Расчет глубины всасывания насосной станции

Расчет производительности насоса

Производительность этого прибора обычно обозначают в формулах буквой Q. Данная величина отражает перемещенное за единицу времени количество тепла.

Для расчета пользуются формулой:

R — необходимая для обогрева помещения тепловая мощность (кВт); TF — температура теплоносителя в подающей трубе системы (°С); TR — температура в трубопроводе на выходе из системы (°С).

В европейских странах показатель R зависит от условий эксплуатации, его принято рассчитывать в соответствии с нормативами:

в домах, где не больше двух квартир, мощность циркуляционного насоса для отопления принимают равной 100 Вт/м²;
в многоквартирных зданиях — 70 Вт/м².

Когда расчет насоса выполняется для построек с плохой теплоизоляцией, значение вышеприведенных показателей необходимо увеличить. Если здание хорошо утеплено, используют показатель R, находящийся в пределах от 30 до 50 Вт/м².

Выбор типа насоса для колодца

Все водяные насосы для колодцев подразделяются на две большие группы: погружные и поверхностные, поэтому перед тем, как выбрать подходящую модель, в первую очередь необходимо определиться с видом водяного насоса. Прежде, чем выбрать насос для колодца, рассмотрим их достоинства и недостатки.

Поверхностные насосы — особенности

Поверхностные насосы обычно располагаются на земле выше уровня источника водоснабжения (есть варианты размещения их на плавающем плоту, но это выглядит слегка абсурдно).

Рис.1 Внешний вид поверхностного насоса

Высота подъема воды

Поверхностные водяные насосы для скважин или колодцев обеспечивают высоту подъема воды около 8 м. При этом следует учитывать, что при удалении насоса от колодца высота подъема воды уменьшается в соотношении 4:1, то есть если насос поставляет воду на 12 м. от источника водоснабжения, получим высоту подъема 5 м.

Уровень шума

При работе шум поставленных на земле колодезных насосов будет постоянно досаждать хозяевам (он физически не может быть установлен от дома на большом расстоянии) — это потребует принятия специальных мер для обеспечения шумоизоляции.

Место расположения

Стоящим на поверхности насосам необходима защита от осадков, поэтому потребуется сооружение специального навеса или установка его в отдельное помещение.

Обслуживание

Хотя электро насос находится на поверхности и доступ для проверки работоспособности всегда открыт, его сложнее демонтировать и поставить обратно в случае долгого отсутствия хозяев. Так же широко распространенные центробежные виды требуют заливки воды в водозаборную систему для начала работы.

Высота подъема воды

Это основное преимущество погружных помп, некоторые модели которых способны поднимать воду из колодцев глубиной около 70 м. и больше. Соответственно и длина водозаборной линии до дома может быть существенно больше, чем у поверхностных видов.

Уровень шума

Погружная электро помпа находится далеко от дома в колодце под водой, поэтому нет смысла говорить о мешающем шуме при ее работе.

Место расположения

Помпа погружается в колодец и при работе постоянно в нем находится, поэтому ей не требуется отдельное помещение или кессонная камера для установки. Погружную помпу проще извлечь из колодца и установить обратно — это не займет много времени.

Простота обслуживания

Корпус погружной помпы находится под водой, поэтому он просто не рассчитан на частое обслуживание — в случае неисправности ее необходимо извлечь из колодца и осматривать на поверхности. Единственное, чего боится погружной электрический насос — это отсутствие воды, но несложная автоматика в этом случае его отключает.

К недостаткам погружного электронасоса можно отнести наличие длинного электрического кабеля, погружаемого в воду вместе с помпой — это предъявляет высокие требования к качеству и сохранности его изоляции. Автоматика погружных помп несколько сложнее, чем у наружных аналогов, имеющих встроенные элементы управление в своей конструкции.

Несмотря на некоторые недостатки, погружные помпы в силу глубины забора воды, удобства пользования, малых габаритных размеров, являются наиболее предпочтительным вариантом для забора воды из колодца и организации водопровода, по сравнению с поверхностными.

Конструктивные особенности современной насосной станции для бытовых нужд

Система водоснабжения здания со схемой насосной станции, входящей в нее в качестве составной части, включает в себя нескольких основных элементов.

Колодец или скважину, в которой происходит первичное накопление и отстаивание жидкости. Для круглогодичного использования ее следует утеплить.
Всасывающий трубопровод, оборудованный обратным клапаном. Обычно на нем устанавливается в колодце или непосредственно перед насосной станцией фильтр грубой очистки от механических примесей.
Саму насосную станцию, обеспечивающую объект водой с необходимым расходом и давлением.
Напорный трубопровод с фильтром тонкой очистки, ведущий ко всем водоразборным устройствам.

Устройство насосной станции для домашнего водопровода предельно просто и функционально. В ее состав входят следующие механизмы.

Водяной центробежный насос с приводом от электрического двигателя. При его включении создается разрежение в приемном патрубке и избыточное давление в напорном. В результате происходит всасывание жидкости из колодца и нагнетание ее в коллектор водоснабжения дома.
Манометр, позволяющий на месте следить за тем, как работает насос.
Мембранный гидроаккумулятор, отвечающий за постоянное наличие в системе необходимого запаса воды с рабочим давлением.
Реле давления, дающее управляющие сигналы на пуск и выключение электродвигателя.
Гибкий шланг, связывающий насос с гидроаккумулятором.
Запорная арматура для возможности отключения трубопроводов на время ревизии, технического обслуживания и ремонта оборудования.

Важно! Устройство насоса центробежного типа не допускает включать его на длительное время без заполнения жидкостью. Это может привести к перегреву отдельных деталей и выходу из строя всего агрегата

Для исключения создания подобных ситуаций предусматривается датчик сухого хода, отключающий двигатель при отсутствии воды.

Датчик сухого хода DPR-6

Как работает такая система

Для правильной эксплуатации системы водообеспечения нужно знать принцип действия насосной станции. Потребление воды в бытовых условиях происходит периодически, поэтому нет необходимости в постоянной работе насоса. С другой стороны жильцу удобно, чтобы расход жидкости появлялся сразу же после открытия крана. Эти задачи решаются простым и эффективным способом.

Работающий насос обеспечивает потребителя водой и нагнетает ее в накопитель. При этом во всей системе повышается избыточное давление, пока оно не достигнет установленного максимального значения. В этот момент срабатывает реле и выключается электродвигатель. В процессе потребления жидкости ее давление снижается, пока блок управления снова не даст команду на пуск насоса.

Определение производительности насосной станции

Производительность насосной станции, предназначенной для дачи, принято рассчитывать, исходя из значений пикового водоразбора, который характеризуется пропускной способностью единовременно функционирующих точек водопотребления.
Предположим, что единовременно на даче могут функционировать следующие санитарные приборы:

душ (параметр нормативного расхода воды — 0,7 м³/ч)
унитаз (0,4 м³/ч)
мойка (0,7 м³/ч)
стиральная машина (0,7 м³/ч)

Итого максимальная производительность насосной станции, предназначенной для загородного дома, в котором проживают 3–4 человека, должна составить не менее 2,5 м³/час.

Если насосная станция обслуживает коттедж, в котором проживают две семьи, необходимо выбрать оборудование, производительность которого достигает 4 м³/час. Для обслуживания дома на три семьи потребуется агрегат с показателями объемной подачи 5 м³/час.

Если предполагается использовать насосную станцию для целей полива сада и газона, то необходимо увеличить параметры производительности еще на 1 м³/час. Следует учитывать, что значение этого показателя может существенно увеличиваться в засушливые периоды (до 1,5 м³/час).

Корпорация Pedrollo предлагает насосные станции, значения объемной подачи которых достигают:

2,4 м³/ч — PKm 60-24SF, PKm 60-24CL, PKm 60-EP I
3 м³/ч — JCRm 1B-24CL, JCRm 1A-24CL, JSWm 1BX-24CL, JSWm 1AX-24CL, PKm 65-24SF, PKm 65-24CL, PKm 65-EP I
4,8 м³/ч — 3CPm 80E-EP I, 4CPm 80E-EP I, JCRm 10M-24CL, JCRm 15M-24CL, JSWm 10MX-24CL, JSWm 12MX-24CL, JSWm 15MX-24CL, JSWm 10MX-60CL, Pedrollo JSWm 12MX-60CL, Pedrollo JSWm 15MX-60CL
5,4 м³/ч — CPm 158-24CL
6 м³/ч — 2CPm 25/130N-EP I, 2CPm 25/140H-EP II
7,2 м³/ч — 3CPm 100E-EP I, CPm 170-24CL
7,8 м³/ч — 4CPm 100E-EP I

Глубина всасывания

Установки с эжектором более мощные и производительные Есть две разновидности НС, которые отличаются наличием или отсутствием эжектора. Последний – своеобразный дополнительный насос (без электродвигателя), с помощью которого увеличивается возможная глубина водозабора.

Паспортная глубина всасывания, как правило, составляет – 8 м. Это при условии, что эжектора в комплектации станции нет. Если это устройство в системе водозабора присутствует, показатель может увеличиться. Производители предлагают насосные станции с встроенным эжектором. Практика показала, что такие установки достаточно капризные. Не всегда с их помощью можно поднять воду из колодцев заявленной глубины.

Более удачное расположение – выносной эжектор. Его устанавливают на конце водозаборного рукава (пластиковой трубы или прорезиненного шланга), куда закрепляют пластиковым хомутом. Но такое исполнение снижает коэффициент полезного действия, потому что для работы эжектора требуется определенная скорость воды. Насос поднимает жидкость на поверхность, часть ее гонит обратно к эжектору по параллельному трубопроводу. Движение воды сначала вверх, а затем вниз, снижает КПД работы насосной установки.

Глубина всасывания станции с встроенным эжектором составляет не более 9 м. С выносным – не более 10,5 м. На многих сайтах присутствует показатель 45 м. Это дезинформация. У НС несколько технических характеристик, где 45 метров – это максимальное расстояние от зеркала воды внутри колодца до последнего потребителя в сети автономного водопровода. Показатель часто фигурирует в паспортных данных, но он не единственный. На рынке можно найти станции, у которых это расстояние превышает обозначенное значение.

Поверхностный насос для скважины 15 метров

Поднять воду с глубины 15 метров способны ручные поршневые насосы при условии, если поршень будет располагаться ближе к статическому уровню. Центробежные струйные насосы с внешним эжектором тоже вполне успешно справятся с этой задачей. Есть два типа эжекторов: для эксплуатационных колонн внутреннего диаметра 100 мм. и более, а также для диаметров 50 мм. Принцип работы их одинаков, конструкция несколько отличается.

Схема представляет собой комбинацию поверхностного центробежного насоса, забойного сопла и расположения трубки Вентури. Обвязку используют в скважинах малого диаметра для подъема воды с глубины 15 метров и более. Насос под давлением подает воду в сопло. Увеличение скорости потока приводит к снижению давления в точке А, что, в свою очередь, втягивает воду через донный клапан во впускную трубу В. Затем объединенный поток поступает в трубку Вентури, где скорость постепенно уменьшается и напор восстанавливается. Избыточный поток отводится на поверхность через регулирующий вентиль С, который также поддерживает необходимый рециркуляционный поток к соплу.

Какой погружной прибор лучше

Главными параметрами, которые влияют на выбор, являются расход воды за одни сутки и точная глубина источника, из которого качается вода. При выборе следует узнать время, за которое скважина заполняется водой. Расчет можно выполнить самостоятельно.

Чтобы получился дебет, второй показатель нужно разделить на первый. Чтобы узнать, наполнилась ли скважина, нужно опустить грузик, который использовали для измерения глубины. Совпадение показателей будет означать заполнение водой.

Варианты насосов:

Вибрационный. Отличается недорогой стоимостью, простотой в использовании и хорошей производительностью. Следует заметить, что постоянное применение этого устройства приводит к быстрому разрушению самой скважины.

Центробежный

При его выборе особое внимание необходимо уделить производительности устройства, его размерам, максимальной глубине, на которую оно сможет поднять воду, особенностям монтажа и использования.

Погружной насос весит немного благодаря компактным размерам Если выбор пал на вибрационные варианты, специалисты советуют приобретать насосы «Малыш», «Ручеек» или «Ливень». Эти модели отличает производительность и устойчивость к поломкам. Если речь идет о погружных центробежных, то лучше всего купить «Водолей» или «Водомет».

Кавитация в насосе

Кавитация в насосе возникает когда давление воды во всасывающем патрубке снижается до давления насыщения. По сути, кавитация – это резкое образование пузырьков пара и такое же резкое их схлопвывание, как следствие — резкие скачки давления на рабочем колесе насоса. Кавитация в насосе не только сопровождается повышенным шумом, но и ускоряет процесс его износа.

Исключить кавитацию в насосе можно обеспечив давление во всасывающем патрубке, выше давления насыщения воды. Следует учесть, что давление насыщения зависит от температуры воды, чем она ниже – тем ниже давление насыщения.

Некоторые производители указывают кавитационную характеристику насоса — NPHS – численно равную минимальному абсолютному давлению во всасывающем патрубке насоса, при котором гарантирована бескавитационная работа.

Пособие KSB Расчёт параметров центробежных насосов

Особенности режимов работы

Безбашенная система предусматривает подачу воды непосредственно потребителю, и в связи с этим используемые здесь насосы должны полностью обеспечивать подачу в необходимом объеме в пиковые моменты потребления воды . Обычно строится график работы сети, совмещенный с расписанием работы насосной станции, что позволяет оценить обеспеченность водой в различные моменты времени. В большинстве случаев такие системы имеют большое количество насосов.

При наличии в системе водоснабжения напорного аккумулятора максимальная подача воды станцией принимается меньшей по сравнению с максимально возможным часовым расходом, а сам график работы станции приближают к графику расхода воды, но в точности они совпадают не всегда, так как вследствие неравномерного потребления воды при полном совпадении графиков выключение и включение насосных агрегатов будет происходить слишком часто, что увеличит нагрузку на систему.

При этом если воды подается больше, чем необходимо, то излишки подаются в аккумулирующую емкость и в дальнейшем за счет этого объема воды покрывается недостача в пиковые моменты водопотребления.

Проводя расчет насосной станции второго подъема нужно определить оптимальный режим работы с низкой периодичностью включения насосов и минимально возможным объемом аккумулирующей емкости. Работа станции может быть двух- или трехступенчатой – так называют количество одновременно включенных насосов.

Вместимость аккумулирующей емкости

Произведя анализ работы насосных станций легко можно увидеть, что при ступенчатом режиме работе возможно уменьшение объема бака и уменьшение высоты подъема воды, что обусловлено уменьшением высоты установки бака. В целом расчет насосной станции показывает, что при организации ступенчатой работы объем бака может быть втрое меньшим, но при этом будет увеличена площадь самой станции, что обусловлено увеличением числа используемых насосов и увеличением вместимости резервуаров для насосов первого подъема, которые в большинстве случаев работают равномерно.

Также при ступенчатой работе насосных агрегатов должен быть увеличен диаметр водопроводов, так как пропуск воды в таком случае должен быть большим, нежели при их равномерной работе. При этом опытным путем установлено, что для небольших водопроводов выгодна равномерная работа, а для больших водопроводов целесообразнее использовать ступенчатый режим работы. Средние водопроводы имеют зависимость от длины водовода, чем он длиннее тем, предпочтительней равномерная работа.

Мощность насоса

От мощности насосного устройства зависит то, какой напор будет в домовом водопроводе, а также как высоко и далеко насосная станция сможет подавать воду из скважины.

Три этих показателя связаны между собой. Чем мощнее насос, тем большее давление он сможет поддерживать во внутридомовом водопроводе. Чем больше мощность насоса, тем выше он сможет поднять воду, и тем дальше от источника воды он сможет ее транспортировать.

Способность насосного оборудования подавать воду на 10 метров во время горизонтальной подачи примерно равна 1 метру вертикальной подачи. Это позволяет закладывать в расчеты не только высоту подачи, но и дальность подачи воды по горизонтали.

Как рассчитать необходимую глубину всасывания насосной станции

Для расчета технических характеристик станции необходима информация, касающаяся автономного водопровода:

Расстояние от зеркала воды в колодце до потребителя, который в сети водопровода находится в самой дальней точке. При этом расстояние складывается из всех участков, потому что сеть обычно не является прямолинейной. Чем больше ответвлений, тем больше потерь напора и расхода.
Расстояние от насосной станции до места водозабора. Оборудование может быть установлено около колодца, в подвале дома или в специально сооруженном помещении. Чем дальше месторасположение станции, тем больше потери, тем меньше глубина всасывания.
Количество фитингов и запорной арматуры. Здесь можно взять 10-процентный запас всех характеристик — напора и производительности насосной станции.
Динамический уровень воды в колодце. Это значение меняется в зависимости от сезона и интенсивности водозабора. Его обязательно учитывают при расчете глубины всасывания. При этом необходимо знать, что конец всасывающей трубы должен располагаться ниже зеркала воды минимум на 1 м. Если динамический уровень большой, велика вероятность, что в летний сезон вода в колодце опуститься ниже уровня установки конца всасывающей трубы.
Диаметр труб, используемых в водопроводной системе.
Количество потребителей.

Динамический уровень воды в системе автономного водопровода играет одну из важнейших ролей. Если его значением пренебречь, можно забыть о характеристиках водопроводной сети.

Чтобы бороться с уменьшением глубины водозабора, над колодцем устанавливают кессон. Это специальное цилиндрической или кубической формы емкость, которую закапывают на определенную глубину. В нее монтируют НС. Чем высота кессона больше, тем ниже будет располагаться насос. Таким образом можно снизить место установки наносной станции и уменьшить расстояние от нее до зеркала воды.

Есть еще один вариант. Внутрь колодца устанавливают металлическую конструкцию, собранную из металлопрофиля (обычно уголка или швеллера). Ее крепят к стенкам гидротехнического сооружения. На эту опору монтируют насосную станцию. Для обеспечения более высоких характеристик водопроводной сети опорную конструкцию опускают до уровня поверхности воды в колодце. Неудобство такой установки заключается в том, что станция находится на большой глубине, а значит, следить за ней и обслуживать будет непросто.

Подбор циркуляционных насосов

Насосы подбираются по графической характеристике отображающей зависимость напора развиваемого насосом от расхода воды проходящего через него. На графическую характеристику насоса наносят рабочую точку системы, которая находится на пересечении расчётного расхода и напора. Рабочая точка системы должна находиться либо на кривой насосной характеристики либо немножко выше неё и как можно ближе к точке насосной характеристики с максимальным КПД. Если несколько насосов отвечает заданным характеристикам, следует отдать предпочтение насосу меньшей мощности, а если расход будет изменяться в широком диапазоне следует выбрать насос с пологой рабочей характеристикой.

Выбирая циркуляционный насос для системы отопления или горячего водоснабжения, следует учесть возможную гидравлическую разбалансированность, основное проявление которой заключается в неудовлетворительной циркуляции воды через отдалённые от насосного узла циркуляционные кольца. Выбрав насос с запасом по расходу и напору можно компенсировать незначительную гидравлическую разбалансированность, поэтому при подборе циркуляционного насоса для системы отопления рекомендуют выбирать насос с 10-20% запасом по напору и 20-30% запасом по расходу. При этом следует учесть, что при увеличении расхода в 1,3 раза потери напора в системе возрастут в 1,3*1,3=1,7 раза.

Для систем отопления с радиаторными термостатическими клапанами допускается незначительный дефицит расхода насоса, обоснованный 10% увеличением площади поверхности отопительных приборов и нелинейностью уменьшения теплоотдачи отопительного прибора с изменением расхода.

Циркуляционные насосы с электронными регуляторами частоты вращения рабочего колеса позволяют существенно сократить расходы на электроэнергию в системах с динамическим гидравлическим режимом.

Шумовые характеристики насоса, часто становятся преобладающим фактором при выборе циркуляционных насосов устанавливаемых в инженерных системах жилых домов, для установки в помещениях с постоянным пребыванием людей или смежных с ними помещениях, рекомендуется отдать предпочтение насосам с мокрым ротором, так как они отличаются наиболее тихой работой.

Зачем нужен циркуляционный насос

Не секрет, что большинство потребителей услуг теплоснабжения, проживающих на верхних этажах высотных зданий, знакомы с проблемой холодных батарей. Ее причиной является отсутствие необходимого давления. Поскольку, если нет циркуляционного насоса, теплоноситель двигается по трубопроводу медленно и в результате остывает на нижних этажах

Именно поэтому важно правильно сделать расчет циркуляционного насоса для систем отопления

С аналогичной ситуацией часто сталкиваются хозяева частных домовладений – в наиболее отдаленной части отопительной конструкции радиаторы намного холоднее, чем в начальной точке. Оптимальным решением в данном случае специалисты считают монтаж циркуляционного насоса, как он выглядит видно на фото. Дело в том, что в небольших по площади домах отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителей достаточно эффективны, но и тут не помешает подумать о приобретении насоса, поскольку, если правильно настроить работу данного устройства, затраты на обогрев сократятся.

Что собой представляет циркуляционный насос? Это прибор, состоящий из мотора с ротором, погруженным в теплоноситель. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, ротор заставляет нагретую до определенной температуры жидкость двигаться по системе отопления с заданной скоростью, в результате чего создается нужное давление.

Насосы могут функционировать в разных режимах. Если сделать установку циркуляционного насоса в системе отопления на максимальную работу, дом, остывший в отсутствие хозяев, прогреть можно очень быстро. Затем потребители, восстановив настройки, получают при минимальных затратах необходимое количество тепла. Циркуляционные приборы бывают с «сухим» или «мокрым» ротором. Его в первом варианте погружают в жидкость частично, а во втором – полностью. Отличаются они между собой тем, что насосы, укомплектованные «мокрым» ротором, при работе меньше шумят.

Конструкция гидроаккумулятора и его преимущества перед водонапорным баком

Гидроаккумулятор представляет собой герметичную емкость, рассчитанную на работу под повышенным давлением. Его внутреннее пространство разделено на две части резиновой мембраной, прочно прикрепленной краями к стенкам аппарата. С одной стороны от нее подается вода, с другой – через ниппель закачан воздух до давления 1,5 атмосферы.

Принцип действия такого устройства основан на его периодическом заполнении и освобождении от жидкости. Ее давление меняется постепенно за счет воздушной подушки, работающей в качестве сжимающейся и разжимающейся пружины. Такая конструкция позволяет длительное время расходовать воду без включения насоса.

Совет! Объем емкости подбирается, исходя из предполагаемого расхода жидкости. Для средней семьи подходят аппараты на 25-40 литров. При большом водопотреблении потребуется 100 и более литров. Для дачи, используемой в качестве места воскресного отдыха, хватит и 15 литров.

Насосные станции с гидроаккумулятором вытеснили устаревшие схемы, использовавшие в качестве накопителя напорные баки. Их приходилось устанавливать на большой высоте, а опорожнялись они самотеком. Современный вариант имеет целый ряд существенных преимуществ:

компактные размеры;
простой монтаж;
возможность поддержания большого напора;
отсутствие риска перелива в случае неисправности датчика заполнения.

При выборе оборудования лучше выбирать модели, способные работать без бака.

Глубина всасывания насосной станцией

Расчет производительности насоса