Как устроен и как работает тепловой насос. Устройство насоса для водяного отопления

Как работает циркуляционный насос: принцип подключения

Организовывая отопление загородного дома, важно учесть метраж жилища. Если это не маленькая дача, а двух или трёхэтажный дом, в котором общая площадь исчисляется сотнями квадратных метров, то для решения отопительных задач будет недостаточно естественной циркуляции теплоносителя. В таких системах давление в трубопроводе не будет выше 0,6 мПа и для эффективного движения горячей воды в системе нужно произвести подключение циркуляционного насоса. Чтобы правильно выбрать такой агрегат, подобрать подходящее место для установки, нужно понимать принцип работы этого прибора.

Особенности агрегата

Принцип действия циркуляционного насосного оборудования основан на создании непрерывной циркуляции жидкости в системе без изменения показателя давления

Циркуляционный насос – это прибор, работающий в замкнутой отопительной системе и выполняющий перемещение воды в трубопроводе. Агрегат поддерживает определённую температуру теплоносителя в системе. Прибор не восполняет потери теплоносителя и не наполняет систему. Наполнение системы осуществляется за счёт специального насоса либо определённого давления в трубах.

Принцип действия циркуляционного насосного оборудования основан на создании непрерывной циркуляции жидкости в системе без изменения показателя давления. Поскольку после установки прибор работает постоянно, главные требования к таким насосам – это низкий уровень шума при работе, экономное энергопотребление, надёжность, долговечность и простота использования.

Важно: циркуляционные насосы – это компактные приборы, которые не занимают много места и не создают шум при работе.

Сфера использования циркуляционных агрегатов для отопительных систем довольно обширная. Они устанавливаются:

в традиционных радиаторных системах;
при обустройстве водяного тёплого пола;
в геотермальных системах;
при организации горячего водоснабжения коттеджей и дач.

В отличие от систем принудительной циркуляции, данное насосное оборудование не нуждается в трубах с увеличенным диаметром. Кроме этого прибор имеет следующие преимущества:

Рекомендуем к прочтению:

быстрота нагревания помещения;
котёл можно установить в любое подходящее место;
потери теплоносителя и воздушные пробки сведены к минимуму;
за счёт термореле обеспечивается автоматическое управление температурными режимами;
затраты на электроэнергию снижаются благодаря использованию авторегулировки частоты вращения ротора;
поскольку в приборы отопления постоянно подаётся жидкость, продлевается срок их эксплуатации.

Разновидности циркуляционных насосов

Насос с «мокрым» ротором выполняется в корпусе из нержавеющей стали, чугуна, бронзы или алюминия. Внутри находится керамический или стальной двигатель

Чтобы понять, как работает это прибор, необходимо знать отличия между двумя видами циркуляционного насосного оборудования. Хоть принципиально схема системы отопления на базе теплового насоса не меняется, два вида таких агрегатов отличаются особенностями работы:

Насос с «мокрым» ротором выполняется в корпусе из нержавеющей стали, чугуна, бронзы или алюминия. Внутри находится керамический или стальной двигатель. Крыльчатка из технополимера крепится на валу ротора. При вращении лопастей крыльчатки приводится в движение вода в системе. Эта вода одновременно выполняет функции охладителя двигателя и смазки для рабочих элементов прибора. Поскольку схема «мокрого» прибора не предусматривает использования вентилятора, работа агрегата проходит практически бесшумно. Такое оборудование работает только в горизонтальном положении, иначе прибор просто перегреется и выйдет из строя. Главные преимущества мокрого насоса в том, что он не нуждается в техническом обслуживании, а также обладает отличной ремонтопригодностью. Однако КПД прибора всего 45 %, что является небольшим недостатком. Но для бытового использования этот агрегат подходит как нельзя лучше.

Насос с «сухим» ротором отличается от своего собрата тем, что его двигатель не соприкасается с жидкостью. В связи с этим агрегат обладает меньшей долговечностью. Если прибор будет работать «на сухую», то риск перегрева и выхода из строя невысокий, однако появляется угроза нарушения герметичности из-за истирания уплотнителя. Поскольку КПД сухого циркуляционного насоса составляет 70 %, его целесообразно применять для решения коммунальных и производственных задач. Для охлаждения двигателя схема прибора предусматривает использование вентилятора, который и вызывает повышение уровня шума во время работы, что является недостатком этой разновидности насосов. Поскольку в данном агрегате вода не выполняет функции смазки для рабочих элементов, в ходе работы агрегата периодически необходимо проводить техосмотр и выполнять смазку деталей.

В свою очередь «сухие» циркуляционные агрегаты по типу установки и соединения с двигателем делятся на несколько видов:

Консольные. В этих приборах у двигателя и корпуса есть своё место. Они разделены и прочно зафиксированы на нём. Приводной и рабочий вал такого насоса объединяет муфта. Для установки такой разновидности прибора потребуется соорудить фундамент, а обслуживание этого агрегата довольно затратное.
Моноблочные насосы могут эксплуатироваться на протяжении трёх лет. Корпус и двигатель располагаются отдельно, но объединяются моноблоком. Колесо в таком приборе устанавливается на валу ротора.
Вертикальные. Срок использования этих приборов доходит до пяти лет. Это герметичные усовершенствованные агрегаты с уплотнителем с торцевой стороны, изготовленным из двух отполированных колец. Для изготовления уплотнителей используется графит, керамика, нержавеющая сталь, алюминий. Когда прибор работает, эти кольца вращаются относительно друг друга.

Также в продаже есть более мощные приборы, имеющие два ротора. Такая сдвоенная схема позволяет повысить производительность прибора при максимальной нагрузке. В случае выхода одного из роторов, второй может взять на себя его функции. Это позволяет не только усилить действие агрегата, но и экономить электроэнергию, ведь при снижении потребностей в тепле, работает только один ротор.

Как работает агрегат?

Принцип действия циркуляционного агрегата очень схож с работой дренажного насоса. Если этот прибор установить в отопительную систему, то он будет вызывать движение теплоносителя за счёт захватывания жидкости с одной стороны и нагнетания её в трубопровод с другой стороны. Всё это происходит за счёт центробежной силы, которая образуется в процессе вращения колеса с лопастями. В ходе работы прибора давление в расширительном баке не изменяется. Если требуется повысить уровень теплоносителя в отопительной системе, устанавливают повышающий насос. Циркуляционный агрегат только способствует преодолению водой силы сопротивления.

Схема установки прибора выглядит так:

Рекомендуем к прочтению:

На трубопроводе с горячей водой, поступающей от нагревателя, устанавливается циркуляционный насос.
На отрезке магистрали между насосным оборудованием и нагревателем монтируется пропускной клапан.
Трубопровод между пропускным клапаном и циркуляционным насосом соединяется байпасом с обратным трубопроводом.

Такая схема установки подразумевает выброс теплоносителя из прибора только в том случае, если агрегат заполнен водой. Чтобы длительно удерживать жидкость в колесе, на конце трубопровода сооружается приёмник, оборудованный обратным клапаном.

Циркуляционные насосы, используемые в бытовых целях, могут развивать скорость теплоносителя до 2 м/с, а агрегаты, применяемые в промышленной области, ускоряют теплоноситель до 8 м/с.

Стоит знать: любой вид циркуляционного насоса работает от электросети. Это довольно экономичное оборудование, поскольку мощность двигателя у крупных производственных насосов составляет 0,3 кВт, а у приборов бытового назначения – всего 85 Вт.

Устройство насоса

Поскольку статор двигателя находится под напряжением, он отделяется от ротора при помощи стакана, выполненного из нержавейки или углеродистого материала

Главными элементами, из которых состоит циркуляционный насос, являются:

корпус из нержавеющей стали, бронзы, чугуна или алюминия;
роторный вал и ротор;
колесо с лопастями или крыльчатка;
двигатель.

Как правило, рабочее колесо – это конструкция из двух параллельных дисков, которые соединяются друг с другом посредством радиально выгнутых лопастей. В одном из дисков есть отверстие для протекания жидкости. Второй диск фиксирует крыльчатку на валу электродвигателя. Теплоноситель, проходящий через двигатель, выполняет функции смазки и охладителя для роторного вала в месте фиксирования рабочего колеса.

Поскольку статор двигателя находится под напряжением, он отделяется от ротора при помощи стакана, выполненного из нержавейки или углеродистого материала. Стенки стакана толщиной 0,3 мм. Ротор фиксируется на керамических или графитовых подшипниках для скольжения.

Помогла статья? Оцените её

Загрузка...

Рассказать друзьям и коллегам в социальных сетях

vodakanazer.ru

инструкция по монтажу своими руками, цена, видео, фото

Когда наши государственные органы вдруг принимают решения о возможности прописываться даже на своём дачном участке, они и не подозревают, как при этом с удовольствием «потирают руки» производители отопительного оборудования. Ведь если человек собирается прописаться в этом строении за городом, значит, по, меньшей мере, значительно больше времени собирается там проводить.

Идём дальше, и делаем вывод о необходимости уже более серьёзного обустройства дома. Ну, и следующий шаг в рассуждениях – необходимость капитального внутреннего отопления. В конце концов, венцом этой логической цепочки и будет необходимость установки водяного насоса для отопления, без которого немыслима любая автономная система круглогодичного жизнеобеспечения.

Некоторые модели водяных насосов настолько компактны, что просто просятся к покупке и всем свои видом убеждают в её необходимости

Открывая для себя совершенно неожиданные взаимосвязи

А почему, собственно говоря, водяные топливные насосы только для частных домов? Существуют такие мощные модели, что способны обеспечить и функционирование автономной системы отопления и большого многоквартирного дома.

Аккуратно подобранные и точно установленные в систему насосы для водяного отопления выполняют незаметную, но очень важную функцию, создают уют в доме

Водяные насосы для отопления являются неотъемлемой частью любой подобной системы, состоящей в полном объеме из :

Топливного котла;
Водяного насоса;
Гидравлического коллектора;
Гидравлического контура в виде системы трубопроводов;
Радиаторов;
Смесительный контур, как дополнительный элемент системы;
Датчики давления, температуры и потока воды в системе, как очень желательные для контроля работы, по крайней мере, первые два должны быть обязательно;
Системы защиты от перегрева и чрезмерного давления, как обязательные при установке системы массового использования;
Клапаны сброса воздуха, воздухоотводы.

Нельзя сказать, что какая-то из перечисленных систем является более важной, какая-то менее. Важны все и отсутствие любой может негативно сказаться даже не на качестве работы системы, а в целом на её работоспособности. Но именно циркуляционный водяной насос является «сердцем» всей системы отопления, обеспечивающим прокачку теплоносителя — воды.

Установка мощного водяного насоса требует выделения для него специального помещения

Рынок отопительного оборудования предлагает целую гамму всевозможных водяных насосов на все случаи жизни и любые обстоятельства.

Умный выбор такого прибора поможет вам :

значительно сократить затраты на электроэнергию, необходимую для функционирования насоса и всей системы;
не потерять уют и комфорт своего жилища – ведь водяные насосы отнюдь не бесшумные устройства;
увеличить качество отопления и производить его регулировку – благодаря регулировке скорости потока воды в системе, чем и заведует прибор.

Правильный расчёт всей схемы установки – принципиально важный фактор использования водяного насоса

Перед тем как принять решение о приобретении данного оборудования, настоятельно рекомендуется документально создать схему всего контура отопления здания, не забыв уважать такой прибор, как водяной насос, подумать и о способе подключения к источнику теплоносителя.

Критерием же выбора самого циркуляционного насоса отопления может служить одна, но принципиально важная его характеристика – обеспечиваемый им напор воды. Этот показатель не зависит от мощности всей системы, служит ли она для частного подворья или для многоквартирного здания, и составляет от 2 до 4 метров водяного столба.

Полезный совет!Имейте в виду, что все расчёты отопительной системы и водяного насоса в частности, проводятся, исходя из максимального режима работы.Именно этому режиму и должны соответствовать все вспомогательные элементы – стыковочные элементы, всевозможные фитинги и заглушки.Ошибок здесь быть не должно, разгерметизация системы может дорого обойтись её владельцу.Поэтому крайне важно устанавливать последовательно с водяным насосом в систему отопления датчик критического падения давления, позволяющий немедленно отключать насос в аварийных ситуациях.

Критерии выбора водяного насоса

Критериями выбора этого оборудования являются следующие :

Количество тепла, необходимое для обогрева здания – является прямым следствием его общей площади;
Климатические условия местности – здесь приходится вспомнить пресловутое глобальное потепление. Действительно, говорят, если бы на знаменитых альпийских курортах не делали летнее снегозадержание, больше 20% всех горнолыжных трасс зимой были бы непригодны для использования. Но относитесь к этой погодной коллизии очень осторожно, они часто приводят и к значительным броскам температуры вниз;
Состояние помещений – наличия утеплителей на стенах, полу и потолке, вида оконных систем, в первую очередь, наличия двух или даже трехкамерных стеклопакетов.Нужно иметь в виду, что стеклопакеты сами по себе прекрасно держат тепло, хотя и создают иногда проблемы с достаточной вентиляцией.

Надёжность всей конструкции насоса – гарантия его долговременной работы без какого-либо вмешательства для выполнения ремонта

Безусловно, дополнительные используемые средства утепления могут помочь как в сбережении тепла, так и в экономии на финансовых затратах при создании системы отопления и покупке каждой из её составляющих, в частности, водяного насоса.

Установка системы и водяного насоса, обслуживание

План установки системы отопления должен быть создан заблаговременно. Но это та часть работы, которую не выполняют своими руками. Для проведения всех работ принципиально важно пригласить представителей специализированных компаний, которые способны выполнить всю работу, что называется, «под ключ».

Даже если в вашем распоряжении будет инструкция с описанием каждого прибора вашей будущей системы, она вам мало чем поможет. Только специалисты с опытом работы способны создать по-настоящему функционирующую с достойным коэффициентом полезного действия отопительную систему, в которой каждый элемент имеет своё строгое и вполне определённое место.

Установка водяного агрегата предполагает использование и целого набора дополнительного оборудования – от кранов и фильтров до датчиков и фитингов

Моделей водяных насосов для отопления существует множество. Ставя задачу перед исполнителями всех работ, обязательно контролируйте не только соблюдение всех характеристик работы прибора, но и известность на рынке той фирмы, насосом которой вы собираетесь пользоваться.

Критерием выбора могут служить:

дизайнерские качества самого оборудования, и,
его оснащённость вспомогательными датчиками контроля работы.

Промышленного назначения водяные насосы гораздо большего размера, но и стоящие перед ними задачи выходят далеко за пределы одного только дома

На завершении создания отопительной разводки дело не заканчивается. Очень важно в будущем проводить обслуживание. Это будет особенно важно, если система берёт теплоноситель из общей системы подачи воды, не имеющей фильтров её очистки.

Не стоит пугаться со временем возникающих шумов при работе водяного насоса. Обычно это связано с наличием в системе воздуха. Поэтому, воздух необходимо удалить перед первым запуском системы и в дальнейшем постоянно производить эту операцию по мере необходимости.

И, кажется, раз улицы чисты, …

Использование такого устройства, как отопительный водяной насос, требует к себе и особого отношения:

Во-первых, постоянного контроля работы;
Во-вторых, периодического обслуживания;
В-третьих, содержание всего контура отопления в идеальной чистоте. Здесь нужно руководствоваться словами поэта, вынесенные в заголовок, которые продолжим «… чисты у нас слова и совесть».Другими словами, не следует в будущем сетовать на проблемы с устройством, если после установки его, вы даже забыли, как он вообще выглядит.А помещение, в котором он находится, давно превращено в склад макулатуры и автозапчастей. Культура производства – важнейшая составляющая успешной работы насоса.

Полезный совет !Если вы не уверены в своей возможности постоянно следить за работой насоса, очень советуем заключить договор с соответствующей организацией на обслуживание всей системы отопления.Оставьте только себе задачу контроля за показаниями приборов и вызова Мастеров в случае возникновения нештатных ситуаций.

В любом деле очень важно не забывать и об эстетической стороне дела, тогда и само оборудование ведёт себя вполне надёжно

Водяные насосы являются одним из самых ответственных элементов всей системы отопления. Обязательно ознакомьтесь со всеми возможными фото и видео материалами на нашем сайте, обязательно исследуйте такой важный аспект как «цена».

Во многом от качества и характеристик устройства зависит и качество работы всей системы. Отнеситесь к выбору насоса с предельной ответственностью, и тогда вам не придётся зимой, да ещё под Новый год, решать совершенно не ко времени проблемы, вызванные вашей беспечностью в прошлом.

otoplenie-gid.ru

устройство и принцип работы для отопления дома + фото и видео

Тепло и комфорт в наших домах независимо от времени года и погоды за окном обеспечены источниками энергии, которые иссякают с ошеломляющей скоростью. Задумываемся ли мы о том, что когда-то закончатся запасы нефти, газа, угля и радиоактивных элементов? Нет, человечество беспечно и расточительно. Сохранить богатства недр для последующих поколений позволяют устройства, которые используют альтернативные, возобновляемые источники энергии. Одним из таких изобретений является тепловой насос, принцип работы которого основан на использовании тепла, находящегося на поверхности Земли и в её атмосфере. Рассмотрим устройство теплового насоса и возможность его применения в современных отопительных системах.

Как работает тепловой насос

Конструкцию «умножителя тепла» предложил еще в 1852 году лорд Кельвин. В его работе использовался основной принцип теплового насоса – постепенный отбор низкотемпературного тепла, его накопление и отдача в виде энергии с высокой температурой. Данный процесс был описан «циклом Карно» в далеком 1824 году.

С тех пор прошло немало лет, а с тепловым насосом сейчас знаком каждый ребенок и стоит он на любой кухне. Вы не ослышались, ведь ваш холодильник – это тот же тепловой насос, только работающий в других целях. Вы ведь замечали, как нагревается задняя стенка холодильника? А задумывались ли вы о том, что его повышенная температура – не что иное, как тепло, отобранное агрегатом у продуктов, которые вы загрузили в него после похода в супермаркет.

Принцип действия теплового насоса

Похожим образом функционирует и тепловой насос. Основным его элементом является мощный компрессор, позволяющий создавать высокое давление. К нему присоединен испаритель – радиатор из тонких трубок с высокой теплопроводностью. При работе компрессор нагнетает теплоноситель, в роли которого выступает хладагент. Это вещество способно кипеть и испаряться при низкой температуре. Компрессор создает давление в десятки атмосфер, поэтому хладагент испаряется даже при отрицательных температурах. На входе в испаритель сечение трубопровода уменьшается до диаметра в десятые доли миллиметра, происходит распыление хладагента и он переходит из жидкой фазы в газообразное состояние, при этом поглощая тепло.

Далее на пути теплоносителя установлен конденсатор, в котором хладагент отдаёт тепло радиатору, охлаждается и снова превращается в жидкость, а затем возвращается в компрессор. Такой цикл повторяется многократно. При этом доля энергии, которую потребляет компрессор теплового агрегата, составляет около 20% от производимого им количества теплоты. Остальные 80% он «заимствует» у окружающей среды. Так как тепловой энергией обладает любой предмет, имеющий температуру выше абсолютного нуля, отобрать эту энергию можно при условии, что температура рабочего тела будет еще ниже. С этой ролью отлично справляются современные хладагенты.

Тепловую энергию насос может брать как из геотермальных источников, так и из атмосферы. Важной особенностью современных агрегатов является возможность работы не только на обогрев, но и на кондиционирование помещения в тёплое время года.

Современные тепловые насосы – высокотехнологичные агрегаты

Преимущества тепловых насосов

Главным достоинством тепловых насосов является их высокая эффективность. 1кВт электроэнергии, которую потребляет устройство такого типа, способно дать для отопления дома дополнительно 4-5кВт тепловой энергии. Это значит, что производительность тепловых помп по сравнению с традиционными электрическими отопительными приборами, составляет 400-500%.

Не менее важным преимуществом приборов, работающих по циклу Карно, является их высокая надёжность и долговечность (достаточно вспомнить советские холодильники ЗИЛ, работающие более полувека). Современные компрессоры тепловых агрегатов не менее надёжны, но более экономичны.

Тепловые насосы практически не требуют никакого обслуживания и способны работать на протяжении многих лет.

И последнее: несмотря на высокую стоимость установки, данные отопительные агрегаты имеют срок самоокупаемости 2-3 года. Это один из самых низких показателей среди всех типов устройств, используемых в системах отопления.

Виды тепловых насосов

В зависимости от того, какую среду использует устройство для производства энергии и каким способом происходит ее передача, различают пять видов тепловых помп:

воздух-вода;
воздух – воздух;
вода – вода.
вода – воздух;
грунт – вода;

Три последних вида тепловых насосов называют геотермальными, так как они используют энергию тепла подземных вод или грунта. Такие устройства осуществляют теплообмен, функционируя с открытым или закрытым циклом работы.

Схема геотермального теплового насоса типа вода-вода с открытым циклом

Геотермальные насосы с открытым циклом

Принцип работы таких агрегатов заключается в перекачивании грунтовых вод в тепловой насос, установленный внутри здания. При этом вода отдаёт тепловую энергию и возвращается обратно в подземный резервуар на некотором расстоянии от места забора.

Огромное преимущество данного метода заключается в одновременном водоснабжении дома за счет использования воды из скважины. Другим плюсом является высокая эффективность работы такого насоса, связанная со стабильно высокой температурой воды в любое время года. Несомненным достоинством является и экологичность насосов с открытым циклом, так как всю установку можно рассматривать как систему сообщающихся сосудов, которые не оказывают влияния на уровень грунтовых вод в горизонте. Правильно установленные скважины абсолютно не нарушают природный баланс, обеспечивая стабильные поставки тепла для отопления дома в холодное время года и отвод излишков теплоты летом. Конструктивно агрегаты с открытым циклом встроены в систему водяного отопления и представляют собой классический пример тепловых насосов с водой в качестве теплоносителя.

Тепловые насосы закрытого цикла с теплообменником

Геотермальные агрегаты такого вида функционируют за счет прокачивания теплоносителя по коллекторному трубопроводу, размещенному в открытом водоёме или грунте. При этом теплоноситель прогревается за счёт теплоты воды или недр земли, возвращается к конденсатору насоса и отдает тепловую энергию для обогрева здания.

Закрытый первичный контур геотермального теплового насоса

При установке коллектора в озере необходимо, чтобы его расстояние от дома было не более чем 100 метров, а глубина и береговая линия соответствовали требованиям к монтажу. Достоинством такой системы, как и других подобных систем, использующих водоёмы, является относительно низкая цена.

Для установки теплообменника в грунт используют горизонтальный или вертикальный коллектор – зонд. Такой трубопровод представляет собой систему труб, горизонтально и (или) вертикально установленных в грунте. Длина вертикального зонда может варьироваться от 50 до 200 метров в глубину земли. Это самый эффективный тепловой агрегат, позволяющий получать на каждый затраченный 1кВт электроэнергии до 5кВт теплоты. Минусом такой установки является её стоимость – самая высокая среди всех систем такого типа. Несмотря на высокие капиталовложения, тепловые насосы закрытого цикла типа грунт-вода и вода-вода получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Германии.

Монтаж грунтового теплообменника геотермального теплового агрегата

Тепловые насосы воздух-воздух и воздух-вода

Агрегаты этого типа используют тепло атмосферы. Даже при отрицательных температурах наружный воздух имеет некоторое количество тепла. Эту энергию и отбирает тепловой насос у воздушной среды. По принципу отбора тепла у атмосферного воздуха функционируют современные инверторные кондиционеры, имеющие клапан обратимости, который позволяет им работать как на обогрев, так и на охлаждение. Главным недостатком устройств такого типа можно считать работу в крайне нестабильной воздушной среде. Продуктивность этих тепловых помп очень сильно зависит от температуры «за бортом». В самых благоприятствующих условиях агрегаты такого типа могут привлечь до 4кВт тепловой энергии на каждый 1Квт электрической. Выбирая такой прибор для отопления своего дома, следует помнить о том, что ниже нуля градусов эффективность их работы резко уменьшается, а при дальнейшем снижении температуры обмерзает наружный теплообменник агрегата, в связи с чем его работа в режиме теплового насоса не представляется возможной и прибор переходит в режим простого электрообогревателя.

Тепловой агрегат типа воздух-вода

Тепловые насосы, использующие в качестве теплоносителя воздух, успешно используются в странах с умеренно-континентальными погодными условиями. В случае использования таких устройств в районах с континентальным и резко-континентальным климатом, требуется установка дополнительных отопительных систем для работы в наиболее холодное время года.

Работа теплового насоса воздух-вода (видео)

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

remkasam.ru