Cirkulační čerpadla pro topné systémy

Obsah článku

• Tepelná čerpadla – historie
• Zařízení a princip činnosti
• Druhy oběhových čerpadel
• Tepelná čerpadla – jak je vybrat
• Výběr místa a instalace oběhového čerpadla

V tomto článku: Historie oběhových čerpadel zařízení a princip činnosti; typy čerpadel pro vytápění; jak zvolit oběhové čerpadlo; kde a jak nainstalovat čerpadlo pro vytápění.

Je-li celková plocha vytápěných prostor stovky metrů čtverečních a pokud tyto metry zabírají několik pater, nebude stačit klasické vytápění založené na přirozeném oběhu chladiva. A to není překvapivé – tlak v systémech s přirozenou cirkulací nepřesahuje 0,6 MPa. V takových topných systémech existují pouze dva způsoby, jak zvýšit tlak a zlepšit cirkulaci vody – vybudovat uzavřený systém s trubkami o velkém průměru nebo zavést do něj oběhové čerpadlo. Trubky s velkým průměrem nebudou levné, takže nejlepším řešením pro vytápění oblastí od 100 do 150 m² – oběhové čerpadlo.

Tepelná čerpadla – historie

Před sto lety se inženýři pokusili vyřešit problém oběhu chladicího média v systémech ohřevu vody a pokusili se nějakým způsobem svěřit tento úkol čerpadlu s elektrickým motorem. Elektrické motory existující na počátku 20. století však měly otevřené kontakty, vniknutí vody do nich vedlo k okamžitým nehodám.

Ve dvacátých letech vytvořil první hermetický elektromotor německý inženýr Gottlob Bauknecht, který založil společnost Bauknecht. O několik let později, Wilhelm Oplander, majitel a zakladatel Wilo, vytvořil oběhové čerpadlo, které používalo elektrický motor Bauknecht. V „suchém“ Oplenderově čerpadle byl pohon od motoru k axiálnímu kolu instalovanému v koleni potrubí proveden pomocí hřídele utěsněné ucpávkami ucpávky. Wilhelm Oplender nazval své cirkulační čerpadlo „cirkulačním urychlovačem“, od roku 1929 do roku 1955 byla čerpadla tohoto designu vyráběna a používána v topných systémech v Evropě a ve Spojených státech po celém světě.

Hlavní nevýhodou oběhového čerpadla Opleder bylo těsnění ucpávky, které se rychle opotřebuje při nejmenších nepravidelnostech na povrchu hřídele a materiál ucpávky nebyl nijak zvlášť odolný. Vyžaduje častou výměnu ucpávky ucpávky, povrch hřídele je nutné pravidelně brousit a leštit.

Před 70 lety bylo vytvořeno první „mokré“ oběhové čerpadlo – bylo vynalezeno švýcarským inženýrem a zakladatelem Rutschi pumpen AG Karl Rutchi. Elektrický motor v čerpadle Ryutchi byl namontován na koleni, kterým bylo čerpáno voda, a byl spolehlivě utěsněn. V tomto případě byla roli maziva přiřazena voda.

Později bylo koleno, kterým prošla chladicí kapalina, nahrazeno „šnekem“, od té doby se „šnek“ používá v designu každého moderního čerpadla pro topné systémy..

Zařízení a princip činnosti

Cirkulační čerpadla mají úzkou specializaci – jsou určena pro nucenou cirkulaci nosiče tepla (vody) v uzavřených topných systémech. Ve své struktuře jsou podobné drenážním čerpadlům: těleso vyrobené z nerezových kovů nebo slitin (ocel, litina, hliník, mosaz nebo bronz); ocelový nebo keramický rotor; hřídel rotoru je opatřena oběžným kolem; rotorový motor.

Po instalaci do topného systému čerpadlo nasává vodu z jedné strany a pumpuje ji do potrubí na druhé straně kvůli odstředivé síle vznikající při rotaci oběžného kola – ve vstupním potrubí dochází ke stlačení a na výstupním potrubí ke stlačení. Při rovnoměrném provozu čerpadla se hladina chladicí kapaliny v expanzní nádrži nemění, tj. s ním nebude možné zvýšit tlak ve vytápěcím systému – k dokončení tohoto úkolu je potřeba pomocné čerpadlo. Úkolem oběhového čerpadla je pomáhat chladicí kapalině překonávat odpor vznikající v určitých částech topných systémů.

Druhy oběhových čerpadel

V zásadě jsou tepelná čerpadla rozdělena do dvou typů – „suchý“ a „mokrý“.

U konstrukcí prvního typu rotor nepřichází do styku s čerpanou vodou, jeho pracovní část je od elektrického motoru oddělena O-kroužky, které jsou nejčastěji tvořeny aglomerátem uhlíku, méně často z nerezové oceli nebo keramiky, oxidu hlinitého nebo karbidu wolframu (materiál koncového těsnění závisí na typu chladicí kapaliny). Při spuštění motoru čerpadla se O-kroužky vzájemně otáčí – mezi leštěnými a pečlivě namontovanými kroužky je tenká vrstva vodní vrstvy, která utěsňuje spojení v důsledku tlakového rozdílu ve vnější atmosféře a ve topném systému (ve topném systému je tlak vyšší). Pružina tlačí jeden těsnící kroužek k druhému, během provozu se kroužky opotřebovávají a samy se přizpůsobují, jejich životnost bude nejméně 3 roky – jsou účinnější než ucpávky ucpávky, které vyžadují neustálé mazání a chlazení. Účinnost oběhových čerpadel se suchým rotorem je až 80%. Ve srovnání s „mokrými“ čerpadly, suchá rotorová čerpadla vydávají během provozu hlasitý hluk, takže jsou instalována v oddělené místnosti s dobrou zvukovou izolací..

Při používání čerpadel se suchým rotorem s posuvnými mechanickými ucpávkami byste měli pečlivě sledovat přítomnost suspendovaných látek v čerpané vodě a stav prašnosti ve vzduchu v místnosti, kde je čerpadlo instalováno. Provoz „suchého“ čerpadla způsobuje turbulenci vzduchu přitahující prachové částice – prachové částice a suspendované látky v chladicí kapalině mohou poškodit povrchy těsnicích kroužků a zhoršovat jejich těsnost.

Bez ohledu na typ těsnění, ať už se jedná o ucpávkovou ucpávku nebo kluznou mechanickou ucpávku, jsou při provozu „suchého“ čerpadla zničeny, takže pro roli maziva potřebují přítomnost kapaliny – v opačném případě je nevyhnutelné zničení mechanické ucpávky.

„Suchá“ čerpadla jsou rozdělena do tří typů: horizontální (konzolové), vertikální a blokové. U čerpadel prvního typu je sací odbočka umístěna na koncové straně „spirály“ a odtoková odbočka je umístěna radiálně na těle. Elektrický motor čerpadel konzoly je namontován vodorovně.

Vertikální čerpadla (in-line) jsou vybavena stejnými otvory pro vrtání umístěnými podél stejné osy. Umístění elektrického motoru v konstrukci takových čerpadel je vertikální.

Chladivo vstupuje do blokového čerpadla ve směru osy, je uvolněno v radiálním směru.

Tepelná čerpadla „mokrá“ se liší od suchých čerpadel tím, že se jejich konstrukce ponoří do chladicí kapaliny společně s rotorem, zatímco chladicí kapalina plní funkce mazání a chlazení běžícího motoru. Kovová nádoba oddělující rotor a stator, materiál, pro který je nerezová ocel, zajišťuje těsnost té části elektrického motoru, která je pod napětím. Rotor „mokrého“ čerpadla pro topné systémy je vyroben z keramiky, ložiska jsou keramická nebo grafitová, pouzdro je obvykle litina – pro topné systémy se lépe hodí „mokré“ oběhová čerpadla v mosazném nebo bronzovém pouzdře. Ve srovnání se „suchými“ čerpadly jsou „mokrá“ čerpadla méně hlučná, nevyžadují údržbu roky a snadněji se opravují a nastavují. Jejich hlavní a významnou nevýhodou je však jejich nízká účinnost, nepřesahující 50%. Důvodem nízkého výkonu „mokrých“ čerpadel je skutečnost, že bude prakticky nemožné utěsnit objímku oddělující stator a chladivo větším průměrem rotoru. Právě z důvodu nízké účinnosti se čerpadla „mokrého“ typu používají z velké části ke zlepšení cirkulace v topných systémech krátké délky, tj. v domácím vytápění.

Moderní „mokrá“ oběhová čerpadla jsou konstrukčně konstrukční. Existuje pět takových modelů: pouzdro čerpadla; elektrický motor se statorem; krabice s koncovými bloky; Pracovní kolo; zásobník obsahující rotor a hřídel s ložisky. Jednotka jedné kazety usnadňuje odstranění vzduchu nahromaděného v plášti čerpadla během spouštění a samotné schéma modulární konstrukce usnadňuje opravu – stačí vyměnit vadný modul za nový..

Objemová „mokrá“ čerpadla pro vytápění jsou proto vybavena jednofázovými a třífázovými elektromotory. Čerpadla jsou připevněna k potrubí topného systému závitovým nebo přírubovým připojením – jeho typ závisí na kapacitě čerpadla.

Protože voda v čerpadlech s mokrým rotorem hraje roli lubrikantu, musí voda neustále proudit do ložisek skrz pouzdro oddělující chladivo a stator. Jediným způsobem, jak zajistit ložiska s dostatečným mazáním, je přísně vodorovná poloha hřídele – jakákoli jiná poloha hřídele způsobí poruchu čerpadla a brzy se stane nepoužitelným..

Tepelná čerpadla – jak je vybrat

Nejprve si vypočtěte, kolik chladiva prochází kotlem za minutu. Většina výrobců topných kotlů doporučuje používat jednoduchou metodu výpočtu – přirovnání výkonu kotle k průtoku vody, tj. při výkonu 30 kW projde kotlem za minutu 30 litrů vody. Při výpočtu průtoku chladicí kapaliny ve vztahu ke konkrétní části cirkulačního kroužku použijeme stejnou metodu: známe výkon topných radiátorů, a proto se vypočítává průtok vody.

Dalším krokem je výpočet průtoku chladicí kapaliny v potrubí podle průměru potrubí, ze kterých je vyrobeno:

• v trubkách o průměru? v. průtok vody bude 5,7 l / min;
• v trubkách o průměru? palec průtok vody bude 15 l / min;
• v trubkách o průměru 1 palec bude spotřeba vody 30 l / min;
• v trubkách o průměru 1? palec průtok vody bude 53 l / min;
• s průměrem trubky 1? in. spotřeba vody bude 83 l / min;
• při průměru trubky 2 palce bude průtok vody 170 l / min;
• s průměrem trubky 2? palec, spotřeba vody bude 320 l / min.

Rychlost pohybu chladicí kapaliny je považována za 1,5 m za sekundu – zpravidla je to dostatečná rychlost pro vodu ve vytápěcích systémech.

Pojďme vypočítat výkon čerpadla pro vytápění na základě toho, že pro desetimetrovou část potrubí je potřeba hlava 0,6 m – pro stokimetrový topný systém bude tedy zapotřebí čerpadlo, které vytvoří hlavu 6 metrů. Podle získaných výsledků by mělo být vybráno čerpadlo.

Pokud váš topný systém používá potrubí s menším průměrem, než je uvedeno výše, musíte zvýšit nastavený výkon čerpadla, protože hydraulický odpor v nich bude vyšší. A naopak – u potrubí s větším průměrem je třeba oběhové čerpadlo s menším výkonem.

Výše uvedený výpočet charakteristik čerpadla pro otopné soustavy je spíše libovolný a jednoduchý – pokud je výpočet požadován pro otopný systém velké délky a složité konstrukce, pak by bylo nejvhodnější kontaktovat odborníka v oboru tepelné techniky. Nebudete moci samostatně vypočítat složitý a víceúrovňový topný systém! Pokud se přesto rozhodnete zkusit, výpočetní vzorec je uveden v SNiP 2.04.05-91 *.

Cirkulační čerpadlo s minimálními charakteristikami – příkon 30 W, maximální výška 2 m, průtok vody 2 m³/ h, s připojením palcem – stojí v průměru 4 300 rublů. Největšími dodavateli domácích a průmyslových čerpadel pro topné systémy na ruském trhu jsou italské „DAB“, „Lowara“, „Ebara“ a „Pedrollo“, „Grundfos“ (Dánsko), „Wilo“ (Německo). Ruští výrobci zpravidla vyrábějí průmyslová čerpadla, v jejich produktové řadě nejsou žádná oběhová čerpadla pro domácnost.

Mějte na paměti, že si nebudete moci vybrat čerpadlo, které je 100% vhodné – každý topný systém má své vlastní charakteristiky a čerpadla jsou sériově vyráběná jednotka s průměrnými parametry. Volba modelu čerpadla s nadměrným výkonem, než je skutečně nutné, způsobí během provozu hluk v potrubí. Proto je vhodné zvolit model čerpadla, který má několik nastavitelných provozních režimů a empiricky nastavit režim, ve kterém čerpadlo pracuje nejúčinněji. Bude správné zvolit čerpadlo, jehož výkon překračuje 5-10% potřebného pro tento topný systém..

Výběr místa a instalace oběhového čerpadla

„Vlhké“ čerpadlo může být instalováno jak ve zpětném, tak v přívodním potrubí. Popularita instalace na zpátečce je spojena se starými modely čerpadel – byly instalovány pouze na zpátečce, protože průchod chladnější vody skrz ně prodloužil životnost ucpávky, rotoru a ložisek.

Během provozu čerpadla se vytvářejí různé tlaky v potrubí před expanzní nádrží a v potrubí za ním: v prvním případě komprese, ve druhém vakuu. Statický tlak vytvářený expanzní nádobou ovlivní provoz topného systému s oběhovým čerpadlem. Je třeba vzít v úvahu, že hydrostatický tlak v zóně dodávky čerpadla bude vyšší než normální tlak vody (v klidu). Na druhé straně, v té části topného systému, z níž čerpadlo nasává chladivo, se sníží tlak, jeho hladina může nejen poklesnout na atmosférický, ale také vést k vakuu. Diferenční tlaky v topném systému mohou způsobit vroucí vodu a vzduch může být vypuštěn nebo nasáván..

Cirkulace chladicího média v topném systému nebude narušena, pokud se při jeho konstrukci vezme v úvahu jedna podmínka – hydrostatický tlak by měl být v kterémkoli bodě v sací zóně příliš vysoký. Soulad lze dosáhnout následujícími způsoby:

1. Zvedněte expanzní nádobu 0,8 m nad nejvyšší bod topného potrubí. Tato metoda je nejjednodušší, pokud se topný systém změní z přirozeného oběhu na nucený oběh, avšak jeho implementace je možná pouze s dostatečnou výškou podkrovní místnosti a bude nutné expanzní nádrž dobře izolovat;
2. Expanzní nádobu umístěte na horní část potrubí, aby se horní část topného systému dostala do oblasti vypouštění čerpadla. Moderní vytápěcí systémy (tato technika je pro ně použitelná), konstruované předem pro nucenou cirkulaci, jsou postaveny se sklonem potrubí „do kotle“, a nikoli „z něj“, jako v topných systémech s přirozenou cirkulací. Cíle jsou následující: s takovou konstrukcí svahu se vzduchové bubliny budou pohybovat podél proudu vody, odváděné tlakem z cirkulačního čerpadla, tj. protiproudý pohyb vzduchových bublin, který je běžný v systémech přirozené cirkulace, nebude možný. Výsledkem bude, že nejvyšší bod v topném systému nebude na hlavním stoupačce, ale na nejvzdálenější. Je na vás, abyste tuto metodu použili nebo ne, avšak změna stávajícího vytápěcího systému pro ni bude obtížná a vybudování nového systému založeného na něm není zcela pohodlné, protože existují jednodušší způsoby;
3. Převod potrubí s expanzní nádobou z přívodního stoupacího potrubí a jeho zasunutí do zpětného potrubí poblíž cirkulačního čerpadla před sacím potrubím. Díky takové rekonstrukci stávajícího topného systému získáme optimální podmínky pro provoz nuceného oběhu čerpadla;
4. Tato metoda není vhodná pro všechny modely čerpadel – připojení oběhového čerpadla k přívodní části potrubí, přímo za vstupním bodem expanzní nádrže. Navenek vypadá takováto úprava stávajícího topného systému jednoduchá, ale teplota chladicí kapaliny v této části topného okruhu bude obzvláště vysoká – nejprve se ujistěte, že tento model čerpadla skutečně dokáže odolat tak nepříznivým provozním podmínkám..

Po rozhodnutí o místě instalace pumpy přistoupíme k samotné instalaci. Budete potřebovat hrubý filtr, zpětný ventil (pro uzavřené systémy pod tlakem), obtok a klíče (od 19 do 36 mm) – všechny prvky pro závitový průměr čerpadla. Na hlavní potrubí mezi vstupem a výstupem uzavíracího obtoku je nutné nainstalovat uzavírací ventil podél jeho průměru. Obzvláště výhodné je, pokud má vybraný model čerpadla oddělitelné závity, jinak je budete muset zakoupit samostatně.

Obtok používaný ve vytápěcích soustavách je malou částí potrubí instalovaného souběžně s uzavíracími a regulačními ventily, jeho úkolem je přepnout topný systém na přirozenou cirkulaci v případě výpadku proudu a poruchy čerpadla. Pro normální provoz topných zařízení musí být průměr obtokového potrubí stejný jako průměr stoupacího potrubí, do kterého štípá.

Postup instalace zařízení na obtoku ve směru chladicí kapaliny: filtr, zpětný ventil (je-li to nutné) a oběhové čerpadlo. Vstupy obtoku do stoupačky by měly být provedeny přes uzavírací kohouty – při přepnutí systému na přirozenou cirkulaci a v případě poruchy zařízení na obtoku jsou tyto kohoutky uzavřeny, kohoutek se otevře pod obtokem.

Pro efektivní provoz „mokrého“ čerpadla a pro zabránění hromadění vzduchu je obtok instalován striktně vodorovně. Jen v případě, že mezi zařízeními instalovanými na obtoku může být instalován automatický odvzdušňovací ventil – kdekoli, není důležité, ale ve svislé poloze. Výhody automatického odvzdušnění oproti klasickému ventilu Mayevsky, který je vybaven některými topnými tělesy – uvolnění a následné vypnutí tohoto zařízení se provádí automaticky a konstrukční ventil Mayevsky musí být ručně vyšroubován a zašroubován ručně.

Podobné záznamy:

1. Indukční kotel je nejlepším zdrojem elektrického tepla pro topné systémy Obsah článku Historie indukčního kotle Zařízení a princip činnosti Vlastnosti indukčního kotle Jak nainstalovat indukční kotel Jak zvolit indukční kotel V tomto článku: Historie vzniku indukčních kotlů; princip činnosti a zařízení...
2. Izolujeme podlahové topné systémy vodou pomocí PENOPLEX FUNDAMENT® Budoucí obyvatelé přemýšlejí o výběru vytápění domu nebo letní rezidence ve fázi návrhu. Hlavním problémem domů s autonomním topným systémem s radiátory je chladná podlaha. Proto si obyvatelé venkovských domů často...
3. Vytápění domu klimatizací: tepelná čerpadla Obsah článku Třída vhodného vybavení Oblast působnosti Problémy s tepelným čerpadlem Různé konfigurace: split systémy, monobloky, střechy Inženýrská komunikace Potrubní klimatizace souhrn Omezení výběru energetických zdrojů nejsou v současné době neobvyklá,...
4. Oprava ponorného čerpadla DIY Obsah článku Vymazání blokování Kontrola elektrického vedení Rozdíl mezi strukturou prutu a monolitickým Mimořádný hluk během provozu Revize motorové části Revize čerpacího mechanismu Čerpadla vzácných vrtů mohou být naprosto spolehlivá. Některé...

Přečtěte si více  Úspora doma: jak přestat používat horkou vodu