У багатьох власників заміських будинків відсутня можливість користуватися таким благом цивілізації, як централізована водопровідна мережа. Це зовсім не означає, що єдиний вихід в даній ситуації – носити воду від найближчого джерела в відрах. Сьогодні цілком реально облаштувати свій власний напірний водопровід. У цьому вам допоможе насосна станція, яка в автоматичному режимі подає воду з колодязя або свердловини.
Яку насосну станцію вибрати для будинку? Сучасний ринок насосного обладнання пропонує безліч варіантів – тут і готові станції, та окремі комплектуючі, з яких, як з конструктора можна зібрати щось, що максимально відповідає вашим потребам.
Про це розповідає Публікація ссилаючись на Добрий господар
До вибору необхідно поставитися дуже відповідально, щоб в процесі експлуатації обладнання у вас не виникало ніяких проблем.
Будова і принцип роботи насосної станції
Чи відрізняється чим-небудь насосна станція від звичайного електронасоса і, якщо так, в чому її переваги?
По-перше, насосна станція здатна забезпечити хороший напір, необхідний для повноцінного постачання водою будинку і ділянки.
По-друге, ця система повністю автоматизована і може працювати без постійного контролю з боку власника – один раз змонтував, і можна не згадувати про неї, поки не прийде час профілактичного огляду і перевірки.
Усвідомлений вибір насосної станції буде неможливий, якщо не приділити належної уваги її будові і базовим складовим.
Основними конструкційними елементами насосної станції є сполучені між собою поверхневий насос і гідроакумулятор (напірний гідробак), а також автоматичне реле тиску, яке керує роботою насоса. Для автономного функціонування системи цього недостатньо. Але про призначення і пристрої додаткових компонентів ми поговоримо трохи пізніше, зараз же зосередимо свою увагу саме на основних елементах конструкції.
Будова насосної станції
1. Електричний блок.
2. Вихідний штуцер.
3. Вхідний штуцер.
4. Електродвигун.
5. Манометр.
6. Реле тиску.
7. Шланг, що з’єднує помпу і ресивер.
8. Гідроакумулятор.
9. Ніжки для кріплення.
«Серцем» насосної станції є насос. Конструкційний тип насоса може бути практично будь-який – вихровий, роторний, гвинтовий, осьовий і т. д. – але для побутового водопостачання, як правило, використовують насоси відцентрового типу, які відрізняються простотою конструкції і високим ККД.
Другий важливий конструкційний елемент насосної станції – гідроакумулятор – являє собою, по суті, накопичувальний бак (що власне і випливає з його назви). Однак призначення гідроакумулятора полягає не тільки в накопиченні закачаної води.
Без цього елемента насос би включався/вимикався занадто часто – кожен раз, коли користувач поверне кран на своєму змішувачі. Відсутність гідроакумулятора негативно позначилося б і на напорі води в системі – вода то текла б з крана тонкою цівкою, то шмагала б занадто бурхливим потоком.
Розберемося в принципі дії насосної станції.
Насос при включенні починає закачувати воду, заповнюючи нею накопичувальний бак. Тиск в системі при цьому поступово зростає. Працювати насос буде до тих пір, поки тиск не досягне верхнього порогового значення. При досягненні заданого максимуму тиску спрацює реле, і насос вимикається.
Що станеться, коли користувач відкриє кран на кухні або почне приймати душ? Водоспоживання призведе до поступового спорожнення гідроакумулятора, а значить, і до зниження тиску в системі. Коли тиск впаде нижче встановленого мінімуму, реле автоматично включить насос, і він почне знову закачувати воду, компенсуючи її витрату і нагнітаючи тиск до верхнього порогового значення.
Верхній і нижній пороги, при яких спрацьовує реле тиску, встановлюються на заводі. Користувач, однак, має можливість внести невеликі корективи в роботу реле. Необхідність в цьому може виникнути, наприклад, якщо потрібно збільшити натиск води в системі.
Завдяки тому, що насос, який входить до складу насосної станції не працює безперервно, а включається лише час від часу, знос обладнання мінімалізовано.
Типи насосних станцій і відстань до дзеркала води
Розрізняють насосні станції з вбудованим і виносним ежектором. Вбудований ежектор є конструктивним елементом насоса, виносний являє собою окремий зовнішній вузол, занурюється в свердловину. Вибір на користь того чи іншого варіанту залежить в першу чергу від відстані між насосною станцією і дзеркалом води.
З технічної точки зору ежектор – пристрій досить простий. Його головний конструктивний елемент – сопло – являє собою патрубок з завуженим кінцем. Проходячи через місце звуження, вода набуває помітне прискорення. Відповідно до закону Бернуллі навколо потоку, що рухається з підвищеною швидкістю, створюється область з низьким тиском, тобто виникає ефект розрідження.
Під дією цього розрядження в трубу засмоктується нова порція води зі свердловини. В результаті насос витрачає менше енергії для транспортування рідини на поверхню. Зростає ефективність насосного обладнання, так само як і глибина, з якої можна закачувати воду.
Насосні станції з вбудованим ежектором
Вбудовані ежектори зазвичай поміщаються всередині корпусу насоса або розташовуються в безпосередній близькості від нього. Це дозволяє зменшити загальні габарити установки і дещо спростити монтаж насосної станції.
Максимальну ефективність такі моделі демонструють, коли висота всмоктування, тобто відстань по вертикалі від вхідного патрубка насоса до рівня дзеркала води в джерелі, не перевищує 7-8 м.
Зрозуміло, слід враховувати ще й відстань по горизонталі від свердловини до місця розміщення насосної станції. Чим більша довжина горизонтальної ділянки, тим менша глибина, з якої насос здатний піднімати воду. Наприклад, якщо насос встановлений безпосередньо над джерелом води, він зможе підняти воду з глибини 8 м. Якщо той же самий насос видалити від точки водозабору на 24 м, глибина підняття води зменшиться до 2.5 м.
Окрім низької ефективності при великих глибинах залягання джерела води подібні насоси володіють ще одним недоліком – підвищеним рівнем шуму. До звуку від вібрації працюючого насоса додається шум води, що проходить крізь сопло ежектора. Саме тому встановлювати насос з вбудованим ежектором краще в окремому підсобному приміщенні, за межами житлового будинку.
Насосні станції з виносним ежектором
Виносний ежектор, який представляє собою окремий невеликий блок, на відміну від вбудованого може перебувати на значній відстані від насоса – він підключається до трубопроводу.
Для роботи насосної станції з виносним ежектором потрібна двотрубна система. Одна з труб служить для підйому води зі свердловини на поверхню, по другій частині піднята вода повертається вниз, в ежектор.
Необхідність прокладки двох труб накладає деякі обмеження на мінімально допустимий діаметр свердловини, передбачити це краще ще на стадії проектування пристрою.
Подібне конструктивне рішення, з одного боку, дозволяє істотно збільшити відстань від насоса до дзеркала води (з 7-8 м, як у насосів з вбудованими ежекторами, до 20-40 м), але з іншого – веде до зменшення ККД системи до 30-35%. Втім, отримавши можливість значно збільшити глибину забору води, ви легко змиріться з останнім.
Якщо відстань до дзеркала води на вашій ділянці не занадто глибока, то немає необхідності монтувати насосну станцію безпосередньо біля джерела. Це означає, що у вас з’являється можливість віддалити насос від свердловини без помітного зниження ефективності.
Як правило, такі Насосні станції розташовують безпосередньо в житловому будинку, наприклад, в підвальному приміщенні. Це забезпечує підвищення терміну служби обладнання та спрощення процедур налаштування системи і профілактичних робіт.
Ще одним безсумнівним достоїнством виносних ежекторів є істотне зниження рівня шуму, виробленого насосною станцією. Шум води, що проходить через ежектор, встановлений глибоко під землею, вже не потурбує мешканців будинку.
Водоспоживання, продуктивність, натиск
Перш ніж купувати насосну станцію, слід зрозуміти, чи здатна дана модель буде задовольнити ваші потреби, чи вона здатна нормально функціонувати в конкретних, наявних у вас умовах. Оцінити це можна по ряду технічних характеристик насоса. Особливу увагу слід приділити таким параметрам, як створюваний напір (висота, на яку насос здатний підняти воду) і його продуктивність (об’єм води, що прокачується за одиницю часу).
Загальне водоспоживання будинку – це сумарна витрата води усіма побутовими приладами (посудомийна і пральна машини) та іншими точками водорозбору (крани в кухні та ванній, злив в санвузлі, наповнення басейну, автоматизовані системи поливу і зрошення на ділянці тощо).
В ідеалі продуктивність станції повинна бути не менше суми витрат всіх точок водорозбору в будинку. Тільки в цьому випадку мешканці будинку не будуть відчувати проблем з подачею води і її напором. Тільки в цьому випадку вони зможуть відкривати кран, не замислюючись про те, що комусь в будинку вода в даний момент може бути потрібніша.
Як правило, досить потужні насоси з легкістю поставляють до 3.5-8 м3 води на годину, підтримуючи у водопровідній мережі тиск в 2-3 бар.
Щоб визначити потужність насосної станції, необхідну для забезпечення водою всіх точок водорозбору, слід оцінити три параметра.
1. По-перше, необхідно знати висоту підйому води, що подається, тобто порахувати відстань від джерела води до найвищої точки водопроводу.
2. По-друге, слід врахувати робочий тиск у водопроводі (для нормальної роботи побутової техніки та оптимального напору води в кранах потрібно, щоб тиск був не менше 2 бар).
3. По-третє, потрібно оцінити втрати напору по всій довжині водопроводу.
Розрахунок витрати води і необхідної продуктивності насоса, а також підбір конкретної насосної станції, що задовольняє цим критеріям, – завдання фахівців. Від вас же потрібно заздалегідь визначити відстань від водозабірного патрубка насоса до джерела води в свердловині по вертикалі і віддаленість насосної станції від свердловини, знати тип і діаметр використовуваних труб.
Не зайвим буде підготувати план ділянки і будинки із зазначенням розташування всіх точок водорозбору.
Існує ще один важливий момент, який слід взяти до уваги перед тим, як вибрати насосну станцію для дачі або будинку. З колодязя ви закачуєте воду або зі свердловини – неважливо, але наповнюваність джерела, тобто його здатність генерувати» воду не повинна бути меншою продуктивності станції.
Гідроакумулятор насосної станції
Гідроакумулятор, що є функціонально важливим вузлом насосної станції, являє собою герметичну металеву ємність, що підключається до вихідного штуцера насоса.
Будова гідроакумулятора
Усередині бака є еластична мембранна перегородка, що виготовляється зазвичай з натуральної гуми або штучного бутилкаучуку.
Мембрана ділить резервуар на дві камери – повітряну і рідинну. Зчленоване з гідроакумулятором реле тиску визначає тиск води в рідинній камері бака і на підставі отриманих даних управляє роботою насоса.
Матеріалом для виготовлення гідроакумулятора традиційно є сталь. Якщо мембрана має грушовидну форму, то вода контактує тільки з нею, і, значить, можливість корозії внутрішніх стінок бака повністю виключена.
1. Металевий бак.
2. Ніпель для підкачки повітря.
3. Грушоподібна мембрана.
4. Штуцер для підключення до насоса.
Якщо використовується плоска мембрана, що розділяє резервуар на дві частини, то на його металеві стінки наносять захисне полімерне покриття.
Зовні бак з низьковуглецевої сталі захищає від атмосферної вологи емалеве покриття. Якщо передбачається встановлювати насосну станцію за межами опалювального приміщення, то слід віддати перевагу гідроакумулятору з нержавійки.
Гідроакумулятор з низьковуглецевої сталі, покритий емаллю
Призначення і принцип дії гідроакумулятора
Рідинна камера заповнюється водою, під дією створюваного нею тиску еластична перегородка деформується. При падінні тиску в результаті витрати води користувачами мембрана розпрямляється, і відбувається викид нової порції рідини з бака.
Таким чином, гідроакумулятор забезпечує подачу води до точок водорозбору навіть при непрацюючому насосі. Більш того, він обмежує число включень насоса. Всередині резервуара зберігається певний запас рідини, а тому немає необхідності включати насос кожен раз, як ви відкриваєте кран.
Зазвичай витрата води з гідроакумулятора до повторного наповнення становить половину його повного об’єму. Наприклад, з 20-літрового бака можна спокійно викачати 10 л води, не включаючи при цьому насос. А чим рідше останній включається, тим довше прослужить.
Деякі поверхневі насоси допускають велику частоту запусків – до 30-100 разів на годину. Однак часті пуски / зупинки істотно знижують термін служби електродвигуна – ресурс окремих вузлів пристрою виробляється передчасно. Ідеальним з цієї точки зору варіантом вважається, коли число включень/виключень насоса не перевищує 10-20 разів на добу.
Гідроакумулятор не тільки створює тиск у водопровідній мережі будинку, служить обмежувачем числа повторно-короткочасних включень насоса, зберігає в собі запас води. Ще він дозволяє уникнути гідравлічних ударів – різких стрибків тиску в системі.
Як вибрати обсяг гідроакумулятора
Обсяг гідроакумулятора може варіюватися в залежності від моделі від 8 до 100 і більше літрів. Вибір розміру гідробака залежить від сумарного водоспоживання, глибини свердловини, довжини трубопроводу і параметрів насоса. Спільно з насосами потужністю до 1.2 кВт рекомендується використовувати гідроакумулятори ємністю 20-24 л, для насосів потужністю 1.5-2 кВт більше підійдуть баки на 50-60 л.
Який обсяг можна вважати оптимальним? Чим більше, тим краще, але до певних меж. Теоретично, чим більше обсяг гідроакумулятора, тим надійніше захищений насос від частих запусків. Однак практика показує, що збільшення об’єму резервуара до 100-200 л дуже часто призводить до зниження комфортності користування водопроводом: користувач змушений миритися з тим, що напір води, що ллється з крана, плавно знижується.
Користувачі, що мають великий досвід експлуатації насосних станцій, одностайні в думці, що найбільш зручний гідроакумулятор об’ємом 16-24 л. Слід мати на увазі, що при необхідності ви завжди зможете підключити до водопровідної магістралі додатковий гідроакумулятор потрібного вам обсягу.
Матеріал виготовлення насоса і його конструкційних елементів
Головний недолік відцентрових насосів – висока вимогливість до чистоти води, що перекачується. Потрапляючі всередину піщинки, мул та інші тверді частинки стають причиною передчасного зносу деталей насоса.
Термін служби техніки багато в чому залежить від матеріалу, з якого виготовлена крильчатка. Крильчатки з нержавіючої сталі більш довговічні, але коштують дорожче виробів з пластику, нерідко встановлюються в побутових моделях.
Для виготовлення корпусу насоса також застосовують різні матеріали.
1. Насоси в пластикових корпусах найдешевші і, що важливо, самі малошумні. При цьому надійністю такі насоси не відрізняються.
2. Сталеві, навпаки, найдорожчі і галасливі, але при цьому і самі довговічні.
3. Чавунні за всіма показниками займають проміжне положення.
Крім матеріалу виготовлення корпуса насоса і його робочого колеса при підборі варто звернути увагу ще на один параметр, а саме на матеріал обмотки електродвигуна. Часто для здешевлення і полегшення конструкції використовують алюмінієву обмотку.
Вона, на жаль, менш довговічна, ніж мідна, що негативно позначається на загальній надійності насоса, вимушеного працювати цілий рік і майже цілодобово.
Керуюча автоматика
Головна відмінність насосних станцій від насосів полягає в наявності у них обладнання, що дозволяє працювати без постійного контролю з боку людини. Під керуючою автоматикою в першу чергу мається на увазі реле тиску. Даний блок автоматизує роботу насоса, включаючи і вимикаючи при певних граничних значеннях тиску в системі.
Більшість насосних станцій оснащуються механічними (пружинними) реле тиску. Це невеликий за розмірами пристрій, усередині якого розташовуються всі необхідні робочі елементи – дві різнорозмірних пружини з регулювальними гайками, електричні контакти, мембрана і пластина, що змінює своє положення в залежності від величини тиску на неї з боку мембрани.
Під дією тиску води, що надходить в гідроакумулятор, мембрана деформується і зміщує пластину, яка, у свою чергу, починає впливати на велику пружину. Стиснення пружини призводить до розмикання контакту, що подає напругу на електродвигун насоса.
При зниженні тиску в результаті витрати води споживачем пластина повертається у вихідне положення, контакти замикаються, і насос знову починає працювати. Велика пружина створює протидію тиску води на мембрану і пластину, маленька визначає різницю між нижнім і верхнім порогом тиску.
Верхнє і нижнє граничні значення тиску виставляються на заводі-виробнику, однак при необхідності ви можете вручну змінити як верхній, так і нижній поріг. Сила стиснення пружин змінюється за допомогою відповідних регулювальних гайок.
Механічне реле може бути замінено електронним. Останнє не є силовим, воно взаємодіє з автоматикою станції і вже через неї впливає на роботу насоса. Функціонал електронного реле, звичайно, багатший, ніж у механічного. Деякі моделі, наприклад, оснащені таймером годинникових включень, що обмежують кількість запусків насоса в одиницю часу.
Як правило, електронні моделі реле забезпечені індикаторами і панеллю управління, за допомогою якої здійснюється регулювання параметрів.
Додаткове обладнання
Крім електронасоса, гідроакумулятора і керуючої автоматики в комплект будь насосної станції в обов’язковому порядку входять:
- сполучна арматура, в тому числі гнучка підводка, що з’єднує насос з гідроакумулятором;
- манометр, що вимірює тиск рідини в системі і полегшує контроль за роботою насоса,
- зворотний клапан, що запобігає спорожнення підвідної магістралі при виключенні насоса;
- фільтри, що перешкоджають попаданню в насос механічних домішок;
- автомати захисного відключення насоса.
Фільтри
Відцентрові насоси характеризуються підвищеною вимогливістю до чистоти рідини. Дуже важливо, щоб у воді не було абразивних частинок (мул, пісок тощо), а також довговолокнистих вкраплень з лінійними розмірами більше 2 мм (водорості, травинки, тріски).
Гранично допустимою кількістю механічних домішок вважається 100 г/м3. Захистити насос від виходу з ладу і окремі його вузли від передчасного зносу в результаті перекачування води, що містить сторонні включення, допоможе сітчастий фільтр грубого очищення.
Він монтується на кінці водозабірної труби і відсікає велике сміття, плаваюче в товщі води або на її поверхні.
Після станції ставляться картриджні фільтри тонкого очищення, доочищають воду, яка направляється до споживача. Втім, до насосної станції вони вже ніякого відношення не мають.
Зворотний клапан
Щоб насос був в змозі в будь-який момент почати качати воду, необхідно, щоб відвідна магістраль завжди була заповнена. Саме тому система водозабору насосних станцій обладнується зворотним клапаном, що встановлюються відразу після сітчастого фільтра грубої очистки.
Наявність зворотного клапана позбавить вас від необхідності кожен раз довго чекати, поки вода підніметься в насос зі свердловини, і, що більш важливо, вбереже насос від роботи в режимі “сухого” пуску, що загрожує виходом обладнання з ладу.
Захисна автоматика
Наші електромережі не можуть похвалитися стабільністю, і напруга часто «гуляє» в досить широкому діапазоні. Убезпечити дороге обладнання від стрибків напруги допоможе автомат захисного відключення. Якщо в комплект вашої станції цей компонент не входить, його можна (і потрібно!) докупити окремо. Не зайвим буде і автомат захисного відключення при перегріві насоса.
Система захисту від «сухого» ходу – ще один елемент, який необхідний для продовження терміну служби насосної станції. Особливо важлива вона в тих випадках, коли продуктивність свердловини непостійна. Розміщений у свердловині датчик подасть сигнал на вимикання насоса, як тільки рівень води впаде нижче мінімальної межі. Це дозволить запобігти перегрів і вихід насоса з ладу внаслідок перекачування повітря.