Водяной насос — это механизм, применяемый для перекачки жидкостей на протяжении долгого времени. Без него сложно обойтись ни на дачном, ни на усадебном участке. Насосы предназначены для подачи воды из колодцев и скважин в систему полива и орошения, заполнения резервуаров влагой, обеспечения непрерывной работы водоснабжения, выкачки воды при осушении территорий.
Виды насосов, применяемые в быту
Общие сведения о насосах утверждают, что они представляют собой агрегаты, основная функция которых — перемещение жидкостей с использованием создаваемого искусственно давления. Иными словами, насос — это гидравлический механизм, преобразующий механическую энергию привода в энергию воды, обеспечивающую её движение. Существует множество видов подобных аппаратов, каждый предназначен для выполнения конкретных задач в определённых условиях. Агрегаты различаются не только по конструкции, но и по способу транспортировки воды. В быту в частных домах применяют центробежные, вихревые и вибрационные насосы. Также данные виды могут быть как погружными, так и поверхностными, т.е. внешними по отношению к жидкости.
Центробежные аппараты
Гидромашины центробежного типа являются самыми популярными и востребованными агрегатами для бытового использования. Такая популярность объяснима: центробежные аппараты имеют простую конструкцию и легко ремонтируются в бытовых условиях. Это также очень надёжные насосы, характеризующиеся долговечностью в эксплуатации. Центробежный насос состоит всего из двух основных элементов: корпуса (улитки) и рабочего колеса с лопатками. Принцип действия центробежного аппарата ясен:
- вода, поступающая в камеру с вращающимся рабочим колесом, захватывается его лопатками;
- в камере возникает центробежная сила, прижимающая воду к стенкам корпуса;
- из-за появления избыточного давления в диффузоре вода выталкивается через выходной патрубок;
- одновременно при выходе воды из диффузора создаётся разрежение в центре камеры, что способствует всасыванию жидкости через впускной патрубок.
Центробежные агрегаты — это водяные насосы для домашнего использования. Поэтому их можно использовать для решения следующих задач.
- Для подачи воды в систему полива и орошения растений. При этом гидромашины осуществляют откачку жидкости из колодцев и скважин, из наземных резервуаров, а также из естественных или искусственных водоёмов.
- Устройства позволяют подать воду в автономные системы водоснабжения.
- Агрегаты позволяют удалять скопившуюся воду в погребах, подвальных помещениях и на территории дачного участка.
Вихревые гидромашины
Основной элемент вихревого аппарата так же, как и у центробежного, — это рабочее колесо, однако его конструкция отличается от крыльчатки центробежного устройства.
Крыльчатка представляет собой диск с лопастями по окружности. Диск устанавливается в корпус с впускными и выпускными патрубками в верхней его части. На рисунке ниже показано строение вихревого насоса.
Крыльчатка устанавливается эксцентрично относительно кольцевого отвода. Жидкость подаётся в камеру по касательной к крыльчатке и перемещается по всему кольцу за счёт центробежных сил. Оба канала — впускной и выпускной — разделены перегородкой. У входного патрубка при вращении крыльчатки создаётся разрежение, которое способствует всасыванию жидкости. На выходе формируется избыточное давление, выталкивающее воду из устройства.
На следующем рисунке показано различие в конструкции между центробежным и вихревым насосом.
Благодаря способности вихревых аппаратов создавать высокий напор жидкости (в 3–9 раз выше, чем у центробежных) при небольшой подаче, их чаще применяют на насосных станциях для водоснабжения. Ведь чтобы подать воду в квартиру на девятом этаже или выше, необходимое давление в системе достигается именно вихревыми насосами.
Также вихревой насос – универсальный агрегат, способный перекачивать жидкостно-газовые смеси и летучие жидкости, например керосин, бензин и прочие. Поэтому данное устройство используют и в системах заправки.
Вибрационные
Аппараты вибрационного типа особенно популярны среди дачников благодаря небольшому энергопотреблению и невысокой цене (от 800 до 1500 рублей).
Но при выборе насоса для перекачки воды следует помнить, что вибрации губительны для любого механизма. В числе прочего, вибрационные аппараты редко служат более 2 лет.
На следующем рисунке изображено внутреннее устройство вибрационного аппарата для перекачки воды.
Как видно, насос не имеет вращающихся деталей. В качестве двигателя используется электрическая катушка (2) (см. рисунок), создающая магнитное поле. Этим полем вращается якорь (4), установленный на штоке (5). Также на штоке закреплён поршень (11). Когда он вместе со штоком движется вниз, в верхней камере образуется разрежение, и открывается клапан (10), что запускает поступление воды в камеру. После исчезновения магнитного поля шток поднимается вместе с поршнем. При этом впускной клапан закрывается, выпускной — открывается, и вода выходит под давлением наружу.
Из-за переменного тока, питающего катушку, магнитное поле возникает импульсами с частотой 50 Гц. То есть поршень движется вниз-вверх с частотой 100 раз в секунду.
Вибрационный насос для воды можно использовать для следующих целей:
- откачка воды из recién выкопанного колодца для его очистки;
- подача воды из колодца для бытовых нужд;
- подача воды из различных ёмкостей (баки, цистерны и пр.);
- откачка воды из затопленных помещений;
- выкачивание воды из траншей и котлованов;
- подача воды для полива из открытых водоисточников, таких как река, озеро, бассейн.
Использовать вибрационный насос для подачи воды из скважины не рекомендуется. Это связано с тем, что вибрации могут привести к обрушению стенок скважины. Обвал стенок полностью выведет её из строя, да и насос окажется засыпанным землёй на большую глубину, что затруднит извлечение.
Поверхностные и погружные устройства
На рынке насосного оборудования представлены два типа агрегатов для перекачки жидкости: погружные и поверхностные. Вторые нередко называют насосными станциями и они работают по принципу всасывания. Насосные станции могут содержать либо центробежные, либо вихревые насосы. Эффективность их работы напрямую зависит от высоты подъёма жидкости. Практически бытовые устройства способны поднимать воду с глубины не более 8 м.
Устройства, рабочая часть которых находится в жидкости, называют погружными. Эти аппараты могут быть как вибрационными, так и центробежными, о конструкциях которых говорилось выше. Главное преимущество погружных насосов перед поверхностными состоит в возможности подачи воды с глубины более 8 метров. Особенно это актуально в засушливый период, когда уровень грунтовых вод снижается.
Совет! Если вы выбираете между насосной станцией и погружным насосом, отдавайте предпочтение тому типу, который лучше подходит под ваш источник водозабора. Поверхностный насос оптимален для неглубоких источников — например, абиссинских колодцев. Но если нужно поднять воду из артезианской скважины, лучше взять погружной агрегат: поверхностный не справится.
Характеристики для выбора насоса
Если вы решились провести водопровод на дачном участке или в частном доме, который будет снабжаться водой из колодца или скважины, выбор насоса следует осуществлять после точных расчётов. Они должны учитывать длину трубопровода, глубину погружения гидромашины, расстояние до статической отметки воды и прочие параметры. При выборе оборудования для подачи воды важно детально изучить основные характеристики насоса: мощность потребления, производительность, напор и уровни шума.
Потребляемая мощность
Мощность насоса — рабочая характеристика, которую следует учитывать при монтаже. Чем мощнее агрегат, тем нужнее сечение проводки для его подключения. Кроме того, если в доме слабая электропроводка, потребуется провести отдельную линию электропитания и установить на ней защиту в виде автоматического выключателя.
Производительность
Объём жидкости, перекачиваемый за фиксированное время, определяет расход насоса, то есть его производительность. Параметры рассматриваются в л/мин или м3/ч.
Стоит помнить, что чем глубже устройство погружено в скважину, тем ниже будет его производительность. Поэтому эти показатели учитывают при расчётах.
Напор
Чтобы правильно подобрать насос, необходимо рассчитать напор, который определяется как энергия, передаваемая жидкостью движущими элементами агрегата, например поршнем или крыльчаткой. Проще говоря, напор насоса — это высота, на которую можно поднять воду. Единица измерения — метры.
Совет! Этот параметр особенно важен при расчётах водоснабжения дома, состоящего из нескольких этажей. Правильный расчёт напора позволяет без проблем пользоваться точками водозабора на самых верхних этажах.
Уровень шума
Поскольку агрегат работает от электродвигателя, шум неизбежен. Чаще всего шум создаётся вращением подшипников и крыльчатки. В руководстве к агрегату указывается уровень шума. Поэтому подбор насоса следует делать не только по мощности, производительности и напору, но и по уровню шума.
Если выбранный насос окажется достаточно шумным, его целесообразно устанавливать в подвальном помещении или в отдельном сооружении от дома.
Совет! При установке агрегата в подвале следует обшить помещение звукоизоляцией, а фундамент — виброизолировать.
Если же вы планируете покупать погружной агрегат, то беспокоиться о шуме особо не стоит — он будет работать глубоко под землёй, которая сама по себе служит хорошим звукоизолятором.
Расчет параметров погружного насоса
Перед выбором погружного насоса рекомендуется выполнить расчёт таких параметров, как производительность и напор.
Расчет производительности
Чтобы оборудование полностью удовлетворяло водозабор жильцов, следует правильно рассчитать производительность насоса перед покупкой. Общий расход воды можно узнать, суммируя его потребление на всех точках воды в доме. Для упрощения расчётов можно воспользоваться приведёнными ниже усреднёнными расходами.
После суммирования расходов всех точек водозабора нужно вычислить расход воды в системе. Этот показатель будет заметно ниже суммарного, так как вероятность одновременного использования всех точек достаточно мала. Для расчета также можно применить приведённую далее таблицу.
В столбцах с серой заливкой указаны максимальные потоки при одновременном использовании всех точек забора. В белых столбцах — рассчитанные значения потребления, которые и отражают реальное потребление воды.
Важно! Поскольку в описании агрегата его производительность приводится не в литрах за секунду, а в м3/ч, полученное по таблице значение нужно умножить на коэффициент 3,6.
Допустим, в дачном доме имеются следующие точки водозабора:
- унитаз с расходом – 0,1 л/с;
- умывальник со смесителем – 0,12 л/с;
- стиралка (автомат) – 0,25 л/с;
- кухонная мойка со смесителем – 0,12 л/с;
- душевая кабина со смесителем – 0,12 л/с;
- водонагреватель – 0,1 л/с.
Суммируя общий расход от всех точек, получаем: 0,1 + 0,12 + 0,25 + 0,12 + 0,12 + 0,1 = 0,81 л/с. Но так как вокруг дома есть сад и огород, к этому значению добавляют расход поливочного крана, равный 0,3 л/с: 0,81 + 0,3 = 1,11 л/с. Затем ищут в таблице ближайшее значение к 1,11. Напротив него стоит 0,58 л/с. Это и есть реальный расход дома. Полученный результат переводят в м3/ч: 0,58 × 3,6 = 2,008 м3/ч.
Подводим итог: расход воды на этом дачном участке составляет примерно 2 м3/ч. Исходя из этого, подбирают насос с производительностью чуть больше 2 м3/ч.
Расчет напора
Чтобы рассчитать напор для погружного насоса, применяется следующая формула: Нтр = Нгео + Нпотерь + Нсвоб
- Нтр — требуемый напор.
- Нгео — перепад высот между самой верхней точкой водозабора и местом расположения аппарата.
- Нпотерь — суммарные потери в трубопроводе. Потери возникают из-за трения воды по магистрали, а также по изгибам, тройникам и другим элементам. Нпотерь берётся по таблицам ниже. Первая таблица — для полимерных труб, вторая — для металлических.
- Нсвоб — напорная характеристика, определяющая свободный напор на излив. От неё зависит комфортность использования водопровода. Обычно берут средний показатель 15–20 м.
Итак, для выполнения расчета напора погружного насоса имеются такие данные:
- колодец глубиной 30 м;
- расстояние до воды от поверхности грунта – 10 м (статический уровень);
- динамический уровень (определяет, насколько опускается зеркало воды при работе аппарата) – 15 м;
- насос установлен на 1 метр ниже динамического уровня, то есть на глубине 16 м;
- объём выкачиваемой воды — 3 м3/ч;
- жилой дом удалён от источника на 20 м;
- пластиковая труба диаметром 32 мм;
- по дому проложена пластиковая труба 25 мм диаметром и длиной 15 метров;
- точки водозабора на 2-м этаже (для примера взята высота 5 метров);
- в системе установлено 2 обратных клапана, 3 тройника, 2 угла по 90° и 1 запорный клапан.
Сначала вычисляют Нгео. Этот показатель равен сумме динамического уровня и максимальной высоты точки забора: Нгео = 15 + 5 = 20 м. Далее суммируются потери в системе. В таблице потерь для труб из пластика ищут строку для расхода 3 м3/ч.
Важно! Следует учитывать, что значения в таблице приведены для длины трубопровода 100 м. Поэтому все значения нужно делить на 100.
Итак, в таблице выбираем значения для трубы 32 мм (1,54) и 25 мм (2,54). Затем считаем потери для остальных деталей: клапан и тройник — 4, а угол с вентилем — 1. Теперь можно посчитать суммарные потери: (1,54 × 20 / 100) + (2,54 × 15 / 100) + ((3 + 2) × 4) + ((1 + 1) × 1) ≈ 21,689 (примерно 22 метра). Затем подставляем в формулу Нтр = Нгео + Нпотерь + Нсвоб: Нтр = 20 + 22 + 15 = 57 метров. В итоге для данного примера нужен агрегат с производительностью 3 м3/ч и напором не менее 57 метров.
Расчет мощности
Стоит знать, что расчет мощности агрегата — весьма сложный процесс с применением сложных формул и множества переменных. Поэтому разумнее подойти к этому вопросу с другой стороны: сначала определить такие параметры аппарата, как производительность и напор, а по полученным данным подобрать модель насоса. В инструкции к нему и будет указана потребляемая мощность устройства.
Расчет параметров поверхностного аппарата
Как уже упоминалось, насосные станции работают с колодцами, где вода находится на глубине не более 8 метров от поверхности. Но при установке агрегата нужно учитывать и расстояние до колодца, зависящее от глубины забора воды. Например, если забор воды ведётся с глубины 4 м, то станцию можно разместить на расстоянии 16 м от колодца. Для более точных расчётов приведена таблица ниже.
Расчет производительности
Для поверхностной станции производительность рассчитывается по тому же принципу, что и для погружного устройства. Как именно — рассмотрено выше.
Расчет напора
Чтобы узнать напор поверхностной станции, не требуется сложных расчётов. Напор вычисляется по простой формуле: Н = A + B + D. Расшифровку формулы см. на следующем рисунке:
Совет! Для определения потерь на трение можно воспользоваться соответствующей таблицей, приведённой в разделе, где рассматривался расчет напора погружного насоса.
Свежие новости о гаджетах и технологиях в нашем Телеграм-канале.
