Насосы повысительные для ГВС

Насосы повысительные для систем горячего водоснабжения: конструкция, расчет, применение

Повысительные насосы для систем горячего водоснабжения (ГВС) представляют собой специализированное оборудование, предназначенное для обеспечения стабильного давления и расхода горячей воды у конечных потребителей в случаях, когда напора в централизованной сети или от местного водонагревателя недостаточно. Их применение критически важно в многоэтажных зданиях, протяженных сетях, объектах с переменным и пиковым водопотреблением, а также при использовании современных сантехнических приборов, предъявляющих высокие требования к давлению.

Ключевые отличия насосов для ГВС от насосов для ХВС

Конструктивно повысительные насосы для ГВС должны соответствовать ряду специфических требований, обусловленных работой в среде с повышенной температурой.

• Термостойкость материалов: Уплотнения, прокладки, роторные валы и корпусные детали изготавливаются из материалов, устойчивых к длительному воздействию горячей воды (до +110°C и выше). Часто применяются графитовые керамические, EPDM, Viton уплотнения, корпуса из латуни, бронзы или нержавеющей стали.
• Компенсация теплового расширения: Конструкция предусматривает возможность линейного расширения вала и корпуса без потери герметичности и возникновения критических напряжений.
• Защита от кавитации: Горячая вода имеет более низкое давление насыщенных паров, что увеличивает риск кавитации. Насосы для ГВС проектируются с учетом этого фактора (специальные профили рабочих колес, требования к минимальному необходимому кавитационному запасу NPSHr).
• Тепловая изоляция и безопасность: Насосные агрегаты часто имеют теплозащитные кожухи для предотвращения ожогов при обслуживании и снижения теплопотерь.

Типы повысительных насосов для ГВС и схемы их обвязки

1. Насосы с мокрым ротором

Перекачиваемая среда служит смазкой и охладителем для подшипников ротора. Отличаются низким уровнем шума, не требуют технического обслуживания (смазки) в течение всего срока службы. Применяются преимущественно в циркуляционных и повысительных контурах малой и средней мощности для квартир, коттеджей, небольших зданий. Недостаток – чувствительность к качеству теплоносителя (механическим примесям).

2. Насосы с сухим ротором

Двигатель отделен от перекачиваемой среды торцевым уплотнением. Имеют более высокий КПД, ремонтопригодны, применяются для систем с высокими требованиями по напору и расходу (центральные насосные станции повышения давления, крупные жилые и коммерческие объекты). Требуют периодического обслуживания уплотнений.

3. Насосные станции повышения давления (бустерные установки)

Представляют собой комплекс из нескольких насосов (рабочих и резервных), смонтированных на общей раме, с общей системой управления, запорной арматурой и защитной автоматикой. Управление осуществляется по сигналу датчика давления в трубопроводе. Основные схемы работы:

• Каскадное регулирование: Включает необходимое количество насосов для поддержания заданного давления. Наиболее энергоэффективно.
• Работа с частотным преобразователем (ЧП): Один или несколько насосов оснащаются ЧП, что позволяет плавно изменять их производительность в широком диапазоне, точно поддерживая заданный параметр и экономя электроэнергию.

Схемы обвязки повысительных насосов в системе ГВС

Правильная обвязка обеспечивает надежность и долговечность работы.

• Обвязка на всасывающем трубопроводе: Обязательна установка сетчатого фильтра (грязевика) для защиты насоса, запорной арматуры (шарового крана) для обслуживания. При подключении к трубопроводу с возможным падением давления ниже допустимого (риск кавитации) требуется установка регулятора подпора.
• Обвязка на нагнетательном трубопроводе: Устанавливается запорная арматура, обратный клапан (для предотвращения обратного тока воды при остановке насоса), манометр для контроля. В насосных станциях дополнительно монтируются гибкие вибровставки, расширительные баки для компенсации гидроударов и мембранные баки для поддержания давления в системе при малых расходах.

Расчет и подбор повысительного насоса для ГВС

Подбор осуществляется по двум основным параметрам: требуемому расходу (Q, м³/ч) и требуемому напору (H, м).

1. Определение расчетного расхода (Q): Суммируется расход воды всеми одновременно работающими водоразборными приборами с учетом вероятности их использования. Применяется метод, основанный на нормах расхода и вероятности действия приборов согласно СП 30.13330.2020. Для упрощенного расчета многоквартирного дома можно использовать таблицу:

Тип объекта	Удельный расчетный расход горячей воды, л/ч на человека	Примечание
Жилые дома квартирного типа с централизованным ГВС	10,5 — 15	В зависимости от степени благоустройства
Гостиницы, общежития	8 — 12	С общими душевыми и умывальниками
Больницы, поликлиники	12 — 20	С учетом санитарных норм

2. Определение требуемого напора (H): Рассчитывается по формуле: H = H_геом + H_тр + H_св + H_пр — H_вх, где:

• H_геом – геодезическая высота подъема воды от точки врезки насоса до самого высокого и удаленного водоразборного прибора (м).
• H_тр – потери напора на трение в трубопроводах (м). Зависят от расхода, материала, диаметра и длины труб. Определяются по таблицам Шевелева или гидравлическим расчетам.
• H_св – свободный напор у диктующего водоразборного прибора (обычно 3-5 м вод. ст. для смесителей).
• H_пр – потери напора в местных сопротивлениях (арматура, фильтры, водомеры) и теплообменном оборудовании (м). Принимаются 20-30% от H_тр или рассчитываются отдельно.
• H_вх – гарантированный напор во входящей сети ГВС в точке подключения (м). Может быть отрицательной величиной, если давление недостаточно даже для подачи на нижние этажи.

Полученные значения Q и H являются основой для выбора насоса по его рабочей характеристике (графику Q-H). Рабочая точка насоса должна находиться в зоне максимального КПД его характеристики.

Автоматизация и управление

Современные повысительные установки оснащаются системами автоматического управления на базе программируемых контроллеров. Основные функции:

• Поддержание постоянного давления в точке подключения или в диктующей точке системы по сигналу датчика давления.
• Защитные функции: Отсутствие воды («сухой ход»), перегрев двигателя, превышение давления, короткое замыкание.
• Режим работы по расписанию: Снижение давления в ночные часы или периоды минимального водоразбора.
• Каскадное управление и частотное регулирование для оптимизации энергопотребления.
• Диагностика и удаленный мониторинг через промышленные интерфейсы (Modbus, BACnet) или GSM-связь.

Нормативные требования и особенности монтажа

Монтаж и эксплуатация насосов для ГВС регламентируются СП 30.13330 (Внутренний водопровод и канализация), СП 73.13330 (Внутренние санитарно-технические системы), а также инструкциями производителя.

• Насос должен устанавливаться на жестком, ровном основании с креплением через виброизоляторы.
• Ось вала насоса с мокрым ротором должна быть строго горизонтальна.
• Обязательно предусматривается байпасная линия с запорной арматурой для возможности обслуживания насоса без остановки системы.
• Электропитание должно выполняться через отдельный автоматический выключатель с защитой от сверхтоков, УЗО или дифференциальный автомат. Заземление обязательно.
• Перед первым пуском система должна быть промыта для удаления монтажного мусора.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается повысительный насос от циркуляционного в системе ГВС?

Повысительный насос предназначен для увеличения давления в системе, преодоления гидравлического сопротивления и обеспечения необходимого напора у потребителей. Он работает на подачу «свежей» воды из магистрали или накопителя. Циркуляционный насос предназначен для преодоления сопротивления в замкнутом контуре (циркуляционной линии ГВС) с целью поддержания постоянной температуры горячей воды у всех потребителей. Его задача – обеспечить движение уже нагретой воды по кругу, а не создать давление для водоразбора.

Можно ли использовать насос для ХВС в системе ГВС?

Категорически не рекомендуется. Насосы для ХВС не рассчитаны на длительное воздействие высоких температур. Это приведет к ускоренной деградации уплотнительных материалов (прокладок, сальников), потере герметичности, повышенному износу подшипников и, как следствие, к преждевременному выходу насоса из строя, аварийным протечкам и риску получения ожогов персоналом.

Как бороться с шумом и вибрацией от повысительной насосной станции?

Основные меры: установка насосов на массивные железобетонные фундаменты или рамы с виброизолирующими опорами; применение гибких вставок (патрубков) на всасывающих и нагнетательных линиях; крепление трубопроводов к строительным конструкциям через виброизолирующие хомуты; размещение насосного оборудования в отдельном помещении с звукоизолирующими покрытиями. Для насосов с сухим ротором критически важна точная центровка валов насоса и двигателя.

Что такое кавитация и как ее избежать в насосе ГВС?

Кавитация – это образование и схлопывание пузырьков пара в потоке жидкости при локальном падении давления ниже давления насыщенных паров. В насосе это происходит на входе в рабочее колесо. Эффект приводит к эрозии металла, вибрации, падению производительности и напора, разрушению насоса. Для предотвращения необходимо обеспечить на всасывающем патрубке насоса минимальный избыточный напор (кавитационный запас NPSHa), который должен превышать требуемый кавитационный запас насоса (NPSHr), указанный в паспорте. На практике это достигается увеличением диаметра всасывающего трубопровода, сокращением его длины, снижением гидравлических сопротивлений (минимум фитингов) или установкой насоса в точке с максимально возможным давлением (например, в нижней точке системы).

Как выбрать между насосной станцией с частотным преобразователем и системой с каскадным управлением?

Выбор зависит от характера водопотребления и экономического обоснования.

Каково требование к резервированию насосных агрегатов?

Согласно действующим нормам (СП 30.13330), в центральных и индивидуальных тепловых пунктах, а также в насосных установках, обеспечивающих водоснабжение зданий, не допускающих перерыва в подаче воды, следует предусматривать резервные насосные агрегаты. Как правило, устанавливается 100% резерв: например, два насоса, каждый из которых рассчитан на 100% требуемой производительности (работают «один в один»), или три насоса по 50% производительности (работают «два в один»). Для жилых зданий повышенной этажности и важных общественных объектов резервирование является обязательным.