logowanie

Pompy wodne: obiegowe i cyrkulacyjne

Zastosowanie pomp w instalacjach grzewczych usprawnia ich działanie i pozwala korzystać z wielu nowoczesnych rozwiązań, zapewniających komfort i niskie koszty ogrzewania.

Nowoczesne wodne instalacje grzewcze nie mogłyby działać bez urządzeń wymuszających przepływ wody w rurach. Wprawdzie w starych instalacjach ruch wody odbywał się jedynie na skutek naturalnej siły wyporu, wynikającej z różnicy gęstości wody gorącej i zimnej, lecz działo się tak dopóki wystarczała ona do pokonania oporów przepływu instalacji. Ale występowały wówczas istotne ograniczenia w budowie systemów grzewczych. Kocioł nie mógł być usytuowany wyżej niż grzejniki, średnice rur musiały być stosunkowo duże, a sposób ich rozprowadzenia taki, by uniknąć niepożądanych oporów przepływu. Ważną zaletą takiego rozwiązania było jedynie to, że ogrzewanie działało bez konieczności zasilania go energią elektryczną. Pompa jest niezbędna, gdy źródłem ciepła ma być nowoczesny kocioł niskotemperaturowy – siła wyporu powstająca jedynie na skutek różnicy temperatury zasilania i powrotu jest wtedy zbyt mała, by pokonać opory przepływu. Pompa może być też sposobem na kłopoty z zimnymi grzejnikami. Zdarza się bowiem, że w niestarannie zaprojektowanej lub źle wykonanej instalacji grawitacyjnej nie wszystkie grzejniki osiągają zakładaną temperaturę. Taki przypadek może mieć miejsce również w starej instalacji, w której na skutek zarośnięcia rur kamieniem kotłowym wzrosną opory przepływu i gorąca woda przestanie dopływać do grzejników. Zastosowanie pompy powinno taki problem rozwiązać.

Woda zawsze ciepła

Pompy stosuje się także w instalacjach ciepłej wody użytkowej. Są to tak zwane pompy cyrkulacyjne. Ich zadaniem jest spowodowanie przepływu wody w instalacji w czasie, gdy wszystkie baterie czerpalne są zamknięte. Po co? By ciepła woda w rurach nie stygła. Układ cyrkulacji ciepłej wody użytkowej stosuje się w instalacji z centralnym pojemnościowym ogrzewaczem, z którego woda jest dostarczana do punktów poboru, znajdujących się w znacznej odległości od niego – gdy długość łączących je rur przekracza 5–7 m. W takiej sytuacji pojawia się bowiem następujący problem: jeśli przez dłuższy czas nie korzystamy z ciepłej wody, w rurach nie występuje jej przepływ. Wtedy woda stygnie. A zatem gdy po dłuższym czasie odkręcimy kran, zanim dotrze do niego ciepła woda z podgrzewacza, najpierw będzie wypływać wypełniająca rury woda zimna. Im dłuższe rury, tym więcej zimnej wody spływającej do kanalizacji i tym dłuższy czas oczekiwania na ciepłą. By nie marnować wody i nie tracić czasu, najdalszy punkt poboru ciepłej wody łączy się dodatkowym przewodem ze zbiornikiem ogrzewacza i instaluje niewielką pompę cyrkulacyjną wymuszającą przepływ wody przez niego. Dzięki temu woda w rurach może być cały czas ciepła, a więc po odkręceniu kranu wypłynie z niego od razu. By uniknąć strat ciepła, wszystkie rury z ciepłą wodą trzeba zaizolować.

Jakie pompy?

Pompy obiegowe do instalacji grzewczych w domach jednorodzinnych to niewielkie, najczęściej bezdławnicowe pompy wirowe, przeznaczone do montażu w rurociągu (w tak zwanym układzie in-line). Mają zwartą konstrukcję silnika i korpusu, są bezobsługowe i charakteryzują się cichą pracą. Tłoczona przez nie woda jest jednocześnie czynnikiem chłodzącym silnik i smarującym łożyska. W dużych instalacjach lub gdy stopień twardości wody przekracza 14 dH (stopni niemieckich) stosuje się pompy dławnicowe – z suchym wirnikiem silnika – większe i głośniejsze od bezdławnicowych.

Pompy cyrkulacyjne do domów jednorodzinnych mają zwykle wirnik kulisty (w kształcie półkuli osadzonej na ceramicznej kulce). Jest on wprowadzany w ruch obrotowy przez pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silnik dwubiegunowy z magnesami trwałymi. Silnik jest hermetycznie oddzielony od przestrzeni wodnej, dlatego nie ma potrzeby stosowania zużywających się elementów uszczelniających. Tego typu urządzenie ma prostą budowę, pracuje bardzo cicho i pobiera niewiele energii elektrycznej.

Pompy obiegowe i cyrkulacyjne mają stosunkowo niewielką wysokość podnoszenia, bowiem ich zadaniem jest jedynie pokonywanie oporów przepływu wody w instalacji. Różnice w konstrukcji pomp obiegowych i cyrkulacyjnych wynikają z nieco innych warunków, w jakich pracują te urządzenia. Zakres dopuszczalnej temperatury pracy to w przypadku pomp cyrkulacyjnych zazwyczaj od -10 do 65°C, a w przypadku obiegowych od -10 do 110°C. Materiał, z którego wykonany jest wirnik i inne elementy mające bezpośredni kontakt z wodą, musi być w pompie cyrkulacyjnej bardziej odporny na korozję i zanieczyszczenia. Z tego względu korpus pompy obiegowej najczęściej jest z żeliwa, a pompy do ciepłej wody z brązu, mosiądzu lub ze stali nierdzewnej.

>>> Zobacz pompy, przepompownie i zestawy hydroforowe EBARA POMPY POLSKA SA

Jak dobrać pompę do instalacji?

Oprócz tak ważnych kryteriów jak trwałość, niezawodność i cena, wybierając pompę, trzeba wziąć pod uwagę przede wszystkim jej charakterystykę, czyli dopasować ją do instalacji. Moc grzewczą instalacji w prosty sposób przelicza się na natężenie przepływu czynnika grzewczego: q = Q / (1,163 * Δt), gdzie Q – zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w kW, Δt – obliczeniowa różnica temperatury wody grzewczej w przewodach zasilającym i powrotnym w K, q – natężenie przepływu wody w m3/h. W przypadku instalacji o mocy 10 kW i parametrów wody grzewczej  - zasilanie: 80oC, powrót 60oC natężenie przepływu wody wyniesie: q = 10 / (1,163 · (80 – 60)) = 0,43 m3/h. Obliczone w ten sposób natężenie przepływu równe jest niezbędnej wydajności pompy obiegowej. Drugim parametrem potrzebnym do doboru właściwej pompy jest jej wysokość podnoszenia, określana zwykle w metrach słupa wody (mH2O, producenci stosują zazwyczaj uproszczenie, podając wysokość podnoszenia po prostu w metrach). Niezbędna wysokość podnoszenia pompy wynika z oporów przepływu wody w instalacji - powinna być równa spadkom ciśnienia na poszczególnych jej elementach. Największe spadki ciśnienia powodują kocioł, zawory regulacyjne i grzejniki. Ich wartości powinny być podane w dokumentacji technicznej. W dokładnych obliczeniach oporów instalacji pomagają programy komputerowe. W niedużych domach na ogół wystarczająca jest pompa o wysokości podnoszenia 0,5 mH2O. W przypadku typowych instalacji grzejnikowych zwykle wystarcza nawet 0,25 mH2O, mocniejsze pompy potrzebne są do instalacji ogrzewania podłogowego. Wybierając pompę, nie należy kierować się jej maksymalną wydajnością i maksymalną wysokością podnoszenia. Parametry pracy odczytuje się z wykresu charakterystyki – zależności wysokości podnoszenia od natężenia przepływu. Instalacja z pompą obiegową ma zdecydowanie więcej zalet – możliwe jest usytuowanie kotła w dowolnym położeniu w stosunku do grzejników, zastosowanie rur o małej średnicy i poprowadzenie ich w dowolny sposób. Ciśnienie wytwarzane przez pompę umożliwia działanie układów automatycznej regulacji, w których stosuje się zawory powodujące znaczne opory przepływu. Zaletą jest też mniejsza bezwładność cieplna instalacji pompowej, dzięki czemu jej reakcje na zmiany temperatury są szybsze niż grawitacyjnej.

Dopasowanie pomp do instalacji

Pompy, poza najprostszymi modelami, mogą pracować z kilkoma prędkościami obrotowymi. Ułatwia to dopasowanie pompy do instalacji. Początkowo może ona pracować na niższym biegu, natomiast po zarośnięciu rur kamieniem kotłowym, co jest równoznaczne ze wzrostem oporów przepływu, można ją przełączyć na wyższy bieg. Również w przypadku kiedy na skutek błędu przy obliczaniu spadków ciśnienia w instalacji (a w tym wypadku bardzo często teoria mija się z praktyką) pompa nie będzie prawidłowo funkcjonowała, możliwe jest skorygowanie jej punktu pracy przez przełączenie biegu. Pompa jednobiegowa musiałaby zostać wymieniona na inną. Coraz popularniejsze są pompy z płynną regulacją obrotów silnika dzięki zintegrowanej przetwornicy częstotliwości. Są one zalecane do instalacji z zaworami termostatycznymi, które przymykają się i otwierają samoczynnie pod wpływem zmian temperatury w pomieszczeniach. Przymykanie zaworów powoduje zmianę charakterystyki instalacji i prowadzi do jej głośnej pracy, gdy pompa pracuje z niezmienną wydajnością. Dzięki elektronicznej regulacji obrotów dostosowanie parametrów pracy pompy do zmieniających się warunków następuje automatycznie. Powoduje to zmniejszenie zapotrzebowania na energię do jej napędu, zwiększenie trwałości i redukcję hałaśliwości.

Oszczędności

Ciągłe podgrzewanie wody krążącej w instalacji cyrkulacyjnej jest przyczyną zwiększonych strat energii. W domu jednorodzinnym, w którym z ciepłej wody korzysta się stosunkowo rzadko, nie ma zatem sensu ciągłe działanie cyrkulacji. Dlatego pompy cyrkulacyjne bywają wyposażone w zegar sterujący ich pracą. W okresach, w których nikt nie korzysta z wody (na przykład w nocy lub gdy wszyscy wychodzą z domu), zegar wyłącza pompę, dzięki czemu ogrzewacz wody uruchamia się rzadziej. Produkowane są także pompy cyrkulacyjne sterowane termostatem. Powoduje on wyłączenie pompy po osiągnięciu przez krążącą w rurach wodę zadanej temperatury z zakresu od 35 do 65oC. Po spadku temperatury wody o kilka stopni, pompa cyrkulacyjna jest ponownie uruchamiana przez termostat.

Na co zwrócić uwagę?

Przede wszystkim parametry pracy pompy (wydajność, wysokość podnoszenia) muszą odpowiadać charakterystyce instalacji. Trzeba też sprawdzić, do jakich zastosowań nadaje się pompa – do pracy w instalacjach grzewczych, klimatyzacyjnych, ciepłej wody użytkowej, czy wody pitnej. Jaka jest wielkość poboru mocy pompy, bo wynikają z niego koszty eksploatacji – im mniejszy pobór, tym lepiej. A najlepiej, jeśli pompa jest elektronicznie sterowana i może pracować z automatycznie zmieniającą się wydajnością. Ważny jest też poziom hałasu – lepiej żeby pracowała cicho, zwłaszcza gdy ma być zamontowana blisko pomieszczeń mieszkalnych.

Źródło: redakcja

Partnerzy serwisu

To dzięki tym firmom możemy realizować Wasze potrzeby i zainteresowania

border_left border_right