Коромысло ныне можно увидеть разве что в этнографическом музее. Однако выражение «сходить за водой» (к колодцу или колонке) ещё не полностью исчезло из обихода современных жителей дачных посёлков. Между тем, отсутствие автоматического водоснабжения существенно снижает уровень комфорта, ставя под сомнение порой привлекательность самого понятия «загородная недвижимость». Решение этой проблемы – в устройстве системы водоснабжения, сердцем которой, как в песне, является мотор или, иначе говоря, насос.
Виды насосов
Выбор насоса определяется его производительностью и требуемым напором воды. Понятно, что значения расхода и необходимого напора в каждом конкретном случае индивидуальны, поэтому не существует общих рекомендаций – всё нужно просто считать. Кроме того, конструкция большинства насосов такова, что максимальный расход достигается при минимальном напоре и, соответственно, наоборот, а с наибольшим КПД устройство работает в среднем диапазоне.
Сегодня существует множество различных насосов. Водоподъёмные насосы (поверхностные и погружные) предназначены для извлечения воды из источника, а циркуляционные насосы – для поддержания постоянной циркуляции в системе водоснабжения.
Насосы – отдельно, вода – отдельно
Поверхностные насосы располагаются вне источника воды, поэтому забор воды в данном случае осуществляется путём всасывания. С помощью такого устройства можно качать воду с глубины до 10 м. Так, самовсасывающие центробежные насосы с глубиной всасывания до 8 метров используют для поднятия воды из колодцев и неглубоких скважин. Лопасти насоса приводят во вращение перекачиваемую воду, а центробежные силы инерции отбрасывают её к краям камеры и в выходной патрубок.
В водоструйном центробежном насосе всасывание воды происходит за счёт разрежения в камере смешения и разницы давлений. Затем давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения, что делает возможным нагнетание. Необходимым условием эксплуатации таких насосов является отсутствие в воде абразивных и волокнистых включений – в противном случае оборудование может выйти из строя.
Если требуется качать воду с большей глубины (до 50 метров), можно приобрести насос с эжектором – специальным устройством, которое опускают в воду вместе с всасывающим трубопроводом. Во время работы насоса часть поднятой жидкости поступает по дополнительному трубопроводу обратно в эжектор, повышая тем самым давление на входе. Однако эжекторные насосы весьма ненадёжны в эксплуатации, да и потребление ими электроэнергии составляет более 1000 Вт/час, что довольно накладно. К тому же, подача воды с большой глубины всё равно будет минимальной. Реальная рабочая глубина составляет до 15–20 метров.
Механизм действия вихревых насосов основан на использовании рабочего колеса, которое перекачивает жидкость путём её завихрения. Важными преимуществами вихревых насосов являются достаточно низкая стоимость и компактность – их можно использовать в условиях ограниченного пространства, а также в качестве переносных агрегатов. Поверхностные вихревые насосы применяют для повышения давления в системах водоснабжения частных домов. Они перекачивают воду в накопительные баки и из них. Характерной особенностью этих механизмов является возможность круглосуточной работы по перекачке воды.
Вихревые насосы обладают хорошей способностью самовсасывания, то есть, не требуют предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой. По сравнению с аналогичными по размерам и скорости вращения центробежными насосами вихревые развивают больший напор, но имеют меньший КПД. Температурный диапазон работы вихревых насосов шире, чем у струйных – они могут перекачивать жидкости, имеющие температуру от ?10 до +50 градусов по Цельсию, но их работа также зависит от содержания в воде механических примесей.
Условия монтажа важны для всех типов насосов, для поверхностных же особое значение имеет место установки. Дело в том, что некоторые модели довольно шумные, поэтому их лучше располагать в отдельном помещении. Бесшумно работают насосы, в которых двигатель охлаждается омывающей его жидкостью (применение так называемого «мокрого ротора»).
Внимание: погружение!
Погружные насосы используют там, где нельзя применять поверхностные, в частности, при большой глубине источника (до 300 метров). Они погружаются непосредственно в воду, при этом глубина должна быть не меньше метра, иначе насос начнёт всасывать со дна ил и песок, что довольно быстро выведет его из строя. Центробежные погружные насосы могут опускаться на практически любые глубины, вихревые – до 50 метров, но при этом вихревые насосы хуже справляются с возможными включениями в исходную воду песка и грязи.
Понятно, что первое необходимое условие работы погружных насосов – надёжная изоляция «начинки» от контакта с водой. Погружные насосы могут устанавливаться в скважины и в колодцы.
Скважинные насосы располагаются непосредственно в скважине и отличаются повышенной мощностью, компактностью и большим потенциальным объёмом перекачиваемой воды.
Если в скважине содержится мелкий песок в виде взвеси, который не задерживается скважинным фильтром, то необходимо применение специальных насосов для скважин. В них установлены «плавающие» рабочие колёса и подшипники, увеличены зазоры между рабочим колесом и направляющим аппаратом. Это, конечно, снижает КПД насоса, однако позволяет перекачивать жидкости с некоторым содержанием песка.
При выборе скважинного насоса необходимо учитывать диаметр скважины. Охлаждение электродвигателя осуществляется потоком поднимаемой воды, поэтому для каждого скважинного насоса в технической документации обязательно указывается минимально допустимая скорость движения воды, которая непосредственно связана с диаметром скважины. В скважине с большим диаметром скорость воды может оказаться недопустимо низкой.
Колодезные насосы, в отличие от скважинных, менее чувствительны к примесям, содержащимся в воде. Чаще всего они имеют нижнее заборное отверстие, поэтому могут работать в режиме частичного погружения, так как двигатель охлаждается перекачиваемой водой, что сводит к минимуму возможность перегрева.
Вспомогательная циркуляция
Предназначение циркуляционных насосов понятно из их названия: поддержание циркуляции воды уже непосредственно в системах горячего и холодного водоснабжения (а также отопления) за счёт повышения давления при перекачивании воды из накопительных ёмкостей, колодцев или скважин.
В доме с разветвлённой разводкой труб без такого насоса не обойтись. Циркуляционные самовсасывающие насосы очень компактны (все узлы скомпонованы в едином корпусе), устанавливаются непосредственно на трубопроводе и не требуют сложного монтажа. Мощность насоса зависит от диаметра труб – чем толще труба, тем меньше сопротивление и, соответственно, требуемая мощность насоса. Циркуляционные насосы потребляют мало электроэнергии и не требуют технического обслуживания. Единственным условием нормальной работы является хорошее качество воды – она должна быть без агрессивных абразивных и твёрдых частиц.
Защита механизма
Помимо грамотного выбора насоса и последующего профессионального монтажа следует заранее позаботиться о создании условий для его бесперебойной работы. Особенно это касается скважинных насосов – для их регулирования или ремонта придётся вызывать специалиста.
Оснащение насоса качественным фильтром в какой-то мере решит проблему с механическими примесями исходной воды.
Установка обратного клапана предотвратит обратный же слив воды в скважину или колодец при отключении насоса и возникающий при этом гидравлический удар, когда жидкость бьёт по лопастям крыльчатки и может повредить их.
Любой насос – электрический прибор, поэтому при выборе модели необходимо учитывать особенности электропитания на объекте. Возможные скачки напряжения негативно скажутся на ресурсе работы электродвигателя, большинство поломок насоса также обычно бывает связано с его электрической частью.
У всех видов насосов достаточно жёсткие требования к стабильности напряжения в электросети. Для большинства насосных станций допустимое отклонение составляет 10% (плюс-минус), а для скважинных насосов – не более 5%. Рабочее напряжение большинства скважинных погружных насосов – 200–230 Вольт. Работа насоса вне этого диапазона нежелательна. Устранить скачки напряжения, возникающие при включении и выключении насоса, можно при помощи системы плавного пуска.
Энергосберегающий режим питания мотора обеспечивается стабилизатором напряжения. В некоторых моделях скважинных насосов предусмотрен встроенный механизм защиты электродвигателя, который выключает насос при падении напряжения ниже рабочего предела (или же, напротив, при его повышении). Когда напряжение возвращается в рабочий диапазон, двигатель автоматически включается.
Энергосбережение и защита двигателя насоса обеспечивается и установкой гидроаккумулятора. Вообще, говоря о насосах, часто имеют в виду насосные станции, когда водоснабжение обеспечивается целой системой – насосом, баком и автоматикой. Бак – это ёмкость небольшого (100–200 литров) объёма, которая нужна для того, чтобы поддерживать заданное давление (от 3 до 6 атмосфер). Насос закачивает в него воду, пока давление не достигнет максимального значения. Мембрана прогибается, и реле автоматически выключает насос. При расходовании воды давление в системе и в баке снижается, мембрана возвращается в положение «нижнего давления» – и реле снова включает насос. Благодаря этому уменьшается количество пусков, во время которых нагрузки на насос возрастают, и ресурс насоса вырабатывается медленнее.
Существует ещё проблема «сухого хода», когда уровень воды в колодце или скважине падает ниже критического, и всасывающий патрубок погружного насоса оказывается выше этого уровня. Следствие этого очевидно – перегрев двигателя и выход насоса из строя. Для решения этой проблемы существует несколько способов.
Принцип действия поплавковой системы заключается в том, что при падении уровня воды поплавок опускается в нижнее положение, размыкает цепь электропитания и отключает насос. Водоснабжение в этом случае поддерживается за счёт воды в баке. При повышении уровня воды до нормального значения поплавок опять поднимется и, замкнув линию, включит насос.
Похожий принцип работы у опускаемых в воду двух специальных датчиков уровня, соединённых с защитным устройством. Если нижний датчик оказался выше уровня воды, то происходит отключение насоса, и наоборот, когда вода достигнет уровня верхнего датчика, защитное устройство включит насос.
Принципиально другая схема работы у устройства защиты, контролирующего прохождение воды через насос: при прекращении движения воды устройство останавливает работу насоса.
Трудно сегодня найти такую область человеческой деятельности, где не применялась бы электроника. Используют её и для управления работой насоса. Блоки дистанционного управления размещаются непосредственно в доме. С их помощью можно контролировать режим работы, давление, число оборотов двигателя, потребляемую мощность, при этом прибор позволяет отказаться от применения других устройств управления и защиты.
Многие модели современных насосов полностью автоматизированы, расход и напор корректируются по ходу работы.
Итак, мы установили, что при выборе насоса для автономной системы водоснабжения нужно ориентироваться на соответствие технических параметров насоса условиям эксплуатации и требованиям пользователя. Это главное правило, однако определиться с выбором может помочь и наличие у насоса дополнительных функций. Самовсасывающие насосы могут работать в качестве повышающих давление, скважинные насосы в некоторых случаях монтируются горизонтально и перекачивают жидкость из одной ёмкости в другую.
Ну, и ещё один критерий выбора – торговая марка. На насосе лучше не экономить и не покупать дешёвые модели неизвестных производителей. Лидерами же в этом секторе рынка являются немецкие (Grundfos, Wilo, Reflex) и итальянские (Nocchi, Sumoto, Sea-Land, Aqua-system, Pedrollo) компании. Известны также некоторые марки совместного итало-японского производства. Но предпочтительнее всего, пожалуй, «Deutsche qualitet» – у немецкой продукции больше гарантийный срок, а, значит, и срок службы.
Текст: Эдуард Доминов
«Загородное строительство», № 7 (35), 2008 г.
Похожие статьи:
- Природные источники: водоносные горизонты
- Особенности водоснабжения загородного дома
- Колодец, колодец, дай воды напиться!
- Дачный колодец
- Загородный дом: выбираем систему водоснабжения