Енергозберігаючі циркуляційні насоси для опалення: принцип роботи та вибір
- 1. Як працює енергоощадний циркуляційний насос
- 2. Завдяки чому зменшується споживання електроенергії
- 3. Які бувають режими роботи
- Пропорційний тиск
- Постійний тиск
- Постійна швидкість
- Автоматична адаптація
- 4. Як підібрати енергоощадний насос для опалення
- Чому не можна вибирати насос лише за позначенням 25-40 або 25-60
- Що ще перевірити перед купівлею
- 5. Який режим вибрати для радіаторів і теплої підлоги
- 6. Скільки електроенергії можна заощадити
- 7. Коли заміна старого насоса має сенс
- Джерела
Циркуляційний насос забезпечує рух теплоносія між котлом і радіаторами, контурами теплої підлоги або іншими опалювальними приладами. Від правильного підбору насоса залежить не лише рівномірність прогрівання приміщень. Надто висока продуктивність може спричинити шум у трубах і термостатичних клапанах, а надто низька — призвести до того, що віддалені радіатори прогріватимуться гірше.
Старі тришвидкісні насоси працюють на вибраній користувачем швидкості практично незалежно від поточної потреби системи. Сучасний енергоощадний циркуляційний насос здатний автоматично зменшувати або збільшувати оберти двигуна залежно від навантаження.
Це особливо помітно в системах із термостатичними клапанами. Коли частина радіаторів перекривається, необхідна витрата води зменшується. Електронний насос реагує на зміну умов і знижує продуктивність, замість того щоб продовжувати працювати з колишньою потужністю.
1. Як працює енергоощадний циркуляційний насос
Більшість побутових циркуляційних насосів для опалення мають конструкцію з мокрим ротором. Ротор знаходиться безпосередньо в теплоносії, який одночасно охолоджує двигун і змащує підшипники. Завдяки цьому насоси компактні, працюють досить тихо та не потребують окремої системи змащування.
Основні елементи конструкції:
-
корпус;
-
робоче колесо;
-
ротор;
-
електродвигун;
-
електронний блок керування.
У сучасних енергоефективних моделях зазвичай використовуються електронно-комутовані двигуни та регулювання частоти обертання.
Робоче колесо створює перепад тиску, завдяки якому теплоносій рухається системою. При цьому завдання циркуляційного насоса — не «підняти воду» на другий або третій поверх, а подолати гідравлічний опір труб, фітингів, радіаторів, клапанів, колекторів і теплообмінників.
Саме тому підбирати насос лише за поверховістю будинку неправильно.
Наприклад, в електронних лінійках Wilo Yonos PICO, Grundfos ALPHA та DAB EVOSTA передбачено кілька режимів роботи. Залежно від моделі насос може підтримувати постійний або змінний перепад тиску, працювати за фіксованою характеристикою або самостійно адаптувати продуктивність.
На практиці це важливіше, ніж просто кількість ватів, зазначена на корпусі. Для правильного підбору насамперед потрібно знати необхідні витрату та напір у робочій точці.
2. Завдяки чому зменшується споживання електроенергії
Система опалення рідко працює з максимальним навантаженням протягом усього сезону.
Після прогрівання кімнат термостатичні головки починають прикривати клапани радіаторів. В одному приміщенні можуть бути відкриті два радіатори, в іншому — один, а в третьому клапан майже повністю перекритий.
Звичайний насос продовжує обертатися з установленою швидкістю. У результаті він може створювати більший перепад тиску, ніж потрібен системі в цей момент.
Електронний циркуляційний насос із низьким енергоспоживанням здатний знизити оберти.
Це дає одразу кілька результатів:
-
зменшується споживання електроенергії;
-
знижується надлишковий перепад тиску;
-
зменшується ймовірність появи шуму в клапанах;
-
насос не працює постійно на максимальній характеристиці.
Наприклад, у лінійці Grundfos ALPHA використовується автоматична адаптація характеристик насоса до роботи системи. У Wilo застосовується регулювання за постійним і змінним перепадом тиску. Аналогічні режими мають електронні насоси DAB.
Водночас не варто очікувати, що встановлення електронного насоса автоматично суттєво зменшить витрату газу котлом.
Насамперед заощаджується електроенергія самого циркуляційного насоса. На витрату палива котлом більше впливають тепловтрати будинку, температура подачі, автоматика опалення, балансування системи та режим експлуатації.
3. Які бувають режими роботи
Одна з головних особливостей електронних насосів — можливість вибирати спосіб регулювання під конкретну систему.
Пропорційний тиск
У цьому режимі насос зменшує створюваний напір у разі зниження витрати та збільшує його в разі зростання витрати.
Зазвичай такий варіант добре підходить для двотрубних радіаторних систем із термостатичними клапанами.
Уявімо будинок із десятьма радіаторами. Вранці більшість клапанів відкрита, тому системі потрібна відносно велика витрата. Після прогрівання кімнат шість термоголовок частково закриваються. Насосу вже не потрібно зберігати попередній напір.
У режимі пропорційного тиску електроніка знижує оберти.
Саме тут добре помітна різниця між електронним насосом і старою тришвидкісною моделлю.
Постійний тиск
Насос намагається зберігати встановлений перепад тиску в разі зміни витрати.
Такий режим часто застосовують:
-
у системах теплої підлоги;
-
у колекторних системах;
-
у контурах із зональними клапанами;
-
у схемах, де бажано підтримувати відносно стабільний перепад тиску.
Наприклад, якщо на колекторі теплої підлоги закривається один або кілька контурів, насос коригує продуктивність, зберігаючи заданий режим роботи.
Постійна швидкість
Насос працює за фіксованою характеристикою.
Цей режим потрібен не лише старим системам. Він може застосовуватися в котлових контурах, системах із постійною витратою та інших схемах, де автоматична зміна напору не потрібна.
Однак установлювати максимальну швидкість «про всяк випадок» не варто.
Типова практична ситуація: у невеликому будинку встановлюють насос 25-60 і відразу вмикають максимальний режим. Радіатори при цьому й раніше нормально прогрівалися за значно меншої продуктивності, але після заміни з’являється шум у термостатичних клапанах.
Причина тут не в несправності насоса, а в надмірному перепаді тиску.
Автоматична адаптація
В автоматичному режимі електроніка самостійно змінює робочу характеристику насоса.
Це зручно для радіаторних систем, у яких кількість відкритих клапанів постійно змінюється, а точні гідравлічні параметри заздалегідь невідомі.
Проте автоматика насоса не здатна усунути проблеми самої системи.
Якщо забруднений фільтр, завоздушений контур, неправильно відрегульовані балансувальні клапани або частково закрита запірна арматура, спочатку потрібно усунути цю причину.
4. Як підібрати енергоощадний насос для опалення
Щоб зрозуміти, як вибрати енергоощадний циркуляційний насос, потрібно визначити два основні параметри:
-
необхідну витрату теплоносія;
-
необхідний напір.
Орієнтовну витрату води можна визначити за формулою:
G = 0,86 × P / Δt
де:
-
G — витрата теплоносія, м³/год;
-
P — теплова потужність контуру, кВт;
-
Δt — різниця температур між подачею та зворотною лінією, °C.
Наприклад, для опалювального контуру потужністю 20 кВт за перепаду температур 20 °C:
G = 0,86 × 20 / 20 = 0,86 м³/год.
Тобто в розрахунковій точці системі потрібна витрата приблизно 0,86 м³/год.
Але знати лише витрату недостатньо.
Наступний параметр — напір. Він визначається гідравлічним опором найбільш несприятливого циркуляційного кільця.
Потрібно враховувати опір:
-
труб;
-
поворотів і фітингів;
-
радіаторних клапанів;
-
колекторів;
-
фільтрів;
-
теплообмінників;
-
іншої встановленої арматури.
Висота будинку в закритій системі опалення сама по собі не визначає необхідний напір циркуляційного насоса.
Після визначення витрати та напору робочу точку потрібно знайти на графіку конкретного насоса.
Чому не можна вибирати насос лише за позначенням 25-40 або 25-60
Це одна з найпоширеніших помилок.
Умовне позначення 25-60 не означає, що такий насос завжди створюватиме напір 6 метрів.
Зазвичай перша цифра пов’язана з приєднувальним розміром, а друга характеризує максимальний напір моделі.
Однак максимальний напір досягається за витрати, близької до нуля.
Зі збільшенням витрати доступний напір зменшується. Тому реальну робочу точку завжди потрібно дивитися на графіку «витрата — напір».
Наприклад, якщо невеликій системі фактично достатньо характеристик насоса класу 25-40, установлення 25-60 просто «з хорошим запасом» далеко не завжди дає перевагу.
Електронний насос здатний зменшити продуктивність, але переплачувати за завідомо надлишкову модель без причини також немає потреби.
Що ще перевірити перед купівлею
Крім витрати та напору, необхідно враховувати:
-
монтажну довжину — найчастіше 130 або 180 мм;
-
приєднувальну різьбу;
-
допустиму температуру теплоносія;
-
максимальний робочий тиск;
-
можливість використання з гліколевими сумішами;
-
доступні режими регулювання;
-
діапазон споживаної потужності;
-
індекс енергоефективності EEI;
-
наявність функції видалення повітря;
-
захисні функції;
-
можливість розблокування ротора.
Якщо насос купується замість уже встановленого, обов’язково потрібно порівняти монтажну довжину та підключення. Модель із відповідними гідравлічними характеристиками, але іншою довжиною корпусу може потребувати перероблення трубопроводу.
5. Який режим вибрати для радіаторів і теплої підлоги
Універсального налаштування для всіх систем немає.
Для двотрубної радіаторної системи з термостатичними клапанами зазвичай починають із режиму пропорційного тиску.
Якщо віддалені радіатори не отримують необхідної витрати, налаштування можна поступово збільшити.
Для теплої підлоги частіше використовують постійний тиск. Особливо це актуально для системи з колектором, витратомірами та кількома контурами різної довжини.
Кількість контурів та їх довжина впливають на необхідну витрату та гідравлічний опір системи – докладніше про це читайте у матеріалі «як вибрати колектор для теплої підлоги».
У системі зі стабільною витратою зручнішою може бути постійна швидкість.
Практичне правило просте: насос повинен забезпечувати необхідну циркуляцію, але не створювати зайвого напору.
Якщо всі радіатори прогріваються, а насос працює тихо та з порівняно невеликою потужністю, збільшувати налаштування лише тому, що доступний вищий режим, немає сенсу.
6. Скільки електроенергії можна заощадити
Споживання конкретного насоса залежить від робочої точки та вибраного налаштування.
Наприклад, деякі сучасні електронні моделі здатні працювати з потужністю в кілька ватів за невеликого навантаження, тоді як старі нерегульовані насоси можуть постійно споживати кілька десятків ватів.
Розглянемо умовний приклад.
Старий насос споживає 70 Вт і працює протягом опалювального сезону 5000 годин:
0,07 кВт × 5000 год = 350 кВт·год.
Новий насос у середньому споживає 15 Вт:
0,015 кВт × 5000 год = 75 кВт·год.
Різниця становитиме:
350 − 75 = 275 кВт·год за сезон.
Далі достатньо помножити отриману економію на чинний тариф на електроенергію.
Однак ці показники не можна автоматично переносити на будь-який будинок.
Якщо старий тришвидкісний насос працює на першій швидкості та споживає відносно мало, економічний ефект від заміни буде скромнішим. Якщо ж старий насос цілодобово працює на високій швидкості, різниця може бути значно помітнішою.
Тому строк окупності розраховують індивідуально:
Строк окупності = різниця у вартості обладнання / річна економія на електроенергії.
7. Коли заміна старого насоса має сенс
Купувати електронний насос лише через напис «енергоощадний» необов’язково.
Заміна особливо виправдана, якщо:
-
старий насос споживає 60–100 Вт і працює практично постійно;
-
у будинку встановлені термостатичні клапани;
-
витрата теплоносія постійно змінюється;
-
насос доводиться вручну перемикати між швидкостями;
-
наявний шум у клапанах через надто великий перепад тиску;
-
старе обладнання вже потребує заміни.
Якщо ж звичайний насос справний, споживає мало електроенергії та нормально працює на першій швидкості, окупність нового обладнання може виявитися досить тривалою.
Тому енергоощадний насос для опалення приватного будинку варто вибирати насамперед за гідравлічними характеристиками системи, а вже після цього порівнювати енергоспоживання, режими керування та додаткові функції.
Головне завдання — не встановити максимально потужний насос, а отримати необхідну витрату за мінімально достатнього напору. У правильно налаштованій системі це одночасно знижує енергоспоживання, зменшує ймовірність появи шуму та забезпечує нормальну циркуляцію через усі опалювальні прилади.
Джерела
Під час підготовки матеріалу використано офіційну технічну документацію виробників циркуляційних насосів:
-
Wilo — інструкція з монтажу та експлуатації Wilo-Yonos PICO. Опис конструкції насоса, режимів постійного та змінного перепаду тиску, рекомендації для радіаторного опалення і теплої підлоги.
-
Wilo — технічні характеристики Yonos PICO. Дані про EC-двигун, електронне регулювання, енергоспоживання, індекс EEI та захисні функції.
-
Grundfos — принцип роботи пропорційного тиску та AUTOADAPT. Пояснення автоматичної зміни продуктивності відповідно до навантаження системи й положення термостатичних клапанів.
-
Grundfos — технічний каталог ALPHA2. Інформація про постійний і пропорційний тиск, автоматичну адаптацію та робочі характеристики насосів.
-
DAB Pumps — інструкція з експлуатації EVOSTA 2 та EVOSTA 3. Відомості про режими регулювання, рекомендовані сфери застосування, монтаж і налаштування обладнання.
Наведені в статті розрахунки енергоспоживання мають прикладний характер. Фактичні показники залежать від моделі насоса, робочої точки, налаштувань і тривалості опалювального сезону.