Oběhová čerpadla: princip činnosti, typy | Čerpadla | Články o systémech vytápění a zásobování vodou

Pokud plocha, kterou je třeba vytápět, je několik set metrů čtverečních a tyto metry zabírají několik pater, pak klasické vytápění, které je založeno na přirozené cirkulaci chladiva, nebude stačit. Tlak v soustavách s přirozenou cirkulací nepřesahuje 0,6 MPa. Zvýšení tlaku a zlepšení cirkulace vody v takových systémech lze dosáhnout dvěma způsoby: vybudováním uzavřeného systému s potrubím velkého průměru nebo zavedením oběhového čerpadla do něj. Potrubí velkého průměru bude stát poměrně velkou sumu peněz, takže vytápět místnost 100-150 mXNUMX. Ideální je oběhové čerpadlo.

Jak se objevila čerpadla pro topné systémy

Inženýři se pokusili vyřešit problém cirkulace chladicí kapaliny v systému ohřevu vody před stoletím, pokusili se o to pomocí čerpadla s elektromotorem. Ve 20. století měla taková čerpadla otevřené kontakty, pokud by se na ně dostala vlhkost, mohlo dojít k nehodě.

Ve 20. letech minulého století vytvořil Němec Gottlob Bauknecht první uzavřený elektromotor na světě. O několik let později Wilhelm Oplander vyvinul oběhové čerpadlo, které využívalo elektromotor navržený Bauknechtem. Již v roce 1929 se taková čerpadla začala vyrábět v celé Evropě a USA.

Hlavní nevýhodou oběhového čerpadla Opleder bylo ucpávkové těsnění, které se během krátké doby opotřebovalo s malými nerovnostmi na povrchu hřídele, také nebyl příliš odolný. Čerpadlo vyžadovalo častou výměnu těsnění a povrch hřídele vyžadoval neustálé broušení.

První oběhové čerpadlo „mokrého“ typu vzniklo před 70 lety, jeho vynálezcem byl Švýcar Karl Rütschi. Elektromotor v čerpadle navržené Rütschi byl namontován na koleno, kterým procházela voda, spolehlivě těsnil. Voda fungovala jako lubrikant.

O několik let později bylo koleno, kterým procházelo chladicí médium, nahrazeno „šnekem“ od tohoto okamžiku se „šnek“ používá v konstrukci všech oběhových čerpadel.

Princip činnosti a konstrukce oběhového čerpadla

Oběhová čerpadla jsou vysoce specializovaná zařízení, která byla vytvořena pro nucený oběh chladicí kapaliny v systému. Zařízení mají podobnou konstrukci jako drenážní čerpadla. Tělo čerpadla je vyrobeno z nerezových kovů nebo slitin, rotor je vyroben z oceli nebo hliníku, hřídel rotoru je vybavena oběžným kolem, je zde rotační rotor a elektromotor.

Oběhové čerpadlo je instalováno v otopném systému, kde je voda nasávána z jedné strany, následně je odstředivou silou čerpána do potrubí na druhé straně. Odstředivá síla vzniká, když se oběžné kolo otáčí, na vstupním potrubí vzniká podtlak a na výstupním potrubí dochází ke stlačení. Úkolem oběhového čerpadla je pomáhat chladicí kapalině při překonávání odporu, který vzniká v určitých oblastech topného systému.

Typy oběhových čerpadel

Oběhová čerpadla lze rozdělit do dvou velkých skupin: suchá a mokrá.

Suchá čerpadla nepřicházejí do styku s vodou, pracovní část těchto zařízení je oddělena od elektromotoru těsnicími kroužky, které jsou vyrobeny z uhlíkatého aglomerátu, mnohem méně často z nerezové oceli, keramiky, oceli nebo karbidu wolframu. Při spuštění čerpadla se začnou těsnící kroužky vůči sobě otáčet, mezi nasazenými kroužky je tenká vrstva fólie, která utěsňuje spoj v důsledku rozdílu tlaků v topném systému a ve vnější atmosféře.

Pružina při provozu tlačí jeden O-kroužek k druhému, kroužky se opotřebovávají a vzájemně se přizpůsobují. Životnost takových kroužků nepřesahuje 3 roky. Kroužky jsou mnohem účinnější než těsnění ucpávky. Účinnost čerpadel se suchým rotorem nepřesahuje 80 %. Taková zařízení produkují během provozu charakteristické hlasité zvuky, musí být instalována v místnostech s dobrou zvukovou izolací.

Je třeba vzít v úvahu, že suchá oběhová čerpadla mohou způsobit turbulenci vzduchu, která přitahuje částice prachu a suspenze v chladicí kapalině, což vede k odtlakování povrchu těsnicích kroužků. Bez ohledu na to, které těsnění je v čerpadle použito, je během provozu zničeno. Proto vždy potřebují kapalinu, která funguje jako lubrikant.

Čerpadla se suchým rotorem mohou být: horizontální, vertikální a bloková. U horizontálních zařízení je sací potrubí umístěno na koncové straně spirály a výtlačné potrubí je umístěno na těle. Elektromotor je namontován vodorovně.

Vertikální čerpadla jsou vybavena tryskami stejného průchodu, které jsou umístěny podél stejné osy. Elektromotor je umístěn vertikálně. U blokových čerpadel chladivo vstupuje ve směru osy a vystupuje v radiální poloze.

Mokrá oběhová čerpadla mají ve své konstrukci oběžné kolo, které je spolu s rotorem ponořeno v chladicí kapalině. Chladicí kapalina působí jako mazivo a ochlazuje pracující motor.

Kovová miska oddělující rotor a stator, jejíž materiál je nerezová ocel, zodpovídá za těsnost části elektromotoru, která je napájena. Rotor mokrých čerpadel je vyroben z keramiky, těleso je převážně z litiny. Pro topné systémy je nejlepší pořídit čerpadla s mosazným nebo bronzovým pláštěm.

Zařízení tohoto typu jsou méně hlučná, nevyžadují častou údržbu a snadno se opravují a konfigurují. Mokrá čerpadla však mají jednu obrovskou nevýhodu – nízkou úroveň účinnosti, která nepřesahuje 50 %. Důvodem tak nízkého výkonu je, že je téměř nemožné utěsnit manžetu, která slouží jako separátor. Čerpadla mokrého typu se pro svou nízkou účinnost používají ke zlepšení cirkulace v systémech vytápění na krátkou vzdálenost.

Moderní mokrá čerpadla mají modulární konstrukci. Existuje 5 takových modulů: pouzdro, krabice se svorkovnicemi, oběžné kolo, kartuše s rotorem a hřídelí, elektromotor se statorem. Jediná kartuše umožňuje okamžité odstranění vzduchu nahromaděného v tělese čerpadla. Modulární konstrukce usnadňuje opravy; bude stačit vyměnit vadný modul za nový.

Mokrá oběhová čerpadla jsou vybavena jednofázovým nebo třífázovým motorem. Čerpadla se připojují k potrubí topného systému pomocí závitových nebo přírubových spojů. Voda působí jako mazivo pro ložiska, takže hřídel musí být umístěna v přísně vodorovné poloze, jakákoli jiná poloha povede k poruše zařízení.

Výběr oběhového čerpadla

Před nákupem musíte vypočítat, kolik chladicí kapaliny projde kotlem za minutu. Například při výkonu kotle 30 kW proteče kotlem za minutu 30 litrů vody. Při výpočtu průtoku chladicí kapaliny pro určitou část cirkulačního kroužku můžete použít stejnou metodu. Spotřeba vody se počítá podle výkonu topných radiátorů.

Dalším krokem je výpočet průtoku chladicí kapaliny v potrubí podle průměru trubek, ze kterých je postaveno:

• v potrubí o průměru ½ palce bude průtok vody 5,7 l/min;
• v potrubí o průměru ¾ palce bude průtok vody 15 l/min;
• v potrubí o průměru 1 palec bude průtok vody 30 l/min;
• v potrubí o průměru 1¼ palce bude průtok vody 53 l/min;
• s průměrem potrubí 1½ palce bude průtok vody 83 l/min;
• při průměru potrubí 2 palce bude průtok vody 170 l/min;
• s průměrem potrubí 2½ palce bude průtok vody 320 l/min.

Rychlost pohybu chladicí kapaliny se považuje za 1,5 m za sekundu, což je průměrná rychlost pro vodu v topných systémech.

Na 10m potrubí budete potřebovat tlak 0,6 metru, tzn. pro 100m potrubí by měl být tlak 6 metrů. Pokud topný systém používá potrubí menšího průměru, pak je třeba zvýšit výkon čerpadla, protože hydraulický odpor bude vyšší. Pokud je průměr potrubí větší, pořizuje se oběhové čerpadlo nižšího výkonu.

Stojí za zvážení, že nebude možné vybrat 100% vhodné čerpadlo, protože. Každý topný systém má své vlastní nuance, čerpadla jsou sériově vyráběná jednotka s průměrným parametrem. Nákup čerpadla s nadměrným výkonem může vést k hluku v potrubí. Přednost by měla být dána modelu, který má několik režimů napájení. Optimální zařízení by bylo takové, jehož výkon přesahuje normu pro konkrétní systém o 5-10%.