Výber cirkulačného čerpadla: zariadenie, druhy a pravidlá výberu čerpadla na vykurovanie

Gravitačné systémy zásobovania teplom plne fungujú iba v jednoposchodových súkromných domoch s rozlohou do 100 m². Ak je potrebné vykurovať bytový dom alebo priestranný kaštieľ, potom sa nezaobídete bez systému s nútenou cirkuláciou. Najlepšie riešenie – výber cirkulačného čerpadla a montáž zariadenia do vykurovacieho okruhu.

Ponúkame vám pochopiť, aké úlohy plní čerpadlo v systéme vykurovania, ako je zariadenie konštruované a funguje. Opísali sme osobitosti prevádzky rôznych druhov čerpadiel a stanovili základné kritériá správneho výberu. Uvedené informácie vám pomôžu vybrať vhodný model cirkulačného čerpadla a nebyť sklamaní z kúpy.

Prečo je v systéme zásobovania teplom potrebné čerpadlo?

Cirkulačné čerpadlá – hydraulické zariadenie, ktoré zabezpečuje nútený pohyb ohriateho teplonosného média v uzavretom okruhu. Takéto prístroje prispievajú k rovnomernému a rýchlemu ohrevu celého systému.

Cirkulačné čerpadlá sa inštalujú:

• s cieľom zvýšiť energetickú účinnosť kotlového zariadenia;
• v prípadoch, keď nie je možné zabezpečiť prirodzenú cirkuláciu kvapalnej látky;
• pri absencii vstavaného čerpacieho agregátu v tepelnom generátore;
• pre vykurovacie systémy s dvojrúrkovým zapojením, ktoré umožňujú regulovať parametre každého jednotlivého radiátora;
• aby sa prekonala zotrvačnosť autonómnych systémov s prirodzenou cirkuláciou kvapaliny používanej na prenos tepelnej energie.

Teplonosné médium sa musí pohybovať v uzavretom okruhu potrubia vykurovacieho systému určenou rýchlosťou, aby sa zabezpečil prenos tepla do radiátorov.

Pri prirodzenej cirkulácii nie je táto podmienka vždy splniteľná – v dôsledku toho sa vykurovacie zariadenie neohrieva alebo ohrieva nerovnomerne.

Preto sa v systémoch zásobovania teplom inštalujú cirkulačné čerpadlá. Takéto zariadenia zabezpečujú dopravu teplonosného média sieťou vysokou rýchlosťou, čím minimalizujú zaťaženie kotla. Pri návrate k vykurovaciemu prvku voda zostáva teplá, a preto na ohrev bude potrebné menej energie.

Konštrukcia a princíp činnosti čerpadla

Svojou konštrukciou pripomína cirkulačné čerpadlo drenážne zariadenie. Čerpadlo pozostáva z pevného telesa vyrobeného z nehrdzavejúcej ocele/liatiny/hliníka a elektrickej časti, ktorá obsahuje vinutie statora so zabudovaným keramickým/oceľovým rotorom.

Montáž čerpacieho zariadenia na nútenú cirkuláciu výrazne zvyšuje účinnosť systémov teplej vody a autonómneho vykurovania

Na hriadeli rotujúcej časti elektromotora je nehybne upevnené obežné koleso.

Pracovné koleso predstavujú dva paralelné disky spojené radiálne zahnutými lopatkami. Na jednom z nich je otvor pre prúdenie teplonosnej kvapaliny, na druhom je malý otvor na upevnenie obežného kolesa na hriadeli elektromotora.

Telesové časti cirkulačných čerpadiel sa vyrábajú z ocele a pevných zliatin. Pod stenami telesa je skrytý rotor s upevneným obežným kolesom

Samotný elektromotor je vybavený špeciálnou riadiacou doskou a svorkami na pripojenie vodičov. U cirkulačných čerpadiel bez elektroniky je namiesto dosky inštalovaný kondenzátor a na svorkovnici sa nachádza prepínač rýchlostí.

Pri dodávaní elektrickej energie sa koleso s lopatkami otáča, vytvára vákuum v prípojke a tlačí teplonosné médium. Rotor vytvára pohyb pracovnej kvapaliny v smere od vstupného k výstupnému ventilu.

Čerpadlo neustále nasáva vodu z jednej strany a vytláča ju do vykurovacieho systému z druhej. Odstredivá sila napomáha transportu kvapaliny po celom potrubí.

Vytváraný tlak prekonáva odpor v rôznych úsekoch okruhu a zabezpečuje cirkuláciu teplonosného média.

Ak posúdime podľa intenzity predaja, najobľúbenejšími na domácom trhu sú zariadenia od nasledujúcich výrobcov:

Druhy a výhody cirkulačných čerpadiel

Podľa konštrukčných vlastností sa čerpadlá pre nútenú cirkuláciu delia na prečerpávacie agregáty s mokrým rotorom a vysoko výkonné zariadenia so suchým rotorom.

Čerpadlá “mokrého” typu. Rotor a obežné koleso takýchto čerpadiel sú v priamom kontakte s pracovnou kvapalinou, ktorá súčasne plní dve najdôležitejšie funkcie: úlohu mazania a chladenia zariadenia. Rotor a stator v takýchto čerpadlách sú oddelené špeciálnou nádobou, ktorá zabezpečuje tesnosť prvkov elektrického motora pod napätím.

Cirkulačné čerpadlá «mokrého» typu sú vybavené stupňovitým regulátorom rýchlosti. To umožňuje zvoliť optimálny režim práce, a tým aj kontrolovať spotrebu elektrickej energie.

Rotor elektromotora a obežné koleso v čerpadlách sa nachádzajú v prečerpávanej vode, ktorá zvlhčuje podporné prvky a neustále chladí motor (+)

Agregáty s mokrým rotorom majú modulárnu konštrukciu. Jednotlivé moduly sa vyberajú v závislosti od požadovaného tlaku a výkonu. Zostavná konštrukcia výrazne zjednodušuje opravu čerpadla, pretože poškodený modul možno ľahko a rýchlo nahradiť novým.

Cirkulačné pumpy tohto typu sa používajú v malých vykurovacích systémoch. Fungujú prakticky bezhluko, a preto sú vynikajúce na inštaláciu v obytných priestoroch.

Elektromotor čerpadiel s mokrým rotorom nepotrebuje dodatočné chladenie, pretože je neustále v kontakte s vodou. Vo vnútri pumpy je malé množstvo pracovných častí, čo minimalizuje potrebu častej údržby.

Hlavné výhody používania čerpadiel «mokrého» typu:

• nízka úroveň vytváraného hluku;
• malé rozmery a nízka hmotnosť;
• minimálna spotreba elektriny;
• jednoduché nastavenie parametrov, údržba a oprava;
• dlhá životnosť.

Agregáty s mokrým rotorom majú aj nevýhody. Sú veľmi citlivé na kvalitu pracovnej kvapaliny. Prítomnosť jemných abrazívnych častíc vo vode vedie k urýchlenému opotrebovaniu hydraulickej časti čerpadla.

Okrem toho, účinnosť takýchto obehových čerpadiel nepresahuje 55%. Avšak tento ukazovateľ je úplne postačujúci pre potrubia malej dĺžky, a preto sa čerpadlá, ktoré sú v priamom kontakte s vodou, často používajú v individuálnych systémoch zásobovania teplom.

Pre bezporuchové fungovanie agregátov «mokrého» typu je potrebné, aby inštalácia čerpadla bola vykonaná správne. Hlavnou požiadavkou je prísne horizontálna priestorová orientácia hriadeľa. Iba pri takejto konfigurácii sa zabezpečuje plnohodnotné mazanie ložísk kvapalinou.

Správna inštalácia obehového čerpadla je zárukou stabilnej prevádzky vykurovacieho systému počas celej doby prevádzky.

Čerpadlá so suchým rotorom sa úspešne používajú na prečerpávanie veľkých objemov teplonosného média vo veľkých zariadeniach. Rotorový uzol takýchto zariadení nie je v kontakte s vodou.

Telesnú časť obehových čerpadiel «suchého» typu vyrábajú z pevnej liatiny alebo galvanizovanej ocele. Povrch je pokrytý špeciálnymi ochrannými nátermi, aby sa zabránilo korózii.

Agregáty so suchým rotorom sú vhodné na kolektívne použitie v obytných viacpodlažných budovách, zábavných centrách a kanceláriách, na priemyselných objektoch.

Konštrukcia čerpadiel «suchého» typu poskytuje zvýšený výkon. Takéto modely čerpadiel sú schopné vytvárať veľký tlak vo vykurovacích okruhoch (+)

Medzi elektrickým motorom a čerpadlovou časťou čerpadla je špeciálny kĺzavý tesniaci prvok (2 ochranné krúžky), ktorý izoluje základné funkčné prvky od vniknutia kvapaliny.

Tieto krúžky sú dobre vyleštené a sú v tesnom kontakte navzájom. Jeden z nich (dynamický) je nasadený na otáčajúci sa hriadeľ. Statický krúžok je pevne upevnený v tele čerpadla.

Tenký vodný film spoľahlivo utesňuje spojenie ochranných krúžkov vďaka rozdielom v hodnotách tlaku v okruhu a vonkajšom prostredí.

Na výrobu tesniacich krúžkov sa používa uhlie získané metódou olejovej aglomerácie. V niektorých modifikáciách čerpadiel určených na použitie v extrémnych podmienkach sú inštalované kovové/keramické ochranné krúžky.

Účinnosť zariadení so suchým rotorom dosahuje 85%. To je vynikajúci ukazovateľ v porovnaní s čerpadlami «mokrého» typu. Avšak «suché» agregáty produkujú veľa hluku kvôli chladiacemu ventilátoru, a preto sa inštalujú v oddelených miestnostiach s dobrou zvukovou izoláciou.

Obehové čerpadlá «suchého» typu sú 3 druhov:

• monoblokové;
• konzolové;
• «In-line».

Monoblokové čerpadlá patria do kategórie nízkotlakových zariadení. Elektromotor a čerpadlo sú v takýchto zariadeniach namontované v jednom bloku. Vyznačujú sa jednoduchosťou obsluhy a údržby. Sú vhodné na použitie v komunálnych zariadeniach a bytových domoch.

Konzolové čerpadlové zariadenia sa montujú na spoločnom základe, pričom osi čerpadla a motora sú na jednej línii. Sacie hrdlo je umiestnené na vonkajšej časti špirály, výtlačné hrdlo je na opačnej strane telesa.

Kým konzolové agregáty sa inštalujú vo výrobných podnikoch, ako aj v mestských vodovodných systémoch, čerpadlá typu In-line sa montujú priamo na hlavné potrubie.

Čerpadlá typu «In-line» sa montujú priamo na hlavné potrubie. Sacie vstupné a výtlačné výstupné hrdlá sú umiestnené na jednej línii, je zabezpečený automatický mechanizmus kompenzácie opotrebenia tesniacich krúžkov.

Výhody používania obehových čerpadiel so suchým rotorom:

• vysoký výkon;
• energetická účinnosť
• nízke požiadavky na kvalitu energonosiča – prepravovaná kvapalina môže obsahovať neutrálne nečistoty;
• jednoduchá oprava a výmena náhradných dielov.

Okrem toho dnes výrobcovia vykurovacích zariadení ponúkajú potenciálnym zákazníkom zdvojené modely čerpadiel. Tieto zariadenia sa používajú na rezervovanie výkonu a dodatočné zabezpečenie v núdzových situáciách.

Motory zdvojeného čerpadla môžu fungovať spoločne alebo oddelene. Pri poruche jedného čerpadla druhé zariadenie naďalej normálne pracuje, čím zabezpečuje nepretržitú prevádzku kotla.

Spoľahlivú a bezporuchovú prevádzku systému zásobovania teplom zabezpečia zdvojené obehové čerpadlá, u ktorých sú dve obežné kolesá zapojené paralelne.

Pri správnej prevádzke je životnosť obehového čerpadla najmenej 10 rokov.

Ako správne vybrať čerpacie zariadenie?

Účinnosť práce čerpadla závisí od základných parametrov – výkonu a dopravnej výšky. Výkon udáva množstvo kvapaliny-nosiča tepla, ktoré musí zariadenie prečerpať za jednotku času. Tento parameter sa určuje z podmienok maximálneho zaťaženia.

Dopravná výška – veličina vyjadrujúca energiu prúdu kvapaliny používanej ako nosič tepla. Zohľadňuje hydraulický odpor celého systému.

Tiež treba venovať pozornosť maximálnej teplote. Keďže pumpa bude prečerpávať ohriatu vodu, musí vydržať hodnoty do 110 °C.

Je veľmi dôležité vybrať vhodný výkon obehového čerpadla. Nízkovýkonné zariadenie si neporadí s prečerpávaním teplonosnej kvapaliny v potrebnom objeme. Parametre pumpy sa vyberajú na základe vykonaných výpočtov.

Ak sa nainštaluje výkonnejšia jednotka, v potrubí sa objaví nepríjemný hluk. V tomto prípade sa tiež funkčné prvky kotlového zariadenia opotrebúvajú oveľa rýchlejšie, ako uvádza výrobca.

Výkon obehového čerpadla by mal byť dostatočný na zvládnutie hydraulického odporu v uzavretom okruhu

Odborníci odporúčajú vybrať obehové čerpadlo už vo fáze projektovania systému zásobovania teplom. Ak dĺžka potrubia nepresahuje 80 m, stačí nainštalovať jedno čerpadlo. Pri väčšej dĺžke je vhodné namontovať hneď niekoľko prečerpávacích zariadení.

Pri kúpe treba venovať pozornosť aj materiálom, z ktorých sú vyrobené funkčné prvky čerpadla. Väčšina dielov prichádza priamo/nepriamo do kontaktu s ohriatou pracovnou kvapalinou, a preto podliehajú rýchlemu opotrebovaniu.

Preto je vhodné uprednostniť obehové pumpy s keramickými ložiskami a rotorovou jednotkou.

Nemalú úlohu zohráva elektronika. Na reguláciu teplotných hodnôt v interiéri sa vo vykurovacích okruhoch inštalujú termostatické ventily. Pri zvýšení teploty sa uzatvárajú, v rúrach sa zvyšuje tlak.

V dôsledku týchto procesov vzniká nepríjemný hluk. Aby ste sa ho zbavili, je potrebné prepnúť obehové čerpadlo na nižšie otáčky, a robiť to ručne je nepohodlné.

Rýchlo a efektívne sa s touto úlohou vyrovnajú čerpadlá so vstavanou elektronikou. Takéto agregáty plynule regulujú výkyvy tlaku v potrubí v závislosti od zmeny množstva kvapaliny.

Hlavné výhody moderných čerpadiel – úspornosť a trvácnosť, kompaktné rozmery, nízka hlučnosť, automatický režim práce, pohodlný ovládací panel

Je potrebné spomenúť aj ďalšie funkčné možnosti čerpadiel, a to:

• plynulá regulácia;
• kontrola rýchlostí;
• automatický režim práce;
• integrovaný informačný displej.

Najjednoduchšie modely cirkulačných čerpadiel – bez možnosti regulovať rýchlosť dopravy kvapaliny. Moderné multifunkčné čerpadlá sú dvoj- alebo trojrýchlostné agregáty s plynulou reguláciou. Vyznačujú sa vysokou presnosťou nastavení.

Zariadenie pracujúce v automatickom režime je vybavené ovládacím panelom. Nastavenia takýchto zariadení sú rozsiahle a závisia len od modifikácie prístrojov.

Môže ísť o automatickú reguláciu rýchlosti podľa zmien teploty vzduchu v miestnosti, elektronický časovač vypnutia/zapnutia, automatické spustenie čerpadla pri minimálnej rýchlosti prietoku.

Prítomnosť digitálneho displeja umožňuje získať všetky potrebné informácie o prevádzke čerpadla: teplotu teplonosnej kvapaliny, odpor v uzavretom okruhu, výkon, chyby atď.

Závery a užitočné video k téme

Pravidlá výberu cirkulačného zariadenia vo videu:

Jemnosti výpočtu dopravnej výšky a výkonu vo videu:

Video o konštrukcii, princípe fungovania a inštalácii cirkulačného čerpadla:

Moderný systém vykurovania so vstavaným čerpadlom na nútený obeh umožňuje v priebehu niekoľkých minút po spustení tepelného generátora vykúriť obytné priestory.

Racionálny výber cirkulačného čerpadla a kvalitná montáž výrazne zvyšujú efektívnosť využitia kotlového zariadenia vďaka úspore energetických zdrojov približne o 30–35%.

Hľadáte cirkulačné čerpadlo pre systém vykurovania? Alebo máte skúsenosti s prevádzkou takýchto zariadení? Podeľte sa so čitateľmi o svoje skúsenosti, pýtajte sa a zapojte sa do diskusií. Formulár pre komentáre sa nachádza nižšie.