- 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 водяной насос для частного дома: виды и конструкция насосов, критерии выбора и рейтинг лучших моделей
- Конструкция и принцип действия водяных станций
- На что обратить внимание при выборе
- Расчет данных для выбора прибора
- Рейтинг лучших насосов воды для частного дома
- Как установить насосное оборудование
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 водяной насос для частного дома: виды и конструкция насосов, критерии выбора и рейтинг лучших моделей
Для водоснабжения частного дома из скважины или колодца применяют насосы. Они различаются конструкцией и принципом действия, которые влияют на производительность.
Водяной насос для частного дома.
Конструкция и принцип действия водяных станций
Погружные модели опускают в воду, где они охлаждаются при работе. Для защиты от перегрева при падении уровня жидкости они имеют встроенную автоматику. Поверхностные модели устанавливают на удалении от источника в помещениях с постоянной плюсовой температурой. Вода всасывается через трубу, опущенную в источник.
В отдельный вид можно выделить насосные станции – компактные водонапорные комплексы.
На общей станине смонтированы:
- поверхностная помпа;
- накопительный мембранный бак;
- автоматика из реле давления и манометр.
Любые насосы для воды в частном доме – поверхностные и погружные – редко используются без гидроаккумулятора. Это может быть большая емкость, установленная на чердаке дома. Чаще применяется мембранный бак, который входит в комплект малогабаритных водных станций или устанавливается отдельно. Он защищает систему от гидроударов, в нем создается запас воды.
Гидроаккумулятор разделен надвое эластичной мембраной. Когда электронасос включается, во вторую часть бака закачивается вода. Под ее воздействием мембрана сжимается, создавая давление в водопроводе. Его уровень контролирует реле, которое отключает помпу при достижении верхнего заданного порога.
Принцип работы насосных станций.
Если открыть кран, в него из бака начинает поступать вода. Давление постепенно снижается; когда оно достигает нижнего уровня 1,5 атм, реле включает электродвигатель. Вода вновь начинает закачиваться в систему, цикл повторяется. Стабильное давление, которое поддерживается автоматически, позволяет подключать любые бытовые приборы, организовать автополив участка.
В насосных станциях преимущественно установлены помпы центробежного типа. Единственный их недостаток – шумность в работе.
- могут качать воду, содержащую примеси песка;
- КПД бытовых моделей достигает 70%;
- объем прокачиваемой жидкости до 20 м³/час;
Принцип работы простой: вода поступает на центробежное колесо и выталкивается через патрубок. Выпускаются многоступенчатые модели с несколькими центробежными колесами в отдельных камерах. На каждом последующем повышается давление. Напор, создаваемый бытовыми центробежными электронасосами, превышает возможности помп других типов и достигает 300 м.
Вихревые насосы применяются в станциях реже. Они всасывают воду лопастями, работают почти бесшумно. Высота подъема не превышает 100 м, а объем прокачки 5 м³.
Станции от производителей оснащаются в большинстве поверхностными электронасосами. Их важное преимущество – возможность использовать в самых узких скважинах диаметром 32 мм, куда погружная помпа не войдет. Опускают шланг, через который засасывается вода с глубины 7-10 м.
С большей глубины воду качают погружными электронасосами. В быту применяются несколько видов, среди них есть центробежные и вихревые. Используют также винтовые электронасосы, которые подают воды до 15 м³/час на высоту 100 м. Рабочая часть в них – змеевидный винт, который всасывает жидкость и проталкивает в выходной патрубок.
Для колодцев используют вибрационные электронасосы. В них под воздействием электромагнита быстро перемещается мембрана, засасывая воду. Они прокачивают до 1,5 м³/час жидкости, предельный напор 80 м. К достоинствам относится быстрая установка и демонтаж, долговечность. Преимущественно используют сезонно дачники для полива участка, других хозяйственных нужд.
На что обратить внимание при выборе
На выбор станции для водоснабжения дома влияют многие факторы.
Внимание обращают прежде всего на технические параметры:
- мощность двигателя;
- объем воды, которая перекачивается за 1 час или минуту;
- вместимость гидроаккумулирующего бака;
- высота водяного столба, который может создать помпа.
Характеристики объема перекачиваемой воды и напора производителем указываются максимальные. Это не значит, что они будут реализованы. Например, в паспорте указан напор 40 м, но он не учитывает расхода воды, а создается, когда закрыты все краны.
Кроме технических характеристик, при покупке обращают внимание на особенности моделей:
- Наличие поплавкового выключателя. Он разрывает цепь электропитания при падении уровня воды до отметки, опасной для двигателя.
- Реле сухого хода устанавливают по желанию покупателя. Назначение аналогичное поплавковому выключателю, но другой принцип действия.
- Размер взвешенных частиц песка в воде. Он указывается в паспорте, в соответствии с качеством воды в источнике подбирают модель.
- Встроенный обратный клапан, вес и габариты, продолжительность и возможности гарантийного сервиса. Эти характеристики менее важные, но влияют на выбор.
Немалую роль играет материал, из которого изготовлен корпус и основные узлы. Это сказывается на долговечности, цене и рабочих характеристиках.
Самые дешевые – насосы с полипропиленовым корпусом. Он не корродирует, при работе создается минимальный шум. Требует осторожного обращения, поскольку легко повреждается. Рабочие органы также пластиковые, все вместе понижает вес изделия.
Помпа в чугунном корпусе работает еще тише, но материал подвержен коррозии, большой вес. Нержавеющая сталь устойчива к агрессивной среде, но изделия из нее самые дорогие, сильно шумят.
Учитывают дебит источника – производительность агрегата должна быть несколько меньше притока воды. Модели неизвестных производителей лучше не брать. Некоторые из них применяют устаревшую технологию уплотнения вала двигателя сальниками. Они через некоторое время теряют плотность, при высоком давлении начинают пропускать воду. Современное технологическое решение – графитовые кольца.
Не используют насосы для скважин в колодцах, даже если они подходят по техническим параметрам. Колодезные помпы рассчитаны на подъем воды в большом объеме с малым напором. Скважинный электронасос создает более высокий водяной столб. В колодце он будет работать, перекачивая большое количество воды при малом напоре, что вредно для него.
Расчет данных для выбора прибора
Чтобы подобрать подходящий насос для воды в частном доме, производят расчеты.
- Расход жидкости, которую обеспечивает помпа.
- Высота всасывания – расстояние по вертикали от водяного зеркала до впускного патрубка агрегата.
- Высота нагнетания – разница между уровнем выпускного трубопровода и наивысшей точкой магистрали.
- Давление в магистрали. Начальное в колодце или безнапорной скважине равняется 1 атм. Конечное – необходимое для домашнего водопровода.
- Потери давления – определяются качеством стенок, расходом жидкости. Для упрощенных расчетов считают, что с каждыми 10 м трубопровода оно падает на 1 атм.
- объем воды по паспорту – 20 м³/час;
- от помпы до водяного зеркала – 5 м;
- высота водяного столба – 3 м;
- суммарные потери давления (5 м + 3 м) : 10 = 0,8 м;
- конечное давление принимают 1 атм или 9,8 м.
Используя эти данные, рассчитывают напор воды в системе: 5 + 3 + 0,8 + 9,8 = 18,6 м.
Дальше узнают требуемую мощность электродвигателя – P. Используется формула: P = 2,725 × R × N. Здесь R – расход (м³/час), N – напор (м). Используя данные из вышеприведенного примера, делается расчет: P = 2,725 × 20 × 18,6 = 1,013 кВт. С работой справится двигатель мощностью 1,1 кВт.
Рейтинг лучших насосов воды для частного дома
Насосы выбирают с учетом целей, для которых они нужны. Для полива огорода и технических нужд часто пользуются вибрационными помпами. Есть множество моделей, но самая совершенная – Водолей. Существует большой модельный ряд с различными характеристиками.
Для забора воды с примесями монтируют дополнительный фильтр. Производители колодезных насосов Grundfos оснащают свои изделия поплавковым устройством, которое забирает чистую воду с поверхности. Дополнительная фильтрация в доме не требуется.
Рейтинг лучших моделей насосных станций.
Для постоянного водоснабжения дома первые места в рейтинге насосных станций занимают:
- NeoClima GP 600/20 N (Греция) – для колодцев, корпус выполнен из нержавеющей стали. Стоимость около 6 тыс. руб.
- Quattro Elementi Automatico 801 – центробежный электронасос, поднимает воду из глубины 8 м на высоту 40 м. Цена 6 тыс. руб.
- Al-Ko HWF 1000 – поверхностная помпа производительностью 4 м³/час. Продается за 6 тыс. руб.
- Джилекс Джамбо 60/35 Ч-24 – с гидроаккумулятором большей вместимости – 24 л, производительность 3,6 м³/час. Цена 9 тыс. руб.
- VMtec Altera Auto 5/5 – мощный двигатель 1,5 кВт, напор 58 м, нержавеющий корпус. Стоимость – 33 тыс. руб.
- Grundfos CMB-SP SET 3-47 (PM 1-22) – поверхностная станция из нержавеющей стали производства Дании. Стоимость 33,5 тыс. руб.
Лучшие в рейтинге среди погружных насосов Джилекс Водомет Проф – усовершенствованные конструкции модельного ряда Водомет. 7 модификаций различной производительности стоимостью от 8 тыс. руб. до 20 тыс. руб.
Оптимальные по соотношению цены и качества итальянские модели Pedrollo, Speroni, Dab. Стоимость ниже, чем у Grundfos, но материалы, исполнение качественные.
Как установить насосное оборудование
Поверхностные насосные станции размещают рядом с источником в приямке, кессоне, отдельном домике или в помещении. Важно соблюдать требования: сухость и постоянная плюсовая температура. Уличные сооружения гидроизолируют, утепляют. Устраивать кессон на даче с сезонным проживание нерационально – большие затраты. Оборудование устанавливают в ящике, а на зиму забирают в помещение.
Погружные помпы опускают в источник на тросе, зафиксировав на перекладине, уложенной на оголовке. Ее делают из трубы, уголка, металлопрофиля. В колодце можно опустить ниже, вбив поперечину в щели между кольцами или проделанные отверстия. Глубинное водоподъемное устройство размещают по центру скважины, шахты, чтобы оно не касалось стенок. Гидробак и автоматику располагают в теплом помещении или рядом с источником, обеспечив сохранность от холода и влаги.
Необходимо протянуть линию электроснабжения. Если оборудование установлено рядом с источником, длины штатной проводки может не хватить. Используют медный многожильный кабель, который подключают к заземленному щитку с автоматами. На другом конце кабеля должна быть качественная розетка с заземлением, керамической сердцевиной и латунными контактами. К ней подключают вилку от штатного электрического шнура помпы.
Вместе с погружным водяным насосом в скважину опускают заборный шланг и электрокабель. Их прикручивают хомутами к тросу, обеспечивая легкое провисание. Это предохранит систему от поломок. Вся нагрузка должна приходиться на трос.
Для подачи воды в дом используют полиэтиленовые трубы. Их прокладывают в траншее, желательно ниже точки промерзания грунта. Не помешает надежное утепление, чтобы гарантировать, что вода в магистрали не замерзнет.
Через пластиковые фитинги трубы легко подключаются к насосу и внутренней системе. Схема подключения оборудования стандартная, включает гидроаккумулирующий бак, манометр и автоматику. Станции собираются производителем на общей станине. Если используется погружная помпа, гидроаккумулятор и автоматику размещают отдельно. Для подключения водопровода применяют штуцер на 5 входов.
