Главная > Электропроводка > Расчет мощности насоса для скважины. Расчет насоса для бытовой скважины Расчет мощности погружного насоса для скважины


Расчет мощности насоса для скважины. Расчет насоса для бытовой скважины Расчет мощности погружного 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:

  1. Глубина всасывания : он определяет отметку ниже насоса, с которой он может забрать воду. Определяется обычно в метрах.
  2. Напор : он выражается в давлении насоса на выходе.
  3. 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.

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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:

  1. Любая установка для очистки воды стабильно работает только при достаточном давлении, то есть должна монтироваться после насоса.
  2. 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.

  1. Метр - это метр столба воды. Как уже было сказано выше, он равен одной десятой атмосферы.
  2. 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.

  1. 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.
  2. Делим на количество часов в сутки: 2500:24=104 л/ч, это среднечасовой расход.
  3. 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.

  1. При расчете количества воды на человека берем норму в 140-150 литров в день.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Глубина подъема (всас) нам не важна. На вход насоса вода подается уже под давлением.
  5. 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.

Основными параметрами для выбора любого являются:

    создаваемый напор;

    производительность;

    мощность электродвигателя.

В данной статье мы остановимся на упрощенном расчете напора и производительности.


Напор, создаваемый насосом должен складываться из трех важных значений:

1. При определении требуемого напора насоса нужно помнить, что 1 метр напора по вертикали примерно равен 10 метрам напора по горизонтали (на самом деле на данное отношение влияет множество факторов).

Если в характеристиках насоса написано, что максимальный напор при нулевой производительности достигает H max = 48 метров , то значит, что по вертикали данный насос поднимет воду на высоту 48 метров или при нулевой высоте подъема он сможет доставить воду примерно на 480 метров по горизонтали (но при этом вода будет вытекать слабой струйкой).

Например, вы устанавливаете насос в подвале дома или гаража, находящемся на 3 метра ниже уровня земли. До входа системы водоснабжения в одноэтажный дом, куда подается вода - 20 метров. Значит, Вам необходим насос с напором свыше 5-ти метров при определенной производительности:

H max = 3 + 20/10 = 5 метров .

Но для нормальной работы системы водоснабжения Вам нужен насос с определенными напором и производительностью.

Вы спросите: «Почему при определенной производительности?»

Ответ: «Вам нужно, чтобы вода из шланга или крана не капала (а на насосе указан максимальный напор при нулевой производительности, либо наоборот), а вытекала с производительностью, достаточной для удаления воды из емкости. Для бытовых целей производительности насоса хватит, если максимальный напор, создаваемый насосом (указан в характеристиках насоса) превышает расчетный на 3 метра. В данном случае 8 метров. Опять-таки, не стоит забывать, что в ряде случаев необходим запас по напору, определяющему производительность насоса, то есть напор должен быть существенно больше.

Более точные расчеты напора и производительности насоса в зависимости от сложности системы трубопроводов, дальности перемещения воды и высоты подъема определяется по специальным диаграммам, таблицам или для сложных условий работы системы водоснабжения производятся сложнейшие расчеты, в которых с определенной степенью погрешности учитываются все параметры и характеристики системы.

2. Давление, рекомендуемое (необходимое) в точке потребления, как правило, для всех потребителей бытового назначения, должно быть от 1,5 до 3,0 бар ( bar ) , что соответствует напору от 15-ти до 30-ти метров H потр = (15 ... 30) м.

3. Расчетный напор насоса до основных точек потребления (например, до входа системы водоснабжения в одноэтажный дом):

Н расч = H гео + H потр + H пот

Где: Н расч - расчетный напор, создаваемый насосом, м ;

H гео - геодезическая высота подъёма воды (расстояние по вертикали от места установки насоса до наиболее высокорасположенного потребителя), м .

H потр - напор, который необходимо создать в самой удаленной точке и высоко расположенной точке потребления, м .

H пот - суммарное гидравлическое сопротивление по всей длине L тр всасывающего и нагнетательного трубопроводов (суммарные потери напора).**

*Высота всасывания

Чем выше температура воды, тем меньше высота всасывания, и практически при + 65-ти градусах Цельсия (°С ) забор воды становится невозможен.

Обычно геометрическая высота всасывания для составляет не более 5-ти, 7-ми метров и лишь для некоторых типов насосов она доходит до 9-ми метров.

**Точный расчет суммарных гидравлических потерь напора по всей длине L тр трубопроводов и элементах инсталляционной аппаратуры, элементах управляющей автоматики и т.д. крайне сложен – приходится учитывать очень большое количество факторов.

Для крайне приблизительных и упрощенных расчетов зачастую достаточно принимать, что для горизонтального участка трубопровода длиной 100 метров разница между напором на входе и выходе с учетом потерь напора условно принимаем снижение напора на 10 м, что соответствует падению давления около 1 бар ( bar ) .

Упрощенный пример расчета на уровне «двух пал ьцев» (за основу взят ).

а) Приведем пример или задачу:

Длина трубы 25 метров в высоту (от динамического уровня воды до дальней точки потребления). Какой нам нужен напор насоса, чтобы вода достигла точки потребления?

Решение очень простое - нам нужен напор, равный высоте от динамического уровня воды до точки потребления , то есть 25 метров!

Обратите внимание! В задаче указано, что вода должна достигнуть точки потребления, а не литься из трубы фонтаном.

б) Если Вы хотите понять: «Как найти величину напора, чтобы на выходе в точке потребления вода выходила фонтаном?» - решим следующую задачу.

Расстояние от уровня воды до точки потребления составляет 35 метров в высоту. Какой нам нужен напор насоса, чтобы вода выходила из трубы фонтаном или как минимум превысила высоту точки потребления? Решение тоже очень простое! Необходимо, чтобы у насоса высота напора была выше 35 метров!

Задача: Длина трубы по вертикали от уровня воды до точки потребления 35 метров. Какой нам нужен напор насоса, чтобы на выходе трубы (или другими словами в точке потребления) создать напор, равный 30 метрам?

Решение: Необходимо, чтобы у насоса был напор, равный 65 метрам! Эта цифра получена путем сложения двух данных: 35 м (длина трубы по вертикали от уровня воды до точки потребления) + 30 м (стандартный, рекомендованный в точке потребления напор – детальнее указано выше) = 65 метров .

4. Потери создаваемого напора - потери напора, снижение давления между входом и выходом элемента конструкции гидросистемы, к которым относятся трубопроводы, арматура, электронасосы, элементы управляющей автоматики и т.д.

Потери напора, создаваемого насосом при перекачивании жидкости, зависят от:

    материала, из которого изготовлены элементы трубопроводов;

    геометрических характеристик трубопроводов (длины, диаметров, углов изгибов используемых переходников, отводов и т.д.);

    наличия клапанов, фильтров (как грубой, так и тонкой очистки), изгибов, приспособлений и других вспомогательных устройств;

    фактического технического состояния гидросистемы, в том числе степени шероховатости внутренних поверхностей;

    вязкости перекачиваемой жидкости.

Потери создаваемого напора можно приблизительно рассчитать по таблицам, в которых указываются значения уменьшения напора, выраженного в метрах водяного столба.

С учетом того, что:

10 м.в.ст. (10 метров водяного столба) = 1 бар ( bar ) = 100000 Па ( Pa )= 100 кПа ( kPa )

Нужно при любых расчетах привести все величины к одним единицам измерений.

Пример расчета потерь создаваемого напора ( h п ) .

Заметно снизилось (уменьшилось) давление в системе водоснабжения - попробуем найти причину - обоснуем необходимость замены труб, элементов трубопровода или существующего насоса, а затем изменим внутренний диаметр (следовательно, увеличим сечение трубы) и тип материала, из которого изготовлены трубы системы водоснабжения, или существующий насос.

Исходные данные:

1) Система водоснабжения была смонтирована из стальных оцинкованных труб с внутренним диаметром d 1 = 25 мм .

2) Для перекачивания жидкости в системе водоснабжения применяется условный центробежный насос с производительностью Q = 4,0 м 3 /ч .

3) Общая длина трубопроводов составляет L = 100 м .

4) Для наглядности и упрощения примера не берём во внимание количество и углы изгибов используемых переходников, отводов - считаем только потери напора по длине прямого трубопровода (что имеет мало общего с реальной жизнью, так как в действительности любая система водоснабжения состоит из всевозможных изгибов, переходников, штуцеров, различных элементов запорной арматуры, в том числе кранов, вентилей; о действительном состоянии внутренних стенок стальных труб после определенного срока мы умышленно умалчиваем!).

Вопрос:

На сколько изменится создаваемый напор, если при реконструкции системы водоснабжения взамен демонтированных стальных труб будут использоваться трубы из ПХВ с внутренним диаметром

d 2 = 38 мм?

Решение:

1) По ниже приведенной таблице потерь напора определяем потерю напора при длине L = 100 м трубопровода и производительности Q = 4,0 м 3 /ч для труб из ПХВ с внутренним диаметром d 1 = 25 мм.

Потери напора составляют h 1 = 21,5 м ( м.в.ст.) , что соответствует уменьшению давления на величину:

∆ P 1 = 2,15 бар ( bar ).

2) Внизу таблицы в примечании указано, что полученное значение потерь давления для стальных оцинкованных труб нужно умножить на поправочный коэффициент k = 1,5. В результате получим значение потерь давления:

h 2 = 21,5 м × 1,5 = 32,25 м ( м.в.ст.) , что примерно соответствует уменьшению давления на величину: ∆ P 2 = 3,23 бар ( bar ). (Это результат на условном трубопроводе длиной 100 метров!)

3) По таблице потерь для труб из ПХВ диаметром d 2 = 38 мм и длиной L = 100 м при производительности Q = 4,0 м 3 /ч определим потери напора, равные h 3 = 2,9 м.в.ст., что соответствует уменьшению давления 0,29 бар ( bar ).

4) После замены стальных оцинкованных труб с внутренним диаметром d 1 = 25 мм на трубы из ПХВ с внутренним диаметром d 2 = 38 мм , при одинаковой длине трубопровода L = 100 м и при той же производительности Q = 4,0 м 3 /ч условного насоса (по условию задачи насос не меняли!) получили меньшие потери напора и давления:

h = h 2 - h 3 = 32,25 - 2,9 = 29,35 м (м.в.ст.) ; или ∆P = ∆P 2 - ∆P 1 = 3,23 - 0,29 = 2,94 бар (bar)

Вывод: поменяем трубы для системы водоснабжения, а не насос (насос не «виноват»)!

Таблица расчета потерь напора (в метрах водяного столба) для труб из ПХВ и полипропилена в зависимости от производительности, длины и диаметра трубопровода. (Все числовые значения потерь напора, приведенные в таблице, являются экспериментально установленными, так как не существует простых формул для расчета потерь!)


Таблица расчета потерь напора (в метрах водяного столба) для стальных труб при перекачивании сточных вод в зависимости от производительности, длины и диаметра трубопровода. (Все числовые значения потерь напора, приведенные в таблице, являются экспериментально установленными, так как не существует простых формул для расчета потерь!)



Расчет производительности следует производить по двум основным значениям:

1. Расход в точке потребления.

2. Потери производительности по длине трубопровода от насоса до точки потребления.

Что касается расхода потребления воды, то тут примерно есть приблизительно готовый цифровой стандарт.

Примерный расход воды из потребителей:

    умывальник - 6 л/мин;

    туалет - 4 л/мин;

    посудомоечная машина - 8 л/мин;

    душ - 10 л/мин;

    поливочный кран - 18 л/мин;

    стиральная машина - 10 л/мин;

    бассейн - 15 л/мин;

    полив газонов и цветников требует до 6 л/мин воды на один м 2 , расход при этом зависит также от способа орошения и интенсивности полива;

    сауна или баня потребует около 16 л/мин .

На практике обычно считается расход из одного открытого крана равен 10 литрам/минуту.

Возьмем для примера смеситель в ванной. По опыту для комфортного использования смесителя необходимо, чтобы расход воды на выходе примерно равнялся 15 литрам в минуту. Эту величину и возьмем для стандарта по подбору расхода в данной задаче.

Но ведь у нас не одна точка водоразбора, тогда необходимо рассчитать общий поток для всех точек потребления. Соответственно расход всех точек потребления необходимо суммировать и найти максимальный показатель расхода.

Предположим, у нас имеется две ванны и кухня. И представим, к примеру, что в первой ванной работает душ, во второй - непосредственно смеситель и стиральная машина, на кухне открыт кран и работает посудомоечная машина.

Суммируем расходы из всех точек потребления 10 + 15 + 10 + 6 + 8 = 49 литров в минуту - получили наш расход из пяти основных потребителей.

Можем подбирать необходимую производительность насоса с учетом примерного расхода.

Важно! При расчете максимальной производительности (объемной подачи) насоса или при установке насоса повышения давления необходимо брать запас не менее (40 … 50) % от суммарного максимально возможного водопотребления.

Важно! При расчете фактической производительности (объемной подачи) насоса необходимо учитывать, что все потребители в системе водоснабжения никогда не работают одновременно, соответственно клиент может взять поправочный коэффициент (коэффициент запаса по производительности), равным k зап = 0,8 … 0,9 = (80 … 90) % от суммарного максимально возможного водопотребления.

Разберем абсолютно достоверный пример из практики:

Имеем участок с одним одноэтажным домом и баней. Количество проживающих — 3 человека. В доме находится мойка, туалет, умывальник. В бане душ и еще один умывальник. Отдельная ветка для полива. Предусмотрен фильтр грубой очистки с ячейкой 200 мкм. Гидроаккумулятор стоит в подвале на уровне 1,5 метра ниже уровня пола 1 этажа. Необходим насос Водолей для колодца , дебит которого неизвестен.


Зеркало воды — 6 метров от поверхности земли
Общая глубина колодца — 9 метров.
Расстояние от колодца до дома (гидроаккумулятора) — 15 метров.
Расстояние от дома до бани — 8 метров.
На участке проложена пластиковая труба с внешним диаметром 25 мм (внутренний 20,5 мм).


Ввиду небольшого столба воды в колодце (всего 3 метра) устанавливаем насос на уровне 0,6 метров от дна (по паспорту насос Водолей допускает установку на уровне 0,4 метра от дна колодца, мы же делаем минимальный запас).

Если колодец давно не обслуживался и заилился, насос может подавать в этом случае мутную воду, и придется поднимать насос выше.

Расчет потребного расхода воды:

Потребный расход воды определяется как сумма производительности всех точек водоразбора, с учетом вероятности их одновременного использования.

Секундные нормы расхода воды сантехприборов:
Умывальник — 0,12 л/с
Унитаз — 0,1 л/с
Мойка — 0,12 л/с
Душ — 0,2 л/с
Поливочный кран — 0,3 л/с

Максимальная теоретическая потребность в воде (без полива) = 0,66 л/с (2 x 0,12 + 0,2 + 0,12 + 0,1), что соответствует 2,37 м³/ч.

На практике всеми сантехприборами пользоваться одновременно не могут. Коэффициент одновременного использования приборов для частного жилого дома с 3-мя жителями можно принять равным 0,7.

Данный коэффициент пригоден только для индивидуальных жилых домов. В многоквартирных домах и офисных помещениях потребный расход высчитывается по пиковым нагрузкам в часы или сутки наибольшего водопотребления, с учетом разных групп потребителей по гораздо более сложным формулам.


Q = 2,37 м³/ч x 0,7 = 1,65 м³/ч


В нашем случае это соответствует одновременному использованию душа, умывальника и мойки. Полив предполагается вести отдельной веткой (поливочный кран требует 1 м³/ч воды), но в нашем случае, даже во время полива, можно будет комфортно пользоваться умывальником, унитазом и мойкой. При включении еще и душа, напор безусловно снизится ниже расчетного, хотя при этом водой будут обеспечены все потребители, так как все насосы Водолей могут свободно работать в диапазоне до 3 м³/ч.

Отметим, что полученный расход около 1,6 м³/ч как раз и соответствует общеизвестному расходу воды для семьи из 2-3 человек.

Расчет потребного напора погружного насоса для колодца:

Потребный напор насоса Водолей складывается из общего геодезического напора, потерь давления в трубопроводах с учетом местных потерь и конечного требуемого давления в точках водоразбора.

Геодезический напор — (в нашем случае ) общий перепад высот от места установки насоса до места установки гироаккумулятора. С учетом того, что насос стоит на 0,6 метра выше дна колодца, а гидроаккумулятор расположен на 1,5 ниже поверхности земли геодезический напор составит:


L1 = (9-0,6) + (-1,5) = 6,9 метров


На самом деле, правильно следовало бы считать общий перепад высот от места нахождения самого верхнего потребителя до динамического уровня воды в колодце. Но по условию задачи, динамический уровень мы не знаем (а именно так и бывает в подавляющем большинстве случаев с колодцами), а разница по высоте между самым верхним потребителем (у нас все расположено на первом этаже) и гидроаккумулятором составляет всего 1,5 метра. Поэтому, мы ведем расчет не от динамического уровня воды в колодце, а от места установки насоса, допуская самый худший вариант, что вода может опуститься до этого уровня в процессе эксплуатации. Мы настаиваем, что для расчетов водоснабжения из подобных колодцев это допустимо. Тем более, что столб воды составляет всего 3 метра.

Потери напора в трубопроводах:

Общая протяженность труб от места установки насоса Водолей до гидроаккумулятора:


L тр = (9-0,6) + 15 = 23,4 метра


Воспользуемся таблицей потерь напора.

Потери напора в метрах, на 100 метров прямого участка трубопровода
Расход жидкости Внешний диаметр пластикового трубопровода, мм
м³/ч л/мин л/с 25 32 40 50 63 75 90 110 125
0,6 10 0,16 1,8 0,66 0,27 0,085
0,9 15 0,25 4,0 1,14 0,6 0,18 0,63
1,2 20 0,33 6,4 2,2 0,9 0,28 0,11
1,5 25 0,42 10,0 3,5 1,4 0,43 0,17 0,074
1,8 30 0,50 13,0 4,6 1,9 0,57 0,22 0,092
2,1 35 0,58 16,0 6,0 2,0 0,7 0,27 0,12
2,4 40 0,67 22,0 7,5 3,3 0,93 0,35 0,16 0,063
3,0 50 0,83 37,0 11,0 4,8 1,4 0,5 0,22 0,09
3,6 60 1,00 43,0 15,0 6,5 1,9 0,7 0,32 0,13 0,05
4,2 70 1,12 50 18,0 8,0 2,5 0,83 0,38 0,17 0,068
4,8 80 1,33 25,0 10,5 3,0 1,2 0,5 0,22 0,084
5,4 90 1,5 30,0 12,0 3,5 1,3 0,57 0,26 0,092 0,05
6,0 100 1,67 39,0 16,0 4,6 1,8 0,73 0,3 0,12 0,07

Для трубы с внешним диаметром 25 мм, при расходе 1,65 м³/ч, потери составят 11,5 метров (для трубы длиной в 100 метров). Потери напора в нашем случае составят:


Н пот.дл = 0,234 x 11,5 = 2,7 метров


На участке от насоса до гидроаккумулятора будет четыре поворота трубопровода под углом 90°, две запорных задвижки, три тройника и один обратный клапан.


Для расчета местных потерь воспользуемся нижеприведенной таблицей.

Потери напора в коленах, задвижках, донных и обратных клапанах, в см
Скорость воды, м/с Колено с углом, град Задвижка Обратный клапан Тройник
30 40 60 80 90
0,4 0,43 0,52 0,71 1 1,2 0,23 31 16
0,5 0,67 0,81 1,1 1,6 1,9 0,37 32 16
0,6 0,97 1,2 1,6 2,3 2,8 0,52 32 17
0,7 1,35 1,65 2,2 3,2 3,9 0,7 32 17
0,8 1,7 2,1 2,8 4 4,8 0,95 33 18
0,9 2,2 2,7 3,6 5,2 6,2 1,2 34 18
1,0 2,7 3,3 4,5 6,4 7,6 1,4 35 19
1,5 6,0 7,3 10,0 14 17 3,3 40 24
2,0 11,0 14,0 18,0 26 31 5,8 48 30
2,5 17,0 21,0 28,0 40 48 9,1 58 39
3,0 25,0 30,0 41 60 70 13 71 50

В нашем случае скорость потока жидкости составит 1,4 м/с (V = Q / S x 3600, где Q = 1,65 м³/ч, S = (Π x d2) / 4 = 0,00032684 м², при внутреннем диаметре трубопровода d = 20,4 мм; паспортные данные нашего трубопровода).

Суммируем отдельные виды местных потерь:
4 x 16 (колена 90 град) + 2 x 3 (задвижки) + 3 x 23 (тройники) + 1 x 39 (обр. клапан) = 178 см = 1,78 метра

Итого общие потери напора составили:


Н пот = 5,5 м (2.7 метра потерь по длине трубы + 2,8 метра местных потерь).

Давление в точках водоразбора:

Подбор насоса для колодца будем вести на обеспечение расчетного давления в доме на уровне 2,5 бар (при работе насоса). При этом на любом режиме работы давление в доме и бане не должно падать ниже 2,0 бар (обеспечивается установками реле давления).

Почему именно 2,5 бар? Это среднее расчетное значение для комфортного водопользования. Например, в городской квартире среднее давление в сети холодной воды составляет около 2,0-3,5 бар (в зависимости от места расположения).

Потери напора на участке от гидроаккумулятора до потребителей в доме будут следующими:
1,5 м — перепад высот между уровнем установки гидроаккумулятора и потребителями (по условию задачи).
2,5 м — потери давления на фильтре грубой очистки; его паспортные данные.
1 м — прочие потери по длине трубы и местные потери (точный расчет вести нецелесообразно ввиду минимальных расстояний трубопровода и простой геометрии).

Итого, потери на участке от гидроаккумулятора до потребителей на первом этаже дома составят:


Н пот.д = 1,5 м +2,5 м +1 м = 5 м (0,5 бар)


Таким образом для обеспечения давления в доме на уровне 2,5 бар, давление в гидроаккумуляторе должно быть на 0,5 бар выше, т.е должно составлять 3,0 бар.

Давление в бане будет ниже давления в гидроаккумуляторе на величину потерь по длине трубы от дома до бани + величина местных потерь + 1,5 метра (перепад высот между местом установки гидроаккумулятора и потребителями в бане). Потерями по длине трубы и местными потерями можно пренебречь ввиду малой протяженности труб, небольшого расхода жидкости (в бане всего две точки водоразбора) и простой геометрии. Падение давления на 2,5-3 метра (0,25-0,3 бар) не столь существенно и на комфорт пользования водой не повлияет. При другой геометрии участка (например, при отдаленности бани от дома на уровне 30-40 метров) необходимо было бы это учесть в общем расчете и компенсировать увеличением давления в гидроаккумуляторе.

Настройки реле давления можно назначить уже на этом этапе расчета,приняв среднее давление в гидроаккумуляторе на уровне полученных выше 3,0 бар, настроим реле давление следующим образом:

Включение насоса — 2,5 бар.
Выключение насоса — 3,5 бар.
Давление воздуха в гидроаккумуляторе — 2,3 бар.

Остановимся здесь немного подробнее. Давление воздуха должно быть ниже давления включения насоса примерно на 5-10%. Это общее правило для настройки давления воздуха в гидроаккумуляторах любого производителя. Это значение необходимо регулярно контролировать, например один раз в три месяца, и при изменениях, приводить в норму. Это напрямую скажется на ресурсе работы мембраны гидроаккумулятора и даже насоса.

Общий потребный напор насоса Водолей при водоснабжении из колодца:


Н = 6,9 м (геодезический напор) + 5,5 м (потери напора на трение по длине трубы + местные потери)
+ 30 м (3 бар – среднее расчетное давление в гидроаккумуляторе) = 42,4 метра.


Т.е. наш насос должен обеспечивать Q = 1,65 м³/ч при H = 42,4 м.

Выбор конкретного погружного насоса для колодца:

Смотрим на гидравлическую характеристику насосов компании «Промэлектро» и выбираем насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У , который при расходе в 1,65 м³/ч обеспечивает 42 метра напора. Разница в напоре в 0,4 метра (42,4м - 42м) не играет в данном случае никакой роли, так как мы все значения по расходу и напору брали с запасом и погрешность расчетов сопоставима с этим значением. Рабочая точка находится близко к номинальному режиму работы, что очень хорошо (1,8 м³/ч — режим максимального КПД для всех насосов Водолей БЦПЭ 0,5). При этом насос имеет максимальный напор (при нулевом расходе) на уровне 60 метров, что гарантирует обеспечение расчетного давления выключения насоса, установленного нами на уровне 3,5 бар (35 м + 6,9 м +5,5 м = 47,4 м

Можно было бы, «как всегда еще с небольшим запасом», выбрать следующий в линейке насос Водолей БЦПЭ 0,5-50 У , но пришлось бы переплачивать как за сам насос, так и за большую потребляемую мощность (около 140 Вт), причем каждый день. А выбранный нами насос, обеспечивает все заданные гидравлические характеристики.

После запуска насоса замеряем расход на полив (который пущен отдельной веткой и подразумевает самый большой расход насоса), и с помощью задвижки, путем её прикрытия, регулируем расход насоса на уровне не более 1,0-1,2 м³/ч. Так как полив может занять продолжительное время, нужно соотносить этот расход с дебитом колодца который в большинстве случаев не превышает 0,8-1,2 м³/ч (а так как в нашем случае он вообще неизвестен, на начальном этапе эксплуатации за уровнем воды в колодце необходимо будет следить).

Надо отметить, что если бы в нашем случае общая протяженность труб была бы выше (например около 60-70 метров), или со временем планировалось бы установить серьезную систему очистки воды, которая могла бы вызвать дополнительные потери давления в 1-1,5 бар, то безусловно пришлось бы заранее это предусмотреть и выбрать более мощный насос (такой как Водолей БЦПЭ 0,5-50 У).

С другой стороны, для нашего колодца, установка меньшего насоса БЦПЭ 0,5-32 У вынудила бы менять настройки реле давления, так как этот насос не смог бы обеспечить напор в 47,4 метров (напор необходимый для выключения насоса – см. выше). Максимальный паспортный напор насоса Водолей БЦПЭ 0,5-32 У равен 47 метрам (это при номинальном значении питающего напряжения 220 В, что бывает далеко не всегда). Настройки реле пришлось бы менять: давление включение – 2,0 бар, давление выключение 3,0 бар. При таких установках, давление в бане в момент включения насоса падало бы ниже 1,5 бар, что на практике не всегда комфортно. Поэтому выбор насоса БЦПЭ 0,5-40 У для нашего колодца является оптимальным.

Не зная изначально правильного ответа, выбранный пример получился очень удачным, так как позволяет обратить внимание на различные нюансы при выборе погружного насоса для колодца, что гораздо важнее для покупателя, чем умение точно выбрать погружной насос самому. В конце концов, эту бесплатную процедуру надо доверить профессионалу, хотя бы с целью проверить самого себя.

Основой любой системы водоснабжения является правильный выбор насоса и расчет мощности насоса для скважин на воду , так как от этих факторов будет зависеть в дальнейшем качество воды, надежность и экономичность работы системы в целом, а также комфортность использования. Ниже будет описано, как провести расчет мощности насоса согласно правилам и методикам, которые применяют на практике специалисты в этой области.

Для расчёта мощности насоса для скважин на воду вы можете воспользоваться калькулятором расчета мощности насоса для скважин на воду .

Алгоритм расчет мощности насоса для скважин на воду.

1. Первый этап заключается в выборе типа оборудования - самовсасывающее или погружное. Для того, что бы определится, что вам нужно, следует детально ознакомиться с основными характеристиками и параметрами насосов. К примеру, оборудование насоса самовсасывающего типа доставляет воду на поверхность земли с глубин порядка 7 м без применения эжектора и до 9 м со встроенным эжектором.

Также есть специальные насосы с выносным эжектором, которые могут доставлять воду с глубин около 40 м.

Совет: нет необходимости применять подобного рода оборудование, так как в момент забора воды данный тип насоса часть жидкости закачивает назад в скважину, тратя при этом лишнюю энергию, что является очень неэкономично.

2. Преимущества всасывающих насосов:

Можно использовать, как небольшую насосную станцию. Нужно просто подсоединить оборудование к скважине и уже можно качать воду;

Есть постоянный доступ для проведения ремонта и диагностики оборудования, так как сам насос находится сверху. Также он работает в более комфортных условиях, по сравнению с погруженным оборудованием.

3. Что бы определиться, какой тип насоса необходим в вашем случае, нужно выяснить дебит самой скважины. Исходя из этого, производительность насоса должна быть на 10-30% меньше. В противном случае скважина на воду будет постоянно заиливаться.

4. Для удовлетворения конкретных потребностей нужно определить минимальную мощность оборудования. Так, для больших промышленных объектов расчет зависит от количества работающего персонала и производственной мощности. Такого рода промышленные насосы обычно оснащают частотным преобразователем или автоматической системой с плавким пуском.

Расчет производительности насосного оборудования для скважин на воду.

На конкретный объект общая производительность обязательно предусмотрена в проекте. Например, для частного хозяйства количество потребления воды определяется исходя из нормативных данных. Принято, что в среднем на человека в сутки необходимо 200 мл воды. Это с учетом, что водопотребление будет происходить сутра и вечером.

Если учитывать, что эти нормативные 200 мл будут израсходованы за 2 часа, то на семью в составе 4 человек, среднее потребление воды будет составлять приблизительно 0,5 м3/ч. Кроме того, если вода будет еще применяться для дополнительных нужд, например, полив грядок, то для этого нужно будет уже 1,5 м3/ч. Таким образом, общая производительность оборудования должна быть не менее 2 м 3 /ч.

Пример проведения расчета мощности насоса для скважин на воду.

В данном примере будет показано, как рассчитать насос для скважины . Допустим в семье 4 человека. Живут они за городом, в частном доме с садом и огородом. Для расчета возьмем насос мощностью 1,7 м3/час.

Нужно определить достаточно ли будет напора этого насоса, что бы доставить воду к ванной комнате, которая расположена на втором этаже дома.

Совет: не забудьте учесть дебит скважины и сравнить с ним мощность помпы.

Н — минимальный напор, м;

P - стандартная величина и равна 2,5-3 атм;

. ∆H - это разница между максимальной точкой водоразбора и динамическим уровнем воды, м. Если используется всасывающий насос, то тогда в качестве данной величины берется расстояние между наивысшей точкой водоразбора и самим оборудованием насоса;

. ∑∆P - величина характеризующая гидравлические потери на трубопроводе (примерно 10% от его длинны), фильтрах, углах, тройниках (15-20%).

После проведения расчетов нужно подобрать модель насоса, который по своим характеристикам наиболее близко подходит к рассчитанным ранее показателям. Далее необходимо сравнить диаметры скважины и помпы. В случае использования погружной помпы, ее диаметр должен быть меньше. Если в инструкции предусмотрена установка скважинного адаптера, то нужно сделать так, что бы насос проходил там, где расположена его статическая составляющая.

Рекомендации по расчету мощности насоса для скважин на воду.

Иногда люди задают такие вопросы: посоветуйте хороший насос для скважины , так как старый уже не справляется со своей задачей.

Ответы на наиболее распространенные вопросы будут приведены ниже в виде рекомендаций от специалистов.

1. При выборе помпы старайтесь не отдавать предпочтение вариантам с вибрацией, хотя цена на них ниже. Такой вид оборудование больше подойдет для обычных колодцев, так как их коммуникации со временем засыпаются песком.

2. Лучше выбирать погружные помпы центробежного типа. Это позволит избежать засыпания песком скважины.

3. Для получения более качественной воды устанавливайте насос на расстоянии не менее 1 м от фильтра.

4. При израсходовании воды необходимо учитывать не только средние показатели, но и пиковые значения. Также следите за тем, что бы хватило воды для технических целей (полива огорода, мойки машины и т.п.).

5. Для обеспечения хорошего напора воды необходимо выбирать помпу с запасом по мощности в 20% от выбранного значения. Это позволит создать избыточное давление в системе и обеспечить отличный напор воды. Снижению давления способствуют такие факторы, как заиливание водопроводов, использование фильтров. Произвести самому подобного вида расчет без необходимых знаний и навыков не получится, поэтому лучше обратится за помощью к профессионалам.

6. Старайтесь опускать помпу на 1 м ниже динамического уровня воды. Этой мерой предотвратите охлаждение двигателя водой, которая поступает снаружи.

8. Обратите внимание, что диаметр насоса должен быть как минимум на 1 см меньше, чем диаметр самой скважины. Это позволит продлить срок службы помпы и упростить процедуру монтажа/демонтажа оборудования. Например, если скважина диаметром 76 см, то насос нужно выбирать по диаметру не более 74 см.

Вывод по расчету мощности насоса.

При расчете мощности насоса для организации скважин с целью водоснабжения необходимо учесть множество разных нюансов, которые влияют на его работу и эксплуатацию. Если вы не уверены в собственных силах, то доверьте это дело специалистам.

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

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.