Многих интересует, как работает термический насос для отопления дома. В статье мы доступно опишем механизм работы теплонасоса для подогрева жилища, виды термических насосов, их особенности.
Свои вопросы и замечания вы сможете бросить в комментах. Мы попытаемся отреагировать на них как можно резвее.
Содержание статьи Скрыть
Механизм работы термического насоса для отопления дома
Термический насос (теплонасос, термопомпа, ТН) – оборудование для подогрева дома, коттеджа, дачи, апартаментов либо квартиры. Он генерирует тепло из среды (воды, воздуха, земли) и переносит его в здание.
За счет того что ТН не производит тепло, а переносит его из одной среды в другую, его эффективность более 100% и может достигать 1000%. КПД термического насоса – его отличие от систем получения тепла, таких как:
- Котлы;
- Бойлеры;
- Конвекторы;
- Электронагреватели; .
Есть два типа термических насосов – компрессорные (компрессионные) и абсорбционные. Но последние применяют в индустрии – они еще не распространились на личные домовладения. Потому разглядим только компрессорные (парокомпрессионные) термические насосы.
Ординарными словами можно обрисовать принцип деяния термического насоса для отопления дома так: «холодильник наоборот». Как работает последний, вы сможете прочиталь в статье о механизме работы холодильника. Для переноса тепла в нем служит теплоноситель (хладагент, фреон).
Теплоноситель попадет в испаритель (радиатор, магистраль, поле, скважину), где греется от окружающей среды. Дальше его сжимает компрессор, в каком увеличивается его давление и температура.
В случае с грунтовыми и водяными термическими насосами, теплоноситель получает термическую энергию от рассола, который циркулирует в трубах, погруженных в воду, либо уложенных в грунте.
После компрессора теплоноситель дает тепло в воздух, воду либо другой теплоноситель, которые применяются для отопления строения. Охлажденный теплоноситель попадает в конденсатор, в каком он охлаждается.
Этот цикл повторяется опять и проходит в замкнутом виде. На приведенном ниже видео показан механизм работы термического насоса:
Особенности различных видов теплонасосов
Воздушные – самые дешевенькие из термических насосов, имеют низкую производительности зимой и высшую летом. Это обосновано тем, что температура воздуха сильно находится в зависимости от сезона. Они ординарны в монтаже и подключении, их почаще применяют для подогрева весной либо осенью либо как дополнительный источник недорогого тепла.
Цены термических насосов, водяного и грунтового (геотермального) типов, не много отличаются. Но цена укладки магистрали в водоем ниже чем бурение скважин либо укладка геотермального поля. Потому если вблизи есть озеро, пруд либо река, целесообразнее устанавливать водяной ТН.
Виды термических насосов для отопления дома
Термический насос может нагревать три среды – воду, воздух теплоноситель. Воздух применяется для отопления дома через вентиляцию, фанкойлы либо внутренние блоки. Вода и теплоноситель циркулируют в радиаторных системах, теплых полах и стенках.
Основное название термического насоса находится в зависимости от среды, из которой он получает тепло. Водяной – из воды, воздушный – из воздуха, грунтовый либо геотермальный – из грунта и грунтовых вод.
Четкое название Термического насоса показывает на среду, в которую он передает тепло. ТН грунт-вода получает энергию из земли и нагревает воду либо теплоноситель, вода-воздух – получает тепло из воды и подогревает воздух.
Воздушные термические насосы
Термопомпы воздух-воздух похожи на кондюк и состоят из внешнего и внутреннего блоков, время от времени сделаны как моноблок с воздуховодами. Механизм работы термического насоса воздух-воздух – в отборе тепла из воздуха снаружи строения и нагрева его снутри.
ТН воздух-вода состоит из внешнего блока и бойлера (бака-накопителя), или как моноблок в каком они объединены. Механизм работы термического насоса воздух-вода – он охлаждает внешний воздух и нагревает воду либо другой теплоноситель.
Водяные термические насосы
Термический насос вода-вода состоит из блока с теплообменником либо накопителем и состоящей из нескольких труб магистрали (поля), погруженной в водоем, по которой циркулирует теплоноситель. Механизм работы термического насоса вода-вода – отбор тепла из водоема и нагрев воды либо теплоносителя.
ТН вода-воздух – это магистраль и моноблок, в каком греется воздух для подачи на фанкойлы либо вентиляцию. Время от времени в таких термических насосах применяют внутренние блоки по типу кондиционерных.
Грунтовые термические насосы
Такие термические насосы применяют тепло земли, зачем или бурят скважины, или геотермальное поле, по которым циркулирует теплоноситель либо рассол. В первом случае бурятся несколько скважин, отстоящих друг от друга на расстоянии более 1-го метра. Во 2-м — на глубине до два метров укладываюется горизонтальные трубы.
Грунтовые термические насосы косвенного термообмена имеют два контура. В первом, уложенном в поле либо скважине, циркулирует жидкость (рассол, смеси пропиленгликоля, этиленгликоля), которая передает тепло теплоносителю (фреону), который иркулирует по второму контуру. конкретно там происходят иклы конденсаии и испарения, передающие тепло.
Термические грунтовые насосы прямого термообмена имеют один контур. В нем иркулирует фреон. За счет его огромного количества цена монтажа такового типа ТН выше.
Термические насосы грунт-вода или имеют интегрированный бак-накопитель, или маленький бак-теплообменник. ТН типа грунт-воздух или выполнены как моноблок с каналом подачи нагретого воздуха, или нагревают его через внутренние блоки по типу кондиционерных.
Эффективность и необходимость
КПД термических насосов находится в зависимости от их производительности и свойства. К примеру, воздушные ТН зависимо от модели и цены могут создавать при +5 градусов от два до 5 кВт тепла на один кВт затраченной электроэнергии. У грунтовых и водяных термопомп все находится в зависимости от оборудования, некоторые имеют КПД до 1000%, но стоимость такового термического насоса большая.
В статье мы разобрали механизм работы термического насоса для подогрева строения, а вопрос о выборе, покупке и установке каждый должен решать без помощи других. В любом случае, термические насосы – достойная кандидатура другим источникам тепла. В особенности беря во внимание, что газ и жесткое горючее повсевременно дорожают. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!
Разновидности циркуляционных насосов на примере марки Grundfos
Отопительное оборудование
Циркуляционные насосы отлично зарекомендовали себя при обустройстве отопительных систем. Конструктивно насос имеет очень похожее строение с устройством помпы. Обычно корпус насосного оборудования осуществляется из довольно крепких и коррозиестойких материалов (латунь, бронза, чугун, нержавеющая сталь). Данный материал способен отлично вести взаимодействие как с брутальной средой, так и с высочайшими температурами.
Механизм работы
Механизм работы циркуляционного насоса заключается в его возможности создавать центробежную силу снутри корпуса, в следствии чего происходит увеличение давления во внутреннем резервуаре насоса. Благодаря этому происходит выталкивание теплоносителя в выходное отверстие насоса. Повторение цикла обеспечивает устойчивый напор во всей системе.
Все циркуляционные насосы делятся на два типа:
- насосы с «мокрым» ротором;
- насосы с «сухим» ротором.
Оборудование с «сухим» ротором
Данный механизм отличается высочайшим уровнем КПД. Этот показатель доходит до 80%, что позволяет применять данное оборудование при монтаже отопительных систем в огромных и производственных помещениях. При всем этом конкретно ротор работает без прямого контакта с жидкостью. Данный тип циркуляционных насосов имеет и ряд значимых недочетов. Основным из которых можно отнести тот факт, что работа насоса просит неизменного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию сторонних примесей и воздушных пузырьков, что может привести к нарушению плотности в уплотнительных кольцах. Высочайший шум работающего механизма так же можно отнести к его недочетам при использовании в системах отопления личных домом и маленьких помещений. Сейчас на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором
- блочные
- вертикальные, тут выходные и входные патрубки размещены вертикально на одной оси
- горизонтальные(консольные), тут оба патрубка перпендикулярно друг дружке.
Агрегаты с «мокрым» ротором
В этом случае ротор так же не имеет прямого контакта с перекачиваемой жидкостью. Но особенность конструкции позволяют производить поддержку ротора в механизме за счет особых железных либо глиняних уплотнителей, выполненных в виде колец. Вот конкретно наличие этих уплотнительных колец и обеспечивают защиту механизма от прямого воздействия воды на ротор. Механизм работы заключается в следующем: между 2-мя трущимися друг об друга уплотнительными кольцами появляется еле приметный, очень узкий слой воды. Вот конкретно наличие этого слоя и обеспечивает поддержание нужной различия давления в рабочей камере насоса. Сразу при работе оборудования происходит сильное сжатие колец друг дружке, этот фактор обеспечивает еще огромную плотность насоса. Остывание и смазывание мотора, в этом варианте выполнения, происходит за счет воды, которая проходит через рабочую полость агрегата. Данный вид циркуляционных насосов обладает вблизи преимуществ перед насосами с «сухим» ротором. Фактически бесшумный, обладает умеренным весом и маленькими габаритами, не просит неизменного присутствия во время долговременной эксплуатации, энергоэкономичен.
Большей популярностью при установки автономного отопления естественно пользуются циркуляционные насосы с «мокрым» ротором. Бесспорным фаворитом на русском рынке являются насосы голландской компании Grundfos. Давайте на примере ее линейки разберем главные функции, которыми владеют циркуляционные насосы сейчас.
Компания с долголетним опытом работы в области производства оборудования для систем отопления представляет насосы новейшей линейки Alpha. Данные модели пришли на замену уже известным насосам линейки UPS.
Модели насосов Grundfos
Насосы UPS – это агрегаты с циркуляционного типа, с влажным ротором. На данных моделях применяется мотор с асинхронным видом деяния. Насос укомплектован специальной клеммой коробкой, которая обеспечивает подключение агрегата к электроэнергии. При начальном запуске рекомендуется открыть технологическое отверстие и спустить воздух из рабочей камеры насоса. Так же в конструкции предусмотрена возможность ручной прокрутки ротора в случае его закисания. Данные насосы владеют 3-мя высокоскоростными режимами работ, которые выставляются вручную и обеспечивают устойчивую работу определенных систем.
Насосы новейшей модели AIpha два (L) являются первыми в общей линейки серии. Данный наос обладает более широкими способностями чем насосы серии UPS. Тут находится электродвигатель, который имеет неизменные магниты на корпусе. Если один из магнитов удалить, что в почти всех случаях делают российские умельцы, можно существенно уменьшить энергопотребление агрегата. Так же в новейшей конструкции отсутствует технологическая гайка для выпуска воздуха. В этой модели происходит автоматический сброс воздуха при краткосрочном включении насоса на третьей скорости. Подключение к электропитанию стало проще, это происходит при помощи штекерного разъема. Данная модель обладает уже семью режимами работы. К имеющимся трем прибавилось еще два режима работы с неизменным перепадом давления и два режима пропорционального регулирования.
Работа насоса в режиме неизменного перепада – подразумевает устойчивую работу насоса даже в тех случаях, когда в системе происходит конфигурации расхода воды и перепад давления. Создаваемый насосом определенный уровень давления, всегда будет автоматом поддерживается на этом же уровне.
Режим пропорционального регулирования – данный режим работы обеспечивает надежное функционирование насоса в случае, когда в системе происходит переменный расход. Данный режим не заменим если в процессе использования происходит периодическое перекрывание радиаторов, что приводит к возрастанию давления в системе. Происходит автоматическое понижение скорость вращения насоса, в итоге расход и напор в системе будет пропорционально уменьшаться. Главных режимов работ все таки три. Системы, в каких они используются;
- теплые полы,
- однотрубные системы,
- тупиковые системы,
- коллекторные системы,
- двухтрубные системы,
- радиаторные системы.
Самой инноваторской можно именовать модель AIpha 3. Эту модель можно рассматривать как очень четкий инструмент способным сразу обеспечивать надежную работу всей системы и в тоже время позволяет держать под контролем расход теплоносителя. Эту возможность можно применять вместе с приложением Grundfos GO Balance. Наличие этих приложений позволяют производит настройку всей топливной системы на удаленном расстоянии. Данное оборудование можно применять и для измерения и балансировки всей системы отопления, устанавливая его на место другого циркуляционного насоса, подходящего по своим габаритам и размерам. В особенности неплох насос при балансировке радиаторов, маленьких петель в системе теплый пол, также при малых расходах теплоносителя. Наличие способности трехкратной градации режимов как неизменного, так и пропорционального напора делают данную модель очень надежной и продуктивной. Ведь как понятно, для любого мастера производящим установка отопительной системы, очень принципиальным является способность монтируемого оборудования обеспечить обычный расход теплоносителя, а для заказчика принципиальным является надежность и экономичность данной системе. Циркуляционный насос дает хороший результат обоим. Экономный и довольно обычной в обслуживании данный насос очень отлично подходит для обустройства автономного отопления в пригородных домах и отдельных квартирах.
Расчет мощности циркуляционного насоса
Для длительной и высококачественной работы всей системы отопления нужно хорошо произвести расчеты по выбору циркуляционного насоса. Не всегда, наличие нескольких насосов в системе обеспечивают надежную работу всей системы. Да к тому же это приводит к лишним, и достаточно осязаемых вещественным затратам, как в период монтажа, так и период эксплуатации. Верно выбранное оборудование поможет значительно сбережет бюджет и оградит от ненадобных издержек в предстоящем.
Все циркуляционные насосы владеют 2-мя основными чертами — это объём и напор. Эти свойства нужны знать, дабы верно высчитать производительность избранного оборудования. Разглядим вариант расчета подбора насосного оборудования для личного дома в двести кв. м.
1-ое, определимся с объемом, который насос способен прокачать. Эта одно из основных технических характеристик насоса он должен обеспечивать надежную и долговременную работу оборудования. Объем рассчитывается при помощи формулы П=3,6 х Q/ (c х ∆Т). Где 3,6 это неизменная величина. Q- это мощность термический системы, высчитывается из расчёта 10 квадратных метров равна одному киловатту термический энергии. С- величина удельной теплоемкости теплоносителя, обычно роль теплоносителя исполняет вода, удельная емкость воды составляет 4,2 кДж/кг. И в конце концов ∆Т- это разница температуры теплоносителя. Замеры должны делается в 2-ух точках- это на точке выхода теплоносителя из нагревающего оборудования и на точке возврата теплоносителя назад в нагреватель. Обычным параметром считается разница в 20 градусов. Для систем с теплым полом эта разница должна достигать всего 5 градусов.
В конечном итоге получаем следующий расчёт:
Получили 0,857 куб/ч таковой объем должен обеспечивать насос для перекачивания воды в доме площадью в двести кв.м.
В предстоящем необходимо произвести расчёт напора, который должен выдавать насос. Данный показатель так же очень важен для обычной работы всего оборудования. Произвести данные расчёты можно при помощи формулы; Н= NхК
N– это количество этажей в доме, тут необходимо учесть цокольные и подвальные помещения если предусматривается их отопление данной системой.
К- величина усредненного сопротивления в системе отопления, такая величина обычно составляет с лучевой разводкой 1,85, а с двухтрубной системой разводки величина составляет 1,1. Двухтрубная система имеет меньше извивов что и обуславливает наименьшую единицу сопротивления.
В рассматриваемом варианте мы возьмем самый распространённый метод разводки – это лучевая.
Производим расчёт, в этом случае мы имеет одноэтажное строение, но приборы отопления размещены в подвальном помещении из этого получаем: Н= 2х1,85, итого нужный напор для обеспечения обычной работы системы отопления нужна в размере 3,7 метра.
В конечном итоге мы рассчитали характеристики, которые должен поддерживать циркуляционный насос. Стоит так же учесть, что насос необходимо выбирать с маленьким припасом по показателям.
Проведя эти довольно обыкновенные вычисления можно произвести выборку циркуляционного насоса, который полностью удовлетворит размеренную работу всей системы отопления.
Устройство и механизм работы циркуляционного насоса
Циркуляционный насос делает функцию принудительной циркуляции теплоносителя в системах отопления закрытого и открытого типов. Циркуляционный насос состоит из железного нержавеющего корпуса, к которому крепится электрическая часть, состоящая из обмотки статора, снутри которого вставлен ротор.
На валу ротора закреплена крыльчатка, которая при подаче электричества крутится, и делает втягивание теплоносителя с одной стороны и выброс его в трубопровод системы с другой стороны. Создаваемый насосом напор, преодолевает гидравлическое сопротивление частей системы отопления и производит циркуляцию теплоносителя.
Непременно, система отопления, со интегрированным циркуляционным насосом, является более действенной, так как подогрев маленького дома осуществляется в течении нескольких минут после пуска отопительного котла. Грамотная установка циркуляционного насоса в систему отопления, существенно повысит ее эффективность и сделает такую систему экономичнее в плане расхода энергоресурсов (как указывает практика, экономия газа составит приблизительно на 20 5 – 30%). За счет чего происходит экономия? Подогретый теплоноситель будет резвее подаваться на радиаторы и резвее ворачиваться в котел наименее охлажденный, а более теплый теплоноситель резвее подогреть, соответственно понижается нагрузка на котел, который к тому же будет пореже врубаться.
Типы циркуляционных насосов
По конструкционным особенностям циркуляционные насосы делятся на механизмы «мокрого» и «сухого» типа.
Конструкционная особенность насосов сухого типа состоит в том, что ротор не находится в прямом контакте с теплоносителем, так как его рабочая поверхность и электродвигатель разбиты особыми уплотнительными нержавеющими кольцами. Узкая пленка воды, находящаяся между кольцами, при вращении герметизирует соединение за счет различия давления во наружной среде и системе отопления. Прижимающая пружина делает неизменное поджатие колец по мере их износа и обеспечивает их «самоподгонку». КПД циркуляционных насосов с сухого типа составляет восемьдесят %. Но, насосы данного типа довольно гулкие и поболее требовательны в обслуживании, в сопоставлении с насосами влажного типа и изредка применяются в личном отоплении.
Циркуляционные насосы влажного типа отличаются от «сухих» тем, что ротор совместно с крыльчаткой находятся в прямом контакте с теплоносителем, который и охлаждает устройство и сразу играет роль смазки. В насосах такового типа ротор и статор разбиты особым «стаканом» выполненным из нержавеющей стали, который обеспечивает плотность части электродвигателя, находящейся под напряжением. Все части циркуляционного насоса влажного типа, работают в перекачиваемой среде.
КПД таких насосов составляет около 55%, но, они наименее гулкие и нетребовательны в обслуживании. Их производительности полностью довольно для систем маленьких протяжностей, потому их более нередко применяют в личном отоплении.
Как избрать циркуляционный насос для системы отопления
Выбирая циркуляционный насос учитываются такие характеристики, как его мощность, поперечник трубопровода, температура теплоносителя, уровень напора теплоносителя, производительность и пропускную способность отопительного котла.
Характеристики циркуляционного насоса отображены в его маркировке. К примеру, маркировка 25-60 – что она обозначает? 20 5 – поперечник присоединительного размера в мм., в этом случае это один дюйм, а шестьдесят – это давление либо высота подъема. В этом случае высота подъема составляет 6 метров водяного столба либо 0,6 атмосфер.
Хоть какой циркуляционный насос имеет три ступени мощности. Любая ступень мощности характеризуется собственной производительностью, другими словами объемом теплоносителя который прокачивает насос в один час.
Производительность циркуляционного насоса впрямую находится в зависимости от протяженности трубопровода (обычно при расчетах, на 10 м/п трубопровода приходится приблизительно 0,5 м. насосного напора). Также не стоит забывать, что чем уже сечение труб в системе, тем большее сопротивление будет испытывать теплоноситель.
Расход теплоносителя рассчитывают просто приравнивая его к характеристикам мощности отопительного устройства. К примеру, при мощности котла составляющей 20 5 кВт, расход теплоносителя будет составлять 20 5 л/мин. Радиаторам мощностью пятнадцать к Вт нужно пятнадцать л/мин воды.
При протяженности трубопровода системы отопления менее восемьдесят м., довольно будет установки 1-го насоса, при более долговременной протяженности трубопровода нужно устанавливать два и поболее циркуляционных насоса.
Установка циркуляционного насоса – особенности монтажа
1-ое что следует выполнить перед установкой циркуляционного насоса – найти место монтажа. Необходимо учесть то, что циркуляционный насос нуждается в повторяющемся обслуживании, потому он обязан иметь к для себя открытый доступ.
Более среднее место для его установки, перед отопительным котлом, на оборотном трубопроводе. Все дело в том, что в высшей части котла с течением времени может скапливаться воздух и при установке насоса на подаче, будет происходить вытягивание воздуха из котла, что будет приводить к образованию вакуума и к закипанию завоздушенной части котла. Если же насос устанавливается перед котлом, то он будет вталкивать теплоноситель в него, что не будет приводить к образованию воздушных пробок. Не считая этого, такая система монтажа предугадывает работу циркуляционного насоса при более низких температурах (на обратке температура теплоносителя всегда ниже, чем на подаче), а это продлевает срок его эксплуатации.
Очень принципиальный момент монтажа – это положение вала циркуляционного насоса. Вал в неотклонимом порядке должен размещаться в строго горизонтальном положении, по другому насос будет находиться в воде не вполне, и в наилучшем случае будет терять до 30% производительности, а в худшем – рабочая зона из-за перегрева может выйти из строя.
На избранном участке монтажа циркуляционного насоса рекомендуется устанавливать, так именуемый, байпас (обводная линия). Байпас нужен для того, дабы в случаях отключения электричества либо выхода насоса из строя теплоноситель циркулировал через открытия краны по главному трубопроводу, и отопительная система продолжала работать уже в режиме естественной циркуляции.
Следует непременно держать в голове, что поперечник трубы обводной полосы (байпаса) должен быть меньше поперечника основного трубопровода.
Перед насосом непременно нужно установить фильтр грубой чистки, который будет защищать крутящиеся элементы механизма от маленьких механических частиц. В особенности не нужно попадание мусора на крыльчатку, которая может просто заклинить, что приведет к сгоранию обмотки и выходу насоса из строя.
С обеих сторон насоса нужно установить запорную арматуру (обыденные шаровые краны). Перекрыв их, в случае необходимости, можно выполнить демонтаж либо сервис циркуляционного насоса без полного слива теплоносителя из системы.
Еще больше правильны будет внедрение заместо 1-го из шаровых кранов оборотного клапана.
Система будет смотреться следующим образом: перед фильтром грубой чистки устанавливается шаровый кран, за фильтром устанавливается циркуляционный насос, а за насосом заместо второго шарового крана – оборотный клапан.
При использовании оборотного клапана по мере надобности также можно демонтировать циркуляционный насос, перекрыв всего только один шаровый кран – оборотный клапан, установленный по стрелке, не даст вытока теплоносителя с другой стороны насоса.
Еще одна функция, которую делает оборотный клапан, в особенности при больших стояках на подающей полосы, – это предотвращение противопотока давления в системе. Что это означает? Если от котла ввысь «выходит» вертикальный стояк большой протяженности, то давление будет направленно не только лишь ввысь, но и благодаря силам гравитации, будет создаваться давление, направленное вниз. Вот для того, дабы часть давления не пошло в “обратку”, и система «остановилась» и устанавливается оборотный клапан.