Sezioni dell’articolo
- Pompe di riscaldamento – storia
- Dispositivo e principio di funzionamento
- Tipi di pompe di circolazione
- Pompe di riscaldamento: come sceglierle
- Selezione del sito e installazione della pompa di circolazione
In questo articolo: la storia delle pompe di circolazione dispositivo e principio di funzionamento; tipi di pompe per riscaldamento; come scegliere una pompa di circolazione; dove e come installare la pompa per il riscaldamento.
Se l’area totale delle stanze riscaldate è di centinaia di metri quadrati e se questi metri occupano più piani, il riscaldamento classico basato sulla circolazione naturale del liquido di raffreddamento non sarà sufficiente. E questo non sorprende: la pressione nei sistemi a circolazione naturale non supera 0,6 MPa. Esistono solo due modi per aumentare la pressione e migliorare la circolazione dell’acqua in tali sistemi di riscaldamento: costruire un sistema chiuso con tubi di grande diametro o introdurre una pompa di circolazione al suo interno. I tubi di grande diametro non saranno economici, quindi la soluzione migliore per zone di riscaldamento da 100 a 150 m2 – pompa di circolazione.
Pompe di riscaldamento – storia
Un secolo fa, gli ingegneri hanno cercato di risolvere il problema della circolazione del refrigerante negli impianti di riscaldamento dell’acqua, cercando di affidare in qualche modo questo compito a una pompa con un motore elettrico. Ma i motori elettrici esistenti all’inizio del 20 ° secolo avevano contatti aperti, l’ingresso di acqua su di loro ha portato a incidenti immediati.
Negli anni 1920, l’ingegnere tedesco Gottlob Bauknecht, che fondò la società Bauknecht, creò il primo motore elettrico ermetico. Qualche anno dopo, Wilhelm Oplander, proprietario e fondatore di Wilo, creò una pompa di circolazione che utilizzava un motore elettrico Bauknecht. Nella pompa Oplender “a secco”, la trasmissione dal motore alla ruota assiale installata nel gomito del tubo è stata eseguita da un albero sigillato con tenute del premistoppa. Wilhelm Oplender chiamò la sua pompa di circolazione “acceleratore di circolazione”; dal 1929 al 1955, le pompe di questo tipo furono prodotte e utilizzate in sistemi di riscaldamento in Europa e negli Stati Uniti ovunque.
Lo svantaggio principale della pompa di circolazione Opleder era la guarnizione del premistoppa, che si consuma rapidamente alle minime irregolarità sulla superficie dell’albero e il materiale del premistoppa non era particolarmente resistente. Erano richiesti frequenti cambi di premistoppa, la superficie dell’albero necessitava periodicamente di smerigliatura e lucidatura.
70 anni fa fu creata la prima pompa di circolazione “a umido”, inventata da Karl Rutchi, un ingegnere svizzero e fondatore di Rutschi pumpen AG. Il motore elettrico della pompa Ryutchi era montato su un ginocchio, attraverso il quale veniva pompata acqua ed era sigillato in modo affidabile. In questo caso, all’acqua è stato assegnato il ruolo di lubrificante.
Successivamente, il ginocchio, lungo il quale passava il refrigerante, fu sostituito da una “lumaca”, da quel momento la “lumaca” viene utilizzata nella progettazione di ogni moderna pompa per impianti di riscaldamento.
Dispositivo e principio di funzionamento
Le pompe di circolazione hanno una specializzazione ristretta: sono progettate per la circolazione forzata del vettore di calore (acqua) negli impianti di riscaldamento chiusi. Nella loro struttura, sono simili alle pompe di drenaggio: un corpo in metallo inossidabile o leghe (acciaio, ghisa, alluminio, ottone o bronzo); rotore in acciaio o ceramica; l’albero del rotore è dotato di una girante-girante; motore del rotore.
Essendo installata nel sistema di riscaldamento, la pompa aspira acqua da un lato e la pompa nella tubazione dall’altro a causa della forza centrifuga derivante dalla rotazione della girante: si verifica un vuoto nel tubo di ingresso e una compressione sul tubo di uscita. Con un funzionamento uniforme della pompa, il livello del refrigerante nel vaso di espansione non cambia, ad es. non sarà possibile aumentare la pressione nell’impianto di riscaldamento con esso – è necessaria una pompa booster per completare questo compito. Il compito della pompa di circolazione è di aiutare il refrigerante a superare la resistenza che si presenta in alcune sezioni dei sistemi di riscaldamento.
Tipi di pompe di circolazione
Fondamentalmente, le pompe di riscaldamento sono divise in due tipi: “a secco” e “a umido”.
Nelle costruzioni del primo tipo, il rotore non viene a contatto con l’acqua pompata, la sua parte operativa è separata dal motore elettrico da O-ring realizzati più spesso in agglomerato di carbonio, meno spesso in acciaio inossidabile o ceramica, ossido di alluminio o carburo di tungsteno (il materiale della guarnizione terminale dipende dal tipo di refrigerante). All’avvio del motore della pompa, gli O-ring ruotano l’uno rispetto all’altro – tra gli anelli lucidati e accuratamente montati c’è un sottile strato di film d’acqua, che sigilla la connessione a causa della differenza di pressione nell’atmosfera esterna e nel sistema di riscaldamento (la pressione è più alta nel sistema di riscaldamento). La molla spinge un anello di tenuta verso l’altro, durante il funzionamento gli anelli si consumano e si autoregolano l’uno con l’altro, la loro durata è di almeno 3 anni – sono più efficaci dell’imballaggio del premistoppa, che necessita di lubrificazione e raffreddamento costanti. L’efficienza delle pompe di circolazione con rotore a secco è dell’80%. Rispetto alle pompe “a umido”, le pompe a rotore a secco emettono un forte rumore durante il funzionamento, quindi sono installate in una stanza separata con un buon isolamento acustico.
Quando si utilizzano pompe con rotore a secco con tenute meccaniche scorrevoli, è necessario monitorare attentamente la presenza di materiale sospeso nell’acqua pompata e lo stato di polverosità nell’aria nella stanza in cui è installata la pompa. Il funzionamento di una pompa “a secco” provoca turbolenza dell’aria che attira le particelle di polvere – particelle di polvere e materiale sospeso nel liquido di raffreddamento possono danneggiare le superfici degli anelli di tenuta, compromettendone la tenuta.
Indipendentemente dal tipo di tenuta, che si tratti di un premistoppa o di una tenuta meccanica scorrevole, nel funzionamento di una pompa “a secco”, vengono distrutti, quindi hanno bisogno della presenza di liquido per il ruolo di un lubrificante – in assenza di essa, la distruzione della tenuta meccanica è inevitabile.
Le pompe “a secco” sono divise in tre tipi: orizzontale (cantilever), verticale e blocco. Per le pompe del primo tipo, il tubo del ramo di aspirazione si trova sul lato finale della “voluta” e il tubo del ramo di scarico si trova radialmente sul corpo. Il motore elettrico delle pompe a consolle è montato orizzontalmente.
Le pompe verticali (in linea) sono dotate di ugelli con foro uguale posizionati lungo lo stesso asse. La posizione del motore elettrico nella progettazione di tali pompe è verticale.
Il liquido di raffreddamento entra nella pompa di blocco nella direzione dell’asse, viene rilasciato nella direzione radiale.
Le pompe di riscaldamento “a umido” differiscono da quelle a secco in quanto nella loro progettazione la girante è immersa nel liquido di raffreddamento insieme al rotore, mentre il liquido di raffreddamento svolge le funzioni di lubrificazione e raffreddamento del motore in funzione. Una coppa di metallo che separa il rotore e lo statore, il cui materiale è in acciaio inossidabile, garantisce la tenuta di quella parte del motore elettrico che è sotto tensione. Il rotore di una pompa “a umido” per sistemi di riscaldamento è realizzato in ceramica, i cuscinetti sono in ceramica o grafite, l’involucro è solitamente in ghisa – per i sistemi di riscaldamento, le pompe di circolazione “a umido” in un involucro in ottone o bronzo sono più adatte. Rispetto alle pompe “a secco”, le pompe “a umido” sono meno rumorose, non richiedono manutenzione per anni e sono più facili da riparare e regolare. Ma il loro svantaggio principale e significativo è la loro bassa efficienza, non superiore al 50%. Il motivo delle basse prestazioni delle pompe “a umido” è dovuto al fatto che sarà praticamente impossibile sigillare il manicotto che separa lo statore e il refrigerante con un diametro del rotore maggiore. È proprio a causa della bassa efficienza che le pompe di tipo “a umido” sono utilizzate principalmente per migliorare la circolazione in sistemi di riscaldamento di breve durata, ad es. nel riscaldamento domestico.
Le moderne pompe di circolazione “a umido” hanno un design modulare. Esistono cinque di questi modelli: corpo pompa; motore elettrico con statore; scatola con morsettiere; Ruota di lavoro; una cartuccia contenente un rotore e un albero con cuscinetti. Una singola cartuccia semplifica l’eliminazione dell’aria accumulata nel corpo della pompa durante l’avvio e lo schema di progettazione modulare facilita i lavori di riparazione: è sufficiente sostituire il modulo difettoso con uno nuovo.
Di conseguenza, la capacità, le pompe “bagnate” per il riscaldamento sono dotate di motori elettrici monofase e trifase. Le pompe sono fissate alla tubazione del sistema di riscaldamento con una connessione filettata o flangiata – il suo tipo dipende dalle prestazioni di questa pompa.
Poiché l’acqua nelle pompe con un rotore bagnato svolge il ruolo di lubrificante, l’acqua deve scorrere costantemente verso i cuscinetti attraverso il manicotto che separa il refrigerante e lo statore. L’unico modo per garantire una sufficiente lubrificazione dei cuscinetti è la posizione rigorosamente orizzontale dell’albero – qualsiasi altra posizione dell’albero causerà un malfunzionamento della pompa e presto diventerà inutilizzabile.
Pompe di riscaldamento: come sceglierle
Innanzitutto, calcoliamo la quantità di refrigerante che passa attraverso la caldaia al minuto. La maggior parte dei produttori di caldaie per riscaldamento consiglia di utilizzare un semplice metodo di calcolo, equiparando la potenza della caldaia alla portata d’acqua, ad es. a una potenza di 30 kW, 30 litri di acqua passeranno attraverso la caldaia al minuto. Nel calcolare la portata del liquido di raffreddamento in relazione a una sezione specifica dell’anello di circolazione, utilizzeremo lo stesso metodo: conosciamo la potenza dei radiatori di riscaldamento e di conseguenza viene calcolato il flusso d’acqua.
Il passo successivo è calcolare la portata del liquido di raffreddamento nella tubazione, in base al diametro dei tubi da cui è costruito:
- in tubi con un diametro? in. la portata d’acqua sarà di 5,7 l / min;
- in tubi con un diametro? pollici la portata d’acqua sarà di 15 l / min;
- in tubi con un diametro di 1 pollice, il consumo di acqua sarà di 30 l / min;
- in tubi con un diametro di 1? pollici la portata d’acqua sarà di 53 l / min;
- con un diametro del tubo di 1? in. il consumo di acqua sarà di 83 l / min;
- con un diametro del tubo di 2 pollici, il flusso d’acqua sarà di 170 l / min;
- con un diametro del tubo di 2? pollici, il consumo di acqua sarà di 320 l / min.
La velocità di movimento del liquido di raffreddamento è presa come 1,5 m al secondo – di norma, questa è una velocità sufficiente per l’acqua negli impianti di riscaldamento.
Calcoliamo la potenza della pompa per il riscaldamento sulla base del fatto che è necessaria una prevalenza di 0,6 m per una sezione di dieci metri della tubazione – di conseguenza, per un sistema di riscaldamento di cento metri, sarà necessaria una pompa che crea una prevalenza di 6 metri. In base ai risultati ottenuti, è necessario selezionare la pompa.
Se il tuo sistema di riscaldamento utilizza tubi con un diametro inferiore a quelli indicati sopra, allora devi aumentare la potenza della pompa impostata, poiché la resistenza idraulica in essi sarà maggiore. E viceversa – con un diametro maggiore dei tubi, è necessaria una pompa di circolazione di potenza inferiore.
Il calcolo sopra delle caratteristiche della pompa per i sistemi di riscaldamento è piuttosto arbitrario e semplice: se è necessario un calcolo per un sistema di riscaldamento di grande lunghezza e costruzione complessa, sarebbe più corretto contattare uno specialista nel campo dell’ingegneria del calore. Non sarai in grado di calcolare autonomamente un sistema di riscaldamento complesso e multilivello! Tuttavia, se si decide di provare, la formula di calcolo viene fornita in SNiP 2.04.05-91 *.
Pompa di circolazione con caratteristiche minime – potenza 30 W, prevalenza massima 2 m, portata d’acqua 2 m3/ h, con una connessione in pollici – costa in media 4 300 rubli. I maggiori fornitori di pompe domestiche e industriali per impianti di riscaldamento sul mercato russo sono “DAB”, “Lowara”, “Ebara” e “Pedrollo”, “Grundfos” (Danimarca), “Wilo” (Germania) italiani. I produttori russi, di norma, producono pompe industriali, non ci sono pompe di circolazione domestiche nella loro linea di prodotti.
Tieni presente che non sarai in grado di scegliere una pompa adatta al 100%: ogni sistema di riscaldamento ha le sue caratteristiche e le pompe sono un’unità prodotta in serie con parametri medi. La scelta di un modello di pompa con una potenza eccessiva di quanto sia realmente necessario causerà rumore nei tubi durante il funzionamento. Pertanto, vale la pena scegliere il modello di pompa che ha diverse modalità operative regolabili e impostare empiricamente la modalità in cui la pompa funziona in modo più efficiente. Sarà corretto scegliere una pompa la cui potenza superi del 5-10% quella richiesta per questo sistema di riscaldamento.
Selezione del sito e installazione della pompa di circolazione
La pompa “a umido” può essere installata sia nelle tubazioni di ritorno che di alimentazione. La popolarità dell’installazione sulla tubazione di ritorno è associata ai vecchi modelli di pompe: sono stati installati solo sulla linea di ritorno, perché il passaggio di acqua più fredda attraverso di loro ha prolungato la vita del premistoppa, del rotore e dei cuscinetti.
Durante il funzionamento della pompa, vengono create diverse pressioni nella tubazione prima del vaso di espansione e nella tubazione dopo di essa: nel primo caso, la compressione, nel secondo, il vuoto. La pressione statica che il vaso di espansione crea influenzerà il funzionamento del sistema di riscaldamento con una pompa di circolazione. È necessario tenere conto del fatto che la pressione idrostatica nella zona di erogazione della pompa sarà superiore alla pressione normale (a riposo) dell’acqua. D’altra parte, in quella parte del sistema di riscaldamento da cui la pompa aspira il liquido di raffreddamento, la pressione verrà ridotta, il suo livello non solo può scendere in atmosfera, ma anche portare a un vuoto. Le pressioni differenziali nel sistema di riscaldamento possono far bollire l’acqua e l’aria può essere rilasciata o aspirata..
La circolazione del refrigerante nell’impianto di riscaldamento non sarà disturbata se si tiene conto di una condizione durante la sua costruzione: in qualsiasi punto della zona di aspirazione, la pressione idrostatica dovrebbe essere solo eccessiva. La conformità può essere raggiunta nei seguenti modi:
- Sollevare il vaso di espansione 0,8 m sopra il punto più alto del tubo di riscaldamento. Questo metodo è il più semplice se il sistema di riscaldamento passa da circolazione naturale a circolazione forzata, tuttavia la sua attuazione è possibile solo con un’altezza sufficiente della stanza della soffitta e sarà necessario isolare bene il vaso di espansione;
- Posizionare il vaso di espansione nella parte superiore della tubazione per portare la sezione superiore del sistema di riscaldamento nell’area di scarico della pompa. I moderni sistemi di riscaldamento (questa tecnica è applicabile per loro), progettati in anticipo per la circolazione forzata, sono costruiti con una pendenza della tubazione “rispetto alla caldaia” e non “da essa”, come nei sistemi di riscaldamento a circolazione naturale. Gli obiettivi sono i seguenti: con una tale struttura inclinata, le bolle d’aria si sposteranno lungo il flusso d’acqua, portate via dalla pressione della pompa di circolazione, cioè il movimento di controcorrente per bolle d’aria, che è comune nei sistemi di circolazione naturale, non sarà possibile. Di conseguenza, il punto più alto del sistema di riscaldamento non sarà sul montante principale, ma sul più lontano. Spetta a te utilizzare questo metodo o meno, tuttavia, alterare il sistema di riscaldamento esistente perché sarà difficile e costruire un nuovo sistema basato su di esso non è del tutto conveniente, perché ci sono modi più semplici;
- Trasferimento del tubo con un vaso di espansione dal montante di alimentazione e suo inserimento nella linea di ritorno non lontano dalla pompa di circolazione, davanti al suo tubo di aspirazione. Con una tale ricostruzione del sistema di riscaldamento esistente, otterremo le condizioni ottimali per il funzionamento della circolazione forzata della pompa;
- Questo metodo non è adatto a tutti i modelli di pompa: collega la pompa di circolazione alla sezione di alimentazione della tubazione, direttamente dietro il punto di ingresso del vaso di espansione. Esternamente, una tale modifica del sistema di riscaldamento esistente sembra semplice, ma la temperatura del liquido di raffreddamento in questa sezione del circuito di riscaldamento sarà particolarmente alta – assicurarsi innanzitutto che questo modello di pompa possa davvero resistere a tali condizioni operative sfavorevoli.
Dopo aver deciso il luogo di installazione della pompa, si procede all’installazione stessa. Avrai bisogno di un filtro grosso, una valvola di ritegno (per sistemi chiusi sotto pressione), un bypass e chiavi (da 19 a 36 mm) – tutti gli elementi per il diametro filettato della pompa. Sul tubo principale, tra l’ingresso e l’uscita del bypass di inserimento, è necessario installare una valvola di intercettazione lungo il suo diametro. È particolarmente conveniente se il modello di pompa selezionato ha filettature rimovibili, altrimenti dovrai acquistarle separatamente.
Un bypass utilizzato nei sistemi di riscaldamento è una piccola sezione della tubazione installata parallelamente alle valvole di intercettazione e di controllo, il cui compito è quello di passare alla circolazione naturale del sistema di riscaldamento in caso di mancanza di corrente e guasto della pompa. Per il normale funzionamento dei dispositivi di riscaldamento, il diametro del tubo di bypass deve essere uguale al diametro del montante in cui taglia.
La procedura per l’installazione dei dispositivi sul bypass, nella direzione del liquido di raffreddamento: filtro, valvola di ritegno (se necessario) e pompa di circolazione. Gli ingressi del bypass nel riser devono essere eseguiti attraverso i rubinetti: quando il sistema passa alla circolazione naturale e in caso di guasti ai dispositivi sul bypass, questi rubinetti vengono chiusi, il rubinetto si apre sotto il bypass.
Per un funzionamento efficiente della pompa “a umido” e per prevenire l’accumulo di aria, il bypass è installato rigorosamente in orizzontale. Nel caso in cui, tra i dispositivi installati sul bypass, sia possibile installare una presa d’aria automatica, in qualsiasi luogo, non importante, ma in posizione verticale. I vantaggi di una presa d’aria automatica rispetto alla classica valvola Mayevsky, che sono dotati di alcuni radiatori di riscaldamento: il rilascio e il successivo arresto di questo dispositivo vengono eseguiti automaticamente e la valvola di design Mayevsky deve essere svitata e avvitata manualmente.
Qual è la migliore pompa di circolazione per un impianto di riscaldamento?
Mi chiedo quali siano le caratteristiche principali che distinguono le pompe di circolazione per impianti di riscaldamento e come scelgo quella più adatta al mio impianto domestico?