Расчет мощности насоса по давлению и расходу. Расчет производительности насосов. Подбор насоса для водоснабжения частного дома и гидротехнический расчет с примерами Расчет производительности насоса для водоснабжения

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:

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:

Поверхностного типа . Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
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.

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.

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.

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

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА

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

H тр = H гео + S + H своб

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

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

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

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

ПРИМЕР РАСЧЕТА И ВЫБОРА НАСОСА

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

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

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

H тр = 50 + 8 + 20 + 2 +30 = 110 м.

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

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

ЕСЛИ МОЩНОСТЬ НАСОСА ЗАВЫШЕНА

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

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

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

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

МОНТАЖ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

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

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

ЗАЩИТА ПОГРУЖНОГО НАСОСА

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

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

Словарь терминов

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

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

Часто хозяева частного участка прибегают к обустройству собственного источника на воду - колодца или скважины. И, конечно же, для качественной подачи воды оттуда требуется установка хорошего насосного оборудования. Здесь важно правильно осуществить подбор устройства в соответствии не только с его конструкцией, способом монтажа и типом рабочего узла, но и определить номинальную производительность насоса именно для вашего источника.

Как это сделать, как выглядит формула расчёта мощности агрегата, и правила подбора погружного оборудования мы предлагаем в нашем материале.

Важно: при подборе погружного или поверхностного насоса для домашнего водоснабжения всегда стоит брать в расчёт глубину погружения или расположения агрегата, длину трубопровода и желаемый результат. То есть, либо вы хотите получить систему орошения участка по сезону и не более, либо вы делаете создать систему водоснабжения и загородного дома, что потребует учёта среднего потребления воды в час или сутки на человека.

Кроме того, при подборе погружного скважинного насоса всегда стоит помнить, что для неглубокого источника (не более 8-9 метров зеркала воды) можно использовать поверхностные насосы центробежного тира. Для более глубокого залегания зеркала воды необходимо использовать погружной центробежный или вибрационный насос.

Для того чтобы сделать правильный подбор насосного агрегата для системы частного водоснабжения, необходимо провести верные расчёты производительной мощности и напора агрегата.

Производительная мощность (производительность) позволяет насосу качать воду с требуемым для расхода в доме объемом. Стоит знать, что согласно СНИП, средний расход воды в сутки на одного проживающего в доме составляет 200 литров. При этом всегда нужно этот показатель умножать на количество человек,

Но необходимо принять во внимание при расчетах производительной мощности помпы и момент, при котором все водозаборные точки будут включены одновременно. К полученным данным стоит прибавлять и возможное потребление воды для полива огорода. Согласно СНИП этот показатель равен 3-6 литров на 1м3 участка.

Для справки: средний объем расхода воды на каждую водозаборную точку выглядит так:

Душ или ванна - около 10 л/мин;
Туалет - 5-6 л/мин;
Кран в кухонной мойке - 6 л/мин.

При условии одновременного использования всех перечисленных сантехнических точек потребление воды составит в среднем 20-22 л/мин.

Расчёт производительной мощности

Для того чтобы произвести расчёт производительной мощности скважинного центробежного или вибрационного насоса и осуществить правильный подбор оборудования для перекачки воды, необходимо использовать два показателя:

Количество человек, проживающих в доме;

Средний расход воды на человека в час, что составляет примерно 0,5 м3.
Плюс к расчётам стоит подключить возможный расход воды для полива.

В результате будем иметь такие показатели:

Для семьи из 3-4 человек производительная мощность скважинного насоса должна составлять 2-3 м3/час (при условии необходимости орошения огорода). Если же будет происходить забор воды из системы водоснабжения для полива, то производительная мощность скважинного насоса должна составлять 3-5 м3/час для семьи из того же количества человек.

Что касается напора

Этот немаловажный фактор, от которого зависит возможность скважинного насоса поднимать воду на заданную высоту от точки забора и транспортировать её без перебоев по всей длине трубопровода.

Важно: если технический показатель напора воды у конкретного центробежного или вибрационного скважинного насоса не будет соответствовать параметрам вашей системы водоснабжения, то, скорее всего, вас огорчит качество подачи воды в дом к каждой из водозаборных сантехнических точек.

Для того чтобы провести расчёт напора для центробежного или вибрационного скважинного насоса, необходимо выяснить глубину расположения насоса (глубину водозабора). Она определяется от поверхности земли (горизонтального трубопровода) до точки погружения/расположения агрегата. Кроме того, необходимо принимать во внимание и длину всего трубопровода от начальной горизонтальной точки до распределителя системы водоснабжения.

Важно: расчёт длины горизонтального трубопровода стоит производить с учётом того, что на каждые 10 метров протяженности труб будет происходить потеря 1 метра напора оборудования. К тому же всегда приходится брать в расчёт и диаметр водозаборной трубы. Чем он меньше, тем больше статическое сопротивление в системе водоснабжения, а значит, и снижается напор воды коммуникации.

Расчёт напора

Произвести расчёт напора для скважинного насоса центробежного или вибрационного типа вовсе не сложно. Для этого используют такую формулу:

H = Hgeo + (0,2 x L) + 10 [м],

в которой значения таковы:

Н - итоговый напор для конкретного скважинного центробежного или вибрационного насоса;
Hgeo м - высота трубы от места установки скважинного насоса до самой высокой вертикальной точки водозабора;
0,2 - коэффициент сопротивления трубопровода по всей его протяженности;
L - горизонтальная длина трубы системы водоснабжения;
10-15 приблизительный показатель, необходимый для получения стабильного напора в системе, который требуется добавить к результату при расчёте.

Рассмотрим подсчёт напора для погружного скважинного насоса на примере

Имеем систему водоснабжения с колодцем, глубина зеркала воды в котором 10 метров. При этом сам колодец находится в 10 метрах от дома. Самая высокая водозаборная точка располагается над уровнем земли на 4 метра. В доме живут 4 человека. Кроме того предполагается полив участка и мойка авто.

У нас получается, что вертикальный участок трубопровода от точки забора воды насосом до самой высокой точки потребления воды составляет 14 метров. То есть Hgeo = 10+4 = 14 метров.

Здесь же берем в учёт потери в размере 20% от общей длины трубопровода, которая равна 26 метров (10 метров + 16 метров). Этот показатель будет равен приблизительно 5 метрам.

Прибавляем 10 метров на поправку.

Имеем такой результат:

Н = 14+5+10 = 29 метров.

Таким образом получаем напор для скважинного насоса 29 метров.

Производительность насоса для всех перечисленных нужд должна составлять 3-4 м3/час.

Важно: для качественной транспортировки воды по системе водоснабжения внутренняя поверхность водоприёмных труб должна быть гладкой.

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.

Возможно, будет полезно почитать: