Циркуляционный насос: правила расчета параметров

Параметры выбора насоса

Получить оптимальный напор насоса можно двумя способами: искусственным дросселированием или точным подбором параметров устройства. Если выбирать его по принципу «лучше тот, который у соседа», то велика вероятность слабого напора струи при одновременном включении нескольких точек расхода. Либо придется сдерживать поток воды частичным перекрытием крана, что снижает КПД устройства, а следовательно, увеличивает затраты средств при его эксплуатации.

Профессиональный подход к вопросу водоснабжения требует учета многих моментов:

• мощности насоса;
• толщины подающей трубы;
• длины магистрали;
• количества и формы фитингов;
• числа кранов.

Естественно, все предусмотреть очень непросто, поэтому при сложной системе сантехнических коммуникаций для большей эффективности применяют несколько насосов. Каждый выполняет свою функцию: один наполняет водозаборную емкость из скважины, другой обеспечивает водой дом, третий поливает огород.

Можно ли отрегулировать давление в системе

Приведение в норму давления воды в системе водопровода до нормативных показателей вполне реализуемо и, по сути, является одним из элементов настройки работы оборудования индивидуального водопровода. Скважинный насос с высоким, или наоборот низким давлением можно отрегулировать и получить необходимое для работы давление.

Для получения необходимого показателя давления в системе водопровода при высоком давлении работающего центробежного насоса применяются:

• Метод частотного регулирования работы насосного оборудования;
• Дросселирование;
• Установка байпаса.

Первый способ сегодня применяется наиболее часто, поскольку не требует установки оборудования в трубопровод, а ограничивается изменением электрической схемы за счет установки регулятора напряжения. Электронное устройство дает возможность уменьшить число оборотов двигателя и как следствие уменьшить подачу воды. Для отдельных моделей центробежных насосов может применяться механический способ уменьшения частоты вращения вала – при помощи редуктора, уменьшаются обороты и КПД электродвигателя. Такое решение чаще всего применяется для насосов промышленного назначения.

Уменьшение давления при помощи дросселя является не чем иным, как установкой элемента, позволяющего уменьшить сечение трубопровода. Установка дросселя в напорную линию водопровода дает возможность существенно снизить давление в системе, при этом КПД насосного оборудования довольно ощутимо снижается. Обычно дроссель устанавливается до места включения гидроаккумулятора, тем самым, делая всю систему системой низкого давления. 

Байпас или обходная линия позволяет снизить давление путем увеличения сечения трубопровода на отдельном его участке. Обходная линия включается в отдельный участок, увеличивая, таким образом, внутреннее сечение и тем самым снижая давление в водопроводе после байпаса.  

Контроль показателя давления воды в водопроводе во многом дает возможность оценивать общее состояние системы, в то же время этот показатель относительно насосного оборудования дает возможность контролировать состояние скважины и своевременно принимать решения по ее техническому обслуживанию и ремонту насосного оборудования. 

Почему именно в метрах

Насос для напора воды и любой другой жидкости является весьма популярным приспособлением, без которого трудно представить жизнь в частном доме. Многие потребители до сих не понимают, почему измерение величины напора ведется именно в метрах.

Напор центробежного насоса, впрочем, как и любого другого, принято измерять в метрах. Конечно, подобная система рождает много вопросов. Прежде всего, так повелось исторически, все уже давно привыкли к такому обозначению и не намерены ничего менять. Ну и, конечно, это удобно, ведь не приходится прибегать к использованию других единиц измерения, производить сложные математические расчеты. Величина напора, исчисляемая в метрах, дает нам информацию о том, что насос может поднять жидкость на данную высоту.

Что нужно знать о давлении насоса

Среди параметров, указываемых в техническом паспорте, скважинной погруженной насосной установки или просто насоса указывается и такой показатель, как давление, при этом в документации к разным моделям и у разных производителей он указывается в нескольких величинах – «бар» и «атмосферах». Для самой простой скважины, оборудуемой для сезонного полива грядок, показатель давления не является столь критичным, здесь больше внимания обычно уделяют такому показателю как «напор», ведь подбор насоса производится в зависимости от глубины скважины, а напор как раз характеризует способность насоса поднимать воду на определенную высоту. Для центробежных насосов в буквальном смысле это величина энергии, придаваемая движителем воде для преодоления силы сопротивления трубопровода. Напор в отличие от давления измеряется в метрах водяного столба, в то время как давление показывает величину, с которой вода давит на стенки трубы. Напор как расчетная величина используется для расчета свойств оборудования по подъему и транспортировки воды к месту сброса. Давление, создаваемое насосом в расчете системы автономного водоснабжения, показывает какое необходимо подобрать оборудование, чтобы обеспечить постоянный напор воды в системе.

Для погружных центробежных насосов напор, указывает на какую высоту от точки забора воды, до максимальной верхней точки может поднять насос и на какое расстояние от этой точки он может ее перекачивать.

Давление, показывает какое усилие, оказывает жидкость на стенки трубы, и измеряется в величинах, довольно близких по значению, но все-таки имеющих небольшое различие – барах и атмосферах

И хотя 1 бар это давление необходимое для подъема воды на 10 метров, разница в 0,0197 атмосферы между 1 баром и 1 атмосферой берется во внимание при расчете давления скважин большой глубины. Так для скважины глубиной 30 метров минимальное давление, создаваемое насосом должно быть 3 бара, или 3,0591 атмосфера

Давление нагнетания насоса важный показатель и для расчета других элементов системы индивидуального водоснабжения, таких как трубы, запорная арматура, органы управления и гидроаккумулятор.

Основные ошибки монтажа

Давайте вместе разберем наиболее распространенные ошибки, которые допускают многие из нас:

Диаметр всасывающего патрубка. Довольно часто диаметр трубопровода на практике оказывается меньше диаметра всасывающего патрубка. Такая конструкция в случае подключения увеличивает сопротивление со стороны всасывающей магистрали, тем самым сокращая величину глубины всасывания. Выражаясь простым языком: уменьшенный по диаметру трубопровод просто не в состоянии пропустить тот размер жидкости, который с легкостью всасывает и перекачивает насос.
Прямое подключение к обычному шлангу. Такая система не особо критична при условии использования насоса небольшой производительности. В противном случае под воздействием большого давления, создаваемого насосом, шланг сожмется, его сечение значительно сократится, а вода просто не сможете пройти сквозь него. Это в лучшем случае приведет к прекращению подачи воды, в худшем — к поломке насоса без возможности его последующего ремонта.
Большое число изгибов и поворотов в трубопроводе. Такой вариант монтажа не повышает величину сопротивления, соответственно уменьшает производительность и величину напора насоса

Именно поэтому так важно привести количество изгибов и поворотов к минимальному значению, если вы хотите использовать приобретенный и установленный насос на все 100%.
Герметизация. Именно ввиду недостаточной герметизации на всасывающем участке трубопровода могут возникать существенные потери воды

Плохая герметизация не только сокращает напор воды, но и сопровождает процесс работы насоса излишним шумом.

Напор погружного насоса

Именно поэтому одним из самых безопасных и надежных считается именно погружной насос. Напор его исчисляется по формуле:

H = H высота + H потери + H излив, где:

H высота — перепад высот между местом нахождения насоса и наивысшей точкой системы водоснабжения;

H потери — возможные гидравлические потери, которые возникают при движении жидкость по трубе, они в первую очередь связаны с трением жидкости о стенки трубы;

H излив — тот напор на излив, который позволяет пользоваться всеми сантехническими приборами (обычно находится в диапазоне 15-20 метров).

Мы уже установили, что напор насоса — это давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть жидкость на заданную высоту. Циркуляционные насосы нашли себя в системах отопления, именно с их помощью обеспечивается бесперебойная циркуляция источника тепла в системе

Конечно, к выбору циркуляционного насоса необходимо подойти более осознанно и требовательно, понимая, что от этого во многом зависит эффективность и бесперебойность его использования, что так важно для многоквартирных домов. Такие насосы надежны, эффективны и отлично показали себя даже в многоквартирных домах

Безусловно, такой насос также должен подбираться исходя из напора. Напор циркуляционного насоса не имеет никакой связи, а, соответственно, зависимости от высоты здания. Главное здесь — гидравлическое сопротивление трассы. И вот тут для расчета потребуется следующая формула:

H = (R * L + Z сумма) / (p * g), где:

R — потери;

L — протяженность трубопровода, измеряющаяся в метрах;

Z сумма — суммарное число коэффициентом запаса для конструктивных элементов трубопровода (для фитингов и арматуры эта величина равна 1,3; для термостатических вентилей — 1,7; а для смесителей — 1,2);

р — плотность воды, из школьного курса физики мы помним, что она составляет 1000 кг/м3;

g — ускорение свободного падения, величина которого берется в среднем значении — 9,8 м/с2.

Получается, зная все основные параметры определить тот напор воды, который необходим вам в конкретной ситуации, довольно просто, для этого вам не придется привлекать специалистов.

Пример расчета напора погружного насоса

В заданных условиях скважинный насос используется в следующей системе водообеспечения:

• скважина – 35 м от поверхности;
• уровни – динамический 15 м, статический 10 м;
• дебит – 4 м 3 ежечасно;
• удаление от коттеджа – 30 м;
• высшая точка сантехнического прибора – 5 м (мансарда).

Схема установки скважинного насоса и графический расчет напора.

Согласно нормативам СНиП, СанПиН, скважину следует удалить от здания на 50 – 20 м, от септика автономной системы водоотведения на 15 м. на первом этапе определяется перепад высот:

Н 1 = отметка сантехприбора + динамический уровень = 5 + 15 = 20 м.

Для подсчета потерь напора необходимо рассмотреть схему водопровода:

• от скважин до дома обычно используется 32 мм труба из полипропилена;
• внутренняя разводка выполняется 25 мм трубой из этого же материала;
• в схеме присутствует один вентиль, два тройника (полив + бытовая линия), три обратных клапана, один отвод 90 градусов;
• согласно предыдущему расчету, производительность равна 1,73 куба, значение округляется до табличного 1,8 м 3 /ч;
• потери составят 30 м, напор свободного излива принимается равным 20 м, перепад высот определен выше, составляет 20 м, таким образом, напор оборудования должен превышать 70 м.

Характеристики каждого насоса для скважины, рассмотренного на предыдущем этапе, удовлетворяют заданным условиям эксплуатации. Скважина оборудуется любым из них в соответствии с имеющимся бюджетом. Вычисления не будут полными без расчета гидроаккумулятора, необходимого для обеспечения запаса воды, увеличения ресурса насосного оборудования, сглаживания гидроударов внутри системы водообеспечения.

Практические моменты, связанные с давлением в работе системы водопровода

Подбирая насосное оборудование для скважины, показатель давления учитывается в основном для расчета возможностей подъема воды на поверхность и транспортировки ее до точки слива. Однако, как показывает практика, давление существенно влияет и на другие элементы системы водопровода частного дома.

Первым, наиболее важным элементом в системе водопровода который должен подбираться по своим показателям для соответствия насосу является обратный клапан. Подбор клапана необходимо проводить в соответствии с максимальным показателем давления насоса. Несоответствие показателей рабочего давления клапана чаще всего приводит к выходу его из строя, и как следствие невозможностью использовать гидроаккумулятор для накопления воды в системе.

Давление насоса также влияет и на выбор труб для трубопроводов. Как и подающий трубопровод от горловины насоса до гидроаккумулятора, так и трубы внутренней разводки дома должны выдерживать максимальное давление, выдаваемое насосом. Включение и выключение насоса, проводимое реле давления также должно соответствовать максимальным показателям рабочего давления насоса.

В практике измерение давления работающей установки осуществляется при помощи манометра. При этом для более объективного и точного определения показателя рекомендуется ориентироваться не только по манометру реле управления, но и установить рабочий манометр непосредственно при выходе трубы со скважины. Показатели этих приборов помогут определить максимальное – пиковое давление насоса во время работы, и установить минимальное давление в системе водопровода, необходимое для включения оборудования для подачи воды в систему.

О поверхностных насосах

Второе название этого типа насоса, насос самовсасывающий поверхностный. По самому названию, понятно, что данный тип насоса предназначен для забора воды с небольших глубин, и подаче забранной воды на высоты, значительно превышающие глубину забора.

Источники индивидуального водоснабжения для поверхностного насоса, неприхотливы и проще в устройстве. Подойдут: открытый водоем, неглубокий колодец, простая скважина длинной до 8 метров.

Простое правило! Устанавливается поверхностный насос не далее 4 кратной глубины забора воды. Если насос поднимает воду с 4-х метров, то стоять от скважины он может не дальше 16 метров.

Сложное правило! На самом деле (более точно) зависимость между глубиной забора воды и местом установки насоса не линейная. Более точное место установки поверхностного насоса лучше определить по таблице: