Калькулятор расчета необходимой глубины всасывания для насосной станции

«Сердцем» любой насосной станции является поверхностный самовсасывающий насос. Несмотря на широкий ассортимент представленных в продаже моделей, ни одна из них, практически, не может «похвастать» выдающимися способностями по всасыванию воды с больших глубин. Как правило, у поверхностных насосов такого типа граница возможностей пролегает примерно на уровне 8 метров. Модели с инжекторами или эжекторами – несколько «посильнее», и глубина всасывания может достигать 12 ÷15 метров.

Калькулятор расчета необходимой глубины всасывания для насосной станции

При выборе насосной станции на это обстоятельство необходимо обращать особое внимание, чтобы не попасть в ситуацию, когда средства окажутся потраченными напрасно, и агрегат не будет справляться со своими функциями. Для оценки требуемых параметров можно использовать представленный ниже калькулятор расчета необходимой глубины всасывания для насосной станции.

Пояснения по его использованию будут приведены в текстовом части, ниже калькулятора.

Калькулятор расчета необходимой глубины всасывания для насосной станции

Перейти к расчётам

Как оценить необходимую глубину всасывания?

По правде говоря, этот калькулятор необходимо  рассматривать, скорее,  не в качестве критерия выбора необходимой насосной станции – потенциал большинства представленных в продаже моделей лежит в достаточно узком диапазоне от 7 до 10÷12 метров. А вот для оценки планируемого места установки этого насосного узла – такие расчеты просто необходимы.

Посмотрим на схему:

Примерная схема установки насосной станции при заборе воды из внешнего источника

Определяющими величинами будут являться:

G – высота места установки станции относительно динамического уровня воды в источнике (колодце или скважине). Понятно, что насос должен справиться с подъемом на эту высоту. Динамический уровень своего источника относительно уровня земли хозяин должен знать, то есть подсчитать превышение насоса над зеркалом воды – не составит труда.

Но это еще не все.

Определенным гидравлическим сопротивлением обладают и горизонтальные участки трубопровода, проложенные от источника до места установки станции (L). Характерно, что на уровень этого сопротивления оказывают влияние и диаметр труб (чем он выше, тем свободнее протекает вода), и материал изготовления (в качественных пластиковых трубах сопротивление меньше, чем в стальных). Трубы диаметром свыше одного дюйма существенного влияния на падение давления в магистрали не оказывают, и их можно исключить из расчета.

Все эти зависимости учтены в алгоритме калькулятора.

Если значение необходимой высоты всасывания воды, рассчитанное для конкретных условий, превышает возможности представленных в продаже моделей, необходимо принимать какие-то меры технического плана – размещать насосную станцию максимально близко к источнику, прокладывать качественные пластиковые трубы большого диаметра и т.п.

Еще одним вариантом может являться использование погружного насоса, который будет перекачивать воду с глубины в аккумулирующий резервуар большого объема. А уже из него насосная станция станет обеспечивать корректную работу всей автономной системы домашнего водопровода.

Никогда не путайте глубину всасывания насосной станции с создаваемым ею напором. Хотя обе этих величины в паспорте изделия указываются в метрах, даже по номиналу разница между ними – чрезвычайно велика. Первый параметр показывает, с какой глубины насос сможет поднять воду, второй же – какое давление создаётся на выходе из насоса. Для расчета необходимого напора насосной станции на сайте есть отдельный калькулятор.

Как можно встроить насосную станцию в систему домашнего водопровода?

Иногда жители квартир или домов, даже подключенных к центральному водопроводу, вынуждены прибегать к приобретению насосной станции. Причина – недостаточное давление в системе, не дающее нормально работать сантехнике и бытовым приборам. Подробнее об этом – в статье, посвященной насосам для повышения давления воды.

Гидравлический расчет для выбора насосной станции.

  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…

Глубина всасывания насоса. С какой глубины может поднять воду насосная станция?

Покупатели насосных станций часто задаются вопросом, почему в документации указывают максимальную глубину всасывания только 8 метров и каким образом можно увеличить этот показатель?

Конечно же, это не прихоть производителей, и объясняется этот факт законами физики.

Теоретически, величина глубины всасывания с учётом атмосферного давления составляет 10,2 м. Соответственно, чем выше над уровнем моря, тем она будет меньше, и наоборот, чем ниже опустимся, тем она больше. Сюда накладывается сопротивление материала трубы, а также внутренние технологические потери насоса, что в результате даёт величину для нормально всасывающих насосов 7-8 м, а для поверхностных струйных насосов со встроенным эжектором — 8 — 9 метров. При большей глубине в трубе будет иметь место явление кавитации, при котором вода как бы закипает. Даже если попытаться сделать всё герметично и создать абсолютный вакуум, максимум, чего можно добиться, это 10,2 м. Иначе разрывы струи приведут к нежелательному сухому ходу, и как следствие, к поломке насоса. Температура поднимаемой воды также имеет значение. К примеру, воду, подогретую до 70 °C, больше чем с четырёх метров всосать просто не получится.

Большое значение имеет место расположения эжектора. Устройство со встроенным эжектором сложное и капризное, поэтому рекомендуется к применению только в ситуациях, когда нет другого выхода.

Совсем иные показатели даст поверхностный насос с выносным эжектором, который устанавливается внизу. Глубина всасывания насоса в таком случае может достигать 45 м, что не противоречит законам физики, ведь фактически работают два насоса. Однако при 4 дюймовом эжекторе КПД всасывания с такой большой глубины будет довольно низким. Очень затратный и трудоёмкий процесс: поднять воду, потом загнать её вниз и снова поднять.

Указывая глубину всасывания в 8 м, производители просто страхуются, сводя к минимуму количество неприятностей, связанных с неправильной эксплуатацией насоса, хотя мы реально понимаем, что эта величина может составлять и 9 м.

Если в вашем случае необходимо поднимать воду с глубины ниже 8 метров, то лучше установить насос с внешним эжектором, либо воспользоваться погружным насосом, который не создаёт разряжения.

Как увеличить глубину всасывания насоса.

 Доброго времени суток, уважаемые читатели «Сан Самыча». Частой проблемой при проектировании и эксплуатации системы водоснабжения дома на основе поверхностного насоса бывает проблема подачи воды на всас насоса. Чисто теоретически, атмосферное давление позволяет поднимать воду с глубины до 9 метров, практически, насосы способны поднять её с глубины до 7 метров, с небольшой потерей напора. Уверенный же подъем воды насосы могут обеспечить с глубины метров пять.

Как порой не хватает этих метров. Попробуем решить эту задачу. Как всегда, я предлагаю несколько решений, из которых вы сможете выбрать наиболее вам подходящее.

        «Если гора не идет к Магомету…»

Наиболее простым, но, отнюдь, не легким решением будет двигаться навстречу воде. Т.е. если у вас колодец, то насос можно разместить на площадке, сооруженной внутри колодца, или на площадке, плавающей по поверхности воды.

Еще, как вариант, можно выкопать и обустроить кессон рядом с колодцем или скважиной, глубиной в недостающие метры. Правда, глубже трех-четырех метров, мне кажется копать не стоит. Будут трудности с доступностью при обслуживании и осмотре насоса. Естественно, просто необходима утепленная крышка кессона, чтобы холодный воздух зимой туда не проникал. Заодно, решается проблема тепло- и звукоизоляции насоса.

 Мне кажется, это решение многим приходило в голову. Но почему-то немногие могут догадаться использовать уже готовое подземное помещение, подвал собственного дома, для этой же цели. Может этих двух метров как раз и хватит, чтобы приблизить насос к зеркалу воды в колодце или скважине. И совсем необязательно копать под трубу траншею, равную по глубине подвалу, достаточно углубиться ниже границы промерзания, чтобы вода во всасывающей трубе гарантированно не замерзла. Остальное доделает за вас все то же атмосферное давление, если, конечно, расстояние от дома до колодца сравнительно не велико (как правило, до 5 метров). Главное, что вы приблизились к воде по вертикали, а на горизонтальном участке действуют лишь силы сопротивления трубопровода, которые можно уменьшить, увеличив диаметр трубы и проложив более гладкую: пластиковую (ПНД) или металлопластиковую (МП).

        Насос поможет себе сам.

 Помочь атмосферному давлению поднять воду к насосу может сам насос с помощью устройства, которое называется эжектор. По сути, мы просто часть воды с напора насоса загоняем во всасывающую трубу, восполняя тем самым недостающее давление в ней. Но чтобы эта потеря напора была более эффективна, эжектор имеет специальную конструкцию, которая напоминает всем известную насадку пылесоса для побелки стен и потолков. За счет сужения вода от напора насоса ускоряется и увлекает за собой воду, идущую от источника на всас насоса.

Самодельный эжектор и схема его подключения.

Насосные станции с эжектором мощнее обычных, т.к. часть энергии тратится на рециркуляцию воды. Кстати, очень рекомендую поставить на эту линию отдельный кран, которым вы сможете регулировать степень рециркуляции. Не всегда нужна полная рециркуляция, а вот лишнее давление на напоре не помешает. Если у вас есть возможность пожертвовать давлением на напоре насоса, то эжектор можно поставить на любую станцию. Мало того, элементарный эжектор легко можно собрать самому из любого подходящего по диаметру тройника. Большой эффективностью он отличаться не будет, но подтянуть воду на несколько метров он сможет.

Насосный тандем.

Конечно, лучше и проще использовать один насос, но иногда хорошим решением бывает использование двух не очень мощных насосов вместо одного. Очень часто я встречаю тандемную схему с погружным и поверхностным насосом. Погружной опускается в скважину или колодец и подает воду на всас поверхностного насоса, на базе которого организована насосная станция. Ни один из этих насосов самостоятельно бы не справился с водоснабжением, а вместе они поддерживают хорошее давление в системе.

Система из двух поверхностных насосов тоже имеет право на жизнь. Тем более стоит подумать об этом, если один насос уже есть в наличии.

Здесь следует отметить некоторые нюансы таких схем.

1.  Включение обоих насосов синхронизируют, подключая их параллельно к реле давления станции.
2.  Расход воды подающего насоса желателен не меньше расхода напорного, иначе снижается эффективность связки.
3. Защиту по сухому ходу придется ставить либо на каждый насос в отдельности, либо одну – на общее питание насосной станции, т.е. до реле давления.

Накачаем скважину…        

 Еще один интересный и довольно необычный способ решения проблемы, который вряд ли подойдет владельцам колодцев, но для владельцев скважин может стать одним из вариантов. Правда, для этого придется загерметизировать верх обсадной трубы скважины, и … накачать её с помощью компрессора.

Действительно, поднимая давление внутри объема скважины, вы, тем самым, выталкиваете воду наверх по отводящей трубе. И если компрессор довольно мощный, можно вообще обойтись без насоса, что может спасти тех, у кого вода в скважине представляет собой насыщенную песком взвесь, противопоказанную для любых насосов. Или, как вариант, использовать компрессор в паре с насосом. Однако стоит учитывать, что давление в скважине толкает воду как вверх, так и вниз, загоняя её обратно в водоносный слой. И использовать такой способ доставания воды нужно с учетом особенностей Вашей скважины (глубина залегания воды, дебет скважины) и особенностей геологии на Вашем участке.

Вот только, уж больно шумная это машина, нужна ну очень хорошая звукоизоляция, чтобы не слышать назойливой трескотни компрессора.

Не претендуя на истину в последней инстанции, могу предложить идеи объединения всех или некоторых способов решения «проблемы всаса». Ничто ведь не мешает сделать кессон для эжекторной станции, повысив тем самым её эффективность и уменьшив потерю давления на напоре.

Также можно использовать малопроизводительный вибрационный насос в тандеме с насосной станцией, добавив в схему эжектор. Вибрационный насос в этом случае подает воду на эжектор, восполняя недостаток давления. А насосная станция берет воду и через насос, и через эжектор, обеспечивая и хороший напор и приличный расход  воды.

Вобщем, не бойтесь комбинировать, господа. Один из читателей написал, что решения должны быть индивидуальные. Но я не даю вам готовых решений, уважаемые читатели, и не ставлю перед собой таких целей. Моя задача скромнее: предложить вам идеи, пути, из которых каждый из вас сможет выбрать и найти способ решения своей сугубо индивидуальной проблемы. Знать и уметь все – невозможно. Но тем и хороши идеи, что поделившись ими, люди становятся только богаче. До новых встреч на страницах блога «Сан Самыч», уважаемые читатели.

Поверхностные насосы с глубиной всасывания более 10 метров | Статьи по выбору насосов и насосного оборудования

Многих интересует вопрос: «Существует ли поверхностный насос с глубиной всасывания более 9 метров?». Да, такие насосы есть.

Таких насосов существует 2 вида:
1. Поверхностный насос с внешним эжектором (посмотреть)
2. Поверхностный насос с выносным валом (посмотреть)

У поверхностных насосов с внешним эжектором глубина всасывания возрастает до 18-20 метров. Некоторые производители указывают глубины всасывания до 45 метров.

Основное отличие насосов с выносным эжектором от самовсасывающих и нормальновсасывающих центробежных насосов состоит в том, что на всасывающей стороне насоса имеются два патрубка для подключения двух трубопроводов – подающего и возвратного. Подающий трубопровод диаметр его составляет 1 1/4″ осуществляет подвод воды к насосу. Возвратный трубопровод осуществляет рециркуляцию воды от насоса к выносному эжектору, его диаметр на один типоразмер меньше подающего и составляет 1″.

Принцип работы насосов с выносным эжектором:

Часть подводимой рабочим колесом воды к насосу направляется в напорный трубопровод, а остальная вода по возвратному трубопроводу возвращается обратно к эжектору.

За счет рециркуляции воды и наличия трубки Вентури в камере всасывания эжектора создается разряжение, необходимое для всасывания воды из скважины. Количество поступающей воды в эжектор определяется диаметром сопла. Поступающая вода смешивается с рециркулирующей водой и объем воды в подающем трубопроводе увеличивается. Далее процесс повторяется.

Выносной эжектор состоит из трех частей: корпус (поз. 1), сопло (поз. 2) и трубка Вентури (поз. 3).

При монтаже выносного эжектора в скважину необходимо устанавливать обратный клапан с сеточкой (поз. 4).

О поверхностном насосе с выносным валом вы узнаете подробнее здесь.