Расчет насоса для бытовой скважины. Как рассчитать насос для отопления: примеры расчетов и правила подбора оборудования Мощность водяного насоса для скважины

Для подачи воды из скважины или колодца или создания ее рециркуляции используют насосы. Чтобы система работала качественно и бесперебойно, а также, для того чтобы не переплачивать за модель с чрезмерные характеристиками, их нужно подбирать. Рассмотрим, как производиться расчет насоса для водоснабжения и подбираются параметры этих агрегатов.

Водопровод

Кроме методики расчета обычным способом приведем и несколько примеров работы с онлайн-калькуляторами.

В начале рассмотрим системы подачи холодной воды, то есть обычный водопровод, затем затронем и горячее водоснабжение (сокращенно ГВС). Причем рассказывать будем не о выборе мощных насосов, которые устанавливаются на станциях водопроводной сети — наша статья о водоснабжении небольших домов и коттеджей.

Если дом подключен к центральному водопроводу, то в большинстве случаев нужное давление создается на станциях водоканала или водонапорными башнями. Поэтому насосы в этом случае, как правило, не нужны. Исключение — дома повышенной этажности, где нормальный напор от водопровода не позволяет подать воду на самые верхние этажи — там ставят .

Интересный факт. Столбы воды высотой 10 метров создает давление в одну атмосферу (0,1МПа), поэтому разница напора на первом и третьем этажах примерно на эту величину. Если взять к примеру самое высокое здание мира «Бурж Халифа» высотой 828 метров то там для того чтобы вода хотя бы дошла на самый верхний этаж нужен напор около 84т атмосфер. Естественно никакие трубы его не выдержат, поэтому насосы установлены ступенчато через несколько этажей.

При автономной системе водоснабжения без насосов не обойтись. Как правило, используют либо обычные (поверхностные) либо . Привод их за очень редким исключением электрический.

Выбор зависит от конкретной ситуации или от желания заказчика. Рассмотрим, чем они различаются и наиболее важные характеристики, которые нужны будут нам при проведении расчета.

Обычные насосы

Для подачи воды почти исключительно используются . В них жидкость захватывается лопастями в центре вращающегося рабочего колеса и отбрасывается за счет центробежной силы на его периметр, где находится напорный патрубок. В центре, где отбирается вода, естественно создается разряжение.

Внимание. При запуске такого мотора без воды (сухой ход), не встретив сопротивления жидкости, колесо, особенно у мощных насосов больших размеров, может раскрутиться очень быстро и сорваться с вала или повредиться другим образом. Поэтому такую ситуацию предупреждают правильным запуском, установкой на входе обратных клапанов (они не дают стечь воде из корпуса) и применением специальной автоматики.

Обычно используются две разновидности насосов - с сальниковым уплотнением приводного вала и более современные с плавающим ротором.

У первых вал привода крыльчатки проходит через корпус (улитку) в котором вращается рабочее колесо. Это место уплотняется сальниками или торцовыми уплотнениями. Вал может опираться на собственные подшипники, которые расположены в консоли и соединяться с электромотором через муфту.
Еще один вариант такого насоса – моноблок. В нем рабочее колесо насаживается непосредственно на крыльчатку. Первый тип более надежный и простой в обслуживании и ремонте. Второй более компактный.
У насосов с плавающим ротором уплотнений в месте прохода вала нет. В нем, как и понятно из названия, ротор электродвигателя находится в корпусе объемно связанным с улиткой. Электромагниты статора создают вращающий момент через стенку, вода охлаждает ротор и смазывает его подшипники.

Такие насосы компактны и надежны. Минусом является сложность ремонта — просто заменить мотор не получиться, нужно полностью разбирать насос.

К тому же стандартные электродвигатели в таком агрегате не применишь. Впрочем, они редко выходят из строя и не нуждаются в обслуживании на протяжении всего срока службы (многие производители это гарантируют).

Характеристики насосов

Теперь перейдем к самому важному.

Тип обычного насоса выбранного для вашей автономной системы водоснабжения влияет на следующее:

стоимость монтажа системы автономного водоснабжения;
затраты на ее эксплуатацию;
периодичность обслуживания;
сложность и стоимость монтажа;
размеры места установки насоса.

В остальном при расчете нужно ориентироваться на более важные характеристики:

Глубина всасывания : он определяет отметку ниже насоса, с которой он может забрать воду. Определяется обычно в метрах.
Напор : он выражается в давлении насоса на выходе.
Производительность : то, сколько кубометров за час сможет перекачать насос.

Также нужно обращать внимание на такие цифры как энергопотребление (мощность) при равных характеристиках желательно отдавать предпочтение более экономным моделям. Однако цена на них, как правило, более высокая, поэтому желательно просчитывать за какое время более дорогая модель окупит себя (впрочем, это экономический расчет).

Если срок эксплуатации меньше срока окупаемости дорогого насоса, то, скорее всего, не стоит переплачивать, а взять более «прожорливый» к электричеству насос.

Они отличаются от обычных тем, что погружаются в воду, то есть в обсадную трубу скважины, колодец или даже обычный водоем. По конструкции они отличаются от обычных насосов, такими особенностями.

Чаще всего в них не одно рабочее колесо, а несколько, вплоть до десятка, расположенные друг за другом. Всас одного соединяется с выходом следующего (лабиринтная система).
Если обычные насосы чаще всего имеют горизонтальное расположение вала, то глубинные всегда вертикальной компоновки. Это связано с расположением их в ограниченных по диаметру обсадных трубах скважины, которые тоже вертикальны (установка в колодце или водоеме частный случай, на который проектировщики обращают мало внимания).
Электродвигатели тоже особой конструкции. Они не имеют оребрения корпуса, так как охлаждаются водой.

Внимание. Нельзя запускать глубинный насос не погруженным, он не рассчитан на такой режим и может сразу сгореть.

Также моторы этих агрегатов имеют более вытянутые вдоль оси габариты с меньшим диаметром. Это тоже связано с установкой в скважинах.

Кроме центробежных, для небольших систем водоснабжения используют и вибрационные, погружные насосы. Это, к примеру, всем известный « » (на фото ниже). По принципу работы он похож на древние поршневые насосы (в том числе и велосипедный), правда ход поршня меньше, частота колебаний больше (поэтому и называют вибрационный), а для привода используется электромагнит.

Несмотря на несколько худшие по сравнению с центробежными глубинными насосами характеристики все, что сказано в нашей статье про них, в полной мере относиться и к «Ручейку» и его аналогам.

Характеристики глубинных насосов

Определения характеристик глубинных насосов точно такие же, как и обычных. Разница только в том, что для них не регламентируют всас, так как разрежение на входе не важно, агрегат и так окружен водой.

Зато многие глубинные насосы имеют на порядок больший напор, чем обычные. При установке в глубокой скважине они должны сразу преодолеть напор в длинной подъемной трубе, а затем создать нужное давление в водопроводе.

Также считается, что они несколько более экономичны из-за охлаждения водой. Но это преимущество минимально перед насосами с плавающим ротором. В них тоже применяется подобный принцип, правда статор не имеет контакта с жидкостью со всех сторон. Полное омывание насоса водой дает минимальную экономию в доли процента.

Какой насос выбрать глубинный или поверхностный (обычный)

Довольно сложный вопрос — сравним их достоинства и недостатки.

Обычные насосы

Плюсы:

Их проще монтировать на поверхности.
Осмотр, обслуживание и ремонт тоже более легкие.
Как правило, обычные насосы дешевле.

Минусы:

Требуется место или помещение для монтажа.
Нужна защита от «сухого хода».
По глубине всаса они уступают напору глубинных насосов, поэтому их нельзя использовать для забора воды из глубоких скважин.

Плюсы:

Могут работать в глубоких скважинах.
Не требуют обустройства мест для монтажа. Вода из подъемной трубы может сразу подаваться в систему водопровода.
Если насос погружен ниже минимального уровня воды в скважине, колодце или водоемы он защищен от «сухого хода».

Минусы:

При установке в глубоких более 10 метров скважинах извлечение насоса вместе с водоподъемной трубой для обследования и ремонта своими руками часто невозможно, нужно использовать грузоподъемные механизмы.
Если по каким-то причинам насос был оторван от трубы и страховки (если конечно не забыли про последнюю), достать его довольно сложно.

Интересный факт. Автору данной статьи пришлось извлекать с помощью специальной ловушки нечаянно упущенный насос. После того как он был «спасен» из скважины было вытянуто еще пять большей частью почти полностью разрушенных коррозией таких агрегатов, которые были потеряны предыдущими эксплуататорами за более чем тридцатилетнюю историю инженерного сооружения.

Силовой кабель, питающий агрегат, должен быть защищен от воздействия окружающей воды. Нередко его пробой, который возникает из повреждения изоляции, приводит к тому, что приходится извлекать насос, а это, как мы уже говорили выше, затруднительно.

Поэтому дадим один совет, если у вас не очень глубокая скважина или тем более это просто колодец и есть место для монтажа на поверхности, все-таки стоит отдавать предпочтение обычным насосам. Они дешевле и их проще эксплуатировать.

Нередко в качестве плюса обычных насосов перед глубинными ставят еще и тот факт, что глубинный защищен от загрязнений только сеточным фильтром на обсадной трубе, а обычный можно защитить дополнительно многоступенчатыми фильтрами на всасе.

Это неверный факт:

Любая установка для очистки воды стабильно работает только при достаточном давлении, то есть должна монтироваться после насоса.
Насосы для водопровода (неважно глубинный или обыкновенный) рассчитаны на наличие примесей в исходной воде, и они не снижают значительно срок их службы. Конечно, если вы не будете качать смесь песка и воды напрямую — последний эффективно задерживает и сеточный фильтр.

Теперь, разобравшись с выбором насоса по типу, перейдем непосредственно к выбору его по характеристикам.

Немного о единицах измерения давления

Привычные атмосферные паскали все хорошо знают из школы, но в характеристиках насоса могут присутствовать и менее известные единицы.

Метр - это метр столба воды. Как уже было сказано выше, он равен одной десятой атмосферы.
Бар - внесистемная единица (но разрешенная к применению в нашей стране) ориентировочно равная одной атмосфере.

Внимание. Также вы можете встретиться с таким непонятным термином как «избыточное давление». Не обращайте внимания, почти все приборы и расчеты на водопроводе под термином «давление» понимают именно его.

Абсолютное давление будет больше на одну атмосферу, то есть, на то давление, которое уже есть на поверхности земли, там, где работают системы водоснабжения. Даже в стакане вода находится под абсолютным давлением в одну атмосферу.

Подбор (расчет) насоса для водопровода по характеристикам

Сразу оговоримся: мы не делаем расчет насосов для водоснабжения по гидравлике, то есть не учитываем сопротивления потоку воды в трубах и на запорных элементах. Для небольших систем водоснабжения частного дома оно мизерно, а вычисления сложные.

Обратите внимание. Некоторые насосы имеют детали, которые изготовлены из материалов, которые по санитарно-гигиеническим нормам недопустимы для использования в сетях водопровода. Поэтому нужно выбирать модели, разрешенные для этих целей.

Для подбора насоса нам нужно сделать несколько шагов, инструкция будет следующей.

Выбираем производительность

Первое на что нужно ориентироваться — это расход воды на человека в сутки, он составляет 400-500 литров. Если у вас имеется накопительный бак достаточной емкости (подобие водонапорной башни), то можно выполнить следующие шаги.

Умножаем средний расход на количество проживающих в доме (к примеру, средняя семья из четырех человек), плюс одного человека на возможных гостей (если они у вас бывают): 500х5=2500 л.
Делим на количество часов в сутки: 2500:24=104 л/ч, это среднечасовой расход.
Так как желательно чтобы насос не работал постоянно во избежание перегрева и выхода из строя, то дополнительно делим на время его работы. Обычно рекомендуют чтобы время работы не превышало 80%, то есть деление производим на 80:100=0,8, считаем: 104:08=130 л/ч. Эту характеристику берем и для насоса.

Но, как правило, накопительные емкости в системах водоснабжения небольших домов не используют. Наиболее распространенная схема это комбинация насоса и емкости (гидроаккумулятора) небольших размеров, а также систем автоматики. Обычно покупают уже собранный блок этих устройств у продавцов, и в обиходе (что не совсем верно) называют насосными станциями.

Так что, например, если мама решила помыть посуду, папа руки после ремонта машины, один ребенок принять душ, а второй воспользоваться унитазом, и к тому же работает стиральная машина, то разбор воды может оказаться гораздо больше среднесуточного. Поэтому расчет насосной станции водоснабжения и аналогичных им систем следует вести по этим пиковым разборам.

Для этого пересчитываем все имеющиеся водоразборные приборы в доме. Затем берем их часовые расходы. Для этого можно воспользоваться таблицей в приложении 2 к СНиП 2.04.01-85. Она приведена ниже.

Далее составляем список всех сантехнических приборов и их часовые расходы. Причем берем не только холодную воду, а суммарный расход, ведь горячая вода это подогретая холодная, которая берется из той же системы водопровода.

Наименование прибора	Часовой расход воды, л/ч	Количество приборов в доме	Их суммарный расход
Раковины со смесителем	60	5	300
Мойка	50	1	50
Ванна	300	1	300
Ванна ножная со смесителем	220	1	220
Душ с глубоким поддоном и смесителем	115	2	230
Гигиенический душ (биде)	75	1	75
Унитаз с бачком	83	2	166
Писсуар	36	2	72
Поливочный кран	1080	1	1080
Итого			2493

В итоге мы получили максимальный расход воды в водопроводе вашего дома - 2493 литра в час. Эта цифра даже немного завышена, так как вряд ли все приборы будут включены одновременно, можно ее снизить на коэффициент 0,9-0,8. Получим: 2493х0,8=1994 л/ч. Правда, если дом маленький и в нем только одна кухня и санузел делать этого не стоит.

Исходя из нашего, получившегося пикового расхода воды в час и будем подбирать в дальнейшем производительность насоса.

Выбираем напор

Тут выбор зависит от того глубинный это насос или обычный.

Для обычного насоса все максимально просто: согласно стандартам давление в водопроводе должно быть в пределах 0,05-0,5 мПа, то есть от половины до пяти атмосфер. Как показывает практика для нормальной работы стиральных, посудомоечных машин и прочей бытовой техники желательно, чтобы давление не было менее 1 атмосферы, т. е. 0,1 МПа, поэтому будем выбирать насос именно с таким давлением.

Если у вас коттедж более трех этажей (что бывает редко) то нужно позаботиться о том, чтобы и вверху был нормальный напор. При стандартной высоте потолка около 3 метров на четвертом этаже давления не будет, поэтому добавляем 0,1 МПа.

То есть в большинстве случаев при подборе насоса для водоснабжения достаточно напора в 1-1,5 атмосферы (0,1-0,15 Мпа).

При выборе варианта с установленным в скважине агрегатом, расчет насоса водоснабжения на напор усложняется, но не сильно — просто нужно учитывать отметку его погружения. То есть если вода забирается с глубины 15 метров, к напору, рассчитанному, так же как и в предыдущем случае, добавляем 1,5 атмосферы (15:10=1,5) или 0,15 МПа (15:100=0,15). Считаем: 0,15+0,1=0,25Мпа, на эту цифру и будем ориентироваться при выборе конкретной модели насоса.

Глубина всасывания (всас)

Самый легко подбираемый параметр. Для глубинных насосов он не нужен и не описывается в характеристиках вообще, так как вода забирается с уровня, на котором расположен насос.

В случае же обычного поверхностного насоса необходимо, чтобы эта характеристика была немного больше разницы отметок заборника и места расположения насоса. Запас нужен для непредвиденных ситуаций, например, во время засухи уровень снизиться и заборник придется опускать ниже.

Подбирается просто, например насос находится на уровне земли, а вода забирается с глубины 10 метров. Значит, всас должен быть более 10 метров.

Многократный запас давать не стоит, если заборник расположен на глубине 1-го метра, то не стоит брать насос с глубиной всасывания 15, достаточно 3-5. Это связано с тем, что чем больше эта характеристика, тем сложнее и дороже насос.

Непосредственно выбор

Когда известны все параметры, можно выбирать насос или станцию из прайс-листов и справочников. Даже не обязательно самостоятельно подбирать модель. Почти на всех сайтах продавцов есть фильтры, в которые мы вводим нужные характеристики, затем на экран выводится список наиболее подходящих моделей.

Например, для выбора на сайте компании «Грандфос» достаточно сделать несколько шагов. Нам нужен поверхностный насос с производительностью 1,5 литров в минуту с высотой подъема (всасом) 5 метров и напором в 1,5 атмосферы (15 метров). Делаем следующее.

На вкладке вверху нажимаем на закладку «поверхностный насос».

Затем можно на фильтре справа на странице вводим необходимые параметры. Дополнительно можно выбрать ценовой диапазон, бренд, мощность, тип привода (электромотор, двигатель внутреннего сгорания) и т.д. Если проводился расчет станции водоснабжения, то можно найти и ее.

После этого жмем ввод, и на нашей странице отображаются агрегаты соответствующие заданным характеристикам.

Дополнительно можно выбрать в каком порядке насосы будут отображаться на странице. То есть возможны варианты по возрастанию или убыванию цены, популярности или сразу более новые или старые модели и наоборот. Для этого нажимаем на кнопки вверху страницы.

Выбор насоса для ГВС

Подбор и расчет насосов для горячего водоснабжения мало чем отличается от выбора агрегатов для водопровода холодной воды. Но нужно учитывать некоторые особенности.

При расчете количества воды на человека берем норму в 140-150 литров в день.
Для расчета пиковых расходов по сантехническим приборам можно использовать ту же таблицу из СНиП 2.04.01-85, которая приведена выше — в ней кроме расхода холодной воды указан и расход горячей, которые естественно меньше.
Выбирая напор насоса, нужно ориентироваться на давление в водопроводе холодной воды. Эти цифры должны быть равны, иначе при неисправных смесителях возможно передавливание горячей воды в холодную и наоборот, та сеть, в которой давление выше будет вытеснять жидкость из трубопроводов, где оно ниже.
Глубина подъема (всас) нам не важна. На вход насоса вода подается уже под давлением.
Не все насосы могут работать при повышенных температурах. Нужно выбирать только модели, предназначенные для сетей горячего водоснабжения.

Подбор насоса с помощью онлайн калькулятора

Если вы хотите облегчить расчет насоса для водоснабжения, то можно воспользоваться онлайн калькуляторами. Некоторые из них делают вычисления даже излишне точными, а некоторые наоборот содержат множество ошибок. Некоторые выдают только параметры, по которым необходимо уже самостоятельно выбирать модель из каталогов, а некоторые сразу модель насоса.

Давайте разберем несколько примеров работы с этими калькуляторами.

Еще нужно отметить - чаще всего результат это конкретный насос, который производят или продают владельцы сайта. Поэтому, пользуясь калькулятором, вы можете выбрать не самую эффективную или надежную модель. Выбирать вам.

Калькулятор на сайте «WPCALC»

Работаем с ним следующим образом:

Сразу переходим на страницу на ней сразу небольшое введение, которое описывает глубинные насосы и их назначение.

Дальше прокручиваем немного вниз и переходим непосредственно к калькулятору.

Вводим параметры: глубину скважины, расстояние до воды, площадь участка и количество проживающих в доме людей.

Далее вводим количество сантехнических приборов в доме.

Жмем на зеленую кнопку «Рассчитать».

И по ней читаем параметры расчета. Это только производительность и напор. Насос нужно выбирать самостоятельно.

Надо отметить, что это не самый надежный калькулятор. Он не учитывает то, какое давление мы хотим задать в нашей системе ГВС, а также (проверено) не берет в расчет пиковые разборы.

Калькулятор на сайте компании «Гидротехника»

Еще один простой калькулятор по адресу: http://gidrotehnica.ru/calk1/. К сожалению, он не выдает параметры, а подбирает конкретные насосы. Но зато он производит и расчет мощности насоса для водоснабжения, и работать с ним просто.

Открываем страницу с калькулятором.

Затем вводим расстояние до зеркала воды в скважине, например 15 метров.

Выбираем минимальный диаметр обсадных труб, поставив галочку на соответствующей кнопке. Мы выбрали более 120 мм.

Затем выбираем тип системы, точнее управление, ручное или автоматическое, тоже ставя галочку. Мы выбрали первое.

Затем под пунктом «Быстрый подбор» определяем расход воды из трех вариантов в зависимости от количества проживающих в доме. Мы выбрали более трех человек. Конечно, точность расчета получается низкая, так как между тремя людьми и большой семьей разница в расходе воды значительная.

Дальше можно поставить галочку напротив надписи «Подробный подбор» и указать в окне ниже максимальную высоту сантехнического прибора в доме. Это нужно для более точного расчет напора. Например, вводим 4 метра.

Дальше жмем кнопку «Поиск оборудования» или просто клавишу «Ввод» на компьютере.

На экране высвечивается страница, в которой в таблице отражены рекомендуемые типы насосов и их параметры. Кликнув на название насоса можно перейти на его страницу в каталоге интернет-магазина компании «Гидротехника»

Калькулятор на сайте «Акватек»

Это довольно неплохой и точный калькулятор, но, к сожалению, он рассчитан только на конкретные модели данного производителя и тоже рассчитывает только глубинные насосы. Ссылка на калькулятор: http://www.aq-pump.ru/calculator/.

В нем сразу выбираются конкретные насосы данной марки, но при желании результаты можно использовать и для подбора глубинного насоса других производителей.

Также нужно отметить, что ввод и вычисления немного сложны, но мы поможем разобраться.

Сразу входим на страницу калькулятора, как всегда вверху введение.

Пролистываем его и добираемся до полей ввода данных, они расположены слева. Сразу вводим тип здания: жилой дом, гостиница с ванными или душевыми в каждом номере. Набирать вручную не надо, щелкаем по полю и выбираем в раскрывшемся фильтре.

Следующий шаг - вводим максимальное количество проживающих в доме людей. Окно для этого находится ниже. Цифры можно вводить как с клавиатуры, так и стрелками, расположенными в правой стороне окошке ввода. Стрелка вверх увеличивает значение, стрелка вниз уменьшает.

Далее нам нужно точно также как и количество проживающих ввести количество сантехнических приборов и бытовой техники. Учитываются даже стиральные и посудомоечные машины.

Сразу вводим динамический уровень воды в скважине. То есть глубину отметки воды при использовании скважины (в отличие от статического, который устанавливается когда отбора нет).

Кстати, если непонятно, что такое динамический уровень, можно коснуться курсором на знак вопроса расположенный сверху справа над окном ввода и откроется пояснение.

Дальше вводим количество этажей в доме, расстояние от дома до скважины и высоту этажа. Тут все понятно.

Дальше не очень понятный пункт: «Количество баллонов в системе водоподготовки». Это установки насыпного типа для очистки воды, обычные проходные сетчатые фильтры не учитываются. В этом пункте тоже можно нажать на знак вопроса для разъяснения.

На этом ввод данных заканчивается. Обычная для многих калькуляторов кнопка «Рассчитать» отсутствует. Чтобы узнать результат смотрим на график вверху справа от колонок ввода данных.

Сразу, конечно, непонятно, где результат. Обратите внимание на красную точку на графике. Она постоянно перемещается при вводе данных, обозначая то, что одновременно ведется расчет для уже введенных значений, остальные берутся по умолчанию.

По ее положению мы видим рассчитанный напор и производительность. На вертикальной оси отложен напор, в данном случае около 50 метров, по горизонтальной — производительность, в данном случае около 2 метров кубических в час.

Более верно можно узнать цифры, наведя курсор на точку, тогда выскочит подсказка с точными результатами.

Мы получили напор 48,87 метров и производительность 2,101 метра кубических в час. По ним можно подбирать насос по сторонним каталогам.

Если же будем выбирать продукции марки «Акватек» то смотрим на линии, которые отложены на графике. Это характеристики насосов. В нашем случае точка находится почти на желтой линии. Смотрим ниже, где даны расшифровки цветов.

Как мы видим, нашим расчетам соответствует насос «Акватек» SP 3″ 3-60. Можно кликнуть по названию насоса и сразу перейти на его страницу, на которой можно узнать более подробные сведения о нем и оформить заказ.

Страница насоса «Акватек» SP 3″ 3-60

Вот и все, что мы хотели рассказать вам про расчет производительности насоса для водоснабжения и другие его характеристики. Дополнительно можете посмотреть видео в этой статье, в нем тоже описаны методики подбора характеристик.

Надеемся, статья была полезна для вас и помогла понять принципы его выполнения. Отлично если вы смогли на практике подобать необходимый для вас агрегат и установить его в своем доме. Чистой воды и комфорта в доме.

Производительность центробежных насосов зависит от размеров рабочего колеса, скорости его вращения и напора жидкости. С увеличением напора жидкости производительность насоса уменьшается. При свободном выходе жидкости из нагнетательного патрубка насос работает с максимальной производительностью.

Рабочая характеристика насоса (рис. 24), получаемая практическим путем, позволяет определять его производительность при заданном напоре.

Режим работы насоса при оптимальном к.п.д. обычно указывается в паспортной характеристике насоса заводом-изготовителем.

Полный напор жидкости, создаваемый центробежным насосом, можно ориентировочно определить по формуле

где v - окружная скорость рабочего колеса, м/сек;

g - ускорение силы тяжести, м/сек 2 ;

n - число оборотов рабочего колеса в секунду;

R - радиус рабочего колеса, м.

Потребную мощность для работы центробежного насоса можно определить по формуле

где Q - производительность (подача) насоса, м 3 /ч;

Н - напор жидкости, м жидк. ст.;

р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 ;

n - механический к.п.д. насоса. Для лопастных насосов n=0,10÷0,15, для дисковых n=0,25÷0,30.

Расчетное значение N увеличивают для запаса мощности на 10-15%.

Производительность поршневых насосов вычисляют по формуле

где F - площадь сечения цилиндра, м 2 ;

S - ход плунжера, м;

n - число оборотов кривошипа в минуту;

m - число цилиндров;

n об - объемный к.п.д. (n об =0,7÷0,75).

Мощность, потребляемую плунжерным насосом, можно определить по формуле

где V - объемная производительность насоса, м 3 /ч;

р - плотность жидкости, кг/м 3 ;

Н - высота подачи от уровня всасываемой жидкости до максимальной высоты нагнетательного трубопровода, м;

h - напор, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводе, м вод. ст.;

n М, - механический к.п.д. насоса.

Объемную производительность роторных насосов с внешним зацеплением определяют по формуле

где q - объем между двумя смежными зубьями шестерен, м 3 ;

z - число зубьев шестерен;

n - число оборотов шестерни в минуту;

n об - объемный к.п.д. (n об =0,7÷0,8).

Расчет насоса для скважины производится после изготовления скважины, получения паспорта на нее. Документация выдается специалистами компаний, в которых заказывается услуга. В ней указаны основные параметры скважины – подача, уровни зеркала, конструкция фильтра на забое. При заполнении паспорта скважины применяется профессиональное оборудование, многократно превосходящее бытовые насосы. Поэтому пользователь может смело выбирать любую модификацию поверхностного, погружного насоса в указанных пределах. В идеале производительность скважинного насоса должна быть на 5-10% меньше, чем аналогичный показатель источника водозабора. Рис. 1.

Рисунок 1. Схема источника водозабора.

Расчет в обязательном порядке учитывает характеристики:

количество сантехнических приборов;
схема их расположения;
суточная потребность семьи в жидкости;
классификация используемой системы водоподготовки.

Расчеты погружных моделей отличаются от вычислений для поверхностных насосов. Оптимальным вариантом скважинного насоса является винтовая, вихревая, центробежная модификация оборудования, допускающие 40 г/л либо 180 г/л примесей соответственно. Вибрационные насосы резко снижают бюджет водообеспечения коттеджа, однако имеют низкий ресурс, выходят из строя при обилии песка.

Производительность погружного насоса

Для расчета производительности насоса для скважины необходимо знать величину расхода. Этот показатель складывается из расхода жидкости в нескольких сантехнических приборах, используемых одновременно. Для удобства вычислений данные сведены в таблицу:

Расчет производится с поправочным коэффициентом 0,6-0,8, так как вероятность одновременного включения всех потребителей не превышает 60-80% соответственно. В нормативах СНиП присутствуют таблицы, облегчающие расчеты в нестандартных ситуациях (например, проживание семьи из двух человек в двухэтажном особняке с санузлами на каждом этаже). В них заложены значения, основанные на реальном эксплуатационном опыте. Например, если при сложении суммарного расхода по имеющимся сантехническим приборам получается 1 л/с, то в таблице этому значению соответствует реальное потребление 0,55 л/с. Для расчетного расхода 5 л/с, 10 л/с, 15 л/с практические значения составят 1,27 л/с, 1,78 л/с, 2,17 л/с соответственно.

Таким образом, добавляется поправочный коэффициент 3,6. В любом случае дебит насоса должен превышать потребность семьи в воде.

Пример для погружного насоса в коттедже

Расчет для частного коттеджа производится с учетом имеющихся сантехнических приборов:

унитаз – 0,1;
умывальник – 0,09;
кухонная мойка – 0,15;
водонагреватель – 0,1;
душ + смеситель – 0,09.

Общий расход в доме получится равным 0,53 л ежесекундно, затем к нему добавляется уличный поливочный кран (0,3 л/с), что составит 0,83 л/с. Данному значению в таблице соответствует реальная характеристика 0,48 л/с, которая после умножения на поправочный коэффициент дает 1,73 куба ежесекундно. Если в паспорте насоса указана производительность в л/ч, то расчеты на последнем этапе изменяются – значение из таблицы достаточно умножить на 3 600 секунд.

В конкретном примере расчета насоса производительность оборудования должна превышать показатель 1,73 куба ежечасно. Сравнив характеристики моделей ведущих производителей, получаем, что для данных эксплуатационных условий подойдут:

Рисунок 2. Модификации насоса

модель 45 Pedrollo 4SR – 2 м 3 /ч;
насос 80 Aquatica 96 – 2 м 3 /ч;
модификация 25Sprut 90QJD – 2 м 3 /ч;
варианты 63 Водолей НВП, 32 Водолей НВП – 1,8 м 3 /ч.

На этом выбор насоса не заканчивается, так как следующий параметр не менее важен для увеличения эксплуатационного ресурса. Рис. 2.

Напор погружного насоса

Скважинный насос находится внутри перекачиваемой жидкости. Поэтому для этих условий не учитывается разница высот между оборудованием, зеркалом воды. При выборе поверхностных модификаций (обычно, насосная станция) этот параметр присутствует в вычислениях в обязательном порядке.

Расчет насоса по напору производится сложением трех величин:

изливный напор – принимается 15-20 м;
потери в трубопроводе – данные сведены в таблицы;
перепад высот между сантехническими приборами, зеркалом воды.

Таблица потерь давления учитывает трение в трубах из , фитингах, запорной арматуре, клапанах. Учитывается скорость потока, на которую в большей степени влияет внутреннее сечение труб. Поэтому для вычислений потребуется схема внутренней разводки, наружного водопровода.

Пример расчета напора погружного насоса

В заданных условиях скважинный насос используется в следующей системе водообеспечения:

скважина – 35 м от поверхности;
уровни – динамический 15 м, статический 10 м;
дебит – 4 м 3 ежечасно;
удаление от коттеджа – 30 м;
высшая точка сантехнического прибора – 5 м (мансарда).

Схема установки скважинного насоса и графический расчет напора.

Согласно нормативам СНиП, СанПиН, скважину следует удалить от здания на 50 – 20 м, от септика автономной системы водоотведения на 15 м. на первом этапе определяется перепад высот:

Н 1 = отметка сантехприбора + динамический уровень = 5 + 15 = 20 м.

Для подсчета потерь напора необходимо рассмотреть схему водопровода:

от скважин до дома обычно используется 32 мм труба из полипропилена;
внутренняя разводка выполняется 25 мм трубой из этого же материала;
в схеме присутствует один вентиль, два тройника (полив + бытовая линия), три обратных клапана, один отвод 90 градусов;
согласно предыдущему расчету, производительность равна 1,73 куба, значение округляется до табличного 1,8 м 3 /ч;
потери составят 30 м, напор свободного излива принимается равным 20 м, перепад высот определен выше, составляет 20 м, таким образом, напор оборудования должен превышать 70 м.

Характеристики каждого насоса для скважины, рассмотренного на предыдущем этапе, удовлетворяют заданным условиям эксплуатации. Скважина оборудуется любым из них в соответствии с имеющимся бюджетом. Вычисления не будут полными без расчета гидроаккумулятора, необходимого для обеспечения запаса воды, увеличения ресурса насосного оборудования, сглаживания гидроударов внутри системы водообеспечения.

Мембранный бак для водоснабжения

Для бытовой скважины применяются гидроаккумуляторы различной конструкции, материалов, объемов. Для вычислений потребуются следующие данные:

Насосы для скважины могут быть погружные и поверхностные.

номинальная производительность оборудования – 60% от максимальной подачи насоса;
разница давлений – Р 1 – Р 2 (давление включения на 10% ниже максимального, указанного в паспорте, давление отключения на 10% выше минимального);
ежечасное число включений – обычно заявлено производителями 100;
давление включения;
коэффициент – 0,9 единиц.

Для получения объема мембранного бака необходимо:

сложить давление включения, единицу, разницу давлений;
умножить полученное число на 1000, номинальный расход;
разделить результат на 4, максимальное число ежечасных включений, разницу давлений, коэффициент.

Производители выпускают накопительные баки стандартных объемов, после вычисления необходимого объема гидроаккумулятора останется выбрать ближайший размер с 15% запасом. Колодец обычно используется в зимних/летних схемах водопровода жилищ сезонного, периодического проживания. При каждом отъезде хозяев система консервируется, вода сливается из контуров через спускную магистраль. Объема скважины для этого недостаточно, дополнительный заглубленный в землю резервуар увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому используется бюджетный вариант в виде колодца.

Поверхностные насосы являются самовсасывающими конструкциями, используются при небольших глубинах 8-12 м. Поднять воду из артезианской скважины 100-200 м можно лишь профессиональным оборудованием, которое для бюджета семьи слишком дорого. В них используются эжекторы, скважины удовлетворяют потребности целых коттеджных поселков.

Производительность поверхностного самовсасывающего оборудования вычисляется аналогично предыдущему случаю. При расчете напора учитывается взаимное расположение элементов водопровода:

насос может располагаться в цоколе, подсобном помещении нижнего этажа, в техподполье, кессоне на устье скважины;
гидроаккумулятор монтируют на любом уровне.

Вычисления аналогичны расчетам для погружных насосов , однако добавляется вычитание из напора Н б. Это значение потерь в зависимости от высоты бака – разница высот гидроаккумулятора, зеркала водозабора. Если взять вариант расчета для двухэтажного коттеджа со следующими характеристиками:

удаление источника от здания 20 м;
подъем воды с глубины 6 м трубой насоса;
зеркало водозабора на глубине 4 м;
общая глубина скважины 10 м;
расположение насоса в кессоне;
высота санузла 5 м.

Перепад высот составит 5 м. При схеме с двумя 90 градусными отводами, парой вентилей, тремя тройниками, тремя обратными клапанами , аналогичным сечением труб (25 мм внутренняя, 32 мм наружная) от насоса потребуется производительность 3 куба ежеминутно. Потери напора составят 37 м, напор излива 20 м, высота источника 6 м. Таким образом, для автономной системы водообеспечения потребуется насос с напором больше 70 м, что является редкостью у моделей большинства производителей. В данном случае рациональным решением будет использование погружной модификации после аналогичного расчета.

Для организации водоснабжения частного дома перед установкой насосного оборудования, в первую очередь необходимо рассчитать его параметры. При этом необходимо учитывать технические характеристики источника, расстояние до потребителя и объем водозабора. Домовладельцу, самостоятельно монтирующему линию водоснабжения в дом, нет необходимости производить расчет насоса для скважины по сложным формулам - для этого предназначены размещенные в сети онлайн-калькуляторы.

Рис. 1 Онлайн калькулятор для определения объема подачи – внешний вид

Их существенным недостатком является приблизительность полученных результатов - многие важные параметры, влияющие на окончательный результат, не фигурируют во вводных данных. Почти все онлайн-калькуляторы рассчитывают только один из параметров: высоту подъема, производительность или необходимое давление в магистрали, остальные данные приходится определять другими способами. Еще одной проблемой является выбор точного и достоверного калькулятора из множества вариантов, выложенных в сети. Поэтому наиболее правильным решением вопроса, как рассчитать насос для скважины, остается вычисление его параметров по формулам с помощью таблиц потерь и использование калькуляторов в качестве вспомогательного средства для проверки правильности расчетов.

Рис. 2 Онлайн - калькулятор для расчета насоса для водоснабжения

Что необходимо учитывать при расчете водяного электронасоса

Необходимость точного определения параметров насосного оборудования очень важна при обеспечении постоянного водоснабжения частного дома. Если производительность рассчитана неточно, водозаборные устройства будет выкачивать недостаточное количество воды - это потребует его замены и соответственно дополнительных расходов. К еще большим финансовым потерям может привести использование насосного оборудования с большим запасом по параметрам: помимо неоправданных расходов при покупке, в процессе эксплуатации электронасос будет работать с низкой эффективностью, потребляя неоправданно большое количество электроэнергии.

Рис. 3 Схема подключения погружного скважинного насоса

При расчете водяного электронасоса для системы водоснабжения необходимо учитывать следующие параметры водозаборной емкости и водопроводной магистрали.

Глубина водозаборного источника

Знать глубину скважинного или колодезного дна нужно при определении дебита источника, это важно с практической точки зрения - найденное расстояние от поверхности до дна позволит оптимально подобрать помпу с необходимой глубиной погружения и высотой подъема в данном диапазоне.

Рис. 4 Статический и динамический уровни

Статический уровень

Расстояние от водного зеркала источника до поверхности играет роль в установлении высоты подъема и глубины погружения помпы. Статический уровень определяется при отсутствии водозабора и нахождении источника в спокойном состоянии не менее часа или для более высокой точности - суток. Показатель имеет сезонную зависимость и падает в весенний паводок, поэтому следует определять его наиболее высокий уровень в сухую летнюю погоду.

Динамический уровень

Расстояние от водного зеркала до поверхности при работающем электронасосе - динамический уровень, он существенно отличается от статического в неглубоких низкодебитных абиссинских или песочных скважинах с малым напором. В артезианских источниках, где давление воды существенно выше и уравновешивается высоким столбом, динамический уровень при бытовых объемах забора обычно равен статическому.

Знание динамического уровня особенно важно при подборе глубины погружения электронасоса - в отключенном состоянии он будет испытывать нагрузку от столба жидкости высотой от глубины погружения под зеркало динамического уровня (1 - 2 м.) до поверхности статического уровня.

Объем потребления

Расчет производительности насоса зависит от количества проживающих людей и подключенных точек и рассчитывается по калькуляторам водозабора бытовой техникой и сантехническими приборами. Следует учитывать, что потребление не должно превышать дебит источника.

Рис.5 Таблица расхода воды бытовой сантехникой

Диаметр скважинных труб или колодца

Данный показатель в основном влияет на выбор модели помпы. В узких неглубоких абиссинских скважинах невозможно установить глубинный погружной электронасос, жидкость поднимают центробежными поверхностными агрегатами с опусканием в источник всасывающей водозаборной трубы. Стандартные погружные скважинные центробежные электронасосы имеют диаметр около 4-х дюймов и рассчитаны на погружение в скважинные отверстия диаметром не менее 100 мм., для некоторых высокопроизводительных погружных моделей с диаметром 6 дюймов требуются наличие скважинных труб шириной не менее 150 мм. Колодезные кольца должны иметь достаточную ширину для установки в них колодезного электронасоса с поверхностным поплавковым выключателем, располагающимся на водном зеркале до 300 мм. от центральной оси помпы.

Качество воды

Жидкость, которую электронасос поднимает на поверхность, имеет разное качество в зависимости от вида источника водозабора. У бюджетных абиссинских видов глубиной не более 8 м., вследствие малого веса и конструктивных особенностей , всасывающие отверстия располагаются в толще водоносного слоя. Скважина дает чистую воду, для ее забора можно использовать центробежные или вихревые виды электронасосов. Более глубокие песчаные скважины в силу значительной массы располагаются на песчаном или глиняном дне водоносного пласта. В зависимости от структуры дна, напора, расстояния входного отверстия напорной трубы, поднимаемая жидкость в песчаных скважинах имеет различную степень чистоты. Для забора из источников чистой воды или с незначительным содержанием примесей, используют глубинные центробежные электронасосы, более замутненную жидкость можно поднимать устройствами винтового принципа действия. Вибрационные модели в силу вредного воздействия на стенки обсадных труб, малой производительности , небольшого времени непрерывного всасывания и низкой эффективности не используются для обеспечения постоянного водоснабжения частного дома. При расчете мощности насоса калькулятор должен учитывать гидравлические потери в водяных фильтрах.

Обсадные трубы артезианских скважин устанавливаются на прочное известковое дно, поднимаемая вода в этом случае самая чистая с очень высоким содержанием железа, для забора можно использовать вихревые или центробежные электронасосы.

Расстояние от дома до источника

При расчетах необходимого напора переводят вертикальные метры в горизонтальные, это соотношение зависит от диаметра и материала трубопровода, влияющих на его гидравлическое сопротивление.

Давление в водопроводе

Электронасос должен не только доставить воду потребителю, но обеспечить в системе необходимое давление. Этот показатель влияет на силу водной струи в кране, и обеспечивает работу автоматики, настроенной на определенный диапазон. В первую очередь это относится к реле давления и холостого хода, при малом давлении автоматика не будет отключать электронасос, его избыточное значение помимо бытовых неудобств может привести к быстрому выходу из строя узлов водопроводной системы.

Расчет основных параметров водопроводной системы

Рис. 6 Потери в водопроводной системе в зависимости от диаметра труб

При выборе и расчете электрического скважинного насоса для водопровода необходимо, с учетом приведенных выше данных, правильно подобрать его следующие параметры.

Вид электронасоса по принципу действия. Как указывалось выше, скважинный насос выбирается по принципу работы индивидуально для каждого вида водозаборной емкости.

Глубина погружения . Значение в паспортных данных помпы не должно быть ниже разницы между динамическим и статическим уровнем.

Объем подачи . Расчет производительности проводят с учетом количества проживающих в доме людей, потребляющей воду бытовой техники (стиральной и посудомоечной машин) и точек забора. Учитываются душевые и ванные, унитазы, биде, мойки и раковины.

Часто требуется ухаживать за растениями на участке, поэтому водоснабжение должно учитывать расходы на полив. Рассчитать мощность и объем подачи можно с помощью таблиц или произведя расчеты калькулятором, суммировав все показатели.

Совсем не обязательно подсчитывать все точки забора воды в доме, чтобы определить мощность насоса, можно по таблицам определить потребление по суточным нормам, средний показатель при этом лежит в пределах 200 л. на одного человека.

Рис. 7 Суточные нормы потребления

Высота подъема . Основной параметр помпы, который подлежит точному расчету. Указанный в паспортных данных напор должен выполнять следующие функции:

Подъем жидкости из водозаборной емкости на высоту до поверхности с расстояния 1 - 2 м. ниже динамического уровня.
Горизонтальную подачу потребителю. При расчетах принимают 1 м. вертикального столба равным 10 м. горизонтальных пластиковых труб диаметром 1 дюйм. При снижении диаметра труб подача существенно падает, трубы меньшего диаметра редко используются в водопроводной системе. Невыгодно использовать и стальные трубы , гидравлическое сопротивление которых больше пластиковых и подача уменьшена в 0,7 раза.
Рабочее давление. Насосу необходимо обеспечивать давление для работы системы, стандартные значения которого 1,4 - 2,8 бар. (1 бар. приблизительно равен 1 атм. или 10 м. вертикального водного столба).

Рис. 8 Таблица гидравлических потерь

H тр – искомое значение для глубинного насоса.

H гео – высота подъема и длина горизонтального участка в вертикальных метрах водного столба.

H потерь – сумма потерь в водопроводной системе, устанавливается по таблицам или расчетами. Данные потери связаны с трением жидкости о поверхность труб, а также падением скорости в коленах и тройниках.

H своб – напор на создание рабочего давления в системе. Данное значение необходимо брать в диапазоне 15 – 30 м.

Расчет производительности и высоты подъема является основной задачей при выборе насосного оборудования. Первый параметр можно установить по нормам потребления на одного человека, при расчете напора суммируют длину вертикального участка, протяженность горизонтальной линии и давление в системе, переведенные в метры водного столба. Расчет мощности в этом случае не понадобится, она будет зависеть от производительности погружного электронасоса и высоты подъема жидкости.

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос - задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах . В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы - подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Кавитация

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается.

Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.

Причина не в качестве оборудования, а в том, что проект и подбор осуществляют не профессиональные проектировщики, а сами владельцы частных организаций. Например, «неспециалист» не может знать, что двигатель подобранного с большим запасом насоса может сгореть, если при монтаже и настройке системы не вывести насос в рабочий диапазон. Как же избежать подобных ошибок при выборе насоса?

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА

Во всех случаях для правильного выбора насоса, прежде всего, необходимо определить его рабочие параметры – расход Q и напор H . Требуемый расход воды определяется из суммарной производительности всех водоразборных точек объекта, с учетом вероятности их одновременного использования.
В упрощенном расчете можно пользоваться следующими нормами водопотребления для сантехнических приборов: умывальник – 60 л/ч; смывной бачок унитаза – 83 л/ч; кухонная мойка – 500 л/ч; ванная – 300 л/ч; поливочный кран – 1080 л/ч (полив газонов и цветников требует 3-6 м 3 воды на один квадратный метр, расход при этом зависит также от способа орошения и интенсивности полива); сауна или баня потребует около 1000 л/ч. Для расчета требуемого напора насоса используется следующая формула:

H тр = H гео + S + H своб

Где H гео – высота ввода трубопровода в здании относительно динамического уровня воды в скважине (численное выражение динамического уровня должно обязательно присутствовать в паспорте скважины); S – сумма потерь напора на трение в трубопроводе и местные сопротивления (арматура, фасонные детали, фильтры и т.д.); H своб – напор, который необходимо создать на вводе в здание, с расчетом обеспечения на самой удаленной и высоко расположенной водоразборной точке величины давления, равной 0,5 атм.

Параметры скважины принципиально важны для пользователя, так как используются при расчете требуемого напора и рабочей характеристики выбираемого насоса. В паспорте скважины буровиками должны быть работы. Очевидно, что результаты расчета окажутся неверными, если при определении динамического уровня скважины использовался насос заведомо меньшей мощности, чем это потребуется для водоснабжения объекта в соответствии запросам потребителя.
И хотя на быстрое получение официального паспорта артезианской скважины пользователю рассчитывать сложно (это государственный документ, требующий множества разрешений и согласований), необходимо требовать предоставления вместе с актом проведенных работ подробные данные по скважине, в т.ч. осведомиться о мощности насоса, которым проводилась откачка воды при определении динамического уровня. Заключая договор на буровые работы, следует обращать внимание на наличие лицензии у подрядчика.

Только серьезные фирмы всегда по окончанию работ дают клиенту гарантию и подробный паспорт скважины, где четко прописаны все упомянутые характеристики, а также диаметр обсадной колонны, перечень пройденных грунтов, сведения о пробной прокачке скважины и т.д. – вплоть до рекомендованной марки насоса и глубины его установки.

Параметры требуемых Q и H для дополнительного оборудования (джакузи, моечная машина, разбрызгиватели, «дождевалки» и т.д.) указываются производителями. При установке водоочистных фильтров учитываются потери напора (обычно около 2 атм.) и расход воды на их промывку. Для бассейна указывается только время его наполнения.

ПРИМЕР РАСЧЕТА И ВЫБОРА НАСОСА

Исходные данные таковы:
Требуется обеспечить водоснабжение загородного участка с двухэтажным коттеджем (кухня, два санузла и душ с гидромассажем требуют расход 1 м 3 /ч и напора 4-5 атм.), гаражом, домом для обслуживающего персонала (содержит санузел), баней, бассейном на 45 м 3 , поливом территории, системой водоочистки.
На участке постоянно проживает семья из четырех человек и два человека из числа персонала. Для водоснабжения участка пробурена скважина глубиной 80 м; диаметр обсадной колонны – 150 мм; статический уровень – 46 м; динамический уровень – 50 м; расход, измеренный при откачке – 3,5 м 3 /ч.

Расчет выполняется так:
С учетом норм расхода воды (см. начало статьи) получаем суммарный расход и напор потребителей:

Q сум = 500 + 3 x (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 x 1060 = 6500 л/ч = 6,5 м 3 /ч,

H тр = 50 + 8 + 20 + 2 +30 = 110 м.

Ввиду нецелесообразности использовать все водоразборные точки сразу, можно определить требуемый расход как 5 м 3 /ч.,
Расчетным данным удовлетворяет, например, насос
Grundfos SP 5A (Q = 5м 3 /ч, H = 120 м).

Этим обеспечивается достаточный расход для кухни, одного санузла и полива. Подразумевается, что хозяева не будут одновременно с поливом территории из обоих кранов использовать баню и принимать ванную, мыться в душе и наполнять бассейн. Для обеспечения давления на поливочные установки и гидромассаж дешевле использовать отдельные насосы – это позволит не держать под высоким давлением весь водопровод и сделает работу погружного насоса более стабильной, а систему гибкой и независимой (с помощью дополнительного насоса всегда можно получить высокое давление в любой точке разбора). Бассейн будет наполняться ночью. При этом с помощью задвижки на оголовке следует «задросселировать» насос (создать дополнительное сопротивление), чтобы при работе по заполнению бассейна подача не превышала допустимой – 6,5 м 3 /ч.

ЕСЛИ МОЩНОСТЬ НАСОСА ЗАВЫШЕНА

Самостоятельный выбор насоса заказчиком, предъявляющим завышенные требования по расходу и напору, часто приводит к выбору насоса слишком большой мощности. В случае с рассмотренными выше исходными данными таким насосом может быть Grundfos SP 14A-25. Как уже говорилось, при установке модели завышенной мощности возможны осложнения.

Во-первых, поскольку при подобном выборе номинальная подача значительно превышает средние потребности по воде, насос будет работать в режиме частых включений/отключений. Фирмы-изготовители допускают до 30 включений насоса в час, но только в течение одного часа в сутки, при общем ограничении – 60 циклов за день. В любом случае частые включения негативно сказываются на ресурсе работы электродвигателя и пусковой автоматики. Для избегания этого потребуется установка мембранного бака большого объема.
Во-вторых, при завышенной мощности насоса, как следствие, будет завышено и давление воды на вводе в дом. В момент пуска такого насоса неминуемо будут возникать сильные гидравлические удары. Некоторая арматура может быть просто не рассчитана на такое давление (посудомоечные и стиральные машины, смесители), потребуется дополнительная установка редукторов давления для снижения напора. В третьих, во время наполнения бассейна насос будет работать на «открытую трубу», не создавая при этом давления.
В таких условиях наблюдается большой расход воды при минимальном давлении. Рабочая точка насоса смещается на кривой характеристики вправо, в область, не соответствующую рабочей зоне насоса. Мощность на валу будет максимальной и при длительной работе двигатель выйдет из строя.

Следствием применения насоса с завышенной мощностью будет общее удорожание всей системы, вызванное применением более мощной электротехнической аппаратуры, материалов и арматуры с большим допустимым рабочим давлением, увеличением диаметров трубопровода и скважины, а также удорожанием водоочистки. Если номинальная подача насоса превышает дебит скважины, необходима установка дополнительной защиты по «сухому ходу».
Дросселирование и настройка насоса приведут к перерасходу электроэнергии. Иначе говоря, при обеспечении возможности одновременного использования всех водоразборных точек посредством установки насоса завышенной мощности, стоимость системы водоснабжения возрастет. При этом реальное водопотребление будет значительно меньшим. Поэтому, хотя конечный выбор всегда останется за заказчиком, дешевле и правильнее выбирать насос с учетом реальных потребностей и при помощи специалистов.
Удовлетворить требования пользователя к системе водоснабжения при соблюдении правил ее монтажа и эксплуатации можно, избрав оптимальный в данной ситуации насос с пологой рабочей характеристикой.

Для системы водоснабжения из примера выше может быть выбран насос Grundfos SP 8A-25. В зоне возможных подач (от 4 до 8 м 3 /ч) у этой модели кривая зависимости напора от расхода имеет пологий вид, то есть при малых расходах воды не случится слишком большого повышения напора. В то же время некоторый допустимый запас при расчете водопотребления исключит возможность нехватки воды.

МОНТАЖ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

В любом случае, какой бы насос не был выбран, при монтаже необходимо выверить его рабочую точку во всех возможных режимах работы. При вводе в эксплуатацию следует замерить подаваемый расход (определяется по скорости заполнения емкости известного объема, например, бочки), создаваемое давление (по показанию манометра на оголовке) и потребляемый при этом ток (замеряется токовыми щипцами).
Полученные характеристики сверяются с паспортными данными насоса по каталогу. При превышении рабочих параметров (запас мощности предусматривается, например, для последующей установки фильтров) необходимо прикрыть задвижку на выходе из скважины, создать дополнительное местное сопротивление, достаточное для установки правильной рабочей точки – середина характеристики Q(H).

Монтаж, как и выбор насоса, должны осуществлять подготовленные специалисты, а монтажная компания должна иметь лицензию.

ЗАЩИТА ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Еще до выбора и приобретения насоса необходимо получить точные сведения о напряжении электропитания на объекте. Это особенно важно при выборе импортного насоса. Все поставляемое из-за рубежа оборудование соответствует в первую очередь промышленным нормам страны-производителя. Так, для немецких насосов допустимое отклонение напряжения в сети от номинала составляет -10...+6%.
Несмотря на встроенные защиты, насос не предназначен для работы от сети с напряжением ниже 200 В, все возможные просадки и скачки напряжения негативно скажутся на ресурсе работы электродвигателя. Здесь следует предусмотреть регулируемую защиту по напряжению в составе шкафа управления, а для трехфазных насосов также от «неполнофазных» режимов работы. Не рекомендуется устанавливать мощные однофазные насосы. Пусковой ток двигателя мощностью 2,2 кВт может превышать номинальный в 4,4 раза!
Для стабилизации напряжения в пределах рабочего диапазона при таких скачках потребуется стабилизатор с пятикратным запасом мощности (точнее выбор проведут производители стабилизатора).

Иногда для пользователя оказывается дешевле обеспечить на объекте электропитание в 380 В, чем корректную работу однофазного насоса. По статистике около 85% отказов происходит именно с электрической частью насоса. Основной причиной является межвитковое замыкание обмоток статора вследствие перегрева из-за гидравлической перегрузки, либо при работе на пониженном или скачкообразно изменяющемся напряжении. И того и другого можно избежать, установив надлежащую токовую защиту.
Обычный пускатель с токовой защитой вполне справляется с этой задачей, однако некоторые монтажники забывают сделать настройку на требуемое значение по току. Итог такой халатности несложно подсчитать: придется заплатить за подъем насоса из скважины, его ремонт (цена нового двигателя), за повторное опускание насоса и его ввод в эксплуатацию. Набежавшая сумма может запросто превысить стоимость нового насоса.

Словарь терминов

Напор – избыточное давление, создаваемое насосом.
Расход – объем воды перекачивающим насосом в единицу времени.
Рабочая точка – точка пересечения кривой характеристик насоса Q(H) с характеристикой сопротивления трубопровода SQ2, соответствующая действующим значениям напора и расхода при работе на конкретную систему водопровода.
Дросселирование – создание дополнительного сопротивления на напорном трубопроводе.
Рабочая характеристика – график зависимости рабочих параметров насоса – напора и расхода Q(H).
Мощность на валу – потребляемая насосом мощность.
Статический уровень – постоянный уровень воды в скважине.
Динамический уровень – уровень воды в скважине, устанавливающийся при откачке удельного расхода.
Дебит скважины – стабильный расход воды, обеспечиваемый скважиной.

Наша Фирма предлагает большой ассортимент бытовых и промышленных погружных насосов: для водоснабжения, полива и дренажа. С ассортиментом и техническими характеристиками Вы можете ознакомиться на странице сайта.

При для организации полноценного бесперебойного водоснабжения частного дома или дачи нужно учитывать ряд важных моментов. В первую очередь необходимо разобраться, как рассчитать мощность оборудования и на какие дополнительные характеристики следует обращать внимание. Самые важные параметры – это мощность насоса, условия его эксплуатации и удобство конструкции. Расчет мощности можно выполнить самостоятельно, ничего сложного в этом нет.

Выбор погружного насоса с учетом потребностей жильцов

В процессе расчета мощности погружного насоса нужно обязательно принимать во внимание, какие потребности должно удовлетворять данное оборудование. Современные высокомощные насосы способны «доставать» воду даже с 300-400 м. Но нужно ли это на частных участках? Как правило, 40 м более чем достаточно в большинстве случаев. В процессе расчета мощности насоса обязательно принимается во внимание диаметр источника.

К числу важнейших характеристик, с учетом которых должен выполняться выбор агрегата, относятся расход и напор. То есть нужно постараться максимально точно определить потребности в скважинной воде для людей, проживающих в доме, и всего участка в целом, если вода будет использоваться для полива растений и прочих хозяйственных нужд. Расчет основных показателей насоса выполняется на основании числа мест водозабора и уровня расхода для каждой из таких точек. Как правило, для обычного частного дома принимаются следующие показатели:

Для ванной в сумме – до 300 л/час.
Для кухонных помещений – до 500 л/час.
Для унитазного бачка – до 80 л/час. В современных экономных сливных системах этот показатель существенно снижается.
Для каждого умывальника – до 60 л/час.
Для душевой – до 500 л/час.
Для сауны либо бани – до 1000 л/час.
Для огорода, цветника и подобных мест – не менее 3-5 м³ воды на 1 м² площади насаждений.

Пример расчета мощности погружного насоса

Для большей простоты расчета мощности погружного насоса можете взять за основу следующий пример. Уровень воды в скважине составляет 10 м. В доме выполнен монтаж мембранного бака. Расстояние между скважиной и домом составляет 5 м. Для дома нужно добавить еще 2 м (от места расположения скважины). Потери в напоре в данном примере равны 3 м.

Производительность насоса для такой скважины рассчитывается следующим образом: суммируются уровень воды (10 м), добавленное расстояние (2 м), потери в напоре (3 м) и значение избыточного давления (оно равняется 2,5 атм, но в заводской спецификации указывается 25 м). В сумме получится 40 м. Зная это значение, вы сможете подобрать необходимую мощность агрегата из расчета 40 м от места водозабора.

Обязательно учитывайте то, что в спецификации обычно указываются максимальные значения производительности и напора. То есть при покупке вам нужно купить насос более высокой мощности, чем показал приведенный выше расчет. В противном случае производительности агрегата может оказаться недостаточно, и вы не сможете нормально пользоваться своей скважиной.

Какой тип насоса вам подойдет?

Помимо расчета мощности, нужно обращать внимание на ряд других, крайне важных параметров. Первый из них – это тип насоса.

Принцип действия погружного насоса таков, что он устанавливается не на поверхности, а в воде.

И это большое преимущество, так как агрегат не будет занимать лишнее место, а звуки его работы обычно не слышны на поверхности.

Есть модели с очень высокой мощностью, рассчитанные на работу в максимально глубоких скважинах. Подбирать конкретный агрегат необходимо с учетом условий его эксплуатации.

В соответствии с принципом работы существующие на сегодня модели погружных насосов делятся на 2 основные большие группы.

Оборудование центробежного типа пользуется самой большой популярностью. Такие погружные насосы имеют предельно простую конструкцию. В ее основе лежит вал. На валу крепятся лопасти с выгребными колесами. Лопасти вращаются, в результате создается центробежная сила и обеспечивается подъем воды наверх. В процессе подкачки жидкость заполняет всю внутреннюю полость. Оборудование продается по сравнительно доступной стоимости и характеризуется высокой надежностью, качеством и длительным сроком службы. Устанавливать какие-либо дополнительные агрегаты для такого насоса в большинстве случаев не нужно. Оборудование предельно просто в эксплуатации.

Ко второй группе относятся вибрационные насосы. Оборудование имеет сравнительно небольшую стоимость. В основе конструкции лежат мембраны. С одной стороны мембраны находится вода, с другой – установлен специальный вибратор. В процессе работы мембрана подвергается деформации, под воздействием которой создается разница давления и вода поднимается наверх. Требует установки специального термовыключателя. Без него двигатель может перегреться и сломаться.

В зависимости от назначения скважины ее можно оборудовать и насосами других типов:

Обыкновенными скважинными агрегатами, предназначенными для размещения в артезианских скважинах. Способны подавать чистую питьевую воду с большой глубины.
Колодезными насосами. Такими агрегатами можно оснащать любые широкие колодцы, предназначенные для забора воды для разнообразных нужд, в том числе для обеспечения водоснабжения дома, полива и т. д.
Дренажными. Предназначены для установки и использования в канализационных колодцах.

На что еще обращать внимание при выборе оборудования?

Чтобы выбранный скважинный насос в полной мере соответствовал требованиям владельца и с достоинством выполнял все возлагающиеся на него задачи, нужно учитывать ряд дополнительных критериев, а именно:

Вам необходимо замерить глубину своей скважины, а затем при изучении характеристик насоса сверить замеренное значение с максимально допустимой глубиной погружения по паспорту. В продаже доступен большой выбор моделей погружных насосов с самыми разнообразными характеристиками, так что вы без проблем подберете подходящий агрегат.

Динамический уровень воды в скважине. От этого важнейшего показателя напрямую зависит производительность источника на участке. Данная характеристика указывает на максимально возможное расстояние между поверхностью воды и землей при непрерывной работе оборудования. Важно определить объем воды, который будет способен выдать источник за определенный временной промежуток. В случае если через 30 минут работы над поверхностью до сих пор сохраняется достаточное количество воды, то это очень хороший показатель.

Статический уровень воды в источнике указывает на расстояние между поверхностью дна и воды. Его можно без проблем определить своими силами. Для этого нужно несколько дней не пользоваться колодцем, а затем опустить в него груз, привязанный к достаточно длинной и прочной веревке. На веревке предварительно сделайте отметки для вычисления высоты. После достижения грузом поверхности зеркала вы услышите всплеск. Запишите отметку, а затем отнимите от суммарной глубины величину статического уровня. Так вы определите значение водяного столба.

Диаметр скважины на участке тоже имеет очень большое значение, так как насос нужно подбирать с учетом параметров скважины. В противном случае вы попросту не сможете его эффективно использовать.

С таким моментом, как потребление воды, нужно определиться еще до начала бурения скважины. При расчете можно использовать приведенные ранее данные или усредненное значение, в соответствии с которыми один человек расходует около 200 л воды за сутки. Обязательно учитываются наличие детей и домашних животных, а также характер проживания в доме, т.е. будут в нем жить люди постоянно или же будут приезжать на какое-то время. В расчете нужно учитывать наличие теплицы, огорода, сада и прочих насаждений. Как правило, на все это достаточно 2000 л/сутки. Аналогичными характеристиками обладает оборудование, способное выдавать 40 л воды за минуту.

Не менее важным параметром является напор. Его можно рассчитать своими силами. Для этого вам нужно вычислить глубину скважины, увеличить полученное значение на 30, а затем приплюсовать к результату еще 10% от него. К примеру, скважина на участке имеет глубину в 45 м. Расчетная величина водяного столба для такой скважины составит 75 м. Добавляете еще 10% и получаете значение, равное 83 м. Для этого примера нужно подбирать оборудование, способное обеспечить напор в 90 м.

При выборе такого оборудования нужно обращать отдельное внимание и на его стоимость. На этом этапе специалисты советуют обращать внимание не только на цену непосредственно насоса, но и на стоимость разного рода дополнительного оборудования. Монтаж выполняется с применением автомата для работы насоса, троса из нержавейки, дополнительной фурнитуры. Не рекомендуется покупать подозрительно дешевое оборудование и комплектующие от малоизвестных производителей. Но и в покупке чересчур дорогих агрегатов смысл есть далеко не всегда. Лучший вариант – это оборудование средней стоимости с оптимальными значениями цены и качества.

Для организации водоснабжения частного дома перед установкой насосного оборудования, в первую очередь необходимо рассчитать его параметры. При этом необходимо учитывать технические характеристики источника, расстояние до потребителя и объем водозабора. Домовладельцу, самостоятельно монтирующему линию водоснабжения в дом, нет необходимости производить расчет насоса для скважины по сложным формулам — для этого предназначены размещенные в сети онлайн-калькуляторы.

Рис. 1 Онлайн калькулятор для определения объема подачи – внешний вид

Их существенным недостатком является приблизительность полученных результатов — многие важные параметры, влияющие на окончательный результат, не фигурируют во вводных данных. Почти все онлайн-калькуляторы рассчитывают только один из параметров: высоту подъема, производительность или необходимое давление в магистрали, остальные данные приходится определять другими способами. Еще одной проблемой является выбор точного и достоверного калькулятора из множества вариантов, выложенных в сети. Поэтому наиболее правильным решением вопроса, как рассчитать насос для скважины, остается вычисление его параметров по формулам с помощью таблиц потерь и использование калькуляторов в качестве вспомогательного средства для проверки правильности расчетов.

Рис. 2 Онлайн — калькулятор для расчета насоса для водоснабжения

Необходимость точного определения параметров насосного оборудования очень важна при обеспечении постоянного водоснабжения частного дома. Если производительность рассчитана неточно, водозаборные устройства будет выкачивать недостаточное количество воды — это потребует его замены и соответственно дополнительных расходов. К еще большим финансовым потерям может привести использование насосного оборудования с большим запасом по параметрам: помимо неоправданных расходов при покупке, в процессе эксплуатации электронасос будет работать с низкой эффективностью, потребляя неоправданно большое количество электроэнергии.

Рис. 3 Схема подключения погружного скважинного насоса

Глубина водозаборного источника

Знать глубину скважинного или колодезного дна нужно при определении дебита источника, это важно с практической точки зрения — найденное расстояние от поверхности до дна позволит оптимально подобрать помпу с необходимой глубиной погружения и высотой подъема в данном диапазоне.

Рис. 4 Статический и динамический уровни

Статический уровень

Расстояние от водного зеркала источника до поверхности играет роль в установлении высоты подъема и глубины погружения помпы. Статический уровень определяется при отсутствии водозабора и нахождении источника в спокойном состоянии не менее часа или для более высокой точности — суток. Показатель имеет сезонную зависимость и падает в весенний паводок, поэтому следует определять его наиболее высокий уровень в сухую летнюю погоду.

Динамический уровень

Расстояние от водного зеркала до поверхности при работающем электронасосе — динамический уровень, он существенно отличается от статического в неглубоких низкодебитных абиссинских или песочных скважинах с малым напором. В артезианских источниках, где давление воды существенно выше и уравновешивается высоким столбом, динамический уровень при бытовых объемах забора обычно равен статическому.

Знание динамического уровня особенно важно при подборе глубины погружения электронасоса — в отключенном состоянии он будет испытывать нагрузку от столба жидкости высотой от глубины погружения под зеркало динамического уровня (1 — 2 м.) до поверхности статического уровня.

Объем потребления

Рис.5 Таблица расхода воды бытовой сантехникой

Диаметр скважинных труб или колодца

Качество воды

Жидкость, которую электронасос поднимает на поверхность, имеет разное качество в зависимости от вида источника водозабора. У бюджетных абиссинских видов глубиной не более 8 м., вследствие малого веса и конструктивных особенностей, всасывающие отверстия располагаются в толще водоносного слоя. Скважина дает чистую воду, для ее забора можно использовать центробежные или вихревые виды электронасосов. Более глубокие песчаные скважины в силу значительной массы располагаются на песчаном или глиняном дне водоносного пласта. В зависимости от структуры дна, напора, расстояния входного отверстия напорной трубы, поднимаемая жидкость в песчаных скважинах имеет различную степень чистоты. Для забора из источников чистой воды или с незначительным содержанием примесей, используют глубинные центробежные электронасосы, более замутненную жидкость можно поднимать устройствами винтового принципа действия. Вибрационные модели в силу вредного воздействия на стенки обсадных труб, малой производительности, небольшого времени непрерывного всасывания и низкой эффективности не используются для обеспечения постоянного водоснабжения частного дома. При расчете мощности насоса калькулятор должен учитывать гидравлические потери в водяных фильтрах.

Расстояние от дома до источника

Давление в водопроводе

Расчет основных параметров водопроводной системы

Рис. 6 Потери в водопроводной системе в зависимости от диаметра труб

Совсем не обязательно подсчитывать все точки забора воды в доме, чтобы определить мощность насоса, можно по таблицам определить потребление по суточным нормам, средний показатель при этом лежит в пределах 200 л. на одного человека.

Рис. 7 Суточные нормы потребления

Подъем жидкости из водозаборной емкости на высоту до поверхности с расстояния 1 — 2 м. ниже динамического уровня.
Горизонтальную подачу потребителю. При расчетах принимают 1 м. вертикального столба равным 10 м. горизонтальных пластиковых труб диаметром 1 дюйм. При снижении диаметра труб подача существенно падает, трубы меньшего диаметра редко используются в водопроводной системе. Невыгодно использовать и стальные трубы, гидравлическое сопротивление которых больше пластиковых и подача уменьшена в 0,7 раза.
Рабочее давление. Насосу необходимо обеспечивать давление для работы системы, стандартные значения которого 1,4 — 2,8 бар. (1 бар. приблизительно равен 1 атм. или 10 м. вертикального водного столба).

Рис. 8 Таблица гидравлических потерь

H тр – искомое значение для глубинного насоса.

H гео – высота подъема и длина горизонтального участка в вертикальных метрах водного столба.

H своб – напор на создание рабочего давления в системе. Данное значение необходимо брать в диапазоне 15 – 30 м.