Принцип работы и устройство насосной станции водоснабжения

Из чего состоит станция подачи воды

Для организации водоснабжения в частном доме магазины предлагают насосные станции в виде компактного блока из гидробака, блока автоматики и электронасоса. Также можно подобную установку подачи воды собрать из отдельных частей и оборудования. Оба варианта приемлемы, но лучше выбрать готовый комплект с гарантией производителя. Это обойдется дешевле и практичней при дальнейшем обслуживании. По устройству собранная в заводских условиях насосная станция водоснабжения отличается от поверхностного насоса наличием системы управления по значениям давления.

В состав входят следующие функциональные компоненты:

• Поверхностный электронасос.
• Гидроаккумулятор с ниппелем и внутренней резиновой “грушей”.
• Манометр.
• Реле давления.
• Соединительная арматура.

Для забора воды к ней подсоединяется всасывающая труба с обратным клапаном и сетчатым фильтром. А к выходному отверстию установки подключается магистраль, транспортирующая перекачиваемую жидкость к точкам потребления. При этом если станция имеет встроенный фильтр и клапан, то ими всасывающий шланг можно не дополнять.

Гидравлический мембранный бак вкупе с центробежным насосом способен поддерживать в водопроводе коттеджа давление в 1,5 атмосфер. Этого вполне достаточно для стабильной работы всей бытовой техники, которая устанавливается в частных домах. Причем большая часть моделей гидроаккумуляторов рассчитана на 4,5 атмосфер максимально возможного давления, чего с избытком хватает даже для коттеджа в два-три этажа.

Автоматическая станция компакта и не требует тяжелого бетонирования площадки под оборудованием. Самый большой ее элемент – это аккумулирующий воду бак. Однако для ее установки требуется отдельное помещение из-за создаваемого при работе гула. Чаще всего всю установку монтируют на первом этаже или в подвале, где удобней всего ее эксплуатировать и обслуживать.

Несколько дорогим, но вполне разумным решением для размещения оборудования может стать кессон, в котором может быть расположен как весь комплекс агрегатов, так и насос с автоматикой без гидробака, установленного в доме. Бюджет вариант расположения станции на даче предполагает устройство отдельного павильона, защищающего агрегат от атмосферного негатива.

Состав и особенности блока управления

В задачу управляющей насосной станцией автоматики входит отслеживание давления в системе и включение/выключение двигателя гидронасоса по мере необходимости. Для этого блок управления включает манометр и реле. Первый контролирует текущее давление, а второе – управляет насосом.

Основные элементы реле – две пружины. Большая настроена на замыкание контура при самом низком давлении в мембранном баке, когда в нем мало воды. А меньшая контролирует максимум давления, размыкая цепь при достижении последнего.

При покупке насосной станции для работы в контурах с вероятностью кратковременной работы без воды необходимо обратить вниманием на наличие устройства контролера потока. Он предназначен для предохранения двигателя от перегрева в случае отсутствия воды в водозаборе. В таких агрегатах блок управления ориентирован не на предельные значения давления, а на понижение потока.

Принцип работы насоса с гидроаккумулятором

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема водопотребления. Семейной паре вполне хватит варианта в 25–40 литров, а для семейства в несколько человек придется подбирать устройство от 100 литров. Баки менее 15 л и вовсе покупать рекомендуется только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной подкачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

В гидробак в исходном состоянии через ниппель (воздушный клапан) закачан воздух, создающий давление в 1,5 атм. Во время работы в мембрану под давлением закачивается вода, сжимающая воздушный «запас». При открытом кране сжатый воздух выталкивает воду.

Считается, что чем больше емкость, тем дольше прослужит насосное оборудование, потому что численность циклов включения/выключения сократиться. Однако бак большой вместительности стоит немало. По правилам гидробак подбирают на основании расчетов, исходя из указанных производителем значений давления включения и выключения, реального расхода воды при включенных одновременно водозаборных точках.

Резерв жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема емкости. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного напора воды в трубах.

Если гидроаккумулятор в систему водоснабжения встраивается для минимизации связанных с гидроуарами рисков, то бак можно подбирать небольшого размера. В этом случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя удар, сгладив его последствия.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бака (для емкости 20–25 л рекомендуется брать гидронасос на 1,5 м3/ч, для 50-ти литров – 2,5 м3/ч, а для резервуара на 100 л – не менее 5 м3/ч).

Работает автоматическая насосная станция в два цикла:

1. Сначала в гидроаккумулятор закачивается вода насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха.
2. При открытии крана в доме мембранный бак опустошается, после чего автоматика вновь запускает насосное оборудование.

Устройство гидроаккумлятора для насосной станции водоснабжения предельно просто. Он состоит из металлической корпуса и герметичной мембраны, которая разделяет все пространство внутри на две части. В первой из них находится воздух, а во вторую подкачивается вода.

После заполнения гидроаккумулятора реле отключает насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что выдавливаемая нажимом воздуха на мембрану вода начинает постепенно перетекает в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такой степени, что напор ослабевает. После этого опять включается насос, запуская цикл работы насосной станции по новой.

При пустом баке мембранная перегородка сминается и прижимается к фланцу входного патрубка. После включения гидронасоса мембрана расправляется водным давлением, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно это взаимодействие газ-жидкость через изменяющийся барьер и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Какое выбрать насосное оборудование

Насосные станции заводской компоновки идут с поверхностным гидронасосом, часто имеющим внутренний или внешний эжектор. Однако гидроаккумуляторы можно также использовать с погружным насосным оборудованием, но им присваивается несколько иной технический термин «насосная система».

В случае работы в тандеме со станцией мембранные баки могут быть меньше объемом, чем гидробаки для систем с погружными насосами. Это связано с тем, что у погружных насосных агрегатов число допустимых в час включений/выключений меньше, чем у поверхностных насосных машин.

Поверхностные насосы, имеющие внутренний эжектор, имеют серьезные ограничения по глубине водозабора. Они воду способны поднять только с 7–8 метров. Однако они выдают мощный водяной напор на выходе со столбом воды в 40–60 метров (4–6 бар).

Выбор места для станции водоснабжения

Выбирая месторасположение для насосной станции, необходимо ориентироваться на характеристики гидронасоса. Каждые десять метров горизонтальной трубы между источником воды и насосом снижают его всасывающие способности на 1 м. Если предполагается их разнесение на расстояние более десяти метров, то модель насосного агрегата нужно подбирать с повышенной глубиной всасывания.

Автоматическую станцию системы автономного водоснабжения можно расположить:

• на улице в кессоне возле скважины;
• в возведенном специально для насосного оборудования утепленном павильоне;
• в подвале дома.

Стационарный наружный вариант предусматривает обустройство кессона и прокладку от него напорной трубы до коттеджа ниже уровня промерзания грунта. При устройстве круглогодично эксплуатируемого трубопровода прокладка его ниже глубины сезонного промерзания обязательна. При устройстве временных летних магистралей на период проживания на даче трубопровод не заглубляется ниже 40 — 60 см или прокладывается на поверхности.

Если выполнить монтаж станции в цоколе или подвале, то не придется опасаться замерзания насоса зимой. Надо лишь всасывающую трубу проложить ниже границы промерзания грунта, чтобы она не перемерзла в сильные холода. Нередко скважину бурят прямо в доме, тогда существенно сокращается протяженность трубопровода. Но не в каждом коттедже подобное бурение возможно.

Установка насосных станций водоснабжения в отдельной постройке возможно только в случае эксплуатации оборудования в период положительных температур. Однако для районов с очень низкими зимними температурами такой вариант, предназначенный для функционирования круглый год, необходимо утеплять или устраивать систему отопления. Лучше сразу монтировать насосную станцию прямо в обогреваемом доме.

Возможные неполадки в работе установки

Если насос слишком часто включается и тут же отключается, то необходимо немедленно проверить давление воздуха в гидроаккумуляторе. При заниженных показателях надо будет оный подкачать. Но устранить проблему таким способом получится только в том случае, если мембрана и корпус бака не повреждены. Здесь уже поможет только обращение в сервисный центр к ремонтникам.

При появлении водных капель на ниппеле воздушного клапана гидроаккумулятор надо немедленно отсоединить от водопроводной системы. Это прямой признак повреждения мембраны. Без ее замены в подобной ситуации не обойтись. Воздух в водопроводную систему частного дома через мембранный бак поступать не должен.

Если насос вовсе не хочет включаться, то стоит посмотреть на регулировку реле давление. Бывают случаи, когда оно настроено на слишком высокое давление. Но возможен и вариант с попаданием воздуха во всасывающий шланг, что приводит к срабатыванию защиты от сухого хода.

В чем достоинства насосной установки с гидробаком

Насосный агрегат является неотъемлемой частью автономной системы водоснабжения. Он обеспечивает подачу воды из скважины либо колодца, водораздача которой дальше по коттеджу осуществляется за счет работы самого насоса, использования водонапорного бака либо применения гидроаккумулятора.

Гидропневматическая водоподъемная установка и водонапорная емкость предназначены для поддержания постоянного давления во внутридомовой системе водоснабжения.

Использование при раздаче воды по коттеджу только одного насоса сопряжено с множеством проблем. При такой компоновке автономного водоснабжения насосное оборудование вынуждено постоянно включаться/выключаться, из-за чего его срок службы резко сокращается. А в ситуации с отключением электроснабжения жилище вовсе остается без воды.

Чтобы уменьшить износ насосов и обезопасить дом на случай аварий на электрических сетях, в систему водоснабжения дома включается дополнительный накопитель. Это может быть водонапорный бак на чердаке, из которого вода до сантехнических приборов течет самотеком, либо поддерживающий напор в сети искусственным путем гидроаккумулятор (он же мембранный бак или гидробак).

В обоих случаях насос включается для формирования запаса воды в емкости. Только во втором случае запас создается в автоматическом режиме системой управления по параметрам давления. При этом, накопительный бачок позволяет создать резерв воды на случай отключения электропитания, а система с гидробаком без электроэнергии не будет работать вообще. Однако накопитель в наполненном состоянии отличается немалым весом и при установке в пределах чердака требует укрепления перекрытия и теплоизоляции.

Вариант с мембранным баком более удобен и практичен. Принцип работы системы водоснабжения с такой насосной станцией основан на искусственном поддержании водного напора в трубах. Сам насос, качающий воду из водозабора, включается только для заполнения емкости. Далее ее подача в систему осуществляется при помощи сжатого воздуха.

В отличие от варианта с расширительным баком гидропневматическая установка более компактна. Плюс использование гидроаккумулятора мембранного типа гарантирует отсутствие гидравлических ударов в сети и постоянный напор в трубах водопровода, а также упрощает обслуживание системы водообеспечения потребителей в частном доме.

Единственный недостаток насосных станций с гидроаккумулятором – это энергозависимость. Аккумулирующий воду бак часто имеет небольшие размеры в 25–50 литров. Насосу для его заполнения приходится включаться часто, а при отключении света резерва воды хватает не слишком надолго. Для того чтобы исключить подобные ситуации желательно запастись автономным генератором.

Как правильно установить, запустить и настроить насосную станцию

Автономное водоснабжение является первоочередным инженерным сооружением в частном доме, особенно если поблизости нет централизованного водопровода. Чтобы обеспечить постоянную подачу воды в дом, потребуется установка и подключение насосной станции. Хотя это оборудование не из дешевых, все же можно сэкономить значительную сумму, если провести монтаж и подключение станции своими руками.

Варианты места установки насосной станции

Планируя собрать и подключить насосную станцию к водопроводу в доме, следует учитывать следующие моменты.

1. Агрегат должен располагаться вблизи от источника воды. Благодаря этому будет обеспечено стабильное всасывание жидкости из источника и ровная работа станции. Если оборудование разместить далеко от скважины (колодца), то оно не сможет закачать воду и выйдет из строя.
2. Для установки оборудования нужно подобрать сухое, хорошо вентилируемое и теплое место.
3. Аппарат не должен касаться каких-либо предметов и стен.
4. Доступ к оборудованию для проведения профилактического осмотра и ремонтных работ должен быть свободным.

Важно! При установке станции с поверхностным насосом следует учитывать высокий уровень шума, который он создает при работе.

Исходя из вышесказанного, может быть несколько вариантов установки агрегата.

В доме

Для правильной работы станции самым идеальным вариантом является отапливаемое помещение. Хорошо, если в частном доме имеется котельная с хорошей шумоизоляцией.

В крайнем случае, оборудование для подачи воды можно установить в прихожей, ванной, коридоре или в кладовке. Но эти помещения должны находиться как можно дальше от комнат отдыха (спальня, гостиная). Аппарат помещают в шкаф или закрывают специальным кожухом, обеспечивающим звукоизоляцию.

В подвале

Чаще всего насосное оборудование устанавливают в подвале дома или в цокольном этаже. Иногда агрегат устанавливают под полом, обеспечивая доступ к нему через люк. В любом случае, место, где производится монтаж аппарата, должно быть с хорошей звуко- и гидроизоляцией. Также оно должно быть достаточно теплым, чтобы температура в нем не опускалась ниже 0°С в зимний период.

В колодце

Чтобы разместить станцию в колодце, в нем устанавливают небольшую платформу. Она закрепляется ниже границы промерзания грунта.

В кессоне

В данном случае, чтобы правильно установить насос, вокруг источника воды устраивается небольшое помещение (кессон), достаточной ширины и глубины (ниже границы промерзания).

Сверху кессон накрывается крышкой с люком, через который происходит обслуживание агрегата. На зиму крышка хорошо утепляется.

Благодаря приямку появляется возможность обеспечить автономное водоснабжение с поверхностным насосом, даже если уровень воды от поверхности земли находится на глубине 9-11 метров.

В случае сборки станции с погружным насосом беспокоиться о звукоизоляции не стоит, поскольку агрегат находится глубоко под землей, и его работу практически не слышно. Все элементы станции устанавливаются в любом отапливаемом помещении, а сам насос – в скважине или колодце. Этот вариант сборки насосной станции хорошо подходит для дачи.

Варианты обвязки насосной станции

Под обвязкой насосной станции принято подразумевать подсоединение насосного оборудования к системе трубопроводов и другим элементам.

Подключение станции к колодцу

Для монтажа насосной станции в кессоне или в доме используют одинаковую схему. Начало схемы – это подающий трубопровод, который прокладывается под землей, на глубине ниже уровня промерзания грунта. На конце трубопровода устанавливают фильтр грубой очистки, состоящий из мелкой сетки. После фильтра устанавливается обратный клапан, предотвращающий обратный ток воды при отключении насоса. Ниже приведена технологическая схема (чертеж) насосной станции.

Важно! Данная схема подключения насосной станции подразумевает расположение подающей трубы внутри фундамента дома. Он в этом месте должен быть хорошо утеплен.

Далее, подающая труба подсоединяется к насосу с помощью муфты. На следующем рисунке показана простая схема обвязки насосной станции.

Приведенная выше схема сборки может быть усовершенствована (см. рисунок ниже), если требуется подключить к агрегату несколько точек водозабора.

Подключение к скважине

Чтобы подключить станцию с поверхностным насосом к скважине, в которой динамический уровень воды находится ниже 8 метров, потребуется установить ее в кессон глубиной около 2 м. Если используется погружной насос, в кессон также можно поместить гидроаккумулятор и различное электрооборудование, например, стабилизатор напряжения, систему автоматики и т.д.

Автоматизация процесса набора воды в напорный бак реализована посредством реле давления, которое включает и отключает насос при определенных показателях давления в системе. Также для автоматизации работы насоса можно самостоятельно сделать блок управления. Ниже приведена принципиальная электрическая схема такого блока.

Блок управления работает по следующему принципу:

• реле К₁, включает и отключает агрегат;
• переключатель S₁, отвечает за режим работы (водоподъем-дренаж);
• за контролем уровня воды в накопительном баке, “следят” датчики F1 и F2;
• питание включается переключателем S₁ при условии, что уровень воды находится ниже датчика F1 -в этом случае агрегат включается через контакты К₁;
• когда вода достигнет датчика F1, произойдет открытие транзистора VT₁, после чего включится реле К₁.

В данной схеме применяется трансформатор малой мощности от обычного вещательного приемника. Напряжение, поступающее на конденсатор, должно быть не меньше 24 В. Диоды можно использовать любые, с обратным напряжением больше 100 В и током 1 А.

Сборка станции с погружным скважинным насосом проводится по схеме, приведенной ниже.

Подключение станции к системе водоснабжения

Иногда возникает необходимость использования насосной станции, даже когда к дому подведен централизованный водопровод. Станцию с накопительным баком обычно устанавливают, если в системе водоснабжения слабое давление. Также данное оборудование будет незаменимым, если подача воды по магистрали осуществляется по определенным часам.

Насосная станция подключается к централизованному водопроводу следующим образом:

• подведите к накопительному баку трубу от централизованной магистрали;
• заборную трубу насоса подсоедините к баку;
• выходную трубу от насоса следует подсоединить к системе водопровода дома;
• проложите и подключите к агрегату электрическую проводку;
• произведите пробный запуск аппарата, после чего настройте оборудование на нужную производительность.

Правила запуска и настройки оборудования

Перед первым запуском насосного оборудования сначала необходимо подготовить гидроаккумулятор, поскольку от правильно подобранного давления в нем зависит стабильность работы всей системы водоснабжения. Высокий показатель давления в баке будет провоцировать частое включение и выключение агрегата, что не лучшим образом скажется на его долговечности. Если в воздушной камере бака будет заниженное давление, то это приведет к чрезмерному растяжению резиновой груши водой, и она выйдет из строя.

Гидробак подготавливается следующим образом. Прежде, чем накачать воздух в бак, убедитесь, что груша, находящаяся внутри него, пустая. Далее, проверьте автомобильным манометром давление в баке. Как правило, новые баки закачиваются воздухом на заводе. Гидробаки до 25 л должны иметь давление в пределах 1,4-1,7 бар. В емкостях на 50-100 литров давление воздуха должно быть в диапазоне от 1,7 до 1,9 бар.

Первый запуск станции

Чтобы правильно произвести первый запуск насосной станции, поэтапно осуществите следующие действия.

1. Выкрутите пробку, закрывающую отверстие для воды, находящуюся на корпусе агрегата. На некоторых аппаратах вместо пробки может находиться вентиль. Его следует открыть.
2. Далее, заполните всасывающую трубу и насос водой. Прекратить лить жидкость следует, когда она начнет вытекать из отверстия для залива.
3. Когда всасывающая труба будет заполнена, закройте отверстие пробкой (перекройте вентиль)
4. Подсоедините станцию к электросети и включите ее.
5. Для удаления оставшегося воздуха из оборудования следует приоткрыть кран в ближайшей к насосу точке водозабора.
6. Дайте поработать агрегату в течение 2-3 мин. За это время из крана должна политься вода. Если этого не произошло, то следует отключить насос и повторно залить воду, после чего произвести запуск насосной станции.

Настройка автоматики

После успешного запуска требуется проверить и настроить работу автоматики. Новое реле давления имеет заводские настройки верхнего и нижнего порога давления, при достижении которых оно включает или выключает насос. Иногда возникает необходимость изменить данные значения, выставив их на нужное давление включения-выключения.

Регулировка автоматики происходит следующим образом.

1. Отключите агрегат и слейте воду из гидроаккумулятора.
2. Снимите крышку с реле давления.
3. Далее, следует запустить насос, чтобы начала набираться вода в гидробак.
4. При отключении аппарата запишите показания манометра — это будет значение верхнего порога отключения.
5. После этого откройте кран в самой отдаленной либо самой верхней точке водозабора. По мере вытекания из него воды, давление в системе начнет снижаться, и реле включит насос. Показания манометра в этот момент будут означать нижний порог включения. Запишите это значение и найдите разницу между верхним и нижним порогом.

В норме, давление включения должно равняться 2,7 бар, а отключения – 1,3 бар. Соответственно, разница давлений при этом составляет 1,4 бар. Если полученная цифра равняется 1,4 бар, то менять ничего не нужно. При заниженном давлении агрегат будет часто включаться, что спровоцирует преждевременный износ его узлов. При завышенном насос будет работать в более щадящем режиме, но при этом будет очевидна разница в напоре: он будет нестабильным.

Во время проверки работы реле обратите внимание, с каким напором вытекает вода из крана. Если напор слабый, то потребуется настройка давления. В данном случае, давление в системе должно быть выше. Чтобы поднять его, следует отключить аппарат и немного затянуть гайку, прижимающую большую пружину реле давления. Чтобы уменьшить напор, гайку необходимо ослабить.