Vodné čerpadlo na kúrenie: druhy, technické parametre a pravidlá výberu

Gravitačné prírodné javy nie vždy dokážu zabezpečiť dostatočnú úroveň cirkulácie teplonosnej kvapaliny, najmä v zložitých systémoch s viacerými okruhmi. Stimulovať pohyb teplonosnej kvapaliny pomôže vodné čerpadlo na vykurovanie priestorov. Čo toto zariadenie predstavuje? Túto otázku rozoberieme v našom článku.

Okrem konštrukcie a technických parametrov vodného čerpadla rozoberieme typy, osobitosti označovania. Tiež podrobne preskúmame výhody cirkulačného zariadenia a dôležité parametre, ktoré treba zohľadniť pri výbere.

Všeobecná konštrukcia vodného čerpadla

Vodné čerpadlo sa zabudováva do vykurovacieho okruhu na zabezpečenie pohybu teplonosnej kvapaliny. Preto sa takéto systémy nazývajú vykurovanie s nútenou cirkuláciou.

Skladá sa z nasledujúcich základných prvkov:

• teleso s pracovnou komorou;
• motor;
• obežné koleso;
• skrutka na vypúšťanie vzduchu;
• svorkovnica.

Svorkovnica môže byť vybavená dodatočným mechanickým a elektronickým zariadením určeným na reguláciu režimu činnosti motora.

Jednoduchosť konštrukcie zabezpečuje vysokú spoľahlivosť čerpadiel, vďaka čomu môžu efektívne fungovať približne 5-10 rokov.

Počas prvého spustenia vodného cirkulačného čerpadla je potrebné odskrutkovať vzduchovú skrutku a vypustiť vzduch z pracovnej oblasti.

Typy čerpadiel pre vykurovacie systémy

Moderné cirkulačné čerpadlá sa delia na dva základné typy: «suché» a «mokré». Líšia sa vnútornou konštrukciou a schémou činnosti, ale pohyb kvapaliny v nich je stále zabezpečený cirkulačnými procesmi v systéme. Niektoré modely sú vybavené zariadeniami na automatickú reguláciu ich činnosti.

Variant #1 — zariadenia «suchého» typu

Konštrukcia suchého cirkulačného čerpadla nepredpokladá kontakt teplonosnej kvapaliny s rotorom. Jeho pracovná oblasť je oddelená od častí elektromotora špeciálnymi krúžkami.

Vyrábajú sa z nasledujúcich typov materiálu:

• grafitu;
• keramiky;
• karbidu volfrámu;
• nehrdzavejúcej ocele;
• oxidu hliníka.

Princíp fungovania „suchého“ čerpadla spočíva v otáčaní kolesa v prostredí teplonosného média. Prívodný otvor vody je v strede hlavnej komory a odvodný systém kanálov – na periférii.

Pracovná zóna „suchých“ cirkulačných čerpadiel je spojená s motorom iba prostredníctvom hriadeľa, preto v prípade potreby je možná výmena elektropohonu.

Otáčanie obežného kolesa funkčného kolesa vedie k vzniku odstredivých síl, ktoré presúvajú teplonosné médium od stredu telesa k jeho okrajom. Takýto princíp fungovania cirkulačného čerpadla zabezpečuje neustály pohyb vody cez jeho vnútornú komoru.

Pozitívnymi vlastnosťami vykurovacieho zariadenia suchého typu sú:

• vysoká úroveň účinnosti – 70-80 %;
• minimálny hydraulický ráz pri spustení;
• možnosť horizontálneho a vertikálneho umiestnenia motora;
• prečerpávanie veľkých objemov teplonosného média vďaka vysokej výkonnosti.

Kvôli kombinácii hospodárnosti a hlučnosti sa „suché“ čerpadlá používajú prevažne v systémoch vykurovania priemyselných, administratívnych budov a veľkých obytných objektov.

Preto u prístrojov tohto druhu možno vyčleniť nasledujúce negatívne stránky:

1. Vysoká úroveň hluku, ktorá nedovoľuje ich používanie v bytoch.
2. Potreba výmeny tesniacich diskov každé 2–3 roky.
3. Vysoká pravdepodobnosť úniku teplonosného média von pri porušení tesnosti pracovnej komory.
4. Potreba vonkajšieho chladenia motora.

Kvôli veľkej hmotnosti sa takéto zariadenie inštaluje na podlahu alebo vešia na konzoly.

Prvky konzolového čerpadla sú upevnené na jednom stojane a elektrický motor s pracovným kolesom v puzdre sú spojené cez reduktor.

Existujú dve varianty konštrukčného prevedenia „suchých“ čerpadiel:

1. Monoblokový. Motor a kovové puzdro prístroja sú zjednotené do jednej konštrukcie so špecifickými upevneniami.
2. Konzolový. K puzdru zariadenia pomocou univerzálnych upevnení môže byť pripojený motor akejkoľvek výkonnosti.

„Suché“ cirkulačné zariadenia pre vykurovacie systémy sú pri primeranej údržbe trvácnejšie, preto postupne vytláčajú z trhu modely s mokrým rotorom.

Variant #2 — čerpadlá s rotorom mokrého typu

Princíp činnosti cirkulačného prístroja s rotorom, ktorý patrí k mokrému typu, je analogický jeho náprotivku v „suchom“ prevedení: pri otáčaní obežného kolesa sa teplonosné médium dodávané do stredu presúva k periférii pracovnej komory, odkiaľ sa zbiera do odvodných kanálov.

Všetky vnútorné tesnenia v „mokrom“ čerpadle sú statické a nie sú vystavené dynamickému opotrebeniu, preto sú takéto modely spoľahlivejšie a trvácnejšie.

Rotor "mokrého" čerpadla kontaktuje s teplonosnou kvapalinou, ktorá zabezpečuje aj chladenie motora. Takéto zariadenia nesmú pracovať v suchom režime, pretože sa rýchlo prehrievajú a zhorajú.

Komponenty zariadenia sú zvyčajne umiestnené v jednom telese a tvoria jednotnú konštrukciu, preto pri poruche jednotlivých prvkov ich nenahradzujú, ale kupujú nové čerpadlo.

Teplonosná kvapalina vnútri pracovnej komory prechádza dosť kľukatou cestou, preto od hladkosti materiálu vnútorného povrchu telesa závisí hlučnosť čerpadla.

Výhody agregátu s “mokrou” variantou rotora:

• bezhlučnosť prevádzky;
• kompaktné rozmery;
• nevýznamná spotreba elektrickej energie (30-50 W);
• dlhá prevádzka bez údržby;
• relatívne nízka cena;
• jednoduchosť inštalácie.

Zariadenia sú často vstavané priamo do konštrukcie domácich kotlov, čo spotrebiteľovi uľahčuje výber zariadenia pri montáži vykurovacieho systému.

Vykurovacie zariadenia tohto typu majú aj nevýhody:

• konštrukčné obmedzenia maximálneho výkonu;
• nízka opravovateľnosť;
• malá účinnosť (40-60%);
• nevyhnutnosť presne horizontálneho uloženia osi motora.

Z dôvodu nízkeho výkonu sa “mokrá” varianta čerpacích strojov používa prevažne vo vykurovacích systémoch bytov a jednoposchodových domov.

Výhody cirkulačných zariadení

Pred rokom 1990 boli vykurovacie systémy v súkromnej výstavbe navrhované a stavané prevažne bez čerpadiel. Teplonosná kvapalina sa pohybovala potrubím samospádom a jej cirkuláciu zabezpečovali konvekčné prúdy kvapaliny pri jej ohreve v kotli. V súčasnosti sa stále používajú systémy s prirodzenou cirkuláciou, aj keď nie tak často.

Lacné kotly na tuhé palivo sa vyrábajú bez vstavaných čerpadiel, pretože výrobca nepozná parametre vykurovacieho okruhu. Pre takéto systémy je kúpa vodného čerpadla povinná.

V súčasnosti je pohyb teplonosnej kvapaliny zabezpečovaný núteným obehom pomocou vodných čerpadiel, ktoré majú niekoľko výhod:

1. Znížené zaťaženie kotla vďaka menšiemu rozdielu teplôt v prívodnom a výstupnom potrubí.
2. Rovnomerné rozloženie tepla po miestnostiach vďaka rovnakej teplote teplonosnej kvapaliny po celej dĺžke vykurovacích okruhov.
3. Možnosť operatívneho regulovania teploty teplonosnej kvapaliny.
4. Rýchly ohrev vykurovacieho systému pri spustení studeného kotla.
5. Odpadá potreba inštalovať potrubia so spádom ku kotlu, ktoré by zabezpečovali samovoľný pohyb teplonosnej kvapaliny.
6. Možnosť použitia tenkých rúr, ktoré zaberajú málo vnútorného priestoru bytu.
7. Výkon čerpadla umožňuje vytvoriť vo vykurovacom okruhu tlak dostatočný na dopravu teplonosnej kvapaliny o niekoľko poschodí nahor.
8. Použitie uzatváracích armatúr na jednotlivých slučkách vykurovacích sietí.
9. Možnosť integrácie čerpadla do systému automatického riadenia prevádzky kotla.

Napriek mnohým výhodám majú cirkulačné zariadenia aj dve nevýhody – závislosť od elektrického napájania a dodatočné náklady na elektrickú energiu.

Nevýhody sa však dajú ľahko kompenzovať – inštalácia vodného čerpadla umožňuje ušetriť 10–20 % paliva a podiel nákladov na elektrickú energiu na celkových výdavkoch na vykurovanie predstavuje len 3–5 %. Okrem toho, pri častom výpadku elektrickej energie je možné nainštalovať UPS, ktorý na určité obdobie zabezpečí autonómnu prevádzku kotla a čerpadla.

Osobitosti označovania zariadení

Jednotné požiadavky na označovanie cirkulačných čerpadiel, bohužiaľ, neexistujú. Výrobcovia si sami vyberajú zoznam technických charakteristík, ktoré sú uvedené na tele zariadenia.

Pri kúpe čerpadla by ste sa nemali orientovať len na označenie. Je lepšie otvoriť návod na obsluhu a prečítať si tam technické charakteristiky.

Na prednom paneli sa zvyčajne zobrazujú tieto informácie:

• smer pohybu teplonosného média;
• priemer pripájaných rúr;
• maximálny prípustný tlak;
• výrobca a model;
• maximálna pracovná teplota;
• stupeň ochrany;
• pracovné parametre elektrickej siete;
• značky zhody s národnými technickými predpismi.

Výrobcovia môžu uvádzať aj ďalšie informácie podľa svojho uváženia. Podrobné technické charakteristiky zariadení sú uvedené v návode na obsluhu.

Jednotky merania sa v rôznych krajinách líšia, preto číselné označenia na tele môžu byť zavádzajúce. Je lepšie si ešte raz otvoriť návod, kde sú spolu s charakteristikami uvedené aj jednotky merania.

Na čo sa zamerať pri výbere čerpadla?

Výber samostatného čerpadla pre vykurovací okruh je potrebné vykonávať s ohľadom na mnohé parametre.

Technické parametre zariadenia

Cirkulačné zariadenie má rad charakteristík, ktoré je obzvlášť dôležité zohľadniť pri kúpe.

Medzi ne patria:

1. Účinnosť – pomer objemu spotrebovanej elektrickej energie k vykonanej užitočnej práci na prečerpávanie teplonosného média.
2. Dopravná výška – rozdiel tlaku medzi výstupným a vstupným otvorom čerpadla.
3. Prietok vody – maximálny objem teplonosného média prečerpávaný cez pracovnú komoru pri minimálnom odpore vykurovacieho okruhu.
4. Príkon spotreby elektrickej energie.
5. Priemer rúr – nominálna hodnota pripájaného zariadenia.
6. Maximálny nominálny tlak (označuje sa PN) v pracovnom okruhu pri 20 °C, pri ktorom je ešte zaručená dlhodobá prevádzka zariadenia v rámci záručnej doby.

Tieto údaje zvyčajne postačujú na potvrdenie dostatočnosti technických charakteristík čerpadla vzhľadom na parametre vykurovacieho systému.

Podrobnejšie sme kritériá výberu rozobrali v tomto článku.

Dostatočný výkon zariadenia

Výber konkrétneho modelu obehového zariadenia ovplyvňujú technické parametre, ako aj finančné možnosti kupujúceho a vlastnosti vykurovacieho systému. Pri snahe ušetriť je dôležité, aby výkon čerpadla postačoval na normálnu prevádzku kotla. Uvedená úroveň dodávky vody v návode je totiž vždy výrazne vyššia ako skutočná.

Na samostatné určenie dostatočnosti výkonu zariadenia je potrebné vykonať tri etapy výpočtov.

Etapa #1 – určujeme prietok čerpadla

Určenie potrebného prietoku čerpadla podľa vzorca.

Požadovaný tepelný výkon silne závisí od materiálu stien, prítomnosti škár v podlahe a tesnosti okenných rámov.

Pre byty v bytových domoch sa tepelný výkon vykurovania uvažuje 75–80 W/m², pre domy 100–120 W/m². Rozdiel teplôt na vstupe kotla a na výstupe z neho býva zvyčajne 10 °C.

Vychádza to, že pre byt s rozlohou 60 m² postačuje reálny prietok čerpadla (80*60)/(1,16*10)=414 (l/h).

Etapa #2 – vypočítavame veľkosť dopravnej výšky

Určenie veľkosti dopravnej výšky na prekonanie celkového hydraulického odporu systému podľa vzorca.

Každá uzatváracia armatúra má svoj ukazovateľ hydraulického odporu, ktorý sa určuje podľa špeciálnych tabuliek. Pri výpočte sa zohľadňujú hodnoty odporu všetkých prvkov potrubia.

Uvedený vzorec vyžaduje zložité výpočty s použitím referenčných údajov, preto pre domáce a bytové vykurovacie systémy možno použiť zjednodušený graf.

Strata dopravnej výšky silne závisí od priemeru rúr, preto pri výbere medzi dvoma možnými rozmermi je lepšie zvoliť väčší.

Podľa grafu strata tlaku v byte s priemerom rúr 20 mm bude 70 mm/m, a pri zohľadnení dĺžky potrubia 50 m – 3,5 metra. Tento údaj treba vynásobiť koeficientom 1,3–2,2, ktorý zohľadňuje odpor vodovodných armatúr.

Etapa #3 – určujeme výkon čerpadla

Určenie dostatočnosti výkonu čerpadla podľa grafu tlakovo-prietokových charakteristík.

Nedostatočný výkon vodného čerpadla vedie k nadmernej spotrebe plynu v kotle a dokonca môže viesť k fatálnym poruchám.

Takýto graf sa uvádza v návode na obsluhu a je jedinečný pre každý model čerpadla. Ak sa priesečník vyššie vypočítaných parametrov nachádza pod krivkou B, potom je zariadenie vhodné pre vykurovací systém, ak nad, tak nie.

Podrobné odporúčania na výpočet obehového čerpadla s konkrétnymi príkladmi sme uviedli v nasledujúcom článku.

Dodatočné funkcie zariadenia

Ak je pre vykurovací systém kriticky dôležitý stály pohyb kvapaliny, potom je možné nainštalovať pár za sebou v okruhu umiestnených čerpadiel. Druhý motor v takomto systéme sa môže zapnúť pri nedostatočnom výkone alebo poruche prvého motora.

Na automatizáciu práce bojlera s ohrevom z vykurovacieho okruhu možno použiť čerpadlá s termostatom a časovačom. Zabudovaný mechanizmus zabezpečuje zapínanie a vypínanie motora v závislosti od teploty nosiča tepla a dennej doby.

Svorkovnica môže mať nastavovacie gombíky a indikačný panel. LCD displeje na vykurovacích čerpadlách sa používajú len zriedka kvôli neznášanlivosti vysokej teploty.

V rozvetvených vykurovacích sieťach možno použiť obehové čerpadlá s termostatom a plynulým nastavením rýchlosti pracovného kolesa. S ich pomocou v rôznych slučkách prebieha autonómna regulácia rýchlosti nosiča tepla v závislosti od jeho teploty. Čerpadlá s automatizáciou stoja niekoľkonásobne viac a len zriedka sa používajú v bytoch a malých rodinných domoch.

Na trhu sú zastúpené tak modely so štandardným, ako aj s neštandardným prevedením, ktoré poskytuje dodatočnú funkčnosť. Rebríček najlepších vykurovacích čerpadiel zostavený na základe recenzií skutočných používateľov sme uviedli tu.

Iné nuansy výberu čerpadla

Je dôležité, aby zariadenie nielen plnilo svoju funkciu, ale aj dlho fungovalo, bez spôsobovania nepríjemností obyvateľom domu alebo bytu.

Preto sa pri výbere zariadenia treba riadiť nasledujúcimi pravidlami:

1. Vyberať známych výrobcov čerpadiel: Calpeda, Grundfos, WILO. Cena ich zariadení je vyššia o 20-40%, ale pravdepodobnosť poruchy je podstatne nižšia.
2. Brať zariadenie s charakteristikami, ktoré sú o 20-30% vyššie ako vypočítané. Táto rezerva zníži prevádzkové zaťaženie a predĺži životnosť zariadenia.
3. Dbať na rozmery, aby sa čerpadlo zmestilo na vyhradené miesto.
4. Prevádzka zariadenia by mala byť čo najtichšia, aby nerušila obyvateľov v nočných hodinách.
5. Netreba sa snažiť kúpiť model s výkonom, ktorý výrazne prevyšuje vypočítané parametre. To povedie len k nadmernému plytvaniu elektrickou energiou a tiež k zbytočnému hluku.
6. Vyberať čerpadlo práve pre vykurovacie systémy, pretože sú konštruované na prevádzkovú teplotu až do 130-150 °C.
7. Je žiaduce, aby zariadenie malo vstavanú sieťku na filtráciu pevných častíc suspendovaných v nosiči tepla.

Pracovné charakteristiky zariadenia musia bezpodmienečne zodpovedať parametrom vykurovacieho systému, na tomto sa nedá ušetriť. Navyše budete musieť zaplatiť len za spoľahlivého výrobcu, zvýšenú ochranu krytu a systém automatickej regulácie prevádzky.

Väčšina domácich obehových zariadení na vykurovanie nevyžaduje nastavenie. Na ich spustenie stačí pripojiť prípojky k potrubiu a zapnúť zariadenie do elektrickej siete. Ako správne vykonať montáž čerpadla sme rozobrali v krokovom návode.

Závery a užitočné video k téme

Ako vybrať dobré obehové čerpadlo na vykurovanie:

Obehové zariadenie DAB:

Porovnanie dvoch zariadení Grundfos: modely UPS a Alpha2:

Výber obehového čerpadla je lepšie konzultovať s odborníkmi. Ak výkon zariadenia pre štandardný byt môžu odporučiť aj predajcovia v obchode, tak pred kúpou vykurovacieho zariadenia pre vidiecky dom bude potrebné obrátiť sa na profesionálov pre zložité výpočty.

Treba pamätať, že ho po začatí prevádzky v obchode nemožno vymeniť, preto je lepšie hneď kúpiť vhodný model.

Chcete doplniť náš článok užitočnými odporúčaniami na výber čerpadla na vykurovanie? Alebo ste si všimli nesúlad uvedených údajov? Napíšte svoje pripomienky do bloku komentárov – váš názor určite zohľadníme.

Alebo možno máte otázky po prečítaní článku? Pýtajte sa ich našich expertov, pýtajte radu – pokúsime sa vám pomôcť.