Как подобрать насос для водоснабжения: Как подобрать насос по техническим параметрам

Содержание

Как подобрать насос или насосную станцию

Как правильно подобрать насос или насосную станцию для водоснабжения частных домов

Комфортное проживание в частном загородном доме в наше время, уже немыслимо без холодного и горячего водоснабжения, отопления, канализации, — словом, всех тех удобств, которые мы давно уже считаем само собой разумеющимися в повседневной жизни. В этой статье мы остановимся на автономных системах водоснабжения, узнаем, как правильно подобрать насос с оптимальными характеристиками.

Для того чтобы подать воду из колодца или скважины в дом, обеспечить полив сада или газона, могут быть использованы самовсасывающие насосы (насосные станции) и скважинные погружные насосы.

Для начала определимся с необходимым типом насоса. В случае если расстояние до зеркала воды небольшое (до 8 метров), наиболее простым и удобным способом ее подъема будет установка самовсасывающего насоса. Если уровень залегания воды ниже 8 метров, или качество воды на этом уровне не устраивает, то стоит рассмотреть варианты с применением погружных скважинных насосов.

Самовсасывающие насосы

Поверхностный (самовсасывающий) — наилучший выбор для дачи в том случае, если вам нужно откачивать воду из неглубокого колодца или близлежащего водоема. В отличие от погружных насосов, самовсасывающий насос без труда можно переносить, что, согласитесь, очень удобно. Кроме того самовсасывающие насосы дешевле погружных. Поверхностные насосы работают, находясь на поверхности (в воду опускается только заборный конец специального всасывающего шланга), как в непосредственной близости от воды, так и на удалении от него.

Глубина всасывания у поверхностных насосов ограничена — насосу необходимо и затянуть воду в свой корпус, и направить ее затем по трубопроводу. У насосов нормальной глубины всасывания ее значение находится в пределах пяти-восьми метров (вариант, который годится исключительно для речек, озер и неглубоких колодцев).

При выборе насоса следует учитывать, что ему нужен запас мощности для выталкивания воды и доставки ее непосредственно к месту водоразбора, то есть необходимо выбирать насос, создающий достаточный напор после себя (напорный трубопровод).

Существует разновидность поверхностных самовсасывающих насосов, способных поднимать воду с большей глубины. Это так называемые поверхностные самовсасывающие насосы с выносным эжектором. В настоящее время существуют насосы способные вытягивать воду из колодцев и скважин глубиной до 30 м и диаметром 4″e и более (GRUNDFOS JD Basic).

Насосные станции

Большинство самовсасывающих насосов может входить в состав насосных станций, которые представляют собой системы бесперебойного водоснабжения, состоящие из насоса, реле давления и гидроаккумулятора емкостью 20 л (GRUNDFOS JP Basic 2 PT), 24 л и 60л (GRUNDFOS JP5 BOOSTER, JP6 BOOSTER). Такие насосные станции используются и для полива сада, и для заполнения резервуаров водой и для их опорожнения.

Любая бытовая насосная станция может исполнять как прямую роль — откачивать и поставлять воду, так и быть посредником, осуществляющим функцию повышения давления в системе. В этом случае к насосной установке подводят шланг от основного насоса (поверхностного или погружного), мощности которого не хватает, чтобы доставить воду в нужную точку участка или дома.

При небольшом расходе воды за счет имеющегося запаса, хранящегося в баке гидроаккумуляторе, насос может не включаться при разборе воды, поддерживая постоянное давление 1,5-3 атм, чего вполне достаточно для работы современной домашней техники (газовые колонки, стиральные, посудомоечные машины и т.д.). Реле давления включает насос, когда давление в напорном баке падает ниже критического уровня, и выключает, когда необходимое давление восстанавливается, тем самым обеспечивая постоянный напор в системе. То есть, при небольшом расходе воды исключаются частые пуски-остановки электродвигателя, что значительно увеличивает его ресурс. Установка таких станций не требует от владельца специальных знаний и навыков — они полностью готовы к подключению.

Недостатком насосных станций является сравнительно высокий уровень шума во время работы. Поэтому такие насосные станции желательно размещать подальше от жилых комнат, в специальных технических помещениях (впрочем, существуют и модели со сниженным уровнем шума, предназначенные для установки непосредственно в домах; такова компактная станция GRUNDFOS типа MQ). Также бытовые насосные станции непригодны для подачи воды из источников, удаленных от дома более чем 200-300 м из-за уменьшения напора по длине трубопровода.

При установке насосной станции надо не забыть что на шланге, опускаемом в колодец, обязательно должен быть установлен обратный клапан, предотвращающий «уход» воды из системы обратно в колодец при отключении насоса (существуют насосные станции уже со встроенным обратным клапаном, например GRUNDFOS типа MQ).

Вы выбрали источник воды и тип насоса, теперь следует подобрать модель с теми характеристиками, которые обеспечат Ваш дом необходимым количеством воды и комфортным давлением.

Как посчитать ожидаемый расход воды и оценить требуемую производительность?

Скорость расхода воды через открытый водопроводный кран при напоре в 2 атмосферы составляет примерно 3-4 литра в минуту, через душ — 10-12 литров в минуту.

Посчитав количество водоразборных точек, и оценив степень вероятности одновременного водоразбора в разных точках, Вы получите необходимую производительность насоса.

Можно воспользоваться следующими рекомендациями:

Садовый дом, дача – в пиковый период расход воды составляет 0, 8-1, 5 м3/ч

Типовой коттедж для семьи из 4-6 человек — дача – пиковый расход воды 1, 5-2 м3/ч

Коттедж с развитой системой полива или загородный особняк со всеми возможными удобствами, бассейнами, службой охраны, фонтанами – 3-4 м3/ч и более

При расчёте расхода воды следует не забывать о возможностях колодца или скважины. Если их водоотдача меньше, чем потребление, уровень воды может опуститься. В лучшем случае это приведет тому, что влага уйдет так глубоко, что насос не сможет обеспечить необходимого давления в системе. В худшем — источник опустеет, а «сухой ход» — это выход из строя водяного насоса, поэтому нужно установить в системе реле давления с защитой по «сухому ходу».

Какой расход должен обеспечивать насос, мы определили, теперь нужно узнать, какое давление этот насос должен создавать. Величина необходимого напора складывается из высоты, на которую воду нужно доставить, давления на этой высоте и потерь на горизонтальных участках трубопровода. Десять метров водяного столба по вертикали соответствует одной атмосфере. Каждые десять метров горизонтального участка между местом водоразбора и колодцем, приблизительно соответствуют одному метру водяного столба по вертикали, или же 0,1 атм. – умножаем на длину горизонтального участка и получаем величину потерь на горизонтальном участке.

Для комфортного проживания, рекомендуется, чтобы давление воды на выходе из крана было 1,5-2 атмосферы; сюда добавляется манометрическая высота и потери давления на трении в трубопроводе, переходниках и фильтрах.

Скваженные и колодезные насосы

Если глубина всасывания больше 8 метров, или не удается защитить насос от замерзания при эксплуатации в зимний период, то следует использовать погружные насосы. Погружные (скважинные) насосы опускаются непосредственно в скважину. Погружные насосы имеют более высокий КПД, чем поверхностные.

Как же правильно подобрать скважинный насос?

Существует достаточно простая формула, по которой можно ориентировочно определить требуемый напор насоса:

Hтреб = Hдин + Hдома + Hнап + 20%, где:

Hтреб — требуемый напор, м;

Hдин — динамический уровень воды, т.е. расстояние от поверхности земли до уровня воды в скважине после включения насоса (обычно уровень воды при включении насоса падает на 3-8 м), м;

Hдома — расстояние от поверхности земли до верхней отметки подъема воды в доме;

Hнап — давление, обеспечивающее напор в системе водоснабжения (обычно 1-3 атм., т.е. 10-30 метров водяного столба), м.

20% прибавляется для учета сопротивления в трубопроводе. Понятно, что эта цифра ориентировочная и сильно зависит от расстояния от дома до скважины.

В описании насосных станций уже упоминалось о необходимости установки обратного клапана. Он требуется и при использовании скважинных насосов, чтобы вода не ушла обратно в скважину при отключении насоса.

Надо отметить, что и для скважинных насосов очень важна их защита по «сухому ходу». «Сухой ход» возникает в ситуации, когда уровень воды в колодце или скважине падает ниже критического. В результате перегревается двигатель, и насос выходит из строя. Чтобы избежать этого, существует несколько способов защиты насоса. Можно использовать поплавковую систему. Схема работы в этом случае достаточно проста. При падении уровня воды поплавок опускается вместе с ним, размыкает цепь электропитания и отключает насос. При повышении уровня воды до нормального значения поплавок опять поднимется и, замкнув линию, включает насос.

Аналогично работает и защита насоса с помощью опущенных в воду двух специальных электродов (датчиков уровня), соединенных с защитным устройством. Если нижний электрод оказался выше уровня воды, то происходит отключение насоса, и наоборот, когда вода достигнет уровня верхнего электрода, защитное устройство включит насос.

Еще один способ защиты насоса от «сухого хода» — применение реле давления с защитой по «сухому ходу». Это устройство представляет собой обычное реле давления с дополнительной функцией размыкания контактов при падении давления ниже порогового уровня. Нет воды – нет давления, и реле, регистрируя «сухой ход», размыкает контакты, питающие насос. Заново запустить насос можно будет только вручную, предварительно установив и устранив причину возникновения «сухого хода».

Для того чтобы система водоснабжения работала автоматически (то есть при водоразборе насос включался, а при его завершении выключался без вмешательства человека), необходимы гидроаккумулятор и реле давления. При открытии крана вода поступает из бака, а затем, когда давление в баке снижается до установленного уровня, реле включает насос и тот работает до восстановления давления в системе. Такая схема позволяет смягчить гидроудары при запуске насоса, продлить срок службы насоса, избавив его от частых включений/выключений. Для того чтобы срок службы насоса и гидроаккумулятора был продолжительным, следует руководствоваться следующим правилом: на 1 кубометр в час производительности насоса емкость гидроаккумулятора должна равняться 50 л.

Новейшие скважинные насосы с электронной регулировкой частоты позволяют поддерживать постоянный напор воды с помощью встроенного преобразователя частоты вращения. Насос автоматически поддерживает установленное давление вне зависимости от того, сколько кранов открыто в данный момент. Это обеспечивает необходимый уровень комфортности и позволяет значительно снизить потребление энергии (GRUNDFOS SQE).

Хороший насос – это технически сложное и, как следствие, достаточно «капризное» устройство. Поэтому и требования к стабильности напряжения в электросети предъявляются достаточно жесткие. Так для большинства насосных станций допустимое отклонение напряжения равно плюс-минус 10%, а для скважинных насосов – плюс-минус 5%. При необходимости, для обеспечения стабильности питающего напряжения, необходимо предусматривать установку стабилизатора напряжения.

Подобрать оптимальный насос задача достаточно сложная. Надеемся, что эти советы помогут избежать досадных ошибок при приобретении и эксплуатации насосного оборудования и оно, в благодарность вам, прослужит долго и исправно!

Поделиться полезной информацией

Twitter
Facebook
Pinterest

Рекомендуем обратить внимание

Дополнительный показатель — максимальный расход. Он определяется возможностью одновременного пользования несколькими точками потребления воды. Например, если у Вас три человека могут одновременно пользоваться: душем (ванной) — 8-10 литров в минуту краном в кухне — 6 литров в минуту туалетом — 6 литров в минуту то максимальный расход воды составит 22 литра в минуту. Наш опыт показывает, что для семьи из 4-5 человек вполне достаточно, если максимальный расход составляет 30 литров в минуту (1800 л = 1,8 м³ в час), и общее суточное потребление равно 3000 л = 3 м³ воды в сутки. Отдельно надо рассмотреть случай выбора насоса, если Вы используете его и для полива огорода. Здесь все определяется размерами Вашего хозяйства и погодой. Обычно 2000 л в сутки для этого случая вполне достаточно.

Если у Вас скважина, то к этому напору Вам надо добавить глубину скважины. А точнее, расстояние от поверхности земли до зеркала воды в скважине. Например, если это расстояние равно 30 метрам, то для рассматриваемой системы водоснабжения Вам необходим насос с напором 30+18,4=48,4 метров и расходом при этом напоре 1800 литров в час.

В реальности, более важно правильно определить напорную характеристику, а расход вполне достаточно принять исходя из величины в 800 — 1000 литров в час, так как одновременное пользование всеми точками потребления воды бывает очень редко, и обеспечить максимальный расход в этом случае можно с помощью гидроаккумулятора.

Инженеры предприятия обычно тратят свое время на технологический процесс, чтобы убедиться, что оборудование работает, вода течет, вырабатывается электроэнергия, горит свет и не возникают экологические проблемы. Они, как правило, не являются экспертами по какому-либо конкретному типу машин.

В основном это универсалы, которые научились полагаться на квалифицированных поставщиков, которые являются экспертами в своей конкретной нише (насосы, центрифуги, бойлеры, генераторы и т. д.). Когда насос выходит из строя, его обычно заменяют новым без особого анализа или обсуждения. Если он продолжает часто выходить из строя, необходимо обратиться к новому поставщику за более качественным и надежным насосом.

Иногда требуется относительно небольшая модификация процесса, например, добавление охлаждающего (или нагревающего) контура трубопровода. Это может быть не особенно сложная система, и наем крупных подрядчиков по проектированию может оказаться нерентабельным для такого небольшого проекта. Тем не менее, это может по-прежнему выходить за рамки компетенции инженеров завода, обслуживающего и эксплуатационного персонала.

Все, что знает растение, это его требования. Может быть, они хотят перекачивать 1000 галлонов в минуту (галлонов в минуту) из резервуара с холодной водой в 2 милях от теплообменника и возвращать воду в резервуар. Таким образом, детали насоса начнут вырисовываться.

Скорость жидкости в трубах колеблется от 3 до 10 футов в секунду (фут/сек). Если скорость слишком мала, грязь, шлам или другие загрязнения могут осесть. Если поток слишком быстрый, абразивный износ сократит срок службы трубы. Проектировщики установок знакомы со специфическими проблемами для каждого приложения. Поток шлама будет иметь большую трубу, чем подача чистой воды. Но для «неспециалиста» хорошей отправной точкой может быть, скажем, 5 футов/сек. Решая диаметр трубы (1000 галлонов в минуту, 5 футов в секунду), мы получаем d = 90,1 дюйма, поэтому мы округляем его до 10 дюймов, чтобы соответствовать доступным размерам труб. Сейчас мы не будем рассматривать состав трубы, толщину стенки и т. д.

Давление создается трением и высотой. Мы предполагаем отсутствие изменений высот вдоль участка трубопровода. Потери на трение определяются по известной диаграмме Муди, из которой определяется коэффициент трения, а затем рассчитываются потери на трение (h) (см. Рисунок 1).

Диаграмма Муди содержит много полезной информации: число Рейнольдса (Re), тип/возраст трубы, шероховатость и, следовательно, коэффициент трения, как видно на Рисунке 1, может варьироваться от 0,01 до 0,1, что может быть ошибкой. К счастью, кое-что из этого можно упростить.

Re = 5 фут/сек x (10/12) (фут) / 10-6 = 4 x 106 — т. е. турбулентная область, и на Рисунке 1 мы уже уменьшили коэффициент трения, чтобы начать как минимум с 0,2. . Если мы уменьшим эту область из шероховатой трубы и сверхгладкой трубы, мы обнаружим, что среднее значение будет около f = 0,03 для железной трубы диаметром 10 дюймов.

См. уравнение 4. Для этого, вероятно, потребуется двигатель мощностью 40 лошадиных сил. Обратите внимание на наше «смелое» предположение о том, что эффективность составляет 70 % — это грубое предположение, которое нам нужно уточнить сейчас.

Вставьте номера в pump-magazine.com/pump_magazine/pump_magazine.htm (см. рис. 2). Фактический КПД, предсказанный программой, составляет 81,2 процента, что лучше наших расчетных 70 процентов, а двигатель может быть меньше. Однако также следует учитывать, что насос может «выбегать» на кривой несколько раз, когда расход больше. Так что немного более высокое значение мощности двигателя было бы разумным.

Теперь нам нужно уточнить наш выбор по типу насоса, количеству ступеней, скорости двигателя (которая может изменить общий размер и эффективность), требованиям к чистому положительному напору на всасывании (NPSH) и т. д. Но это в следующий раз.

Выбор размера насоса во многих случаях является второстепенным. У многих установщиков есть насос, который безотказно используется десятилетиями. Затем это происходит: после завершения установки насос проверяется, чтобы убедиться, что работа выполнена правильно… и ничего не происходит. Насос работает, но уровень воды не двигается. Почему?

При выборе насоса необходимо учитывать два фактора: расход и давление. Расход обычно измеряется в галлонах в минуту (галлонов в минуту). Необходимо определить максимальный мгновенный расход, который будет поступать в резервуар насоса, чтобы можно было выбрать насос для эффективного обслуживания системы. В идеале расчетный расход должен быть предоставлен подрядчиком, инженером или регулирующим органом, хотя существует несколько методов оценки расхода. Для канализационных систем обычно используется метод крепления. Этот метод присваивает значение сантехническим приборам или группе приборов. На изображении 1 приведены единицы измерения для различных типов светильников. Для начала определитесь с типом и количеством сантехнических приборов, откуда насос будет получать воду. Затем преобразуйте все сантехнические приспособления в соответствующее количество единиц приспособления. Затем сложите их вместе, чтобы получить общее количество единиц приспособления. Чтобы преобразовать единицы арматуры в скорость потока, используйте график зависимости производительности насоса от единицы арматуры, аналогичный рисунку 4. Это даст расчетную скорость потока, которая будет использоваться для выбора насоса.

ИЗОБРАЖЕНИЕ 2: Эквивалентная длина фитингов. Пример: на изображении 6 имеется один обратный клапан, одно колено под углом 90 градусов, два колена под углом 45 градусов, одна задвижка и один тройник ответвления, общая длина фитингов составляет 39,7 фута.

Вторая необходимая деталь — это давление, необходимое для обеспечения расчетного расхода через систему. Это давление обычно называют полным динамическим напором (TDH). Единицей, обычно используемой для измерения TDH, являются футы водяного столба. Для справки: один фунт на квадратный дюйм равен 2,31 фута водяного столба. Во многих случаях TDH является единственной переменной, которая может существенно меняться от приложения к приложению в зависимости от характеристик и требований площадки. Как правило, есть две части, сумма которых составляет общий динамический напор: статический напор и фрикционный напор.

Статический напор — это разница по вертикали между точкой отключения насоса и выпуском системы. Обязательно проверьте наличие высоких точек между насосом и выпускным отверстием. Если имеется высшая точка, может потребоваться рассчитать TDH от насоса до высшей точки и от насоса до выпускного отверстия и выбрать насос, который будет работать в обеих точках. Чтобы быть консервативным, рассчитайте статический напор, вычитая высоту насоса из наибольшей отметки. Пример на Рисунке 6 имеет статическую высоту 10 футов.

Когда вода течет по трубе, возникает сопротивление трения между водой и стенкой трубы, что создает противодавление на насосе. На потери на трение влияют несколько факторов: скорость потока, диаметр трубы, материал трубы, номинальное давление, длина трубы, возраст трубы, а также тип и количество фитингов. Чтобы правильно подобрать размер насоса, необходимо определить потери на трение при расчетном расходе с учетом различных факторов.

Первым этапом определения потерь на трение является определение общей эквивалентной длины трубы. Расчет потерь на трение через фитинг может быть трудным и обременительным. Потери на трение варьируются от фитинга к фитингу, поэтому вместо расчета потерь на трение в каждом фитинге можно использовать Рисунок 2 для преобразования их в эквивалентную длину прямой трубы. Это уменьшает количество переменных при расчете потерь на трение.

Например, потери на трение через одиночный, 2-дюймовый, 9Колено с углом 0 градусов эквивалентно потерям на трение в прямой 2-дюймовой трубе длиной 5,2 фута. Чтобы рассчитать общую эквивалентную длину системы, преобразуйте каждый фитинг в прямую длину трубы и добавьте эквивалентную длину всех фитингов к номинальной длине трубы. На изображении 6 номинальная длина трубы 250 футов и эквивалентных фитингов 39,7 фута, а общая эквивалентная длина составляет 289,7 фута.

Чтобы еще больше упростить расчет потерь на трение, используйте таблицу потерь на трение, подобную Рисунку 3. Убедитесь, что таблица потерь на трение относится к тому же типу и номинальному давлению, что и установленная труба. Эта таблица используется для определения потерь на трение на 100 футов трубы. Просто найдите диаметр трубы в верхнем ряду и проследите его до расчетного расхода. Значение в столбце потерь показывает коэффициент потерь на трение при заданном расходе. Чтобы рассчитать потери на трение, разделите общую длину трубы на 100 и умножьте на коэффициент потерь на трение. Например, от 40 галлонов в минуту до 290 футов 2-дюймовой трубы приведут к потерям на трение 7,7 футов водяного столба (290÷100*2,64). Затем добавьте потери на трение к статическому напору, чтобы определить TDH. Пример на Рисунке 6 будет иметь TDH 17,7 футов воды при скорости 40 галлонов в минуту.

Расчетный расход и TDH вместе составляют расчетную точку, которая используется для выбора насоса. Расчетная точка должна находиться на кривой производительности насоса или внутри нее. Если расчетная точка находится выше или справа от кривой производительности, насос не сможет обеспечить расчетный расход, что может привести к ложным сигналам тревоги, переполнению или преждевременному выходу из строя. Как правило, лучше всего выбирать насос, ближайший к расчетной точке и у которого расчетная точка находится ближе к центру кривой.

Следуя примеру, расчетный расход составляет 40 галлонов в минуту при общем динамическом напоре 17,7 футов. Чтобы нанести расчетную точку, нарисуйте линию на скорости 40 галлонов в минуту и 18 футов TDH — место пересечения двух линий является расчетной точкой. Модель X не сможет производить 40 галлонов в минуту при 18 футах TDH и, следовательно, не является подходящим насосом. Модель Z удовлетворит минимальным требованиям, но будет производить больше потока, чем необходимо. Модель Y соответствует минимальным требованиям и наиболее близка к проектной точке. Поэтому он лучше всего подходит для этого примера.

Другим ключевым фактором при выборе насоса для очистки сточных вод является скорость воды. Когда насос отключается и вода перестает течь, твердые частицы могут начать оседать в трубе. Важно обеспечить достаточный поток и, следовательно, достаточную скорость для ресуспендирования твердых частиц во избежание накопления или засорения. Чтобы предотвратить осаждение твердых частиц, насос должен обеспечивать минимальную скорость размыва 2 фута в секунду (фут/с), хотя предпочтительнее от 3 до 5 фут/с. Используйте таблицу потерь на трение, аналогичную рисунку 3, в которой указана скорость под столбцом VEL. Если скорость ниже 2 фут/с, рассмотрите возможность уменьшения диаметра трубы или увеличения расчетного расхода.

В некоторых случаях существуют дополнительные требования к давлению, которые могут повлиять на расчет TDH. Типичными приложениями, которые имеют дополнительные требования, являются системы распределения низкого давления, спринклерные системы, несколько насосов на общей силовой магистрали или любое приложение, в котором требуется давление, отличное от статического или фрикционного напора. Дополнительные требования к давлению в этой статье не рассматриваются. Если система имеет дополнительные требования к давлению, обратитесь к производителю или местному представителю за помощью в выборе размера насоса.

1. Каковы электрические условия?
Это не влияет на гидравлику или размер насоса, но напряжение и фаза двигателя должны соответствовать рабочему напряжению, имеющемуся на объекте, и электрик должен подтвердить правильность размера цепи.

2. Это жилое, коммерческое или муниципальное приложение?
Это необходимо для обеспечения надлежащего экономичного решения. Бытовой насос не нуждается в тех же модернизациях, которые могут потребоваться муниципальному или коммерческому насосу.

4. Что такое расчетный поток?
Единичный метод измерения расхода не всегда является лучшим методом для определения расхода в крупных, коммерческих или муниципальных системах. Уточните у заказчика, инженера или местного регулирующего органа, как определить расход, если он не указан.

Как подобрать насос для водоснабжения: Как подобрать насос по техническим параметрам

Как подобрать насос или насосную станцию