- Подбор насоса для водоснабжения частного дома и гидротехнический расчет с примерами
- Общая информация
- Конструкционные различия
- Виды по типу размещения
- Какой лучше выбрать?
- Пример расчета
- Включение в систему водоснабжения
- Слабые места насосных станций и основные поломки
- Как выбрать насос для скважины. | Правильный расчёт насоса скважины.
- Введение
- Для подбора скважинного глубинного насоса нужны следующие параметры:
- Рассмотрим пример расчета погружного скважинного насоса для работы с автоматикой:
- Произведем расчет по имеющимся данным:
- Давайте рассмотрим структурно схему обвязки водопровода с насосом скважины:
- Обвязка насоса скважины
Подбор насоса для водоснабжения частного дома и гидротехнический расчет с примерами
Организовать включение в систему централизованного водоснабжения частного дома, дачи или коттеджа удается нечасто. Обычно их владельцам приходится решать вопрос об автономной системе водообеспечения своего жилища.
Но, даже если есть возможность подключения к проходящему рядом с домом городскому или поселковому водопроводу, иметь при этом на участке независимый источник воды — не самая плохая идея как с точки зрения экономической, например, используя его для полива, так и в качестве гарантии от внезапных отключений центральной системы.
Общая информация
Система автономного водоснабжения частного дома состоит из нескольких компонентов:
- Водный источник:
- Колодец— искусственная выработка‑шахта, выкопанная для сбора подземных грунтовых вод в поверхностном водоносном слое до глубины 10
15 м и укрепленная от осыпания.
- Безнапорные: «на песок» — до 50 м, «на известняк» — до 150 м.
- Артезианские — свыше 150 м.
- Абиссинские и др.
При проектировании автономной системы первым встает вопрос о подборе насоса для водоснабжения частного дома, как одной из самых ответственных и, если уж говорить о качестве работы и долговечности, наиболее дорогостоящей части гидротехнического оснащения. И выбор его обусловлен, прежде всего, типом источника воды на участке, а затем — выбранной схемой водоснабжения.
Конструкционные различия
Гидронасосы бывают следующих конструктивных типов:
- Поршневые. Теперь уже практически не применяются для небольших насосных станций ввиду громоздкости, малого кпд, невысокого жизненного ресурса.
- Центробежные. Одни из самых популярных и востребованных благодаря простоте конструкции, экономичности и высокой надежности.
- Турбинные. Подобны центробежным, но не с боковым, а осевым расположением лопаток. Более мощные и производительные. Используются в основном на промышленных гидротехнических сооружениях.
- Роторные или так называемые винтовые насосы. Отличаются малыми габаритами по диаметру, потому наиболее пригодны для подъема воды из скважин.
- Вибрационные или мембранные. Дешевые, но малопроизводительные. Известны давно выпускающиеся для дачников модели «Ручеек», «Малыш».
Виды по типу размещения
По способу размещения водоснабжающие гидронасосы подразделяются на два класса:
- Поверхностного типа. Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
- Погружные. Полностью опускаются в воду на некоторую глубину.
Иногда в отдельный класс выделяют насосные станции, которые по сути являются компактным самодостаточным водонапорным комплексом, состоящим из поверхностного насоса, накопительного мембранного бака‑гидроаккумулятора, реле давления воды и схемы управления.
Какой лучше выбрать?
Перед тем как выбрать водяной насос для дома, следует сравнить преимущества и недостатки двух их основных видов:
| Поверхностные насосы | Погружные |
|---|---|
| Устанавливаются стационарно. Проще в обслуживании. | Для ремонтно‑профилактических работ требуют подъема из скважины или колодца на поверхность. |
| Нуждаются в двух трубопроводах: всасывающем и нагнетания. | Работают только на нагнетание. |
| Максимальная высота всасывания — 10 м. Реальная, с учетом потерь в трубопроводе и запаса на понижение уровня воды в колодце — не более 7 8 м. | Подъем с глубины ниже 10 м. |
| Нуждаются в заполнении жидкостью перед первым пуском или после ремонтных работ. | Готовы к работе сразу после погружения. |
| Существует опасность перегрева мотора при длительной работе. | Погруженный в воду насос охлаждается как наружной водой извне, так и прокачиваемой изнутри. |
| Необходимость консервации на зиму для летнего варианта водопровода. | На зиму достаточно слить воду из системы. |
| Работа сопровождается шумом. | Бесшумны. |
Таким образом, для подъема воды из колодца проще использовать поверхностный насос или насосную станцию, а из скважины — погружной роторный либо центробежный.
Пример расчета
Основные необходимые данные для выбора подходящей модели поверхностного насоса для водоснабжения дома:
- Максимальное значение расхода жидкости в л/мин или м³/ч.
- Высота всасывания — разность уровней впускного патрубка насоса и поверхности воды в источнике.
- Высота нагнетания — разность уровней наивысшей точки трубопровода и выпускного патрубка насоса.
- Начальное давление, для безнапорной скважины или колодца равное атмосферному.
- Конечное — требуемое давление в домашней системе водопровода.
- Потери давления в трубопроводах зависят от расхода жидкости и качества поверхностей внутренних стенок трубопроводов, создающих трение ее движению.
Высота всасывания гидронасосов поверхностного типа не может превышать 10,33 м — высоты водяного столба, создающего равное атмосферному давление.
Для упрощения расчетов ее округляют до 10 м, а создаваемое давление приравнивают одной технической атмосфере, 1 ат = 1 кГс/см², или примерно 1 бару
Высота нагнетания, или напор, определяется техническими параметрами и мощностью агрегата.
Часто значение напора путают с давлением, называя одно другим. Эти величины эквивалентны, но в точности не равны друг другу. Давление на выходе насоса зависит только от его технических характеристик, а напор — от совокупности внешних условий: скорости потока и расхода жидкости, ее температуры, высоты над уровнем моря и пр.
При расчете все величины давлений системы в паскалях, барах, атмосферах и других единицах приводят к эквивалентным значениям напора в метрах.
Приведем пример, приняв геодезический уровень размещения насосной станции за нулевой:
- Расход жидкости, обеспечиваемый гидронасосом — 40 м³/ч. Это вполне достаточное значение потребления для нужд домашнего хозяйства.
- Уровень воды в колодце ниже нулевого на 4 м.
- Верхняя точка подъема воды на 15 м выше его.
- Суммарные потери во впускном и выходном трубопроводах можно найти в таблицах для конкретного типа труб, но обычно их рассчитывают исходя из того, что на каждых 10 м трубопровода теряется 1 м напора, потому примем их равными (15 м + 4 м) / 10 = 1,9 м.
- Конечное давление в верхней точке примем равным 1 бару
9,87 м.
Суммарный напор гидронасоса будет равен:
4 м + 15 м + 1,9 + 9,87 = 30, 77 м.
Если водонасосная станция устанавливается не в расположенном рядом с колодцем кессоне, а в доме, следует также учесть потери напора на длине подводящего трубопровода.
Для каждого насоса существует эксплуатационная характеристика, показывающая падение напора в зависимости от расхода и имеющая примерно такой вид:
Выбирая конкретную модель насоса, следует сообразовывать расчетные величины параметров с паспортными значениями для выбранного экземпляра агрегата в требуемой рабочей точке.
Гидравлическую мощность насоса можно найти по эмпирической формуле:
Р (Вт) = 2,725 x Расход (м³/ч) x Напор (м).
Для нашего примера получим: 2,725 x 40 x 30,77 = 3,354 кВт.
Подробнее о расчете и подборе насоса для водоснабжения загородного дома смотрите в этом видео:
Включение в систему водоснабжения
Как говорилось выше, более других удобны в установке и эксплуатации готовые насосные станции, технические характеристики которых пригодны для водообеспечения небольшого дома на семью из 2
3 человек или дачи.
Подключение их сводится к нескольким простым шагам:
- Выбор места размещения.
- Подготовка надежного основания.
- Подведение необходимых трубопроводов.
- Всасывающую трубу, опускаемую в колодец, необходимо оборудовать сетчатым фильтром и обратным клапаном. Опустить ее следует на глубину не выше 1 м от поверхности воды.
- Подключение электрической сети и защитного заземления.
Внимание! Все водяные электронасосные агрегаты должны иметь защитное заземление или зануление, без которых их эксплуатация недопустима. Подключение их к силовому электрощиту необходимо производить через УЗО и автомат максимального тока.
Слабые места насосных станций и основные поломки
Выпускающиеся промышленностью насосные станции, или так называемые самовсасывающие насосы, привлекают:
- доступной ценой, меньшей, чем при отдельном приобретении всех комплектующих;
- компактными размерами;
- удобством установки и обслуживания;
- готовностью к эксплуатации сразу после приобретения.
Однако в их использовании имеются и недостатки:
8‑ю метрами высота всасывания. Ее можно увеличить на пару метров, расположив агрегат в заглубленном кессоне рядом с колодцем.
Неисправности насосных станций могут быть вызваны следующими причинами:
- Внезапное отключение электроэнергии часто сопровождается гидроударом, способным нанести непоправимые повреждения.
- Загрязненность и низкое качество воды приводят к повышенному износу лопаток центробежного гидронасоса и заиливанию бака.
- Несоответствие условий эксплуатации техническим параметрам.
Например, одна из распространенных поломок связана с завышенным водопотреблением, когда частота включения/выключения станции значительно превышает паспортную. Это приводит к разрыву мембраны в баке‑гидроаккумуляторе.
Станция при этом не может создать требуемое давление в системе и частота включений еще больше увеличивается. Проверяется нажатием ниппеля на обратной стороне бака: если оттуда потекла вода — мембрана требует замены.
Еще одной распространенной неисправностью является поломка или неправильная регулировка реле давления, которая приводит к непрерывной работе станции без отключений.
Регулируется реле двумя пружинками разного размера. Большой устанавливают нижний порог, а маленькой — разницу между верхним и нижним.
Жители городских домов или квартир нечасто задумываются о том, что, подходя к крану на кухне либо в ванной и просто открывая его, они включают в работу отточенную для ее создания столетиями научных открытий, изобретений и инженерных решений огромную и сложную систему добычи водных ресурсов, их доставки и распределения.
Те же, кому приходится создавать для своего жилища такую систему в миниатюре, по‑настоящему дорожат ценностью этого поистине незаменимого источника жизни — воды.
Как выбрать насос для скважины. | Правильный расчёт насоса скважины.
ТД ВиКо В нашей статье Вы найдете подробное описание правильного выбора насоса для скважины, благодаря статье Вы сможете самостоятельно выбрать подходящий Вам насос без лишних затрат, а также избежите ошибок большинства.
Введение
Обвязка скважинного водоснабжения, это весьма трудоемкий процесс, который требует не только физических, но и умственных способностей.
Первое, что нужно знать о выборе скважинного насоса — это параметры скважины. К ним относят:
1. Глубина скважины
2. Дебит скважины (количество пополнения воды в час) Так средне статистическая бытовая скважина производит 1,5-2,0 куба воды в час.
3.Зеркало воды (уровень воды от поверхности земли до начала водяного столба в скважине)
Диаметром скважины зачастую можно пренебречь. Связано это с тем, что в большинстве случаев используется обсадная труба 125мм (120мм скважина), что подходит для стандартных бытовых насосов 3,5″ (88,9мм) и 3″ (76,2мм). Встречаются насосы 4″ (101,6мм) для скважин 135мм или 160мм, но они обычно уже приближены к классу колодезных насосов 6″ (152,4мм). Такие насосы рассчитаны на небольшие глубины.
Следует добавить, что выбранный диаметр насоса «впритык» приводит к лишней трате денег. А связано это с тем, что насос охлаждается в процессе работы водой, которая циркулирует в скважине, поэтому нужен запас 20-30мм. Итоговый внутренний диаметр обсадной трубы равен 20-30мм + диаметр насоса в миллиметрах.
Отметим, что расчёт насоса для колодца осуществляется аналогично расчету насоса скважины. Так что, описанный в статье способ расчета насоса скважины отлично подходит для выбора и расчета колодезного насоса.
Сам же диаметр скважины влияет на количество воды имеющейся в запасе столба воды и конечную стоимость насоса. Почему стоимость насоса зависит от диаметра скважины? Дело в том, что если дебет маленький, а расход воды большой, то возникает ситуация, когда столб воды начинает медленно уходить вниз. Это влияет на повышение сопротивления столба поднимаемой воды насосом, что приводит к покупке более мощного и производительного насоса.
Также объем воды в скважине влияет на скорость ее пополнения и количество включений насоса в час. Чем реже насос включается тем лучше. Минимальное расчетное количество не более 30-50 включений в час. Всё это высчитывается из простой зависимости (Расход на потребителей [л/час]/(Дебет скважины [л/час]) x (Расход на потребителей [л/час] / объем столба воды [л]) = кол-во включений/час.
Более подробно, с примерами, про установку с обвязкой погружного насоса в скважину своими руками Вы сможете узнать прочитав статью до конца.
Для подбора скважинного глубинного насоса нужны следующие параметры:
1. Уровень погружения насоса в столбе воды.
Как правило все бытовые насосы центробежного типа могут погружаться в столб воды не более 30 м, но есть бытовые насосы, к примеру Aquatech, которые могут погружаться в столб воды до 80 метров, а вот винтовые насосы погружаются не более чем на 15-20 метров.
Такие параметры заложены не спроста, ведь объем воды, который будет давить на насос, может с легкостью повредить механизм насоса: сальники, корпус и т.д.. Так что перед покупкой скважинного глубинного насоса обязательно ознакомьтесь с этим параметром, который будет прописан в инструкции по эксплуатации насоса.
2. Расстояние от скважины до дома или точки потребления.
Это неотъемлемая часть в подборе погружного скважинного насоса. Ведь каждые 10 метров трубы по горизонтали равны потере давления примерно 0,1 атм. Каждый отвод трубы т.е. угол поворота , это потеря давления около 0.11 атм. Тройник и обратный клапан установленные на скважине до реле давления съедают около 0,39 атм на элемент.
3. Количество точек подключения.
К точкам подключения относят унитаз, стиральные и посудомоечные машины, умывальники , раковины, душевые кабины и т.д. В общем точки — это элементы водоотведения где будет происходить разбор воды.
Усредненный расход воды на точку около 10 литров в минуту.
4. Производительность насоса скважины.
Подбирается от одновременного использования точек воды. Допустим, кухонная мойка и душевая кабина потребляют одновременно около 20 литров в минуту. Следовательно, насос должен обеспечить их бесперебойную работу, и при этом у него было наименьшее число выключений в час.
Если скважинный насос будет сильно мощный, то он будет часто включатся и выключатся, а это большая ошибка при подборе скважинного насоса. Циклы включений и выключений насоса строго регламентированы производителем. Так частые циклы работы насоса вредят его двигателю.
Двигатель у них мощный, но нежный.
Большинство производителей рекомендуют не более 50 циклов в час, однако, на практике лучше придерживаться не более 15-20 включений в час (идеальный вариант). Такой насос прослужит дольше.
Соответственно из этих правил скважинный насос должен работать без прерывно во время пользования «точками разбора воды».
5. Мощность насоса.
Мощность скважинного насоса легко подсчитать, нужно просто соблюсти все выше приведенные пункты.
Выведем формулу расчета скважинного насоса:
А- Глубина скважины
Б- Горизонтальный участок трубы
В- Сопротивление напору (совокупность фильтров, углов, тройников в магистрали)
Г- Зеркало воды от верхнего уровня грунта
Д- Дебет скважины
Т- Количество одновременно используемых точек разбора воды (обычно берется 1т=10л/мин)
Е — Итоговое значение необходимого напора насоса
Д (л/мин) >= Пиковое потребление л/мин (1 м.куб./час = 16,66 л/мин)
Как правильно перевести м.куб. в л.мин >>> XX м.куб.*1000 / 60 = XX л/мин
А+Б+В+Г = Е, при условии Д = Т
Рассмотрим пример расчета погружного скважинного насоса для работы с автоматикой:
Глубина скважины: 30м (А)
Насос всегда поднят от дна скважины на 2-3 метра.
Допустим возьмем подъем 2м. В результате (А = 28м).
Горизонтальный участок трубы (Б) :
От скважины до дома: 20м или 0,2атм по горизонту, (Б = 20м)
Сопротивления напору (В) :
Наличие 5 поворотов трубы (0,5атм = 50м);
обратный клапан (0,39атм = 39м) и фильтр (0,4 атм =40м), (В = 129м)
Необходимо учесть, что если глубина скважины составляет более 60м, то необходимо установить 2 обратных клапана — один ставится непосредственно после насоса, а второй на высоте 45-50м.
Также большинство производителей рекомендуют ставить обратный клапан после насоса через расстояние от 1 до 5 м, но этим можно пренебречь на малых глубинах.
Зеркало воды возьмем: 5м (Г)
Учтем зеркало воды и получим столб воды в котором будет находиться насос 28м-5м=23м (А=23м)
Знаете ли Вы, что насос испытывает нагрузку подъема жидкости начиная с конца столба воды.
В этом примере зеркало 5м — следовательно насосу потребуется преодолеть сопротивление столба воды в 5м по вертикали. Таким образом, сопротивление по напору составит 0,5атм (10м=1атм).
Однако надо учесть сезонные колебания столба воды — это порядка 10м, т.е. добавляем еще 1атм потерь.
В итоге: Г=5+10=15м (Г=15м)
Дебет: 1,8 м.куб./час (Д)
Если Вам неизвестен дебет Вашей скважины, то смело можете брать 1,2-1,4 м.куб/час
Произведем расчет количества воды, производимое скважиной:
Д= 1,8*1000/60 = 30 л/мин
Точек разбора воды: возьмем одну (Т)
Д>Т — значит вода не убывает в скважине, следовательно насосу нет необходимости работать на столб воды в скважине, при ее опустошении ==> (А = 0)
Произведем расчет по имеющимся данным:
Переводим величины горизонтальных потерь в вертикальные (10м по горизонтали = 1м по вертикали):
(Б+В)/100 ==> (20м+129м)/100 = 1,49м ; Г=15м
А+Б+В+Г = Е, при условии Д = Т
15м+1,49м = 16,49м => Е = 16,49м (16,49м/100 = 1,649атм)
1,649м (2атм) эта высота будет потрачена только на подъем воды до реле давления. т.е. мы получим на выходе трубы давление воды не более 0,1 атм.
Исходя из этого нам нужно получить на выходе, т.е. в точке разбора воды около 2,6 атм (26м).
Следует помнить, что если Вы используете автоматику, то давление в гидроаккумуляторе устанавливается всегда на 0,1атм меньше давления включения автоматики . Также необходимо знать, что гидроаккумулятор стабилизирует давление в системе и его сопротивлением можно пренебречь.
Правильно настроенный гидроаккумулятор прослужит дольше.
Если у Вас многоэтажный дом, то необходимо учесть подъем до самой верхней точки разбора, из учета 10м=1атм потерь.
В итоге получаем: 2,6 + 2 + Hверхней точки[атм] = 4,6атм (46м).
Делаем вывод, что подъем насоса должен быть не менее 46 метров.
46м + 10% = 50,6м => Идеальным вариантом будет насос с подъемом 50 метров.
Всегда делаем минимальный запас 5-10% по мощности насоса. Это уменьшит его износ и позволит работать двигателю более стабильно при перепадах напряжения и пусках насоса.
Из полученного расчета получаем список подходящих насосов:
Aquario ASP 1Е 45-90(напор 45 м, КАБЕЛЬ 35м.) — Запас по давлению 24%
Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор 45 м, кабель 25 м) — Запас по давлению 14%
BELAMOS Насос скважинный TF3- 60 (напор 60 м, длина кабеля 35 м) — Запас по давлению 62%
WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%
Самый минимальный подходящий вариант и при этом финансово привлекателен:
WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%
Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор 45 м, кабель 25 м) — Запас по давлению 14%
Самый идеальный вариант:
WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м) — Запас по давлению 34%
С таким скважинным насосом и напор будет хороший и в дальнейшем можно немного расширить длину горизонтального водопровода или добавить большее число точек разбора, без критичных для двигателя нагрузок.
Давайте рассмотрим структурно схему обвязки водопровода с насосом скважины:
Обвязка насоса скважины
Для правильной обвязки скважинного насоса нам понадобится:
- Насос
- Обратный клапан ГГ + ниппель (либо обратный клапан ГШ)
- Муфта ПНД с наружной резьбой
- Труба ПНД
- Оголовок герметичный ОГС 113/125 или ОГС 127/165 (зависит от диаметра обсадной трубы)
- Угол ПНД обжимной (для поворота трубы)
- Шнур полиамидный 6мм или 8мм (для подвешивания насоса)
- Автоматика
Бывает три типа автоматики:
1. Блочная (собирается по частям и состоит из Штуцера 5-ти выводного, Штуцера 3-х выводного; Реле давления PM/5G, PA 12 MI; Манометра; Датчика сухого хода; Реле протока воды WATTS)
2. В сборе (Реле давления PM/5-3W, Турбипресс)
3. В сборе с компенсатором гидроударов (Блок автоматики PS-01A, PS-01С)
Следует учесть, что у гидроаккумулятора указывается полный объем.
Помните, основное предназначение — компенсация гидроударов.
Слишком большой объем может привести к эффекту застаивания воды .
Так гидроаккумулятор на 24л будет запасать всего 11,3л.
Если гидроаккумулятор будет удален от автоматики, то дополнительно понадобится Муфта ПНД с наружной резьбой 1″ и Муфта ПНД с внутренней резьбой 1″
Муфта ПНД с наружной резьбой 1″ для отвода трубы после автоматики
Дополнительные элементы сантехники на Ваше усмотрение (краны, тройники, ниппели и т.д.)
Кессон (На Ваше усмотрение)
Кессон — это колодец, в котором размещается верхняя часть скважины и герметичный оголовок. Применяется как правило для избегания попадания мусора на поверхность участка скважины. Также в декоративных целях, когда скважина находится где-то на участке. Состоит из кольца полимерно-песчаного, конуса, дна и люка.
Крепится на открытые участки трубопровода в скважине (до воды) и трубе проложенной до дома (в утеплителе). Также кабель бывает двух исполнений: наружный кабель (крепится на поверхности трубы) и внутренний кабель (протягивается внутри трубы).
Как правило для наружного кабеля используется не пищевая термоусадка , но для внутреннего кабеля помимо пищевой термоусадки понадобится еще специальный сальник АКС1 для введения кабеля в трубу и тройник с внутренней резьбой под сальник на 3/4 или 1/2. Как правило обычно подходит тройник 1″х3/4х1″ или 1″х1/2х1″.
Также Вы всегда можете проконсультироваться у наших менеджеров, позвонив по телефону (351)222-10-92, заказать звонок (через форму на сайте) или связаться он-лайн.
