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.

САН САМЫЧ

Гидравлический расчет для выбора насосной станции.

Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.

Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см 2 ).

Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см 2 ), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.

Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!

Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.

Что нужно для расчета характеристик насоса?

Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.

К этим сведениям относятся:

— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах. Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду. Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.

— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.

— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.

— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб. Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина. К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.

— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.

Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.

Да. и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.

Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.

Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.

Читайте также:  Узел оборотного водоснабжения это