Чтобы обеспечить стабильность в работе автономной системы водоснабжения, необходимо прежде всего правильно рассчитать мощность насоса. Разберем, что собой представляет данный параметр, каковы критерии выбора насоса, какие основные характеристики требуется рассчитать, какие факторы прямо влияют на расчет, в чем состоит суть метода расчета путем измерения и вычисления, а также каковы основные особенности расчета параметров насосов различного типа.
Под мощностью насоса понимается количество перекаченной воды в единицу времени. Величина выражается в литрах или куб. м. в секунду и характеризует производительность или полезную мощность оборудования. Помимо нее существует потребляемая мощность. Это показатель затрачиваемой электроэнергии, выражаемый в кВт. Соотношение полезной мощности к затрачиваемой отображает коэффициент полезного действия. Чем больше его значение, тем меньше энергии теряется на перекачку воды, и тем, соответственно, эффективнее оборудование.
При выборе насоса в первую очередь учитывается следующий ряд критериев:
Для конкретных условий применения всегда требуется насос определенной конструкции и заданными техническими параметрами, расчет которых можно выполнить заранее. Во многих случаях выбор оборудования задается технологией подачи жидкой среды. Например, если нужна максимально равномерная накачка воды, то применяются центробежные модели.
В остальных случаях, или когда этого также требует технология, допускается использовать поршневые установки – обеспечивающие подачу воды порциями. Другим примером технических требований является случай, когда насос должен или вынужден располагаться внутри источника под водным зеркалом. В таком случае применяются погружные модели.
Насосное оборудование должно обеспечивать беспрепятственную перекачку конкретной жидкой среды. В частном домовладении насосы используются далеко не только для того, чтобы подавать воду из колодца или скважины в домашнюю систему водоснабжения.
Зачастую хозяевам своего дома приходится заниматься выкачиванием выгребных ям и септиков, а также откачивать подвалы, цоколи, низменные места на участке при затоплении. Кроме того, для владельцев бассейнов и искусственных прудов также требуется специальный откачивающий прибор. Все эти жидкости могут включать в состав как мелкие, так и крупные частицы, и отличаться по характеристикам вязкости и текучести от обычной чистой воды.
К главным параметрам насосного оборудования, влияющим на его работу, относятся:
Для обеспечения длительной и надежной эксплуатации в первую очередь учитываются первые 2-е характеристики. Как правило, они зависят друг от друга и задают область применения оборудования. Например, 1-ступенчатый центробежный насос способен перемещать воду до 100 м, и по расчету ему будет соответствовать производительность до 1000 м³ в час. При этом многоступенчатые модели способны создавать напор до 1000 м и полезную мощность до 10 тыс. куб. метров в час.
Существуют 3 основных параметра, максимально точно характеризующих работу насосов, это:
Величина определяется, как объем перекачиваемой жидкости в определенный промежуток времени, например, 1 литр в секунду. На практике, например, в системе водоснабжения частного дома, она должна быть равна величине суммарного расхода со всех потребителей – душа, раковин, ванны и проч.
Однако теоретический расчет не учитывает возможные потери в виде утечек ввиду не совершенности трубопровода. Поэтому существует такое понятие, как фактический расход. Между собой обе величины связываются объемным КПД. При этом необходимо учесть, что современные приборы и системы водопроводов – ввиду большой надежности и герметичности – позволяют выровнять их значения.
Зачастую данная величина воспринимается, как высота водяного столба, которую может создать насос. В действительности это далеко не всегда так. В теоретическом расчете напор насоса представляет собой энергию, передаваемую единице массы перекачиваемой жидкой среды.
Величина измеряется в метрах, и зависит от нескольких сопутствующих факторов. Это прежде всего – разница давления между точкой забора и приема, высота подъема, сопротивление потоку.
Характеристика показывает количество энергии, затрачиваемое насосом на перекачку жидкости. Ее значение всегда выше полезной мощности – силы, непосредственно затрачиваемой на подачу воды.
При этом определенная доля энергии уходит на потери в трубопроводах, преодоление сил трения в механизмах и проч. местах. Разница между потребляемой и полезной мощностью выражается коэффициентом полезного действия.
Рекомендация! Для определения мощности насоса необходимо знать общий расход потребления воды в доме, суммировав значение каждого потребителя. Выполнить такой подсчет на практике достаточно сложно. Поэтому готовые данные можно взять из специальных таблиц. При этом среднесуточный показатель на 1 человека не превышает 200 литров.
При расчете мощности насоса должен быть учтен следующий ряд факторов:
Точное определение параметра необходимо для правильного расчета дебита источника. Более того, это позволит грамотно подобрать насос по глубине погружения и высоте подъема воды.
Это расстояние от водяного зеркала до поверхности земли, когда водозаборный источник не эксплуатируется. Период простоя скважины до начала измерения варьируется от 1 часа до суток.
Максимального значения достигает в период весенних паводков, минимального – в засушливый период. Поэтому измерять его всегда лучше в летний период бездождья.
Это расстояние от поверхности земли до водяного зеркала при полном водозаборе. Разница между статическим и динамическим уровнями максимальна на неглубоких скважинах – малонапорных песчаных и абиссинских с низким дебетом, и практически полностью отсутствуют в глубоких артезианских источниках.
Большое значение имеет определение динамического уровня при расчете глубины монтажа погружного насоса. Так как от этого будет зависеть величина внешнего давления столба воды на прибор в отключенном состоянии. В оптимальном случае оборудование должно погружаться не ниже 1-2 метров под динамическую отметку.
Для того, чтобы рассчитать напор и другие характеристики устанавливаемого насоса, необходимо прежде всего определить, какой объем воды он будет перекачивать ежедневно. Величина зависит от типа и количества приемников, а также какое количество людей будет ими пользоваться. Для каждого сантехнического прибора существует свое значение параметра.
Например:
Однако в расчетах необходимо учитывать и коэффициент использования, который, как правило, варьируется от 0,15 до 0,5 для различных приборов. При этом суммарный потребляемый объем не должен быть больше величины дебита скважины.
Для неглубоких узких скважин абиссинского типа применяют наружные центробежные насосы с погружением водозаборной трубы. Так как стандартные погружные модели с диаметром корпуса 4 дюйма в них установить не представляется возможным. Для них требуется скважинная труба с внутренним диаметром не менее 100 мм.
Для моделей с высокой производительностью и корпусом 6 дюймов необходимо труба не менее, чем на 150 мм. Если же на участке используется колодец в качестве водоисточника, к диаметру колец также предъявляются особые требования – при условии установки специальных погружных электронасосов с поплавковым выключателем. Последний должен располагаться на поверхности воды не менее, чем на 300 мм от центральной оси прибора.
В зависимости от вида водозаборного источника состав воды может существенно варьироваться. Поэтому для каждой разновидности рекомендуется применять свой, хорошо подходящий под конкретные условия тип насоса:
При этом, чтобы точно посчитать напор и другие важные характеристики насоса, необходимо учесть фактор гидравлического сопротивления в водяных фильтрах. Так как ввиду плохого качества воды они часто устанавливаются в систему водозабора.
Чтобы насос обеспечивал стабильность работы внутреннего водопровода, при выборе модели необходимо учесть правило перевода величины напора из вертикального значения в горизонтальные. Расчет зависит от гидравлического сопротивления, которое в свою очередь определяется множеством факторов. В первую очередь это диаметр, материал, количество изгибов, фильтры и прочие особенности водопровода.
Задача электронасоса – не просто подача воды во внутренний водопровод, но также обеспечение стабильных показателей давления. Иначе, сила водяной струи из крана должна иметь достаточное и постоянное значение. В противном случае ухудшится комфорт потребления воды в доме.
Более того, при нестабильном или низком давлении в системе не будут срабатывать приборы автоматики – реле давления, датчик холостого хода и проч. Напротив, при избыточном давлении водопроводная арматура и соединения быстро начнут портиться и протекать.
На заметку! Существует 3 причины снижения КПД насоса – гидравлические (снижение напора), механические (уменьшение подачи) и объемные потери (падение мощности). Улучшить его значение можно путем усовершенствования гидродинамических свойств проточной части, повышения качества внутренних уплотнителей и снижения сил трения взаимодействующих механических узлов.
Для вычисления минимальной силы, необходимой для запуска насоса (или напора), требуется знать производительность (или расход) и общий скоростной напор, для чего применяется следующая формула:
Р = Осн * П * Увж / 3960
Р – мощность водяного потока, в лошадиных силах (л. с.),
Осн – общий скоростной поток, измеряемый в метрах или футах,
П – производительность, равная расходу воды, измеряется в галлонах/мин (gpm),
Увж – удельный вес перекачиваемой жидкости, для воды равный 1,
3960 – поправочный коэффициент.
Для измерения данных, занесения их в формулу и последующего вычисления используется следующий алгоритм:
Справка! Мощность мотора насоса может указывать как в ваттах, так и в лошадиных силах. 1 л. с. = 746 Вт. В выше приведенном примере прибор на 1,76 л. с. соответствует 1312 Вт, или 1,3 кВт.
В практике обеспечения частного дома системой водоснабжения применяются следующие виды насосов со своими особенностями расчета основных параметров:
Насос погружного типа отличается от прочих модификаций тем, что всегда находится в массе воды. Поэтому в расчетных формулах исключается такой параметр, как расстояние от насоса до источника. Его здесь просто нет.
Видео о том, как правильно рассчитать параметры работы насоса:
Величина напора определяется по следующей формуле:
Ртр = Ргео + Рпотерь + Рсвоб
Ртр – требуемое значение напора,
Ргео – высота от насоса в скважине до наивысшего приемника,
Рпотерь – потеря давления из-за особенностей водопровода – материала, диаметра, изгибов, определяется по таблицам,
Рсвоб – добавочная величина, применяемая для комфортного пользования водопроводом с нескольких приемников (не более 5-20 м).
Производительность погружного насоса можно рассчитать стандартным способом. Однако после вычисления необходимо обязательно применять поправочный коэффициент, так как полное значение будет избыточно, и это будет существенная переплата за оборудование.
Насос поверхностного типа устанавливается снаружи – на поверхности рядом со скважиной или колодцем. Высота забора у таких моделей не превышает 10 метров, однако высота подачи существенно отличается – более 60 м. Есть также возможность применять специальные эжекторы, опускаемые в скважину, увеличивающие глубину забора до 30 м, но при этом сильно снижающие производительность.
Видео-пример расчета мощности насоса для отопления:
Величина напора рассчитывается следующим образом:
Производительность насоса поверхностного типа вычисляется по стандартному способу с учетом поправочного коэффициента.
Насос циркуляционного типа применяется для перекачки теплоносителя в автономной системе отопления. Для эффективной эксплуатации последней требуется особо тщательный расчет как величины напора, так и показателя производительности.
Производительность рассчитывается по следующей формуле:
Птр = Тнеобх / (1,16 *Твых – Твход)
Птр – требуемая производительность,
Тнеобх – тепловая мощность котла,
Твых – Твход – разница температур теплоносителя на выходе в систему и входе в агрегат,
1,16 – удельная теплоемкость воды.
Напор циркуляционного насоса определяется не разницей высот между источником и приемником, а величиной гидравлического сопротивления.
Видео-инструкция по подбору скважинного насоса:
Величина рассчитывается по следующей формуле:
Ртр = (Е * К + Ссум) / р * н
Ртр – необходимый напор,
Е – потери на трение,
К – максимальная длина трубопровода, с учетом дальнего прибора отопления,
Ссум – сумма коэффициентов запаса для фитингов, арматуры, смесителей и прочих элементов,
р – плотность теплоносителя,
н – физическая величина ускорения свободного падения.
Для того чтобы рассчитать необходимую подачу центробежного насоса, нужно учесть величину оборотов рабочего колеса – фактически она будет равна разнице давления воды на входе и выходе в полость с рабочим колесом. Для вычисления теоретического значения величины применяется следующая формула:
Нтео = у *с *cos a / н
у – окружная скорость,
с – скорость перемещения воды,
cos a – косинус угла между скоростью на входе в рабочую полость и окружной скоростью,
н – величина ускорения свободного падения.
Теоретически рассчитанная производительность перемножается на поправочный гидравлический коэффициент (0,8-0,9) и коэффициент учета числа лопаток (0,6-0,8). Напор прибора рассчитывается также, как и для аналогов.
Видео-советы по выбору насоса для скважины:
Полезная мощность насоса характеризуется количеством воды, перекаченной за определенный период времени. Количество энергии, потраченное на эту работу, определяется, как потребляемая мощность. Соотношение этих величин показывает КПД насоса. При выборе насоса учитываются – конструктивные и технические особенности, тип жидкости, рабочие характеристики.
Работу насоса характеризуют 3 главных параметра – производительность, насос и мощность. При вычислении мощности учитывается следующий ряд факторов:
Для расчета мощности применяется специальная формула – Р = Осн * П * Увж / 3960, величины для которой измеряются специальным способом. В частной практике чаще всего применяются такие виды насосов, как поверхностный, погружной, центробежный и циркуляционный. Расчет напора и производительности для каждого из них имеет свою специфику.
Выбор зависит от глубины залегания воды в источнике. Поверхностные насосы подходят для неглубоких колодцев и скважин до 8-9 метров, они просты в обслуживании и мобильны. Для водозабора с глубины более 9 метров необходимо использовать погружной насос, который опускается непосредственно в воду и обеспечивает высокий напор.
Статический уровень — это расстояние от зеркала воды до поверхности земли в состоянии покоя, когда из скважины не производится забор воды. Этот показатель измеряется после того, как скважина «отдохнула» не менее часа после последнего включения насоса. Измерение статического уровня необходимо для определения оптимальной глубины погружения насосного оборудования.
Дебит скважины — это объем воды, который она способна стабильно давать в единицу времени. Чтобы замерить его, полностью откачайте воду из скважины и зафиксируйте время, за которое уровень восстановится до статического. Зная объем откачанной воды и время восстановления, разделите первый показатель на второй для получения примерного дебита в кубометрах в час.
Производительность (расход) рассчитывается на основе суммарного потребления всех точек водоразбора, открытых одновременно. В среднем принимают расход одной точки (кран, душ, стиральная машина) за 0,5–0,6 кубических метров в час. Для семьи из 3–4 человек оптимальная производительность насоса составляет от 1,8 до 3 кубических метров в час.
Полезная гидравлическая мощность рассчитывается по формуле: P = (ρ × g × Q × H) / η, где ρ — плотность воды, g — ускорение свободного падения, Q — расход воды, H — напор, а η — КПД насоса. Для определения требуемой электрической мощности двигателя полученный результат делят на КПД электродвигателя. На практике для подбора оборудования полученное расчетное значение умножают на коэффициент запаса 1,15–1,2.
В метрической системе мер одна лошадиная сила (л.с.) равна ровно 735,499 ватт (обычно округляют до 735 Вт или 0,735 кВт). В английской системе (США, Великобритания) 1 hp составляет примерно 745,7 ватт. При выборе импортного насосного оборудования чаще всего приравнивают 1 л.с. к 746 ваттам.
Эжектор предназначен для увеличения глубины всасывания поверхностного насоса свыше стандартных 8–9 метров. Он создает разрежение во входном патрубке за счет сужения канала и частичного возврата перекачиваемой воды в сопло устройства. Встроенный эжектор позволяет поднимать воду с глубины до 9 метров, а выносной (двухтрубный) — с глубины до 20–40 метров.
Основная причина — завоздушивание системы или отсутствие воды в рабочей камере насоса и всасывающей трубе. Также проблема может быть вызвана неисправностью обратного клапана, нарушением герметичности стыков трубопровода или падением уровня воды в источнике. Для устранения неполадки необходимо полностью заполнить насос водой перед запуском и проверить герметичность соединений.
В закрытых системах отопления насос можно устанавливать как на подающем, так и на обратном трубопроводе, но предпочтительнее монтировать его на обратной линии перед котлом, где ниже температура теплоносителя. В открытых системах насос устанавливают на байпасе также на обратной магистрали. Важно ориентировать вал ротора строго горизонтально, а клеммную коробку располагать сверху или сбоку во избежание попадания влаги.
По законам физики и из-за риска кавитации теоретический предел всасывания воды поверхностным насосом составляет около 10,3 метров, а практический ограничивается 8–9 метрами без использования эжектора. Если глубина до зеркала воды больше 9 метров, насос не сможет поднять воду самостоятельно. Потери по длине горизонтального участка трубы также снижают допустимую глубину всасывания из расчета 1 метр вертикали на 10 метров горизонтали.
Напишите в комментариях, как думаете – нужно ли к расчетной величине напора прибавлять добавочное значение (5-20 метров) для улучшения комфорта пользования водопроводом в доме?
Ответить
Комментарии
Отзывов нет. Будьте первым!