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.

Насос для повышения давления воды в квартире или частном доме: виды, правила выбора и популярные модели

На высоких этажах часто возникает проблема: снижается напор в трубопроводе или пропадает вода. Если отсутствуют поломки и не ведутся ремонтные работы на объекте, причиной является интенсивная эксплуатация сантехнических приборов разными пользователями. В частных домах тоже возникают перебои в работе системы водоснабжения. Устранить данную проблему может насос для повышения давления воды. Благодаря ему водоснабжение функционирует одинаково эффективно в разное время суток.

Если в водопроводе снижается напор воды, рекомендуется установить насос для повышения давления.

Нормативы параметров водоснабжения

Чтобы понимать, насколько сильно изменился напор воды в доме/квартире, следует ориентироваться на показатели, регламентируемые СНиП 2.04.2-84:

• на первом этаже минимально допустимое давление – 1 бар (атм), за счет чего вода поднимается на 10 м;
• нормы для многоквартирных домов: по мере увеличения этажности к указанному показателю добавляется 0,4 бар, что позволит дополнительно увеличить вылет струи на 4 м вверх, например, для 5-этажного дома достаточным является давление, соответствующее 3 атм;
• для частных домов показатели ниже: для одноэтажных построек предусматривается давление 1 бар, т. к. их высота не превышает 10 м, если же дом выше (2, 3 или более этажей), для увеличения напора воды рекомендуется использовать повысительный насос, который будет обеспечивать 2 бара.

Давление в водопроводе не может быть постоянным. По этой причине ориентироваться следует на диапазон допустимых значений данного параметра:

• для холодной воды: от 0,3 до 6 атм;
• для горячей воды: 0,3-4,5 атм.

Причины слабого напора

Если сразу после сдачи объекта в эксплуатацию или по мере пользования водой отмечается снижение напора, следует искать вероятный фактор, это:

Причины слабого напора воды.

• невысокая пропускная способность труб, что может быть обусловлено установкой неподходящих по диаметру коммуникаций или естественными причинами – увеличением толщины нароста внутри труб, за счет чего уменьшается их просвет, в результате понижается давление;
• загрязнение фильтра, расположенного на вводе в объект, что создает препятствие для тока жидкости по водопроводу;
• поломка запорной арматуры или же установка бракованных деталей при монтаже трубопровода;
• появление протечек: вследствие длительной/неправильной эксплуатации или по причине допущения ошибок при монтаже;
• нарушение норм подачи воды на объект, виной тому халатность компании, обслуживающей водопровод.

Повысительная насосная станция водоснабжения устанавливается только после того, как были исключены все перечисленные факторы, а проблема осталась.

В многоэтажках

Наиболее распространенной причиной снижения давления в данном случае является подключение неучтенных при проектировании системы водоснабжения потребителей. Это происходит, когда в многоквартирном доме переоборудуется жилая квартира в нежилое помещение, чтобы открыть парикмахерскую или реализовать другой проект. В результате возрастает нагрузка на оборудование, которое не рассчитано на более высокое давление. Техника может перегреваться, что приведет к более сложным проблемам. Может потребоваться замена подкачивающего насоса.

В многоэтажных домах причиной является не качественная подготовка воды к потребителю.

Еще одной распространенной причиной снижения давления является недостаточно качественная подготовка воды для подачи к потребителю. В данном случае более активно происходит отложение химических соединений на стенках коммуникаций, что приводит к уменьшению внутреннего просвета. Если другие негативные факторы не были выявлены, предполагается периодическое отключение насосов поставщиком. Это делается с целью снижения расхода воды.

В частном доме

Проблемы в работе системы водоснабжения чаще наблюдаются, если на участке обустроены скважина, колодец. В этом случае причин снижения давления намного больше:

• засорение фильтра на входе оборудования;
• произошло заиливание гидротехнического сооружения;
• насос не соответствует параметрам скважины/колодца;
• не установлен гидроаккумулятор (данный узел способствует нормализации давления);
• образовалась течь на одном из участков трубопровода.

Кроме того, снижение давления может происходить вследствие образования воздушной пробки, например, если водяная помпа своевременно не отключилась и продолжала закачивать воздух. При этом вода может перестать подаваться к сантехническим приборам. Ошибки при монтаже трубопровода – еще один негативный фактор. В этом случае трубы укладываются с нарушением уклона.

Какой насос установить

В зависимости от типа объекта (частный дом, многоквартирная постройка) делается выбор оборудования:

• Техника, встраиваемая в трубу. Такой вариант подойдет для квартиры или коттеджа, когда нужно увеличить напор, если глубинный насос в скважине не справляется со своей задачей, при этом встраиваемый агрегат отличается компактными габаритами, малым весом и влияет на систему водоснабжения не интенсивно.
• Насосная станция, оснащенная гидроаккумулятором, обратным клапаном, фильтром. Такая разновидность оборудования может применяться для коттеджа, дачи, загородного жилья, устанавливается агрегат неподалеку от гидротехнического сооружения на участке.

При выборе такой техники учитывают ряд параметров:

• способ установки;
• уровень шума, что важно для квартиры и частного жилья, например, проточные компактные устройства (для врезки в трубу) работают тихо, тогда как насосные станции функционируют громко;
• производительность: это наиболее важный параметр, т. к. от него зависит, будет ли оборудование обеспечивать нужды потребителя, например, если приобрести насос, который характеризуется небольшой производительностью, то на верхних этажах частного жилья воды не будет, а в многоквартирных постройках эффект, обеспечиваемый подобными устройствами, тоже останется незамеченным.

Способ управления

Бытовые насосы делятся на 2 типа, отличных по принципу работы:

• ручное управление;
• автоматические агрегаты.

Первый из вариантов неудобен при эксплуатации. Такие агрегаты функционируют в течение ограниченного по времени периода. Подходят подобные устройства для случаев, когда вода к потребителю поступает из емкостей. Включаются насосы вручную, затем отключаются. Нужно постоянно следить, чтобы емкость была заполнена. Если устройство будет работать постоянно, есть риск перегрева техники, а дополнительно к тому будет происходить перерасход воды.

Повысительные насосы работают в автоматическом режиме. Они обеспечивают достаточное давление в системе благодаря различным датчикам. При снижении давления оборудование включается, что приводит к восстановлению основных показателей водоснабжения. Контролировать процесс функционирования этого агрегата не нужно.

Он установлен для поддержания достаточного давления, а когда основные показатели возрастают, например, если перекрывается вся запорная арматура, оборудование отключается, что позволяет избежать поломки.

Различия в конструкции

Для водопровода подбирают нагнетательное насосное оборудование с учетом целевого назначения. Так, для установки в квартире применяют циркуляционные агрегаты. Если необходимо обеспечить подъем воды с глубины скважины, применяют всасывающие устройства. Они достаточно эффективны, чтобы использоваться при обустройстве гидротехнического сооружения.

Основным узлом насосов первой группы является роторная крыльчатка. Подобные агрегаты функционируют по принципу захвата воды лопастями. При этом поток воды набирает скорость, в результате увеличивается проходимость труб, что позволяет изменить давление в большую сторону. Такие насосы работают тихо, что важно при установке оборудования в квартире. Однако их отличает невысокая производительность. Значит, целесообразно устанавливать данную разновидность устройства, если скачки давления небольшие.

Самовсасывающие агрегаты для подъема воды тоже работают на основе двигателя. Чем выше скорость вращения вала, тем больше производительность агрегата. Такие устройства часто используются в составе станций.

Схема работы всасывающего насоса

Схема работы всасывающего насоса.

В основе работы разных видов агрегатов – способность создавать разрежение воздуха. Причем важно обеспечить необходимые условия в области, где расположен впускной клапан. Так, требуемый эффект достигается благодаря скоростному движению крыльчатки.

За счет вращения рабочего колеса возникает центробежная сила. Она способствует выталкиванию воды от центра камеры к ее периферийным участкам.

В результате создается повышенное давление, способствующее продвижению воды от выпускного клапана по трубе. Когда жидкость попадает в трубопровод, в корпусе давление снижается, что способствует всасыванию воды. Данный процесс развивается непрерывно.

Особенности насосных станций

Так называется комплекс оборудования, куда входит несколько основных узлов: непосредственно насос, система водоочистки, накопительный бак. Последний отличается надежной конструкцией: корпус из нержавейки, внутри пластичная мембрана. Конструкция совершенствуется благодаря датчику давления.

Производительность насосной станции определяется характеристиками гидроаккумулятора, внутри которого в одной из частей содержится газообразная среда. Когда в другую часть поступает вода, мембрана изгибается. Регулировка давления происходит благодаря балансировке разных по структуре сред. Предотвращает возвратное движение жидкости из системы обратный клапан. Управление станцией осуществляется при участии реле давления.

Подбор мощности

Выбранный агрегат должен соответствовать условиям эксплуатации по производительности. Однако важно, чтобы его можно было подключить к источнику питания. В бытовых условиях используются однофазные устройства. Чем больше мощность, тем выше производительность агрегата. В данном случае насос приобретает способность сильнее разгонять рабочий вал, что приведет к увеличению возможностей устройства.

Следует учитывать, что мощность, а вместе с тем и производительность, агрегата зависят от задач, которые планируется решать. Так, если требуется организовать обслуживание разной бытовой техники – стиральной, посудомоечной машин, – понадобится мощная модель. Для подачи воды к минимальному количеству сантехнических приборов достаточно более простого по свойствам устройства.

Установка насоса

В квартире при выборе места для монтажа агрегата учитывают интенсивность шума. Часто установка выполняется внутри кухонного шкафа, например, под мойкой. В ванной тоже может быть расположен такой насос. Его защищают резиновыми прокладками снаружи, если в некоторых местах агрегат соприкасается со стеной, коммуникациями. Это позволит снизить уровень шума.

Монтаж насоса для подачи воды в частный дом выполняется на участке, который располагается как можно ближе к скважине. Оборудование устанавливают в приямке или кессоне (утопленная в грунт площадка в точке выхода обсадной трубы на поверхность земли). Кроме того, есть и другие возможности для монтажа насоса:

• в подвале дома, однако существенное удаление агрегата от гидротехнического сооружения способствует снижению производительности;
• в отдельной постройке на участке между домом и скважиной.

При монтаже насоса на улице составляется схема прокладки подводящих и отводящих коммуникаций.

Известные модели

Некоторые агрегаты используются чаще прочих, что обусловлено низким уровнем энергопотребления, достаточной производительностью. К таковым относятся:

• Grundfos UPA 15-90 (N) – повысительный насос, выпускается в корпусе из нержавеющей стали. Преимуществом является невысокий уровень шума, есть возможность менять режимы: ручной, автоматический. Агрегат рекомендован к установке на входе бытовой техники: водонагревателя, стиральной машины и др. Мощность небольшая – 0,11 кВт. Насос может работать с жидкостями, температура которых не превышает +60°С. К положительным качествам можно отнести способность обеспечивать сильный напор при минимальном давлении.
• Wilo PB-201EA. Это поверхностный центробежный насос. Предназначен для перекачивания чистой воды. Мощность устройства составляет 0,34 кВт. При этом агрегат может поднять воду на 15 м в высоту. Производительность существенная – 3300 л/ч. Недостатком является хрупкий корпус – выполнен из пластика. По уровню шума данная модель несколько уступает выше рассмотренному аналогу.
• Jeelex Jambo 70/50 Н-50 Н. Это насосная станция. Оснащена гидроаккумулятором объемом 24 л. Функционирует в автоматическом режиме: срабатывает при снижении давления в системе и отключается, когда показатель нормализовался. Производительность – 70 л в минуту. Преимуществом является способность поднять воду с высоты до 50 м. Корпус насоса выполнен из нержавейки, накопительный бак – из углеродистой стали.

Таким образом, при сравнении разных моделей повысительных агрегатов рекомендуется обращать внимание на основные параметры: производительность, мощность. Вместе с тем необходимо узнать, предусмотрена ли защита от сухого хода. Лучше приобретать модели с датчиком потока. Это позволит агрегату работать в автоматическом режиме, а также предотвратить переход на сухой ход.