Циркуляционный насос для водоснабжения: функции, схемы подключения, подбор по параметрам

Разрешите представить: циркуляционный насос для отопления и ГВС

В каких случаях нужно ставить на водоснабжение циркуляционный насос? Какие функции он выполняет? Какие именно приборы можно использовать на воде и как они подбираются по параметрам? Сегодня нам предстоит ответить на эти вопросы.

Зачем это нужно

Первое и главное: циркуляционные насосы для систем водоснабжения используются только на горячей воде.

Почему?

Суть проблемы

Дело в том, что контуры ХВС обычно делаются тупиковыми. Вода в них движется по трубам только при водоразборе.

Тупиковая схема разводки холодного водоснабжения

Уточним: исключением являются хозяйственно-пожарные водопроводы общественных и промышленных строений, для которых СНиП 2.04.02-84 рекомендует проектировать кольцевые контуры для обеспечения пикового расхода воды при пожаре. Однако и в них отсутствует непрерывная циркуляция.

Долгое время системы горячего водоснабжения жилых домов тоже проектировались как тупиковые. Именно так устроено ГВС в абсолютном большинстве зданий, построенных до конца 70-х годов прошлого века.

Элеваторный узел с тупиковой подачей горячей           воды

В конце 70-х, компактные и невысокие хрущевки в крупных городах начали вытесняться многоэтажной застройкой. Инженерные системы зданий с 10 и более этажами, по понятным причинам характеризуются большой протяженностью.

В частности, в них серьезной проблемой стало обеспечить быструю подачу горячей воды к потребителю: после долгого отсутствия водоразбора (прежде всего по утрам) владельцу жилья приходилось (и приходится по сей день, так как в провинции старые дома никуда не исчезли) сливать воду до ее нагрева.

Обратите внимание: при наличии водосчетчика тупиковая схема горячего водоснабжения невыгодна вдвойне. Владелец жилья длительное время сливает холодную воду, но оплачивает ее по куда более высоким тарифам ГВС.

Водосчетчик ГВС регистрирует расход воды, но не ее температуру

Тупиковая подача горячей воды создает еще две проблемы:

1. Падение ее температуры за счет теплопотерь на длинных розливах и стояках. Владельцы дальних от теплового пункта квартир получают заметно остывшую воду, зачастую не укладывающуюся в требования нормативных документов (согласно действующему СП 31.13330.2012, температура горячей воды у потребителя должна укладываться в диапазон 60-75°С);
2. Фактическое отсутствие отопления ванных и санузлов. В хрущевках за их обогрев отвечают полотенцесушители, размыкающие собой подводку горячего водоснабжения. Как несложно догадаться, они нагреваются только при разборе горячей воды на одном из смесителей в квартире и сохраняют высокую температуру не больше часа-двух в день.

Полотенцесушитель размыкает подводку ГВС и нагревается только при  разборе воды

Последствия сочетания характерной для ванной сырости с низкой температурой общеизвестны: затхлый воздух, отслаивающееся покрытие стен и появление грибка.

Грибок указывает на проблемы с вентиляцией и обогревом ванной

Решение

Именно поэтому с начала 80-х новые здания начали проектироваться преимущественно с циркуляционными системами ГВС, что было закреплено в том же СНиП 2.04.02-84.

В открытой схеме теплоснабжения циркуляция реализуется за счет разницы давлений между нитками теплотрассы:

• ГВС врезается в подачу и в обратку до водоструйного элеватора, в двух точках на каждой нитке;
• Между врезками устанавливаются подпорные шайбы — стальные блины с отверстиями на миллиметр больше диаметра сопла элеватора;

Капитан Очевидность подсказывает: в этом случае шайба создает перепад давлений при движении через отверстие в ней потока воды, но не препятствует штатной работе элеватора.

• По дому разводится два розлива ГВС. Стояки подключаются к ним поочередно, и соединяются перемычками на верхнем этаже, образуя замкнутый контур;

Через квартиру проходят два стояка ГВС — основной (с подключенными подводками) и циркуляционный (с полотенцесушителем)

• Горячая вода в зависимости от сезона (и, соответственно, температуры подачи) включается по схемам «подача-подача», «обратка-обратка» или (вне отопительного сезона) «подача-обратка».

ГВС включено из подачи в подачу

Насосы для циркуляции горячего водоснабжения выполняют ту же функцию: они обеспечивают круглосуточное движение горячей воды в замкнутом контуре.

Насосы циркуляционные для систем водоснабжения применяются:

1. В закрытой схеме теплоснабжения, с приготовлением горячей воды в теплообменниках с использованием энергии теплоносителя. Такая система подпитывается от тупикового ХВС, поэтому в ней по определению отсутствуют необходимые для циркуляции перепады давления в отсутствие водоразбора;

Насосы для рециркуляции в системе ГВС

2. На внутриквартирных розливах и подводках ГВС (при значительном расстоянии от стояка до точек водоразбора и полотенцесушителей);
3. В частных домах с автономным приготовлением горячей воды (опять-таки при значительном расстоянии от бойлера, водогрейной колонки или двухконтурного котла (см. Газовый котел для отопления и горячего водоснабжения: разновидности и особенности, на которые нужно обратить внимание при выборе) до смесителей или при использовании для обогрева ванных полотенцесушителей).

Схемы подключения

Как может выглядеть система горячего водоснабжения с циркуляционным насосом? Давайте познакомимся с ней на примере автономного ГВС с приготовлением воды в бойлере (электрическом или косвенного нагрева).

Узнать больше о системах ГВС с рециркуляцией вам поможет видео в этой статье.

Бойлер с тремя выходами

Циркуляционный насос в системе горячего водоснабжения с бойлером

Перед нами простейшая схема: подводка ГВС образует замкнутый контур с непрерывной циркуляцией. Подпитка, компенсирующая расход воды, обеспечивается подключением системы ХВС непосредственно к бойлеру.

Капитан Очевидность подсказывает: в этом случае бойлер должен иметь выход для подключения циркуляционного контура, имеющийся далеко не у всех водонагревателей.

Бойлер с двумя выходами

Насос циркуляционный на горячем водоснабжении — от бойлера косвенного нагрева без вывода для рециркуляции

Для получения стабильной температуры в циркуляционном контуре ГВС здесь применен трехходовой термостатический смеситель. Для понижения температуры воды из  первичного контура (на выходе бойлера), он подмешивает в нее воду из подводки ХВС; она же подпитывает бойлер, компенсируя расход горячей воды.

Смесительный узел с термостатической головкой

Любопытно: высокая температура в баке бойлера полезна тем, что обеззараживает его, предотвращая размножение бактерий и появление у воды специфического неприятного запаха.

Оптимальная температура нагрева воды бойлером — 55-75 градусов

Выбор насоса

Как выбрать интересующий нас прибор?

Чтоб ответить на этот вопрос, вначале нужно понять, как работает циркуляционный насос в системе водоснабжения.

Ему предстоит выполнять две функции:

1. Заставить воду двигаться, преодолевая гидравлическое сопротивление замкнутого контура. Это сопротивление линейно зависит от длины контура и обратно — от его диаметра (чем меньше сечение трубы, тем больше она тормозит воду). Кроме того, на гидравлическое сопротивление сильно влияет коэффициент шероховатости труб: чем более гладкие стенки у розлива или подводки, тем меньшее сопротивление она оказывает движению воды;

Гладкие внутренние стенки труб означают минимальную потерю напора

Справка: у всех видов полимерных и металлополимерных труб коэффициент шероховатости минимален и не меняется весь период их эксплуатации. У стальных труб он не только высок изначально, но и растет со временем из-за коррозии стенок и их зарастания известковыми отложениями.

Зарастание стенок — одна из проблем стальных водопроводов

2. Кроме того, насос циркуляционный горячего водоснабжения должен обеспечить определенную скорость движения воды и, соответственно, минимальный перепад температур между началом и концом контура ГВС.

Подсказка: из технических характеристик прибора за первую функцию отвечает напор, за вторую — производительность.

В общем-то, при монтаже ГВС в частном доме своими руками можно обойтись без сложных расчетов в силу двух причин:

1. Напор, приводящий в движение горячую воду в циркуляционной системе ГВС или теплоноситель в системе отопления многоквартирного дома, равен всего 1-2 метрам. Самые маломощные насосы циркуляционные для водоснабжения имеют напор 1,2 метра — при заведомо меньшем гидравлическом сопротивлении контура;

Перепад между нитками отопления равен всего 0,2 кгс/см2, или 2 метрам напора

2. Объем водопровода невелик, а, стало быть, невелика и необходимая производительность. Например, труба с типичным для водоснабжения коттеджа внутренним диаметром 15 мм при длине 100 метров будет иметь внутренний объем всего 3,14 (число «пи») * 0,0075² (радиус внутреннего сечения трубы в метрах в квадрате) *100 (длина трубы в метрах) = 0,0176625 м³, или 17 литров.

Формула расчета объема цилиндра, с известными высотой и радиусом

Минимальная производительность циркуляционных насосов для ГВС исчисляется кубометрами в час и будет заведомо избыточной.

Практический вывод: для контура горячего водоснабжения частного дома можно смело покупать младший в модельном ряду выбранного вами производителя  циркуляционный насос.

На фото — насос циркуляционный для водоснабжения Grundfos UP 20-15 N 150. Напор — 1,2 метра, производительность — 2,1 м3/час

Нюанс: для ГВС предпочтителен насос с латунным, а не с чугунным корпусом. Инструкция связана с куда большим количеством кислорода в воде системы ГВС по сравнению с отоплением: коррозионная стойкость чугуна не абсолютна, и длительный контакт с насыщенной кислородом горячей водой ощутимо снижает ресурс прибора.

Предпочтительный материал корпуса — латунь

Схема расчета

Как выполнить расчет циркуляционного насоса для горячего водоснабжения в том случае, если вы хотите удостовериться в соответствии его параметров вашим потребностям?

Вот сравнительно простая схема расчета производительности насоса, подходящая для трубопроводов диаметром до 20 мм (3/4 дюйма):

Типичный диаметр пластиковых и металлопластиковых подводок водоснабжения — 20 мм

1. Рассчитываем теплопотери на трубопроводе. В отапливаемых помещениях при указанном диаметре их можно принять равными 7 ваттам на метр, в неотапливаемых (при условии теплоизоляции трубы) — 11 Вт/м. Для нашего примера со 100-метровым водопроводом ГВС, проложенным по неотапливаемому подвалу, общие потери составят 1100 ватт;
2. Нормой разности температур для начала и конца контура длиной до 200 метров считаются 2 градуса, свыше 200 метров — 5-7  градусов;

Температура в начале и в конце контура ГВС не должна сильно различаться

3. Расход при известных теплопотерях и допустимой разности температур, рассчитывается по формуле V=Q/(p*c*Dt).

Где:

• Q — теплопотери,
• p — плотность воды (1 кг/л);
• с — удельная теплоемкость воды (1,2 Вт*ч/(кг*К);
• Dt — допустимый перепад температур.

Для нашего случая, расчетный расход в литрах в час равен 1100/(1*1,2*2)=458.

Чтобы пересчитать этот результат в кубометры в час, в которых указывается производительность насоса, умножьте его на 1000

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет вам подобрать и установить циркуляционный насос для горячего водоснабжения. Успехов!