Насосы

Для децентрализованного водоснабжения чаще всего используются наиболее распространенные источники воды: колодцы (глубина, как правило, не превышает 10–15 м) и скважины (глубина исчисляется десятками метров). С этим связана конструкционная классификация насосов на поверхностные и погружные (табл 1, 2, 3). Поверхностные размещаются в доме или рядом с колодцем. Погружные (скважинные) насосы на конце шланга опускаются в скважину или водоем. Поверхностные насосы обычно дешевле, но имеют существенные ограничения по глубине всасывания. Так, для подъема воды с глубины не более 8–9 м используется простейший насос без всяких хитрых приспособлений, а для транспортировки воды с глубин порядка 20–30 м используется эжектор — специальное устройство, опускаемое в колодец на конце шланга. С ростом глубины производительность поверхностного насоса с эжектором падает, а потребляемая мощность и сложность конструкции растет. Как результат, в области глубин около 25 м, цены на поверхностные и скважные насосы практически уравниваются, а на глубинах свыше 30 м выгода оказывается на стороне скважных систем.

таблица 1

таблица 2

таблица 3

Простые поверхностные самовсасывающие насосы могут брать воду из открытых водоемов, мелких колодцев и даже скважин. Однако максимальная глубина, с которой возможна подача воды, ограничена величиной атмосферного давления, и по законам физики для реальных насосов не может превышать 7–8 м. Большинство насосов этого типа имеет производительность до 3–5 кубометров воды в час и может создавать напор до 45–60 метров водяного столба (4,5–6 бар). Если такой насос объединить в один агрегат с мембранным гидроаккумуляторным баком и реле давления, получится автоматическая станция водоснабжения. Но следует учитывать, что каждые 10 м горизонтального участка между домом и колодцем соответствуют 1 м глубины колодца. Поэтому, если, например, глубина, с которой требуется доставить воду, составляет 8,5 м, а расстояние от коттеджа до источника воды около 30 м, обычный поверхностный насос в этом случае не подойдет. Тогда следует использовать поверхностный насос эжекторного типа, который теоретически способен качать воду с глубины до 40 м (такая модель подойдет и для небольшой скважины). Эжектор представляет собой водоструйный насос или трубку Вентури, в которую направляется часть воды, поднимаемой самовсасывающим насосом. Большинство автоматических станций водоснабжения с эжектором могут стабильно работать при глубине зеркала воды до 18–20 м.

Из глубокой скважины воду извлекают погружными насосами. Их можно легко опознать по характерной форме: изготовленные из нержавейки длинные и узкие цилиндры, способные пройти в отверстие скважины небольшого диаметра (3–5 дюймов) и подать воду с большой глубины. По конструкции они, как правило, многоступенчатые. Есть модели, которые могут устанавливаться на незначительной глубине и обеспечивать небольшие объемы воды. Другие способны создавать напор до нескольких сотен метров водяного столба и выдавать до нескольких десятков и даже сотен кубометров в час.

Характеристики насоса зависят от проведенного расчета расхода воды и выбранного источника водоснабжения. Мощности насоса должно хватать, чтобы обеспечить водой все краны в доме. Лучше всего выбирать насосную установку с производительностью, равной или слегка превышающей максимальный единовременный и часовой расход воды. Результатом неправильного выбора насосной установки может стать дефицит воды или слабый напор. Перебор мощности тоже ни к чему хорошему не ведет. Когда производительность насоса превышает возможности источника воды (дебет скважины или колодца), насос переходит в режим так называемого «сухого хода». Как показывает практика, такие насосы долго не живут. Дебит шахтного колодца или скважины в песчаной породе меньше, чем в артезианской, и может быть ниже фактического суточного расхода воды. Это приводит к периодическому понижению ее уровня. Поэтому производительность насоса и периодичность его включения необходимо согласовывать как с расходом воды, так и с дебитом скважины.

При выборе насоса, прежде всего, следует обратить внимание на его технические характеристики. На бирке насоса обозначаются: максимальная производительность (л/мин) — зависит от пропускной способности всасывающей трубы и мощности насоса. Нужно сравнить производительность насоса с требуемой потребностью в воде. Глубина всасывания (м) — характеризует максимальную глубину, с которой насос может поднять воду. Нужно сравнить с глубиной колодца (скважины). Максимальный напор (м) — показывает, на какую высоту насос способен поднять воду от точки всасывания до самой верхней точки. Нужно сравнить требуемую для вашего коттеджа величину гидронапора (рис. 2) с максимальным напором насоса.

При проектировании водопровода в загородном доме первым делом необходимо определить требуемый расход воды. Для этого прогнозируется число жильцов в доме, подсчитывается количество и расположение точек отбора воды (краны, унитазы, ванны, стиральная машина и т. п.). Составление полного перечня позволяет правильно рассчитать параметры будущей системы водоснабжения и обеспечить хороший напор при включении любого количества кранов. Максимальный часовой расход определяется наибольшим потреблением воды в течение суток. Современные нормы потребления воды колеблются в пределах 220–230 литров в сутки для городского человека, за городом существенно выше. В целом водопотребление семьи из 4-х человек составляет около 1000 литров в сутки. А если включить в расход воду для посудомоечной машины, ванны, фонтана, бассейна, то он может достигнуть 5000–7000 литров в сутки.

Расход воды в течение суток — показатель случайный, зависящий от присутствующих в доме людей и их намерений. Одновременно могут включаться несколько потребителей, в том числе значительно удаленные (в гараже, в бане, в системе полива) от источника водоснабжения и напор воды для каждого из них должен отвечать вышеприведенным требованиям. Важно определить два наиболее критичных режима работы водопровода: поддержание необходимого напора воды при ее максимальном расходе и ограничение напора при отсутствии расхода. Поэтому давление, создаваемое в водопроводе насосом, обязано поддерживать все показатели напора как для отдельных водоразборных кранов, так и для всей системы в целом.

Требуемый напор определяется гидравлическим сопротивлением системы (труб, фитингов, вентилей и других приборов), высотой, на которую необходимо поднять воду (гравитационная составляющая), и некоторыми другими параметрами, но выполнения этого требования еще недостаточно для нормальной работы всего водопровода. Чтобы создать необходимый напор для конечных точек водоразбора, нормальное давление воды в сантехнических приборах принимаются по таблице СНиПа (табл. 4) или по техническим паспортам на оборудование. Для определения точного напора и расхода воды необходимо обратиться к специалистам: инженерам-сантехникам либо воспользоваться СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» и произвести гидравлический расчет самостоятельно. В противном случае неправильная оценка требуемого давления, и как следствие, неправильный выбор диаметра и материала труб, приведет к дефициту воды или недостатку напора.

таблица 4

Для грубого определения производительности насоса прогнозируется и проектируется количество водоразборных точек во всем доме. Из СНиПа или таблицы выше, выписываем рабочее давление для каждой точки водоразбора и суммируем их. К полученной сумме приплюсовываются потери давления, возникающие при транспортировке воды по вертикали: подъеме из колодца или скважины и подаче на этажи (рис. 2). Это так называемая гравитационная составляющая, учитывающая глубину скважины (колодца) и высоту этажей: для первого этажа ее принимают равной 10 метрам водяного столба, а для каждого следующего увеличивают на 4 м. Далее приплюсовываются потери давления на фитингах (углах поворота, тройниках и коллекторах) и на прямых горизонтальных участках труб. Эти данные нужно брать из технических характеристик производителей труб и фитингов, либо взять приближенную цифру: они составляют до 30% от всех потерь давления в трубопроводе. В результате сложения всех потерь давления получаем требуемый напор воды, который должен обеспечить насос. Выбираем по напору насос и сравниваем часовой или минутный расход воды из таблицы с максимальной производительностью этого насоса и, если возможно, с дебетом источника воды. Также сравниваем производительность насоса с нормативными данными, насос должен обеспечивать: при отсутствии регулирующей емкости — не менее общего максимального секундного расхода воды; при наличии водонапорного или гидропневматического бака, работающих в повторно-кратковременном режиме — не менее общего максимального часового расхода воды.