Sirkulasjonspumper for varmesystemer

I denne artikkelen: Historien om sirkulasjonspumper enhet og prinsipp for drift; typer pumper for oppvarming; hvordan du velger en sirkulasjonspumpe; hvor og hvordan installere pumpen for oppvarming.

Hvis det totale arealet til de oppvarmede lokalene er hundrevis av kvadratmeter, og hvis disse samme meterne opptar flere etasjer, vil ikke klassisk oppvarming basert på den naturlige sirkulasjonen av kjølevæsken være nok. Og dette er ikke overraskende – trykket i systemer med naturlig sirkulasjon overstiger ikke 0,6 MPa. Det er bare to måter å øke trykket og forbedre sirkulasjonen av vann i slike varmesystemer – å bygge et lukket system med rør med stor diameter eller å føre en sirkulasjonspumpe i den. Rør med stor diameter er ikke billige, så den beste løsningen for oppvarming av områder fra 100-150 moh² – sirkulasjonspumpe.

Innholdsfortegnelse i artikkelen

1. Varmepumper – historie
2. Enhet og prinsipp for drift
3. Typer sirkulasjonspumper
4. Varmepumper – hvordan velge dem
5. Valg og installasjon av sirkulasjonspumpe

Varmepumper – historie

For et århundre siden prøvde ingeniører å løse problemet med kjølevæskesirkulasjon i vannvarmesystemer, og prøvde på en eller annen måte å overlate denne oppgaven til en pumpe med en elektrisk motor. Men de elektriske motorene som eksisterte på begynnelsen av 1900-tallet hadde åpne kontakter, inntrengning av vann på dem førte til umiddelbare ulykker.

På 1920-tallet skapte den tyske ingeniøren Gottlob Bauknecht, som grunnla selskapet Bauknecht, den første hermetisk forseglede elektriske motor. Noen år senere opprettet Wilhelm Oplander, eier og grunnlegger av Wilo, en sirkulasjonspumpe som brukte en Bauknecht elektrisk motor. I den «tørre» Oplender-pumpen ble kjøreturen fra motoren til aksialhjulet installert i røralbuen utført av en sjakt forseglet med pakningsforsegling. Wilhelm Oplender kalte sirkulasjonspumpen sin «sirkulasjonsakselerator»; fra 1929 til 1955 ble pumper av denne designen produsert og brukt i varmesystemer i Europa og USA overalt.

Den største ulempen med Opleder sirkulasjonspumpe var tetningen til pakningsboksen, som slites raskt ut ved de minste uregelmessigheter på skaftoverflaten, og tetningsboksens materiale var ikke spesielt holdbart. Hyppige pakningsendringer i kjertelen var påkrevd, og akselflaten krevde periodisk sliping og polering.

For 70 år siden ble den første «våte» sirkulasjonspumpen opprettet – den ble oppfunnet av Karl Rutchi, en sveitsisk ingeniør og grunnlegger av Rutschi pumpen AG. Den elektriske motoren i Ryutchi-pumpen var montert på et kne, gjennom hvilket vann ble pumpet gjennom, og ble pålitelig forseglet. I dette tilfellet fikk vann rollen som smøremiddel.

Senere ble kneet, som kjølevæsken passerte, erstattet av en «snegl», fra det øyeblikket brukes «sneglen» i utformingen av hver moderne pumpe for varmesystemer.

Enhet og prinsipp for drift

Sirkulasjonspumper har en smal spesialisering – de er designet for tvungen sirkulasjon av varmebæreren (vann) i lukkede varmesystemer. I sin struktur ligner de på dreneringspumper: en kropp laget av rustfrie metaller eller legeringer (stål, støpejern, aluminium, messing eller bronse); stål eller keramisk rotor; rotorakselen er utstyrt med et løpehjul; rotor motor.

Når pumpen er installert i varmesystemet, suger det inn vann på den ene siden og pumper den inn i rørledningen på den andre på grunn av sentrifugalkraften som oppstår når pumpehjulet roterer – det oppstår et vakuum i innløpsrøret og kompresjon på utløpsrøret. Ved jevn pumpedrift endres ikke kjølevæskenivået i ekspansjonstanken, dvs. med sin hjelp vil det ikke være mulig å heve trykket i varmesystemet – en boosterpumpe vil være nødvendig for å fullføre denne oppgaven. Sirkulasjonspumpens oppgave er å hjelpe kjølevæsken i å overvinne motstanden som oppstår i visse deler av varmesystemer.

Typer sirkulasjonspumper

I utgangspunktet er varmepumper delt inn i to typer – «tørr» og «våt».

I konstruksjoner av den første typen kommer ikke rotoren i kontakt med det pumpede vannet, arbeidsdelen er atskilt fra den elektriske motoren av O-ringer som oftest er laget av karbonagglomerat, sjeldnere av rustfritt stål eller keramikk, aluminiumoksyd eller wolframkarbid (materialets endetetning avhenger av typen kjølevæske). Når pumpemotoren startes, roterer O-ringene i forhold til hverandre – mellom de polerte og nøye monterte ringene er det et tynt lag vannfilm, som tetter forbindelsen på grunn av trykkforskjellen i den ytre atmosfæren og i varmesystemet (trykket er høyere i varmesystemet). Fjæren skyver en tetningsring til en annen, under drift sliter ringene og selvtilpasning til hverandre, deres levetid vil være minst 3 år – de er mer effektive enn pakking av pakningsboksen, som trenger konstant smøring og avkjøling. Effektiviteten til sirkulasjonspumper med en tørr rotor er opptil 80%. Sammenlignet med «våte» pumper, avgir tørrrotorpumper høy lyd under drift, slik at de er installert i et eget rom med god lydisolasjon.

Når du bruker pumper med en tørr rotor med glidende mekaniske tetninger, må du nøye overvåke tilstedeværelsen av suspendert materiale i pumpet vann og tilstanden til støv i luften i rommet der pumpen er installert. Driften av en «tørr» pumpe forårsaker luftturbulens som tiltrekker seg støvpartikler – støvpartikler og suspendert materiale i kjølevæsken kan skade tetningsringens overflater og svekke tettheten.

Uansett type tetning, enten det er en pakkeboks eller en glidende mekanisk tetning, i drift av en «tørr» pumpe, blir de ødelagt, så de trenger tilstedeværelse av væske for rollen som smøremiddel – i mangel av det, er ødeleggelse av den mekaniske tetningen uunngåelig.

«Tørre» pumper er delt inn i tre typer: horisontal (uttak), vertikal og blokk. For pumper av den første typen er sugeforgrensningsrøret plassert på endesiden av «volutten», og utløpsgrenrøret er plassert radialt på kroppen. Den elektriske motoren til konsollpumpene er montert horisontalt.

Vertikale pumper (in-line) er utstyrt med samme bore-dyser plassert langs samme akse. Plasseringen av den elektriske motoren i utformingen av slike pumper er vertikal.

Kjølevæsken kommer inn i blokkeringspumpen i retning av aksen, den frigjøres i radiell retning.

«Våte» varmepumper skiller seg fra tørre ved at pumpehjulet i sin design er nedsenket i kjølevæsken sammen med rotoren, mens kjølevæsken utfører funksjonene til smøring og kjøling av den løpende motoren. En metallkopp som skiller rotor og stator, hvis materiale er rustfritt stål, sikrer tettheten til den delen av den elektriske motoren som er strømforsynt. Rotoren til en «våt» pumpe for varmesystemer er laget av keramikk, lagrene er keramisk eller grafitt, foringsrøret er vanligvis støpejern – for varmesystemer er «våte» sirkulasjonspumper i en messing eller bronse foringsrør bedre egnet. Sammenlignet med «tørre» pumper, er «våte» pumper mindre støyende, trenger ikke vedlikehold på mange år, og er lettere å reparere og justere. Men deres viktigste og vesentlige ulempe er deres lave effektivitet, ikke over 50%. Årsaken til den lave ytelsen til «våte» pumper skyldes det faktum at det praktisk talt vil være umulig å tette hylsen som skiller statoren og kjølevæsken med en større rotordiameter. Det er nettopp på grunn av den lave effektiviteten at pumper av «våt» type brukes for det meste for å forbedre sirkulasjonen i varmesystemer med kort lengde, dvs. innen husvarme.

Moderne «våte» sirkulasjonspumper er modulære i design. Det er fem slike modeller: pumpehus; elektrisk motor med stator; boks med rekkeklemmer; Arbeidshjul; en patron som inneholder en rotor og en sjakt med kulelager. En enkelt patronenhet gjør det enkelt å eliminere luft som er akkumulert i pumpehuset ved oppstart, og selve den modulære utformingen letter reparasjonsarbeid – bare bytt ut den defekte modulen med en ny.

Følgelig er kraft, «våte» pumper for oppvarming utstyrt med en- og trefasede elektriske motorer. Pumpene er festet til rørledningen til varmesystemet med en gjenget eller flensforbindelse – typen avhenger av ytelsen til denne pumpen.

Siden vann i pumper med en våt rotor spiller rollen som smøremiddel, må vann konstant strømme til lagrene gjennom hylsen som skiller kjølevæsken og statoren. Den eneste måten å gi lagrene tilstrekkelig smøring er strengt horisontal stilling av akselen – enhver annen stilling på akselen vil føre til at pumpen fungerer som den skal, og snart blir den ubrukelig.

Varmepumper – hvordan velge dem

La oss først beregne hvor mye kjølevæske som passerer gjennom kjelen per minutt. De fleste produsenter av varmekjeler anbefaler å bruke en enkel beregningsmetode – likestiller kjelkraften med vannstrømningshastigheten, dvs. med en effekt på 30 kW vil 30 liter vann passere gjennom kjelen per minutt. Beregner strømningshastigheten til kjølevæsken i forhold til en viss del av sirkulasjonsringen, vil vi bruke den samme metoden: vi kjenner kraften til varme radiatorene, og følgelig beregnes vannstrømmen.

Neste trinn er å beregne strømningshastigheten til kjølevæsken i rørledningen, i henhold til diameteren på rørene det er bygd fra:

• i rør med diameter? in. vannstrømningshastighet vil være 5,7 l / min;
• i rør med diameter? tomme vil vannstrømmen være 15 l / min;
• i rør med en diameter på 1 tomme vil vannforbruket være 30 l / min.
• i rør med en diameter på 1? i. vannforbruket vil være 53 l / min;
• med en rørdiameter på 1? i. vannforbruket vil være 83 l / min;
• med en rørdiameter på 2 inches, vil vannstrømmen være 170 l / min;
• med en rørdiameter på 2? tomme, vil vannforbruket være 320 l / min.

Kjølevæskets bevegelseshastighet blir tatt som 1,5 m per sekund – som regel er dette en tilstrekkelig hastighet for vann i varmesystemer.

La oss beregne kraften til pumpen for oppvarming på grunnlag av at det trengs et hode på 0,6 m for en ti meter lang del av rørledningen – følgelig, for et hundre meter høyt varmesystem, vil det være behov for en pumpe som skaper et hode på 6 meter. I henhold til de oppnådde resultatene, bør en pumpe velges.

Hvis varmesystemet ditt bruker rør med en mindre diameter enn de som er gitt ovenfor, må du øke den innstilte pumpekraften, siden den hydrauliske motstanden i dem vil være høyere. Og omvendt – med større diameter på rør er det nødvendig med en sirkulasjonspumpe med mindre effekt.

Ovennevnte beregning av pumpeegenskaper for varmesystemer er ganske vilkårlig og enkel – hvis en beregning er nødvendig for et varmesystem med lang lengde og kompleks konstruksjon, ville det være mest riktig å kontakte en spesialist innen varmeteknikk. Du vil ikke kunne beregne uavhengig av et komplekst og flernivåvarmesystem! Men hvis du likevel bestemmer deg for å prøve, er beregningsformelen gitt i SNiP 2.04.05-91 *.

Sirkulasjonspumpe med minste egenskaper – effekt 30 W, maksimal hode 2 m, vannføring 2 m³/ t, med en tommelforbindelse – koster i gjennomsnitt 4 300 rubler. De største leverandørene av innenlandske og industrielle pumper for varmesystemer i det russiske markedet er italienske «DAB», «Lowara», «Ebara» og «Pedrollo», «Grundfos» (Danmark), «Wilo» (Tyskland). Russiske produsenter produserer som regel industripumper, det er ingen innenlands sirkulasjonspumper i deres produktlinje.

Husk at du ikke vil kunne velge en pumpe som er 100% passende – hvert varmesystem har sine egne egenskaper, og pumpene er en serieprodusert enhet med gjennomsnittlige parametere. Å velge en pumpemodell med overdreven effekt enn det som egentlig er nødvendig, vil føre til støy i rørene under drift. Derfor er det verdt å velge pumpemodellen som har flere justerbare driftsmodi og innstille empirisk modus pumpen fungerer mest effektivt i. Det vil være riktig å velge en pumpe hvis effekt overskrider det som kreves for dette varmesystemet med 5-10%.

Valg og installasjon av sirkulasjonspumpe

Den «våte» pumpen kan installeres i både retur- og tilførselsrøret. Populariteten til installasjonen på returledningen er assosiert med de gamle pumpemodellene – de ble bare installert på returlinjen, fordi passering av kaldere vann gjennom dem forlenget levetiden til fyllingsboksen, rotoren og lagrene.

Under drift av pumpen opprettes forskjellige trykk i rørledningen før ekspansjonstanken og i rørledningen etter den: i det første tilfellet komprimering, i det andre vakuum. Det statiske trykket som ekspansjonstanken skaper, vil påvirke driften av varmesystemet med en sirkulasjonspumpe. Det må tas i betraktning at det hydrostatiske trykket i pumpeleveringssonen vil være høyere enn det vanlige (i hviletid) vanntrykk. På den annen side, i den delen av varmesystemet som pumpen suger inn kjølevæsken, vil trykket bli redusert, nivået kan ikke bare falle til atmosfærisk, men også føre til et vakuum. Differensielt trykk i varmesystemet kan føre til at vann koker og luft kan frigjøres eller suges inn..

Sirkulasjonen av kjølevæsken i varmesystemet vil ikke bli forstyrret hvis en betingelse tas i betraktning i dens konstruksjon – på et hvilket som helst tidspunkt i sugesonen, bør det hydrostatiske trykket bare være for høyt. Etterlevelse kan oppnås på følgende måter:

1. Hev ekspansjonskaret 0,8 m over varmepipens høyeste punkt. Denne metoden er mest enkel hvis varmesystemet med naturlig sirkulasjon blir endret til tvungen sirkulasjon, men implementering av det er bare mulig med en tilstrekkelig høyde på loftet og det vil være nødvendig å isolere ekspansjonstanken godt;
2. Plasser ekspansjonskaret på toppen av rørledningen for å bringe den øverste delen av varmesystemet inn i pumpens utladningsområde. Moderne varmesystemer (denne teknikken er anvendelig for dem), designet på forhånd for tvangsirkulasjon, er bygget med en rørledningshelling «til kjelen», og ikke «fra den», som i varmesystemer med naturlig sirkulasjon. Målene er som følger: med en slik skråningskonstruksjon vil luftbobler bevege seg langs vannføringen, medført av trykket fra sirkulasjonspumpen, d.v.s. motstrømsbevegelsen for luftbobler, som er vanlig i systemer med naturlig sirkulasjon, vil ikke være mulig. Som et resultat vil det høyeste punktet i varmesystemet ikke være på hovedstigerøret, men lengst. Det er opp til deg å bruke denne metoden eller ikke, men å endre det eksisterende varmesystemet for det vil være vanskelig, og det er ikke helt praktisk å bygge et nytt system basert på den, fordi det er enklere måter;
3. Overfør røret med en ekspansjonstank fra forsyningsstigerøret og det settes inn i returledningen nær sirkulasjonspumpen, foran sugerøret. Med en slik rekonstruksjon av det eksisterende varmesystemet vil vi oppnå optimale betingelser for drift av tvungen pumpesirkulasjon;
4. Denne metoden er ikke egnet for alle pumpemodeller – koble sirkulasjonspumpen til forsyningsdelen av rørledningen, rett bak inngangspunktet for ekspansjonstanken. Utad ser en slik modifisering av det eksisterende varmesystemet enkelt ut, men temperaturen på kjølevæsken i denne delen av varmekretsen vil være spesielt høy – sørg for at denne pumpemodellen virkelig tåler slike ugunstige driftsforhold.

Etter å ha bestemt oss for installasjonsstedet for pumpen, fortsetter vi til selve installasjonen. Du trenger et grovt filter, en tilbakeslagsventil (for lukkede systemer under trykk), en bypass og skiftenøkler (fra 19 til 36 mm) – alle elementer for gjenget diameter på pumpen. På hovedrøret, mellom innløpet og utløpet til den innskjærte omkjøringsveien, er det nødvendig å installere en avstengningsventil langs dens diameter. Det er spesielt praktisk hvis den valgte pumpemodellen har avtakbare tråder, ellers må du kjøpe dem separat.

Omkjøringsveien som brukes i varmesystemer er en liten del av rørledningen installert parallelt med avstengnings- og reguleringsventilene, og dens oppgave er å skifte varmesystemet til naturlig sirkulasjon i tilfelle strømbrudd og pumpedrift. For normal drift av varmeinnretninger, må bypassrørets diameter være lik diameteren på stigerøret som det skjærer inn i.

Fremgangsmåten for å installere enheter på bypass, i kjølemiddelets retning: filter, tilbakeslagsventil (om nødvendig) og sirkulasjonspumpe. Bypassinnløpene inn i stigerøret skal gjøres gjennom stoppekranene – når systemet blir skiftet til naturlig sirkulasjon og i tilfelle avbrudd på enhetene på bypass, lukkes disse kranene, åpnes stoppekranen under omkjøringsveien..

For effektiv drift av den «våte» pumpen og for å forhindre ansamling av luft, installeres bypass strengt horisontalt. Bare i tilfelle, blant enhetene som er installert på bypass, kan en automatisk lufteventil installeres – hvor som helst, ikke viktig, men i en stående stilling. Fordelene med en luftavluft i forhold til det klassiske Mayevsky-springen, som er utstyrt med noen varme-radiatorer – frigjøring og påfølgende stenging av denne enheten er automatisk, og Mayevsky-designventilen må skrus av og skrues ned manuelt.