Подобрать насос по расходу и напору

Большинство автономных систем отопления, которые используются для обогрева загородных домов и дач, сегодня оснащаются циркуляционными насосами. Чтобы при установке такой гидравлической машины добиться требуемых результатов, необходимо выполнить предварительный расчет циркуляционного насоса для системы отопления и, основываясь на полученных значениях, выбрать насосное оборудование с соответствующими характеристиками.

Сферы использования циркуляционных насосов

Главная задача циркуляционного насоса состоит в том, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя по элементам отопительной системы. Проблема поступления в радиаторы отопления уже остывшей воды хорошо знакома жильцам верхних этажей многоквартирных домов. Связаны подобные ситуации с тем, что теплоноситель в таких системах перемещается очень медленно и успевает остыть, пока достигнет участков отопительного контура, находящихся на значительном отдалении.

При эксплуатации в загородных домах автономных систем отопления, циркуляция воды в которых осуществляется естественным путем, тоже можно столкнуться с проблемой, когда радиаторы, установленные в самых дальних точках контура, еле нагреваются. Это также является следствием недостаточного давления теплоносителя и его медленного движения по трубопроводу. Избежать подобных ситуаций как в многоквартирных, так и в частных домах позволяет установка циркуляционного насосного оборудования. Принудительно создавая в трубопроводе требуемое давление, такие насосы обеспечивают высокую скорость движения нагретой воды даже к самым отдаленным элементам системы отопления.

Свою эффективность системы отопления с естественной циркуляцией жидкости, переносящей тепловую энергию, проявляют в тех случаях, когда их используют для обогрева домов небольшой площади. Однако, если оснастить такие системы циркуляционным насосом, можно не только повысить эффективность их использования, но и сэкономить на отоплении, снизив количество потребляемого котлом энергоносителя.

По своему конструктивному исполнению циркуляционный насос представляет собой мотор, вал которого передает вращение ротору. На роторе устанавливается колесо с лопатками – крыльчатка. Вращаясь внутри рабочей камеры насоса, крыльчатка выталкивает поступающую в нее нагретую жидкость в нагнетательную магистраль, формируя поток теплоносителя с требуемым давлением. Современные модели циркуляционных насосов могут работать в нескольких режимах, создавая в системах отопления различное давление перемещающегося по ним теплоносителя. Такая опция позволяет быстро прогреть дом при наступлении холодов, запустив насос на максимальную мощность, а затем, когда во всем здании сформируется комфортная температура воздуха, переключить устройство на экономичный режим работы.

Все циркуляционные насосы, используемые для оснащения систем отопления, делятся на две большие категории: устройства с «мокрым» и «сухим» ротором. В насосах первого типа все элементы ротора постоянно находятся в среде теплоносителя, а в устройствах с «сухим» ротором только часть таких элементов контактирует с перекачиваемой средой. Большей мощностью и более высоким КПД отличаются насосы с «сухим» ротором, но они сильно шумят в процессе работы, чего не скажешь об устройствах с «мокрым» ротором, которые издают минимальное количество шума.

Для чего необходимо выполнять расчет

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления, должен эффективно решать две основные задачи:

1. создавать в трубопроводе такой напор жидкости, который будет в состоянии преодолеть гидравлическое сопротивление в элементах отопительной системы;
2. обеспечивать постоянное движение требуемого количества теплоносителя через все элементы отопительной системы.

Чтобы циркуляционный насос был в состоянии справляться с решением вышеперечисленных задач, выбирать такое устройство следует только после того, как будет сделан расчет отопления.

При выполнении такого расчета учитывают два основных параметра:

• общую потребность здания в тепловой энергии;
• суммарное гидравлическое сопротивление всех элементов создаваемой отопительной системы.

После определения данных параметров уже можно выполнить расчет центробежного насоса и, основываясь на полученных значениях, выбрать циркуляционный насос с соответствующими техническими характеристиками. Подобранный таким образом насос будет не только обеспечивать требуемое давление теплоносителя и его постоянную циркуляцию, но и работать без чрезмерных нагрузок, которые могут стать причиной быстрого выхода устройства из строя.

Как правильно рассчитать производительность насоса

Такой важный параметр циркуляционного насоса, как его производительность, указывает на то, какое количество теплоносителя он может переместить за единицу времени. Расчет производительности циркуляционного насоса, которая обозначается буквой Q, выполняется по следующей формуле:

Q = 0,86R/TF–TR.

Параметры, которые используются в данной формуле, указаны в таблице.

Таблицы из текста

Потребность помещений дома в количестве тепла для их обогрева, которая обозначается буквой R, определяется в зависимости от климатических условий местности, в которой такой дом расположен. Так, для домов, которые эксплуатируются в условиях европейского климата, выбирают следующие значения данного параметра:

• частные дома небольшой и средней площади – 100 кВт на 1 м²;
• многоквартирные дома – 70 кВт на 1 м² площади их помещения.

В том случае, если расчет производительности насоса для отопления выполняется для зданий с низкими теплоизоляционными характеристиками, значение тепловой мощности, подставляемое в формулу, следует увеличить. Для производственных помещений, а также помещений, расположенных в зданиях с хорошей теплоизоляцией, значение параметра R принимают равным 30–50 кВт/м².

Как рассчитать гидравлические потери отопительной системы

На выбор циркуляционного насоса по его мощности и создаваемому им напору, как уже говорилось выше, оказывает влияние и такой важный параметр отопительной системы, как гидравлическое сопротивление, которое создают все элементы ее оснащения. Зная гидравлическое сопротивление, создаваемое отдельными элементами отопительной системы, можно рассчитать высоту всасывания насоса и, руководствуясь таким параметром, подобрать модель оборудования по мощности и создаваемому напору. Для расчета высоты всасывания насоса, которая обозначается буквой H, нужна следующая формула:

H = 1,3x(R1L1+R2L2+Z1……..Zn)/10000.

Параметры, используемые в данной формуле, указаны в таблице.

Значения R1 и R2, используемые в данной формуле, следует выбирать по специальной информационной таблице.

Значения гидравлического сопротивления, создаваемого различными устройствами, которые применяются для оснащения систем отопления, обычно указываются в технической документации на них. Если таких данных в паспорте на устройство нет, то можно воспользоваться приблизительными значениями гидравлического сопротивления:

• отопительный котел – 1000–2000 Па;
• сантехнический смеситель – 2000–4000 Па;
• термоклапан – 5000–10000 Па;
• прибор для определения количества тепла – 1000–1500 Па.

Существуют специальные информационные таблицы, по которым можно определить гидравлическое сопротивление практически для любого элемента оснащения отопительных систем.

Зная высоту всасывания, для расчета которой используется вышеуказанная формула, можно оптимально выбрать насосное оборудование по его мощности, а также определить, каким должен быть напор насоса.

Как выбрать циркуляционный насос по количеству скоростей

Обычно современные модели циркуляционных насосов оснащаются регулирующим механизмом, позволяющим изменять скорость их работы. Используя такой механизм, имеющий, как правило, три ступени регулировки, можно настраивать насос по расходу жидкости, подаваемой в систему отопления. Так, при резком похолодании на улице и, соответственно, в доме, насос можно включать на максимальную скорость работы, а при потеплении выбирать другой режим.

Элементом управления, при помощи которого изменяют скорость работы циркуляционного насоса, выступает рычаг на корпусе устройства. Отдельные модели циркуляционных насосов оснащаются системой авторегулирования скорости их работы, которая изменяется в зависимости от температурного режима в помещении.

Приведенная выше методика – это только один пример выполнения расчетов, которые необходимы для того, чтобы выбрать циркуляционный насос для теплого пола или системы отопления. Специалисты, занимающиеся системами отопления, используют различные методики расчета напора насоса (а также производительности и других параметров таких устройств), позволяющие подбирать такое оборудование по его мощности и создаваемому давлению. Во многих случаях собственнику дома, в котором необходимо смонтировать отопительную систему, можно даже не задаваться вопросами о том, как рассчитать мощность насоса и как подобрать насосное оборудование. Многие производители предоставляют услуги квалифицированных специалистов или предлагают воспользоваться онлайн-сервисами по расчету параметров циркуляционного насоса и его выбору для систем отопления или теплого пола.

Выбирая мощность циркуляционного насоса, следует принимать во внимание, что все предварительные расчеты выполняют, исходя из значений максимальных нагрузок, которые такое оборудование может испытывать в процессе эксплуатации.

В реальных условиях эксплуатации такие нагрузки будут ниже, что даст вам возможность сделать выбор насоса, технические характеристики которого несколько ниже рассчитанных. Выбор менее мощного насоса при таком подходе не отразится на эффективности его использования в системе отопления. В том случае, если мощность насоса, который вы выбрали, значительно выше значений, полученных при расчете, это не улучшит работу отопительной системы, но при этом увеличит ваши расходы на оплату электроэнергии.

Помочь сделать выбор циркуляционного насоса из нескольких моделей по их напорно-расходным характеристикам и скорости работы помогает специальный график. При построении такого графика используются реальные значения напора и расхода, необходимые для нормального функционирования системы отопления, а также значения, которые соответствуют конкретным моделям насосного оборудования, работающего на различных скоростях. Чем ближе точки, расположенные на двух графиках, тем больше подходит насос для его использования в системе отопления.

met-all.org

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

---

Как подобрать насос по параметрам «расход» и «напор».

Форма подбора насоса представляет собой набор полей с фильтрами отбора.
Любое поле фильтра подбора насосов можно не заполнять, если в этом нет необходимости.
В группе полей «Конструкция насоса» опции сгруппированы в разных терминологиях. Вибрать можно только в одном поле, остальные автоматически обнулятся.

Переключатель «Подсоединение» позволяет отфильтровать насосы з муфтовым подсоединением от насосов с фланцевым подсоединением. Муфтовое подсоединение в контексте подбору это соединение с помощью резьбы любого вида как внешней, так и внутренней. Насоси, которые имеют в качестве опции дополнительные резьбовые фланцы, также считаются муфтовыми. Фланцевое подсоединение в контексте подбора это любое фланцевое подсоединение, включая овальные фланцы.

Переключатель «Двигатель» позволяет отфильтровать насосы с трехфазным двигателем от насосов с однофазным двигателем. Напряжение питания игнорируется.

Флажок «Только склад» позволяет отфильтровать заказные насосы от насосов, которые могут находиться на складе в Украине. Критерий не стопроцентний, показывает только тенденцию.

Флажок «Рекомендуемые» отфильтрует насосы с хорошим соотношением цена / качество. Фильтр очень субъективный, поскольку основывается только на нашем личном мнении.

Поля «расход» и «напор» имеют дополнительную опцию «приоритет». Она указывает на то, какой параметр должен рассчитываться точно, то есть если «приоритет» установлен на «расход», то в результаты подбора попадут насосы, гидравлическая характеристика которых по расходу будет точно соответствовать запросу, а по напору -15+40% от запрашиваемой.

В результаты подбора выводится список насосов, подходящих по гидравлическим и другим параметрам, указан производитель.

По ссылке на наименовании можно перейти на страницу описания модели.

www.ftg.com.ua

Подбор центробежного насоса

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Кавитация

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается.

Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.

www.ktto.com.ua

Производительность погружного насоса

Для расчета производительности насоса для скважины необходимо знать величину расхода. Этот показатель складывается из расхода жидкости в нескольких сантехнических приборах, используемых одновременно. Для удобства вычислений данные сведены в таблицу:

Расчет производится с поправочным коэффициентом 0,6-0,8, так как вероятность одновременного включения всех потребителей не превышает 60-80% соответственно. В нормативах СНиП присутствуют таблицы, облегчающие расчеты в нестандартных ситуациях (например, проживание семьи из двух человек в двухэтажном особняке с санузлами на каждом этаже). В них заложены значения, основанные на реальном эксплуатационном опыте. Например, если при сложении суммарного расхода по имеющимся сантехническим приборам получается 1 л/с, то в таблице этому значению соответствует реальное потребление 0,55 л/с. Для расчетного расхода 5 л/с, 10 л/с, 15 л/с практические значения составят 1,27 л/с, 1,78 л/с, 2,17 л/с соответственно.

Таким образом, добавляется поправочный коэффициент 3,6. В любом случае дебит насоса должен превышать потребность семьи в воде.

Пример для погружного насоса в коттедже

Расчет для частного коттеджа производится с учетом имеющихся сантехнических приборов:

• унитаз – 0,1;
• умывальник – 0,09;
• кухонная мойка – 0,15;
• водонагреватель – 0,1;
• душ + смеситель – 0,09.

Общий расход в доме получится равным 0,53 л ежесекундно, затем к нему добавляется уличный поливочный кран (0,3 л/с), что составит 0,83 л/с. Данному значению в таблице соответствует реальная характеристика 0,48 л/с, которая после умножения на поправочный коэффициент дает 1,73 куба ежесекундно. Если в паспорте насоса указана производительность в л/ч, то расчеты на последнем этапе изменяются – значение из таблицы достаточно умножить на 3 600 секунд.

В конкретном примере расчета насоса производительность оборудования должна превышать показатель 1,73 куба ежечасно. Сравнив характеристики моделей ведущих производителей, получаем, что для данных эксплуатационных условий подойдут:

Рисунок 2. Модификации насоса

• модель 45 Pedrollo 4SR – 2 м 3 /ч;
• насос 80 Aquatica 96 – 2 м 3 /ч;
• модификация 25Sprut 90QJD – 2 м 3 /ч;
• варианты 63 Водолей НВП, 32 Водолей НВП – 1,8 м 3 /ч.

На этом выбор насоса не заканчивается, так как следующий параметр не менее важен для увеличения эксплуатационного ресурса. Рис. 2.

Напор погружного насоса

Скважинный насос находится внутри перекачиваемой жидкости. Поэтому для этих условий не учитывается разница высот между оборудованием, зеркалом воды. При выборе поверхностных модификаций (обычно, насосная станция) этот параметр присутствует в вычислениях в обязательном порядке.

Расчет насоса по напору производится сложением трех величин:

• изливный напор – принимается 15-20 м;
• потери в трубопроводе – данные сведены в таблицы;
• перепад высот между сантехническими приборами, зеркалом воды.

Таблица потерь давления учитывает трение в трубах из различного материала, фитингах, запорной арматуре, клапанах. Учитывается скорость потока, на которую в большей степени влияет внутреннее сечение труб. Поэтому для вычислений потребуется схема внутренней разводки, наружного водопровода.

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.

Мембранный бак для водоснабжения

Для бытовой скважины применяются гидроаккумуляторы различной конструкции, материалов, объемов. Для вычислений потребуются следующие данные:

Насосы для скважины могут быть погружные и поверхностные.

• номинальная производительность оборудования – 60% от максимальной подачи насоса;
• разница давлений – Р 1 – Р 2 (давление включения на 10% ниже максимального, указанного в паспорте, давление отключения на 10% выше минимального);
• ежечасное число включений – обычно заявлено производителями 100;
• давление включения;
• коэффициент – 0,9 единиц.

Для получения объема мембранного бака необходимо:

• сложить давление включения, единицу, разницу давлений;
• умножить полученное число на 1000, номинальный расход;
• разделить результат на 4, максимальное число ежечасных включений, разницу давлений, коэффициент.

Производители выпускают накопительные баки стандартных объемов, после вычисления необходимого объема гидроаккумулятора останется выбрать ближайший размер с 15% запасом. Колодец обычно используется в зимних/летних схемах водопровода жилищ сезонного, периодического проживания. При каждом отъезде хозяев система консервируется, вода сливается из контуров через спускную магистраль. Объема скважины для этого недостаточно, дополнительный заглубленный в землю резервуар увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому используется бюджетный вариант в виде колодца.

Поверхностные насосы являются самовсасывающими конструкциями, используются при небольших глубинах 8-12 м. Поднять воду из артезианской скважины 100-200 м можно лишь профессиональным оборудованием, которое для бюджета семьи слишком дорого. В них используются эжекторы, скважины удовлетворяют потребности целых коттеджных поселков.

Производительность поверхностного самовсасывающего оборудования вычисляется аналогично предыдущему случаю. При расчете напора учитывается взаимное расположение элементов водопровода:

• насос может располагаться в цоколе, подсобном помещении нижнего этажа, в техподполье, кессоне на устье скважины;
• гидроаккумулятор монтируют на любом уровне.

Вычисления аналогичны расчетам для погружных насосов, однако добавляется вычитание из напора Н б. Это значение потерь в зависимости от высоты бака – разница высот гидроаккумулятора, зеркала водозабора. Если взять вариант расчета для двухэтажного коттеджа со следующими характеристиками:

• удаление источника от здания 20 м;
• подъем воды с глубины 6 м трубой насоса;
• зеркало водозабора на глубине 4 м;
• общая глубина скважины 10 м;
• расположение насоса в кессоне;
• высота санузла 5 м.

Перепад высот составит 5 м. При схеме с двумя 90 градусными отводами, парой вентилей, тремя тройниками, тремя обратными клапанами, аналогичным сечением труб (25 мм внутренняя, 32 мм наружная) от насоса потребуется производительность 3 куба ежеминутно. Потери напора составят 37 м, напор излива 20 м, высота источника 6 м. Таким образом, для автономной системы водообеспечения потребуется насос с напором больше 70 м, что является редкостью у моделей большинства производителей. В данном случае рациональным решением будет использование погружной модификации после аналогичного расчета.

Для организации водоснабжения частного дома перед установкой насосного оборудования, в первую очередь необходимо рассчитать его параметры. При этом необходимо учитывать технические характеристики источника, расстояние до потребителя и объем водозабора. Домовладельцу, самостоятельно монтирующему линию водоснабжения в дом, нет необходимости производить расчет насоса для скважины по сложным формулам — для этого предназначены размещенные в сети онлайн-калькуляторы.

Рис. 1 Онлайн калькулятор для определения объема подачи – внешний вид

Их существенным недостатком является приблизительность полученных результатов — многие важные параметры, влияющие на окончательный результат, не фигурируют во вводных данных. Почти все онлайн-калькуляторы рассчитывают только один из параметров: высоту подъема, производительность или необходимое давление в магистрали, остальные данные приходится определять другими способами. Еще одной проблемой является выбор точного и достоверного калькулятора из множества вариантов, выложенных в сети. Поэтому наиболее правильным решением вопроса, как рассчитать насос для скважины, остается вычисление его параметров по формулам с помощью таблиц потерь и использование калькуляторов в качестве вспомогательного средства для проверки правильности расчетов.

Рис. 2 Онлайн — калькулятор для расчета насоса для водоснабжения

Что необходимо учитывать при расчете водяного электронасоса

Необходимость точного определения параметров насосного оборудования очень важна при обеспечении постоянного водоснабжения частного дома. Если производительность рассчитана неточно, водозаборные устройства будет выкачивать недостаточное количество воды — это потребует его замены и соответственно дополнительных расходов. К еще большим финансовым потерям может привести использование насосного оборудования с большим запасом по параметрам: помимо неоправданных расходов при покупке, в процессе эксплуатации электронасос будет работать с низкой эффективностью, потребляя неоправданно большое количество электроэнергии.

Рис. 3 Схема подключения погружного скважинного насоса

При расчете водяного электронасоса для системы водоснабжения необходимо учитывать следующие параметры водозаборной емкости и водопроводной магистрали.

Глубина водозаборного источника

Знать глубину скважинного или колодезного дна нужно при определении дебита источника, это важно с практической точки зрения — найденное расстояние от поверхности до дна позволит оптимально подобрать помпу с необходимой глубиной погружения и высотой подъема в данном диапазоне.

Рис. 4 Статический и динамический уровни

Статический уровень

Расстояние от водного зеркала источника до поверхности играет роль в установлении высоты подъема и глубины погружения помпы. Статический уровень определяется при отсутствии водозабора и нахождении источника в спокойном состоянии не менее часа или для более высокой точности — суток. Показатель имеет сезонную зависимость и падает в весенний паводок, поэтому следует определять его наиболее высокий уровень в сухую летнюю погоду.

Динамический уровень

Расстояние от водного зеркала до поверхности при работающем электронасосе — динамический уровень, он существенно отличается от статического в неглубоких низкодебитных абиссинских или песочных скважинах с малым напором. В артезианских источниках, где давление воды существенно выше и уравновешивается высоким столбом, динамический уровень при бытовых объемах забора обычно равен статическому.

Знание динамического уровня особенно важно при подборе глубины погружения электронасоса — в отключенном состоянии он будет испытывать нагрузку от столба жидкости высотой от глубины погружения под зеркало динамического уровня (1 — 2 м.) до поверхности статического уровня.

Объем потребления

Расчет производительности насоса зависит от количества проживающих людей и подключенных точек и рассчитывается по калькуляторам водозабора бытовой техникой и сантехническими приборами. Следует учитывать, что потребление не должно превышать дебит источника.

Рис.5 Таблица расхода воды бытовой сантехникой

Диаметр скважинных труб или колодца

Данный показатель в основном влияет на выбор модели помпы. В узких неглубоких абиссинских скважинах невозможно установить глубинный погружной электронасос, жидкость поднимают центробежными поверхностными агрегатами с опусканием в источник всасывающей водозаборной трубы. Стандартные погружные скважинные центробежные электронасосы имеют диаметр около 4-х дюймов и рассчитаны на погружение в скважинные отверстия диаметром не менее 100 мм., для некоторых высокопроизводительных погружных моделей с диаметром 6 дюймов требуются наличие скважинных труб шириной не менее 150 мм. Колодезные кольца должны иметь достаточную ширину для установки в них колодезного электронасоса с поверхностным поплавковым выключателем, располагающимся на водном зеркале до 300 мм. от центральной оси помпы.

Качество воды

Жидкость, которую электронасос поднимает на поверхность, имеет разное качество в зависимости от вида источника водозабора. У бюджетных абиссинских видов глубиной не более 8 м., вследствие малого веса и конструктивных особенностей, всасывающие отверстия располагаются в толще водоносного слоя. Скважина дает чистую воду, для ее забора можно использовать центробежные или вихревые виды электронасосов. Более глубокие песчаные скважины в силу значительной массы располагаются на песчаном или глиняном дне водоносного пласта. В зависимости от структуры дна, напора, расстояния входного отверстия напорной трубы, поднимаемая жидкость в песчаных скважинах имеет различную степень чистоты. Для забора из источников чистой воды или с незначительным содержанием примесей, используют глубинные центробежные электронасосы, более замутненную жидкость можно поднимать устройствами винтового принципа действия. Вибрационные модели в силу вредного воздействия на стенки обсадных труб, малой производительности, небольшого времени непрерывного всасывания и низкой эффективности не используются для обеспечения постоянного водоснабжения частного дома. При расчете мощности насоса калькулятор должен учитывать гидравлические потери в водяных фильтрах.

Обсадные трубы артезианских скважин устанавливаются на прочное известковое дно, поднимаемая вода в этом случае самая чистая с очень высоким содержанием железа, для забора можно использовать вихревые или центробежные электронасосы.

Расстояние от дома до источника

При расчетах необходимого напора переводят вертикальные метры в горизонтальные, это соотношение зависит от диаметра и материала трубопровода, влияющих на его гидравлическое сопротивление.

Давление в водопроводе

Электронасос должен не только доставить воду потребителю, но обеспечить в системе необходимое давление. Этот показатель влияет на силу водной струи в кране, и обеспечивает работу автоматики, настроенной на определенный диапазон. В первую очередь это относится к реле давления и холостого хода, при малом давлении автоматика не будет отключать электронасос, его избыточное значение помимо бытовых неудобств может привести к быстрому выходу из строя узлов водопроводной системы.

Расчет основных параметров водопроводной системы

Рис. 6 Потери в водопроводной системе в зависимости от диаметра труб

При выборе и расчете электрического скважинного насоса для водопровода необходимо, с учетом приведенных выше данных, правильно подобрать его следующие параметры.

Вид электронасоса по принципу действия. Как указывалось выше, скважинный насос выбирается по принципу работы индивидуально для каждого вида водозаборной емкости.

Глубина погружения . Значение в паспортных данных помпы не должно быть ниже разницы между динамическим и статическим уровнем.

Объем подачи . Расчет производительности проводят с учетом количества проживающих в доме людей, потребляющей воду бытовой техники (стиральной и посудомоечной машин) и точек забора. Учитываются душевые и ванные, унитазы, биде, мойки и раковины.

Часто требуется ухаживать за растениями на участке, поэтому водоснабжение должно учитывать расходы на полив. Рассчитать мощность и объем подачи можно с помощью таблиц или произведя расчеты калькулятором, суммировав все показатели.

Совсем не обязательно подсчитывать все точки забора воды в доме, чтобы определить мощность насоса, можно по таблицам определить потребление по суточным нормам, средний показатель при этом лежит в пределах 200 л. на одного человека.

Рис. 7 Суточные нормы потребления

Высота подъема . Основной параметр помпы, который подлежит точному расчету. Указанный в паспортных данных напор должен выполнять следующие функции:

• Подъем жидкости из водозаборной емкости на высоту до поверхности с расстояния 1 — 2 м. ниже динамического уровня.
• Горизонтальную подачу потребителю. При расчетах принимают 1 м. вертикального столба равным 10 м. горизонтальных пластиковых труб диаметром 1 дюйм. При снижении диаметра труб подача существенно падает, трубы меньшего диаметра редко используются в водопроводной системе. Невыгодно использовать и стальные трубы, гидравлическое сопротивление которых больше пластиковых и подача уменьшена в 0,7 раза.
• Рабочее давление. Насосу необходимо обеспечивать давление для работы системы, стандартные значения которого 1,4 — 2,8 бар. (1 бар. приблизительно равен 1 атм. или 10 м. вертикального водного столба).

Рис. 8 Таблица гидравлических потерь

H тр – искомое значение для глубинного насоса.

H гео – высота подъема и длина горизонтального участка в вертикальных метрах водного столба.

H потерь – сумма потерь в водопроводной системе, устанавливается по таблицам или расчетами. Данные потери связаны с трением жидкости о поверхность труб, а также падением скорости в коленах и тройниках.

H своб – напор на создание рабочего давления в системе. Данное значение необходимо брать в диапазоне 15 – 30 м.

Расчет производительности и высоты подъема является основной задачей при выборе насосного оборудования. Первый параметр можно установить по нормам потребления на одного человека, при расчете напора суммируют длину вертикального участка, протяженность горизонтальной линии и давление в системе, переведенные в метры водного столба. Расчет мощности в этом случае не понадобится, она будет зависеть от производительности погружного электронасоса и высоты подъема жидкости.

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Кавитация

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается.

Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.

mirhat.ru

Общая информация

Система автономного водоснабжения частного дома состоит из нескольких компонентов:

1. Водный источник:
• 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.



2. Потребители воды на участке и в доме: мойки, раковины, ванны, сауны‑бани, бассейны, полив.
3. 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.

Какой лучше выбрать?

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

Поверхностные насосы	Погружные
Устанавливаются стационарно. Проще в обслуживании.	Для ремонтно‑профилактических работ требуют подъема из скважины или колодца на поверхность.
Нуждаются в двух трубопроводах: всасывающем и нагнетания.	Работают только на нагнетание.
Максимальная высота всасывания — 10 м. Реальная, с учетом потерь в трубопроводе и запаса на понижение уровня воды в колодце — не более 7~8 м.	Подъем с глубины ниже 10 м.
Нуждаются в заполнении жидкостью перед первым пуском или после ремонтных работ.	Готовы к работе сразу после погружения.
Существует опасность перегрева мотора при длительной работе.	Погруженный в воду насос охлаждается как наружной водой извне, так и прокачиваемой изнутри.
Необходимость консервации на зиму для летнего варианта водопровода.	На зиму достаточно слить воду из системы.
Работа сопровождается шумом.	Бесшумны.

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.

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.

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.

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.

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.

sansovet.com

Как подобрать глубинный насос для скважины?

 

Благодаря нашим онлайн — калькуляторам расчета мощности насоса для скважин, можно за несколько минут решить заданный вопрос, учитывая несколько параметром для определения точности полученного ответа. Это будет справедливо для погружных и поверхностных насосов для скважин.

Параметры скважины:

• глубину;
• качество воды;
• объем воды, перекаченный за единицу времени;
• расстояние от уровня воды до поверхности грунта;
• диаметр трубы;
• ежедневный объем использованной жидкости.

Да, это дело очень хлопотное, требует точных инженерных подходов, а также исследование многих формул расчета мощности погружных и поверхностных насосов и таблиц, которые помогут точно определиться с необходимыми показателями.

Самостоятельный расчет мощности насоса

Как без профессиональной помощи подобрать насос для скважины по параметрам агрегата? Это возможно, в первую очередь, следует учитывать напор и расход скважины. Расход – объем воды за определенное количество времени, а напор – высота в метрах, на которую насос способен подавать воду.

Чтобы рассчитать мощность насоса для скважины необходимо взять средний показатель, норма воды на человека в сутки 1 кубометр, после умножить это число на количество проживающих людей в доме.

Пример расчета расчета мощности наноса для небольшого дома:

Вот и получается, семья из трех человек расходует 22 л в минуту, но следует учитывать и форс-мажорные обстоятельства, что увеличит потребность воды на человека. Потому некий средний показатель будет 2м кубических в сутки. Получается: 5 м кубических — ежедневный расход воды.

Далее определяется максимальная характеристика напора насоса, для этого высота дома в метрах увеличивается на 6 м и умножается на коэффициент потери напора в автономной системе водопровода, а это 1, 15.

Если идет расчет высоты на 9-метров дома, то делаем операцию расчета мощности наноса по формуле вот так: (9+6)*1.15=17,25. Это минимальная характеристика, теперь к расчетному напору нужно прибавить расстояние от зеркала воды в скважине до поверхности земли. Пусть будет число 40. Что получается? 40+17,25=57,25. Если источник водоснабжения находится от дома на 50 метров, то насос должен обладать силой напора: 57,25+5=62,25 метров.

Вот такая самостоятельная формула расчета мощности насоса для скважины в квт. Точно такие же цифры можно получить при онлайн расчете, с помощью несложной таблицы, в которую потребитель должен вписать данные про глубину скважины, зеркало воды, площадь участка, число проживающих людей в доме, а также предоставить дополнительную информацию о количестве душевых кабинок, раковин, ванной комнаты, умывальника, наличии стиральной машины, посудомойки и унитаза.

Расчеты делаются за один клик мышки. Они являются достоверными и актуальными на период действия полученных данных от потребителя.

Калькулятор расчёта мощности насоса для скважины

Советы специалистов по эксплуатации насосов

Что же еще нужно знать человеку, дабы качественно установить систему водоснабжения в доме? Насосы бывают нескольких типов: погружные, поверхностные, в виде станций.

1. Поверхностные — имеют невысокую стоимость, рассчитаны на работу без погружения в жидкость. Рекомендованы для работы до 7 метров, в противном случае вода будет грязной и некачественной.
2. Погружные – центробежные, надежные и производительные, помогают эффективно очистить воду от песка. На сегодняшний день это самые популярные и востребованные модели. Винтовые – работают не только в домашних условиях, но и в открытых водоемах.
3. Насосные станции.

Важно: недопустимо экономить на мощности насоса, таким образом, автономная система не сможет качественно промывать фильтры очистки, запуская дом грязную воду. Также нужно учитывать, что некоторые производители в паспорте изделия указывают максимальные характеристики товара, а нужно обращать внимание на номинальные параметры —  рабочие, дабы производительность была в норме, без подводных камней и других неприятностей.

Перед тем как сделать расчет мощности насоса для скважины, нужно позаботиться о качестве системы труб, которые будут пропускать воду при определенном напоре. Это металлические и полипропиленовые изделия. Последние — гораздо чаще используются в быту, но имеют низкую устойчивость при перепадах температур и давлении в системе.

Внимание: насос выбирается на долгое время, а потому важно хорошо ознакомиться со всеми рынковыми предложениями, выбирая известные марки с наличием сервисных центров по ремонту и обслуживанию Вашей системы.

Совет: лучше брать насос с автоматикой, если мотор перегреется, система самостоятельно остановится, в противном случае – выйдет из строя.

Делайте расчеты мощности погружного и поверхностного насоса для скважины на нашем сайте, и экономьте время при установке водонапорного агрегата.

sdelalremont.ru

При обустройстве водоснабжения и отопления загородных домов и дач одной из самых насущных проблем является подбор насоса. Ошибка в выборе насоса чревата неприятными последствиями, среди которых перерасход электроэнергии – самое простое, а выход из строя погружного насоса – самое распространенное. Самыми главными характеристиками, по которым необходимо выбирать любой насос, являются расход воды или производительность насоса, а также напор насоса или высота, на которую насос может подавать воду. Насос – не то оборудование, которое можно брать с запасом – «на вырост». Все должно быть выверено строго согласно потребностям. У тех, кто поленился произвести соответствующие расчеты и выбрал насос «на глазок», практически всегда бывают проблемы в виде отказов. В данной статье мы подробно остановимся на том, как определить напор насоса и производительность, предоставим все необходимые формулы и табличные данные. Также уточним тонкости расчетов циркуляционных насосов и характеристик центробежных насосов.

1. Как определить расход и напор погружного насоса
   • Расчет производительности/расхода погружного насоса
   • Расчет напора погружного насоса
   • Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения
2. Как рассчитать напор насоса поверхностного
3. Как определить расход и напор циркуляционного насоса
   • Расчет производительности циркуляционного насоса
   • Расчет напора циркуляционного насоса
4. Как определить расход и напор центробежного насоса

 

Как определить расход и напор погружного насоса

Погружные насосы обычно устанавливаются в глубокие скважины и колодцы, там, где самовсасывающий поверхностный насос не справится. Такой насос характерен тем, что работает полностью погруженным в воду, а если уровень воды опускается до критической отметки, то отключается и не включится, пока уровень воды не поднимется. Работа погружного насоса без воды «всухую» чревата поломками, поэтому необходимо подобрать насос с такой производительностью, чтобы она не превышала дебет скважины.

Расчет производительности/расхода погружного насоса

 

Производительность насоса не зря иногда называют расходом, так как расчеты данного параметра напрямую связаны с расходом воды в водопроводе. Чтобы насос был способен обеспечивать потребности жильцов в воде, его производительность должна быть равна или быть чуть больше расхода воды из одновременно включенных потребителей в доме.

Этот суммарный расход можно определить, сложив расходы всех потребителей воды в доме. Чтобы не утруждать себя лишними расчетами, можете воспользоваться таблицей примерных значений расходов воды в секунду. В таблице указаны всевозможные потребители, такие как умывальник, унитаз, раковина, стиральная машина и другие, а также расход воды в л/с через них.

Таблица 1. Расход потребителей воды.

После того как просуммировали расходы всех требуемых потребителей, необходимо найти расчетный расход системы, он будет несколько меньше, так как вероятность одновременного использования абсолютно всех сантехприборов крайне мала. Узнать расчетный расход можно из таблицы 2. Хотя иногда для упрощения расчетов полученный суммарный расход просто умножают на коэффициент 0,6 – 0,8, принимая, что одновременно будет использоваться только 60 – 80 % сантехприборов. Но данный способ не совсем удачен. Например, в большом особняке с множеством сантехприборов и потребителей воды могут проживать всего 2 – 3 человека, и расход воды будет намного меньше суммарного. Поэтому настоятельно рекомендуем воспользоваться таблицей.

Таблица 2. Расчетный расход системы водоснабжения.

Полученный результат будет реальным расходом системы водоснабжения дома, который должен покрываться производительностью насоса. Но так как в характеристиках насоса производительность обычно считается не в л/с, а в м3/ч, то полученное нами значение расхода необходимо умножить на коэффициент 3,6.

Пример расчета расхода погружного насоса:

Рассмотрим вариант водоснабжения дачного домика, в котором есть такие сантехприборы:

• Душ со смесителем – 0,09 л/с;
• Водонагреватель электрический – 0,1 л/с;
• Раковина на кухне – 0,15 л/с;
• Умывальник – 0,09 л/с;
• Унитаз – 0,1 л/с.

Суммируем расход всех потребителей: 0,09+0,1+0,15+0,09+0,1=0,53 л/с.

Так как домик у нас с садовым участком и огородом, не помешает добавить сюда поливочный кран, расход которого 0,3 м/с. Итого, 0,53+0,3=0,83 л/с.

Находим по таблице 2 значение расчетного расхода: значению 0,83 л/с соответствует 0,48 л/с.

И последнее – переводим л/с в м3/ч, для этого 0,48*3,6=1,728 м3/ч.

Важно! Иногда производительность насоса указывается в л/ч, тогда полученное значение в л/с необходимо умножить на 3600. Например, 0,48*3600=1728 л/час.

Вывод: расход системы водоснабжения нашего дачного домика составляет 1,728 м3/ч, поэтому производительность насоса должна быть больше 1,7 м3/ч. Например, подойдут такие насосы 32 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-32У (1,8 м3/ч), 63 ВОДОЛЕЙ НВП-0,32-63У (1,8 м3/ч), 25 SPRUT 90QJD 109-0.37  (2 м3/ч), 80 AQUATICA 96 (80 м) (2 м3/ч), 45 PEDROLLO 4SR 2m/7 (2 м3/ч) и др. Чтобы более точно определить подходящую модель насоса, необходимо рассчитать требуемый напор.

 

Расчет напора погружного насоса

Напор насоса или высота подъема воды рассчитывается по формуле, представленной ниже. Учитывается, что насос полностью погружен в воду, поэтому такие параметры, как перепад высот между источником воды и насосом, не учитываются.

Расчет напора скважинного насоса

Формула для расчета напора скважинного насоса:

Где,

Hтр – значение требуемого напора скважинного насоса;

Hгео – перепад высот между местом нахождения насоса и наивысшей точкой системы водоснабжения;

Hпотерь – сумма всех потерь в трубопроводе. Данные потери связаны с трением воды о материал труб, а также падением давления на поворотах труб и в тройниках. Определяется по таблице потерь.

Hсвоб – свободный напор на излив. Чтобы можно было комфортно пользоваться сантехприборами, данное значение необходимо брать 15 – 20 м, минимально допустимое значение 5 м, но тогда вода будет подаваться тонкой струечкой.

Все параметры измеряются в тех же единицах, в чем измеряется напор насоса, — в метрах.

Расчет потерь в трубопроводе можно рассчитать, изучив таблицу ниже. Обратите внимание, в таблице потерь обычным шрифтом указана скорость, с которой вода протекает по трубопроводу соответствующего диаметра, а выделенным шрифтом – потери напора на каждые 100 м прямого горизонтального трубопровода. В самом низу таблиц указаны потери в тройниках, угловых соединениях, обратных клапанах и задвижках. Естественно, для точного расчета потерь необходимо знать протяженность всех участков трубопровода, количество всех тройников, поворотов и клапанов.

Таблица 3. Потери напора в трубопроводе из полимерных материалов.

Таблица 4. Потери напора в трубопроводе из стальных труб.

Пример расчета напора скважинного насоса:

Рассмотрим такой вариант водоснабжения дачного дома:

• Глубина скважины 35 м;
• Статический уровень воды в скважине – 10 м;
• Динамический уровень воды в скважине – 15 м;
• Дебет скважины – 4 м3/час;
• Скважина расположена на удалении от дома – 30 м;
• Дом двухэтажный, санузел находится на втором этаже – 5 м высота;

В первую очередь считаем Hгео = динамический уровень + высота второго этажа = 15 + 5 = 20 м.

Далее считаем Hпотерь. Примем, что горизонтальный трубопровод у нас выполнен полипропиленовой трубой 32 мм до дома, а в доме трубой 25 мм. Наличествует один угловой поворот, 3 обратных клапана, 2 тройника и 1 запорная арматура. Производительность возьмем из предыдущего расчета расхода 1,728 м3/час. Согласно предложенным таблицам ближайшее значение равно 1,8 м3/час, поэтому округлим до этого значения.

Hпотерь = 4,6*30/100 + 13*5/100 + 1,2 + 3*5,0 + 2*5,0 + 1,2 = 1,38+0,65+1,2+15+10+1,2=29,43 м ≈ 30 м.

Hсвоб  примем 20 м.

Итого, требуемый напор насоса равен:

Hтр = 20 + 30 + 20 = 70 м.

Вывод: учитывая все потери в трубопроводе, нам необходим насос, напор которого равен 70 м. Также из предыдущего расчета мы определили, что его производительность должна быть выше 1,728 м3/час. Нам подходят такие насосы:

• 80 AQUATICA 96 (80 м) 1,1 кВт – производительность 2 м3/час, напор 80 м.
• 70 PEDROLLO 4BLOCKm 2/10 – производительность 2 м3/час, напор 70 м.
• 90 PEDROLLO 4BLOCKm 2/13 – производительность 2 м3/час, напор 90 м.
• 90 PEDROLLO 4SR 2m/ 13 – производительность 2 м3/час, напор 88 м.
• 80 SPRUT 90QJD 122-1.1 (80м) – производительность 2 м3/час, напор 80 м.

Более конкретный выбор насоса уже зависит от финансовых возможностей хозяина дачи.

 

Расчет мембранного бака (гидроаккумулятора) для водоснабжения

Наличие гидроаккумулятора делает работу насоса более стабильной и надежной. К тому же, это позволяет насосу реже включаться для подкачки воды. И еще один плюс гидроаккумулятора – он защищает систему от гидравлических ударов, которые неизбежны, если насос мощный.

Объем мембранного бака (гидроаккумулятора) рассчитывается по такой формуле:

Где,

V – объем бака в л.

Q – номинальный расход/производительность насоса (или максимальная производительность минус 40%).

ΔP – разница между показателями давления включения и отключения насоса. Давление включения равно – максимальное давление минус 10%. Давление выключения равно – минимальное давление плюс 10%.

Pвкл – давление включения.

nmax – максимальное количество включений насоса в час, обычно равно 100.

k – коэффициент, равный 0,9.

Для произведения этих расчетов необходимо знать давление в системе – давление включения насоса. Гидроаккумулятор – незаменимая вещь, именно поэтому все насосные станции оснащены им. Стандартные объемы накопительных баков равны 30 л, 50 л, 60 л, 80 л, 100 л, 150 л, 200 л и более.

 

Как рассчитать напор насоса поверхностного

Самовсасывающие поверхностные насосы используются для подачи воды из неглубоких колодцев и скважин, а также открытых источников и баков запаса воды. Они устанавливаются непосредственно в доме или техническом помещении, а в колодец или другой источник воды опускается труба, по которой вода подкачивается до насоса. Обычно высота всасывания таких насосов не превышает 8 – 9 м, зато подавать воду на высоту, т.е. напор может быть 40 м, 60 м и более. Существует также возможность откачивать воду с глубины 20 – 30 м с помощью эжектора, который опускается в источник воды. Но чем больше глубина и удаление источника воды от насоса, тем больше падает производительность насоса.

Производительность самовсасывающего насоса считается точно так же, как и для погружного насоса, поэтому мы не будем еще раз заострять на этом внимание и сразу перейдем к напору.

Расчет напора насоса, расположенного ниже источника воды. Например, бак запаса воды находится на чердаке дома, а насос на первом этаже или в цоколе.

Где,

Нтр – требуемый напор насоса;

Нгео – перепад высот между местом расположения насоса и самой высокой точкой системы водоснабжения;

Нпотерь – потери в трубопроводе, связанные с трением. Рассчитываются точно так же, как и для скважинного насоса, только не учитывается вертикальный участок от бака, который расположен выше насоса, до самого насоса.

Нсвоб – свободный напор из сантехприборов, также необходимо брать 15 – 20 м.

Нвысота бака – высота между баком запаса воды и насосом.

 

Расчет напора насоса, расположенного выше источника воды – колодца или водоема, емкости.

В данной формуле абсолютно те же значения, что и в предыдущей, только

Нвысота источника – перепад высот между источником воды (колодцем, озером, копанкой, баком, бочкой, траншеей) и насосом.

Пример расчета напора самовсасывающего поверхностного насоса.

Рассмотрим такой вариант водоснабжения загородного дома:

• Колодец находится на удалении – 20 м;
• Глубина колодца – 10 м;
• Зеркало воды – 4 м;
• Труба насоса опущена на глубину 6 м.
• Дом двухэтажный, санузел на втором этаже – 5 м высота;
• Насос установлен непосредственно возле колодца.

Считаем Нгео – высота 5 м (от насоса до сантехприборов на втором этаже).

Нпотерь – примем, что наружный трубопровод выполнен трубой 32 мм, а внутренний – 25 мм. В системе есть 3 обратных клапана, 3 тройника, 2 запорных арматуры, 2 поворота трубы. Производительность насоса, который нам необходим, должна быть 3 м3/ч.

Нпотерь = 4,8*20/100 + 11*5/100 + 3*5 + 3*5 + 2*1,2 + 2*1,2 = 0,96+0,55+15+15+2,4+2,4=36,31≈37 м.

Нсвоб = 20 м.

Нвысота источника = 6 м.

Итого, Нтр = 5 + 37 + 20 + 6 = 68 м.

Вывод: необходим насос с напором 70 м и больше. Как показал подбор насоса с такой подачей воды, практически нет моделей поверхностных насосов, которые бы удовлетворяли требованиям. Имеет смысл рассмотреть вариант установки погружного насоса.

 

Как определить расход и напор циркуляционного насоса

 

Циркуляционные насосы используются в системах отопления дома для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в системе. Такой насос также подбирается, исходя из требуемой производительности и напора насоса. График зависимости напора от производительности насоса является основной его характеристикой. Так как существуют одно-, двух- , трехскоростные насосы, то и характеристик у них соответственно – одна, две, три. Если насос имеет плавно изменяющуюся частоту вращения ротора, то таких характеристик множество.

Расчет циркуляционного насоса – ответственная задача, лучше ее доверить тем, кто будет выполнять проект отопительной системы, так как для расчетов необходимо знать точные теплопотери дома. Подбор циркуляционного насоса выполняется с учетом объема теплоносителя, который он должен будет перекачивать.

 

Расчет производительности циркуляционного насоса

Для выполнения расчетов производительности циркуляционного насоса отопительного контура необходимо знать такие параметры:

• Отапливаемая площадь здания;
• Мощность источника тепла (котла, теплового насоса или др.).

Если нам известна и отапливаемая площадь, и мощность источника тепла, то можно сразу переходить к расчету производительности насоса.

Где,

Qн – подача/производительность насоса, м3/час.

Qнеобх – тепловая мощность источника тепла.

1,16 – удельная теплоемкость воды, Вт*час/кг*°К.

Удельная теплоемкость воды — 4,196 кДж/(кг °К). Перевод Джоулей в Ватты

1 кВт/час = 865 ккал = 3600 кДж;

1 ккал=4,187 кДж. Итого 4,196 кДж = 0,001165 кВт = 1,16 Вт.

tг – температура теплоносителя на выходе из источника тепла, °С.

tх – температура теплоносителя на входе в источник тепла (обратка), °С.

Данная разница температур Δt = tг – tх зависит от типа отопительной системы.

Δt= 20 °С – для стандартных отопительных систем;

Δt = 10 °С – для отопительных систем низкотемпературного плана;

Δt = 5 – 8 °С – для системы «теплый пол».

Пример расчета производительности циркуляционного насоса.

Рассмотрим такой вариант системы отопления дома: дом площадью 200 м2, система отопления двухтрубная, выполнена трубой 32 мм, протяженность 50 м. Температура теплоносителя в контуре имеет такой цикл 90/70 °С. Теплопотери дома составляют 24 кВт.

Вывод: для системы отопления с данными параметрами необходим насос, обладающий подачей/производительностью более 2,8 м3/час.

 

Расчет напора циркуляционного насоса

 

Важно знать, что напор циркуляционного насоса зависит не от высоты здания, как было описано в примерах расчета погружного и поверхностного насоса для водоснабжения, а от гидравлического сопротивления в системе отопления.

Поэтому перед тем как посчитать напор насоса, необходимо определить сопротивление системы.

Где,

Нтр – требуемый напор циркуляционного насоса, м.

R – потери в прямом трубопроводе по причине трения, Па/м.

L – общая длина всего трубопровода отопительной системы для самого дальнего элемента, м.

ρ – плотность перетекаемой среды, если это вода, то плотность равна 1000 кг/м3.

g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.

Z – коэффициенты запаса для дополнительных элементов трубопровода:

• Z=1,3 – для фитингов и арматуры.
• Z=1,7 – для термостатических вентилей.
• Z=1,2 – для смесителя или устройства, предотвращающего циркуляцию.

Как было установлено вследствие опытов, сопротивление в прямом трубопроводе примерно равно R=100 – 150 Па/м. Это соответствует напору насоса примерно 1 – 1,5 см на метр.

Определяется ветка трубопровода – самая неблагоприятная, между источником тепла и самой удаленной точкой системы. Необходимо сложить длину, ширину и высоту ветки и умножить на два.

L = 2*(a+b+h)

Пример расчета напора циркуляционного насоса. Данные возьмем из примера расчета производительности.

В первую очередь рассчитываем ветку трубопровода

L = 2*(50+5) = 110 м.

Нтр = (0,015 * 110 + 20*1,3 + 1,7*20)1000*9,8 = (1,65+26+34)9800=0,063= 6 м.

Если фитингов и других элементов будет меньше, то напор потребуется меньший. Например, Нтр = (0,015*110+5*1,3+5*1,7)9800=(1,65+6,5+8,5)/9800=0,017=1,7 м.

Вывод: для данной системы отопления необходим циркуляционный насос с производительностью 2,8 м3/час и напором 6 м (зависит от количества арматуры).

 

Как определить расход и напор центробежного насоса

 

Производительность/подача и напор центробежного насоса зависят от количества оборотов рабочего колеса.

Например, теоретический напор центробежного насоса будет равен разности напоров на входе в рабочее колесо и на выходе из него. Жидкость, поступающая в рабочее колесо центробежного насоса, движется в радиальном направлении. Это означает, что угол между абсолютной скоростью на входе в колесо и окружной скоростью равен 90 °.

Где,

Нт – теоретический напор центробежного насоса.

u – окружная скорость.

c – скорость движения жидкости.

α – угол, о котором шла речь выше, угол между скоростью на входе в колесо и окружной скоростью, равен 90 °.

Где,

β=180°-α.

т.е. значение напора насоса пропорционально квадрату числа оборотов в рабочем колесе, т.к.

u=π*D*n.

Действительный напор центробежного насоса будет меньше теоретического, так как часть энергии жидкости будет расходоваться на преодоление сопротивления гидравлической системы внутри насоса.

Поэтому определение напора насоса производится по следующей формуле:

Где,

ɳг – гидравлический КПД насоса (ɳг=0,8- 0,95).

ε – коэффициент, который учитывает количество лопаток в насосе (ε=0,6-0,8).

Расчет напора центробежного насоса, требуемого для обеспечения водоснабжения в доме, рассчитывается по тем же формулам, что были приведены выше. Для погружного центробежного насоса по формулам для погружного скважинного насоса, а для поверхностного центробежного насоса – по формулам для поверхностного насоса.

Определить требуемый напор и производительность насоса для дачи или загородного дома не составит труда, если подойти к вопросу с терпением и правильным отношением. Правильно подобранный насос обеспечит долговечность скважины, стабильную работу систему водоснабжения и отсутствие гидроударов, который являются главной проблемой выбора насоса «с большим запасом на глаз». Как результат – постоянные гидроудары, оглушительный шум в трубах и преждевременный износ арматуры. Так что не стоит лениться, просчитайте все заранее.

strport.ru