Расчет насосной станции для частного дома

Жить в частном доме хорошо, но если водоснабжение устроено по-старинке, то бытовые неудобства могут свести на “нет” все прелести загородной жизни.

Насосная станция для частного дома справится не только с водоснабжением дома, она же обеспечит полив грядок с овощами и цветами. При расчете насосной скважины учитывайте то, как глубоко находится вода, которая будет подаваться в дом, и как высоко расположена самая крайняя точка водозабора. Также необходимо знать точное количество всех водяных точек (краны, душ, унитаз, стиральная машина, поливальная система).

Самый простой расчет насосной станции состоит в обычном перемножении определенных величин. Допустим, глубина забора воды из-под земли -10 метров, а высота самой высокой точки водозабора – 13,4 метра. Сложив две эти величины и прибавив 10% на потери, получаем 25,74 м. К этой сумме необходимо прибавить по 5 метров так называемого «свободного напора», который закладывается для каждой отдельной водяной точки. Если их в доме пять штук, то к 27, 74 прибавляем 25. Результат, который будет равен приблизительно 53 и даст нам необходимое количество литров воды в минуту, которое должна обеспечить водяная станция при всех открытых кранах в доме.

При таком упрощенном расчете общая длина в метрах принимается за количество литров воды в минут. Тогда в час станция должна выдавать 3,18 кубометров воды – это и будет желательная производительность станции (по методике: 53 метра умножаем на 60 минут и делим на тысячу). Прибавив к этому числу процентов 20 для запаса, получится почти 3,82, а затем округлив это значение до целого числа – 4, можно ехать в магазин за автоматикой для подачи воды в дом.

Станция, которую необходимо будет приобрести, должна выдавать 4 куба воды в час. Запас в 20% нужен для того, вдруг захочется поставить в доме дополнительное водяное устройство, например – посудомойку.

Стандартная насосная станция будет работать без проблем, если вода возле дома находится на глубине всасывания до 10 м. Если же скважина или колодец имеют зеркало воды ниже, чем 10 метров, тогда проблема водоснабжения может усугубиться. Придется покупать специализированную станцию “глубокого забора” воды, которая стоить будет в разы больше. А можно в скважине смонтировать отдельный погружной насос, который обеспечит накопление воды в дополнительном баке в подвале. Тогда насосная станция будет «забирать» воду непосредственно из этого бака, а не напрямую из скважины.

Современное водоснабжение частного дома вполне осуществимо, если к расчету насосной станции подойти грамотно и со всей ответственностью.

Приобретая насосную станцию для обеспечения частного дома водой, потенциальный потребитель должен быть всегда уверен, что после ее инсталляции все сантехнические и специальные приборы будут функционировать в нормальном режиме. Для комфортной эксплуатации необходимо правильно рассчитать напор, создаваемый в системе трубопроводов на выходе.

Схема подключения оборудования к водопроводной системе

О комплексных системах перекачки жидкости

Каждая насосная станция объединяет в себе всасывающее устройство и накопительный бак для запаса воды. В стандартную комплектацию входит именно поверхностный насос, позволяющий использовать приспособление для добычи жидкости из скважин с небольшим диаметром.

Основополагающим параметром является мощность, которая для бытовых моделей колеблется в пределах 600-1500 Вт. Она обычно подбирается с учетом количества водоразборных точек, расстояния от прибора до скважины и дебита самой скважины. Что касается объема бачка, то он зависит от того, сколько воды расходуется в день всеми членами семьи.

Насосное оборудование установлено в отдельном кессоне

Калькулятор расчета необходимого напора для насосной станции

Описание вычислительного процесса

Основное назначение насосных станций заключается в заборе воды из источника и ее подаче к приборам потребления. Так как поверхностный насос является шумным устройством, его стараются располагать на некотором удалении от жилых помещений. В связи с этим расстояние от комплексных систем до мест потребления воды может быть достаточно большим.

При использовании представленного калькулятора в первую очередь следует указать, какой перепад имеется по высоте между сантехническими приборами и самой станцией. Далее требуется отметить протяженность горизонтальных участков сети водоснабжения жилого строения. Двигаясь по трубопроводам, вода испытывает определенное сопротивление, поэтому отмечается снижение напора и в этих местах.

С уменьшением сечения труб сопротивление повышается. Если диаметр превышает дюйм, то горизонтальные участки можно не брать в расчет. Снижение давления в них не значительно.

Насосная станция находится в подсобном помещении

В калькуляторе имеется пункт, в котором должна быть указана длина участков по горизонтали из трубопроводов с разным сечением. Также придется отметить, из какого материала сделаны элементы, ведь сопротивление изделий может сильно варьироваться. К примеру, стальные аналоги сдерживают поток примерно в 1,5 раза сильнее, чем пластиковые.

На завершающем этапе остается определиться с требуемым давлением в местах потребления воды. Для простых смесителей обычно хватает 1,5 атмосферы, но для специальной техники может потребоваться и более сильный напор. Его значение отражается в паспорте, который поставляется совместно с прибором. Для удобства ответ выводится сразу в трех единицах измерения.

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.

Общая информация

Система автономного водоснабжения частного дома состоит из нескольких компонентов:

• Колодец — искусственная выработка‑шахта, выкопанная для сбора подземных грунтовых вод в поверхностном водоносном слое до глубины 10~15 м и укрепленная от осыпания.
• Скважины. 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: мойки, раковины, ванны, сауны‑бани, бассейны, полив. Система подачи и распределения: насосы, накопительные емкости, трубопроводы.

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:

1. Поверхностного типа. Располагаясь в стороне от источника воды, обеспечивают ее всасывание по опущенной в колодец или скважину трубе.
2. 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, реле давления воды и схемы управления.

Перед тем как выбрать водяной насос для дома, следует сравнить преимущества и недостатки двух их основных видов:

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 крану на кухне либо в ванной 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.

Автономный водопровод в сочетании с насосной станцией представляет собой удобную и эффективную схему водоснабжения. При этом обеспечивается необходимый напор из любых точек потребления, а также накапливается определенный запас воды. Качественная и бесперебойная подача воды будет обеспечена, если установка соответствует всем условиям.

Покупка подобного агрегата удовольствие не из дешевых, поэтому перед приобретением нужно оценить все важные критерии такого оборудования. Основным параметром является производительность – это способность насоса перекачивать определенный объем жидкости в единицу времени. Для вычисления данной характеристики и применяется калькулятор. К расчету также прилагаются важные пояснения.

Примеры расчетов и основные характеристики на примере конкретной модели

Калькулятор для расчета производительности станции

Что нужно знать при проведении расчетов?

При выборе насосной станции проводится оценка отдельных характеристик. При этом глубина всасывания должна соответствовать реальным требованиям эксплуатации, а образуемый напор должен обеспечивать беспроблемное функционирование всех сантехнических приборов.

Так как в доме могут использоваться несколько точек воды, то должен быть обеспечен хороший напор, чтобы открытие одного крана не уменьшило поток воды во втором. Таким образом, насосная станция должна обеспечивать необходимым объемом воды одновременную работу максимального количества водоразборных точек.

Комплектующие элементы для насосной станции

Программа создана с учетом возникающих форс-мажорных ситуаций. Например, учитывает пиковую нагрузку при одновременном открытии всех кранов. Также в формуле присутствует составляющая, учитывающая общее количество устройств в доме.

Для пользования калькулятором используются несложные правила. Требуется указать количество, наличие и разновидность приборов в здании. Каждое устройство имеет свои нормы расходов воды, которые обозначаются литрами в секунду. Суммирование всех расходов позволяет получить нужный результат. Данный результат может быть показан в литрах за минуту, в литрах в секунду и кубометрах в час.

Схема подключения насосной станции