Výběr oběhového čerpadla: konstrukce, typy a pravidla výběru čerpadla pro topení

Gravitační systémy vytápění plně fungují pouze v jednopodlažních rodinných domech o ploše do 100 m². Pokud je třeba vytápět bytový dům nebo prostorné sídlo, pak se bez systému s nuceným oběhem neobejdete. Nejlepším řešením je výběr oběhového čerpadla a montáž jednotky do topného okruhu.

Navrhujeme, abyste se seznámili s tím, jaké úkoly plní čerpadlo v topném systému, jak je přístroj konstruován a funguje. Popsali jsme zvláštnosti provozu různých typů čerpadel a stanovili hlavní kritéria správného výběru. Uvedené informace vám pomohou vybrat vhodný model oběhového čerpadla a nebudete zklamaní z nákupu.

Proč je v topném systému potřeba čerpadlo?

Oběhová čerpadla – hydraulická zařízení, která zajišťují nucený pohyb ohřátého teplonosného média v uzavřeném okruhu. Taková zařízení přispívají k rovnoměrnému a rychlému ohřevu celého systému.

Oběhová čerpadla se instalují:

• s cílem zvýšit energetickou účinnost kotelního zařízení;
• v případech, kdy není možné zajistit přirozený oběh kapaliny;
• při absenci vestavěné čerpací jednotky v tepelném generátoru;
• pro topné systémy s dvoutrubkovým schématem, které umožňují regulovat parametry každého jednotlivého radiátoru;
• k překonání setrvačnosti autonomních systémů s přirozeným oběhem kapaliny používané k přenosu tepelné energie;

Teplonosné médium se musí pohybovat v uzavřeném okruhu potrubí topného systému určitou rychlostí, aby zajistilo přenos tepla do radiátorů.

Při přirozeném oběhu není tato podmínka vždy splnitelná – v důsledku toho se topné zařízení nezahřívá nebo zahřívá nerovnoměrně.

Proto se v systémech vytápění instalují oběhová čerpadla. Tato zařízení zajišťují dopravu teplonosného média po síti vysokou rychlostí, čímž minimalizují zatížení kotle. Při návratu k topnému tělesu zůstává voda teplá, což znamená, že na ohřev bude potřeba méně energie.

Konstrukce a princip činnosti čerpadla

Konstrukčně připomíná oběhové čerpadlo drenážní zařízení. Čerpadlo se skládá z pevného tělesa z nerezové oceli / litiny / hliníku a elektrické části, která zahrnuje vinutí statoru s vestavěným keramickým / ocelovým rotorem.

Montáž čerpacího zařízení pro nucený oběh výrazně zvyšuje účinnost systémů teplé vody a autonomního vytápění.

Na hřídeli rotující části elektromotoru je pevně upevněno oběžné kolo.

Oběžné kolo se skládá ze dvou paralelních disků spojených radiálně zakřivenými lopatkami. Na jednom z nich je otvor pro proudění teplonosné kapaliny, na druhém je malý otvor pro upevnění oběžného kola na hřídeli elektromotoru.

Tělesové části oběhových čerpadel se vyrábějí z oceli a pevných slitin. Pod stěnami tělesa je skrytý rotor s upevněným oběžným kolem.

Samotný elektromotor je vybaven speciální řídicí deskou a svorkami pro připojení vodičů. U oběhových čerpadel bez elektroniky je místo desky instalován kondenzátor a na svorkovnici je přepínač rychlostí.

Při přívodu elektrické energie se kolo s lopatkami otáčí, čímž vytváří podtlak v hrdle a tlačí teplonosné médium. Rotor zajišťuje pohyb pracovní kapaliny od vstupního k výstupnímu ventilu.

Čerpadlo neustále odebírá vodu z jedné strany a vytlačuje ji do topného systému z druhé strany. Odstředivá síla napomáhá dopravě kapaliny po celém potrubí.

Vytvářený tlak překonává odpor v různých částech okruhu a zajišťuje cirkulaci teplonosného média.

Soudě podle intenzity prodeje jsou na domácím trhu nejoblíbenější zařízení od následujících výrobců:

Typy a výhody oběhových čerpadel

Podle konstrukčních vlastností se čerpadla pro nucený oběh dělí na přečerpávací agregáty s mokrým rotorem a vysoce výkonná zařízení se suchým rotorem.

Čerpadla “mokrého” typu. Rotor a oběžné kolo těchto čerpadel jsou v přímém kontaktu s pracovní kapalinou, která současně plní dvě nejdůležitější funkce: roli mazání a chlazení zařízení. Rotor a stator jsou v těchto čerpadlech odděleny speciální nádobou, která zajišťuje těsnost prvků elektrického motoru pod napětím.

Oběhová čerpadla „mokrého“ typu jsou vybavena stupňovitým regulátorem otáček. To umožňuje zvolit optimální provozní režim, a tím i řídit spotřebu elektrické energie.

Rotor elektromotoru a oběžné kolo v čerpadlech jsou v přečerpávané vodě, která zvlhčuje podpůrné prvky a neustále chladí motor (+).

Agregáty s mokrým rotorem mají modulární konstrukci. Jednotlivé moduly se volí podle požadovaného tlaku a výkonu. Sestavená konstrukce výrazně zjednodušuje opravu čerpadla, protože vadný modul lze snadno a rychle vyměnit za nový.

Oběhová čerpadla tohoto typu se používají v malých topných systémech. Fungují prakticky bezhlučně, a proto se skvěle hodí pro instalaci v obytných prostorách.

Elektromotor čerpadel s mokrým rotorem nepotřebuje dodatečné chlazení, protože je neustále v kontaktu s vodou. Uvnitř čerpadla je malé množství pracovních dílů, což minimalizuje potřebu časté údržby.

Hlavní výhody použití čerpadel „mokrého“ typu:

• nízká hlučnost;
• malé rozměry a nízká hmotnost;
• minimální spotřeba elektřiny;
• jednoduché nastavení parametrů, údržba a opravy;
• dlouhá životnost.

Agregáty s mokrým rotorem mají i nevýhody. Jsou velmi citlivé na kvalitu pracovní kapaliny. Přítomnost jemných abrazivních částic ve vodě vede k urychlenému opotřebení hydraulické části čerpadla.

Kromě toho účinnost takových oběhových čerpadel nepřesahuje 55%. Tento údaj je však zcela dostačující pro potrubí malé délky, a proto se čerpadla, která jsou v přímém kontaktu s vodou, často používají v individuálních systémech zásobování teplem.

Pro bezporuchový provoz agregátů „mokrého“ typu je nutné, aby montáž čerpadla byla provedena správně. Hlavním požadavkem je přísně horizontální prostorová orientace hřídele. Pouze při této konfiguraci je zajištěno plné mazání ložisek kapalinou.

Správná montáž oběhového čerpadla je zárukou stabilního provozu topného systému po celou dobu životnosti.

Čerpadla se suchým rotorem se úspěšně používají pro přečerpávání velkých objemů teplonosné látky ve velkých zařízeních. Rotorová jednotka těchto zařízení není v kontaktu s vodou.

Těleso oběhových čerpadel „suchého“ typu je vyrobeno z pevné litiny nebo pozinkované oceli. Povrch je pokryt speciálními ochrannými nátěry, aby se zabránilo korozi.

Agregáty se suchým rotorem jsou vhodné pro kolektivní použití v obytných vícepodlažních budovách, zábavních centrech a kancelářích, v průmyslových objektech.

Konstrukce čerpadel „suchého“ typu zajišťuje zvýšený výkon. Tyto modely čerpadel jsou schopny vytvářet vysoký tlak v topných okruzích (+).

Mezi elektromotorem a čerpací částí čerpadla je speciální kluzné těsnění (2 ochranné kroužky), které izoluje základní funkční prvky od vniknutí kapaliny.

Tyto kroužky jsou dobře vyleštěny a jsou v těsném kontaktu. Jeden z nich (dynamický) je nasazen na rotující hřídel. Statický kroužek je pevně upevněn v tělese čerpadla.

Tenký vodní film spolehlivě těsní spojení ochranných kroužků díky rozdílům v tlaku v okruhu a vnějšímu prostředí.

Pro výrobu těsnicích kroužků se používá uhlí získané metodou olejové aglomerace. V některých modifikacích čerpadel určených pro použití v extrémních podmínkách jsou instalovány kovové/keramické ochranné kroužky.

Účinnost zařízení se suchým rotorem dosahuje 85%. To je vynikající hodnota ve srovnání s čerpadly „mokrého“ typu. „Suché“ agregáty však produkují hodně hluku kvůli chladicímu ventilátoru, a proto se montují do oddělených místností s dobrou zvukovou izolací.

Oběhová čerpadla „suchého“ typu jsou tří typů:

• monobloková;
• konzolová;
• „In-line“.

Monobloková čerpadla patří do kategorie nízkotlakých agregátů. Elektromotor a čerpadlo jsou u těchto zařízení montovány do jednoho bloku. Vyznačují se jednoduchostí provozu a údržby. Jsou vhodná pro použití v komunálních zařízeních a bytových domech.

Konzolová čerpadla se sestavují na jediném základě, přičemž osy čerpadla a motoru jsou v jedné linii. Sací hrdlo je umístěno na vnější části spirály, výtlačné hrdlo je na protější straně tělesa.

Zatímco konzolové agregáty se instalují ve výrobních závodech a také v městských vodovodních systémech, čerpadla typu In-line se montují přímo na potrubní trasy.

Čerpadla typu „In-line“ se montují přímo na potrubní trasy. Sací vstupní a výtlačné výstupní hrdla jsou umístěna v jedné linii, je zde automatický mechanismus pro kompenzaci opotřebení těsnicích kroužků.

Výhody použití oběhových čerpadel se suchým rotorem:

• vysoký výkon;
• energetická účinnost;
• nízké nároky na kvalitu nosiče energie – přečerpávaná kapalina může obsahovat neutrální příměsi;
• jednoduchá oprava a výměna náhradních dílů.

Kromě toho dnes výrobci topného zařízení nabízejí potenciálním zákazníkům dvojitá čerpadla. Tato zařízení se používají k rezervaci výkonu a dodatečnému zajištění v havarijních situacích.

Motory dvojitého čerpadla mohou pracovat společně nebo odděleně. Při poruše jednoho čerpadla druhé zařízení pokračuje v normálním provozu a zajišťuje nepřetržitý chod kotle.

Spolehlivý a bezporuchový provoz systému vytápění zajistí dvojitá oběhová čerpadla, u nichž jsou dvě oběžná kola zapojena paralelně.

Při správném provozu je životnost oběhového čerpadla nejméně 10 let.

Jak správně vybrat čerpací zařízení?

Účinnost čerpadla závisí na základních parametrech – výkonu a dopravní výšce. Výkon udává množství teplonosné kapaliny, které musí agregát přečerpat za jednotku času. Tento parametr se stanovuje z podmínek maximálního zatížení.

Dopravní výška – veličina vyjadřující energii toku kapaliny používané jako nosič tepla. Zohledňuje hydraulický odpor celého systému.

Rovněž je třeba věnovat pozornost maximální teplotě. Protože čerpadlo bude přečerpávat ohřátou vodu, musí vydržet hodnoty až 110 °C.

Je velmi důležité zvolit vhodný výkon oběhového čerpadla. Nízkovýkonné zařízení nezvládne přečerpávání teplonosné kapaliny v potřebném objemu. Parametry čerpadla se vybírají na základě provedených výpočtů.

Pokud se nainstaluje výkonnější agregát, v potrubí se objeví nepříjemný hluk. Rovněž v tomto případě se funkční prvky kotlového zařízení opotřebovávají mnohem rychleji, než uvádí výrobce.

Výkon oběhového čerpadla musí být dostatečný k překonání hydraulického odporu v uzavřeném okruhu

Odborníci doporučují vybírat oběhové čerpadlo již ve fázi projektování systému zásobování teplem. Pokud délka potrubí nepřesahuje 80 m, stačí nainstalovat jedno čerpadlo. Při větší délce je vhodné instalovat hned několik přečerpávacích zařízení.

Při nákupu je třeba věnovat pozornost také materiálům, ze kterých jsou vyrobeny funkční prvky čerpadla. Většina dílů přichází přímo/nepřímo do kontaktu s ohřátou pracovní kapalinou, a proto podléhají rychlému opotřebení.

Proto je vhodné dávat přednost oběhovým čerpadlům s keramickými ložisky a rotorovou jednotkou.

Nezanedbatelnou roli hraje elektronika. Pro regulaci teplotních ukazatelů v místnostech se v topných okruzích instalují termostatické ventily. Při zvýšení teploty se uzavírají a v trubkách se zvyšuje tlak.

V důsledku těchto procesů vzniká nepříjemný hluk. Abychom se ho zbavili, je nutné přepnout oběhové čerpadlo na nižší otáčky, a to ručně není pohodlné.

S rychlým a efektivním zvládnutím tohoto úkolu pomohou čerpadla s integrovanou elektronikou. Tato zařízení plynule regulují tlakové rozdíly v potrubí v závislosti na změně množství kapaliny.

Hlavní přednosti moderních čerpadel – úspornost a dlouhá životnost, kompaktní rozměry, nízká hlučnost, automatický režim provozu, pohodlný ovládací panel

Stojí za zmínku také další funkční možnosti čerpadel, a to:

• plynulá regulace;
• kontrola rychlostí;
• automatický režim provozu;
• vestavěný informativní displej.

Nejjednodušší modely oběhových čerpadel – bez možnosti regulovat rychlost dopravy kapaliny. Moderní multifunkční čerpadla představují dvou/třírychlostní agregáty s plynulou regulací. Vyznačují se vysokou přesností nastavení.

Zařízení pracující v automatickém režimu jsou vybavena ovládacím panelem. Nastavení těchto zařízení jsou rozsáhlá a závisí pouze na modifikaci přístrojů.

Může to být automatická regulace rychlosti v závislosti na změnách teplotních ukazatelů vzduchu v místnosti, elektronický časovač vypnutí/zapnutí, automatické spuštění čerpadla při minimální rychlosti průtoku.

Přítomnost digitálního displeje umožňuje získávat všechny potřebné informace o provozu čerpacího zařízení: teplotu teplonosné kapaliny, odpor v uzavřeném okruhu, výkon, chyby atd.

Závěry a užitečné video k tématu

Pravidla výběru oběhového zařízení ve videu:

Jemnosti výpočtu tlaku a výkonu ve videu:

Video o zařízení, principu činnosti a instalaci oběhového čerpadla:

Moderní systém vytápění s vestavěným čerpadlem pro nucený oběh umožňuje během několika minut po spuštění tepelného generátoru vytopit obytné místnosti.

Racionální výběr oběhového čerpadla a kvalitní montáž výrazně zvyšují účinnost využití kotlového zařízení díky úspoře energetických zdrojů přibližně o 30-35%.

Hledáte oběhové čerpadlo pro systém vytápění? Nebo máte zkušenosti s provozem takových zařízení? Sdílejte prosím své zkušenosti s čtenáři, pokládejte otázky a zapojte se do diskusí. Formulář pro komentáře je umístěn níže.