Выбираем насос
Выбор насоса, если вы не обладаете специальными знаниями, дело непростое. В этом обзоре мы постараемся помочь вам определится какой тип насоса вам нужен. Насосы условно делятся на несколько групп.
Это:
- Погружные, т.е. непосредственно погружаемые в воду (для скважин и колодцев, дренажа,и удаления фекалий).
- Поверхностные, работающие над поверхностью воды (различные садовые и дачные насосы, напорные, циркуляционные, а также насосные станции).
Погружные насосы
Работают при частичном или полном погружении корпуса насоса в воду, что требует надежную изоляцию от контакта оголенной проводки и управляющей электроники с водой. В конструкциях используются такие материалы, как нержавеющая сталь, различные "водостойкие" и прочные полимеры.
Насосы для скважин (или глубинные) служат для подъема воды из артезианских скважин и отличаются высоким напором. Характер использования аппаратов накладывает существенные ограничения, прежде всего на диаметр корпуса и материал, из которого они изготовлены. Обычно это цилиндры из нержавеющей стали менее 100 мм в поперечнике и длиной от 500 до 2500 мм.
Учитывая жесткое ограничение площади основания, для создания высокого напора и хорошей производительности конструкторам приходится прибегать к сложным техническим решениям (пример - многоступенчатая система всасывания), что, естественно, приводит к удорожанию аппаратов.
Поскольку обычный бытовой насос, установленный на поверхности, не в состоянии обеспечить подачу воды с больших глубин (его максимальная высота всасывания, как правило, не превышает 10 метров), то в таких случаях необходимо использование скважных насосов. Действие глубинных насосов основано на том, что легче создать достаточное для подъема давление воды снизу, чем пытаться за счет откачки воздуха поднимать ее сверху.
Колодезные насосы похожи на скважные и могут работать не только в колодцах, но и в специальных резервуарах или естественных водоемах. Они также имеют форму цилиндра, но уже большего диаметра, что позволяет им эффективнее использовать возможности двигателя. Такие насосы по сравнению со скважными имеют большую производительность и меньшую стоимость при той же потребляемой мощности и напоре.
Из-за сильной тяги, образующей так называемый "конус всасывания", их нельзя приближать менее чем на метр ко дну колодца (сам насос, возможно, и не испортится, а вот качество воды ухудшится заметно).
Колодезные насосы комплектуются регулируемым поплавковым выключателем, обеспечивающим работу в автономном режиме.
Дренажные насосы предназначены для откачки воды из затапливаемых подвалов, бассейнов и других мест, нуждающихся в быстром осушении. Иногда их используют и в целях перекачки питьевой воды, однако это не их работа.
Аппараты подобного класса очень производительны, но обладают низким напором и в большинстве своем не способны функционировать на глубинах свыше 7 метров. Их устанавливают непосредственно на дно емкости с водой или на пол залитого помещения.
Область применения фекальных насосов ясна из названия. Стоит сказать, что конструкция предусматривает работу с мягкими и вязкими субстанциями. Специально для подобных целей входные отверстия агрегатов увеличены (по сравнению с дренажными насосами).
Поверхностные насосы
Стоит пояснить, что термин "поверхностные" означает "не погружные". Иными словами, корпус такого насоса чаще всего удален от перекачиваемой жидкости. Некоторые из них тем не менее могут быть закреплены на специальном поплавке (если позволяют вес и габариты), например, пенопластовом, и установлены непосредственно на воду. Необходимость в этом возникает, когда около берега скапливается много водорослей или дно водоема илистое.
Высота всасывания у них не превышает 10 метров, так что для подъема воды с больших глубин приходится прибегать к всевозможным ухищрениям. Одно из них заключается в применении внешнего эжектора - специального устройства, опускаемого в воду вместе с всасывающим шлангом. Во время работы насоса часть поднятой жидкости поступает по дополнительному шлангу обратно в эжектор, повышая тем самым давление на входе. Иначе говоря, вода "подталкивается" снизу.
С ростом глубины производительность системы падает, а потребляемая мощность и сложность конструкции, наоборот, растут. При глубинах около 25 метров цены поверхностного и скважного насосов уравниваются.
Универсальные садовые насосы обычно конструктивно просты и, следовательно, недороги. Их используют для перекачки воды как для питья, так и для различных хозяйственных нужд. Для обеспечения бесперебойного водоснабжения их дополнительно комплектуют гидроаккумулятором и контролирующей автоматикой.
Напорные насосы изначально оснащены необходимой автоматикой и рассчитаны на бесперебойное водоснабжение даже без дополнительного гидроаккумулятора. Это важно не только в случае водопровода, но и при орошении участка. Например, при возможном перегибе шланга и остановке водотока насос отключится автоматически, предотвращая перегрузку двигателя. Аппарат "подождет", пока помеха не будет устранена, и продолжит подачу воды. В полной мере это относится и к простому крану при стационарном подключении насоса к водопроводу - как только он будет открыт, агрегат немедленно начнет работать.
Насосные станции являются "полноценными" системами бесперебойного водоснабжения, состоящими из насоса, реле давления и гидроаккумулятора. Они предназначены только для стационарного применения.
При небольшом расходе, за счет имеющегося запаса воды, двигатель насосной станции не включается, благодаря чему его ресурс вырабатывается медленнее.
Классификация насосов по принципу действия
По принципу действия насосы разделяются на центробежные и вибрационные.
Центробежные насосы
Самая многочисленная группа бытовых насосов. Главная деталь рабочего механизма - закрепленное на валу внутри корпуса вращающееся колесо (иногда их несколько). Оно состоит из двух дисков, соединенных находящимися между ними лопастями. Каждая из них изогнута в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса.
Во время работы насоса полости между лопастями ("межлопастные каналы") заполняются перекачиваемой средой. При вращении такого колеса на жидкость действует центробежная сила, создающая область пониженного давления в центре и повышенного - на периферии. За счет разности давлений вода извне (атмосферное давление) поступает в эпицентр (разрежение) этого своеобразного урагана и выбрасывается через выходной патрубок наружу.
Вибрационные насосы
"Рабочим органом" таких насосов является гибкая мембрана. По одну сторону от нее находится полость, заполненная перекачиваемой жидкостью, а по другую - вибратор, периодически заставляющий мембрану деформироваться. В зависимости от направления ее изгиба рабочий объем изменяется в большую или меньшую сторону, сопровождаясь соответственно уменьшением или увеличением давления.
Сначала создается разрежение, открывается впускной клапан, и вода всасывается внутрь. Затем вибратор делает рабочее давление избыточным, в результате жидкость выталкивается через выпускной клапан наружу (насос «Ручеек»).
Что может вызвать поломку насоса
- "Сухой ход" (иными словами, работа при отсутствии воды) ведет к перегреву двигателя, поскольку перекачиваемая среда, как правило, выполняет еще и охлаждающую функцию. Кроме того, работа "всухую" вредна для уплотнителей, которые обычно "смазываются" жидкостью в процессе ее перекачки.
- Гидравлический удар происходит при включении "сухого" насоса - закачиваемая в него жидкость ощутимо бьет по лопастям крыльчатки и может повредить их. Попадание воздушного пузыря в водозаборный шланг во время работы также сопровождается гидравлическим ударом.
Имейте в виду: рабочий объем большинства поверхностных бытовых насосов перед началом работы необходимо вручную наполнить водой.
- Замерзание жидкости в корпусе недопустимо, так как это может серьезно повредить аппарат. Если насос находится в том месте, где температура окружающей среды опускается ниже 0 градусов Цельсия (например, остается зимовать в неотапливаемом помещении), всю воду из него надо слить.
- Превышение максимально допустимой температуры перекачиваемой среды не столь пагубно действует на насос, как "сухой ход", но "симптомы" те же: при высокой температуре воды теплоотдача происходит медленнее, и двигатель перегревается.
Основные термины
Абразивное действие песка - истирание поверхности (от латинского "abrasio" - "соскабливание").
Асинхронный электродвигатель - обороты ротора зависят от нагрузки и не совпадают с частотой вращения магнитного поля статора. В результате обеспечивается, например, плавный пуск мотора.
Вал - деталь, передающая крутящий момент и поддерживающая вращение других деталей. В случае насоса это металлический цилиндр, на котором крепятся рабочие колеса.
Высота всасывания - разность высот между местом установки насоса и точкой водозабора.
Гидроаккумулятор (по-другому - мембранный или накопительный бак) - герметичная емкость, перегороженная внутри специальной резиновой или каучуковой мембраной (от греческого "hydor" - "вода" и латинского "accumulator" - "собиратель"). В одной, отделенной таким способом части этого устройства находится воздух под определенным давлением. Другая в процессе работы насоса заполняется водой.
Крыльчатка - совокупность лопастей, расположенных по окружности рабочего колеса и представляющих собой пластины, изогнутые в противоположном водотоку направлении.
Многоступенчатая система всасывания - последовательное использование нескольких рабочих колес.
Напор - высота, на которую насос способен доставить перекачиваемую жидкость.
Обратный клапан - клапан, предотвращающий отток воды из всасывающей магистрали (шланга, трубы и т.п.).
Патрубок - короткая труба на корпусе насоса, предназначенная для ввода или вывода перекачиваемой жидкости.
Рабочее колесо - состоит из двух отстоящих друг от друга дисков, между которыми находится соединяющая их крыльчатка.
Ротор - вращающаяся деталь (от латинского "roto" - "вращаюсь"), в данном случае электродвигателя, расположенная внутри статора.
Станина - основная несущая часть машины, на которой крепятся рабочие узлы.
Статор - часть электродвигателя, выполняющая функции магнитопровода и несущей конструкции. Состоит из сердечника с обмоткой и станины.
Термореле - устройство для автоматического управления электрической цепью насоса. Состоит из релейного элемента, имеющего два положения устойчивого равновесия, и нескольких электрических контактов. Последние замыкаются или размыкаются при изменении состояния релейного элемента (соответственно "нормальная температура" или "перегрев").
Принципы подбора насосов для разных ситуаций
Выбор циркулярного насоса
Циркуляционный насос является основным элементом в отопительных системах с принудительной циркуляцией и заставляет теплоноситель двигаться внутри системы, что особенно актуально для домов, имеющих более одного этажа с разветвленной системой разводки труб. Циркуляционный насос помогает теплоносителю преодолеть сопротивление в трубе. Чем труба толще, тем меньше сопротивление и меньше необходимая мощность насоса. Циркуляционные насосы создают определенный перепад давления в месте установки. Перепад давления служит для преодоления суммы всех гидравлических потерь на трении в трубопроводах, то есть за счет него жидкость поддерживается в постоянном движении. Для определения фактического давления перепад давления суммируется со статическим давлением.
При выборе циркуляционного насоса необходимо знать: Условия эксплуатации (температура теплоносителя, вещество используемое в качестве теплоносителя или его процентное содержание в растворе, диаметры трубопроводов). Производительность. При подборе насоса необходимо учитывать гидравлические потери, возникающие в трубопроводах при полученной скорости циркуляции.
Параметры циркуляционного насоса подбираются таким образом, чтобы в течение часа через него прогонялся троекратный полный объем теплоносителя системы. Производительность конкретной модели насоса определяется по напорно-расходной характеристике второй скорости вращения насоса, при напоре, равному гидравлическому сопротивлению системы. Как правило, вследствие небольшой скорости циркуляции теплоносителя, величина гидравлического сопротивления для частного дома не приводит к потерям более 1-2 метров (0,1 - 0,2 атм). Поэтому, если расчет гидравлического сопротивления проблематичен, то производительность конкретной модели насоса рекомендуется определять в средней точке его напорной характеристики.
Выбор поверхностного насоса
Поверхностные насосы устанавливаются вне источника и могут обычно поднимать воду с глубины до 7-8 м. Поверхностные насосы в свою очередь делятся на самовсасывающие, предназначенные для забора воды непосредственно из источника, и так называемые насосы с нормальным всасыванием, которые используются для повышения давления в существующем водопроводе. Самовсасывающие аппараты перед запуском необходимо заполнять водой; для этого предусмотрено специальное отверстие с пробкой. При подборе поверхностного насоса необходимо учитывать следующие параметры: требуемую производительность напор потери давления глубину зеркала воды Максимальную производительность поверхностный насос выдает при подъеме воды с глубины до 9 м. (из речки, озера, неглубокого колодца ). Чтобы хоть как-то компенсировать потерю мощности при работе на большой глубине, производители стали комплектовать насосы эжекторами, поддерживающими циркуляцию воды.
Выбор погружного насоса
Погружной насос внешне очень похож на скважинный, но предназначен для подъема воды с глубины не больше 10 м, а это уже роднит его с поверхностным насосом. При одинаковых технических характеристиках двух типов насосов сразу встает вопрос, а какой лучше купить - поверхностный или погружной? Выбор зависит от глубины водоема. Для работы погружного насоса нужна глубина не меньше метра. Иначе он начнет всасывать со дна ил и песок, которые довольно быстро выведут его из строя.
Поверхностный насос может качать воду с глубины в несколько сантиметров. Если Вы берете воду для питья из колодца, а для полива участка - из речки или озера, то лучший вариант – поверхностный насос. Можно перенести сам насос, либо переставить шланг. С погружным насосом так не поступишь. Надо отсоединять шланг, вытаскивать насос из колодца, потом делать все в обратном порядке. Для добычи воды только из колодца обычно покупают насос погружной. Он висит в колодце, не шумит, его не видно. Важно только, чтобы уровень воды не снижался, так как работа всухую для насоса быстро приведёт к его выходу из строя.
Выбор скважинного насоса
Насос подбирается по двум основным параметрам: производительность (расход) - сколько литров в минуту или кубометров воды в час может перекачать насос, и напор - на какую высоту в метрах насос может доставить эту воду. Для нормального комфортного существования обычно достаточно 1000 литров воды в сутки на человека (если даже дважды принимать ванну). Поэтому легко получить необходимое количество: умножьте количество людей, постоянно проживающих в этом доме, на 1000 литров (1 м3) в сутки.
Например, для трех человек вполне достаточно 3000 литров. Дополнительный показатель - максимальный расход. Он определяется возможностью одновременного пользования несколькими точками потребления воды. Например, если у Вас три человека могут одновременно пользоваться: душем (ванной) - 8-10 литров в минуту краном в кухне - 6 литров в минуту туалетом - 6 литров в минуту, то максимальный расход воды составит 22 литра в минуту.
Для семьи из 4-5 человек вполне достаточно, если максимальный расход составляет 30 литров в минуту (1800 л = 1,8 м3 в час), и общее суточное потребление равно 3000 л = 3 м3 воды в сутки. Отдельно надо рассмотреть случай выбора насоса, если Вы используете его и для полива огорода. Здесь все определяется размерами Вашего хозяйства и погодой. Обычно 2000 л в сутки для этого случая вполне достаточно. Для определения минимально необходимой для Вас напорной характеристики насоса, возьмите высоту Вашего дома в метрах и добавьте 6 метров. Затем умножьте это число на 1,15(коэффициент потерь напора в трубопроводе).
Например, Ваш дом имеет высоту 10 м, тогда минимально необходимая напорная характеристика Вашего насоса равна (10+6)х1,15=18,4м. Если у Вас колодец, то Вам необходим насос с напором 18,4 м., обеспечивающий расход при этом напоре 1800 литров в час (30 литров в минуту). Если у Вас скважина, то к этому напору Вам надо добавить глубину скважины. А точнее, расстояние от поверхности земли до зеркала воды в скважине.
Например, если это расстояние равно 30 метрам, то для рассматриваемой системы водоснабжения Вам необходим насос с напором 30+18,4=48,4 метров и расходом при этом напоре 1800 литров в час. Если источник водоснабжения удален от дома, то надо учесть, что на 10 метрах длины горизонтального трубопровода теряется примерно 1 метр напора насоса. На самом деле важнее правильно определить напорную характеристику, а расход вполне достаточно принять исходя из величины в 800 - 1000 литров в час, так как одновременное пользование всеми точками потребления воды бывает очень редко, и обеспечить максимальный расход в этом случае можно с помощью гидроаккумулятора.
