиваемой жидкости.

Рассмотрим пример работы насоса с незамерзающей жидкостью – этиленгликоль, который имеет в 2-4 раза большую вязкость нежели вода. Насос, при всех прочих равных возможностях, потребуется более мощный. Опытным путем было установлено, что запас по напору надо предусмотреть больше на 50-69% и по производительности на 10-15%. Здесь мы опускаем, и тот факт, что мощность радиаторов тоже должна быть увеличена ввиду того, что теплоемкость этиленгликоля уступает воде. Кроме того, существует риск разгерметизации системы в силу высокой текучести этиленгликоля и пр. Конечно, владелец отопительной системы не от хорошей жизни заливает в систему «незамерзайку». Он боится, что в случае длительного отсутствия электричества, его система разморозиться. Современные тенденции отопительной техники предполагают присутствие в конфигурации отопительной сети источника бесперебойного питания (ИБП). В этом случае отсутствие электричества будет компенсировано энергией запасенной аккумуляторами ИБП.

Подбор насоса по максимальному напору

В характеристиках насоса обычно указывается максимальный напор. Некоторые и ориентируются именно на эту цифру, хотя это и не совсем правильно.  Если посмотреть на график, отражающий напорно-расходную характеристику (на этом графике выбирается рабочая точка насоса), то можно заметить, что при максимальном напоре, расход равен нулю. Рабочая точка рассчитывается, исходя из высоты подъема и требуемого при этом протока. Напор, который должен создавать насос, определяют, как сумму сопротивлений трубопровода, радиаторов, задвижек по всей системе отопления при заданном расходе теплоносителя.

Выбрать на 100% нужный Вам циркуляционный насос не удастся – каждая отопительная система имеет свои собственные характеристики, а насосы -это серийно выпускаемый продукт со средними параметрами. Если у Вас стоит насос с излишней мощностью, чем это необходимо,- получите шум в трубах. В современных насосах имеется несколько режимов работы (3-х позиционный переключатель скорости). Опытным путем можно подобрать режим, когда насос начинает работать эффективно, но есть класс электронных циркуляционных насосов, которые адаптируются к работе системы отопления сами и об этом будет рассказано ниже.

Современные интеллектуальные насосы

Распространенное сегодня понятие «умный дом» подразумевает применение нового поколения техники, имеющей дополнительные функции и возможности, относящиеся к числу «интеллектуальных». Например, новая технология автоматической адаптации AUTOADAPT позволяет насосу Grundfos Альфа 2 распознать требования системы отопления и точно подобрать необходимую настройку для работы. А функция «ночного режима» автоматически уменьшает частоту вращения двигателя до минимума, когда в ночное время отопительный котел, переводит систему отопления в экономичный режим с понижением температуры теплоносителя. Также домовладелец в любой момент времени может узнать о величине потребления энергии и состоянии системы отопления благодаря светодиодному индикатору, которым оснащен этот насос.

В качестве примера рассмотрим: отопительную систему, где установлен обычный циркуляционный насос Grundfos, модель UPS 25-40, имеющий 3-ч позиционный механический переключатель скорости.

В готовой, смонтированной системе этот насос по своим напорно-расходным характеристикам подобран правильно, на выбранной ступени скорости он будет работать корректно на протяжении всего отопительного периода, который включает в себя и мороз и оттепели. Но нагрузка на отопительную систему в течении года неодинакова и неравномерна, а работа на полную мощность требуется лишь в течении нескольких самых холодных дней в году, а в остальное время расход ресурсов можно ограничить. Кроме того, в непостоянный расход теплоносителя вносят свою долю радиаторы с терморегуляторами, теплые полы, меняющие гидравлическое сопротивление, которое компенсируется напором. Самым разумным было бы заменить существующий циркуляционный насос на насос с электронным управлением. Теоретически, конечно, можно попробовать переключать ступени скорости насоса самому, исходя из меняющейся ситуации по мере изменения нагрузки на отопительную систему, но:

  • Угадать оптимальную ступень для конкретного момента времени трудно.
  • Ступеней только три и настройка не будет отличаться особой точностью.
  • Процесс переключения будет довольно частый.

В противовес традиционному циркуляционному насосу с механическим переключением скоростей, энергоэффективный, электронный  циркуляционный насос  Alfa 2  автоматически адаптируется к каждой конкретной системе отопления и выбирает оптимальный режим работы. Такой анализ совершается регулярно, независимо от времени года подбираются наиболее подходящие настройки. Когда отопительный котел переводит систему отопления в экономичный режим и понижает температуру теплоносителя, функция «ночного режима» насоса автоматически уменьшает частоту вращения двигателя до минимума.

В регулируемых насосах Grundfos Alpha2 и Alpha2L, путем регулирования частоты вращения, напор может изменяться пропорционально или поддерживаться на постоянном уровне и снижают напор в ответ на уменьшение теплопотребления. Когда теплопотребление уменьшается, закрываются термостатические вентили и это приводит к уменьшению расхода и увеличению напора насоса.

Если, допустим, в системе установлен нерегулируемый насос (стандартный трехскоростной, работающий с постоянной скоростью независимо от потребности в отоплении), то при закрытии термостатического вентиля перепад давления на нем увеличивается из-за роста напора насоса в области малой производительности. Этот выросший перепад давления на вентиле приводит к местному увеличению скорости воды, что в свою очередь вызывает неприятный кавитационный шум. А если в системе установлен регулируемый насос, например, модели Grundfos Alpha 2, то при уменьшении подачи насоса, напор перед вентилем будет падать и таким образом кавитационного шума не будет, а подача теплоносителя будет соответствовать реальной потребности системы. Соответственно, благодаря снижению напора регулируемые насосы, снижают потребление электроэнергии.

Циркуляционные насосы Grundfos Alpha2

С октября 2015 года ООО «Грундфос» начал поставку обновленных циркуляционных насосов ALPHA2 с расширенным функционалом, причем по той же стоимости!

Обновленные ALPHA2 обладают следующими преимуществами в сравнении с предыдущей версией:Alpha2

  • Встроенная защита от «сухого» хода с автоматическим перезапуском, продлевающая жизненный цикл насоса.
  • Функция летнего режима, позволяющая автоматически защищать насос и обратные клапаны от «закисания» во время летнего сезона.
  • Улучшенные пусковые характеристики, способные запустить ротор, даже если насос заблокирован после долгого простоя.

Назначение
Насос GRUNDFOS ALPHA2 подходит для:

  • Систем с постоянным или переменным расходом;
  • Однотрубных систем;
  • Двухтрубных систем;
  • Систем напольного отопления;
  • Рециркуляции воды в системах ГВС;
  • Систем, в которых необходимо понижение производительности в ночной период;
  • Индикация энергопотребления и расхода;
  • Улучшенная гидравлика;
  • Компактные размеры;
  • Мгновенное подключение к сети с помощью ALPHA-штекера.

Технические характеристики

Расход (Q): до 3 м3
Напор (Н): до 6 м
Температура перекачиваемой жидкости: от 2°C до 110°C

Основное различие между циркуляционными насосами Alpha2 L и Alpha2 - заключается в количестве интеллектуальных режимов работы. Модели Alpha2 L, в этом смысле, это упрощенные версии серии Alpha 2. Насосы Alpha2, в отличии от Alpha2L, имеют еще некоторые преимущества - катафорезное покрытие проточной части, что делает эту часть насоса более коррозионностойкой и улучшает гидравлические характеристики, и в их комплектацию уже входит теплоизолирующий кожух.

Используя новую модель ALPHA2, можно не беспокоиться о сложных настройках насоса. Достаточно установить насос и оставить заводские настройки с применением режима AUTOADAPT. При этом насос автоматически регулирует свою характеристику в установленном диапазоне производительности, при этом происходит:

- регулировка характеристики насоса в соответствии с размером системы;

- регулировка характеристики насоса в соответствии с колебаниями нагрузки с течением времени.
В AUTOADAPT насос настроен на пропорциональное регулирование.

Обновленный ALPHA2 автоматически проанализирует систему отопления, найдет оптимальную рабочую точку и по мере изменения потребностей системы продолжит настраивать свою работу.

На рабочей характеристике (Q/H) выделены:

Красным цветом – кривые регулирования с низким, средним и высоким значением напора (СР1-СР3).

Желтым цветом кривые пропорционального регулирования от низкого значения напора до высокого (РР1-РР3).

Синим цветом фиксированная частота вращения (I – III)

Функция «ночной режим»

автоматически снижает напор насоса при переходе котла отопления в экономичный режим работы. Когда в напорном трубопроводе регистрируется падение температуры на 10-15°, в течении приблизительно 2 часов, насос Alpha2 в автоматическом режиме переключается в ночной режим (причем скорость снижения температуры должна быть не менее 0,1°С/мин.) Когда температура (в напорном трубопроводе) повысится примерно на 10°С, насос переходит в обычный режим функционирования. Важно отметить, что насос должен быть установлен на подающей линии!

Дисплей насосов Alpha2 имеет восемь световых полей (2), отображающих настройки насоса.

У Alpha2 имеется отдельный световой индикатор энергопотребления (1), который в режиме реального времени показывает текущую потребляемую мощность (в Ваттах). На дисплее есть также отдельный световой индикатор обозначающий состояние ночного режима (3) и кнопка включения функции ночного режима (4). Насос Alpha2 имеет встроенный датчик протока, и текущий расход также отображается на панели управления (дисплее) насоса. Управление всеми режимами работы происходит с помощью нажатия одной клавиши (5), кнопки выбор настроек насоса.

Все статьи