Cirkulationspumpar för värmesystem

I denna artikel: Historik om cirkulationspumpar anordning och funktionsprincip; typer av pumpar för uppvärmning; hur man väljer en cirkulationspump; var och hur man installerar pumpen för uppvärmning.

Om den totala ytan för uppvärmda rum är hundratals kvadratmeter och om dessa mätare upptar flera våningar, räcker inte klassisk uppvärmning baserat på den naturliga cirkulationen av kylvätskan. Och detta är inte förvånande – trycket i system med naturlig cirkulation överstiger inte 0,6 MPa. Det finns bara två sätt att öka trycket och förbättra cirkulationen av vatten i sådana värmesystem – att bygga ett slutet system med rör med stor diameter eller att införa en cirkulationspump i det. Rör med stor diameter är inte billiga, så den bästa lösningen för uppvärmning av områden från 100-150 m² – cirkulationspump.

Värmepumpar – historia

För ett sekel sedan försökte ingenjörer att lösa problemet med kylvätskecirkulation i vattenvärmesystem och försökte på något sätt överlåta denna uppgift till en pump med en elektrisk motor. Men de elektriska motorerna som fanns i början av 1900-talet hade öppna kontakter, inträde av vatten på dem ledde till omedelbara olyckor.

På 1920-talet skapade den tyska ingenjören Gottlob Bauknecht, som grundade Bauknecht-företaget, den första hermetiska elmotorn. Några år senare skapade Wilhelm Oplander, ägare och grundare av Wilo, en cirkulationspump som använde en Bauknecht elmotor. I den ”torra” Oplender-pumpen utfördes drivenheten från motorn till det axiella hjulet som var installerat i rörets armbåge av en axel tätad med packboxförseglingar. Wilhelm Oplender kallade sin cirkulationspump ”cirkulationsaccelerator”; från 1929 till 1955 tillverkades och användes pumpar av denna design i värmesystem i Europa och USA överallt..

Den största nackdelen med Opleder-cirkulationspumpen var packboxens tätning, som snabbt slits ut vid de minsta oegentligheterna på axelytan, och packboxens material var inte särskilt hållbart. Ofta krävdes packningsförändringar, axelytan krävde periodisk slipning och polering.

För 70 år sedan skapades den första ”våta” cirkulationspumpen – den uppfanns av Karl Rutchi, en schweizisk ingenjör och grundare av Rutschi pumpen AG. Elmotorn i Ryutchi-pumpen monterades på ett knä, genom vilket vatten pumpades och tillförlitligt tätades. I detta fall tilldelades vatten rollen som ett smörjmedel.

Senare ersattes knäet som kylvätskan passerade ut med en ”snigel”, från det ögonblicket används ”snigeln” i utformningen av varje modern pump för värmesystem.

Enhet och funktionsprincip

Cirkulationspumpar har en smal specialisering – de är konstruerade för tvingad cirkulation av värmebäraren (vatten) i slutna värmesystem. I sin struktur liknar de dräneringspumpar: en kropp tillverkad av rostfria metaller eller legeringar (stål, gjutjärn, aluminium, mässing eller brons); stål eller keramisk rotor; rotoraxeln är utrustad med ett pumphjul; rotor motor.

Pumpen installeras i värmesystemet och suger in vatten på ena sidan och pumpar in den i rörledningen på den andra på grund av centrifugalkraften som uppstår när pumphjulet roterar – ett vakuum uppstår i inloppsröret och kompression på utloppsröret. Vid enhetlig pumpdrift förändras inte kylvätskenivån i expansionsbehållaren, d.v.s. med sin hjälp kommer det inte att vara möjligt att höja trycket i värmesystemet – en boosterpump behövs för att slutföra denna uppgift. Cirkulationspumpens uppgift är att hjälpa kylvätskan att övervinna motståndet som uppstår i vissa delar av värmesystem.

Typer av cirkulationspumpar

I grund och botten är värmepumpar uppdelade i två typer – ”torr” och ”våt”.

I strukturer av den första typen kommer rotorn inte i kontakt med det pumpade vattnet, dess arbetsdel separeras från elmotorn av O-ringar som oftast är gjorda av kolagglomerat, mindre ofta av rostfritt stål eller keramik, aluminiumoxid eller volframkarbid (materialet i ändtätningen beror på typen av kylmedel). När pumpmotorn startas roterar O-ringarna i förhållande till varandra – mellan de polerade och omsorgsfullt monterade ringarna finns ett tunt vattenfilm, som tätar anslutningen på grund av tryckskillnaden i den yttre atmosfären och i värmesystemet (trycket är högre i värmesystemet). Fjädern skjuter en tätningsring till en annan, under drift slingrar ringarna och passar ihop med varandra, deras livslängd kommer att vara minst 3 år – de är mer effektiva än packbox, som behöver ständig smörjning och kylning. Cirkulationspumparnas effektivitet med en torr rotor är upp till 80%. Jämfört med ”våta” pumpar avger torra rotorpumpar ett högt ljud under drift, så att de installeras i ett separat rum med god ljudisolering.

När du använder pumpar med en torr rotor med glidande mekaniska tätningar, ska du noggrant övervaka förekomsten av upphängd materia i pumpvatten och tillståndet av dammighet i luften i rummet där pumpen är installerad. Funktionen av en ”torr” pump orsakar luftturbulens som lockar dammpartiklar – dammpartiklar och hängande ämnen i kylvätskan kan skada tätningsringarnas ytor och försämra deras täthet.

Oavsett typ av tätning, oavsett om det är en packbox eller en glidande mekanisk tätning, i drift av en ”torr” pump, förstörs de, så de behöver närvaro av vätska för rollen som ett smörjmedel – i avsaknad av det är förstörelse av den mekaniska tätningen oundviklig.

”Torra” pumpar är indelade i tre typer: horisontellt (utskjutande), vertikalt och block. För pumpar av den första typen är suggrenröret beläget på ändens sida av ”volutet” och utloppsgrenröret är placerat radiellt på kroppen. Konsolpumpens elmotor är horisontellt monterad.

Vertikala pumpar (in-line) är utrustade med samma borrmunstycken placerade längs samma axel. Platsen för den elektriska motorn i utformningen av sådana pumpar är vertikal.

Kylvätskan kommer in i blockpumpen i axelns riktning, den frigörs i radiell riktning.

”Våta” värmepumpar skiljer sig från torra genom att impellern i sin design är nedsänkt i kylvätskan tillsammans med rotorn, medan kylvätskan utför smörjning och kylning av den löpande motorn. En metallkopp som separerar rotorn och statorn, för vilket materialet är rostfritt stål, säkerställer tätheten hos den del av den elektriska motor som är aktiverad. Rotorn för en ”våt” pump för värmesystem är tillverkad av keramik, lager är keramik eller grafit, kroppen är vanligtvis gjutjärn – för värmesystem är ”våta” cirkulationspumpar i mässing eller bronskropp bättre lämpade. Jämfört med ”torra” pumpar är ”våta” pumpar mindre bullriga, kräver inte underhåll i flera år och är lättare att reparera och justera. Men deras huvudsakliga och betydande nackdel är deras låga effektivitet, som inte överstiger 50%. Anledningen till den ”våta” pumpens låga prestanda beror på det faktum att det är praktiskt taget omöjligt att täta hylsan som separerar statorn och kylmediet med en större rotordiameter. Det är just på grund av den låga verkningsgraden som pumpar av ”våt” typ till största delen används för att förbättra cirkulationen i värmesystem med kort längd, d.v.s. i husvärme.

Moderna ”våta” cirkulationspumpar är modulära i sin design. Det finns fem sådana modeller: pumphölje; elmotor med stator; låda med terminalblock; Arbetshjul; en patron som innehåller en rotor och en axel med lager. En enda patronenhet gör det enkelt att eliminera luft som samlats in i pumphöljet under uppstart, och det modulära konstruktionsschemat underlättar reparationsarbetet – byt bara ut den felaktiga modulen mot en ny.

Följaktligen är kraft, ”våta” pumpar för uppvärmning utrustade med en- och trefasiga elektriska motorer. Pumparna är fästa vid värmesystemets ledning med en gängad eller flänsanslutning – dess typ beror på pumpens prestanda.

Eftersom vatten i pumpar med en våt rotor spelar rollen som smörjmedel måste vatten ständigt strömma till lagren genom hylsan som separerar kylvätskan och statorn. Det enda sättet att förse lagren med tillräcklig smörjning är strikt horisontellt läge på axeln – varje annan position på axeln får pumpen att fungera och snart kommer den att bli oanvändbar.

Värmepumpar – hur man väljer dem

Låt oss först beräkna hur mycket kylvätska som passerar genom pannan per minut. De flesta tillverkare av värmepannor rekommenderar att man använder en enkel beräkningsmetod – att jämföra pannkraften med vattenflödet, dvs. vid en effekt på 30 kW kommer 30 liter vatten att passera genom pannan per minut. Beräknar flödeshastigheten för kylvätskan i förhållande till en viss del av cirkulationsringen, kommer vi att använda samma metod: vi vet kraften hos värmevärmarna, och därför beräknas vattenflödet.

Nästa steg är att beräkna flödeshastigheten för kylvätskan i rörledningen, beroende på diametern på rören från vilka det är byggt:

• i rör med diameter? in. vattenflödeshastighet är 5,7 l / min;
• i rör med diameter? tum kommer vattenflödet att vara 15 l / min;
• i rör med en diameter på 1 tum kommer vattenförbrukningen att vara 30 l / min;
• i rör med en diameter på 1? i. vattenförbrukningen blir 53 l / min;
• med en rördiameter på 1? i. vattenförbrukningen blir 83 l / min;
• med en rördiameter på 2 tum kommer vattenflödet att vara 170 l / min;
• med en rördiameter på 2? tum, kommer vattenförbrukningen att vara 320 l / min.

Kylmedlets rörelseshastighet tas som 1,5 m per sekund – som regel är detta en tillräcklig hastighet för vatten i värmesystem.

Låt oss beräkna pumpens effekt för uppvärmning utifrån att ett huvud på 0,6 m kommer att behövas för en tio meter lång sektion av rörledningen – följaktligen, för ett hundra meter värmesystem, kommer det att behövas en pump som skapar ett huvud på 6 meter. Enligt de erhållna resultaten bör en pump väljas.

Om ditt värmesystem använder rör med en mindre diameter än de som anges ovan, måste du öka den inställda pumpeffekten, eftersom hydraulmotståndet i dem kommer att vara högre. Och vice versa – med en större diameter av rör krävs en cirkulationspump med mindre effekt.

Ovanstående beräkning av pumpkaraktäristik för värmesystem är ganska godtycklig och enkel – om en beräkning krävs för ett värmesystem med lång längd och komplex konstruktion, skulle det vara mest korrekt att vända sig till specialister inom värmeteknik. Du kan inte självständigt beräkna för ett komplext och flernivåvärmesystem! Men om du ändå väljer att försöka, beräknas formeln i SNiP 2.04.05-91 *.

Cirkulationspump med minsta egenskaper – effekt 30 W, maxhuvud 2 m, vattenflöde 2 m³/ h, med en tumanslutning – kostar i genomsnitt 4 300 rubel. De största leverantörerna av inhemska och industriella pumpar för värmesystem på den ryska marknaden är italienska ”DAB”, ”Lowara”, ”Ebara” och ”Pedrollo”, ”Grundfos” (Danmark), ”Wilo” (Tyskland). Ryska tillverkare tillverkar som regel industripumpar, det finns inga inhemska cirkulationspumpar i deras produktlinje.

Tänk på att du inte kommer att kunna välja en pump som är 100% lämplig – varje värmesystem har sina egna egenskaper, och pumparna är en serieproducerad enhet med genomsnittliga parametrar. Att välja en pumpmodell med mycket kraft än vad som verkligen är nödvändigt kommer att orsaka brus i rören under drift. Därför är det värt att välja pumpmodellen som har flera justerbara driftsätt och empiriskt ställa in läget där pumpen fungerar mest effektivt. Det kommer att vara rätt att välja en pump vars effekt överstiger det som krävs för detta värmesystem med 5-10%.

Val av plats och installation av cirkulationspumpen

Den ”våta” pumpen kan installeras i både retur- och matningsröret. Populariteten för installationen på returledningen är associerad med de gamla modellerna av pumpar – de installerades endast på returlinjen, eftersom passage av kallare vatten genom dem förlängde livslängden på packbox, rotor och lager.

Under pumpens drift skapas olika tryck i rörledningen före expansionsbehållaren och i rörledningen efter det: i det första fallet komprimering, i det andra vakuum. Det statiska trycket som expansionsbehållaren skapar kommer att påverka drift av värmesystemet med en cirkulationspump. Man måste komma ihåg att det hydrostatiska trycket i pumpleveranszonen kommer att vara högre än det normala (i vila) vattentrycket. Å andra sidan, i den del av värmesystemet från vilket pumpen suger in kylvätskan, kommer trycket att vara lågt, dess nivå kan inte bara sjunka till atmosfärisk utan också leda till ett vakuum. Skillnadstryck i värmesystemet kan leda till att vatten kokar och luft kan släppas ut eller sugas in..

Kylvätskans cirkulation i värmesystemet störs inte om ett tillstånd beaktas vid dess konstruktion – när som helst i sugzonen bör det hydrostatiska trycket endast vara för stort. Efterlevnad kan uppnås på följande sätt:

1. Höj expansionsbehållaren 0,8 m över värmerörets högsta punkt. Denna metod är den enklaste om värmesystemet ändras från naturlig cirkulation till tvingad cirkulation, men dess implementering är endast möjlig med en tillräcklig höjd på vinden rummet och det kommer att vara nödvändigt att isolera expansionsbehållaren väl;
2. Placera expansionsbehållaren högst upp på rörledningen för att föra upp det övre avsnittet i värmesystemet till pumpens urladdningsområde. Moderna värmesystem (den här tekniken är tillämplig för dem), konstruerade i förväg för tvingad cirkulation, är byggda med en rörledningslutning ”till pannan”, och inte ”därifrån”, som i värmesystem med naturlig cirkulation. Målen är följande: med en sådan lutningskonstruktion kommer luftbubblor att röra sig längs vattenflödet, medtaget av trycket från cirkulationspumpen, d.v.s. motströmningsrörelsen för luftbubblor, som är vanligt i system med naturlig cirkulation, kommer inte att vara möjlig. Som ett resultat kommer den högsta punkten i värmesystemet inte att ligga på huvudstigningen utan längst bort. Det är upp till dig att använda den här metoden eller inte, men att ändra det befintliga värmesystemet för det kommer att vara svårt och att bygga ett nytt system baserat på det är inte helt bekvämt eftersom det finns enklare sätt;
3. Överför röret med en expansionsbehållare från matningsstigeröret och dess insättning i returledningen nära cirkulationspumpen framför sugledningen. Med en sådan rekonstruktion av det befintliga värmesystemet kommer vi att erhålla optimala förhållanden för drift av tvungen pumpcirkulation;
4. Denna metod är inte lämplig för alla pumpmodeller – ansluta cirkulationspumpen till ledningssektionen på rörledningen, direkt bakom expansionsbehållarens ingångspunkt. Utåt ser en sådan modifiering av det befintliga värmesystemet enkelt ut, men temperaturen på kylvätskan i detta avsnitt av värmekretsen kommer att vara särskilt hög – se till att denna pumpmodell verkligen kan motstå sådana ogynnsamma driftsförhållanden.

Efter att ha beslutat om installationsplatsen för pumpen fortsätter vi till själva installationen. Du behöver ett grovt filter, en backventil (för stängda system under tryck), en bypass och skiftnycklar (från 19 till 36 mm) – alla element för pumpens gängade diameter. På huvudröret, mellan inloppet och utloppet till det inskuren bypasset, är det nödvändigt att installera en avstängningsventil längs dess diameter. Det är särskilt bekvämt om den valda pumpmodellen har löstagbara gängor, annars måste du köpa dem separat.

Den förbikoppling som används i värmesystem är en liten del av rörledningen installerad parallellt med avstängnings- och reglerventiler, dess uppgift är att växla värmesystemet till naturlig cirkulation vid strömavbrott och pumpnedbrott. För normal drift av uppvärmningsanordningar måste diametern på förbikopplingsröret vara lika med diametern på stigeröret i vilket det skär.

Proceduren för installation av enheter på bypass, i kylvätskeretning: filter, backventil (vid behov) och cirkulationspump. Bypassinlopp in i stigaren måste göras genom avstängningsventilerna – när systemet växlas till naturlig cirkulation och i händelse av avbrott på enheter på förbikopplingen stängs dessa ventiler, stängs avstängningsventilen under förbikopplingen.

För effektiv drift av den ”våta” pumpen och för att förhindra ansamling av luft installeras förbikopplingen strikt horisontellt. Bara i fallet, bland enheterna som är installerade på förbikopplingen, kan en automatisk luftventilation installeras – var som helst, inte viktigt, men i upprätt läge. Fördelarna med en automatisk luftventilation jämfört med den klassiska Mayevsky-kranen, som är utrustade med vissa värmeelement – frigöringen och efterföljande avstängning av denna enhet är automatisk, och Mayevsky-designventilen måste skruvas ur och skruvas ner manuellt.