Энергосберегающие циркуляционные насосы для отопления: принцип работы и выбор
-
- 1. Как работает энергосберегающий циркуляционный насос
- 2. За счет чего уменьшается потребление электроэнергии
- 3. Какие режимы работы бывают
- Пропорциональное давление
- Постоянное давление
- Постоянная скорость
- Автоматическая адаптация
- 4. Как подобрать энергосберегающий насос для отопления
- Почему нельзя выбирать насос только по обозначению 25-40 или 25-60
- Что еще проверить перед покупкой
- 5. Какой режим выбрать для радиаторов и теплого пола
- 6. Сколько электроэнергии можно сэкономить
- 7. Когда замена старого насоса имеет смысл
- Источники
- Ответы на частые вопросы об энергосберегающих циркуляционных насосах
Циркуляционный насос обеспечивает движение теплоносителя между котлом и радиаторами, контурами теплого пола или другими отопительными приборами. От правильного подбора насоса зависит не только равномерность прогрева помещений. Слишком большая производительность может вызвать шум в трубах и термостатических клапанах, а слишком маленькая — привести к тому, что дальние радиаторы будут прогреваться хуже.
Старые трехскоростные насосы работают на выбранной пользователем скорости практически независимо от текущей потребности системы. Современный энергосберегающий циркуляционный насос способен автоматически уменьшать или увеличивать обороты двигателя в зависимости от нагрузки.
Это особенно заметно в системах с термостатическими клапанами. Когда часть радиаторов перекрывается, требуемый расход воды уменьшается. Электронный насос реагирует на изменение условий и снижает производительность вместо того, чтобы продолжать работать с прежней мощностью.
1. Как работает энергосберегающий циркуляционный насос
Большинство бытовых циркуляционных насосов для отопления имеют конструкцию с мокрым ротором. Ротор находится непосредственно в теплоносителе, который одновременно охлаждает двигатель и смазывает подшипники. Благодаря этому насосы получаются компактными, работают достаточно тихо и не требуют отдельной системы смазки.
Основные элементы конструкции:
-
корпус;
-
рабочее колесо;
-
ротор;
-
электродвигатель;
-
электронный блок управления.
В современных энергоэффективных моделях обычно используются электронно-коммутируемые двигатели и регулировка частоты вращения.
Рабочее колесо создает перепад давления, за счет которого теплоноситель движется по системе. При этом задача циркуляционного насоса — не «поднять воду» на второй или третий этаж, а преодолеть гидравлическое сопротивление труб, фитингов, радиаторов, клапанов, коллекторов и теплообменников.
Именно поэтому подбирать насос только по этажности дома неправильно.
Например, в электронных линейках Wilo Yonos PICO, Grundfos ALPHA и DAB EVOSTA предусмотрено несколько режимов работы. В зависимости от модели насос может поддерживать постоянный или изменяемый перепад давления, работать на фиксированной характеристике или самостоятельно адаптировать производительность.
На практике это важнее, чем просто количество ватт, указанное на корпусе. Для правильного подбора в первую очередь нужно знать требуемые расход и напор в рабочей точке.
2. За счет чего уменьшается потребление электроэнергии
Система отопления редко весь сезон работает с максимальной нагрузкой.
После прогрева комнат термостатические головки начинают прикрывать клапаны радиаторов. В одном помещении может быть открыто два радиатора, в другом — один, а в третьем клапан практически полностью перекрыт.
Обычный насос продолжает вращаться с установленной скоростью. В результате он может создавать больший перепад давления, чем системе требуется в этот момент.
Электронный циркуляционный насос с низким энергопотреблением способен снизить обороты.
Это дает сразу несколько эффектов:
-
уменьшается потребление электричества;
-
снижается избыточный перепад давления;
-
становится меньше вероятность появления шума в клапанах;
-
насос не работает постоянно на максимальной характеристике.
Например, в линейке Grundfos ALPHA используется автоматическая адаптация характеристик насоса к работе системы. У Wilo применяется регулирование по постоянному и переменному перепаду давления. Аналогичные режимы имеются у электронных насосов DAB.
При этом не стоит ожидать, что установка электронного насоса автоматически значительно уменьшит расход газа котлом.
В первую очередь экономится электроэнергия самого циркуляционного насоса. На расход топлива котла больше влияют теплопотери дома, температура подачи, автоматика отопления, балансировка системы и режим эксплуатации.
3. Какие режимы работы бывают
Одна из главных особенностей электронных насосов — возможность выбирать способ регулирования под конкретную систему.
Пропорциональное давление
В этом режиме насос уменьшает создаваемый напор при снижении расхода и увеличивает его при росте расхода.
Обычно такой вариант хорошо подходит для двухтрубных радиаторных систем с термостатическими клапанами.
Представим дом с десятью радиаторами. Утром большинство клапанов открыто, поэтому системе нужен относительно большой расход. После прогрева комнат шесть термоголовок частично закрываются. Насосу уже нет необходимости сохранять прежний напор.
В режиме пропорционального давления электроника снижает обороты.
Именно здесь хорошо видна разница между электронным насосом и старой трехскоростной моделью.
Постоянное давление
Насос старается сохранять установленный перепад давления при изменении расхода.
Такой режим часто применяют:
-
в системах теплого пола;
-
в коллекторных системах;
-
в контурах с зональными клапанами;
-
в схемах, где желательно поддерживать относительно стабильный перепад давления.
Например, если на коллекторе теплого пола закрывается один или несколько контуров, насос корректирует производительность, сохраняя заданный режим работы.
Постоянная скорость
Насос работает по фиксированной характеристике.
Этот режим нужен далеко не только старым системам. Он может применяться в котловых контурах, системах с постоянным расходом и других схемах, где автоматическое изменение напора не требуется.
Но выставлять максимальную скорость «на всякий случай» не стоит.
Типичная ситуация на практике: в небольшом доме устанавливают насос 25-60 и сразу включают максимальный режим. Радиаторы при этом и раньше нормально прогревались на значительно меньшей производительности, зато после замены появляется шум в термостатических клапанах.
Причина здесь не в неисправности насоса, а в чрезмерном перепаде давления.
Автоматическая адаптация
В автоматическом режиме электроника самостоятельно изменяет рабочую характеристику насоса.
Это удобно для радиаторных систем, где количество открытых клапанов постоянно меняется и точные гидравлические параметры заранее неизвестны.
Но автоматика насоса не способна исправить проблемы самой системы.
Если загрязнен фильтр, завоздушен контур, неправильно отрегулированы балансировочные клапаны или частично закрыта запорная арматура, сначала нужно устранить эту причину.
4. Как подобрать энергосберегающий насос для отопления
Чтобы понять, как выбрать энергосберегающий циркуляционный насос, нужно определить два основных параметра:
-
требуемый расход теплоносителя;
-
необходимый напор.
Ориентировочный расход воды можно определить по формуле:
G = 0,86 × P / Δt
где:
-
G — расход теплоносителя, м³/ч;
-
P — тепловая мощность контура, кВт;
-
Δt — разница температур между подачей и обраткой, °C.
Например, для отопительного контура мощностью 20 кВт при перепаде температур 20 °C:
G = 0,86 × 20 / 20 = 0,86 м³/ч.
То есть в расчетной точке системе требуется расход примерно 0,86 м³/ч.
Но знать только расход недостаточно.
Следующий параметр — напор. Он определяется гидравлическим сопротивлением наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца.
Нужно учитывать сопротивление:
-
труб;
-
поворотов и фитингов;
-
радиаторных клапанов;
-
коллекторов;
-
фильтров;
-
теплообменников;
-
другой установленной арматуры.
Высота дома в закрытой отопительной системе сама по себе не определяет необходимый напор циркуляционного насоса.
После определения расхода и напора рабочую точку нужно найти на графике конкретного насоса.
Почему нельзя выбирать насос только по обозначению 25-40 или 25-60
Это одна из самых распространенных ошибок.
Условное обозначение 25-60 не означает, что такой насос всегда будет создавать напор 6 метров.
Обычно первая цифра связана с присоединительным размером, а вторая характеризует максимальный напор модели.
Но максимальный напор достигается при расходе, близком к нулю.
По мере увеличения расхода доступный напор уменьшается. Поэтому реальную рабочую точку всегда нужно смотреть на графике «расход — напор».
Например, если небольшой системе фактически достаточно характеристик насоса класса 25-40, установка 25-60 просто «с хорошим запасом» далеко не всегда дает преимущество.
Электронный насос способен уменьшить производительность, но переплачивать за заведомо избыточную модель без причины тоже нет необходимости.
Что еще проверить перед покупкой
Кроме расхода и напора необходимо учитывать:
-
монтажную длину — чаще всего 130 или 180 мм;
-
присоединительную резьбу;
-
допустимую температуру теплоносителя;
-
максимальное рабочее давление;
-
возможность использования с гликолевыми смесями;
-
доступные режимы регулирования;
-
диапазон потребляемой мощности;
-
индекс энергоэффективности EEI;
-
наличие функции удаления воздуха;
-
защитные функции;
-
возможность разблокировки ротора.
Если насос покупается вместо уже установленного, обязательно нужно сравнить монтажную длину и подключения. Модель с подходящей гидравликой, но другой длиной корпуса может потребовать переделки трубопровода.
5. Какой режим выбрать для радиаторов и теплого пола
Универсальной настройки для всех систем нет.
Для двухтрубной радиаторной системы с термостатическими клапанами обычно начинают с режима пропорционального давления.
Если дальние радиаторы не получают необходимого расхода, настройку можно постепенно увеличить.
Для теплого пола чаще используют постоянное давление. Особенно это актуально для системы с коллектором, расходомерами и несколькими контурами разной длины.
Количество контуров и их длина влияют на требуемый расход и гидравлическое сопротивление системы — подробнее об этом читайте в материале «как выбрать коллектор для теплого пола».
В системе со стабильным расходом может быть удобнее постоянная скорость.
Практическое правило простое: насос должен обеспечивать необходимую циркуляцию, но не создавать лишний напор.
Если все радиаторы прогреваются, а насос работает тихо и на сравнительно небольшой мощности, увеличивать настройку только потому, что доступен более высокий режим, смысла нет.
6. Сколько электроэнергии можно сэкономить
Потребление конкретного насоса зависит от рабочей точки и выбранной настройки.
Например, некоторые современные электронные модели способны работать на мощности в несколько ватт при небольшой нагрузке, тогда как старые нерегулируемые насосы могут постоянно потреблять несколько десятков ватт.
Рассмотрим условный пример.
Старый насос потребляет 70 Вт и работает в отопительный сезон 5000 часов:
0,07 кВт × 5000 ч = 350 кВт·ч.
Новый насос в среднем потребляет 15 Вт:
0,015 кВт × 5000 ч = 75 кВт·ч.
Разница составит:
350 − 75 = 275 кВт·ч за сезон.
Далее достаточно умножить полученную экономию на действующий тариф на электроэнергию.
Но эти цифры нельзя автоматически переносить на любой дом.
Если старый трехскоростной насос работает на первой скорости и потребляет относительно немного, экономический эффект от замены будет скромнее. Если же старый насос круглосуточно работает на высокой скорости, разница может быть намного заметнее.
Поэтому срок окупаемости рассчитывают индивидуально:
Срок окупаемости = разница в стоимости оборудования / годовая экономия на электроэнергии.
7. Когда замена старого насоса имеет смысл
Покупать электронный насос только из-за надписи «энергосберегающий» необязательно.
Замена особенно оправдана, если:
-
старый насос потребляет 60–100 Вт и работает практически постоянно;
-
в доме установлены термостатические клапаны;
-
расход теплоносителя постоянно изменяется;
-
насос приходится вручную переключать между скоростями;
-
присутствует шум в клапанах из-за слишком большого перепада давления;
-
старое оборудование уже требует замены.
Если же обычный насос исправен, потребляет немного электроэнергии и нормально работает на первой скорости, окупаемость нового оборудования может оказаться достаточно долгой.
Поэтому энергосберегающий насос для отопления частного дома стоит выбирать прежде всего по гидравлическим характеристикам системы, а уже после этого сравнивать энергопотребление, режимы управления и дополнительные функции.
Главная задача — не установить максимально мощный насос, а получить необходимый расход при минимально достаточном напоре. В правильно настроенной системе это одновременно снижает энергопотребление, уменьшает вероятность шума и обеспечивает нормальную циркуляцию через все отопительные приборы.
Источники
При подготовке материала использовалась официальная техническая документация производителей циркуляционных насосов:
-
Wilo — инструкция по монтажу и эксплуатации Wilo-Yonos PICO. Описание конструкции насоса, режимов постоянного и переменного перепада давления, рекомендации для радиаторного отопления и теплого пола.
-
Wilo — технические характеристики Yonos PICO. Данные об EC-двигателе, электронном регулировании, энергопотреблении, индексе EEI и защитных функциях.
-
Grundfos — принцип работы пропорционального давления и AUTOADAPT. Объяснение автоматического изменения производительности в соответствии с нагрузкой системы и положением термостатических клапанов.
-
Grundfos — технический каталог ALPHA2. Информация о постоянном и пропорциональном давлении, автоматической адаптации и рабочих характеристиках насосов.
-
DAB Pumps — инструкция по эксплуатации EVOSTA 2 и EVOSTA 3. Сведения о режимах регулирования, рекомендуемых сферах применения, монтаже и настройке оборудования.
Приведенные в статье расчеты энергопотребления носят справочный характер. Фактические показатели зависят от модели насоса, рабочей точки, настроек и продолжительности отопительного сезона.
