Izbira obtočne črpalke: naprava, vrste in pravila izbire črpalke za ogrevanje

Gravitacijski sistemi toplotne oskrbe v celoti delujejo le v enonadstropnih zasebnih hišah s površino do 100 m². Če pa je treba ogreti večstanovanjsko stavbo ali prostoren dvorec, ne gre brez sistema s prisilnim kroženjem. Najboljša rešitev je izbira obtočne črpalke in namestitev enote v ogrevalni krog.

Predlagamo, da se seznanite, kakšne naloge opravlja črpalka v ogrevalnem sistemu, kako je naprava zasnovana in deluje. Opisali smo posebnosti uporabe različnih vrst črpalk in navedli glavne kriterije za pravilno izbiro. Navedene informacije vam bodo pomagale izbrati ustrezen model obtočne črpalke in ne boste razočarani nad nakupom.

Zakaj je v sistemu toplotne oskrbe potrebna črpalka?

Obtočne črpalke – so hidravlična oprema, ki zagotavlja prisilno premikanje segretega toplotnega nosilca po zaprtem krogu. Takšne naprave prispevajo k enakomernemu in hitremu segrevanju celotnega sistema.

Obtočne črpalke se nameščajo:

• z namenom povečanja energetske učinkovitosti kotlovske opreme;
• v primerih, ko ni mogoče zagotoviti naravnega kroženja tekočega medija;
• ob odsotnosti vgrajenega črpalnega agregata v toplotnem generatorju;
• za ogrevalne sisteme z dvocevnim sistemom, ki omogočajo uravnavanje parametrov vsakega posameznega radiatorja;
• da bi premagali vztrajnost avtonomnih sistemov z naravnim kroženjem tekočine, ki se uporablja za prenos toplotne energije.

Toplotni nosilec se mora premikati po zaprtem krogu cevovoda ogrevalnega sistema z določeno hitrostjo, da se zagotovi prenos toplote do radiatorjev.

Pri naravnem kroženju ta pogoj ni vedno izpolnjen – posledično se ogrevalna oprema ne segreva ali pa se segreva neenakomerno.

Zato se v sistemih za oskrbo s toploto nameščajo obtočne črpalke. Te naprave zagotavljajo transport toplotnega nosilca po omrežju z visoko hitrostjo, kar zmanjšuje obremenitev kotla na minimum. Ko se voda vrne h grelnemu elementu, ostane topla, kar pomeni, da bo za ogrevanje potrebno manj energije.

Zgradba in načelo delovanja črpalke

Po konstrukciji obtočna črpalka spominja na drenažno napravo. Črpalka je sestavljena iz trpežnega ohišja, izdelanega iz nerjavnega jekla/litega železa/aluminija, in električnega dela, ki vsebuje navitje statorja z vgrajenim keramičnim/jeklenim rotorjem.

Montaža črpalne naprave za prisilno kroženje znatno poveča učinkovitost sistemov za oskrbo s toplo vodo in avtonomnega ogrevanja.

Na gredi vrtljivega dela elektromotorja je nepremično pritrjeno propelersko kolo.

Delovno kolo sestavljata dva vzporedna diska, povezana z radialno ukrivljenimi lopaticami. Na enem od njiju je odprtina za pretok tekočine-toplotnega nosilca, na drugem pa majhna odprtina za pritrditev propelerskega kolesa na gred elektromotorja.

Ohišni deli obtočnih črpalk so izdelani iz jekla in trpežnih zlitin. Pod stenami ohišja je skrit rotor s pritrjenim propelerskim kolesom.

Sam elektromotor je opremljen s posebno krmilno ploščo in sponkami za priključitev žic. Pri obtočnih črpalkah brez elektronike je namesto plošče nameščen kondenzator, na spončni omarici pa je nameščeno stikalo za hitrosti.

Pri dovodu električne energije se kolo z lopaticami vrti, ustvarja vakuum v cevi in potiska toplotni nosilec. Rotor ustvarja gibanje delovne tekočine v smeri od vstopnega do izstopnega ventila.

Črpalka nenehno jemlje vodo z ene strani in jo potiska v ogrevalni sistem na drugi. Centrifugalna sila omogoča transport tekočine po celotnem cevovodu.

Ustvarjeni tlak premaguje upor na različnih delih tokokroga in zagotavlja kroženje toplotnega nosilca.

Če sodimo po intenzivnosti prodaje, so na domačem trgu najbolj priljubljene naprave naslednjih proizvajalcev:

Vrste in prednosti obtočnih črpalk

Glede na konstrukcijske značilnosti delimo črpalke za prisilno kroženje na črpalne agregate z mokrim rotorjem in visoko zmogljive naprave s suhim rotorjem.

Črpalke “mokrega” tipa. Rotor in impeler takšnih črpalk sta v neposrednem stiku z delovno tekočino, ki hkrati opravlja dve najpomembnejši funkciji: vlogo mazanja in hlajenja naprave. Rotor in stator v takšnih črpalkah sta ločena s posebno posodo, ki skrbi za tesnost elementov električnega motorja pod napetostjo.

Cirkulacijske črpalke «mokrega» tipa so opremljene s stopenjskim regulatorjem hitrosti. To omogoča izbiro optimalnega načina delovanja, kar pomeni tudi nadzor porabe električne energije.

Rotor elektromotorja in delovno kolo v črpalkah se nahajata v prečrpavani vodi, ki vlaži nosilne elemente in nenehno hladi motor (+)

Agregati z mokrim rotorjem imajo modularno konstrukcijo. Posamezni moduli se izbirajo glede na zahtevani tlak in zmogljivost. Sestavljena konstrukcija močno poenostavi popravilo črpalke, saj je okvarjeni modul mogoče enostavno in hitro zamenjati z novim.

Cirkulacijske črpalke takega tipa se uporabljajo v manjših ogrevalnih sistemih. Delujejo skoraj neslišno, zato so odlično primerne za vgradnjo v stanovanjskih prostorih.

Elektromotor črpalk z mokrim rotorjem ne potrebuje dodatnega hlajenja, saj je v stalnem stiku z vodo. Znotraj črpalke je majhno število delovnih delov, kar zmanjšuje potrebo po pogostem vzdrževanju.

Glavne prednosti uporabe črpalk «mokrega» tipa:

• nizek nivo ustvarjenega hrupa;
• majhne gabaritne dimenzije in majhna teža;
• minimalna poraba elektrike;
• preprosto nastavljanje parametrov, vzdrževanje in popravilo;
• dolga življenjska doba.

Agregati z mokrim rotorjem imajo tudi pomanjkljivosti. Zelo so občutljivi na kakovost delovne tekočine. Prisotnost finih abrazivnih delcev v vodi vodi do pospešene obrabe hidravličnega dela črpalke.

Poleg tega izkoristek takih obtočnih črpalk ne presega 55%. Vendar je ta vrednost povsem zadostna za cevovode manjše dolžine, zato se črpalke, ki so v neposrednem stiku z vodo, pogosto uporabljajo v individualnih sistemih za oskrbo s toploto.

Za brezhibno delovanje enot »mokrega« tipa mora biti montaža črpalke izvedena pravilno. Glavna zahteva je strogo vodoravna prostorska orientacija gredi. Le pri takšni konfiguraciji je zagotovljeno popolno mazanje ležajev s tekočino.

Strokovna montaža obtočne črpalke je jamstvo za stabilno delovanje ogrevalnega sistema v celotni življenjski dobi

Črpalke s suhim rotorjem se uspešno uporabljajo za prečrpavanje velikih količin hladilne tekočine v velikih napravah. Rotorski sklop teh naprav ni v stiku z vodo.

Ohišje obtočnih črpalk »suhega« tipa izdelujejo iz trdnega litega železa ali pocinkane jeklene pločevine. Površino prekrijejo s posebnimi zaščitnimi sredstvi, da preprečijo korozijske pojave.

Enot s suhim rotorjem so primerne za skupinsko uporabo v večstanovanjskih stavbah, zabaviščnih centrih in pisarnah ter na industrijskih območjih.

Konstrukcija črpalk »suhega« tipa zagotavlja povečano moč. Takšni modeli črpalk so sposobni ustvariti visok tlak v ogrevalnih krogih (+)

Med električnim motorjem in črpalnim delom črpalke je posebno drsno tesnilo (dva zaščitna obroča), ki izolira osnovne funkcionalne elemente pred vdorom tekočine.

Ta obroča sta dobro polirana in sta v tesnem stiku drug z drugim. Eden od njiju (dinamični) je nameščen na vrtljivo gred. Statični obroč je trdno pritrjen v ohišje črpalke.

Tanka vodna plast zanesljivo tesni spoj zaščitnih obročev zaradi razlik v tlaku v krogu in zunanjem okolju.

Za izdelavo tesnilnih obročev uporabljajo premog, pridobljen z metodo oljne aglomeracije. V nekaterih modifikacijah črpalk, namenjenih uporabi v ekstremnih pogojih, so nameščeni kovinski/keramični zaščitni obroči.

Izkoristek naprav s suhim rotorjem dosega 85%. To je odličen kazalnik v primerjavi s črpalkami »mokrega« tipa. Vendar »suhe« enote proizvajajo veliko hrupa zaradi hladilnega ventilatorja, zato jih nameščajo v ločenih prostorih z dobro zvočno izolacijo.

Obtočne črpalke »suhega« tipa so na voljo v 3 vrstah:

• monoblokovne;
• konzolne;
• »In-line«.

Monoblok črpalke spadajo v kategorijo nizkotlačnih agregatov. Elektromotor in črpalka sta v takih napravah nameščena v enem bloku. Odlikuje jih enostavnost uporabe in vzdrževanja. Primerne so za uporabo v komunalnih ustanovah in večstanovanjskih stavbah.

Konzolne črpalne naprave so sestavljene na enotnem podnožju, pri čemer sta osi črpalke in motorja na isti liniji. Sesalni priključek je na zunanji strani polžastega ohišja, tlačni priključek pa na nasprotni strani ohišja.

Če konzolne agregate nameščajo v proizvodnih obratih ter v mestnih vodovodnih sistemih, so črpalke tipa In-line nameščene neposredno na glavnem cevovodu.

Črpalke tipa »In-line« se nameščajo neposredno na glavni cevovod. Sesalni vstopni in tlačni izstopni priključek sta nameščena na isti liniji, predviden je avtomatski mehanizem za kompenzacijo obrabe tesnilnih obročev.

Prednosti uporabe obtočnih črpalk s suhim rotorjem:

• visoka zmogljivost;
• energetska učinkovitost;
• nizke zahteve glede kakovosti energenta – prečrpana tekočina lahko vsebuje nevtralne primesi;
• enostavno popravilo in zamenjava nadomestnih delov.

Poleg tega danes proizvajalci ogrevalne opreme potencialnim kupcem ponujajo dvojne modele črpalk. Takšne naprave se uporabljajo za rezerviranje moči in dodatno zaščito v izrednih razmerah.

Motorji dvojne črpalke lahko delujejo skupaj ali ločeno. Ob okvari ene črpalke druga naprava še naprej normalno deluje in zagotavlja nemoteno delovanje kotla.

Zanesljivo in brezhibno delovanje sistema za oskrbo s toploto zagotavljajo dvojne obtočne črpalke, pri katerih sta dve delovni kolesi povezani vzporedno.

Ob pravilni uporabi znaša življenjska doba obtočne črpalke najmanj 10 let.

Kako pravilno izbrati črpalno opremo?

Učinkovitost črpalke je odvisna od osnovnih parametrov – zmogljivosti in tlaka. Zmogljivost prikazuje količino tekočine (toplotnega nosilca), ki jo mora agregat prečrpati v enoti časa. Ta parameter se določi na podlagi pogojev največje obremenitve.

Tlak – količina, ki izraža energijo toka tekočine, uporabljene kot nosilec toplote. Upošteva hidravlični upor celotnega sistema.

Prav tako je treba biti pozoren na najvišjo temperaturo. Ker bo črpalka črpala segreto vodo, mora prenesti temperature do 110 °C.

Zelo pomembno je izbrati ustrezno moč obtočne črpalke. Naprava z nizko močjo se ne bo spopadla s črpanjem toplotnega medija v zahtevani količini. Parametre črpalke izberemo na podlagi opravljenih izračunov.

Če pa namestimo močnejšo enoto, se v cevovodu pojavi neprijeten hrup. Prav tako se bodo v tem primeru funkcionalni elementi kotlovne opreme obrabili veliko hitreje, kot je navedel proizvajalec.

Moč obtočne črpalke mora zadostovati za obvladovanje hidravličnega upora v zaprtem krogu.

Strokovnjaki priporočajo izbiro obtočne črpalke že v fazi načrtovanja sistema za oskrbo s toploto. Če dolžina cevovoda ne presega 80 m, zadostuje namestitev ene črpalke. Pri večji dolžini je smiselno namestiti več črpalnih naprav hkrati.

Pri nakupu je treba biti pozoren tudi na materiale, iz katerih so izdelani funkcionalni elementi črpalke. Večina delov je neposredno/posredno v stiku s segreto delovno tekočino, zato so podvrženi hitri obrabi.

Zato je smiselno dajati prednost obtočnim črpalkam s keramičnimi ležaji in rotorjem.

Pomembno vlogo igra elektronika. Za uravnavanje temperature v prostorih se v ogrevalnih krogih namestijo termostatski ventili. Ko se temperatura dvigne, se zaprejo, v ceveh se poveča tlak.

Zaradi teh procesov se pojavi neprijeten hrup. Da bi se ga znebili, je treba obtočno črpalko preklopiti na nižje vrtljaje, vendar je to ročno neprijetno.

Pri hitrem in učinkovitem reševanju te naloge vam bodo pomagale črpalke z vgrajeno elektroniko. Takšne naprave gladko uravnavajo nihanje tlaka v cevovodu glede na spremembo količine tekočine.

Glavne prednosti sodobnih črpalk so ekonomičnost in vzdržljivost, kompaktne dimenzije, nizka raven hrupa, samodejni način delovanja in priročna upravljalna plošča.

Prav tako je vredno omeniti dodatne funkcionalne možnosti črpalk, in sicer:

• gladka regulacija;
• nadzor hitrosti;
• samodejni način delovanja;
• vgrajen informativen zaslon.

Najpreprostejši modeli obtočnih črpalk – brez možnosti uravnavanja hitrosti prenosa tekočine. Sodobne večnamenske črpalke so dvo-/trihitrostne naprave z gladko regulacijo. Odlikuje jih visoka natančnost nastavitev.

Opremo, ki deluje v samodejnem načinu, opremijo z upravljalno ploščo. Nastavitve takšnih naprav so obsežne in so odvisne le od modifikacije naprav.

To je lahko samodejno uravnavanje hitrosti glede na spremembe temperature zraka v prostoru, elektronski časovnik za izklop/vklop, samodejni zagon črpalke pri minimalni hitrosti pretoka.

Prisotnost digitalnega zaslona omogoča pridobivanje vseh potrebnih informacij o delovanju črpalne naprave: temperaturo toplotnega nosilca, upor v zaprtem krogu, zmogljivost, napake itd.

Zaključki in koristen video na to temo

Pravila izbire obtočne opreme v videu:

Podrobnosti izračuna tlaka in zmogljivosti v video posnetku:

Video o napravi, principu delovanja in namestitvi obtočne črpalke:

Sodoben sistem za oskrbo s toploto z vgrajeno črpalko za prisilno kroženje omogoča ogrevanje bivalnih prostorov v nekaj minutah po zagonu toplotnega generatorja.

Racionalni izbor obtočne črpalke in kakovostna namestitev bistveno povečata učinkovitost uporabe kotlovne opreme zaradi prihranka energetskih virov za približno 30–35 %.

Iščete obtočno črpalko za sistem ogrevanja? Ali imate izkušnje z uporabo takšnih naprav? Prosimo, delite svoje izkušnje z bralci, postavljajte vprašanja in sodelujte v razpravah. Obrazec za komentarje se nahaja spodaj.