Что такое максимальный напор насосной станции

Как выбрать насосную станцию: системный подход к водоснабжению загородного дома

Если вы провели дачный сезон, таская ведра из колодца или с колонки, или если ваша насосная станция стала часто ломаться, то самое время подумать о новой: осенью на эту технику бывают скидки. А мы расскажем, на что, кроме цены, нужно ориентироваться при выборе поверхностной насосной станции.

Зачем нужна насосная станция и как она работает

Поверхностная насосная станция качает воду из расположенного рядом с домом колодца к точкам водоразбора. Станция обеспечивает в загородном доме водоснабжение, не уступающее по качеству городскому. Это означает, что напор воды позволит пользоваться не только душем и туалетом, но и стиральной и посудомоечной машиной, водонагревателями и мойками высокого давления, подключить летний водопровод или автоматическую систему полива.

Насосная станция состоит из поверхностного (не погружного) насоса с мотором, бака-гидроаккумулятора и реле давления, которое управляет включением и отключением двигателя, запуская и останавливая его при определенных значениях давления (как правило, если не настроено иначе, двигатель запускается при давлении 1,5-1,6 бар, а по достижении системой давления 3 бар реле отключает мотор).

Реле может быть механическим или электронным — с панелью управления и световой индикацией. Электронные реле, как правило, оснащены датчиком сухого хода, который отключает насос при отсутствии воды в источнике: например, если колодец обмелел или вода выкачана и не успела возобновиться. Такие реле называются блоками автоматики, и к ним не надо дополнительно покупать реле защиты от сухого хода. На блоке всегда есть кнопка, нажатием которой запускается мотор после отключения при сухом ходе.

Электронные реле давления выключают мотор не сразу по достижении максимального заданного давления, а через 10-15 секунд — такая система позволяет уменьшить количество циклов включения/отключения мотора и продлевает срок его службы. Механические реле давления в целом не хуже (и сильно дешевле) электронных, но срабатывают на отключение моментально и, как правило, не защищают насос от работы при отсутствии воды. В дополнение к механическому реле рекомендуется приобрести специальное, для защиты от сухого хода.

На практике работа насосной станции выглядит следующим образом: когда пользователь открывает кран смесителя или, например, включает посудомоечную машину, станция автоматически запускает двигатель, насос всасывает воду, и она попадает сначала в бак-гидроаккумулятор, а из него — к точкам водоразбора (кранам, бачку унитаза, бытовой технике). Реле отключает насос, когда давление в станции достигает выставленного предела, и включает снова, когда давление падает, а кран открыт. И так насос делает несколько циклов, пока расходуется вода.

Бак-гидроаккумулятор играет огромную роль:

• предотвращает гидроудар
• служит запасом воды при выключении электричества: чем больше бак, тем больше шансов не остаться совсем без воды при обесточивании дома

Но нужно помнить, что вода занимает только половину объема бака. Так, если объем бака 12 л, то резерв воды всего 6 л, при 24 — 12, при 50 — 25. Объем гидробака производители обозначают буквой V.

Но гидроаккумулятор большого объема хорош еще и тем, что позволяет мотору включаться реже — а ведь каждый запуск двигателя уменьшает его ресурс.

Большинство насосных станций оснащены манометрами, которые показывают давление в системе. Рабочее давление — от 1,5 до 3 бар: на 1,5 станция включается, на 3 — выключается, если реле не настроено иначе. Если манометра нет, то труднее следить за состоянием станции (например, иногда надо накачать в бак воздух при помощи насоса), а при неисправности будет сложнее понять ее причину.

Критерии выбора насосной станции

Выбор определяется условиями эксплуатации агрегата:

• сколько точек водоразбора должна обслуживать станция
• на какую высоту она должна поднимать воду
• как далеко расположен колодец
• где она будет находиться: на улице, в колодце, в неотапливаемой пристройке или в отапливаемом доме

Рассмотрим критерии по порядку.

Выбор в зависимости от количества точек водоразбора и расхода воды

Производительность, или объем перекачиваемой станцией воды, измеряется в кубометрах в час. Чем больше в доме точек водоразбора, тем выше должен быть этот показатель, который, в свою очередь, зависит от мощности прибора (от 500 до 1400 Вт) и от емкости бака-гидроаккумулятора (12—50 л). Естественно, чем выше мощность и больше бак, тем больше производительность. Считается, что для дома с одним туалетом, одной душевой кабиной, кухней и 1—4 пользователями достаточно производительности до 3 кубометров в час.

Специалисты советуют сделать расчет: сложить расход воды в час всеми точками водоразбора и умножить сумму на коэффициент 0,8. Так, если одна точка расходует в среднем 0,5 кубометра в час, а точек 5 (краны в ванной, в туалете, на кухне, бачок унитаза, периодическое включение стиральной и посудомоечной машины), то получается такой расчет: 0,5×6×0,8 = производительность насоса 2,4 кубометра в час.

Некоторые бренды указывают производительность в литрах в минуту и в литрах в час. 1 литр в минуту = 0,06 кубометра в час. Современные станции имеют производительность от 30 до 90 литров в минуту. Переведем в кубометры и в литры в час:

Литры в минуту	Кубометры в час	Литры в час
30	1,8	1800
40	2,4	2400
50	3	3000
60	3,6	3600
70	4,2	4200
80	4,8	4800
90	5,4	5400

Последние два варианта подойдут, например, для мини-отеля или кафе.

Производительность зависит в том числе от мощности. Соотношения примерно такие:

• мощность 500-600 Вт — производительность 3 кубометра в час
• мощность 900 Вт — производительность 3,6 кубометра в час
• мощность 1100 Вт — производительность 4,2 кубометра в час

Высота подъема воды и напор

Поверхностные насосные станции рассчитаны на определенную глубину забора (подъема) воды, чаще всего до 6-9 м. Важно запомнить: если высота подъема воды более 8 метров, то насосная станция должна быть оснащена дополнительным струйным насосом, или эжектором, который позволяет увеличить подъемную силу водяного столба.

Если требуется еще бо́льшая высота подъема, станция должна быть уже не поверхностной, а погружной — то есть с погружным насосом. Такие станции рассчитаны на эксплуатацию в скважинах, но в большинстве случаев источником воды для дачного водопровода служит все же колодец.

Еще одна важная характеристика станций — напор, или высота подачи воды. Она обозначается буквой H и показывает, не только на какую высоту станция поднимает воду, но и какое расстояние может пройти вода от источника (зеркала воды) до точек водоразбора.

Тут учитываются длина всех труб — как вертикальных, так и горизонтальных, а также их сопротивление и потери напора при их прохождении. Измеряется напор в метрах.

Для расчета необходимого напора рекомендуется суммировать расстояние от зеркала воды до уровня земли (для этого нужно знать глубину колодца) и высоту от уровня земли до расположения точек водоразбора. Каждые 10 метров этого расстояния добавляют к высоте подъема еще 1 метр.

Например, колодец расположен в 30 м от дома, где стоит станция. Это означает, что к расчетной высоте подъема воды (например, 8 м) нужно прибавить не менее 3 м. Пример расчета: 30+8+3 = 41 м. К полученному результату надо прибавить 10%-20% про запас: итого для описанных условий нужна станция с напором не менее 45 м.

Материал изготовления, уровень шума и место расположения насосной станции

Все это связано — и вот каким образом. От материалов во многом зависит уровень шума и то, где станцию можно установить: в доме, на улице под навесом, в пристройке, в подвале, непосредственно в колодце на полке под крышей (и такое бывает).

Станции могут быть выполнены из:

• нержавеющей стали: дорого, высокий уровень шума, высокая антикоррозионная стойкость, чистая вода первой порции
• полипропилена: не слишком дорого, низкий уровень шума, сохранение чистоты воды
• чугуна: не слишком дорого, низкий уровень шума, подверженность коррозии при отсутствии специального внутреннего покрытия, а значит — попадание в первые порции воды частиц ржавчины

Разные узлы прибора — гидробак, корпус двигателя — могут быть сделаны из разных материалов, стоит уточнить это перед покупкой.

Насосные станции в рабочем состоянии ни в коем случае нельзя оставлять в помещениях, где температура может упасть ниже нуля. Причина очевидна: замёрзшая вода просто «разорвёт» устройство. Перед началом холодной погоды, если станция остается зимовать в неотапливаемом помещении, воду необходимо из насоса слить — хорошо, если для этого есть удобная дренажная пробка (внимательно читайте инструкцию: их может быть несколько).

Чугунные станции не стоит хранить в подвале или в пристройке к дому зимой при отсутствии отопления. Приборы из нержавеющей стали и пластика зимуют в суровых условиях куда лучше.

Системы защиты

Большинство станций оборудованы несколькими уровнями защиты, но все же встречаются модели экономичного ценового сегмента, за которые придется платить дважды, потому что производитель «забыл» что-то из этого:

• защита от перегрева и перегрузок (термозащита)
• обратный клапан, исключающий выливание воды обратно в колодец
• плавный пуск двигателя
• крепления или накладки на ножки для устойчивости и уменьшения вибрации

Удовольствие от экономии при покупке устройств, которые лишены вышеперечисленных систем, длится, как правило, не очень долго: ровно до того момента, когда вместо сломавшейся станции придется покупать новую. Кстати, логика у производителей железная: если, например, защита от перегрева конструкцией прибора не предусмотрена, то и выход из строя от перегрева гарантийным случаем не является.

При выборе насосной станции (и отдельно — любого ее узла: бака, реле) нужно обратить внимание на класс защиты внешних оболочек корпуса от проникновения внешних загрязнений — IP. Первая цифра после этих букв обозначает защиту от твердых частиц (пыли, грязи), вторая — от воды (капли, брызги, струи). Так, устройства с низкой степенью защиты нельзя использовать на улице, с высокой — допустимо. Например, станция с защитой IP54 может «жить» в сухом подвале, а с защитой IP67 — на улице под навесом.

Чтобы снизить риск выхода станции из строя из-за засорения, важно ориентироваться и на допустимый размер твердых взвешенных частиц в воде. Но дело в том, что состояние воды в колодце знают немногие (когда вы последний раз сдавали воду на анализ?!), и оно может резко измениться, а пользователь узнает об этом постфактум. Поэтому лучше сразу установить на входе в систему водоснабжения предварительный фильтр грубой очистки, задерживающий песок и другие крупные загрязнения — или выбрать насосную станцию, в которой этот фильтр предусмотрен.

Вместо заключения

Насосная станция — не та техника, на покупке которой разумно экономить. Прибор очень простой и практически не имеет ненужных функций и деталей, поэтому тактика «мы возьмем станцию попроще и подешевле, а на разницу в цене купим блендер» не работает: разница в цене пойдет на постоянные ремонты и покупку запчастей. Устройство всех станций абсолютно одинаковое, но разница в исполнении, качестве материалов и деталей может быть огромной. Ну а если мощность, напор, производительность и высота подъема выбраны впритык или вовсе не соответствуют нуждам дома, то станция просто не будет работать: не может же насос с напором 30 м подавать воду на расстояние 40 м. Выбирайте характеристики «с запасом», выбирайте качество.

Как выбрать насосную станцию

Просто накачать воды можно и насосом: кидаете шланг, включаете насос и контролируете процесс — ничего сложного. Но если вы хотите, чтобы все происходило «само собой», и вода просто текла из крана, без насосной станции не обойтись. О том, что такое насосная станция, какие они бывают и чем отличаются — в этом гайде.

Что такое насосная станция

Насосная станция — это комплект из насоса, гидроаккумулятора и регулятора (реле) давления. Гидроаккумулятор представляет собой металлический бак, в который опущена заполненная водой резиновая груша. Воздух, закачанный между грушей и стенками бака, сжимает грушу при расходе воды, некоторое время поддерживая давление в водопроводе. А регулятор давления нужен для выключения насоса при падении давления ниже установленного значения и включения при его достижении. Это минимальный набор, комплектация некоторых насосных станций может быть шире — в нее могут входить манометр для контроля давления воды, датчик сухого хода для защиты насоса, переключатель режимов и т.д.

В принципе, насосную станцию не обязательно покупать готовую — вы можете собрать ее самостоятельно: из насоса, гидроаккумулятора и регулятора давления. Если вы хотите сделать насосную станцию на базе скважинного насоса, такое решение может сэкономить вам приличную сумму. А вот станцию на базе садового насоса (поверхностную) проще купить готовую. Правда, сначала придется потратить некоторое время, чтобы разобраться в их характеристиках и понять, какая именно станция вам нужна.

Типы насосных станций

Сначала определитесь с тем, что вам нужна именно поверхностная насосная станция, то есть предназначенная для подъема чистой воды с небольших глубин (до 8 м). Если вам нужно откачивать не чистую воду, а, например, канализационные стоки, то вам нужна канализационная насосная станция. А для подъема воды с глубины больше 8 м вам потребуется скважинная насосная станция.

Если вы собираетесь с помощью насосной станции организовать водопровод в жилом доме, имейте также в виду, что поверхностные насосы сильно шумят и вибрируют. В деревянном или каркасном доме работу насоса будет очень слышно, да и в каменном станцию лучше располагать где-нибудь в подвале.

Характеристики поверхностных насосных станций

Максимальный напор (максимальное рабочее давление) определяет, на какую высоту насос способен поднять воду относительно точки установки самого насоса. Но высота подъема, например, 40 м, вовсе не означает, что на этой высоте можно будет спокойно пользоваться душем.

Высота подъема в 40 м означает, что на 40 м вода из крана течь перестанет. И даже на высоте 39 м будет течь едва-едва. Для нормального пользования краном нужно, чтобы в нем было давление минимум 2, а лучше 3 бара.

1 бар соответствует 10 метрам напора.

То есть, если от точки установки насоса до самой верхней точки водоразбора у вас 10 метров, то для комфортного пользования максимальный напор насоса должен быть 3 (бара) х 10 + 10 = 40 метров.

Но это еще не все — горизонтально проложенная труба тоже создает сопротивление потоку воды и снижает максимальный напор. Приблизительно считается, что 1 метр горизонтальной трубы снижает напор на 0,1 м. Таким образом, если насос расположен в 50 метрах от дома, а перепад высот составляет 10 метров, то напор уже должен быть 3х10+10+50х0,1 = 45 метров.

А если станцию предполагается использовать для полива, что тогда? Тогда следует обязательно учесть тип и количество дождевателей (разбрызгивателей). К сожалению, производители дождевателей часто указывают поливаемую площадь, но почти никогда — при каком давлении эта площадь достигается. А ведь указанная в характеристиках дождевателя поливаемая площадь будет достигнута только при максимальном рабочем давлении, которая у некоторых видов составляет 7 бар. Что соответствует 70 метрам напора — и это без учета подъема воды!

Если давление в системе у вас невысоко, для полива лучше пользоваться импульсными и осциллирующими дождевателями — они обеспечивают большую площадь полива при давлении от 2 бар. Статическим и роторным разбрызгивателям нужно давление 3, а лучше 4 бара. Для хорошей работы статических дождевателей нужен напор от 40 метров, даже если насос стоит прямо на уровне газона.

Производительность (пропускная способность) — вторая важнейшая характеристика насоса, тесно связанная с максимальным напором. Имейте в виду, что в характеристиках указывается максимальное значение производительности на нулевой высоте подъема. С каждым метром подъема производительность падает вплоть до 0 на максимальной высоте. Зависимость производительности от высоты нелинейная и обычно приводится в паспорте станции.

Какая должна быть производительность? Для домашнего водопровода желательно, чтобы насос обеспечивал минимум 10 л/мин в одной точке разбора. Если одновременно может работать несколько точек, требуемая производительность умножается на соответствующее число.

Размер семьи	Минимальная производительность	Рекомендуемая производительность
1-2	10 л/мин	20 л/мин
3–5	20 л/мин	30 л/мин
6–8	30 л/мин	40 л/мин

Подбирая насос для полива, воспользуйтесь следующей таблицей:

Если планируется использовать одновременно несколько дождевателей, необходимая производительность умножается на соответствующее число.

Определившись с параметрами, найдите на графике зависимости производительности от высоты точку, соответствующую требуемому максимальному напору. Производительность в этой точке должна быть не ниже необходимой. Что делать, если станция в целом устраивает, но для высоко расположенных точек разбора недостаточно давления? Можно воспользоваться повысительным насосом — он поднимет давление в части водопровода до нужной величины.

Мощность насоса хоть и влияет на вышеприведенные характеристики, для подбора неудобна. Поэтому пользоваться ей следует разве что для контроля правильности выбора — в ряду примерно схожих по напору и производительности станций следует выбрать ту, у которой мощность выше. И наоборот — следует с осторожностью отнестись к станции, мощность которой намного ниже, чем у сравнимых с ней по другим характеристикам моделей.

Объем бака (гидроаккумулятора) влияет на режим работы насоса. Чем больше объем бака, тем реже придется насосу включаться/выключаться для поддержания нужного давления и тем выше эффективность его работы. Кроме того, частые включения/выключения сокращают продолжительность «жизни» насоса.

Чем бак больше, тем он дороже. Поэтому его объем следует подбирать исходя из производительности насоса и режима использования насосной станции.

Для домашнего водоснабжения объем расширительного бака должен быть равен двукратной планируемой производительности в л/мин. Например, если планируемая производительность — 20 л/мин (1-2 человека, 2 точки разбора), то объем бака должен быть 40–50 л. Можно и меньше — 20-30 литров, но тогда при одновременном разборе с двух точек насос будет включаться/выключаться несколько раз в минуту, что может сократить срок его службы.

При поливе бак часто работает не как накопитель, а как демпфер — дождеватели забирают всю производительность насоса, поэтому при поливе он работает непрерывно. Так что бак скорее используется для смягчения гидроударов при пусках насоса, и объем его может быть намного меньше. Если при поливе вы используете насос «на все сто», то объем бака может быть минимальным — 1-2 литра.

Однако если вы пользуетесь поливочным пистолетом (его расход невелик) или у вас есть системы капельного полива, то объем бака должен быть побольше — не меньше 1/2 от производительности в л/мин.

Датчик сухого хода останавливает насос, если во всасывающем шланге нет воды. Работа «насухую» очень вредна для насоса, пары минут работы в таком режиме достаточно для выхода его из строя. Защита от перегрева может спасти насос при отсутствии датчика сухого хода — а может и не спасти. Поэтому если вы берете воду из какого-нибудь резервуара (бочка, колодец, искусственный пруд небольшого объема), то датчик сухого хода необходим. Но даже если вы берете воду для полива из озера или реки, датчик сухого хода все равно не будет лишним — он спасет насос при повреждении всасывающего шланга.

Трубное соединение определяет диаметр входных и выходных патрубков. Параметр не принципиальный — с любого размера можно переходниками перейти на опять же любой размер. С другой стороны, диаметр труб обычно соответствует производительности насоса. Если диаметр труб сильно меньше диаметра патрубков, это снизит производительность станции.

Максимальная глубина забора воды у поверхностных насосов примерно одинаковая — 7-8 м. Это связано с физическими особенностями поведения воды при низком давлении. Из-за разрежения в корпусе насоса при заборе воды с большей глубины начинаются кавитационные явления, разрушающие механизмы насоса. Однако существуют эжекторные насосы, способные «доставать» воду с с десятков метров.

Впрочем, серьезной конкуренции скважинным насосам они не создают из-за низкого КПД — эжектор использует часть уже поднятой воды для повышения кинетической энергии потока. Так что эжекторный насос имеет производительность на 35–50 % ниже, чем обычный насос той же мощности. Кроме того, выносной эжектор требует два шланга вместо одного. Но иногда эжекторный насос — единственное решение «водного вопроса». Например, при необходимости подъема на большую высоту воды из неглубоких водоемов, куда полностью опустить длинный скважинный насос не представляется возможным.

Если вода, которую вы собираетесь перекачивать, идет с илом или песком, обратите внимание на допустимый диаметр твердых частиц. Мутная вода сигнализирует о том, что в ней находятся мелкие частицы ила или глины. Для такой воды желательно, чтобы допустимый диаметр твердых частиц у насоса был 0,1, а лучше 0,5 мм. Для колодцев и скважин, пробуренных в песчаный водоносный слой, ситуация другая — вода может выглядеть кристально чистой, но содержать песчинки диаметром до миллиметра. Для такой воды этот параметр должен быть 0,5-1 мм или больше.

Степень защиты насосной станции подразумевает ее защищенность от воздействия пыли и влаги. Уровень защиты IP44 подразумевает защиту от брызг и дождя, но не от пыли — оставлять такую модель на улице без защиты не рекомендуется. Если у вас нет возможности обустроить для станции хотя бы простенький навес, выбирайте среди моделей с защитой от IP54.

Варианты выбора

Для обустройства полива небольшого газона одним-двумя дождевателями можно использовать недорогие насосные станции с небольшим гидроаккумулятором.

Для обеспечения водой небольшого одноэтажного дачного дома хватит насосной станции с максимальным напором 25–35 метров и объемом бака 20–50 л.

Если поднимать воду нужно на большую высоту, максимальный напор потребуется побольше — 35–50 м.

Если вам не хватает давления на какой-то ветке водопровода, используйте повысительный насос.

Если вам нужно поднимать воду с большой глубины, а использовать скважинный насос по каким-то причинам невозможно, обратите внимание на эжекторные насосы.

Напор насоса – что это такое и как определяется, расчет напора погружного, циркуляционного и поверхностного насоса, влияние монтажа

Для эффективного водоснабжения дома применяется насосное оборудование. Однако, чтобы система работала без аварий и не пережигала электроэнергию, необходимо правильно рассчитать напор насоса. Разберем, что собой представляет данная характеристика, как определяется, в чем измеряется, как выполнить самый простой ее расчет, каковы правила расчета для погружного, центробежного и поверхностного насоса, а также какие нюансы нужно учесть при монтаже системы водоснабжения.

Напор насоса – что это такое и как определяется

На выбор насосного оборудования для конкретной сферы применения помимо производительности и мощности, влияние также оказывает величина напора. Данная характеристика определяется, как сила давления, которую оказывают рабочие элементы двигателя, необходимая для продвижения воды на заданное расстояние.

В техническом паспорте величина обозначается в метрах и указывает, на какую высоту прибор способен поднять воду в рамках заданной производительности в идеальных условиях. На практике его значение всегда меньше, чем в теории, так как существует множество препятствующих факторов – изгибы, переходы и повороты водопровода, диаметр труб, сопротивление материала трубопровода и проч.

При этом данную характеристику нельзя путать с расходом или производительностью. Так, если напор насоса отображается в метрах, то эта величина в литрах в минуту или м³ в час. То есть она показывает, какое количество жидкости способно оборудование перекачать за конкретный промежуток времени.

Выбор насосного оборудования по показателю напорной характеристики должен максимально точно соответствовать потребностям в конкретных условиях применения. Если же установку подобрать с запасом, то будет явный перерасход электроэнергии, так как затраты на более мощный мотор будут сильнее, чем требуется. Недостаток сил прибора, напротив, приведет к его постоянной работе на пределе, что будет способствовать быстрой выработке ресурса, скорому выходу его из строя, а также ухудшению качества эксплуатации водопроводом.

Существует несколько оснований того, почему напор измеряется в метрах:

1. Исторический аспект. Со времен появления и развития насосных установок пришли к единой системе измерений, и установили повсеместно использовать данную величину.
2. Практичность. Информация на модели сразу показывает, на какую высоту может подниматься вода в идеальных условиях. Это позволяет быстро подбирать прибор для конкретных условий.
3. Удобство. Нет необходимости при выборе выполнять дополнительные расчеты – чтобы перевести величину напора насоса из МПа в метры и т. д.

Простой расчет

Для того чтобы правильно рассчитать напорную силу насосного оборудования в конкретных условиях применения, необходимо учесть следующий ряд факторов:

• Разность вертикального и горизонтального напора.

В первую очередь нужно грамотно перевести значение вертикального напора в горизонтальный. Так как система водопровода имеет не только вертикальные, но и горизонтальные участки. При этом существует упрощенное правило, согласно которому каждому 1 метру по вертикали соответствует 10 метров по горизонтали.

Например, если в характеристиках модели указана величина в 30 м, это значит, что уровень высоты подъема составит 30 метров, что по горизонтальному участку будет соответствовать – 30*10 = 300 метрам. При этом в теххарактеристиках указываются данные при нулевой производительности.

Это означает, что вода по достижении указанной отметки будет буквально только капать на выходе из трубопровода. Чтобы задать комфортные условия, напор из крана должен составлять порядка 3 м. В приведенном примере величина должна составлять не 30 м, а 33 м.

• Необходимое давление в приемнике.

Для каждого типа потребителя существуют свои установленные рекомендации рабочих параметров водопровода. Так, в бытовых условиях внутреннее давление должно варьироваться в рамках значений от 1,5 до 3 Бар, что соответствует величине напора 15-30 м.

• Расчетный входной напор.

Определение напора насоса на входе в систему потребления осуществляется по следующей формуле:

Р_расч – рассчитываемое значение напора,

Р_гео – высота, на которую поднимается вода от насоса до наивысшей точки приема,

Р_потр – величина напора, которую требуется создать в максимальной или наиболее высоко расположенной точке приема,

Р_пот – суммарное значение потерь напора с учетом гидравлического сопротивления по всей длине системы.

Величина гидравлических потерь Р_пот рассчитывается достаточно сложно. Необходимо учесть особенности всех элементов – трубопровода, инсталляционной аппаратуры, автоматики и проч. Поэтому используется упрощенный подход – предполагается, что на каждые 100 м горизонтального участка происходит падение напорной силы на 10 м или 1 Бар.

• Потери напора.

Общие потери напорной силы в системе водоснабжения зависят от следующего ряда факторов:

1. Материала труб.
2. Геометрии водопровода – протяженности, диаметра, количества загибов и их углов, переходов, отводов и проч.
3. Фильтров для воды, клапанов и прочего дополнительного оборудования.
4. Состояния и качества системы.
5. Показателя вязкости перекачиваемой среды.

На практике значения потери напора берутся из специальных таблиц.

Особенности расчета насосов разного типа

Для расчета напорной силы может применяться общая формула практически для всех типов применяемого в быту насосного оборудования. Однако для каждой разновидности существуют следующие индивидуальные нюансы:

• Центробежный.

Напорная характеристика, также как и другие важные параметры центробежного насоса, напрямую зависят от числа оборотов рабочих лопастей. Теоретически величина напора Д_т рассчитывается по следующей формуле:

О – окружная скорость,

С – скорость перемещения воды,

cos a – косинус угла (90 0 ) между движения воды на входе в лопасти и окружной скоростью,

g – ускорение свободного падения.

На практике напорная характеристика будет меньше, так как расчетное значение необходимо перемножить сначала на гидравлический КПД (0,8-0,95), а затем на поправочный коэффициент количества лопастей в рабочем колесе (0,6-0,8).

• Погружной.

Чтобы определить напор погружного насоса применяется следующая формула:

Р_тр – требуемое значение параметра напора,

Р_гео – разница высот между наивысшей приемной точкой в доме и водозаборным патрубком насоса, погруженного в воде в скважине или колодце,

Р_потерь – суммарное значение всех потерь напорной характеристики в трубопроводе, определяемое по таблицам,

Р_свобод – дополнительная величина напора на свободный излив, необходимая для комфортного использования водопровода одновременно с нескольких потребителей (оптимальное значение для частного дома – 15-20 м).

• Поверхностный.

Ввиду того, что поверхностный насос может находиться в 2-х различных положениях относительно источника, применяются две несколько отличные формулы.

В 1-ом случае насос находится ниже источника. Например, когда прибор расположен на 1-ом этаже или в цоколе, а резервуар с водой – на 2-ом этаже или чердаке. Требуемое значение напора О_тр рассчитывается по следующей формуле:

О_гео – расстояние по вертикале между насосом и наивысшей точкой забора в доме,

О_потерь – величина потерь напора, определяемая по таблице,

О_свобод – добавочная величина на свободный излив,

О_{высота бака} – разница высот между баком с водой и насосом.

Во 2-ом случае насос находится выше источника, например, когда забор осуществляется из колодца или скважины.

Видео описание

Видео-пример расчета напора насоса для дома:

Для расчета используется аналогичная формула:

Однако в отличие от 1-го случая здесь вместо вычитания добавляется суммирование разницы (О_{высота источника}) высот между точкой забора шлангом в источнике и насосом находящемся на поверхности выше его.

Влияние монтажа на величину напора

При монтаже насоса нередко допускаются следующий ряд ошибок, прямо или косвенно влияющий на снижение величины напора:

• Несоответствие диаметров всасывающего патрубка и водопровода. Зачастую при организации системы водоснабжения трубы подбираются так, что возникает существенная разница между величинами внутреннего диаметра водопровода и всасывающего патрубка насосной установки, что естественно не может негативно не сказаться на напоре и давлении воды в точках потребления.
• Подключение напрямую к шлангу. Малопроизводительные модели допускается эксплуатировать в таком виде. Однако даже у средних бытовых аналогов существенно снизятся эксплуатационные показатели. Так как под действием давления эластичный материал просто сожмется. В результате подача либо сильно понизится, либо вообще прекратится.

Видео описание

Видео-инструкция по расчету напора насоса:

• Избыточное количество поворотов и изгибов в траектории водопровода. Чем сложнее геометрия трубопровода, тем больше гидравлическое сопротивление и тем сильнее потери внутреннего давления. Поэтому чтобы напор насоса оставался максимальным по отношению к изначальной величине, траектория труб должна быть как можно более прямой.
• Некачественная герметизация. Если начальная часть системы, в точке забора воды, будет недостаточно герметизирована, напорные характеристики оборудования существенно снизятся, при этом уровень рабочего шума возрастет.

Видео описание

Видео о том, почему падает напор в автономной системе водоснабжения:

Коротко о главном

Величина напора насоса измеряется в метрах, так как это привычно, удобно и практично, и определяет, на какую высоту может поднять воду по трубопроводу. Чтобы выполнить простой расчет напора, необходимо учесть следующий ряд факторов:

• Разницу между вертикальным и горизонтальным участком водопровода.
• Требуемое давление в точке приема.
• Формулу расчета напора на входе в водопровод дома.
• Факторы, определяющие потерю напора в трубопроводе.

В быту для организации водоснабжения частного дома применяют центробежный, поверхностный и погружной насос. У каждого из них есть свои нюансы расчета напорной характеристики. Неправильный монтаж трубопровода и оборудования также может привести к ухудшению напора.

Как подобрать насосную станцию?

Насосные станции предназначены для автоматического водоснабжения и повышения давления в системе индивидуального водоснабжения частного дома. В зависимости от глубины залегания воды они могут быть собраны на базе поверхностного или погружного насоса.

Станцию можно подобрать и купить готовую в сборе, укомплектованную помимо насоса необходимыми аксессуарами: гидроаккумулятором от 2 литров (24, 50, 100 и более), реле давления или электронным блоком управления и прочими комплектующими.

рис.2 Станция водоснабжения с поверхностным насосом
рис.3 Станция водоснабжения с погружным насосом

Можно скомплектовать и собрать её самостоятельно. Методики подбора поверхностных и погружных насосов и станций на их основе приведены в статьях Виды и выбор поверхностных насосов и Как подобрать скважинный насос?

Производители выпускают много вариантов готовых бытовых станций водоснабжения на базе поверхностных насосов и почти не выпускают готовых станций с глубинными насосами.
Причина проста.
Всё дело в перепаде уровня залегания воды относительно поверхности земли. Если любой поверхностный насос, всосав воду с глубины до 9 метров должен вытолкать её на высоту 2-3 этажа (4-7 метров: 0,4-0,7 атм) и создать в магистрали давление 2-3 атм. при производительности 1-3 м³/час, то такие же характеристики должен создать в магистрали и глубинный. Следовательно разброс их необходимых характеристик сравнительно невелик и можно комплектовать поверхностные насосы остальными комплектующими станции. Упрощённо: есть постоянный спрос на бытовую поверхностную станцию напором 2,5 атм. и производительностью до 3 м³/час с двумя гидроаккумуляторами 24 и 50 литров. Такую станцию можно ставить на поток и комплектовать 3-5 модификаций.
Совсем не так обстоит дело с глубинниками.
Глубинный должен вытолкать воду с уровня её залегания до поверхности земли. А разброс этих глубин весьма велик: от тех же 9-10 метров до 100-150 и более метров.
Сами же глубинники – многоступенчатые. На каждые 10 метров напора добавляется две ступени и соответственно повышается цена.
Выпускать широкий ассортимент собранных недешёвых глубинных станций 10-15 наименований с несколькими видами гидроаккумуляторов, не будучи уверенным в реализации – экономически невыгодно.

Подбор станций

Подробнее рассмотрим как подобрать готовую станцию на базе поверхностного насоса. Задаёмся условным примером расположения станции на базе поверхностного насоса по рис.1а.

Пример

– глубина водозабора 8 метров,
– высота подъёма h_п = 2,5 метров;
– длина трубопровода по горизонтали от источника до насоса l₁= 6 метров;
– длина трубопровода по горизонтали от насоса до самой дальней точки водоразбора l₂ = 10 метров;
– планируемая максимальная производительность 1,5 м³/час;
– планируемое давление 2 атм = 20 метров водяного столба

Ищем: станцию на базе насоса, с глубиной всасывания 8-9 метров,
имеющую в рабочей точке напор более Н = 2,5 + (6/4+10/10) + 20 = 25 метров и
производительность более 1,5 м³/час.

Помним, что максимальные паспортные значения напора и подачи заметно выше, чем в рабочей точке.
Переходим в раздел Насосы, насосное оборудование \ Насосные станции и задаём требования по трём параметрам с запасом и цене:
– напор Н_макс = 40 (минимальное значение – от 33 метров);
– производительность Q_макс = 3,6 м&sup3/час;
– высота всасывания – 9 метров (максимально возможная для поверхностных насосов);
– максимальная цена – до 10 000 рублей.
Сайт по этим параметрам выдаёт 7 вариантов станций. Добавляем все семь станций в список сравнения.
Ниже приведены результаты сравнения за исключением одинаковых или малоинформативных с точки зрения подбора характеристик.

Детальная картинка
Название	Насосная станция Unipump Акваробот JS 100-24. Код 11595	Насосная станция Unipump Auto Jet 60 S. Код 5373	Насосная станция Unipump Auto Jet 80 L. Код 9798	Насосная станция Unipump Auto Jet 80 S. Код 9796	Насосная станция Termica APS 80. Код 5792	Насосная станция Termica APS 80 INOX. Код 5793	Насосная станция Wilo PW-175EA. Код 9269
Страна производства	РОССИЯ	РОССИЯ	РОССИЯ	РОССИЯ	КИТАЙ	КИТАЙ	РЕСПУБЛИКА КОРЕЯ
Мощность, кВт	0.75	0.45	0.6	0.6	0.8	0.8	0.125
Максимальный напор, м.	40	33	38	38	38	38	35
Максимальная производительность, куб. м/час	3,6	2,4	3	3	3,2	3,2	2,1
Максимальное рабочее давление, атм.	6	6	6	6	6	4
Максимальная высота всасывания, м.	8	8	8	8	8	8	9
Допустимое содержание мех. примесей	меньше 100 г/куб.м	меньше 100 г/куб.м	меньше 100 г/куб.м	меньше 100 г/куб.м	чистая жидкость без примесей	чистая жидкость без примесей	чистая жидкость без примесей
Материал корпуса	Нержавеющая сталь	Чугун	Чугун	Чугун	Чугун	Нержавеющая сталь	Чугун
Материал раб. колеса	Латунь	Пластик	Латунь	Латунь	Пластик	Пластик

Анализируем в паспортах характеристики напор-производительность предложенных станций.

Из них делаем вывод, что только станция Акваробот JS 100-24 полностью обеспечивает заданные требования в рабочей точке: при производительности 1,5 м³/час даёт напор 28,5 метра при требовании 25 метров.
Остальные (Auto Jet 60 S, 80S) не дают нужного напора. Из общей таблицы характеристик видно, что ещё несколько станций удовлетворяют заданным требованиям. На сайте они не были предложены, так как имеют напор 43 и 53 метра при заданном в поисковой таблице напоре 40 метров.

Если по каким-либо причинам Вам требуется поменять комплектующие:
— увеличить объём или изменить ориентацию гидроаккумулятора на вертикальную, добавить датчик сухого хода, можете сформировать свою собственную комплектацию, отталкиваясь от предлагаемой в примере станции.
Также можно поступить, конструируя собственную станцию.

Установив цену повыше от 10 до 20 тыс. руб. видим ещё два предложения:

Детальная картинка
Название	Насосная станция Pedrollo HYDROFRESH JSWm 1BX-N — CL 24. Код 15275	Насосная станция Espa ASPRI 15 R 3М Pressdrive. Код 11624
Страна производства	РОССИЯ	ИСПАНИЯ
Мощность, кВт	0.48	0.6
Максимальный напор, м.	37	34
Максимальная производительность, куб. м/час	3,6	3,6
Максимальная высота всасывания, м.	9	9
Материал корпуса	Чугун	Чугун и нержавеющая сталь
Материал раб. колеса	Нержавеющая сталь	Нержавеющая сталь

Они также чуть не дотягивают по напору. Но если Ваши требования выставлены с запасом, то эти две станции имеют неоспоримые преимущества: одна – чисто испанская, а Pedrollo – только собрана в России, но полностью из итальянских комплектующих.

Задаём напор от 44 до 45 м и отпускаем максимальную цену.
Нам сайт предлагает ещё две европейские станции Grundfos.

Детальная картинка
Название	Насосная станция Grundfos JPA 4-47 PT-H. Код 10710	Насосная станция Grundfos SCALA2 3-45. Код 10468
Страна производства	ВЕНГРИЯ	СЕРБИЯ
Мощность, кВт	0.85	0.58
Максимальный напор, м.	44	45
Максимальная производительность, куб. м/час	3.6	4.8
Максимальное рабочее давление, атм.	8	10
Максимальная высота всасывания, м.	8	8
Материал корпуса	Чугун	Технополимер Noryl (PPO)
Материал раб. колеса	Технополимер Noryl (PPO)	Технополимер Noryl (PPO)
Гарантия с момента продажи	2 года	5 лет
Особенности	– Самовсасывающий центробежный моноблочный насос; – мембранный напорный бак 20 л	– Постоянный напор всех потребителей системы при переменном расходе. – Низкий уровень шума 47 Дб; – Защита от «сухого» хода; – Защита от цикличности; Комплектация: – преобразователь частоты; – интеллектуальный блок управления; – датчик давления; – встроенный мембранный бак 0,65 л; – обратные клапаны на входе и выходе
Расходно-напорные характеристики	рис.4 Расходно-напорные характеристики JPA PT	рис.5 Расходно-напорные характеристики SCALA2

Обе станции обеспечивают требуемые параметры.

Scala 2 в сравнении с большинством автостанций водоснабжения уникальна тем, что обеспечивает постоянство давления одновременно 8-ми точкам водопользователей при произвольно меняющемся разборе воды.
Имеет не напорно-расходную кривую (рис.4), а напорно-расходную область (рис.5).
– Низкий уровень шума 47 Дб; (приглушенный разговор/шум посудомоечной машины)
– Защита от «сухого» хода;
– Защита от цикличности;
Комплектация:
– преобразователь частоты;
– интеллектуальный блок управления;
– датчик давления;
– встроенный мембранный бак 0,65 л;
– обратные клапаны на входе и выходе.
При таких неоспоримых преимуществах Scala2 стоит своих денег.

Перейдём к автоматическим станциям водоснабжения с погружным насосом.

Готовых, подходящих разным потребителям для подъёма воды с зеркала залегания на разные высоты от 10 до 100 и более, как упоминалось выше, не выпускается за редким исключением.
Поэтому оттолкнёмся от условного примера стации на базе скважинного насоса, приведённого на рис.1б.
Определяем взаимное расположение мест потребления на участке, в доме и насоса в скважине или колодце, задаём требования к водопотреблению:

1. Высоту подъёма воды насосом от зеркала до самой высокой точки водоразбора h_п, м;
2. Длину горизонтального участка трубопровода от вертикали расположения насоса до самой дальней точки разбора l, м.
3. Планируемое давление в системе водоснабжения P, атм;
4. Максимальный объём потребления воды Q, м³/час.

Насос (станция) должен создать напор, позволяющий поднять воду по вертикали от зеркала до самой дальней точки разбора, преодолеть гидравлическое сопротивление горизонтального участка водопровода и создать заданное давление в дальней точке разбора.
При перемещении воды по горизонтали происходит потеря создаваемого насосом напора из-за гидравлического сопротивления трубы.
При сечении трубопровода равным сечению выходного патрубка насоса расчётное значение потерь обычно принимается примерно равным:
– 1/10 длины трубопровода от насоса до самой дальней точки водоразбора. Это часть напора, теряемая насосом при выталкивании воды по горизонтальному участку. На эту величину следует увеличить расчетное значение напора для компенсации указанных потерь.
С учётом сказанного, будущий насос должен развивать напор не менее:

Далее переходим к подбору конкретного насоса или автоматической станции.

Основные параметры насосов

• максимальный напор H_max, метр – максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость от выходного патрубка при нулевой производительности.
• максимальная подача Q_max, м³/час – объём жидкости, подаваемой насосом в трубопровод в единицу времени при нулевом напоре;
• качество перекачиваемой воды, которую допускается перекачивать выбранным насосом.
  Оно оценивается количеством примесей, г/м³ – от простых взвесей до абразивных, вплоть до песка.
  Для большинства скважинных насосов вода должна быть чистой, с небольшим содержанием примесей не более 100 г на 1 кубометр.

Последняя характеристика очень важна. Ошибка может привести к быстрому выходу насоса из строя. Также загрязненная вода может негативно отразиться на работе устройств, установленных в доме:
– смесители;
– электроводонагреватель;
– стиральная или посудомоечная машины.
Возможно, потребуется установка водоочистительных фильтров.

Максимальные напор H_max и подача Q_max, указанные в паспорте насоса, это крайние значения его характеристик. Реально насос осуществляет транспортировку жидкости в, так называемой, «рабочей точке» напорной характеристики. Она отражает конкретные условия эксплуатации. Правильнее сказать: в рабочем диапазоне напорно-производительной характеристики. Потому что подача – не стационарная величина, а меняющаяся во времени, в зависимости от количества подключённых к насосу пользователей и их меняющегося потребления.

Рассмотрим рабочий пример для нашей схемы расположения станции по рис.1б:

Для нашей схемы расположения насоса на рисунке выше:
– высота подъёма h_п = 50 метров,
– длина трубопровода по горизонтали от насоса до самой дальней точки водоразбора l = 10 метров;
– максимальный объём потребление Q = 1,8 м³/час,
– планируемое давление в системе P – 2 атм = 20 метров водяного столба.

Соответственно для требуемых в рабочей точке значений напора и производительности следует искать насосы, обеспечивающие максимальные паспортные значения:
H_max = H_рт/0,85… H_рт/0,7=1,18 H_рт…1,43 H_рт или H_max = 1,18…1,43 х 71 = (84…102) метров;
Q_max = Q_рт/0,85… Q_рт/0,7=1,18 Q_рт…1,43 Q_рт или Q_max = 1,18…1,43 х 1,8 = (2,2…2,6) м³/час.
Эти значения максимального напора и максимальной производительности (подачи), указываются в обозначении насоса (станции), или в технических характеристиках паспорта.

Для некоторых насосов указываются не максимальные значения параметров, а значения напора и подачи в рабочей точке, что удобнее для подбора.
В паспорте же приводится подробная характеристика насоса в графическом или табличном виде от нулевых до максимальных значений.
Рассматриваем в качестве возможного претендента для примера 4″ погружной насос Pedrollo 4BLOCKm 2/13.
В паспорте для него указаны характеристики близкие к требуемым расчётным:
– максимальные напор Н = 90 метров и
– максимальная производительность — 3,6 м³/час.
Графическая характеристика приведена ниже.

Приведём два рисунка с указанием основных комплектующих для создания станции автоматического водоснабжения на базе глубинного насоса.
Сам насос уже подобран. На рисунках 7а, 7б показаны остальные комплектующие, необходимые для функционирования станции. Все они есть в ассортименте Вариант-А.

рис.7а Станция водоснабжения со скважинным насосом

рис.7б Станция водоснабжения со скважинным насосом

Как насос, так и комплектующие станции – примерные. Их можно поменять на другие, аналогичные, с подобными или лучшими характеристиками.

Правильно подобранный и установленный насос или станция водоснабжения надежно обеспечит Вас водой.