Popraw sobie krążenie. Pompy obiegowe do instalacji c.o.

Działające wciąż w wielu domach grawitacyjne instalacje grzewcze to już przeżytek. Zastosowanie pompy obiegowej eliminuje wiele wad takich instalacji.

Nowocześnie znaczy z pompą

Jeszcze kilkanaście lat temu pompy obiegowe były powszechnie stosowane jedynie w przemyśle lub w instalacjach w dużych domach wielorodzinnych i budynkach użyteczności publicznej. Kojarzyły się z ubrudzoną smarem maszynerią, hałaśliwą i wprawiającą w drgania cały budynek. Wraz z dotarciem do naszego kraju zachodnich technologii na rynku pojawiły się niewielkie urządzenia przeznaczone do domów jednorodzinnych. Dziś pompy zajmują niewiele miejsca, są bezobsługowe i działają prawie bezszelestnie. Producenci przywiązują coraz większą wagę do ich estetycznego wyglądu.
Do instalowania pomp obiegowych nie trzeba przekonywać tych, którzy dopiero budują dom. Wymagają tego nowoczesne rozwiązania stosowane w technice grzewczej. Jednak użytkownicy tradycyjnych instalacji grawitacyjnych powinni poważnie zastanowić się nad korzyściami wynikającymi z zastosowania pomp obiegowych i rozważyć modernizację instalacji centralnego ogrzewania w swoim domu.
Nowoczesne wiszące kotły dwufunkcyjne, a niekiedy także inne kotły, są fabrycznie wyposażone w pompy obiegowe.

Dzisiaj nie robi się już instalacji centralnego ogrzewania typu grawitacyjnego. W instalacjach pompowych przepływ wody wymuszają małe, ciche i niemal bezobsługowe pompy obiegowe. Autor: Krzysztof Zasuwik

Dlaczego lepiej z pompą niż bez?

Zastosowanie pomp do tłoczenia wody grzewczej wyeliminowało największe wady instalacji grawitacyjnych:
- konieczność montażu kotła w piwnicy,
- ograniczenie długości i sposobu prowadzenia rur,
- konieczność stosowania rur o dużej średnicy,
- dużą bezwładność instalacji,
- nierównomierny rozkład temperatury.

Kocioł w dowolnym miejscu. Instalacja grawitacyjna działa dobrze, jeśli kocioł jest umieszczony co najmniej o 2-3 m niżej niż grzejniki, czyli w piwnicy. Po zastosowaniu pompy obiegowej kocioł może być usytuowany w dowolnym miejscu domu.

Swoboda w prowadzeniu instalacji. W instalacji pompowej – inaczej niż w grawitacyjnej – rury, którymi jest transportowana woda grzewcza, mogą być prowadzone w dowolny sposób i mogą mieć dowolną liczbę załamań. Nie ma też ograniczenia co do ich długości. Dzięki temu nawet w domu parterowym, niepodpiwniczonym instalację można układać pod posadzką, a grzejniki podłączać od dołu, a nie tylko z boku.

Cieńsze rury. Instalacje z pompą mogą być wykonane z rur o mniejszych średnicach niż grawitacyjne, dzięki czemu łatwiej je ukryć. Rury o mniejszej średnicy są tańsze, więc koszty inwestycyjne – niższe.

Mniejsza bezwładność cieplna. Zwiększone dzięki pompie ciśnienie w instalacji pozwala na zastosowanie automatycznej regulacji – zaworów regulacyjnych samoczynnie dostosowujących wydajność grzejników do chwilowego zapotrzebowania na ciepło. Mniejsza ilość wody w rurach (mniejsze średnice) oznacza również mniejszą bezwładność cieplną instalacji, czyli szybszą reakcję na sygnał z układu automatycznej regulacji. To najważniejsza, bo skutkująca obniżeniem kosztów eksploatacji centralnego ogrzewania, zaleta instalowania pomp.

Równomierna temperatura. Zdarza się, że w niestarannie zaprojektowanej lub źle wykonanej instalacji grawitacyjnej nie wszystkie grzejniki osiągają zakładaną temperaturę. Tak może się zdarzyć również w starej instalacji, w której na skutek zarośnięcia rur kamieniem kotłowym wzrosną opory przepływu i gorąca woda przestanie dopływać do grzejnika w niezbędnej ilości. W instalacjach pompowych takie sytuacje zdarzają się znacznie rzadziej, bowiem woda tłoczona przez pompę jest w stanie pokonać zwiększone opory przepływu.
Bez pompy obiegowej nie mogłyby funkcjonować instalacje zasilane przez nowoczesne kotły niskotemperaturowe – ciśnienie czynne powstające w instalacji na skutek różnicy temperatury zasilania i powrotu byłoby zbyt niskie, aby pokonać opory przepływu.

Do instalacji z kotłem wiszącym pompy nie trzeba kupować osobno. Jest zamontowana wewnątrz kotła. Autor: Mariusz Bykowski		Zamontowanie pompy na tak zwanym obejściu umożliwia zdemontowanie jej, na przykład w celu naprawy, bez przerywania pracy instalacji, która w tym czasie może funkcjonować jako grawitacyjna. Autor: Wiesław Rudolf

Słabsze – do grzejników, mocniejsze – do „podłogówki”

Pompy do domów jednorodzinnych są zwykle najmniejszymi modelami w ofercie producentów.
Wybierając pompę, nie należy się kierować jej maksymalną wydajnością i maksymalną wysokością podnoszenia. Tak naprawdę te wartości niewiele mówią o pompie. Ważne, jaka wysokość podnoszenia odpowiada podanej wydajności, a nie, jaka jest maksymalna, bowiem ta zwykle odpowiada wydajności minimalnej. Trzeba zatem zawsze sprawdzić, jaka jest wysokość podnoszenia przy wydajności, która jest nam potrzebna.
Na ogół do niedużych domów (do 200 m²) wystarcza pompa o wysokości podnoszenia równej 1,0 mH₂O.
W typowych instalacjach grzejnikowych bez automatyki może wystarczyć pompa o wysokości podnoszenia zaledwie 0,5 mH₂O. Te o wyższej wysokości podnoszenia wody potrzebne są do instalacji wodnego ogrzewania podłogowego, bowiem długie, wielokrotnie załamujące się wężownice stawiają duży opór płynącej wodzie. Dodatkowo minimalna różnica wysokości między źródłem ciepła i grzejnikiem podłogowym nie sprzyja powstawaniu naturalnego ciśnienia grawitacyjnego. Dla tego typu instalacji należy już zrobić dokładniejsze obliczenia.

Najwyższy bieg – największa sprawność

Większość pomp, z wyjątkiem najprostszych modeli, ma kilka biegów – prędkości obrotowych silnika. Ułatwia to dopasowanie pompy do instalacji. Przełączanie biegów może się odbywać ręcznie lub automatycznie. Początkowo pompa może pracować na niższym biegu, a po zarośnięciu rur kamieniem, co jest równoznaczne ze wzrostem oporów przepływu, może być przełączona na wyższy bieg.
Zmieniając bieg, można również skorygować punkt pracy pompy, jeśli z powodu błędu w obliczeniach spadków ciśnienia w instalacji (w tym wypadku teoria bardzo często mija się z praktyką) pompa nie będzie prawidłowo działała. Pompa jednobiegowa musiałaby być w takiej sytuacji wymieniona na inną.
Producenci pomp zalecają, aby pracowały one na najwyższym biegu, bowiem osiągają wtedy najwyższą sprawność. Najlepiej, gdy punkt pracy pompy znajduje się w środkowej części charakterystyki. To także wpływa na zwiększenie sprawności.

Z elektroniczną regulacją

Coraz popularniejsze są pompy z płynną, elektroniczną regulacją obrotów silnika. Samoczynnie dostosowują one swoją pracę do zmieniających się warunków, dzięki czemu działają zawsze z optymalną wydajnością, a więc są cichsze, mają większą trwałość i – bardzo ważne – zużywają mniej energii.
Pompy z elektroniczną regulacją obrotów są zalecane do instalacji z zaworami termostatycznymi. Zawory te przymykają się i otwierają samoczynnie pod wpływem zmian temperatury w pomieszczeniach. Przymykanie zaworów sprawia, że w instalacji wzrasta ciśnienie. Zmiana charakterystyki instalacji (wzrost oporów przepływu) powoduje zakłócenia pracy pompy i może też być przyczyną głośnej pracy instalacji (wyraźnego szumu). Pompa wielobiegowa może być wówczas przełączona na niższy bieg, ale ponieważ przełączanie to odbywa się najczęściej ręcznie, musiałby o tym pamiętać użytkownik. Pompa z elektroniczną regulacją obrotów dostosuje się samoczynnie do aktualnych warunków.

Nie za mocna, nie za słaba

Nie warto kupować pompy o zbyt wysokich parametrach, na wyrost. Jest to nie tylko większy wydatek, ale może być też przyczyną szybszego zużywania się elementów pompy i nieprawidłowego działania instalacji. W instalacji wyposażonej w zbyt silną pompę woda płynie w rurach z nadmierną prędkością i słychać uciążliwy szum.
Jeśli nie można kupić pompy o parametrach obliczonych w projekcie, lepiej wybrać pompę o mniejszej wysokości podnoszenia. Zmniejszenie jej nawet o 20% nie spowoduje drastycznego obniżenia mocy grzejników (zaledwie o 2%), natomiast przyczyni się do zmniejszenia zużycia energii elektrycznej do napędu pompy oraz zapewni cichą pracę instalacji. Podejmując decyzję o zakupie słabszej pompy, trzeba jednak mieć pewność, że podane w projekcie parametry pompy są obliczone prawidłowo. Gdyby były zaniżone, kupno pompy o jeszcze niższych parametrach uniemożliwi poprawne działanie instalacji.

Ciche, bezobsługowe, trwałe

Nowoczesne niewielkie pompy obiegowe mają tak zwaną konstrukcję bezdławnicową (z „mokrym” silnikiem, którego łożyska są smarowane wodą tłoczoną przez pompę), są więc praktycznie bezobsługowe – nie wymagają konserwacji, uzupełniania smaru ani wymiany uszczelnień. Pracują bardzo cicho dzięki zastosowaniu łożysk ślizgowych oraz dlatego, że woda, omywając obracające się części pompy, tłumi towarzyszący temu hałas.
Pompy obiegowe są przeznaczone do pracy bez przerwy przez cały sezon grzewczy. Nowoczesne materiały zastosowane do produkcji newralgicznych elementów pompy sprawiają, że nie zużyją się one nawet przez kilkanaście lat eksploatacji.
Niebezpieczna dla pompy jest praca na sucho, czyli włączenie jej, kiedy nie ma w niej wody. Z tego powodu konieczne jest odpowietrzenie instalacji przy każdym uruchomieniu, aby usunąć z niej pęcherze powietrza. Sprzedawane są także pompy z separatorem powietrza, który usuwa je z tłoczonej wody.

Jak dobrze zamontować pompę?

Pompy instaluje się bezpośrednio na rurociągu w tak zwanym układzie in-line, w taki sposób, aby można je było łatwo zdemontować, nie niszcząc instalacji.
Przed pompą i za nią powinny się znaleźć zawory odcinające umożliwiające zdemontowanie pompy bez opróżniania instalacji z wody.
Pompy obiegowe są lekkie i nie powodują wibracji podczas pracy ani dodatkowych naprężeń rurociągu. Nie trzeba ich zatem specjalnie mocować do ściany ani do fundamentu.
Położenie pompy (poziome lub pionowe) zależy od jej konstrukcji. Wszystkie możliwe położenia określa producent dla konkretnego modelu. Najczęściej zalecane jest poziome ustawienie osi silnika. Kierunek pompowania cieczy jest oznaczony strzałką na korpusie pompy.
W instalacji pompowej należy zamontować filtr zatrzymujący cząstki stałe mogące pojawić się na skutek korozji rur lub wytrącania się osadów z wody grzewczej. Są one największym zagrożeniem dla pompy i mogą szybko doprowadzić do jej zniszczenia. Także z tego powodu przed zamontowaniem pompy instalację powinno się przepłukać.

Jak dobrać pompę do instalacji?
Oprócz tak ważnych kryteriów wyboru pompy jak jej trwałość, niezawodność i cena trzeba wziąć pod uwagę przede wszystkim jej dopasowanie do projektowanej lub wykonanej już instalacji.
Ze specjalnego wykresu zwanego charakterystyką pompy, obrazującego zależność wysokości podnoszenia pompy od jej wydajności, odczytuje się parametry jej pracy.

Wydajność pompy. Można ją obliczyć w prosty sposób, jeśli zna się moc grzewczą instalacji (jest podana w projekcie):
                                        q = Q : (1,163 · Δt)
gdzie:
Q – zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w kW,
Δt – obliczeniowa różnica temperatury wody grzewczej w przewodach zasilających i powrotnych w °C,
q – wydajność w m³/h.

Przykład. Do instalacji o mocy 10 kW i parametrach wody grzewczej: 80°C (zasilanie)/60°C (powrót) potrzeba pompy o wydajności:
                             q =  10 : (1,163 · (80 - 60)) = 0,43 m³/h

Wysokość podnoszenia. Jest zwykle określana w jednostkach zwanych metrami słupa wody (w skrócie mH₂O).
Producenci w katalogach często podają wysokość podnoszenia po prostu w metrach. Czasami wysokość podnoszenia podawana jest w barach (1 bar = 100 kPa w przybliżeniu 10 mH₂O).
Niezbędna wysokość podnoszenia pompy wynika z oporów przepływu wody w instalacji i powinna być równa sumie spadków ciśnienia na poszczególnych elementach instalacji. Ich obliczenie nie jest proste i powinien to zrobić doświadczony instalator.
Największe spadki ciśnienia w instalacji są powodowane przez kocioł, zawory regulacyjne, filtry i grzejniki. Producenci tych urządzeń muszą podać w dokumentacji technicznej spadki ciśnienia przy określonym natężeniu przepływu.
Do bardzo dokładnego obliczania oporów instalacji służą programy komputerowe, często udostępniane nieodpłatnie przez producentów grzejników lub armatury, ale posługiwanie się nimi nie jest łatwe. Jednak bardzo duża dokładność obliczeń oporów przepływu w niewielkich instalacjach nie jest niezbędna, choćby dlatego, że małe pompy produkowane są zaledwie w kilku zbliżonych do siebie wielkościach. Rzadko więc możliwe jest dopasowanie ich dokładnie do obliczonych parametrów.