Як вибрати циркуляційний насос?

Як вибрати циркуляційний насос?

Циркуляційний насос – це серце системи опалення, яке забезпечує безперервний рух теплоносія по трубах і радіаторах. Без нього вода не зможе ефективно переносити тепло від котла до приміщень, а система опалення працюватиме з низькою ефективністю або взагалі не зможе обігріти будинок.

Правильний вибір насоса безпосередньо впливає на комфорт у будинку та витрати на опалення. Якісно підібраний насос забезпечує рівномірний прогрів всіх приміщень, знижує споживання електроенергії на 20-40% порівняно з застарілими моделями та працює практично безшумно. Термін служби сучасного циркуляційного насоса становить 10-15 років при правильній експлуатації.

Неправильний підбір насоса призводить до серйозних проблем. Занадто слабкий насос не зможе прокачати теплоносій до віддалених радіаторів – у кімнатах буде холодно навіть при працюючому котлі. Надмірно потужний насос створює зайвий шум, споживає більше електроенергії та може викликати гідроудари в системі. Вартість електроенергії для роботи неправильно підібраного насоса може зрости на 300-500 грн щомісяця.

Принцип роботи та будова циркуляційного насоса

Циркуляційний насос складається з електродвигуна, робочого колеса (крильчатки), корпуса з патрубками для підключення та ущільнень. Двигун обертає робоче колесо, яке створює різницю тиску на вході та виході насоса. За рахунок цієї різниці тиску теплоносій рухається по замкнутому контуру системи опалення.

Принцип роботи простий: теплоносій надходить через вхідний патрубок у центральну частину робочого колеса. При обертанні крильчатка відкидає воду до стінок корпуса центробіжною силою, створюючи зону підвищеного тиску. З вихідного патрубка вода під тиском надходить у систему опалення, долаючи гідравлічний опір труб, фітингів та радіаторів.

Існує два основних типи конструкцій циркуляційних насосів.

• Насоси з мокрим ротором мають ротор двигуна, який безпосередньо контактує з теплоносієм. Вода виконує функції охолодження та змащування підшипників. Такі насоси компактні, безшумні (25-35 дБ) та простіші в монтажі. Їх ККД становить 45-55%, що достатньо для побутових систем опалення. Саме цей тип найчастіше використовується в приватних будинках та квартирах.
• Насоси з сухим ротором мають ізольований від теплоносія електродвигун. Ротор відокремлений від води ковзними торцевими ущільненнями. Їх ККД вищий – 70-80%, але вони створюють більше шуму (40-50 дБ) через повітряне охолодження двигуна. Такі насоси використовують переважно в промислових системах та великих будівлях, де потрібна висока продуктивність.

Ключові технічні характеристики

Продуктивність (витрата) насоса вимірюється в кубометрах за годину (м³/год) або літрах за хвилину (л/хв). Цей параметр показує, який об'єм теплоносія насос може перекачати за одиницю часу. Для приватного будинку площею 100-150 м² зазвичай потрібна продуктивність 1,5-2,5 м³/год, для будинку 200-300 м² – 3-4 м³/год. Продуктивність завжди вказується в технічній документації насоса та на його корпусі.

Напір насоса показує, на яку висоту він може підняти стовп води, і вимірюється в метрах (м). Напір потрібен для подолання гідравлічного опору системи – тертя води об стінки труб, повороти, звуження, радіатори. Для одноповерхового будинку зазвичай достатньо напору 2-3 м, для двоповерхового – 4-5 м, для триповерхового – 6-7 м. Важливо розуміти, що напір не дорівнює висоті будинку – це опір усієї системи опалення.

Споживана потужність впливає на витрати електроенергії. Сучасні енергоефективні насоси споживають 40-90 Вт залежно від режиму роботи. Старі моделі можуть споживати 120-150 Вт. При роботі насоса протягом опалювального сезону (6 місяців × 24 години) різниця у споживанні між моделями 50 Вт та 120 Вт становить близько 300 кВт⋅год, що при тарифі 1,68 грн/кВт⋅год дає економію понад 500 грн на рік.

Діаметр підключення визначає сумісність насоса з трубами системи опалення. Стандартні розміри – 1" (25 мм), 1¼" (32 мм), 1½" (40 мм) та 2" (50 мм). Найпоширеніший діаметр для приватних будинків – 1" та 1¼". При виборі насоса діаметр підключення повинен відповідати діаметру труб, інакше доведеться використовувати перехідники, що створює додатковий гідравлічний опір.

Монтажна довжина – це відстань між центрами підключень насоса. Стандартні довжини – 130 мм, 180 мм та 250 мм. Цей параметр важливий при заміні старого насоса на новий, щоб не переробляти всю обв'язку. Більшість виробників виготовляють насоси зі стандартною монтажною довжиною 180 мм, що спрощує заміну та монтаж.

Розрахунок необхідних параметрів насоса

Формула розрахунку продуктивності базується на тепловій потужності системи опалення. Основна формула: Q = 0,86 × P / ΔT, де Q – продуктивність у м³/год, P – теплова потужність котла у кВт, ΔT – різниця температур між подачею та зворотом (зазвичай 10-20°C). Для будинку з котлом 20 кВт при ΔT = 15°C: Q = 0,86 × 20 / 15 = 1,15 м³/год. Додають запас 15-20%, отримуємо потрібну продуктивність 1,3-1,4 м³/год.

Визначення необхідного напору вимагає врахування всіх елементів системи. Спрощений розрахунок для будинків з полімерними трубами: H = (R × L + Z) / 1000, де H – напір у метрах, R – питомий опір труби (50-150 Па/м залежно від діаметра), L – довжина найдовшого контуру в метрах, Z – опір місцевих опорів (фітинги, вентилі, радіатори) – приблизно 30% від опору труб. Для контуру довжиною 60 м з трубою DN20: H = (100 × 60 + 1800) / 1000 = 7,8 м. Рекомендується вибирати насос з напором 8-9 м.

При врахуванні гідравлічного опору системи важливо розуміти, що кожен елемент створює опір потоку. Пряма труба DN20 довжиною 1 м створює опір 50-70 Па, коліно 90° – еквівалент 1-1,5 м прямої труби, трійник – 2-3 м, радіатор з термостатичним клапаном – 5-10 м прямої труби. Чим більше поворотів, вентилів та радіаторів, тим більший напір потрібен.

Практичні приклади для різних типів будинків допоможуть зорієнтуватися. Одноповерховий будинок 100 м² з 8 радіаторами, котлом 12 кВт: продуктивність 1,0-1,2 м³/год, напір 3-4 м, насос типорозміру 25/40. Двоповерховий будинок 150 м² з 12 радіаторами, котлом 18 кВт: продуктивність 1,5-1,8 м³/год, напір 4-5 м, насос 25/50 або 25/60. Двоповерховий будинок 250 м² з 18 радіаторами та системою теплої підлоги, котлом 30 кВт: продуктивність 2,5-3,0 м³/год, напір 5-6 м, насос 32/60 або 32/80.

Класи енергоефективності

Маркування енергоефективності циркуляційних насосів позначається індексом EEI (Energy Efficiency Index). Цей показник визначає, наскільки економічно насос споживає електроенергію. Насоси класу A мають EEI ≤ 0,23, класу B – 0,23-0,27, класу C – 0,27-0,40. Найсучасніші моделі досягають класу A+ з EEI ≤ 0,20. Чим нижче значення EEI, тим менше електроенергії споживає насос при однаковій продуктивності.

Економія електроенергії стає відчутною при тривалій роботі насоса. Старий насос класу D споживає 120-150 Вт, сучасний класу A – лише 40-60 Вт. При роботі протягом опалювального сезону (180 днів × 24 години) різниця у споживанні становить близько 350 кВт⋅год. При тарифі 1,68 грн/кВт⋅год економія складає 590 грн на рік. За 10 років експлуатації це 5900 грн – сума, яка в 2-3 рази перевищує вартість самого насоса.

Окупність інвестицій в енергоефективні моделі відбувається досить швидко. Насос класу A коштує на 1500-2500 грн дорожче моделі класу C, але економія 500-700 грн щороку означає повернення інвестицій за 2-4 роки. З урахуванням терміну служби насоса 10-15 років, вибір енергоефективної моделі економічно виправданий.

Додаткові функції та можливості

Регулювання швидкості значно розширює можливості насоса. Ручне регулювання дозволяє встановити одну з 3-4 фіксованих швидкостей обертання. Перша швидкість підходить для межсезоння, коли потрібна невелика циркуляція, третя – для холодних днів. Автоматичне регулювання адаптує роботу насоса до поточних потреб системи, змінюючи швидкість залежно від температури теплоносія або тиску в системі.

Захист від сухого ходу вимикає насос при відсутності води в системі, запобігаючи перегріву та пошкодженню підшипників. Ця функція критично важлива для систем, де можливе спорожнення контурів, наприклад, у будинках сезонного проживання або при аварійних ситуаціях. Вартість ремонту насоса після роботи всуху становить 800-1500 грн, тому наявність захисту виправдана.

Термозахист двигуна відключає насос при перегріві обмоток понад 120-130°C. Перегрів може статися через занадто в'язкий теплоносій, засмічення системи або недостатню циркуляцію. Після охолодження до безпечної температури насос автоматично відновлює роботу.

Сучасні насоси пропонують різні режими роботи. Режим постійної швидкості підтримує незмінну частоту обертання, забезпечуючи стабільний потік теплоносія. Режим пропорційного тиску (Δp-v) автоматично знижує швидкість при зменшенні споживання тепла, коли термостатичні клапани на радіаторах закриваються. Це забезпечує економію електроенергії до 30-40% порівняно з постійною швидкістю. Режим постійного тиску (Δp-c) підтримує незмінний тиск незалежно від витрати, що корисно для складних розгалужених систем.

Системи керування та дисплеї спрощують налаштування та діагностику. Прості моделі мають поворотний перемикач швидкостей та світлодіодні індикатори. Насоси з дисплеєм показують поточну потужність, витрату, температуру теплоносія та коди помилок. Найдосконаліші моделі підтримують керування через смартфон та інтеграцію в системи "розумний дім".

Матеріали виконання

Корпус насоса виготовляється з різних матеріалів залежно від призначення. Чавунні корпуси найпоширеніші завдяки низькій вартості, хорошій стійкості до корозії в закритих системах та довговічності. Чавун витримує температури до 110-120°C та тиск до 10 бар. Корпуси з нержавіючої сталі легші, стійкіші до агресивних теплоносіїв та виглядають естетичніше, але коштують на 20-30% дорожче. Бронзові корпуси використовують у системах гарячого водопостачання, де теплоносій постійно оновлюється та містить більше кисню.

Робоче колесо (крильчатка) виготовляється з полімерних композитів або нержавіючої сталі. Полімерні крильчатки легкі, безшумні та не кородують, але менш стійкі до абразивного зносу при забрудненні теплоносія. Стальні крильчатки міцніші та довговічніші, але важчі та можуть створювати більше шуму. Для систем опалення з очищеною водою достатньо полімерної крильчатки.

Вал та підшипники визначають надійність насоса. Вал виготовляють з нержавіючої сталі марки 304 або 316, що забезпечує стійкість до корозії при контакті з теплоносієм. Підшипники в насосах з мокрим ротором зазвичай керамічні або графітові – вони працюють без додаткового змащування, використовуючи теплоносій. Якість підшипників безпосередньо впливає на термін служби насоса.

Якість води суттєво впливає на вибір матеріалів. У системах з м'якою очищеною водою (жорсткість до 3 мг-екв/л) підходять стандартні матеріали. При жорсткій воді (понад 5 мг-екв/л) краще вибирати насоси з корпусами з нержавіючої сталі та посиленими ущільненнями. У системах з антифризом потрібні насоси зі спеціальними гумовими ущільненнями, стійкими до гліколю.

Рівень шуму при роботі

Допустимі показники шуму регламентуються санітарними нормами. Для житлових приміщень вдень допускається рівень 40 дБ, вночі – 30 дБ. Сучасні циркуляційні насоси з мокрим ротором створюють шум 25-35 дБ, що комфортно для встановлення в житлових будинках. Насоси з сухим ротором шумніші – 40-50 дБ, тому їх встановлюють у технічних приміщеннях або підвалах.

Причини підвищеного шуму можуть бути різними. Кавітація виникає при закипанні теплоносія на крильчатці через занадто низький тиск на вході насоса – при цьому чути характерний клокіт. Повітря в системі створює булькаючі звуки та знижує ефективність роботи. Неправильна швидкість – занадто висока для даної системи – викликає гідравлічний шум у трубах та радіаторах. Зношені підшипники створюють гуркіт та вібрацію.

Способи зниження шумності включають правильний підбір насоса за продуктивністю – занадто потужний насос завжди шумніший. Встановлення виброізолюючих прокладок між насосом та трубами запобігає передачі вібрації. Видалення повітря з системи через повітровідвідники усуває булькання. Монтаж насоса на найнижчій швидкості, якої достатньо для нормальної роботи системи, знижує шум на 5-10 дБ. Використання м'яких підключень (гнучкі вставки) замість жорстких з'єднань також зменшує вібрацію.

Особливості вибору для різних систем

1. Для систем опалення приватних будинків площею до 200 м² підходять насоси продуктивністю 1,5-3,0 м³/год з напором 4-6 м. Оптимальний діаметр підключення – 1" (25 мм), монтажна довжина – 180 мм. Важлива наявність регулювання швидкості для економії електроенергії в межсезоння. Насос встановлюють на зворотній лінії перед котлом, де температура теплоносія нижча (50-60°C), що продовжує термін служби підшипників. Для будинків 200-400 м² потрібні насоси 3-5 м³/год з напором 5-7 м та підключенням 1¼" (32 мм).
2. У багатоквартирних будинках встановлюють потужніші насоси або групи насосів, що працюють паралельно. Для будинку на 4-6 поверхів з 24-36 квартирами потрібна продуктивність 8-15 м³/год при напорі 8-12 м. Зазвичай використовують два насоси – основний та резервний, що автоматично перемикаються при відмові одного з них. Діаметр підключення – 2" (50 мм) або більше, насоси встановлюють у тепловому пункті будинку.
3. Для систем теплої підлоги важливий невеликий напір при достатній продуктивності. Контури теплої підлоги мають довжину 60-100 м з трубою діаметром 16-20 мм, що створює значний гідравлічний опір. Потрібні насоси з напором 2-4 м та продуктивністю 1-2 м³/год на кожні 100 м² підлоги. Температура теплоносія нижча (35-45°C), тому можна використовувати компактні насоси з полімерними корпусами. Часто застосовують спеціальні змішувальні вузли з вбудованим насосом.
4. У системах гарячого водопостачання насос забезпечує циркуляцію гарячої води по трубах, щоб вона була доступна миттєво при відкритті крана. Потрібна невелика продуктивність 0,3-0,8 м³/год при напорі 2-3 м. Корпус насоса повинен бути з бронзи або нержавіючої сталі через постійний контакт зі свіжою водою, що містить кисень. Робоча температура вища – до 95°C. Насос встановлюють на зворотній лінії циркуляційного контуру ГВП.
5. Для геотермальних систем використовують спеціалізовані насоси, стійкі до роботи з гліколевими розчинами при температурах від -10°C до +50°C. Потрібна висока продуктивність 3-8 м³/год при напорі 5-10 м залежно від глибини та кількості свердловин. Корпус виконують з нержавіючої сталі, ущільнення – зі спеціальної гуми EPDM, стійкої до гліколю. Насос працює цілорічно, тому енергоефективність критично важлива.