Водные насосы сегодня являются одними из самых востребованных приборов, поскольку используются практически в любом домохозяйстве, а также на производстве, в сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном секторе и вообще очень сложно сегодня представить себе отрасль, в которой бы не применяли подобные агрегаты. Не смотря на то, что все они предназначены для перекачивания, откачивания различных жидкостей существует определенная классификация насосного оборудования в зависимости от его предназначения и конструктивных отличий.
ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ВЫБИРАЕМ НАСОС?
Для организации системы водоснабжения – подачи воды в дом из скважин, колодцев, закачки с поверхности водоемов, резервуаров, перекачивания чистых жидкостей в системах отопления и кондиционирования, полива и орошения земельных угодий, для повышения давления в трубопроводе используют насосы для водоснабжения.
Также наряду с перечисленными задачами очень часто возникает необходимость в откачивании загрязненных жидкостей, сточных и ливневых вод, содержащих куски грязи, мелкие и крупные абразивные посторонние частицы, твердые волокнистые включения, устранении последствий паводков, осушении бассейнов, водоемов, котлованов дренажных колодцев и т.д. В таком случае модели для водоснабжения могут не справиться с поставленной задачей и потребуются более прочные и надежные насосы для водоотведения. Они могут, как устанавливаться стационарно, так и эксплуатироваться в переносном режиме.
Еще одним элементом систем водоснабжения является гидроаккумулятор (гидробак). Он предназначен для обеспечения плавного изменения величины давления в трубопроводе при работе электронасоса. Без гидроаккумулятора невозможна установка в систему датчик давления (реле давления), необходимого для управления работой насосного агрегата в автоматическом режиме. Все дело в том, что вода практически не сжимается, поэтому без гидроаккумулятора в момент начала водозабора в системе возникнет резкий скачок давления. При этом реле давления будет постоянно включать и отключать насос, что в итоге приведет к перегреву его двигателя, либо полного поломке устройства. В свою очередь гидроаккумулятор уменьшает количество таких коммутаций. Рассмотрим особенности выбора насосов для водоснабжения.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Поверхностные насосы
Для перекачивания воды из неглубоких колодцев, скважин (до 8 метров), с поверхности водоемов необходимо выбирать поверхностные насосы.
Самым простым и относительно недорогим вариантом будет приобретение самовсасывающего водоподъемного агрегата центробежного типа. При желании его можно установить в подвале, либо подсобном помещении. Их достоинствами являются простота в эксплуатации и обслуживании, высокая надежность, низкая чувствительность к наличию незначительных примесей в перекачиваемой жидкости и тихая работа. Последней удается достичь за счет особой конструкции гидравлической части, включающей двойной кожух рабочих колес, образующий с потоком воды просторную камеру. Очень важной особенностью центробежных самовсасывающих приборов является способность откачивания воды без предварительного заполнения трубопровода, однако, корпус самого насоса подлежит обязательному наполнению водой.
Следующим типом поверхностных насосов являются вихревые аппараты. В них используются рабочие колеса открытого типа, что позволяет снизить вероятность выхода из строя гидравлического прибора из-за кавитации. Подобные устройства позволяют создать большой напор даже при малой подаче жидкости, что сделало их весьма популярными для водоснабжения небольших домов в сельской местности с садом и огородом, которых требуется обеспечить постоянным поливом.
Также в зависимости от конструктивного устройства выделяют многоступенчатые и струйные насосы. Первые при наличии эжектора (модели эжекторного типа) способны обеспечить водозабор с глубины до 50 метров, поднимая воду даже при пустом шланге. Они являются идеальным вариантом для эксплуатации на даче.
Многоступенчатые насосы отличаются наличием нескольких рабочих колес, за счет чего существенно повышается напор и снижается расход электричества. Поверхностные насосы возможно применять для перекачивания чистой воды, либо с незначительным загрязнением. Единственным недостатком является ограничение по максимальной величине всасывания – такие аппараты применимы при близком залегании воды к поверхности земли (7-9 метров).
Циркуляционные насосы
Циркуляцию воды (охлаждающей жидкости или теплоносителя) в регулируемых системах кондиционирования воздуха, отопления помещений, горячего водоснабжения, а также системах подогрева полов обеспечивают циркуляционные насосы.
Главным рабочим элементом данных устройств является установленное на валу вращающееся колесо, состоящее из нескольких дисков и соединяющих их лопастей. У последних имеется изгиб, направленный противоположно из вращению, за счет чего при работе насоса происходит заполнение перекачиваемой жидкостью полостей между лопастями. Это приводит к возникновению центробежных сил, обеспечивающих низкое давление в центре и высокое – по краям. За счет разности этих давлений происходит выбрасывание жидкости в выходной патрубок насоса.
Циркуляционные агрегаты характеризуются небольшим весом и габаритами, большой надежностью и долговечностью, высокими показателями напора, давления жидкости, КПД, и способны работать практически бесшумно с малым потреблением электроэнергии. Единственным большим недостатком подобных моделей можно считать способность перекачивания только чистых жидкостей, поскольку попадание грязи внутрь приводит к закупорке гидравлической части такого насоса, появлению дисбаланса рабочего колеса и возможной поломке водяного агрегата.
В зависимости от конструктивных особенностей, которые в максимальной степени сводятся к количеству рабочих колес, форме выпускного патрубка и месторасположению вала в корпусе циркуляционные насосы классифицируются на несколько типов. Первым и самым простым является класс одноступенчатых насосов, которые, не смотря на то, что выпускаются в широком диапазоне давления и расхода воды, способны создавать относительно низкий напор, поэтому и применяются на практике данные агрегаты реже. Более совершенными с технической стороны являются секционные высоконапорные многоступенчатые модели (ЦНСГ), оснащенные несколькими рабочими колесами или ступенями, последовательно расположенными друг за другом. Выбирая центробежный насос, обращайте внимание на уплотнение вала. Приборы с сальниковой набивкой уже считаются устаревшими, вместо них лучше выбирать агрегаты с торцевым уплотнением, поскольку они лучше сохраняют герметичность и фиксированное положение вала при вибрациях, предотвращают утечку жидкости, не требуют облуживания и минимизируют энергетические потери.
Насосные станции
Процесс организации водоснабжения дома не ограничивается только вопросами: «Каким образом и откуда перекачивать воду?» Очень часто возникает проблема с тем, куда ее доставлять и как контролировать ее расход. Для упрощения данной процедуры используют насосные станции. Она представляет собой насос с мембранным напорным баком, способный автоматически включать и отключаться в зависимости от водопотребления за счет наличия автоматики и реле давления. Наличие гидробака не только способствует сокращению числа включений станции, но устраняет гидроудары.
Выбирая насосную станцию, следует учитывать два фактора:
- необходимую величину давления в системе, которую она должна обеспечивать (с учетом всех потерь);
- требуемый объем воды, который должен гарантированно присутствовать в системе.
Потерями принято считать падение давления в трубопроводе при прохождении по нему потока воды. Кроме того нельзя забывать о возможностях скважины или колодца – производительность насоса, входящего в состав станции не должна превосходить производительность источника водоснабжения (объем воды, который может дать в час скважина). В противном случае потребуется модель, оснащенная защитой от «сухого хода», что исключить возможность работы насоса без воды и убережет его от поломки.
На большую семью или большой коттедж с серьезным водопотреблением следует выбирать насосную станцию с гидроаккумулятором соответствующего объема, что избавит агрегат от необходимости частого включения и продлит срок его службы. Зная точное число жителей дома можно выполнить предварительный расчет объемов и частоты потребления воды. Для этого принимают такие статические данные:
на 1-2 жителя – от 24 до 50 л;
на 2-4 жителя – от 50 до 100 л;
на 4-6 жителей – свыше 100л.
Большее количество человек требует более точного расчета.
Погружные насосы для скважин и колодцев
При отсутствии воды в верхних слоях остается только закачивать ее из глубоких колодцев и скважин - тогда прибегают к помощи погружных насосов. Отличительной особенностью приборов данного типа от вышеперечисленных устройств является подземное размещение и вследствие этого низкий уровень шума таких насосов.
В зависимости от конструктивного исполнения и допустимой области применения для поднятия чистой воды с большой глубины (свыше 8 метров) используются колодезные и скважинные насосы.
Насосы для колодцев
Колодезные насосы используются при организации водоснабжения из колодцев и других резервуаров шириной не менее 350мм, для орошения земель, полива садов, распределения воды в системах бытового водоснабжения, позволяют осуществить забор жидкости с глубины, не доступной центробежным насосам эжекторного типа. Они характеризуются высокой эффективностью двигателя, большой производительностью и в состоянии образовать большой поток жидкости, поэтому не допускается их установка ближе 1 метра к дну колодца во избежание поломки агрегата, либо снижения качества воды.
Насосы для колодцев отличаются от скважинных аналогов не только большим диаметром, но и меньшей чувствительностью к наличию в перекачиваемой жидкости мелких абразивных и твердодисперсных частиц благодаря наличию специальных фильтров. Поскольку подразумевается полное погружения таких приборов в воду, то они имеют гидронепроницаемый корпус, материал которого (в зависимости от цены) может быть либо антикоррозийным, либо просто поверхность насоса покрывается водонепроницаемой оболочкой. Сегодня наибольшей популярностью пользуются модели, корпус которых выполнен из нержавеющей стали. Подобные агрегаты не только не боятся воды, но менее восприимчивы к механическим ударам и повреждениям. Однако больше всего насосы для колодцев боятся перегрева.
Не смотря на способность длительного и непрерывного функционирования, охлаждаются данные устройства перекачиваемой водой, поэтому если жидкость перестанет проходить через рубашку такого аппарата, то выход его из строя вследствие перегрева двигателя будет только вопросом времени. Данная ситуация может стать следствием неправильной эксплуатации оборудования или внезапного снижения уровня воды.
Насосы для скважин
Эти устройства внешне схожи с приборами колодезного типа, однако имеют меньший диаметр для возможности установки в узкую артезианскую скважину и внешне напоминают цилиндр. Данные приборы допустимы к установке в шахтных колодцах и разнообразных технологических емкостях, обеспечивая высокий напор при перекачивании чистой воды и жидкостей с небольшим количеством песка. В последнем случае необходимо выбирать модель, оснащенную специальными рабочими колесами «плавающего типа», отличающихся увеличенными зазорами между направляющим цилиндром и самим колесом.
Чтобы избежать непреднамеренных поломок, необходимо выбирать скважинные насосы с защитой от «сухого хода», так как в скважине может внезапно закончиться вода. Для этого в большинстве таких аппаратов предусмотрено поплавковое устройство, разрывающая цепь питания насоса при снижении уровня жидкости до критической отметки. Кроме того продвинутые модели оснащаются встроенным датчиком, контролирующим наличие охлаждающей воды в корпусе насоса.
Одним из самых важных условий для хорошего скважинного насоса является исполнение корпуса, а также его проточной части из высококачественных и надежных материалов, обеспечивающих максимальную пропускную способность и срок службы прибора. Кроме того от качества покрытия деталей погружных насосов напрямую зависит интенсивность налипания мелких абразивных частиц на корпус и внутренние части аппарата, что может стать причиной его засорения, повреждения поверхности комплектующих и даже поломки устройства.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Для откачивания как чистой, так и загрязненной воды, а также бытовых и промышленных стоков используются дренажные и фекальные насосы. У каждого из них есть свои отличия и сфера применения.
Дренажные насосы
Работы, связанные с выкачиванием загрязненных жидкостей из котлованов, траншей, дренажных колодцев, бассейнов, различных водоемов, осушением помещением, устранением последствий паводков выполняют при помощи дренажных насосов. Существуют модели как для выполнения эпизодических работ (аппараты переносного типа), так и для стационарной эксплуатации. Есть несколько основных критериев, по которым выбирают данные приборы – это производительность, напор и размеры твердых частиц, содержащихся в перекачиваемой среде. Последний параметр очень важен по той причине, что рабочее колесо насоса должно иметь проходное сечение соответствующего диаметра, чтобы частицы грязи не застревали и не привели к поломке водяного агрегата. Так, например, для перекачивания воды из открытых бочек цистерн, других емкостей, относительно чистых водоемов допустимо использовать модели. Пропускающие частицы размером от 5 до 10 мм. Откачивание илистой и грязевой воды из прудов и загрязненных естественных водоемов с целью полива, а также осушение котлованов и траншей на стройплощадках потребует насосов, рассчитанных на работу с жидкостями, в составе которых присутствуют твердые частицы до 30 мм.
Для того чтобы правильно рассчитать производительность дренажного насоса следует провести анализ задач, для выполнения которых приобретается аппарат. К примеру, необходимо откачать воду из бассейна с габаритами 7х3х1,9 метра, то есть объем воды в заполненном состоянии составляет 39,9 м3. Для того, чтобы перекачать из него воду за 5-6 часов потребуется насос производительностью как минимум 6,65 м3. Подобный агрегат подойдет и для устранения небольшого «потопа» в гараже или подвале, а вот для откачивания больших объемов жидкости (в промышленной и строительной сере) необходимо выбирать более производительные модели.
При определении требуемого напора следует учитывать высоту подъема жидкости и минимальное расстояние отвода воды. При этом не стоит забывать завывать о том, что потери напора при преодолении жидкостью горизонтального участка трубопровода длиной 10 метров составляют около 1 метра (коэффициент 0,1). Разберем такой случай: вам необходимо осушить гараж, расположенный ниже уровня земли на 2 метра. Расстояние до ямы или канавы, в которую планируется перекачивать жидкость, составляет 30 метров. Тогда необходим дренажный насос с напором как минимум: 2 + 30/10 = 5 метров. Для того чтобы вода не капала из шланга, а текла с достаточной скоростью вполне достаточно выбрать модель, превышающую указанный параметр на 3 метра. Другими словами лучше потребуется насос, обладающий напором 8 метров, однако следует учитывать, что если перекачиваемой воды очень много или приток жидкости очень велик, то потребуется принимать существенно больший запас.
Фекальные насосы
Фекальные (канализационные) насосы позволяют откачивать очень загрязненные жидкости, бытовые, промышленные и канализационные стоки с частицами размером 35 –100 мм в сечении. Принципиальным отличием таких устройств от приборов дренажного типа является наличие у первых режущего механизма, в функции которого входит измельчение крупных волокнистых и твердых включений. Кроме того фекальные насосы отличаются особой формой рабочих колес – они могут быть открытого типа (Vortex), либо закрытого. Колеса закрытого типа в свою очередь классифицируются на одноканальные, двухканальные и многоканальные, от чего напрямую зависит допустимый размер частиц в перекачиваемых жидкостях. Одно- и двухканальными рабочими колесами оснащаются насосы, от которых требуется большой напор и не требуется перекачивать воду с включениями длинноволокнистого характера. Аппараты с рабочим колесом типа Vortex необходимо использовать при возможности присутствия в жидкости длинных волокон.
Канализационные установки
Отвод канализационных и бытовых стоков в домах и помещениях чаще всего реализуют посредством локальной самотечной канализации, когда отходы попадают в очистную систему (септик) под действием сил тяжести. Тем не менее, существуют ситуации, когда такой вариант невозможно реализовать из-за того, что уровень стояка расположен выше сантехнического оборудования, например, при расположении ванной или туалета на цокольном этаже, либо в подвальной комнате. Тогда для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности и комфортных условий проживания прибегают к помощи канализационных установок.
Автоматические канализационные установки могут использоваться для отведения фекальных вод от санузлов, стоков от душевых, раковин, моек, посудомоечных и стиральных машин. В зависимости от поставленных задач существуют варианты использования установок общего назначения (применяются с целью отведения всех стоков в доме, включая и фекальные), либо можно выбрать станцию, монтируемую отдельно под каждый сантехнический узел, либо технику, характеризующиеся однотипными стоками. Обязательным условием для отведения фекальных вод (подключение к унитазу) является наличие в установке встроенного режущего механизма.
ПРАВИЛА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСА
Расход
При выборе насоса в любом случае в первую очередь стоит ориентироваться на два рабочих параметра – это напор (H) и расход(Q). Начнем с последней характеристики, которою еще часто называют производительностью насоса. Необходимая величина расхода представляет собой суммарную производительность всех точек водоразбора объекта, поскольку не исключена возможность их одновременного использования. При упрощенном расчете используют стандартные нормы водопотребления сантехнических узлов и проборов. Вот некоторые из них:
-унитаз (смывной бачок) – 6 л/мин,
-умывальник – 6 л/мин,
-ванная – 5 л/мин,
-душ – 8 л/мин,
-кухонная мойка – 8 л/мин,
-стиральная машина – 6 л/мин,
-поливочный кран – 18 л/мин,
-сауна (баня) – 17 л/мин.
Для полива газона и цветника необходимо воды объемом от 3 до 6 м3 на площадь в 1 м2 в зависимости от интенсивности и способа орошения. Так не сложно подсчитать, что дом, в котором имеются все вышеперечисленные водопотребители с баней и садовым участком потребует насоса с производительностью:
Q = 6 + 6 + 5 + 8 + 8 + 6 + 18 + 17 = 74 л/мин.
Округлим в большую сторону и получим 75 л/мин.
Напор
Следующая характеристика – напор включает в себя одновременно три параметра, оказывающие влияние на функционирование насоса. Это расстояние от уровня земли до места расположения наивысшей точки водоразбора (h), следующий показатель – это глубина, на которой залегают грунтовые воды (h1) и третий – расстояние по горизонтали между домом и точкой водозабора (L). В случае удаленного расположения источника воды от потребителей необходимо учитывать, что в горизонтальном трубопроводе на каждые 10 метров длины теряется 1 метр напора. Тогда для определения напорной характеристики воспользуемся формулой:
H = 1,15*(h+6)+h1+L/10,
где 1,15 – это коэффициент, учитывающий потери в трубопроводе.
К примеру, высота вашего дома составляет 10 метров, водозабор ведется из скважины, глубина залегания грунтовых вод в которой составляет 12 метров, а расстояние от дома до данной скважины – 20 метров.
Исходя из указанных значений рассчитываем ориентировочную величину напора необходимого насоса:
H = 1,15*(10+6)+12+20/10 = 32,4 м.
В таком случае потребуется насос с напором 35 метров.