Особенности подбора циркуляционного насоса

Часто приходится сталкиваться с некорректной работой отопительной системы из-за неверного подбора и монтажа циркуляционного насоса, что происходит при попытке сэкономить на проектировании. При этом насос зачастую подбирается самим клиентом исходя из его эмпирических представлений о необходимых характеристиках. К сожалению, иногда встречается и ситуация, когда помощь в подборе насоса клиенту оказывает неопытный консультант, что также приводит к просчетам.

   Описанные в статье ошибки, на первый взгляд, настолько очевидны, что квалифицированному инженеру может быть непонятно, как их вообще можно допустить. Но практика говорит обратное: все больше насосов подбираются и устанавливаются без учета особенностей и основных характеристик отопительной системы, причем как в индивидуальном, так и в многоэтажном строительстве. Если первое хоть как-то можно объяснить неопытностью домовладельца и стесненностью в средствах, то второе уж совсем недопустимо, поскольку капитальный ремонт и обслуживание городского жилого фонда ведут (по крайней мере, должны вести) организации с соответствующей лицензией.
   
   Хотя курьезы разные встречаются. Например, однажды тендер на строительство многоквартирного дома в одном из городов России выиграла иностранная компания, предоставившая на конкурс лишь красочный 3Dрисунок. Ни чертежей, ни расчетов не имелось. Зато предложение оказалось самым выгодным в финансовом отношении. Причем обнаружили отсутствие проектной документации только менеджеры фирмы, которая должна была монтировать в здании систему отопления, когда строительство уже началось.
   
   Но вернемся к насосам. В результате неправильного выбора такого, казалось бы, незначительного и небольшого по размерам устройства как циркуляционный насос отопление в доме функционирует неудовлетворительно. Недовольный клиент ищет проблему в котле, радиаторах и общем проекте. Но иногда достаточно бывает критически оценить характеристики насоса и при необходимости скорректировать их.
   
   Вспомним физическое обоснование необходимости в циркуляционном насосе. Нагретая вода, как мы знаем, способна передвигаться по трубам системы отопления и самостоятельно под действием силы гравитации. Нагретый теплоноситель, имеющий меньшую плотность, поднимается вверх, освобождая место для остывшего, более плотного теплоносителя. Но скорость, с которой происходит естественная циркуляция, не всегда соответствует расчетным показателям, особенно в трубах малого диаметра (DN15–20) из-за преодоления гидравлического сопротивления. Для того, чтобы привести скорость кругооборота воды в отопительном контуре в соответствие с теоретическими расчетами, используют циркуляционный насос.
   
   Для правильного подбора насоса требуется учесть ряд параметров: максимальный напор [м] — максимальная высота, на которую потребуется поднять теплоноситель; максимальный проток [м3/ч] — максимально возможный объем теплоносителя, который потребуется прокачать в единицу времени при полной нагрузке системы; проходной диаметр трубы DN [мм]; химический состав теплоносителя (вода, незамерзающая жидкость или их смесь).Напор и проток нужны для нахождения рабочей точки, проходной диаметр — для удобства монтажа и учета индивидуальных характеристик системы, химический состав — для подбора правильного модельного ряда насосов. Напор отвечает за подачу теплоносителя к верхней точке контура отопления и преодоление гидравлического сопротивления, проток — за компенсацию теплопотерь помещения. Из этого и надо исходить при ликвидации просчетов. Теперь подробнее о типичных ошибках, их причинах и рецептах устранения.
   
   Подбор насоса по мощности
   Хотя в характеристиках циркуляционного насоса и указывается его мощность, параметр этот вторичный, в подборе не участвует и служит лишь для ориентира, чтобы пользователь отдавал себе отчет в количестве электроэнергии, потребляемой приобретенным прибором.
   
   Насос — не отопительный котел, не конвектор, не радиатор, его ни в коем случае нельзя подбирать по мощности на единицу обслуживаемой площади. Мощность циркуляционных насосов, имеющих одинаковые напорно-расходные характеристики, но принадлежащих к разным классам энергопотребления, может сильно отличаться.
   
   Более того, чем современнее прибор, тем меньшей мощностью он обладает при прочих равных. Для примерной оценки экономичности циркуляционного насоса используется привычная для бытовой техники буквенная классификация.
   
   Класс «A» свидетельствует о наименьшем энергопотреблении, класс «B» — о низком энергопотреблении, остальные буквы обычно не ставят вообще, потому что хвастаться тут нечем.
   
   Рекомендация здесь проста — оценить приобретенный насос с точки зрения его рабочих характеристик.
   
   Возможны четыре варианта результатов подбора насоса:
   ❏ рабочие параметры насоса избыточны (см. раздел «Использование насоса с избыточными характеристиками»);
   ❏ рабочие параметры насоса недостаточны (вероятно, могут помочь рекомендации из раздела «Подбор насоса по максимальному напору»);
   ❏ рабочие параметры насоса соответствуют проекту (поздравляем, вам повезло на этот раз, но не надейтесь, что в следующий раз повезет также, метод все равно неверный);
   ❏ насос совершенно не подходит: не тот теплоноситель, не та модификация, не то назначение насоса, наконец (такой насос использовать, разумеется, нельзя).
   
   Подбор насоса по максимальному напору
   В характеристиках насоса обычно указывается его максимальный напор. Некоторые на эту цифру и ориентируются: мол, мне надо на четыре метра воду поднимать, вот как раз и напор соответствующий — 4 м. Но максимальный напор и рабочая точка — вещи разные. Если внимательно посмотреть на график, отражающий напорно-расходную характеристику (рис. 1), нетрудно заметить, что при указанном максимальном напоре расход равен нулю. Поэтому необходимо заранее рассчитать т.н. «рабочую точку» R, в которой будут учтены и высота подъема, и требуемый при этом проток, и после искать насос с подходящими параметрами (точка D). Как видно из представленного графика, напор, который сможет обеспечить выбранный насос, отличается от указанной в характеристиках максимальной величины примерно на 20–25 %.Обратная ошибка, когда учитывается лишь проток, также имеет место, хотя и значительно реже. Связано это с тем, что высоту подъема теплоносителя (т.е., обычно, высоту здания) найти легко, а вот проток нужно специально вычислять.
   
   Описанный подход, к сожалению, весьма распространен среди неопытных покупателей и продавцов. Причем касается это не только приборов для циркуляции теплоносителя, но и других разновидностей насосного оборудования: погружного, повысительного и пр.
   
   Если в небольшом здании огрехи не так заметны, многоквартирные высотки страдают от просчетов проектировщиков и монтажников весьма и весьма существенно. Имеется несколько примеров, когда в новостройках или в старых домах после капитального ремонта в квартирах нижних этажей температура зимой была выше, чем в пустыне Сахара, обитатели же верхних этажей ощущали себя полярниками на льдине. После проведенных исследований и устранения очевидных причин типа дефектных воздухоотводчиков и засоренных радиаторов (что, кстати, тоже неплохо), как правило, приходили к выводу, что насос «не тянет». Разбор полетов показывал: при закупке оборудования сэкономили на проектировщике, понадеявшись на опыт продавца или свои силы.
   
   Исправить ошибку можно установкой дополнительного насоса последовательно (для повышения напора, рис. 2б) или параллельно (для повышения протока, рис. 2в) с уже имеющимся. Чтобы опять не наступить на те же грабли, необходимо помнить, что реальный напор/проток увеличатся при этом лишь незначительно, двойное увеличение возможно лишь в теоретических крайних точках. Также не следует забывать, что в варианте, изображенном на рис. 2б, повышается лишь напор, проток же будет равен рабочей характеристике наиболее мощного из пары насосов. Аналогично, в схеме на рис. 2в не следует ожидать увеличения напора.
   
   Подбор насоса по габаритам
   Иногда в индивидуальном строительстве встречается проблема, препятствующая монтажу насоса с подходящими характеристиками исключительно из-за его габаритов. Такое бывает, когда при сборке системы строители оставили столь мало свободного места, что требующийся дополнительный узел уже некуда воткнуть. И, вместо того, чтобы приобрести удобную насосную группу, несчастная жертва неквалифицированной планировки вынуждена закупать все элементы по отдельности, то и дело измеряя их, а затем их скручивать, огибая хаотично вьющиеся трубы других контуров. Внешний вид обвязки от этого лишь ухудшается, свободного пространства не прибавляется, к месту монтажа трудно подобраться, а как обслуживать это хозяйство — вообще страшно подумать.
   
   Если на переделку всей обвязки (а это рекомендуется) денег уже не осталось, можно посоветовать отвести требуемые трубопроводы в сторону и смонтировать подходящую насосную группу вдали от общего хитросплетения. Хотя бы один контур будет правильно оформлен, и страдать из-за неправильного насоса не придется.
   
   Использование насоса для незамерзающей жидкости
   Наши соотечественники очень любят использовать в качестве теплоносителя незамерзающую жидкость, особенно если речь идет о системах отопления с компонентами, работающими от электричества. Мотивируется это тем, что «если электричество отключат, что у нас в деревне — не редкость, вся система замерзнет». При этом совершенно не учитывается то обстоятельство, что импортное оборудование, в общем-то, на наш тосол не рассчитано.
   
   Во-первых, для предотвращения как раз таких случаев уже много лет назад были придуманы ИПБ (источники бесперебойного питания), которые на нашем рынке существуют ныне как в импортном, так и в отечественном исполнениях. Вот эти устройства и надо использовать, чтобы система не перестала работать. Ведь, помимо собственно отключений, могут иметь место также скачки напряжения, которые ИПБ успешно сгладит.
   
   Теперь о незамерзающих смесях. Не будем сейчас касаться других узлов отопительной системы, не будем обсуждать разрушение отдельных компонентов ввиду их реакции с гликолями, завоздушивание и разгерметизацию системы, токсичность и пожароопасность спиртов, слабо прогнозируемую теплоотдачу и прочие «прелести».
   
   Остановимся лишь на насосе и наиболее распространенной незамерзающей жидкости — этиленгликоле.
   
   Этиленгликоль и его смеси имеют в 2–4 раза большую вязкость, чем вода, и насос потребуется более мощный по сравнению с рассчитанным традиционным способом. Опытным путем установлено, что необходимо предусмотреть запас по напору около 50–60 % и по производительности примерно 10–15 %.В инструкции производителя обычно написано, что прибор разрешается использовать исключительно для перекачки дистиллированной или близкой к ней по составу воды. В исключительных случаях допускается эксплуатация с водогликолевыми смесями при содержании гликоля, чаще всего, не более 20 %. Смысл данного предупреждения вот в чем. В насосах с мокрым ротором охлаждение мотора происходит самой перекачиваемой жидкостью, которая поступает через сетку маленьких отверстий. Диаметр отверстий рассчитан таким образом, что вода проходит через них с необходимой для оптимального охлаждения скоростью. Молекулы многоатомных спиртов — органических соединения с гидроксильными группами (например, формула этиленгликоля: HO – CH2 – CH2 – OH) — значительно крупнее, чем молекулы H2O, поэтому скорость их протекания через отверстия ниже, следовательно, охлаждение происходит менее качественно. В конечно итоге, особенно если насос подобран, что называется, «впритык», он перегреется.
   
   Для этого ведущие производители включают в распространенные серии своих насосов модели с увеличенными охлаждающими отверстиями, которые можно использовать в системах с незамерзающей жидкостью.
   
   Ну и не стоит забывать, что используемые в качестве теплоносителя многоатомные спирты коррозионно активны, вступает в реакцию с некоторыми металлами и неметаллами. В плане насоса интерес представляют реакции с масляной краской, которой окрашены некоторые насосы изнутри, и материалами, использующимися для уплотнений вала.
   
   По поводу других распространенных химических соединений, применяющихся в качестве антифриза, наиболее безвредным являются, пожалуй, одноатомные спирты (метанол, этанол, изопропанол). Что не отменяет их горючесть, летучесть, ядовитость и нераспространенность в свободной продаже.
   
   Использование насоса с избыточными характеристиками
   Слишком мощный насос неприятен шумом в трубах из-за чрезмерно маленького гидравлического сопротивления воды и возникающей вследствие этого турбулентности. Кроме того, пониженный перепад температуры теплоносителя в подающей и обратной линиях котла вызывает повышение средней температуры в радиаторах. Следовательно, теплоотдача отопительных приборов увеличивается, происходит перерасход топлива и электроэнергии.
   
   Еще одна ошибка заказчика — это погоня за модой в ущерб качеству отопления. В системе все компоненты должны быть подобраны гармонично, без перекосов, лишь в этом случае можно добиться оптимальных характеристик.
   
   Поясним на примере. Некий домовладелец, прочитав рекламу об экономичности насосов с электронным регулированием, оснастил свою систему такими же. Само по себе решение похвально, но оправдано ли? Насосы с электронным управлением оптимально подходят для контуров с переменным расходом теплоносителя, когда надо постоянно подстраивать количество подаваемого теплоносителя под число закрытых и открытых термо-вентилей, под угол поворота трехходового смесителя и т.п. Если же оборудовать электронным насосом контур нагрева бойлера ГВС, ситуация в плане комфорта пользователя лишь ухудшится: уменьшение мощности по мере нагрева воды в емкости приведет к увеличению времени нагревания, следовательно, остальная система останется без отопления на более длительный период, в самом плохом случае до радиаторов дело так и не будет доходить ввиду непрерывного нагревания бойлера. Да и пользователю придется дольше ждать своего кипятка в кране.
   
   При подборе и вводе в эксплуатацию не учитывались параметры давления
   Следует различать два понятия: минимальный подпор и максимальное рабочее давление. Подпором называют давление на входе в насос, которое не должно опускаться ниже обозначенной производителем отметки. Иначе существует опасность возникновения кавитации в результате резкого перепада давления между входом в насос (низкое) и зоной рабочего колеса (высокое). Низкое давление на входе провоцирует увеличение размеров воздушных пузырьков в жидкости, а резкое повышение давления на рабочем колесе приводит к разрушению этих пузырьков: большой пузырь с высокой скоростью разлетается в разные стороны сотней «осколков», разрушающих рабочее колесо.
   
   С максимальным рабочим давлением ошибок в коттеджном строительстве обычно не встречается, вероятно, потому, что эта величина у резьбовых насосов обычно равна 6 бар, в то время как в стандартных отопительных системах закладывается не более 3 бар. Более аккуратным надо быть с серьезными, фланцевыми насосами. Тут есть одна хитрость: сам насос может быть рассчитан на большую величину давления, чем присоединительный фланец, что вызовет трудности при монтаже из-за несовпадения отверстий.
   
   Ошибки монтажа
   Нередки сложности, возникающие ввиду неправильного или неудобного расположения насоса. Например, клеммная коробка повернута к стене (пожелание заказчика: чтобы было красиво, ничего не торчало). Как ее вскрывать и подводить кабели — неизвестно.
   
   Монтаж вверх ногами и под разнообразными неприемлемыми углами опасен, собственно, потерей насосом работоспособности. Как правило, несоблюдение требований инструкции в этой части приводит к непопаданию воды на рабочее колесо, значительному ухудшению рабочих характеристик, перегреву насоса.
   
   Расположение клеммной коробки под корпусом стандартного «мокророторного» насоса способствует конденсации содержащейся в воздухе влаги внутри коробки (она же не настолько герметичная), ржавению и замыканию электрических контактов.
   
   Заключение
   В данной статье мы рассмотрели основные распространенные ошибки, встречающиеся при подборе и монтаже циркуляционного насоса. Подводя итоги, хотелось бы еще раз отметить, что главным заблуждением клиента является легкомыслие, проявленное в столь важном вопросе, переоценка собственных знаний или знаний продавца. Торгующие же компании должны быть более убедительными, рекомендуя клиентам заказать качественный проект у организации с лицензией, и по возможности избегать каких-либо конкретных советов в отсутствии полной, исчерпывающей информации об объекте.