Как подобрать насос для системы водоснабжения

Для начала мы определяемся с типом насоса
В тех случаях, когда источником воды являются колодцы или артезианские скважины, система водоснабжения включает водоподъемную установку, накопительный бак, фильтрационный узел, а также разводящие трубопроводы и арматуру (смесительную, запорную и регулирующую). Водоподъемная установка состоит из насоса с первичным фильтром и блока автоматики с системами защиты и регулирования. Для того чтобы правильно определиться с типом насоса, нужно знать, с какой глубины будет подниматься вода, поскольку именно этот параметр является определяющим. По своим возможностям и областям применения все насосы делятся на две большие группы – погружные (с глубиной подъема воды свыше 8 м) и поверхностные (глубина подъема воды до 8 м).
Погружные насосы используются в основном в артезианских скважинах, хотя могут применяться и в глубоких колодцах. Поскольку вода часто содержит взвеси песка, обладающего сильными абразивными свойствами, погружной насос должен быть выполнен из высококачественной нержавеющей стали и современных композитных материалов. Кроме того, следует обратить внимание на то, что насосы такого типа бывают разных размеров (подбор осуществляется по диаметру обсадных труб скважины), обычно 3- и 4-дюймовые. Большее распространение получили 3-дюймовые насосы, в связи с тем, что бурение более «узких» скважин дешевле. В принципе, существуют универсальные 3-дюймовые погружные насосы, которые подходят и для скважин большего диаметра.
Поскольку ремонт скважинного насоса достаточно тяжело осуществить (для этого приходится вскрывать скважину и поднимать агрегат; во многих случаях ремонт сопоставим по стоимости с покупкой нового устройства), особые требования предъявляются к надежности прибора. Во избежание проблем ведущие производители насосов делают многократную защиту. Как правило, современные насосы снабжены защитой от сухого хода, от перегрева, обратным клапаном, встроенным стабилизатором напряжения и дополнительно оборудованы системой плавного пуска, исключающей скачок тока в момент пуска электродвигателя насоса.
Если по ряду причин предпочтение было отдано колодцу, имеет смысл воспользоваться поверхностным насосом или насосной станцией. Такие насосы устанавливаются на поверхности (в доме) и соединяются с источником воды трубопроводом (заметим, что длина трубопровода не должна превышать 200 – 300 м из-за потерь напора по длине). Они могут доставить воду из источника глубиной не более 8 м.
Как и в случае с погружными насосами, от такого оборудования требуется устойчивость к воздействию песка и прочих взвесей, а значит, корпус и крыльчатка насоса должны быть выполнены из соответствующих материалов – нержавеющей стали или прочных композитов.
При всей простоте и достоинствах поверхностные насосы обладают одним явным недостатком – они довольно шумные. Поэтому их стоит размещать в специально оборудованных технических или подсобных помещениях, защищенных от низких температур холодного времени года. Надо сказать, что существуют малошумные комплектные компактные насосные станции GRUNDFOS серии МQ, снабженные водяным охлаждением электродвигателя. Их можно устанавливать даже на кухне.

Определившись с типом насоса одбираем необходимый вам насос
К подбору насоса важно отнестись с особой тщательностью, поскольку от этого во многом зависит надежность и эффективность работы всей системы водоснабжения вашего дома.
Для того чтобы точно подобрать нужное оборудование, придется сделать ряд несложных расчетов и учесть несколько важных условий. Прежде всего, стоит выбрать материал, из которого будут монтироваться трубопроводы. При не слишком больших объемах водопотребления можно предпочесть трубы из ПВХ или металлопластика, так как они долговечны, легко монтируются и способны существенно уменьшить потери на трение по сравнению с традиционными металлическими водопроводами. Наиболее распространенное сечение труб – от ¾» до 1″. Такое сечение позволяет снизить расходы на прокладку трубопроводов и сохранить оптимальную скорость потока (не выше 4 м/с). Заметим, что если скорость потока выше, он вызывает повышенный шум в трубах и создает опасность гидроудара.
Определившись с трубопроводами, можно подсчитать параметры требуемого насоса. Насос подбирается по двум основным параметрам: производительность (расход) – сколько литров в минуту или кубометров воды в час может перекачать насос и напор – на какую высоту в метрах насос может доставить эту воду.
Производительность. Для нормального комфортного существования обычно достаточно 400 л воды в сутки на человека. Поэтому легко получить необходимое количество: умножьте количество людей, постоянно проживающих в доме, на 400 л в сутки. Например, для трех человек вполне достаточно 1200 л. Дополнительный показатель – максимальный расход. Он определяется возможностью одновременного пользования несколькими точками потребления воды.

Отдельно надо рассмотреть случай выбора насоса, если он используется и для полива участка. Здесь все определяется размерами территории и погодой. Обычно 2000 л в сутки для этих целей более чем достаточно.
Напор. Напор рассчитывается несколько сложнее. Его величина определяется, во-первых, комфортным давлением излива (то есть напором воды в кране). Оно составляет приблизительно 2 бара (примерно с такой силой вода «бьет» из крана). Во-вторых, геометрическим перепадом высоты от зеркала воды («динамический уровень») до верхней точки водоразбора. Кроме того, обязательно должны быть учтены потери давления на трение в трубопроводах. Последние зависят от очень многих факторов, таких как диаметр труб, их длина, материал, количество колен, магистральных фильтров, тройников, наличия котлов, бойлеров, запорной и контрольно-измерительной аппаратуры и т.д. Все это определяется по специальным таблицам. Сумма этих параметров и составят требуемый напор.

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.

Скважины. Выполняются методом бурения и бывают нескольких типов:

• Безнапорные: «на песок» — до 50 м, «на известняк» — до 150 м.
• Артезианские — свыше 150 м.
• Абиссинские и др.

Искусственные водоемы. Емкости для сбора талых, дождевых вод. При имеющемся поблизости ключе или роднике можно организовать углубленный отвод его русла.

Естественные водоемы. Ручьи, реки, озера.

Потребители воды на участке и в доме: мойки, раковины, ванны, сауны‑бани, бассейны, полив.

Система подачи и распределения: насосы, накопительные емкости, трубопроводы.

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:

1. Поверхностного типа. Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
2. 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.

Необходимость оборудования специального утепленного звукоизолированного помещения.

Небольшая емкость гидроаккумулятора 20

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.

Читайте также:  Радиатор отопления по английскому