Расчет поверхностного насоса: как рассчитать напор насоса поверхностного

Вступление

Наряду с погружными насосами, широкое применение находят поверхностные насосы, которые рассчитаны на забор воды с небольшой глубины, из неглубокого колодца, скважины или открытого водоёма.

О поверхностных насосах

Второе название этого типа насоса, насос самовсасывающий поверхностный. По самому названию, понятно, что данный тип насоса предназначен для забора воды с небольших глубин, и подаче забранной воды на высоты, значительно превышающие глубину забора.

Источники индивидуального водоснабжения для поверхностного насоса, неприхотливы и проще в устройстве. Подойдут: открытый водоем, неглубокий колодец, простая скважина длинной до 8 метров.

Простое правило! Устанавливается поверхностный насос не далее 4 кратной глубины забора воды. Если насос поднимает воду с 4-х метров, то стоять от скважины он может не дальше 16 метров.

Сложное правило! На самом деле (более точно) зависимость между глубиной забора воды и местом установки насоса не линейная. Более точное место установки поверхностного насоса лучше определить по таблице:

Таблица 1

Характеристики поверхностного насоса

У поверхностного насоса есть две важные расчетные характеристики, по которым данный тип насоса и подбирается. Это:

О производительности насоса, я подробно писал тут, повторяться не буду, производительность самовсасыващего насоса считается аналогично.

Расчет напора самовсасыващего (поверхностного) насоса

Рассчитывается напор поверхностного насоса из следующего правила:

Максимальный (паспортный) напор поверхностного насоса должен быть больше сумм расстояний от уровня забора воды до емкости воды установленной в доме (гидроаккамулятора или бака), с учетом потер напора на трение.

Формула расчета напора самовсасыващего насоса

Н (требуемый напор)=A+B+D

• Н– требуемый напор насоса;
• А– Величина постоянная. Это нормативный (достаточный) напор воды на выходе из сантехнических приборов. Обычно берут 20 метров.
• B– Потеря напора в трубах водопровода на трение (запас на уверенную работу). Рассчитываются по таблицам. В этом значении не нужно учитывать вертикальную трубу.
• D– Высота от точки забора воды до насоса.

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с гидроаккумулятором

Наличие собственной скважины решает множество проблем хозяев загородного дома. Но для того чтобы автономное водоснабжение работало бесперебойно, и в любой момент на используемой точке потребления обеспечивалось необходимое давление воды, требуется правильно подобрать оборудование и грамотно смонтировать вся систему водопровода.

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с гидроаккумулятором

Один из путей решения проблемы – установка гидроаккумулятора. Этот важный элемент системы не только создает запас воды, но, что самое главное, поддерживает ее давление во внутреннем водопроводе на требуемом уровне, необходимом для корректной работы всех подключенных устройств и сантехнических приборов. Естественно, что параметры насоса и гидроаккумулятора должны быть согласованы между собой. Как правильно сделать выбор? – в этом поможет калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с гидроаккумулятором.

Необходимые пояснения по проведению расчётов даны ниже.

Цены на скважинный насос

Калькулятор расчета напора скважинного насоса для системы с гидроаккумулятором

На чем строится расчет создаваемого насосом напора?

Гидроаккумулятор — это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на два отсека – воздушный и водяной. В воздушном отсеке заранее создано определённое давление – нижний порог напора воды в системе домашнего водопровода. По мере заполнения водой давление в гидроаккумуляторе нарастает, и при достижении установленного верхнего порога срабатывает реле, которое управляет питанием насоса – закачивание воды прекращается. Таким образом, в гидроаккумуляторе всегда поддерживается тот уровень давления, который будет оптимальным для работы водопроводной системы.

По сути, в вопросах создания напора «зона ответственности» скважинного погружного насоса заканчивается именно на гидроаккумуляторе.

Отсюда следует, что создаваемого насосом напора должно быть достаточно:

• Для поднятия воды с глубины скважины, считая от динамического уровня воды, до точки установки гидроаккумулятора.
• Для преодоления гидравлического сопротивления участков водопровода от скважины до места установки гидроаккумулятора. Чем меньше диаметр труб, и чем протяженнее участки, тем выше потери давления. Именно поэтому гидроаккумулятор стараются устанавливать как можно ближе к скважинам. Имеет значение и материал труб – в стальных трубах ВГП сопротивление значительно выше, чем в полимерных.
• Для наполнения аккумулирующего бака до верхнего уровня срабатывания реле давления.

Естественно, насос должен обладать еще и определённым эксплуатационным резервом, чтобы ему не приходилось работать на пределе своих возможностей.

Все эти параметры учтены в программе калькулятора расчета.

Результат будет показан в нескольких единицах измерения – метрах водяного столба, атмосферах (бар) и килопаскалях. По этим значения и нужно будет подбирать подходящий насос.

Для насосов, работающих без гидроаккумулятора , и напрямую подающих воду на точки потребления, расчет напора будет несколько иным — для этого случая предусмотрен свой калькулятор.

Другим важным параметром выбора является производительность насоса – ее расчет также реализован в специальном калькуляторе.

Особенности выборы скважинного насоса

Эти приборы рассчитаны на подъем воды со значительных глубин, что предопределяет особенности их конструкции. Как устроены погружные насосы для скважин , и на что ориентироваться при их выборе – читайте в отдельной публикации нашего портала.

Расчёт скважинного насоса: формула и пример подробного расчета

Вступление

В прошлой статье серии «Водоснабжение дома своими руками», мы выбирали скважинный насос исходя из общих технических характеристик насосов имеющихся в продаже. Охватить все продающиеся насосы невозможно, но представление, какие бывают насосы, мы получили.

В этой статье, пойдем другим путем. Произведем расчет технических характеристик скважинного насоса исходя их своих потребностей в воде, а также имеющейся скважины.

Еще раз о скважине

Скважина, несомненно, лучший вариант индивидуального водоснабжения дома (читать о выборе источника). В одной из статей сайта я писал, как самостоятельно сделать скважину (тут). Здесь дополню данные о размерах скважин, они имеют непосредственное отношение к расчету скважинного насоса.

Так как скважину бурят бурами основа которых труба, то и размеры стандартных скважин разумно обозначать, как и размеры труб, в дюймах. Можно выделить три стандартных (по практике бурения) размера скважин индивидуального водоснабжения:

• Скважина в три дюйма (75 мм);
• Скважина в четыре дюйма (100 мм);
• Скважина более 4-х дюймов, чаще 110 мм.
• На сегодня бурят скважины до 150 мм.

В расчете скважинного насоса диаметр скважины нужно привязать к диаметру насоса, ведь по определению, насос нужно опускать в скважину.

Зачем нужен расчет скважинного насоса

Мы прекрасно понимаем, что монтаж насоса в скважину делается не на один сезон. Поэтому, выбрать скважинный насос нужно так, чтобы он, во-первых, смог обеспечить потребности в воде с некоторым запасом, а во-вторых, нужно подобрать так, чтобы насос смог работать в этой скважине, которая тоже имеет свои характеристики.

Расчёт скважинного насоса по шагам

Расчет 1. Диаметр насоса

Скважинный насос это элемент общей системы водоснабжения. Все элементы системы взаимосвязаны и их характеристики должны быть привязаны друг к другу. Согласитесь, нельзя пробурить скважину на воду диаметром 75 мм и купить для неё насос с диаметром корпуса 4 дюйма.

Результат 1. По размеру скважины получаем первый расчетный параметр насоса: его диаметр. Здесь важно помнить, что между корпусом насоса и стенками скважины нужен зазор 10-30 мм.

Расчет 2. Производительность скважинного насоса

Производительностью скважинного насоса называют его способность перекачивать определенное количество литров воды в час или литры в секунду или кубические метры воды в час. Производительность насоса считаем из своих потребностей.

Расчет производительности насоса делается на максимальное нереальное потребление воды. То есть, принимается, что все сантехнические приборы дома будут открыты в течение часа. Полученную сумму кубометров в час умножим на поправочный коэффициент.

Для расчета рекомендую воспользоваться двумя расчетными таблицами. Первая таблица позволит посчитать нереальный (расчетный) расход воды для каждого прибора, который есть в доме и на участке. Считаем в литрах/час.

Во второй таблице в серых графах ищем рассчитанный нереальный расход и смотрим в строке реальный расход воды нужный для выбора насоса.

В таблице указаны данные в литрах в секунду. Эту единицу измерения нужно перевести в кубические метры в час. Для это полученное значение (л/сек) нужно умножить на 3,6 и получить (куб. метр/час).

Пример расчета производительности №1. Приблизительный.

Можно не использовать таблицы и пойти другим путем. Взять за единицу потребления воды каждым членом семьи с запасом на полив летом. 1 человек потребляет в час 0,95-1,0 кубометра воды в час.

По этому варианту расчета для полноценного обеспечения водой семьи из трех человек, нужен насос производительностью не менее 3 кубометров в час.

Пример расчета производительности №2 (по таблицам)

• Выписываем все приборы с расходом воды;
• Вписываем их расход по таблице №1;
• По таблице №2, находим рассчитанный расход воды и смотрим в этой строке реальный расход воды, который и будет соответствовать производительности необходимого насоса.

Расчет3. Учет дебета скважины

Дебет скважины указан в паспорте скважины. По значению дебета определяем глубину установки насоса, она не должна быть выше динамического уровня скважины.

Расчет 4. Напор насоса

Напор насоса это способность насоса поднять воду с определенной глубины и догнать воду до точки распределения.

Академическое определение напора. Напор это прирост энергии потока воды за время её прохождения чрез рабочие полости насоса, выраженный в метрах столба жидкости.

Формула расчета напора (Q) применимая к скважинным насосом не сложная:

• Qитог: рассчитываемый необходимый напор насоса.
• Hвысот: перепад высоты от точки подъема воды (установки насоса) до верхней точки водоснабжения.
• Pпотерь: Коэффициент потерь, учитывает сопротивление которая преодолевает вода при прохождении по трубам. Зависит от материала труб и берется из таблицы3 и 4.

Пример расчета напора насоса

• Динамический уровень скважины 50 метров;
• Насос ставим на глубину 48 метров, чтобы его укрывала вода в самом нижнем уровне;
• Дебет скважины 3 куб. метра;
• Расстояние от скважины до дома 65 метров, труба пластик 32 мм;
• Труба по дому 15 метров, труба пластик 25 мм;
• На трассе: 3 тройника, 2 обратных клапана, 1 запорный кран, два угла 90°.

Прежде всего, считаем потери:

В таблице потерь для пластиковых труб ищем строку с расходом 3 литра/час. Значения в таблице указаны для прямого трубопровода, длиной 100 метров. У нас это расстояние 65 и 15 метров.

Коэффициенты потерь: для трубы 32 мм: К=1,54, для трубы 25 мм:К=2,54. Потери для арматуры: тройник и обратный клапан:4, вентиль и угол 90°:1.

Считаем потери:

Pпотерь= (1,54×65÷100)+(2,54×25÷100)+((3+2)×4)+((1+1)×1)=23,636 (24 метра).

Считаем необходимый напор скважинного насоса:

Q=(48+7)высота+24(потери)+15(напор излив)=94 метра.

Итог: Нам нужен скважинный насос с производительностью 3 куб метра воды в час и напором по паспорту не менее 94 метров.

Расчет 5. Электрическая мощность насоса

Электрическая мощность насоса нужна для расчета кабеля электропитания и расчета защитных электрических устройств. Рассчитывать её не нужно. Достаточно подобрать нужный скважинный насос по напору и производительности и посмотреть в его технических характеристиках потребляемую мощность.

Расчёт насоса для скважины: с формулами и примерами

Расчёт насоса для скважины — одно из основных условий при соблюдении, которого можно гарантировать длительное и бесперебойное использование скважины на участке. Произведя расчёт скважинного насоса, вы сможете соотнести ваши потребности в воде с условиями, в которых будет эксплуатироваться насосное оборудование. Только опираясь на результаты расчёта можно приобрести оптимальную модель насоса для скважины, которая не только удовлетворит все потребности, но и прослужит не один год.

Прежде чем непосредственно приступить к расчётам, необходимо детально разобрать все основополагающие факторы выбора скважинного насоса. И первое с чего мы начнем это сам источник воды.

Как известно, пробурить скважину можно либо самостоятельно, либо воспользовавшись услугами специалистов. В этой статье в качестве примера смоделируем ситуацию со вторым вариантом, а именно с готовой скважиной от специализированной организации. В этом случае у вас на руках уже имеется паспорт скважины с детальными характеристиками объекта. И первый параметр, который нас должен заинтересовать — это внешний диаметр обсадной колонны. Сегодня часто встречаются скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 миллиметров. Вам необходимо знать точное значение диаметра скважинной трубы, ведь этот показатель позволит определить поперечный размер будущего насоса.

Важно Осуществляя подбор скважинного насоса по параметрам, помните, что между корпусом насоса и стенками скважины должен быть обеспечен зазор от 1 до 3 сантиметров в зависимости от модели. Пренебрежение данной рекомендацией приведёт к выходу из строя насосного оборудования ещё задолго до окончания гарантийного периода. Но не спешите радоваться — такой насос никто просто так менять не будет, ведь пользователь не обеспечил рекомендуемые условия эксплуатации, что полностью аннулирует все гарантийные обязательства со стороны производителя.

Следующей важной характеристикой скважины является её производительность или дебит. Дебит — это максимальное количество воды, которое может дать скважина в единицу времени. Соответственно, чем больше дебит источника, тем производительнее насос можно установить.

Сам же дебит имеет два важных значения — статический и динамический уровень жидкости. Статический показатель отображает уровень воды в скважине, когда не производится откачка жидкости. Динамический уровень определяет количество воды в источнике при эксплуатации насоса.

Если в ходе перекачивания воды динамический уровень остаётся неизменным, то смело можно утверждать, что производительность скважины равна производительности выбранного насоса. Если разница между статическим и динамическим уровнем составляет менее одного метра, то разрабатываемый источник воды обладает высокой производительностью, которая превышает характеристики установленного насосного оборудования. Но если при расчете мощности скважинного насоса будет допущена ошибка, и производительность выбранного насоса будет превышать дебит скважины, то динамический уровень жидкости будет постепенно уменьшаться, пока вода вовсе не иссякнет. В результате такого просчёта насос будет работать на «сухую», что пагубно скажется на его эксплуатационном периоде. Более того, все погружные скважинные насосы имеют особую моноблочную конструкцию, где охлаждение электрического двигателя осуществляется за счёт перекачиваемой жидкости, а в случае недостатка воды в скважине электромотор достаточно быстро нагреется и перегорит.

Расчёт производительности насоса для скважины

Осуществляя расчет производительности насоса для скважины, также стоит учитывать и естественные колебания жидкости, которые по тем или иным причинам могут влиять на уровень воды в скважине. Как показывает практика, в течение года, под действием таких метеорологических факторов как засуха, обильные ливни и паводки, уровень жидкости может увеличиваться или напротив уменьшаться от 1 до 5-6 метров в зависимости от интенсивности вышеперечисленных явлений. Насосы в таких скважинах необходимо устанавливать на несколько метров глубже, чем минимально возможный показатель динамического уровня жидкости. Таким образом, можно дополнительно подстраховать скважинное оборудование на случай возможного обмеления источника.

Разобрав основные характеристики скважины, можно приступать к выбору нужной модели насоса. Здесь нас будут интересовать эксплуатационные параметры оборудования, а именно:

Производительность — это способность скважинного насоса перекачивать определенный объём воды за установленный промежуток времени.

На заметку Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких — это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

Напор, если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса — это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Расчёт напора скважинного насоса

Расчёт напора осуществляется по следующей формуле:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора * + высота самой высокой точки водоразбора в доме) × коэффициент водопроводного сопротивления **

Если скважинный насос будет эксплуатироваться вместе с накопительным резервуаром, то к приведенной выше формуле расчёта напора необходимо добавить значение давления в накопительной ёмкости:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора + высота самой высокой точки водоразбора в доме + давление в накопительной ёмкости *** ) × коэффициент водопроводного сопротивления

Примечание * — при расчёте учтите, что 1 вертикальный метр равняется 10 горизонтальным;
** — коэффициент водопроводного сопротивления всегда равен 1.15;
*** — каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.

Бытовая математика Для наглядности смоделируем ситуацию, в которой семье из четырёх человек необходимо подобрать насос для скважины глубиной 80 метров. Динамический уровень источника не опускается ниже 62 метров, то есть насос будет установлен на 60-ти метровой глубине. Расстояние от скважины до дома — 80 метров. Высота самой высокой точки водоразбора — 7 метров. В системе водоснабжения есть накопительный бак ёмкостью 300 литров, то есть для функционирования всей системы внутри гидроаккумулятора необходимо создать давление в 3,5 атмосфер. Считаем:

Какой насос нужен для скважины в данном случае? – отличным вариантом будет приобрести Grundfos SQ 3-105, максимальное значение напора которого составляет 147 метров, при производительности 4,4 м³/ч.

В этом материале мы детально разобрали, как рассчитать насос для скважины. Надеемся, что после прочтения данной статьи вы сможете без посторонней помощи рассчитать и выбрать скважинный насос, который благодаря грамотному подходу прослужит не один год.