Как выбрать подходящий режим управления насоса в системах отопления?

В настоящее время на смену односкоростным и трёхскоростным насосам пришли высокоэффективные насосы. Помимо более высокого КПД двигателя, все современные насосы оснащены контроллерами для управления скоростью, что еще более снижает их энергопотребление.

Но какой режим управления будет лучшим и для какой системы? В этой статье будет сделан краткий обзор режимов работы с постоянной скоростью, с постоянным давлением и пропорциональным регулированием давления, их области применения. Также ответим на вопрос, какие параметры необходимо соблюдать и что происходит при неправильной настройке. Данная теоретическая информация в сочетании с практическими советами будет полезна для технического персонала по радиаторным системам, напольному отоплению и другим распространенным системам отопления.

Зачем у высокоэффективных насосов регулировать скорость вращения?

Насосы старого поколения приводились в действие асинхронными двигателями. Магнитное поле статора этих двигателей вращается с частотой сети, в то время как ротор вращается медленнее из-за скольжения. Высокоэффективные насосы приводятся в действие синхронными двигателями с изменяемой частотой. Кроме того, высокая эффективность этих двигателей позволяет определять фактическую рабочую точку насоса с достаточной точностью. Сочетание этого преимущества вместе со встроенным 32-разрядным микропроцессором позволяет реализовать любые варианты регулирования скорости в насосах.

Высокоэффективные циркуляционные насосы Lowara серии ecocirc предназначены для циркуляции воды в системах отопления, кондиционирования и горячего водоснабжения. Благодаря широкому модельному ряду и множеству режимов управления серия ecocirc представляет собой разумный выбор на рынке бытовых циркуляционных насосов, сочетая высокую эффективность, простоту и надежность по доступной цене.

Режим работы с постоянной скоростью

В системах с постоянной скоростью вращения можно установить насос только на одну гидравлическую кривую. Рассмотрим цикл заполнения резервуара с горячей водой для бытового потребления. Сопротивление теплообменника постоянно, сигнал поступает от термостата, который сообщает, что горячая вода в резервуаре остыла. По сигналу включается котёл и насос.

Также нужно учитывать две важные вещи. Первая заключается в том, что время работы насоса не превышает одного-двух часов в течение дня. А во-вторых, мы всегда должны учитывать эффективность системы в целом, нельзя рассматривать насос отдельно.

По этой причине производительность насоса должна быть на достаточно высоком уровне, так как недостаточная производительность приведёт к частым остановкам котла из-за перегрева. Потери энергии при частых выключениях котла значительно сильнее снижают эффективность всей системы, чем работа насоса при повышенной мощности.

Еще одним примером является система отопления на солнечной энергии; здесь скрывается потенциальная проблема: если вы замените старый циркуляционный насос на высокоэффективный, нужно помнить, что многие старые солнечные контроллеры управляют регулированием скорости путем включения и выключения питания несколько раз в секунду. Это не подходит для высокоэффективного насоса, он достаточно быстро выйдет из строя. В данном случае необходимо изменить настройки контроллера на «постоянную скорость», а затем установить скорость насоса таким образом, чтобы избежать перегрева солнечных батарей, пока не будет установлен более современный контроллер.

Радиаторное отопление

Это наиболее распространенная жидкостная система отопления. Котел обеспечивает теплоснабжение, подающий трубопровод проходит по всему дому, радиаторы получают воду из подающего трубопровода и возвращают охлажденную воду в обратный трубопровод. В целях повышения эффективности системы радиаторы оснащены термостатическими клапанами. Эти клапаны — причина вариативности гидравлического сопротивления в системе.

Проще говоря, приятным мартовским днем, когда в воздухе весна, только в некоторых комнатах на северной стороне дома прохладно и открыты термостатические клапаны, в то время как в подавляющем большинстве помещений дома достаточно тепло. Сопротивление системы будет очень высоким, а требуемый расход воды — низким. Однако холодным декабрьским утром все наоборот: все помещения требуют тепла, клапаны открыты, а сопротивление системы крайне низкое, при этом расход требуется большой.

Для наилучшей эксплуатации таких систем разработана схема управления, называемая пропорциональным контролем давления. Изначально оценили, что примерно половина потерь давления в системе приходится на распределительный трубопровод, а другая половина — на радиаторы. Следовательно, насос изменяет производительность таким образом, что расход уменьшается при уменьшении напора, а при нулевом расходе, когда все клапаны закрыты, он будет обеспечивать половину максимального давления в напоре, которое он имеет при максимальном расходе.

Так как же настроить такой циркуляционный насос? Насос должен быть достаточно мощным, чтобы обеспечить тепло для всего дома, и поэтому необходимо настроить его на максимальный напор, когда все клапаны открыты.

Если вы знаете максимальный расчетный расход, вы можете выбрать эту точку на диаграмме насоса. Если нет, то нужно открыть все термостаты в доме (при условии, что была выполнена гидравлическая балансировка), а затем медленно увеличивать мощность, пока давление не перестанет изменяться.

Что произойдет, если настройки отключены? при низком расходе котел может работать с частыми выключениями или недостаточно нагревать. При слишком большом расходе повышается шум в трубопроводах и клапанах. Шум, конечно, доставляет неудобства, но равномерная работа котла значительно повышает эффективность системы — поэтому, ошибка в сторону большего расхода менее опасна.

Ограничения в режиме пропорционального регулирования давления

Поскольку ΔPv насоса реагирует только на изменение гидравлических    параметров, в некоторых случаях этот режим имеет свои ограничения. Самое очевидное —ночное время суток.  Для экономии на отоплении в ночное время котел снижает температуру в соответствии с настройкой таймера. Все термостатические клапаны реагируют немедленно и полностью открываются, так как чувствуют, что в комнатах слишком холодно. И насос работает на максимальных оборотах несмотря на то, что на самом деле нет необходимости в большом расходе.

Некоторые производители добавили функцию ночного режима, которая позволяет контролировать температуру воды, проходящей через насос. Это позволяет насосу работать на минимальной скорости всякий раз, когда температура нагреваемой воды быстро падает, и насос возвращается в нормальное состояние при быстром повышении температуры воды. Проблема в том, что насос не знает температуру наружного воздуха, и хотя минимальная производительность насоса может быть достаточной большую часть времени, могут быть очень холодные ночи, когда самый дальний от котла радиатор может не получить достаточного потока и замерзнет. Поэтому функцию ночного режима можно отключить.

Режим поддержания постоянного давления

Поддержание постоянного давления идеально подходит для систем, в которых распределительный трубопровод отсутствует или очень короткий. Ярким примером является пол с подогревом. Разводка отопительной сети состоит в большинстве случаев из очень короткого трубопровода и коллектора. В таких случаях сопротивление системы незначительно.

Следовательно, насос должен снабжать отдельные контуры системы теплых полов одинаковым напором независимо от количества отапливаемых помещений.

Настройка такого насоса не представляет особой сложности. Производитель напольного отопления должен указать перепад давления для отдельных контуров, и насос просто необходимо установить на это значение. При необходимости можно выполнить регулировку для устранения шума или недостаточного нагрева.

Компактные и простые в установке, насосы ecocirc оснащены уникальным переключателем для установки режимов управления и настройки скорости. Помимо стандартных режимов управления: пропорциональное давления, постоянное давление, постоянная скорость, имеется специальный режим eAdapt, позволяющий снизить энергопотребление до 80% по сравнению со стандартными циркуляционными насосами, и обеспечить более быструю окупаемость.

Эффективность системы в сравнении с эффективностью насоса

Высокоэффективный насос в частном доме на одну семью потребляет порядка 50-100 кВт*ч в год. Для отопления дома, как правило, требуется в 100 раз больше энергии.  Даже если учесть тот факт, что электрическая энергия дороже, чем тепловая, главная задача заключается в увеличении эффективности всей системы в целом. Поэтому, если вы можете снизить максимальную температуру питания, уменьшив перепад температур в контуре за счет более высокой производительности насоса, сэкономленная тепловая энергия в большинстве случаев будет значительно превышать дополнительное энергопотребление насоса.

Все модели насосов Lowara ecocirc имеют индекс энергетической эффективности (EEI) ≤ 0,18.

Заключение

В заключение необходимо отметить, что вы должны учитывать ограничения автономных режимов управления насосами. Несмотря на то, что современные насосы имеют встроенный интеллект, они получают неполную информацию о состоянии системы отопления в доме и могут определять сопротивление системы, а также температуру системы, если есть встроенный датчик температуры. С другой стороны, источник теплоснабжения обладает большим количеством входных сигналов, начиная от температуры наружного воздуха и заканчивая маленькой кнопкой на регуляторе отопления вашего дома, которая информирует о том, что вы не хотите, чтобы дом остывал в 10 вечера. Дополнительная информация значительно облегчает управление котлом и насосом, и оптимизирует работу системы для повышения эффективности. В настоящее время, когда даже холодильники подключаются к Интернету, можно предположить, что скоро и насосы будут также подключаться к котлам по беспроводной сети и выполнять более сложные задачи.

Контролировать работу насоса ecocirc можно дистанционно —  с мобильного телефона, планшета или ноутбука через подключение по Bluetooth.

Источник: компания «Ксилем» (Xylem)

Июль 2022 г.

На правах рекламы