Treść artykułu
- Pompy grzewcze – historia
- Urządzenie i zasada działania
- Rodzaje pomp obiegowych
- Pompy grzewcze – jak je dobrać
- Wybór miejsca i instalacja pompy obiegowej
W tym artykule: Historia pomp obiegowych urządzenie i zasada działania; rodzaje pomp do ogrzewania; jak wybrać pompę obiegową; gdzie i jak zainstalować pompę do ogrzewania.
Jeśli łączna powierzchnia ogrzewanych pomieszczeń wynosi setki metrów kwadratowych, a te same metry zajmują kilka pięter, to klasyczne ogrzewanie oparte na naturalnej cyrkulacji chłodziwa nie wystarczy. I nie jest to zaskakujące – ciśnienie w układach z naturalną cyrkulacją nie przekracza 0,6 MPa. Istnieją tylko dwa sposoby na zwiększenie ciśnienia i poprawę cyrkulacji wody w takich systemach grzewczych – zbudowanie układu zamkniętego z rurami o dużej średnicy lub wprowadzenie do niego pompy cyrkulacyjnej. Rury o dużej średnicy nie będą tanie, dlatego najlepszym rozwiązaniem do ogrzewania obszarów od 100-150 m2 – pompa obiegowa.
Pompy grzewcze – historia
Sto lat temu inżynierowie próbowali rozwiązać problem cyrkulacji chłodziwa w systemach podgrzewania wody, próbując w jakiś sposób powierzyć to zadanie pompie z silnikiem elektrycznym. Ale silniki elektryczne istniejące na początku XX wieku miały otwarte styki, wnikanie do nich wody doprowadziło do natychmiastowych wypadków.
W latach dwudziestych niemiecki inżynier Gottlob Bauknecht, który założył firmę Bauknecht, stworzył pierwszy hermetycznie zamknięty silnik elektryczny. Kilka lat później Wilhelm Oplander, właściciel i założyciel Wilo, stworzył pompę obiegową wykorzystującą silnik elektryczny Bauknecht. W pompie „suchej” Oplendera napęd z silnika na koło osiowe zamontowane w kolanie rury odbywał się za pomocą wału uszczelnionego uszczelkami dławnicowymi. Wilhelm Oplender nazwał swoją pompę obiegową „akceleratorem cyrkulacji”, od 1929 do 1955 roku pompy tej konstrukcji były produkowane i stosowane w systemach grzewczych w Europie i Stanach Zjednoczonych na całym świecie..
Główną wadą pompy obiegowej Opledera była uszczelka dławnicy, która szybko się zużywa przy najmniejszych nierównościach powierzchni wału, a materiał dławnicy nie był szczególnie wytrzymały. Wymagana częsta wymiana uszczelnienia dławnicy, powierzchnia wału wymagała okresowego szlifowania i polerowania.
70 lat temu powstała pierwsza „mokra” pompa obiegowa – wynalazł ją Karl Rutchi, szwajcarski inżynier i założyciel Rutschi pumpen AG. Silnik elektryczny w pompie Ryutchi został zamontowany na kolanie, przez które pompowana była woda i był niezawodnie uszczelniony. W tym przypadku rolę środka smarnego pełniła woda.
Później kolano, po którym płynął chłodziwo, zostało zastąpione przez „ślimak”, od tego momentu „ślimak” jest używany przy projektowaniu każdej nowoczesnej pompy do systemów grzewczych.
Urządzenie i zasada działania
Pompy obiegowe mają wąską specjalizację – przeznaczone są do wymuszonego obiegu nośnika ciepła (wody) w zamkniętych systemach grzewczych. W swojej budowie przypominają pompy drenażowe: korpus wykonany z metali nierdzewnych lub stopów (stal, żeliwo, aluminium, mosiądz lub brąz); wirnik stalowy lub ceramiczny; wał wirnika jest wyposażony w wirnik-wirnik; silnik wirnika.
Zainstalowana w systemie grzewczym pompa zasysa wodę z jednej strony, az drugiej tłoczy ją do rurociągu na skutek działania siły odśrodkowej powstającej w wyniku obrotu wirnika – w rurze wlotowej występuje podciśnienie, a na rurze tłocznej kompresja. Przy równomiernej pracy pompy poziom płynu chłodzącego w zbiorniku wyrównawczym nie zmienia się, tj. nie będzie można za jego pomocą podnieść ciśnienia w systemie grzewczym – do wykonania tego zadania potrzebna jest pompa wspomagająca. Zadaniem pompy obiegowej jest wspomaganie chłodziwa w pokonywaniu oporów powstających w niektórych sekcjach instalacji grzewczych.
Rodzaje pomp obiegowych
Zasadniczo pompy ciepła dzielą się na dwa typy – „suche” i „mokre”.
W konstrukcjach pierwszego typu wirnik nie styka się z pompowaną wodą, jego część roboczą oddzielają od silnika elektrycznego o-ringi wykonane najczęściej z aglomeratu węgla, rzadziej ze stali nierdzewnej lub ceramiki, tlenku glinu lub węglika wolframu (materiał uszczelnienia końcowego zależy od rodzaju chłodziwa). Po uruchomieniu silnika pompy O-ringi obracają się względem siebie – pomiędzy wypolerowanymi i starannie dopasowanymi pierścieniami znajduje się cienka warstwa filmu wodnego, który uszczelnia połączenie na skutek różnicy ciśnień w atmosferze zewnętrznej oraz w instalacji grzewczej (w układzie grzewczym ciśnienie jest wyższe). Sprężyna dociska jeden pierścień uszczelniający do drugiego, podczas pracy pierścienie ulegają zużyciu i samoczynnie dopasowują się do siebie, ich żywotność wyniesie co najmniej 3 lata – są bardziej efektywne niż dławnice wymagające ciągłego smarowania i chłodzenia. Sprawność pomp obiegowych z suchym wirnikiem wynosi do 80%. W porównaniu do pomp „mokrych”, pompy z suchym wirnikiem podczas pracy hałasują, dlatego są montowane w osobnym pomieszczeniu o dobrej izolacji akustycznej..
W przypadku stosowania pomp z suchym wirnikiem z przesuwnymi uszczelnieniami mechanicznymi należy uważnie obserwować obecność zawiesin w pompowanej wodzie oraz stan zapylenia powietrza w pomieszczeniu, w którym pompa jest zainstalowana. Praca pompy „na sucho” powoduje zawirowania powietrza przyciągające cząsteczki kurzu – cząsteczki kurzu i zawiesiny w płynie chłodzącym mogą uszkodzić powierzchnie pierścieni uszczelniających pogarszając ich szczelność.
Niezależnie od rodzaju uszczelnienia, czy jest to dławnica, czy ślizgowe uszczelnienie mechaniczne, przy pracy pompy „na sucho” ulegają zniszczeniu, dlatego do roli smaru potrzebują obecności cieczy – w przypadku jej braku zniszczenie uszczelnienia mechanicznego jest nieuniknione.
Pompy „suche” dzielą się na trzy typy: poziome (wspornikowe), pionowe i blokowe. W przypadku pomp pierwszego typu odgałęzienie ssawne znajduje się na końcu „spirali”, a odgałęzienie tłoczne jest umieszczone promieniowo na korpusie. Silnik elektryczny pomp konsolowych jest zamontowany poziomo.
Pompy pionowe (rzędowe) są wyposażone w te same dysze otworowe umieszczone wzdłuż tej samej osi. Lokalizacja silnika elektrycznego w konstrukcji takich pomp jest pionowa.
Chłodziwo wpływa do pompy blokowej w kierunku osi, jest uwalniane w kierunku promieniowym.
Pompy grzewcze „mokre” różnią się od suchych tym, że w swojej konstrukcji wirnik jest zanurzony w chłodziwie razem z wirnikiem, natomiast chłodziwo pełni funkcje smarowania i chłodzenia pracującego silnika. Metalowy kubek oddzielający wirnik od stojana, którego materiałem jest stal nierdzewna, zapewnia szczelność tej części silnika elektrycznego, która jest pod napięciem. Wirnik pompy „mokrej” do instalacji grzewczych wykonany jest z ceramiki, łożyska ceramiczne lub grafitowe, obudowa przeważnie żeliwna – do instalacji grzewczych lepiej sprawdzają się pompy cyrkulacyjne „mokre” w obudowie z mosiądzu lub brązu. W porównaniu do pomp „suchych”, pompy „mokre” są mniej hałaśliwe, nie wymagają wieloletniej konserwacji i są łatwiejsze do naprawy i regulacji. Jednak ich główną i istotną wadą jest niska sprawność, nie przekraczająca 50%. Przyczyną niskiej wydajności pomp „mokrych” jest fakt, że uszczelnienie tulei oddzielającej stojan od chłodziwa o większej średnicy wirnika będzie praktycznie niemożliwe. Właśnie ze względu na niską sprawność pompy typu „mokrego” są stosowane w większości do poprawy cyrkulacji w instalacjach grzewczych o niewielkiej długości, tj. w ogrzewaniu domowym.
Nowoczesne „mokre” pompy obiegowe mają konstrukcję modułową. Istnieje pięć takich modeli: obudowa pompy; silnik elektryczny ze stojanem; skrzynka z listwami zaciskowymi; Koło robocze; wkład zawierający wirnik i wał z łożyskami. Pojedynczy blok nabojowy ułatwia usuwanie powietrza zgromadzonego w obudowie pompy podczas rozruchu, a sama modułowa konstrukcja ułatwia prace naprawcze – wystarczy wymienić uszkodzony moduł na nowy.
W związku z tym wydajne pompy „mokre” do ogrzewania wyposażone są w silniki elektryczne jedno- i trójfazowe. Pompy mocowane są do rurociągu instalacji grzewczej za pomocą przyłącza gwintowanego lub kołnierzowego – jego rodzaj uzależniony jest od wydajności pompy.
Ponieważ woda w pompach z mokrym wirnikiem pełni rolę środka smarnego, woda musi stale przepływać do łożysk przez tuleję oddzielającą chłodziwo od stojana. Jedynym sposobem na zapewnienie odpowiedniego smarowania łożysk jest ściśle poziome położenie wału – każde inne położenie wału spowoduje awarię pompy i wkrótce stanie się bezużyteczna.
Pompy grzewcze – jak je dobrać
Najpierw obliczmy, ile chłodziwa przepływa przez kocioł na minutę. Większość producentów kotłów grzewczych zaleca stosowanie prostej metody obliczeniowej – zrównanie mocy kotła z natężeniem przepływu wody, tj. przy mocy 30 kW przez kocioł przepływa 30 litrów wody na minutę. Obliczając natężenie przepływu chłodziwa w odniesieniu do określonej sekcji pierścienia cyrkulacyjnego, zastosujemy tę samą metodę: znamy moc grzejników i odpowiednio obliczamy przepływ wody.
Następnym krokiem jest obliczenie natężenia przepływu chłodziwa w rurociągu, zgodnie ze średnicą rur, z których jest zbudowany:
- w rurach o średnicy? in. natężenie przepływu wody wyniesie 5,7 l / min;
- w rurach o średnicy? cal natężenie przepływu wody wyniesie 15 l / min;
- w rurach o średnicy 1 cala zużycie wody wyniesie 30 l / min;
- w rurach o średnicy 1? cal natężenie przepływu wody wyniesie 53 l / min;
- o średnicy rury 1? cale zużycie wody wyniesie 83 l / min;
- przy średnicy rury 2 cale przepływ wody wyniesie 170 l / min;
- o średnicy rury 2? cala, zużycie wody wyniesie 320 l / min.
Prędkość ruchu chłodziwa przyjmuje się jako 1,5 m na sekundę – z reguły jest to wystarczająca prędkość dla wody w systemach grzewczych.
Obliczmy moc pompy do ogrzewania na podstawie tego, że dla dziesięciometrowego odcinka rurociągu wymagana jest wysokość podnoszenia 0,6 m – odpowiednio w przypadku stumetrowego systemu grzewczego potrzebna będzie pompa, która tworzy wysokość podnoszenia 6 metrów. Zgodnie z uzyskanymi wynikami należy dobrać pompę.
Jeśli Twój system grzewczy wykorzystuje rury o mniejszej średnicy niż wymienione powyżej, musisz zwiększyć ustawioną moc pompy, ponieważ opór hydrauliczny w nich będzie wyższy. I odwrotnie – przy większej średnicy rur wymagana jest pompa cyrkulacyjna o mniejszej mocy.
Powyższe obliczenia charakterystyk pomp dla systemów grzewczych są raczej arbitralne i proste – jeśli wymagane są obliczenia dla systemu grzewczego o dużej długości i złożonej konstrukcji, najbardziej poprawne byłoby skontaktowanie się ze specjalistą w dziedzinie techniki grzewczej. Nie będziesz w stanie samodzielnie obliczyć złożonego i wielopoziomowego systemu grzewczego! Ale jeśli mimo to zdecydujesz się spróbować, wzór obliczeniowy podano w SNiP 2.04.05-91 *.
Pompa obiegowa o minimalnej charakterystyce – moc 30 W, maksymalna wysokość podnoszenia 2 m, przepływ wody 2 m3/ h, z połączeniem calowym – kosztuje średnio 4300 rubli. Największymi dostawcami pomp domowych i przemysłowych do systemów grzewczych na rynku rosyjskim są włoskie firmy DAB, Lowara, Ebara i Pedrollo, Grundfos (Dania), Wilo (Niemcy). Rosyjscy producenci z reguły produkują pompy przemysłowe, w ich linii produktów nie ma domowych pomp obiegowych.
Należy pamiętać, że nie będziesz w stanie wybrać pompy, która jest w 100% odpowiednia – każdy system grzewczy ma swoją własną charakterystykę, a pompy są jednostką seryjną o średnich parametrach. Wybór modelu pompy o zbyt dużej mocy, niż jest to naprawdę konieczne, spowoduje hałas w rurach podczas pracy. Dlatego warto wybrać model pompy, który ma kilka regulowanych trybów pracy i empirycznie ustawić tryb, w którym pompa pracuje najbardziej wydajnie. Prawidłowe będzie wybranie pompy, której moc przekracza wymaganą dla tego systemu grzewczego o 5-10%.
Wybór miejsca i instalacja pompy obiegowej
Pompę „mokrą” można zainstalować zarówno na rurociągu powrotnym, jak i zasilającym. Popularność instalacji na rurociągu powrotnym związana jest ze starymi modelami pomp – instalowano je tylko na rurociągu powrotnym, ponieważ przepływ przez nie zimniejszej wody przedłużył żywotność dławnicy, wirnika i łożysk.
Podczas pracy pompy w rurociągu przed zbiornikiem wyrównawczym i w rurociągu za nim powstają różne ciśnienia: w pierwszym przypadku sprężanie, w drugim podciśnienie. Ciśnienie statyczne, które wytwarza naczynie wzbiorcze, wpływa na działanie instalacji grzewczej z pompą obiegową. Należy wziąć pod uwagę, że ciśnienie hydrostatyczne w strefie tłoczenia pompy będzie wyższe niż normalne (spoczynkowe) ciśnienie wody. Z drugiej strony w tej części układu grzewczego, z której pompa zasysa chłodziwo, ciśnienie zostanie obniżone, jego poziom może nie tylko spaść do atmosferycznego, ale także doprowadzić do powstania próżni. Różnice ciśnień w systemie grzewczym mogą spowodować wrzenie wody i uwolnienie lub zassanie powietrza..
Cyrkulacja chłodziwa w instalacji grzewczej nie zostanie zakłócona, jeśli przy jej konstruowaniu weźmie się pod uwagę jeden warunek – w dowolnym miejscu strefy ssania ciśnienie hydrostatyczne powinno być tylko nadmierne. Zgodność można osiągnąć na następujące sposoby:
- Podnieść naczynie wzbiorcze o 0,8 m ponad najwyższy punkt rury grzewczej. Ta metoda jest najprostsza, jeśli system grzewczy zostanie zmieniony z obiegu naturalnego na obieg wymuszony, jednak jego realizacja jest możliwa tylko przy wystarczającej wysokości pomieszczenia na poddaszu i konieczne będzie dobre zaizolowanie zbiornika wyrównawczego;
- Umieścić naczynie wzbiorcze u góry rurociągu, aby górna część systemu grzewczego znalazła się w obszarze tłoczenia pompy. Nowoczesne systemy grzewcze (ta technika się do nich stosuje), zaprojektowane z wyprzedzeniem do wymuszonego obiegu, budowane są ze spadkiem rurociągu „do kotła”, a nie „od niego”, jak w systemach grzewczych z cyrkulacją naturalną. Cele są następujące: przy tak pochyłej konstrukcji pęcherzyki powietrza będą przemieszczać się wzdłuż strumienia wody, unoszone przez ciśnienie z pompy cyrkulacyjnej, tj. ruch przeciwprądowy dla pęcherzyków powietrza, który jest powszechny w systemach cyrkulacji naturalnej, nie będzie możliwy. W rezultacie najwyższy punkt w systemie grzewczym nie będzie znajdował się na głównym pionie, ale na najdalszym. To od Ciebie zależy, czy skorzystasz z tej metody, czy nie, jednak zmiana istniejącego systemu grzewczego będzie trudna, a zbudowanie nowego systemu opartego na niej nie jest do końca wygodne, ponieważ istnieją prostsze sposoby;
- Przeniesienie rury ze zbiornikiem wyrównawczym z pionu zasilającego i wprowadzenie go do przewodu powrotnego niedaleko pompy cyrkulacyjnej, przed jej rurą ssącą. Dzięki takiej przebudowie istniejącej instalacji grzewczej uzyskamy optymalne warunki do pracy wymuszonej cyrkulacji pompy;
- Ta metoda nie jest odpowiednia dla wszystkich modeli pomp – podłączenie pompy obiegowej do odcinka zasilającego rurociągu, bezpośrednio za punktem wejścia zbiornika wyrównawczego. Na zewnątrz taka modyfikacja istniejącego systemu grzewczego wygląda na prostą, ale temperatura płynu chłodzącego w tej sekcji obiegu grzewczego będzie szczególnie wysoka – upewnij się najpierw, że ten model pompy naprawdę może wytrzymać tak niekorzystne warunki pracy.
Decydując się na miejsce instalacji pompy, przystępujemy do samej instalacji. Będziesz potrzebował filtra zgrubnego, zaworu zwrotnego (dla zamkniętych systemów pod ciśnieniem), obejścia i kluczy (od 19 do 36 mm) – wszystkie elementy dla średnicy gwintowanej pompy. Na głównej rurze, pomiędzy wlotem i wylotem odcinającego obejścia konieczne jest zamontowanie na jego średnicy zaworu odcinającego. Jest to szczególnie wygodne, jeśli wybrany model pompy ma odłączane gwinty, w przeciwnym razie będziesz musiał je kupić osobno.
Bypass stosowany w instalacjach grzewczych to niewielki odcinek rurociągu instalowany równolegle z zaworami odcinającymi i regulacyjnymi, którego zadaniem jest przełączenie instalacji grzewczej na naturalną cyrkulację w przypadku zaniku prądu i awarii pompy. Do normalnej pracy urządzeń grzewczych średnica rury obejściowej musi być równa średnicy pionu, w który się tnie.
Procedura instalowania urządzeń na obejściu, w kierunku chłodziwa: filtr, zawór zwrotny (jeśli to konieczne) i pompa cyrkulacyjna. Wloty bypassów do pionu należy wykonać przez kurki odcinające – przy przełączeniu układu na cyrkulację naturalną oraz w przypadku awarii urządzeń na bypasie zawory te są zamknięte, kurek pod bypasem otwiera się.
Aby zapewnić wydajną pracę pompy „mokrej” i zapobiec gromadzeniu się powietrza, obejście jest montowane ściśle poziomo. Na wszelki wypadek spośród urządzeń zainstalowanych na bypasie można zamontować automatyczny odpowietrznik – w dowolnym miejscu, nieważnym, ale w pozycji pionowej. Zalety automatycznego odpowietrznika w porównaniu z klasycznym zaworem Mayevsky’ego, który jest wyposażony w niektóre grzejniki – zwolnienie i późniejsze wyłączenie tego urządzenia odbywa się automatycznie, a zawór projektu Mayevsky’ego należy odkręcić i przykręcić ręcznie.
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis