Pompa obiegowa CO – rodzaje, podstawowe kryteria doboru, optymalizacja pracy urządzenia

Pompa obiegowa CO ma przede wszystkim zapewniać odpowiedni przepływ wody w instalacji grzewczej, ale to nie wszystko. Oprócz tego, nowoczesne urządzenia tego typu automatycznie regulują moc, co pozwala utrzymać właściwą temperaturę w budynku w warunkach zmiennego zapotrzebowania i zaoszczędzić energię elektryczną. Pompy obiegowe CO przyczyniają się więc również do obniżania kosztów eksploatacji systemu grzewczego, zwiększają też jego żywotność.

Spis treści

1. Rodzaje pomp obiegowych ‒ pompy dławnicowe i bezdławnicowe
2. Najważniejsze kryteria doboru pompy obiegowej CO
3. Płynna regulacji prędkości i elektroniczne sterowanie pomp obiegowych CO

Rodzaje pomp obiegowych ‒ pompy dławnicowe i bezdławnicowe

Pompa obiegowa CO ma na celu zapewniać krążenie wody w zamkniętym obiegu w systemie grzewczym. W rezultacie energia cieplna jest stosunkowo szybko i równomiernie rozprowadzana po wszystkich odbiornikach ciepła, co przyczynia się do optymalizacji kosztów ogrzewania. Ponadto, dzięki zwiększeniu ciśnienia w instalacji można zastosować rury o mniejszej średnicy, obniżając nakłady inwestycyjne.

Podstawowy podział pomp obiegowych CO, ze względu na typ uszczelnienia, obejmuje:

• pompy dławnicowe;
• pompy bezdławnicowe. 

Dławnicowa pompa obiegowa CO to urządzenie o konstrukcji starszego typu wyposażone w charakterystyczną dławnicę. Dławnica to układ uszczelnienia mechanicznego, składający się m.in. z pierścieni uszczelniających, które zapobiegają wyciekowi wody z wnętrza pompy. Element ten otacza wał pompy, a w zależności od konstrukcji jego zacisk może być regulowany przez śruby i nakrętki.

Mechanizm dławnicy jest dość złożony i wymaga regularnej konserwacji. Wał pompy przechodzi przez korpus i wymaga łożyskowania oraz smarowania, co zwiększa rozmiar całej konstrukcji. Po pewnym czasie ulega on naturalnemu zużyciu i powinien zostać wymieniony. Niektóre modele mają też łożyska samosmarujące. Silnik w takich pompach jest często chłodzony powietrzem, potrzebuje więc wentylatora i większej obudowy.

Dławnicowe pompy obiegowe CO są mocne i mogą pracować w ciężkich warunkach, jak np. wysokie ciśnienie, wysoka temperatura, obecność zanieczyszczeń. Mogą też transportować substancje agresywne i wodę chłodzącą. Zapewniają możliwość serwisowania – poszczególne elementy, jak np. wirnik, łożyska, można wymienić bez konieczności wymiany całego urządzenia. Zastosowanie wentylatora do chłodzenia silnika uniezależnia jego pracę od przepływającego medium. W warunkach prawidłowej i regularnej konserwacji żywotność tej pompy obiegowej sięga nawet do kilkudziesięciu lat. Pompy dławnicowe cechują się wysoką sprawnością i dają dużo możliwości montażowych. Są wykorzystywane głównie w większych systemach, takich jak: 

• kotłownie miejskie i przemysłowe;
• zakłady przemysłowe, 
• bloki mieszkalne;
• sieci ciepłownicze;
• stacje uzdatniania wody. 

Wśród wad tego rodzaju pompy obiegowej CO należy wskazać: skomplikowany montaż, konieczność regularnej konserwacji, ryzyko wycieków i ryzyko zatarcia pompy podczas pracy na sucho. Podsumowując – pompy dławnicowe to solidne urządzenia, jednak są dość wymagające w eksploatacji. 

Bezdławnicowa pompa obiegowa CO to taka, w której wał silnika i wirnik są zamknięte w jednej, hermetycznej obudowie. To urządzenie mokrobieżne – silnik chłodzony jest przed przegrzaniem i przeciążeniem za pomocą pompowanej cieczy. Dodatkowo przepływające medium pełni jeszcze jedną ważną funkcję – smaruje łożyska wirnika, zmniejszając potrzebę konserwacji. Pompa bezdławnicowa nie ma uszczelnień mechanicznych czy elementów, które wymagałyby okresowej wymiany. Jest więc urządzeniem praktycznie bezobsługowym. Prosta regulacja, cicha praca oraz kompaktowe wymiary sprawiają, że bezdławnicowa pompa obiegowa CO najlepiej sprawdza się w: 

• domowych instalacjach;
• małych kotłowniach;
• systemach solarnych;
• małych systemach chłodzenia i klimatyzacji. 

Wśród najważniejszych ograniczeń tych urządzeń należy wskazać m.in. stosunkowo niewielką wydajność (w porównaniu do pomp dławnicowych). Nie sprawdzą się zatem w dużych, wydajnych systemach i w tłoczeniu agresywnych substancji o wysokiej temperaturze. Poza tym, w przypadku usterki nie wystarczy wymiana komponentów, z reguły trzeba wymienić całą pompę. 

Najważniejsze kryteria doboru pompy obiegowej CO

Dobór pompy obiegowej CO opiera się na dwóch parametrach: wymaganym wydatku objętościowym Q i wymaganej wysokości podnoszenia H, z uwzględnieniem specyfiki instalacji. 

Wydatek objętościowy (Q)

Wydatek pompy, wyrażany w l/min lub m³/h, odpowiada zapotrzebowaniu systemu na przepływ czynnika grzewczego. Zbyt niski wydatek może doprowadzić do niedogrzania pomieszczeń, natomiast przewymiarowana pompa spowoduje zbędne zużycie energii, hałas hydrauliczny i szybsze zużywanie podzespołów. Wartość Q oblicza się na podstawie zapotrzebowania na ciepło i różnicy temperatur zasilania oraz powrotu w instalacji.

Wysokość podnoszenia (H)

Wysokość podnoszenia pompy określana jest w metrach słupa wody. Wartość ta odzwierciedla zdolność pompy do pokonywania strat ciśnienia związanych z oporami hydraulicznymi w instalacji. Opory wynikają z długości przewodów, liczby i rodzaju kształtek oraz zaworów. Przykładowo, w instalacjach ogrzewania podłogowego zwykle występują większe opory hydrauliczne z powodu długich rur prowadzonych w pętli, w porównaniu do tradycyjnych instalacji grzejnikowych. 

Innym ważnym czynnikiem, który ma wpływ na dobór pompy obiegowej CO jest specyfika i wielkość instalacji grzewczej. Ma to znaczenie w następujących aspektach:

• opory hydrauliczne: im więcej elementów w instalacji, tym pompa musi wytworzyć wyższe ciśnienie, aby przezwyciężyć opory i zapewnić wymagany przepływ;
• wydatek pompy: w większych instalacjach wymagane jest dobranie pompy o większym wydatku, aby utrzymać odpowiedni przepływ czynnika grzewczego;
• liczba kondygnacji: pompa obiegowa musi wygenerować odpowiednio wysokie ciśnienie, aby zapewnić wymagany przepływ w pionie;
• zróżnicowanie zapotrzebowania na ciepło: aby zapewnić równomierne ogrzewanie często stosuje się pompy z regulacją prędkości. 

Oprócz Q, H i wielkości instalacji, na etapie doboru pompy obiegowej CO, należy wziąć pod uwagę również takie parametry, jak:

• konstrukcja pompy;
• rodzaj medium grzewczego;
• zakres temperatur;
• rodzaj instalacji (otwarta lub zamknięta);
• sprawność;
• hałas i wibracje;
• odporność na zmienne warunki pracy;
• ochrona przed suchobiegiem i przegrzaniem.

Dostosowanie pompy do konkretnej instalacji obejmuje także tryby pracy i sterowanie. Obecnie pompy obiegowe wyposażone są w funkcję modulacji wydajności (regulacja prędkości), która automatycznie dostosowuje przepływ do aktualnego zapotrzebowania na ciepło, co pozwala na zmniejszenie zużycia energii. Warto także zwrócić uwagę na klasę energetyczną (współczynnik efektywności energetycznej EEI), ponieważ pompy o niskim poborze mocy mogą znacząco obniżyć koszty eksploatacji systemu grzewczego. Ponadto, w nowoczesnym budownictwie wybór pompy powinien uwzględniać kompatybilność z automatyką budynku, co umożliwia precyzyjne zarządzanie instalacją grzewczą, poprawiając jej energooszczędność.

Płynna regulacji prędkości i elektroniczne sterowanie pomp obiegowych CO

Pompy obiegowe CO, zgodnie z obowiązującymi przepisami dotyczącymi efektywności energetycznej, powinny być wyposażone w funkcję automatycznej regulacji, np. regulację prędkości, w celu zwiększenia efektywności energetycznej instalacji grzewczych. Płynna regulacja prędkości obrotowej dostosowuje obroty pompy do zmieniających się warunków w instalacji, co pozwala na precyzyjniejsze zarządzanie energią. W praktyce oznacza to, że pompa pracuje z niższą prędkością w okresach, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest mniejsze, na przykład w nocy lub w okresach przejściowych.

W momentach, gdy system grzewczy wymaga większej mocy (np. przy dużym spadku temperatury zewnętrznej), pompa automatycznie zwiększa obroty, zapewniając odpowiednią ilość ciepła. Płynna regulacja może przyczyniać się do znacznego zmniejszenia zużycia energii elektrycznej przez pompę obiegową w porównaniu do modelu ze stałą prędkością obrotową. Tego typu rozwiązania są szczególnie efektywne w przypadku większych instalacji grzewczych o dużej zmienności zapotrzebowania na ciepło.

Nowoczesne pompy obiegowe CO wykorzystują zaawansowane technologie elektronicznego sterowania dla jeszcze lepszej optymalizacji pracy. Silniki EC (elektronicznie komutowane, spotykane najczęściej w pompach bezdławnicowych) charakteryzują się wysoką sprawnością i niższym zużyciem energii, a wbudowane sterowniki mikroprocesorowe automatycznie dostosowują wydajność pompy do zmieniających się warunków pracy instalacji.

W większych systemach pompy współpracują z systemami zarządzania instalacjami budynkowymi BMS (Building Management System), co umożliwia centralne zarządzanie i optymalizację całej instalacji grzewczej. Coraz częściej integruje się je także z inteligentnymi systemami zarządzania budynkiem (Smart Home), co umożliwia zdalne monitorowanie i regulację parametrów pracy, zwiększając efektywność energetyczną. Do integracji z automatyką budynkową i do zdalnego sterowania służą interfejsy, takie jak Modbus, BACnet, KNX.

Dzięki elektronicznemu sterowaniu, pompy obiegowe mogą pracować w trybie proporcjonalnej lub stałej regulacji ciśnienia, poprawiając efektywność w różnych systemach.

• Zobacz: TOP 10 największych osiedli mieszkaniowych w Polsce

Zobacz galerię 28 zdjęć

Autor: Archicom

Olimpia Port, inwestycja firmy Archicom. Zakończenie przedsięwzięcia nad Odrą

W trybie proporcjonalnym pompa automatycznie dostosowuje ciśnienie w zależności od zmiennego przepływu, np. gdy zawory termostatyczne na grzejnikach się zamykają, redukuje obroty, zmniejszając zużycie energii i hałas hydrauliczny.

W systemach wymagających stałego ciśnienia, np. w ogrzewaniu podłogowym, stosuje się stałą regulację ciśnienia – pompa utrzymuje określony poziom ciśnienia niezależnie od zmian w instalacji, co zapewnia stabilną pracę i równomierne ogrzewanie. Wpływa to również na mniejsze zużycie mechaniczne i wydłużenie żywotności pompy. Do optymalizacji służy także funkcja nocnego obniżenia wydajności, która pozwala na zmniejszenie prędkości pompy w godzinach nocnych, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest mniejsze, co prowadzi do oszczędności energii.

inż. Marianna Leśniewicz