Большинство людей знают, для чего существуют насосы. Очевидно, что они предназначены для перекачивания жидкостей. Многие, кто поближе сталкивался с системами отопления и водоснабжения, слышали, что существуют обычные насосы и т.н. «частотные». Что такое частотные насосы и для чего они нужны мы разберем в этой статье.
Насосы, применяемые для систем отопления и водоснабжения, как правило, имеют центробежный принцип работы. Есть электродвигатель, на валу которого закреплена крыльчатка. Крыльчатка раскручивает жидкость, которая в свою очередь за счет центробежных сил разгоняется и отводится в выходной патрубок. Иногда на одном валу может стоять сразу несколько крыльчаток (такая схема характерна для скважинных насосов). Но принцип работы от этого не меняется. Производительность и создаваемый напор у центробежных насосов находится в прямой зависимости от скорости вращения вала.
Насосы, у которых предусмотрена плавная регулировка количества оборотов, называют «частотными» или «с частотным регулированием». У обычных насосов, например бытовых циркуляционных, как на фото ниже, часто предусмотрена возможность ступенчатого (чаще всего трехступенчатого) регулирования скорости вращения вала при помощи ручного переключателя на корпусе. Но это не делает его частотным.
Частотный насос меняет скорость вращения самостоятельно по определенному алгоритму: либо по команде собственной электроники, либо по команде внешнего электронного контроллера. Во многих случаях есть возможность превратить обычный насос в частотный, подключением первого через т.н. «частотный преобразователь». Это устройство выполняет роль внешнего электронного контроллера и может управлять скоростью вращения электродвигателя насоса.
Частотные насосы предназначены для установки в системы с переменным расходом (жидкости). Проще всего это понять на примере насоса обеспечивающего водоснабжение. Люди не пользуются водой постоянно – кран открыл, попользовался, кран закрыл. Возможна ситуация, когда одновременно открываются несколько кранов, а возможна, когда закрыты все.
Предположим, у нас есть жилой дом с одним санузлом (душ + умывальник + унитаз), стоит кран на кухне + стиралка + посудомоечная машина и выведена садовая вода (полив, мойка автомобиля). Всего семь точек. Для простоты расчета предположим, что каждая точка водоразбора потребляет 0,5 куб.м. воды в час. Если включить все точки водоразбора разом, то они будут потреблять 0,5 * 7 = 3,5 куб.м. воды в час. Предположим, у нас стоит обычный насос производительностью 1,5 куб.м. воды в час. Что у нас получится:
1. При всех закрытых кранах насос должен быть выключен, иначе он будет качать воду в «стену». Долго в таком режиме он не протянет.
2. Открыты 1-2 точки водоразбора. В таком режиме насоса будет слишком «много» - напор избыточен.
3. Открыты 3 точки водоразбора. Насос работает оптимально.
4. Открыты 4-7 точек водоразбора. Насоса не хватает – напор слишком слабый.
Данную картину принципиально не изменит установка насоса другой мощности: хоть большей, хоть меньшей. Насоса все равно где-то будет слишком много, а где-то недостаточно. Либо везде слишком много или везде недостаточно. Решает такую задачу установка «частотного» насоса. Насос «понимает», когда открываются краны (например, через датчики давления). В это время он увеличивает свою производительность, причем пропорционально увеличению расхода.
Существуют бытовые насосные станции водоснабжения с обычными (не частотными) насосами с баком-ресивером и простой автоматикой. О них и о том, как их правильно подбирать мы поговорим в отдельной статье.
Частотные насосы для систем отопления так же предназначены для систем с переменным расходом теплоносителя. Существует расхожее заблуждение, и повсеместная реклама всячески способствует ему, что частотные насосы предназначены для экономии электроэнергии. Типичная реклама выглядит примерно так:
«Новый уровень подхода к инженерным системам отопления вместе с новым поколением циркуляционных насосов для загородных домов ALPHA 3 Grundfos открывает удивительные возможности. Интегрированная возможность отправления данных системы отопления на Ваш мобильный телефон (планшет, компьютер) с помощью модуля ALPHA Reader позволяет обеспечить настоящую диспетчеризацию объекта. Высокоинтеллектуальные циркуляционные насосы Grundfos ALPHA3 вместе с функцией ALPHA Reader, выполняют гидравлическую балансировку Вашей системы отопления с помощью приложения Grundfos GO Balance. Новый умный насос ALPHA 3 фирмы Grundfos обеспечивает экономию электроэнергии до восьмидесяти процентов.»
Разберем эту рекламу по частям:
1. Диспетчеризация и управление через приложения. Да, такое есть.
2. Автоматическая балансировка. Недостоверная информация, связанная с неправильным переводом на русский язык технического термина «Balance». Насос никак не может осуществлять балансировку системы отопления – он для этого не предназначен. Правильный смысловой перевод: «Автоматическое поддержание заданного (постоянного или по определенному алгоритму) перепада давления и (или) расхода».
3. Экономия электроэнергии до 80%. Условно достоверная информация. Да, электродвигатель частотного насоса имеет чуть более высокий КПД, по сравнению с обычными электродвигателями. Но его экономия не больше, чем у конденсационного котла перед обычным (смотрите статью на моем канале).
Как ни странно, но большинство людей, приобретающих частотный циркуляционный насос отопления, руководствуются именно третьим пунктом.
Давайте посмотрим на схему.
Есть система отопления, состоящая из трех радиаторов. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос. Предположим, что эта система подразумевает постоянную одновременную работу всех трех радиаторов. В этом случае при установке частотного насоса мы получим экономию электроэнергии буквально в пару-тройку процентов. Его срок окупаемости будет сопоставим со всем сроком его службы, и его установка не имеет практического смысла.
Теперь допустим, что на каждом радиаторе установлены термоголовки. Вот в этом случае установка частотного насоса не просто возможна, а практически необходима. Потому, что термоголовки когда-то могут быть полностью открыты все, когда-то закрыты некоторые, а когда-то все закрыты. При закрытии некоторых термоголовок, та часть теплоносителя, которая предназначалась для этих радиаторов неизбежно будет направлена в радиаторы с открытыми термоголовками. Для последних такой расход будет избыточным. При закрытии же всех термоголовок насос просто упрется в «стену». Все эти проблемы легко решает частотный насос. Закрылся один радиатор – расход снизился на треть. Закрылись два – расход снизился на две трети. Закрылись все – насос ушел на холостые обороты. Что-то открылось – насос добавил оборотов. Вот это – его работа.
И вот здесь прячется его экономия электроэнергии. При уходе на меньшие обороты у насоса автоматически снижается энергопотребление. А никак не за счет более высокого КПД. Он будет потреблять заявленные в рекламе 20% электроэнергии только в режиме «холостого хода», а не все время! Но это побочное, а не основное, полезное свойство. Частотные насосы для отопления имеют только одно предназначение: они предназначены для систем с переменным расходом теплоносителя.
Если вы видите, что я не смог полностью раскрыть тему или что-то осталось непонятным - пишите об этом в комментариях. Пишите в комментариях, какая информация вам интересна. Это будет отличный повод к написанию новых статей.
На моем канале есть материалы про: грамотный подбор мощности радиаторов отопления, про развенчание мифов о последних, про конденсационные газовые котлы, про то, с чего нужно начинать, если вы строите дом и вы подошли к стадии, когда нужно монтировать систему отопления и многое другое.
Если у вас есть вопросы по системам отопления или водоснабжения вы можете получить от меня персональную консультацию. Пишите свои вопросы на Whats App или Telegram по номеру: +79293480682
Никакую оплату за консультацию я не назначаю. Если вы считаете, что моя консультация оказалась для вас полезной, вы можете, если вы сами этого захотите, отблагодарить меня через инструмент «Поддержать автора». Размер благодарности вы определяете сами. На все сообщения «по делу» я отвечу, может быть не сразу, но обязательно. Мой часовой пояс - 4 часа плюсом к московскому времени.
Благо Дарю за то, что дочитали эту статью до конца.
Алексей Дмитриевич Мартынов.