Водоснабжение 

Расчет мощности и определение других характеристик погружного насоса. Подбор и расчет насоса для водоснабжения Как рассчитать насос для скважины

Расчёт насоса для скважины - одно из основных условий при соблюдении, которого можно гарантировать длительное и бесперебойное использование скважины на участке. Произведя расчёт скважинного насоса, вы сможете соотнести ваши потребности в воде с условиями, в которых будет эксплуатироваться насосное оборудование. Только опираясь на результаты расчёта можно приобрести оптимальную модель насоса для скважины, которая не только удовлетворит все потребности, но и прослужит не один год.

Прежде чем непосредственно приступить к расчётам, необходимо детально разобрать все основополагающие факторы выбора скважинного насоса. И первое с чего мы начнем это сам источник воды.

Как известно, пробурить скважину можно либо самостоятельно, либо воспользовавшись услугами специалистов. В этой статье в качестве примера смоделируем ситуацию со вторым вариантом, а именно с готовой скважиной от специализированной организации. В этом случае у вас на руках уже имеется паспорт скважины с детальными характеристиками объекта. И первый параметр, который нас должен заинтересовать - это внешний диаметр обсадной колонны . Сегодня часто встречаются скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 миллиметров. Вам необходимо знать точное значение диаметра скважинной трубы, ведь этот показатель позволит определить поперечный размер будущего насоса.

Важно Осуществляя подбор скважинного насоса по параметрам, помните, что между корпусом насоса и стенками скважины должен быть обеспечен зазор от 1 до 3 сантиметров в зависимости от модели. Пренебрежение данной рекомендацией приведёт к выходу из строя насосного оборудования ещё задолго до окончания гарантийного периода. Но не спешите радоваться - такой насос никто просто так менять не будет, ведь пользователь не обеспечил рекомендуемые условия эксплуатации, что полностью аннулирует все гарантийные обязательства со стороны производителя.

Следующей важной характеристикой скважины является её производительность или дебит . Дебит - это максимальное количество воды, которое может дать скважина в единицу времени. Соответственно, чем больше дебит источника, тем производительнее насос можно установить.

Сам же дебит имеет два важных значения - статический и динамический уровень жидкости. Статический показатель отображает уровень воды в скважине, когда не производится откачка жидкости. Динамический уровень определяет количество воды в источнике при эксплуатации насоса.

Если в ходе перекачивания воды динамический уровень остаётся неизменным, то смело можно утверждать, что производительность скважины равна производительности выбранного насоса. Если разница между статическим и динамическим уровнем составляет менее одного метра, то разрабатываемый источник воды обладает высокой производительностью, которая превышает характеристики установленного насосного оборудования. Но если при расчете мощности скважинного насоса будет допущена ошибка, и производительность выбранного насоса будет превышать дебит скважины, то динамический уровень жидкости будет постепенно уменьшаться, пока вода вовсе не иссякнет. В результате такого просчёта насос будет работать на «сухую», что пагубно скажется на его эксплуатационном периоде. Более того, все погружные скважинные насосы имеют особую моноблочную конструкцию, где охлаждение электрического двигателя осуществляется за счёт перекачиваемой жидкости, а в случае недостатка воды в скважине электромотор достаточно быстро нагреется и перегорит.

Расчёт производительности насоса для скважины

Осуществляя расчет производительности насоса для скважины, также стоит учитывать и естественные колебания жидкости, которые по тем или иным причинам могут влиять на уровень воды в скважине. Как показывает практика, в течение года, под действием таких метеорологических факторов как засуха, обильные ливни и паводки, уровень жидкости может увеличиваться или напротив уменьшаться от 1 до 5-6 метров в зависимости от интенсивности вышеперечисленных явлений. Насосы в таких скважинах необходимо устанавливать на несколько метров глубже, чем минимально возможный показатель динамического уровня жидкости. Таким образом, можно дополнительно подстраховать скважинное оборудование на случай возможного обмеления источника.

Разобрав основные характеристики скважины, можно приступать к выбору нужной модели насоса. Здесь нас будут интересовать эксплуатационные параметры оборудования, а именно:

  • Производительность - это способность скважинного насоса перекачивать определенный объём воды за установленный промежуток времени.

    На заметку Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких - это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

  • Напор , если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса - это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Расчёт напора скважинного насоса

Расчёт напора осуществляется по следующей формуле:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора * + высота самой высокой точки водоразбора в доме) × коэффициент водопроводного сопротивления **

Если скважинный насос будет эксплуатироваться вместе с накопительным резервуаром, то к приведенной выше формуле расчёта напора необходимо добавить значение давления в накопительной ёмкости:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора + высота самой высокой точки водоразбора в доме + давление в накопительной ёмкости ***) × коэффициент водопроводного сопротивления

Примечание * - при расчёте учтите, что 1 вертикальный метр равняется 10 горизонтальным;
** - коэффициент водопроводного сопротивления всегда равен 1.15;
*** - каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.

Бытовая математика Для наглядности смоделируем ситуацию, в которой семье из четырёх человек необходимо подобрать насос для скважины глубиной 80 метров. Динамический уровень источника не опускается ниже 62 метров, то есть насос будет установлен на 60-ти метровой глубине. Расстояние от скважины до дома - 80 метров. Высота самой высокой точки водоразбора - 7 метров. В системе водоснабжения есть накопительный бак ёмкостью 300 литров, то есть для функционирования всей системы внутри гидроаккумулятора необходимо создать давление в 3,5 атмосфер. Считаем:

Напор=(60+80/10+3,5×10)×1,15=126,5 метров.

Какой насос нужен для скважины в данном случае? – отличным вариантом будет приобрести Grundfos SQ 3-105 , максимальное значение напора которого составляет 147 метров, при производительности 4,4 м³/ч.

В этом материале мы детально разобрали, как рассчитать насос для скважины. Надеемся, что после прочтения данной статьи вы сможете без посторонней помощи рассчитать и выбрать скважинный насос, который благодаря грамотному подходу прослужит не один год.

Организовать включение в систему централизованного водоснабжения частного дома, дачи или коттеджа удается нечасто. Обычно их владельцам приходится решать вопрос об автономной системе водообеспечения своего жилища.

Но, даже если есть возможность подключения к проходящему рядом с домом городскому или поселковому водопроводу, иметь при этом на участке независимый источник воды - не самая плохая идея как с точки зрения экономической, например, используя его для полива, так и в качестве гарантии от внезапных отключений центральной системы.

Система автономного водоснабжения частного дома состоит из нескольких компонентов:

  1. Водный источник :
  • - искусственная выработка‑шахта, выкопанная для сбора подземных грунтовых вод в поверхностном водоносном слое до глубины 10~15 м и укрепленная от осыпания.
  • . Выполняются методом бурения и бывают нескольких типов:
    • Безнапорные : «на песок» - до 50 м, «на известняк» - до 150 м.
    • Артезианские - свыше 150 м.
    • Абиссинские и др.
  • Искусственные водоемы . Емкости для сбора талых, дождевых вод. При имеющемся поблизости ключе или роднике можно организовать углубленный отвод его русла.
  • Естественные водоемы . Ручьи, реки, озера.
  • Потребители воды на участке и в доме : , раковины, ванны, сауны‑ , бассейны, .
  • Система подачи и распределения : , накопительные емкости, .

    • При проектировании автономной системы первым встает вопрос о подборе насоса для водоснабжения частного дома, как одной из самых ответственных и, если уж говорить о качестве работы и долговечности, наиболее дорогостоящей части гидротехнического оснащения. И выбор его обусловлен, прежде всего, типом источника воды на участке , а затем - выбранной схемой водоснабжения.

    Конструкционные различия

    Гидронасосы бывают следующих конструктивных типов:

    • Поршневые . Теперь уже практически не применяются для небольших насосных станций ввиду громоздкости, малого кпд, невысокого жизненного ресурса.
    • Центробежные . Одни из самых популярных и востребованных благодаря простоте конструкции, экономичности и высокой надежности.
    • Турбинные . Подобны центробежным, но не с боковым, а осевым расположением лопаток. Более мощные и производительные. Используются в основном на промышленных гидротехнических сооружениях.
    • Роторные или так называемые винтовые насосы. Отличаются малыми габаритами по диаметру, потому наиболее пригодны для подъема воды из скважин.
    • Вибрационные или мембранные . Дешевые, но малопроизводительные. Известны давно выпускающиеся для дачников модели «Ручеек», «Малыш».

    Виды по типу размещения

    По способу размещения водоснабжающие гидронасосы подразделяются на два класса:

    1. Поверхностного типа . Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
    2. Погружные . Полностью опускаются в воду на некоторую глубину.

    Иногда в отдельный класс выделяют насосные станции , которые по сути являются компактным самодостаточным водонапорным комплексом, состоящим из поверхностного насоса, накопительного мембранного бака‑гидроаккумулятора, и схемы управления.

    Какой лучше выбрать?

    Перед тем как выбрать водяной насос для дома, следует сравнить преимущества и недостатки двух их основных видов:

    Поверхностные насосы Погружные
    Устанавливаются стационарно. Проще в обслуживании. Для ремонтно‑профилактических работ требуют подъема из скважины или колодца на поверхность.
    Нуждаются в двух трубопроводах: всасывающем и нагнетания. Работают только на нагнетание.
    Максимальная высота всасывания - 10 м. Реальная, с учетом потерь в трубопроводе и запаса на понижение уровня воды в колодце - не более 7~8 м. Подъем с глубины ниже 10 м.
    Нуждаются в заполнении жидкостью перед первым пуском или после ремонтных работ. Готовы к работе сразу после погружения.
    Существует опасность перегрева мотора при длительной работе. Погруженный в воду насос охлаждается как наружной водой извне, так и прокачиваемой изнутри.
    Необходимость консервации на зиму для летнего варианта водопровода. На зиму достаточно слить воду из системы.
    Работа сопровождается шумом. Бесшумны.

    Таким образом, для подъема воды из колодца проще использовать поверхностный насос или насосную станцию, а из скважины - погружной роторный либо центробежный.

    Пример расчета

    Основные необходимые данные для выбора подходящей модели поверхностного насоса для водоснабжения дома:

    • Максимальное значение расхода жидкости в л/мин или м³/ч.
    • Высота всасывания - разность уровней впускного патрубка насоса и поверхности воды в источнике.
    • Высота нагнетания - разность уровней наивысшей точки трубопровода и выпускного патрубка насоса.
    • Начальное давление , для безнапорной скважины или колодца равное атмосферному.
    • Конечное - требуемое давление в домашней системе водопровода.
    • Потери давления в трубопроводах зависят от расхода жидкости и качества поверхностей внутренних стенок трубопроводов, создающих трение ее движению.

    Высота всасывания гидронасосов поверхностного типа не может превышать 10,33 м - высоты водяного столба, создающего равное атмосферному давление.

    Для упрощения расчетов ее округляют до 10 м , а создаваемое давление приравнивают одной технической атмосфере, 1 ат = 1 кГс/см², или примерно 1 бару ~ 0,98 ат.

    Высота нагнетания, или напор, определяется техническими параметрами и мощностью агрегата .

    Часто значение напора путают с давлением, называя одно другим. Эти величины эквивалентны, но в точности не равны друг другу. Давление на выходе насоса зависит только от его технических характеристик, а напор - от совокупности внешних условий : скорости потока и расхода жидкости, ее температуры, высоты над уровнем моря и пр.

    При расчете все величины давлений системы в паскалях, барах, атмосферах и других единицах приводят к эквивалентным значениям напора в метрах .

    Приведем пример, приняв геодезический уровень размещения насосной станции за нулевой:

    • Расход жидкости, обеспечиваемый гидронасосом - 40 м³/ч. Это вполне достаточное значение потребления для нужд домашнего хозяйства.
    • Уровень воды в колодце ниже нулевого на 4 м.
    • Верхняя точка подъема воды на 15 м выше его.
    • Суммарные потери во впускном и выходном трубопроводах можно найти в таблицах для конкретного типа труб, но обычно их рассчитывают исходя из того, что на каждых 10 м трубопровода теряется 1 м напора, потому примем их равными (15 м + 4 м) / 10 = 1,9 м.
    • Конечное давление в верхней точке примем равным 1 бару ~ 9,87 м.

    Суммарный напор гидронасоса будет равен:

    4 м + 15 м + 1,9 + 9,87 = 30, 77 м.

    Если водонасосная станция устанавливается не в расположенном рядом с колодцем кессоне, а в доме, следует также учесть потери напора на длине подводящего трубопровода .

    Для каждого насоса существует эксплуатационная характеристика, показывающая падение напора в зависимости от расхода и имеющая примерно такой вид :

    Выбирая конкретную модель насоса, следует сообразовывать расчетные величины параметров с паспортными значениями для выбранного экземпляра агрегата в требуемой рабочей точке.

    Гидравлическую мощность насоса можно найти по эмпирической формуле:

    Р (Вт) = 2,725 x Расход (м³/ч) x Напор (м).

    Для нашего примера получим : 2,725 x 40 x 30,77 = 3,354 кВт.

    Подробнее о расчете и подборе насоса для водоснабжения загородного дома смотрите в этом видео:

    Включение в систему водоснабжения

    Как говорилось выше, более других удобны в установке и эксплуатации готовые насосные станции , технические характеристики которых пригодны для водообеспечения небольшого дома на семью из 2~3 человек или дачи.

    Подключение их сводится к нескольким простым шагам:

    • Выбор места размещения.
    • Подготовка надежного основания.
    • Подведение необходимых трубопроводов.
    • Всасывающую трубу, опускаемую в колодец, необходимо оборудовать сетчатым фильтром и обратным клапаном. Опустить ее следует на глубину не выше 1 м от поверхности воды.
    • Подключение электрической сети и защитного заземления.

    Внимание! Все водяные электронасосные агрегаты должны иметь защитное заземление или зануление, без которых их эксплуатация недопустима. Подключение их к силовому электрощиту необходимо производить через УЗО и автомат максимального тока.

    Слабые места насосных станций и основные поломки

    Выпускающиеся промышленностью насосные станции, или так называемые самовсасывающие насосы, привлекают:

    • доступной ценой , меньшей, чем при отдельном приобретении всех комплектующих;
    • компактными размерами;
    • удобством установки и обслуживания;
    • готовностью к эксплуатации сразу после приобретения.

    Однако в их использовании имеются и недостатки:

    • Ограниченная 7~8‑ю метрами высота всасывания. Ее можно увеличить на пару метров, расположив агрегат в заглубленном кессоне рядом с колодцем.
    • Необходимость оборудования специального утепленного звукоизолированного помещения.
    • Небольшая емкость гидроаккумулятора 20~50 л.
    • Шум при работе.

    Неисправности насосных станций могут быть вызваны следующими причинами:

    • Внезапное отключение электроэнергии часто сопровождается гидроударом, способным нанести непоправимые повреждения.
    • Загрязненность и низкое качество воды приводят к повышенному износу лопаток центробежного гидронасоса и заиливанию бака.
    • Несоответствие условий эксплуатации техническим параметрам.

    Например, одна из распространенных поломок связана с завышенным водопотреблением, когда частота включения/выключения станции значительно превышает паспортную . Это приводит к разрыву мембраны в баке‑гидроаккумуляторе.

    Станция при этом не может создать требуемое давление в системе и частота включений еще больше увеличивается. Проверяется нажатием ниппеля на обратной стороне бака : если оттуда потекла вода - мембрана требует замены.

    Еще одной распространенной неисправностью является поломка или неправильная регулировка реле давления , которая приводит к непрерывной работе станции без отключений.

    Регулируется реле двумя пружинками разного размера. Большой устанавливают нижний порог, а маленькой - разницу между верхним и нижним.

    Жители городских домов или квартир нечасто задумываются о том, что, подходя к либо в и просто открывая его, они включают в работу отточенную для ее создания столетиями научных открытий, изобретений и инженерных решений огромную и сложную систему добычи водных ресурсов , их доставки и распределения.

    Те же, кому приходится создавать для своего жилища такую систему в миниатюре, по‑настоящему дорожат ценностью этого поистине незаменимого источника жизни - воды.

    Циркуляционный насос - это небольшое по размеру устройство, главная задача которого заключается в улучшении работы и повышении производительности системы отопления. Он врезается непосредственно в трубопровод, оптимизируя скорость перемещения теплового носителя. Благодаря чему даже дом с большой жилой площадью будет обогреваться достаточно быстро.

    Чтобы купить оптимальную модель, предстоит разобраться с тем, как рассчитать насос для отопления и на какие нюансы ориентироваться при выборе. Именно этим вопросам посвящена наша статья – в этом материале мы рассмотрели пример расчета оборудования, уделили внимание принципу работы и основным разновидностям насосов.

    Также мы привели рекомендации по выбору, монтажу и безопасной эксплуатации насосного оборудования, снабдив статью наглядными и фото и подходящими видеороликами с расчетом необходимой мощности прибора и советами по его монтажу в отопительный контур.

    Основная проблема жителей последних этажей многоквартирной постройки и владельцев загородных коттеджей - это холодные батареи. В первом случае теплоноситель просто-напросто не доходит до их жилья, а во втором - не обогреваются самые дальние участки трубопровода. А все это из-за недостаточного .

    Когда необходимо применять насос?

    Единственным правильным решением в ситуации с недостаточным давлением будет модернизация отопительной системы с теплоносителем, циркулирующим под действием силы гравитации. Здесь поможет установка насоса. Основные схемы организации отопления с насосной циркуляцией .

    Этот вариант будет эффективен и для владельцев частных домов, позволяя ощутимо уменьшить расходы на отопление. Существенное преимущество такого циркуляционного оборудования - возможность менять скорость движения теплоносителя. Главное, не превышать максимально допустимые показания для диаметра труб своей отопительной системы, чтобы избежать излишнего шума при работе агрегата.

    Так, для жилых комнат при условном проходе труб в 20 и более мм скорость составляет 1 м/с. Если установить этот параметр на самое высокое значение, то можно за максимально короткое время прогреть дом, что актуально в случае, когда хозяева были в отъезде и постройка успела остыть. Это позволит получить максимальное количество тепла при минимальных затратах времени.

    Насос - важный элемент системы обогрева дома. Он помогает повысить ее эффективность и снизить траты топлива

    Принцип работы прибора

    Циркуляционный агрегат функционирует за счет электродвигателя. Он забирает нагретую воду с одной стороны и подталкивает в трубопровод, находящийся с другой. А с этой стороны снова поступает новая порция и все повторяется.

    Именно за счет центробежной силы тепловой носитель перемещается по трубам системы обогрева. Процесс функционирования насоса немного напоминает работу вентилятора, только циркулирует не воздух по комнате, а теплоноситель по трубопроводу.

    Корпус устройства обязательно выполняется из устойчивых к коррозии материалов, а для изготовления вала, ротора и колеса с лопастями обычно используется керамика.

    Основные виды насосов для отопления

    Все предлагаемое производителями оборудование делится на две большие группы: насосы «мокрого» или «сухого» типа. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, что обязательно нужно учитывать при выборе.

    Оборудование «мокрого» типа

    Насосы отопления, называемые «мокрыми», отличаются от своих аналогов тем, что их рабочее колесо и ротор помещен в тепловой носитель. При этом электрический мотор находится в герметичном боксе, куда влага попасть не может.

    Этот вариант - это идеальное решение для небольших загородных домов. Такие устройства отличаются своей бесшумностью и не нуждаются в тщательном и частом техническом обслуживании. К тому же они легко ремонтируются, настраиваются и могут применяться при стабильном или слабо изменяющемся уровне расхода воды.

    Отличительной чертой современных моделей «мокрых» насосов является простота их эксплуатации. Благодаря наличию «умной» автоматики можно без каких-либо проблем увеличить производительность или переключить уровень обмоток

    Что касается недостатков, то указанная выше категория отличается низкой производительностью. Обуславливается этот минус невозможностью обеспечения высокой герметичности гильзы, разделяющей тепловой носитель и статор.

    «Сухая» разновидность приборов

    Для этой категории устройств характерно отсутствие прямого контакта ротора с, перекачиваемой им нагретой, водой. Вся рабочая часть оборудования отделена от электрического двигателя резиновыми защитными кольцами.

    Главная особенность такого отопительного оборудования - большая эффективность. Но из этого преимущества вытекает существенный недостаток в виде высокой шумности. Решается проблема путем установки агрегата в отдельной комнате с хорошей звукоизоляцией.

    При выборе стоит учитывать тот факт, что насос «сухого» типа создает завихрения воздуха, поэтому мелкие частицы пыли могут подниматься, что негативно скажется на уплотнительных элементах и, соответственно, герметичности устройства.

    Производители решили эту проблему так: при работе оборудования между резиновыми кольцами создается тонкий водяной слой. Он выполняет функцию смазки и предотвращает разрушение уплотнительных деталей.

    Приборы, в свою очередь, делятся на три подгруппы:

    • вертикальные;
    • блочные;
    • консольные.

    Особенность первой категории заключается в вертикальном расположении электродвигателя. Такое оборудование стоит покупать только в том случае, если планируется перекачка большого объема теплового носителя. Что касается блочных насосов, то они устанавливаются на ровной бетонной поверхности.

    Предназначены блочные насосы для использования в промышленных целях, когда требуются большие расходные и напорные характеристики

    Консольные устройства характеризуются расположением всасывающего патрубка с наружной стороны улитки, в то время как нагнетательный находится на корпусе с противоположной.

    Более подробно об устройстве и принципе работы насосов мы говорили .

    На что ориентироваться при выборе насоса?

    Подбор насоса для автономного отопления нужно делать исходя из гидравлических характеристик системы обогрева загородного дома. Поэтому перед посещением магазина предстоит подсчитать оптимальное количество тепла, которое потребуется для поддержания в комнатах комфортной для проживания температуры.

    Правила и нюансы эксплуатации оборудования

    Циркуляционный насос покупается не на год и даже не на два. Поэтому каждый владелец загородного дома должен позаботиться, чтобы оборудование было исправно в течение долгих лет. Добиться надежности и корректности работы устройства можно только в случае правильного и своевременного обслуживания.

    В список основных правил эксплуатации насоса отопления необходимо включить следующие аспекты:

    • запрещено включать прибор с нулевой подачей;
    • убедиться, что оборудование заземлено;
    • проконтролировать, чтобы электрический мотор не нагревался выше допустимой нормы;
    • проверить соединение в клеммном коробе на наличие/отсутствие повреждений, а все кабели должны быть полностью сухими;
    • удостовериться, что во время старта устройства не возникает никакого постороннего шума или вибрации;
    • оборудование должно работать с рекомендованным производителем уровнем расхода теплоносителя;
    • запрещено запускать циркуляционный насос без воды.

    Если оборудование простаивает на протяжении длительного времени, то рекомендуется каждый месяц включать его на 10-30 минут. Такое простое правило поможет избежать окисления и, как результат, блокировки вала.

    В случае появления каких-либо сбоев или проблем в работе насоса следует в кратчайшее время вызвать мастера. Это поможет избавиться от множества проблем и незапланированных финансовых трат

    Особое внимание необходимо уделить температуре . Она не должна превышать 60-65 градусов Цельсия. Если пренебречь этим правилом, то в трубах и внутри насоса будет появляться осадок, который негативно скажется на работе всей системы отопления.

    Часто встречаемые поломки

    Наиболее распространенная проблема, из-за которой оборудование, обеспечивающее принудительную перекачку теплоносителя, выходит из строя - это его длительный простой.

    Чаще всего система отопления активно используется зимой, а в теплое время года отключается. Но так как вода в ней не отличается чистотой, то со временем в трубах выпадает осадок. Из-за накопления солей жесткости между крыльчаткой и насосом агрегат перестает работать и может выйти из строя.

    Решается вышеуказанная проблема достаточно легко. Для этого нужно попытаться самостоятельно запустить оборудование, открутив гайку и вручную повернув вал насоса. Нередко такого действия бывает более чем достаточно.

    Если прибор все-таки не запустился, то единственным выходом будет демонтаж ротора и последующая основательная чистка насоса от накопившегося осадка солей.

    Выводы и полезное видео по теме

    О расчете производительности циркуляционного оборудования повествует видео:

    Правильная установка является залогом отличной работы любого прибора. Особенности монтажа насоса для отопления в видеоролике:

    Система отопления, где для организации движения теплоносителя используется насос, имеет множество достоинств. Но чтобы безошибочно установить ее, придется потратить немного времени на разбор нюансов и выбор оборудования. Только в таком случае можно сделать свой дом поистине теплым и уютным .

    Хотите добавить насос в систему отопления, но сомневаетесь в расчетах? Задайте интересующие вас вопросы в блоке комментариев – наши эксперты постараются вам помочь.

    А может вы хотите дополнить наш материал полезными замечаниями? Или предложить другой вариант расчета отопительного насоса? Пишите свои замечания и рекомендации под этой статьей.

    При обустройстве водоснабжения и отопления загородных домов и дач одной из самых насущных проблем является подбор насоса. Ошибка в выборе насоса чревата неприятными последствиями, среди которых перерасход электроэнергии - самое простое, а выход из строя погружного насоса - самое распространенное. Самыми главными характеристиками, по которым необходимо выбирать любой насос, являются расход воды или производительность насоса, а также напор насоса или высота, на которую насос может подавать воду. Насос - не то оборудование, которое можно брать с запасом - «на вырост». Все должно быть выверено строго согласно потребностям. У тех, кто поленился произвести соответствующие расчеты и выбрал насос «на глазок», практически всегда бывают проблемы в виде отказов. В данной статье мы подробно остановимся на том, как определить напор насоса и производительность, предоставим все необходимые формулы и табличные данные. Также уточним тонкости расчетов циркуляционных насосов и характеристик центробежных насосов.

    Как определить расход и напор погружного насоса

    Погружные насосы обычно устанавливаются в глубокие скважины и колодцы, там, где самовсасывающий поверхностный насос не справится. Такой насос характерен тем, что работает полностью погруженным в воду, а если уровень воды опускается до критической отметки, то отключается и не включится, пока уровень воды не поднимется. Работа погружного насоса без воды «всухую» чревата поломками, поэтому необходимо подобрать насос с такой производительностью, чтобы она не превышала дебет скважины.

    Расчет производительности/расхода погружного насоса

    Производительность насоса не зря иногда называют расходом, так как расчеты данного параметра напрямую связаны с расходом воды в водопроводе. Чтобы насос был способен обеспечивать потребности жильцов в воде, его производительность должна быть равна или быть чуть больше расхода воды из одновременно включенных потребителей в доме.

    Этот суммарный расход можно определить, сложив расходы всех потребителей воды в доме. Чтобы не утруждать себя лишними расчетами, можете воспользоваться таблицей примерных значений расходов воды в секунду. В таблице указаны всевозможные потребители, такие как умывальник, унитаз, раковина, стиральная машина и другие, а также расход воды в л/с через них.

    Таблица 1. Расход потребителей воды.

    После того как просуммировали расходы всех требуемых потребителей, необходимо найти расчетный расход системы, он будет несколько меньше, так как вероятность одновременного использования абсолютно всех сантехприборов крайне мала. Узнать расчетный расход можно из таблицы 2. Хотя иногда для упрощения расчетов полученный суммарный расход просто умножают на коэффициент 0,6 - 0,8, принимая, что одновременно будет использоваться только 60 - 80 % сантехприборов. Но данный способ не совсем удачен. Например, в большом особняке с множеством сантехприборов и потребителей воды могут проживать всего 2 - 3 человека, и расход воды будет намного меньше суммарного. Поэтому настоятельно рекомендуем воспользоваться таблицей.

    Таблица 2. Расчетный расход системы водоснабжения.

    Полученный результат будет реальным расходом системы водоснабжения дома, который должен покрываться производительностью насоса. Но так как в характеристиках насоса производительность обычно считается не в л/с, а в м3/ч, то полученное нами значение расхода необходимо умножить на коэффициент 3,6.

    Пример расчета расхода погружного насоса:

    Рассмотрим вариант водоснабжения дачного домика, в котором есть такие сантехприборы:

    • Душ со смесителем - 0,09 л/с;
    • Водонагреватель электрический - 0,1 л/с;
    • Раковина на кухне - 0,15 л/с;
    • Умывальник - 0,09 л/с;
    • Унитаз - 0,1 л/с.

    Суммируем расход всех потребителей: 0,09+0,1+0,15+0,09+0,1=0,53 л/с.

    Так как домик у нас с садовым участком и огородом, не помешает добавить сюда поливочный кран, расход которого 0,3 м/с. Итого, 0,53+0,3=0,83 л/с.

    Находим по таблице 2 значение расчетного расхода: значению 0,83 л/с соответствует 0,48 л/с.

    И последнее - переводим л/с в м3/ч, для этого 0,48*3,6=1,728 м3/ч.

    Важно! Иногда производительность насоса указывается в л/ч, тогда полученное значение в л/с необходимо умножить на 3600. Например, 0,48*3600=1728 л/час.

    Вывод : расход системы водоснабжения нашего дачного домика составляет 1,728 м3/ч, поэтому производительность насоса должна быть больше 1,7 м3/ч. Например, подойдут такие насосы 32 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-32У (1,8 м3/ч), 63 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-63У (1,8 м3/ч), 25 SPRUT 90QJD 109-0.37 (2 м3/ч), 80 AQUATICA 96 (80 м) (2 м3/ч), 45 PEDROLLO 4SR 2m/7 (2 м3/ч) и др. Чтобы более точно определить подходящую модель насоса, необходимо рассчитать требуемый напор.

    Расчет напора погружного насоса

    Напор насоса или высота подъема воды рассчитывается по формуле, представленной ниже. Учитывается, что насос полностью погружен в воду, поэтому такие параметры, как перепад высот между источником воды и насосом, не учитываются.

    Расчет напора скважинного насоса

    Формула для расчета напора скважинного насоса:

    Hтр - значение требуемого напора скважинного насоса;

    Hгео - перепад высот между местом нахождения насоса и наивысшей точкой системы водоснабжения;

    Hпотерь - сумма всех потерь в трубопроводе. Данные потери связаны с трением воды о материал труб, а также падением давления на поворотах труб и в тройниках. Определяется по таблице потерь.

    Hсвоб - свободный напор на излив. Чтобы можно было комфортно пользоваться сантехприборами, данное значение необходимо брать 15 - 20 м, минимально допустимое значение 5 м, но тогда вода будет подаваться тонкой струечкой.

    Все параметры измеряются в тех же единицах, в чем измеряется напор насоса, - в метрах.

    Расчет потерь в трубопроводе можно рассчитать, изучив таблицу ниже. Обратите внимание, в таблице потерь обычным шрифтом указана скорость, с которой вода протекает по трубопроводу соответствующего диаметра, а выделенным шрифтом - потери напора на каждые 100 м прямого горизонтального трубопровода. В самом низу таблиц указаны потери в тройниках, угловых соединениях, обратных клапанах и задвижках. Естественно, для точного расчета потерь необходимо знать протяженность всех участков трубопровода, количество всех тройников, поворотов и клапанов.

    Таблица 3. Потери напора в трубопроводе из полимерных материалов.

    Таблица 4. Потери напора в трубопроводе из стальных труб.

    Пример расчета напора скважинного насоса:

    Рассмотрим такой вариант водоснабжения дачного дома:

    • Глубина скважины 35 м;
    • Статический уровень воды в скважине - 10 м;
    • Динамический уровень воды в скважине - 15 м;
    • Дебет скважины - 4 м3/час;
    • Скважина расположена на удалении от дома - 30 м;
    • Дом двухэтажный, санузел находится на втором этаже - 5 м высота;

    В первую очередь считаем Hгео = динамический уровень + высота второго этажа = 15 + 5 = 20 м.

    Далее считаем Hпотерь. Примем, что горизонтальный трубопровод у нас выполнен полипропиленовой трубой 32 мм до дома, а в доме трубой 25 мм. Наличествует один угловой поворот, 3 обратных клапана, 2 тройника и 1 запорная арматура. Производительность возьмем из предыдущего расчета расхода 1,728 м3/час. Согласно предложенным таблицам ближайшее значение равно 1,8 м3/час, поэтому округлим до этого значения.

    Hпотерь = 4,6*30/100 + 13*5/100 + 1,2 + 3*5,0 + 2*5,0 + 1,2 = 1,38+0,65+1,2+15+10+1,2=29,43 м ≈ 30 м.

    Hсвоб примем 20 м.

    Итого, требуемый напор насоса равен:

    Hтр = 20 + 30 + 20 = 70 м.

    Вывод : учитывая все потери в трубопроводе, нам необходим насос, напор которого равен 70 м. Также из предыдущего расчета мы определили, что его производительность должна быть выше 1,728 м3/час. Нам подходят такие насосы:

    • 80 AQUATICA 96 (80 м) 1,1 кВт - производительность 2 м3/час, напор 80 м.
    • 70 PEDROLLO 4BLOCKm 2/10 - производительность 2 м3/час, напор 70 м.
    • 90 PEDROLLO 4BLOCKm 2/13 - производительность 2 м3/час, напор 90 м.
    • 90 PEDROLLO 4SR 2m/ 13 - производительность 2 м3/час, напор 88 м.
    • 80 SPRUT 90QJD 122-1.1 (80м) - производительность 2 м3/час, напор 80 м.

    Более конкретный выбор насоса уже зависит от финансовых возможностей хозяина дачи.

    Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения

    Наличие гидроаккумулятора делает работу насоса более стабильной и надежной. К тому же, это позволяет насосу реже включаться для подкачки воды. И еще один плюс гидроаккумулятора - он защищает систему от гидравлических ударов, которые неизбежны, если насос мощный.

    Объем мембранного бака (гидроаккумулятора) рассчитывается по такой формуле:

    V - объем бака в л.

    Q - номинальный расход/производительность насоса (или максимальная производительность минус 40%).

    ΔP - разница между показателями давления включения и отключения насоса. Давление включения равно - максимальное давление минус 10%. Давление выключения равно - минимальное давление плюс 10%.

    Pвкл - давление включения.

    nmax - максимальное количество включений насоса в час, обычно равно 100.

    k - коэффициент, равный 0,9.

    Для произведения этих расчетов необходимо знать давление в системе - давление включения насоса. Гидроаккумулятор - незаменимая вещь, именно поэтому все насосные станции оснащены им. Стандартные объемы накопительных баков равны 30 л, 50 л, 60 л, 80 л, 100 л, 150 л, 200 л и более.

    Как рассчитать напор насоса поверхностного

    Самовсасывающие поверхностные насосы используются для подачи воды из неглубоких колодцев и скважин, а также открытых источников и баков запаса воды. Они устанавливаются непосредственно в доме или техническом помещении, а в колодец или другой источник воды опускается труба, по которой вода подкачивается до насоса. Обычно высота всасывания таких насосов не превышает 8 - 9 м, зато подавать воду на высоту, т.е. напор может быть 40 м, 60 м и более. Существует также возможность откачивать воду с глубины 20 - 30 м с помощью эжектора, который опускается в источник воды. Но чем больше глубина и удаление источника воды от насоса, тем больше падает производительность насоса.

    Производительность самовсасывающего насоса считается точно так же, как и для погружного насоса, поэтому мы не будем еще раз заострять на этом внимание и сразу перейдем к напору.

    Расчет напора насоса, расположенного ниже источника воды. Например, бак запаса воды находится на чердаке дома, а насос на первом этаже или в цоколе.

    Нтр - требуемый напор насоса;

    Нгео - перепад высот между местом расположения насоса и самой высокой точкой системы водоснабжения;

    Нпотерь - потери в трубопроводе, связанные с трением. Рассчитываются точно так же, как и для скважинного насоса, только не учитывается вертикальный участок от бака, который расположен выше насоса, до самого насоса.

    Нсвоб - свободный напор из сантехприборов, также необходимо брать 15 - 20 м.

    Нвысота бака - высота между баком запаса воды и насосом.

    Расчет напора насоса, расположенного выше источника воды - колодца или водоема, емкости.

    В данной формуле абсолютно те же значения, что и в предыдущей, только

    Нвысота источника - перепад высот между источником воды (колодцем, озером, копанкой, баком, бочкой, траншеей) и насосом.

    Пример расчета напора самовсасывающего поверхностного насоса.

    Рассмотрим такой вариант водоснабжения загородного дома:

    • Колодец находится на удалении - 20 м;
    • Глубина колодца - 10 м;
    • Зеркало воды - 4 м;
    • Труба насоса опущена на глубину 6 м.
    • Дом двухэтажный, санузел на втором этаже - 5 м высота;
    • Насос установлен непосредственно возле колодца.

    Считаем Нгео - высота 5 м (от насоса до сантехприборов на втором этаже).

    Нпотерь - примем, что наружный трубопровод выполнен трубой 32 мм, а внутренний - 25 мм. В системе есть 3 обратных клапана, 3 тройника, 2 запорных арматуры, 2 поворота трубы. Производительность насоса, который нам необходим, должна быть 3 м3/ч.

    Нпотерь = 4,8*20/100 + 11*5/100 + 3*5 + 3*5 + 2*1,2 + 2*1,2 = 0,96+0,55+15+15+2,4+2,4=36,31≈37 м.

    Нсвоб = 20 м.

    Нвысота источника = 6 м.

    Итого, Нтр = 5 + 37 + 20 + 6 = 68 м.

    Вывод : необходим насос с напором 70 м и больше. Как показал подбор насоса с такой подачей воды, практически нет моделей поверхностных насосов, которые бы удовлетворяли требованиям. Имеет смысл рассмотреть вариант установки погружного насоса.

    Как определить расход и напор циркуляционного насоса

    Циркуляционные насосы используются в системах отопления дома для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе. Такой насос также подбирается, исходя из требуемой производительности и напора насоса. График зависимости напора от производительности насоса является основной его характеристикой. Так как существуют одно-, двух- , трехскоростные насосы, то и характеристик у них соответственно - одна, две, три. Если насос имеет плавно изменяющуюся частоту вращения ротора, то таких характеристик множество.

    Расчет циркуляционного насоса - ответственная задача, лучше ее доверить тем, кто будет выполнять проект отопительной системы, так как для расчетов необходимо знать точные теплопотери дома. Подбор циркуляционного насоса выполняется с учетом объема теплоносителя, который он должен будет перекачивать.

    Расчет производительности циркуляционного насоса

    Для выполнения расчетов производительности циркуляционного насоса отопительного контура необходимо знать такие параметры:

    • Отапливаемая площадь здания;
    • Мощность источника тепла (котла, теплового насоса или др.).

    Если нам известна и отапливаемая площадь, и мощность источника тепла, то можно сразу переходить к расчету производительности насоса.

    Qн - подача/производительность насоса, м3/час.

    Qнеобх - тепловая мощность источника тепла.

    1,16 - удельная теплоемкость воды, Вт*час/кг*°К.

    Удельная теплоемкость воды - 4,196 кДж/(кг °К). Перевод Джоулей в Ватты

    1 кВт/час = 865 ккал = 3600 кДж;

    1 ккал=4,187 кДж. Итого 4,196 кДж = 0,001165 кВт = 1,16 Вт.

    tг - температура теплоносителя на выходе из источника тепла, °С.

    tх - температура теплоносителя на входе в источник тепла (обратка), °С.

    Данная разница температур Δt = tг - tх зависит от типа отопительной системы.

    Δt= 20 °С - для стандартных отопительных систем;

    Δt = 10 °С - для отопительных систем низкотемпературного плана;

    Δt = 5 - 8 °С - для системы «теплый пол».

    Пример расчета производительности циркуляционного насоса.

    Рассмотрим такой вариант системы отопления дома: дом площадью 200 м2, система отопления двухтрубная, выполнена трубой 32 мм, протяженность 50 м. Температура теплоносителя в контуре имеет такой цикл 90/70 °С. Теплопотери дома составляют 24 кВт.

    Вывод: для системы отопления с данными параметрами необходим насос, обладающий подачей/производительностью более 2,8 м3/час.

    Расчет напора циркуляционного насоса

    Важно знать, что напор циркуляционного насоса зависит не от высоты здания, как было описано в примерах расчета погружного и поверхностного насоса для водоснабжения, а от гидравлического сопротивления в системе отопления.

    Нтр - требуемый напор циркуляционного насоса, м.

    R - потери в прямом трубопроводе по причине трения, Па/м.

    L - общая длина всего трубопровода отопительной системы для самого дальнего элемента, м.

    ρ - плотность перетекаемой среды, если это вода, то плотность равна 1000 кг/м3.

    g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.

    Z - коэффициенты запаса для дополнительных элементов трубопровода:

    • Z=1,3 - для фитингов и арматуры.
    • Z=1,7 - для термостатических вентилей.
    • Z=1,2 - для смесителя или устройства, предотвращающего циркуляцию.

    Как было установлено вследствие опытов, сопротивление в прямом трубопроводе примерно равно R=100 - 150 Па/м. Это соответствует напору насоса примерно 1 - 1,5 см на метр.

    Определяется ветка трубопровода - самая неблагоприятная, между источником тепла и самой удаленной точкой системы. Необходимо сложить длину, ширину и высоту ветки и умножить на два.

    L = 2*(a+b+h)

    Пример расчета напора циркуляционного насоса. Данные возьмем из примера расчета производительности.

    В первую очередь рассчитываем ветку трубопровода

    L = 2*(50+5) = 110 м.

    Нтр = (0,015 * 110 + 20*1,3 + 1,7*20)1000*9,8 = (1,65+26+34)9800=0,063= 6 м.

    Если фитингов и других элементов будет меньше, то напор потребуется меньший. Например, Нтр = (0,015*110+5*1,3+5*1,7)9800=(1,65+6,5+8,5)/9800=0,017=1,7 м.

    Вывод: для данной системы отопления необходим циркуляционный насос с производительностью 2,8 м3/час и напором 6 м (зависит от количества арматуры).

    Как определить расход и напор центробежного насоса

    Производительность/подача и напор центробежного насоса зависят от количества оборотов рабочего колеса.

    Например, теоретический напор центробежного насоса будет равен разности напоров на входе в рабочее колесо и на выходе из него. Жидкость, поступающая в рабочее колесо центробежного насоса, движется в радиальном направлении. Это означает, что угол между абсолютной скоростью на входе в колесо и окружной скоростью равен 90 °.

    Нт - теоретический напор центробежного насоса.

    u - окружная скорость.

    c - скорость движения жидкости.

    α - угол, о котором шла речь выше, угол между скоростью на входе в колесо и окружной скоростью, равен 90 °.

    β =180°-α.

    т.е. значение напора насоса пропорционально квадрату числа оборотов в рабочем колесе, т.к.

    u=π*D*n.

    Действительный напор центробежного насоса будет меньше теоретического, так как часть энергии жидкости будет расходоваться на преодоление сопротивления гидравлической системы внутри насоса.

    Поэтому определение напора насоса производится по следующей формуле:

    ɳг - гидравлический КПД насоса (ɳг=0,8- 0,95).

    ε - коэффициент, который учитывает количество лопаток в насосе (ε=0,6-0,8).

    Расчет напора центробежного насоса, требуемого для обеспечения водоснабжения в доме, рассчитывается по тем же формулам, что были приведены выше. Для погружного центробежного насоса по формулам для погружного скважинного насоса, а для поверхностного центробежного насоса - по формулам для поверхностного насоса.

    Определить требуемый напор и производительность насоса для дачи или загородного дома не составит труда, если подойти к вопросу с терпением и правильным отношением. Правильно подобранный насос обеспечит долговечность скважины, стабильную работу систему водоснабжения и отсутствие гидроударов, который являются главной проблемой выбора насоса «с большим запасом на глаз». Как результат - постоянные гидроудары, оглушительный шум в трубах и преждевременный износ арматуры. Так что не стоит лениться, просчитайте все заранее.

    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.