Гидравлический расчет для выбора насосной станции.
Водопровод., Дом., Насосы.Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.
Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см2).
Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см2), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.
Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!
Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.
Что нужно для расчета характеристик насоса?
Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.
К этим сведениям относятся:
— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах. Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду. Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.
— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.
— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.
— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб. Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина. К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.
— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.
Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.
Да!!!, и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.
Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.
Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.
Внутренний диаметр трубопровода |
12 мм |
16 мм |
20 мм |
26 мм |
1 потребитель (расход 0,2 л/с или 12 л/мин) |
4,05 |
1,0 |
0,35 |
0,1 |
2 потребителя (расход 0,4 л/с или 24 л/мин) |
14,09 |
3,49 |
1,16 |
0,33 |
3 потребителя (расход 0,6 л/с или 36 л/мин) |
29,49 |
7,23 |
2,52 |
0,7 |
Из таблицы видно, что формуле: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру вертикальной, соответствует только труба внутренним диаметром 16 мм (это металлопластик или полипропилен наружным диаметром 20 мм) в расчете на одного потребителя. И это правило никак нельзя назвать универсальным.
Стоит также добавить, что, даже заменяя участки существующей системы на трубы большего диаметра, Вы, тем самым, снижаете сопротивление трубопроводов системы в целом, увеличивая напор на выходе из смесителей.
Пример расчета характеристик насосной станции.
«Все это хорошо, — скажете Вы, — Но как же считать?!» Давайте посчитаем вместе.
Задача. Сделать гидравлический расчет водопроводной системы при условии что:
— Имеется скважина глубиной 18 метров, зеркало воды в которой находится на глубине не больше 10 метров от поверхности земли.
— Насос или насосную станцию предполагается поставить над скважиной в кессон глубиной 2,5 метра.
— От скважины до дома расстояние 13 метров.
— Внутри дома предполагаемое горизонтальное расстояние по маршруту прокладки трубы – 9 метров.
— Предполагаемые вертикальные расстояния: от пола до смесителя – 1,1 метра, от пола до излива душа – 2.2 метра, от уровня земли до пола – 1,2 метра.
— Предполагаемая труба на всасе насоса: металлопластик наружным диаметром 26 мм и длиной 10 метров. На напоре: от насоса до дома – полиэтилен наружным диаметром 25 мм, длиной 18 метров, разводка в доме – полипропилен наружным диаметром 20 мм, длиной 9 метров.
— Рассчитывать нужно на использование одновременно двух потребителей.
Для начала, давайте приведем в порядок все эти сведения. Общее вертикальное расстояние от зеркала воды до самого дальнего потребителя (излив душа) будет равняться:
10 м + 1,2 м + 2,2 м = 13,4 метра.
Расстояние по вертикали от насоса до зеркала воды:
10 м – 2,5 м = 7,5 метров.
Горизонтальные расстояния нам, собственно, нужны только для определения длины труб, а эти сведения у нас уже есть. Длина трубы на всасе, которую нужно учесть при расчете – это расстояние от зеркала воды до насоса, т.е. 7,5 метров. В принципе, насос должен осилить эти метры, но это число нужно запомнить и проверить перед поиском подходящего насоса.
Общая потеря напора по вертикали нами уже определена, это 13,4 метра. Теперь найдем потерю напора в трубах из-за движения по ним воды. Металлопластиковая труба наружным диаметром 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм, такой же внутренний диаметр у полиэтиленовой трубы, которую предполагается проложить от кессона к дому, поэтому:
18/10*1,16 = 2,088 м
Это потеря напора в полиэтиленовой (ПНД) трубе, ведущей к дому.
Особо не мудрствуя, я взял потерю напора для этого диаметра, 20 мм, и двух потребителей из своей же таблицы и нашел потерю напора для нужной нам длины трубопровода, помня о том, что в таблице указана потеря напора для длины в 10 метров.
Однако для оценки стабильности работы насоса нужно найти полное сопротивление трубы на всасе:
7,5/10*1,16 = 0,87 метра
и общая потеря напора на всасе будет равна:
0,87 + 7,5 = 8,37 метра,
что очень близко к критическим 9 метрам, максимально возможной глубине всасывания насоса. Поэтому, желательно, либо увеличить глубину кессона, хотя бы до 3 метров, либо использовать насосную станцию с внешним эжектором, что намного дороже. Еще вариант, увеличить диаметр всасывающего трубопровода до 32 мм, тогда общее сопротивление трубы уменьшится.
Давайте выберем вариант по надежней: увеличим диаметр трубы на всасе, поменяв её на металлопластик с наружным диаметром 32 мм (внутренний, соответственно, 26 мм) и «опустим» кессон на полметра. Общая высота подъема воды при этом нисколько не изменится. Мы лишь подвинем насос поближе к воде.
7/10*0,33 = 0,231 метра, и
7,0 + 0,231 = 7,231 метра,
Что уже вполне приемлемо, и с поиском нужного насоса, скорее всего, проблем не будет.
Полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм имеет внутренний диаметр 16 мм, и потеря напора на ней составит:
9/10*3,49 = 3,141 метра
Теперь сложим все, что мы вычислили:
13,4 + 2,09 + 0,23 + 3,14 = 18,86 метра
И прибавим к этому оговоренные нами ранее десять процентов на потерю в местных сопротивлениях:
18,86 +10% = 20,75 метра.
Но это лишь тот напор, который должен преодолеть насос, чтобы вода просто полилась из смесителя. Чтобы вода пошла из смесителя под напором, к этому нужно добавить так называемый «свободный напор». По стандартам он должен быть не меньше 3 метров, исходя же из практических соображений, лучше закладывать в расчет число побольше, в разумных, конечно, пределах, например, 15 метров. Этого хватит на преодоление сопротивления в различном подключаемом нами оборудовании: бойлер, стиральная и посудомоечная машина и т.д.
Таким образом, мы получаем желательные характеристики насоса:
20,75 + 15 = 35,75, т.е. примерно 36 метров,
Но не меньше 20,75 + 3 = 23,75, т.е. примерно 24 метра.
При этих напорах насос должен выдавать нам 24 литра в минуту или 1,44 кубометра в час.
Напомню, это не те характеристики, которые написаны на шильдике насоса, а те, которые насос должен реально выдавать при этом напоре и расходе.
Как это узнать? Читаем дальше…
Здравствуйте,Вадим. У меня вопрос похоже в обратную сторону)) Подбираю насосную станцию для дачи,конкретно модель Вихрь АСВ- 800/24Н.
Забор воды из 2-х кубовой емкости ее высота 1,5 от земли.
Разводка труб полипропилен 20мм. Длина линии около 15 метров + подьём на 1 метр. Т.е. от станции до дома необходимо ставить переходник на меньший диаметр.
Основное назначение станции это создание давления для кухонного смесителя с ТЭН-ом, т.к. ТЭН не срабатывает при подаче самотеком воды из бака.
Дополнительно в планах подключение стиральной машины и возможно полива и мойки авто. Естественно, все это одновременно работать не будет.
И вот засомневался, не слишком ли мощная станция для этих нужд?
Высота подъема, м 40
Мощность, Вт 800
Объем бака, л 24
Производительность, л/мин 60
Трубное соединение, дюйм внутренняя G1
Эжектор есть
Давление, атм 4
Глубина всасывания, м 9
Здравствуйте, Сергей.
Нет, не слишком. И дай бог, чтобы её хватило на все Ваши перспективные планы. Особенно учитывая то ли планируемую, то ли уже существующую 20 мм линию длиной в 15 метров. Кстати, если она только планируется, я бы на такое расстояние поставил бы хотя бы 25ПП, зачем Вам лишние гидравлические потери.
К слову, номинальный напор (давление) на входе в смеситель, т.е. на который он (смеситель) рассчитывается, как раз 40 метров (4,0 атм), минимум — 0,6 атм, максимум — 6,0 атм. Именно такое давление воды, около 4,0 атм, приходит к смесителям в городских квартирах. У Вас, при соответствующих настройках автоматики, оно все равно будет меньше, около 3,0 атм. Соответственно, все предыдущие рассуждения будут верны и для встроенного в смеситель ТЭНа, который тоже рассчитывается исходя из требуемого номинального давления городской воды. Минималка у него, скорей всего, около 1,5 атм на входе, из-за минимально необходимого для его нормальной работы расхода воды (чтобы не сгорел).
Для насоса — минимальный расход воды, заложенный производителями в его конструкцию, около 5-10 литров в минуту (зависит от максимальной производительности насоса). Т.е. этого протока воды достаточно, чтобы детали насоса эффективно охлаждались, а сам насос не срывался в кавитацию. Так что и с этой стороны найденная Вами насосная станция будет работать нормально, даже без учета установленного на ней гидроаккумулятора.
Здравствуйте, Вадим.
Подскажите пожалуйста, справиться ли насосная станция с такой задачей. Имеется колодец, до зеркала воды примерно 3 м., по горизонтали промежуток составляет порядка 53-54 м. с перепадом высоты до 1м. Заранее Вам признателен за оперативный ответ.
Здравствуйте, Александр.
Если я правильно понимаю, то насосная станция должна стоять на указанном расстоянии в 53-54 метра от колодца.
В принципе, справится. По крайней мере такой опыт, но не у меня, имеется. Подробности Вы можете найти здесь.
Здравствуйте Вадим.
У меня вопрос следующего характера. Есть скважина с выходом на поверхность в виде трубы ДУ150. Скважина уже не нействующая, но вода течет. Дачный участок находится на расстоянии 200 метров. Есть мысль соорудить переходник на данную трубу ДУ150 для всасывающей линии бензинового переносного насоса, проложить линию из ПНД трубы 32 диаметра до участка. На участке установить бак куб и ли 2. Идея набора воды в емкость аккумулятор. А далее уже все по уму и насос гидрофор и тд. Вопрос такойи справится ли с такой задачей бензиновый насос. Средняя мощность подбираемых насосов 3,2 — 4 л/с. Высота всасывания 8-10 м. Спасибо.
Здравствуйте, Максим.
На самом деле вопрос не в том, справится ли мотопомпа означенной мощности с прокачкой воды через эту трубу на расстояние в 200 метров. Справится, куда денется. Даже с мощностью в два раза ниже. Вопрос в том, как долго Вы будете набирать «куб или два» этой или какой-нибудь другой мотопомпой. А потому, здесь важна не сама мощность мотопомпы, а, как и с любыми другими насосами, её напорно-расходная характеристика. А уже исходя из неё, можно найти примерный баланс необходимых давлений и расходов, из которого легко находится примерная (все учесть невозможно) производительность помпы на выходе из трубы.
Для примера, я возьму мотопомпу со скромными характеристиками: мощность 3,0 л.с. (2,2 кВт), максимальный напор 15 метров (1,5 атм), максимальный расход 250 л/минуту (15 м3/час).
Реальный баланс давлений найти очень сложно, поэтому будем рассматривать теоретический, считая, что труба с толщиной стенки 2,2 мм (минимальная) лежит горизонтально, и не учитывая подъем воды из скважины, с шагом по расходу в 18 л/минуту, смотря остаток напора на выходе из трубы. Чисто для оценки, как долго будет набираться 1,0 куб воды.
Получается: 18 л/минуту — остаток напора: 1,2 атм — время 55 минут;
36 л/минуту — остаток напора: 0,4 атм — время 27 минут;
54 л/минуту — превышение сопротивления трубы над напором помпы на 0,7 атм, значит такого расхода не будет.
В результате этой грубой прикидки получается, что такая помпа наберет 1000 литров воды за время чуть больше получаса.
Реальное время зависит от «кучи» факторов, самыми важными из которых, кроме просчитанного выше сопротивления 200-метровой трубы, являются: глубина всасывания, перепады по высоте между начальной и конечной точкой трубы и качество укладки трубы (ровность). Ну и, кроме всего прочего, желательно быть уверенным, что скважина сможет обеспечить такое количество воды без значительного снижения уровня в ней.
Здравствуйте. Помогите подобрать насосную станцию. На даче стоит бочка на 3 куба в двух метрах от дачи в даче будет мойка на кухне душ унитаз смеситель еще в ванной плюс полив сада разводка по даче максимум 10 метров труба металлопластик 3/4
Здравствуйте, Артем.
Не вижу в Ваших условиях никаких сложностей для стандартного подбора насосной станции. Поэтому, в принципе, подойдет любая — на Ваш «вкус», «цвет» и кошелек. При таком наборе потребителей, обычно, рассчитывают на одновременную работу двух точек. Минимальные параметры насоса в насосной станции: напор — от 35 метров (по опыту, лучше от 40 метров), расход — от 2,5 м3/час (от 40 литров/минуту).
Такой насосной станции, установленной в доме, вполне хватит на нормальную работу всей системы даже при заводских настройках автоматики. К слову, если Вам хотелось бы большего, например, чтобы обеспечивалась одновременная работа трех и более точек потребления, то просто увеличения параметров насоса будет не достаточно. Придется менять и трубную систему. 20-й металлопластик просто не сможет пропустить без значительных потерь больший объем воды.
Спасибо
Здравствуйте. Помогите пожалуйста подбором насоса или насосная станция или чем то похожим. До речки 250 м, пролежона труба диаметром 50, погружным насосом хорошо работает. Но хочется чтобы насос ставить дома. Помогите пожалуйста с подбором.
Здравствуйте, Саид.
Теоретически — это возможно, практически — очень трудно-осуществимо. Примеры удачной работы есть, но получится ли у Вас — это вопрос… Здесь описаны проблемы, с которыми придется столкнуться. А также возможные способы их решения. Если Вы внимательно прочтете комментарии, то найдете и примеры решения проблемы, похожей на Вашу.
Насос же можно взять любой с максимальной глубиной всасывания 9,0 метров, т.е. это должен быть центробежный насос хорошего качества со встроенным эжектором. Например, Педролло серии JSW или JCR или Калпеда серии NGX.
Здравствуйте,какую станцию выбрать если колодец 5м до зеркала 3,5м от колодца до станции 10м и подъем на 3м
Здравствуйте, Дмитрий.
Если Вы прочли статью, то должны понимать, что перечисленных данных для конкретики параметров станции или насоса маловато. По тому, что Вы написали, подойдет любая станция и любой насос, в том числе центробежный со встроенным эжектором, вихревой или любой погружной (даже стандартный вибрационный).
Так что либо нужно уточнить (конкретизировать) требования, предъявляемые к будущему насосу (станции), либо уточнить параметры будущей системы с учетом Ваших пожеланий. Естественно, что одно уточнение взаимосвязано с другим. Просто лучше, на начальном этапе, отталкиваться от чего-то одного, приводя другое — в соответствие с заданными условиями и оценивая результат.