Устройство и принцип работы насосной станции для дома. Как выбрать

У многих владельцев загородных домов отсутствует возможность пользоваться таким благом цивилизации, как централизованная водопроводная сеть. Это совсем не означает, что единственный выход в данной ситуации – носить воду от ближайшего источника в ведрах. Сегодня вполне реально обустроить свой собственный напорный водопровод. В этом вам поможет насосная станция, в автоматическом режиме подающая воду из колодца или скважины.

Какую насосную станцию выбрать для дома? Современный рынок насосного оборудования предлагает множество вариантов – здесь и готовые станции, и отдельные комплектующие, из которых, как из конструктора, можно собрать нечто, максимально соответствующее вашим потребностям.

К выбору необходимо отнестись очень ответственно, чтобы в процессе эксплуатации оборудования у вас не возникало никаких проблем.

Подборка товаров осуществлена на основе отзывов, мнений и оценок пользователей, размещенных на различных ресурсах в сети интернет. Вся информация взята из открытых источников. Мы не сотрудничаем с производителями и торговыми марками и не призываем к покупке тех или иных изделий. Статья носит информационный характер.

Устройство и принцип работы насосной станции

Отличается ли чем-нибудь насосная станция от обычного электронасоса и, если да, в чем ее преимущества?

Во-первых, насосная станция способна обеспечить хороший напор, необходимый для полноценного снабжения водой дома и участка.

Во-вторых, система эта полностью автоматизирована и может работать без постоянного контроля со стороны владельца – один раз смонтировал, и можно не вспоминать о ней, пока не придет срок профилактического осмотра и проверки.

Осознанный выбор насосной станции будет невозможен, если не уделить должного внимания ее устройству и базовым составляющим.

Основными конструкционными элементами насосной станции являются соединенные между собой поверхностный насос и гидроаккумулятор (напорный гидробак), а также автоматическое реле давления, управляющее работой насоса. Для автономного функционирования системы этого недостаточно. Но о назначении и устройстве дополнительных компонентов мы поговорим чуть позже, сейчас же сосредоточим свое внимание именно на основных элементах конструкции.

УСТРОЙСТВО НАСОСНОЙ СТАНЦИИ   

Второй важный конструкционный элемент насосной станции – гидроаккумулятор – представляет собой, по сути, накопительный бак (что собственно и следует из его названия). Однако назначение гидроаккумулятора заключается не только в накапливании закаченной воды.

Без этого элемента насос бы включался/выключался слишком часто – каждый раз, когда пользователь повернет кран на своем смесителе. Отсутствие гидроаккумулятора негативно сказалось бы и на напоре воды в системе – вода то текла бы из крана тонкой струйкой, то хлестала бы слишком бурным потоком.

Как насос, гидроаккумулятор и реле давления, собранные воедино, способны в автоматическом режиме обеспечивать нас водой?

Разберемся в принципе действия насосной станции.

Насос при включении начинает закачивать воду, заполняя ею накопительный бак. Давление в системе при этом постепенно возрастает. Работать насос будет до тех пор, пока давление не достигнет верхнего порогового значения. При достижении заданного максимума давления сработает реле, и насос выключится.

Что произойдет, когда пользователь откроет кран на кухне или начнет принимать душ? Водопотребление приведет к постепенному опорожнению гидроаккумулятора, а значит, и к снижению давления в системе. Когда давление упадет ниже установленного минимума, реле автоматически включит насос, и он начнет вновь закачивать воду, компенсируя ее расход и нагнетая давление до верхнего порогового значения.

Верхний и нижний пороги, при которых срабатывает реле давления, устанавливаются на заводе. Пользователь, однако, имеет возможность внести небольшие коррективы в работу реле. Необходимость в этом может возникнуть, например, если требуется увеличить напор воды в системе.

Благодаря тому, что насос, входящий в состав насосной станции не работает непрерывно, а включается лишь время от времени, износ оборудования минимализирован.

Небольшое видео показывающее принцип работы насосной станции:

Типы насосных станций и расстояние до зеркала воды

Различают насосные станции со встроенным и выносным эжектором. Встроенный эжектор является конструктивным элементом насоса, выносной представляет собой отдельный внешний узел, погружаемый в скважину. Выбор в пользу того или иного варианта зависит в первую очередь от расстояния между насосной станцией и зеркалом воды.

С технической точки зрения эжектор – устройство довольно простое. Его главный конструктивный элемент – сопло – представляет собой патрубок с зауженным концом. Проходя через место сужения, вода приобретает заметное ускорение. В соответствии с законом Бернулли вокруг потока, движущегося с повышенной скоростью, создается область с низким давлением, т. е. возникает эффект разряжения.

Под действием этого разряжения в трубу засасывается новая порция воды из скважины. В итоге насос тратит меньше энергии для транспортировки жидкости на поверхность. Возрастает эффективность насосного оборудования, равно как и глубина, с которой можно закачивать воду.

Насосные станции с встроенным эжектором

Встроенные эжекторы обычно помещаются внутри корпуса насоса или располагаются в непосредственной близости от него. Это позволяет уменьшить общие габариты установки и несколько упростить монтаж насосной станции.

Максимальную эффективность такие модели демонстрируют, когда высота всасывания, т. е. расстояние по вертикали от входного патрубка насоса до уровня зеркала воды в источнике, не превышает 7-8 м.

Разумеется, следует учитывать еще и расстояние по горизонтали от скважины до места размещения насосной станции. Чем больше длина горизонтального участка, тем меньше глубина, с которой насос способен поднимать воду. Например, если насос установлен непосредственно над источником воды, он сможет поднять воду с глубины 8 м. Если тот же самый насос удалить от точки водозабора на 24 м, то глубина поднятия воды уменьшится до 2.5 м.

Помимо низкой эффективности при больших глубинах залегания зеркала воды подобные насосы обладают еще одним явным недостатком – повышенным уровнем шума. К звуку от вибрации работающего насоса добавляется шум воды, проходящей сквозь сопло эжектора. Именно поэтому устанавливать насос с встроенным эжектором лучше в отдельном подсобном помещении, за пределами жилого здания.

Насосные станции с выносным эжектором

Выносной эжектор, представляющий собой отдельный небольшой блок, в отличие от встроенного может находиться на значительном удалении от насоса – он подключается к погружаемой в скважину части трубопровода.

Для работы насосной станции с выносным эжектором требуется двухтрубная система. Одна из труб служит для подъема воды из скважины на поверхность, по второй часть поднятой воды возвращается вниз, в эжектор.

Необходимость прокладки двух труб накладывает некоторые ограничения на минимально допустимый диаметр скважины, предусмотреть это лучше еще на стадии проектирования устройства.

Подобное конструктивное решение, с одной стороны, позволяет существенно увеличить расстояние от насоса до зеркала воды (с 7-8 м, как у насосов с встроенными эжекторами, до 20-40 м), но с другой – ведет к уменьшению КПД системы до 30-35%. Впрочем, получив возможность значительно увеличить глубину забора воды, вы легко смиритесь с последним.

Если расстояние до зеркала воды на вашем участке не слишком глубоко, то нет необходимости монтировать насосную станцию непосредственно возле источника. Это значит, что у вас появляется возможность отдалить насос от скважины без заметного снижения эффективности.

Как правило, такие насосные станции располагают непосредственно в жилом доме, например, в подвальном помещении. Это обеспечивает повышение срока службы оборудования и упрощение процедур настройки системы и профилактических работ.

Еще одним несомненным достоинством выносных эжекторов является существенное снижение уровня шума, производимого работающей насосной станцией. Шум воды, проходящей через эжектор, установленный глубоко под землей, уже не побеспокоит жильцов дома.

Водопотребление, производительность, напор

Прежде чем покупать насосную станцию, следует понять, в состоянии ли данная модель будет удовлетворить ваши потребности, способна ли она нормально функционировать в конкретных, имеющихся у вас условиях. Оценить это можно по ряду технических характеристик насоса. Особое внимание следует уделить таким параметрам, как создаваемый напор (высота, на которую насос способен поднять воду) и его производительность (объем воды, прокачиваемой за единицу времени).

Общее водопотребление дома – это суммарный расход воды всеми бытовыми приборами (посудомоечная и стиральная машины) и прочими точками водоразбора (краны в кухне и ванной, слив в санузле, наполнение бассейна, автоматизированные системы полива и орошения на участке и т.д.).

В идеале производительность станции должна быть не меньше суммы расходов всех точек водоразбора в доме. Только в этом случае жильцы дома не будут испытывать проблем с подачей воды и ее напором. Только в этом случае они смогут открывать кран, не задумываясь о том, что кому-то в доме вода в данный момент может быть нужнее.

Как правило, достаточно мощные насосы с легкостью поставляют до 3.5-8 м3 воды в час, поддерживая в водопроводной сети давление в 2-3 бара.

Чтобы определить мощность насосной станции, необходимую для обеспечения водой всех точек водоразбора, следует оценить три параметра.

1. Во-первых, необходимо знать высоту подъема подаваемой воды, т.е. посчитать расстояние от зеркала воды до самой высокой точки водопровода.

2. Во-вторых, следует учесть рабочее давление в водопроводе (для нормальной работы бытовой техники и оптимального напора воды в кранах требуется, чтобы давление было не меньше 2 бар).

3. В третьих, нужно оценить потери напора по всей длине водопровода.

Расчет расхода воды и требуемой производительности насоса, а также подбор конкретной насосной станции, удовлетворяющей данным критериям, – задача специалистов. От вас же требуется заранее определить расстояние от водозаборного патрубка насоса до зеркала воды в скважине по вертикали и удаленность насосной станции от скважины, знать тип и диаметр используемых труб.

Не лишним будет подготовить план участка и дома с указанием расположения всех точек водоразбора.

Существует еще один важный момент, который следует принять во внимание перед тем, как выбрать насосную станцию для дачи или дома. Из колодца вы закачиваете воду или из скважины – неважно, но наполняемость источника, т.е. его способность «генерировать» воду не должна быть меньше производительности станции.

Дебит скважины можно узнать из ее паспорта, выданного производившей бурение организацией.

Гидроаккумулятор насосной станции

Гидроаккумулятор, являющийся функционально важным узлом насосной станции, представляет собой герметичную металлическую емкость, подключаемую к выходному штуцеру насоса.

Устройство гидроаккумулятора

Внутри бака имеется эластичная мембранная перегородка, изготавливаемая обычно из натуральной резины или искусственного бутилкаучука.

Мембрана делит резервуар на две камеры – воздушную и жидкостную. Сочлененное с гидроаккумулятором реле давления определяет давление воды в жидкостной камере бака и на основании полученных данных управляет работой насоса.

Материалом для изготовления гидроаккумулятора традиционно является сталь. Если мембрана имеет грушевидную форму, то вода контактирует только с ней, и, значит, возможность коррозии внутренних стенок бака полностью исключена.

Снаружи бак из низкоуглеродистой стали защищает от атмосферной влаги эмалевое покрытие. Если предполагается устанавливать насосную станцию за пределами отапливаемого помещения, то следует отдать предпочтение гидроаккумулятору из нержавейки.

Жидкостная камера заполняется водой, под действием создаваемого ей давления эластичная перегородка деформируется. При падении давления в результате расхода воды пользователями мембрана распрямляется, и происходит выброс новой порции жидкости из бака.

Таким образом, гидроаккумулятор обеспечивает подачу воды к точкам водоразбора даже при неработающем насосе. Более того, он ограничивает число включений насоса. Внутри резервуара хранится определенный запас жидкости, а потому нет необходимости включать насос каждый раз, как вы открываете кран.

Обычно расход воды из гидроаккумулятора до повторного наполнения составляет половину его полного объема. Например, из 20-литрового бака можно спокойно выкачать 10 л воды, не включая при этом насос. А чем реже последний включается, тем дольше прослужит.

Некоторые поверхностные насосы допускают большую частоту запусков – до 30-100 раз в час. Однако частые пуски/остановки существенно снижают срок службы электродвигателя – ресурс отдельных узлов устройства вырабатывается преждевременно. Идеальным с этой точки зрения вариантом считается, когда число включений/выключений насоса не превышает 10-20 раз в сутки.

Гидроаккумулятор не только создает давление в водопроводной сети дома, служит ограничителем числа повторно-кратковременных включений насоса, хранит в себе запас воды. Еще он позволяет избежать гидравлических ударов – резких скачков давления в системе.

Как выбрать объем гидроаккумулятора

Объем гидроаккумулятора может варьироваться в зависимости от модели от 8 до 100 и более литров. Выбор размера гидробака зависит от суммарного водопотребления, глубины скважины, длины трубопровода и параметров насоса. Совместно с насосами мощностью до 1.2 кВт рекомендуется использовать гидроаккумуляторы емкостью 20-24 л, для насосов мощностью 1.5-2 кВт больше подойдут баки на 50-60 л.

Какой объем можно считать оптимальным? Чем больше, тем лучше, но до определенных пределов. Теоретически, чем больше объем гидроаккумулятора, тем надежнее защищен насос от частых запусков. Однако практика показывает, что увеличение объема резервуара до 100-200 л очень часто приводит к снижению комфортности пользования водопроводом: пользователь вынужден мириться с тем, что напор воды, льющейся из крана, плавно снижается.

Пользователи, имеющие большой опыт эксплуатации насосных станций, единодушны во мнении, что наиболее удобен гидроаккумулятор объемом 16-24 л. Следует иметь в виду, что при необходимости вы всегда сможете подключить к водопроводной магистрали дополнительный гидроаккумулятор нужного вам объема.

Материал изготовления насоса и его конструкционных элементов

Главный недостаток центробежных насосов – высокая требовательность к чистоте перекачиваемой воды. Попадающие внутрь песчинки, ил и прочие твердые частицы становятся причиной преждевременного износа деталей насоса.

Срок службы техники во многом зависит от материала, из которого изготовлена крыльчатка. Крыльчатки из нержавеющей стали более долговечны, но стоят дороже изделий из пластика, нередко устанавливаемых в бытовых моделях.

Для изготовления корпуса насоса также применяют различные материалы.

1. Насосы в пластиковых корпусах самые дешевые и, что немаловажно, самые малошумные. При этом надежностью такие насосы не отличаются.

2. Стальные, напротив, самые дорогие и шумные, но при этом и самые долговечные.

3. Чугунные по всем показателям занимают промежуточное положение.

Помимо материала изготовления корпуса насоса и его рабочего колеса при подборе стоит обратить внимание еще на один параметр, а именно на материал обмотки электродвигателя. Часто для удешевления и облегчения конструкции используют алюминиевую обмотку.

Она, увы, менее долговечная, чем медная, что негативно сказывается на общей надежности насоса, вынужденного работать круглогодично и почти круглосуточно.

Управляющая автоматика

Главное отличие насосных станций от насосов заключается в наличии у них оборудования, позволяющего работать без постоянного контроля со стороны человека. Под управляющей автоматикой в первую очередь подразумевается реле давления. Данный блок автоматизирует работу насоса, включая и выключая его при определенных предельных значениях давления в системе.

Большинство насосных станций оснащаются механическими (пружинными) реле давления. Это небольшое по габаритам устройство, внутри которого располагаются все необходимые рабочие элементы – две разноразмерные пружины с регулировочными гайками, электрические контакты, мембрана и пластина, изменяющая свое положение в зависимости от величины давления на нее со стороны мембраны.

Под действием давления воды, поступающей в гидроаккумулятор, мембрана деформируется и смещает пластину, которая, в свою очередь, начинает воздействовать на большую пружину. Сжатие пружины приводит к размыканию контакта, подающего напряжение на электродвигатель насоса.

При понижении давления в результате расхода воды потребителем пластина возвращается в исходное положение, контакты замыкаются, и насос снова начинает работать. Большая пружина создает противодействие давлению воды на мембрану и пластину, маленькая задает разницу между нижним и верхним порогом давления.

Верхнее и нижнее предельные значения давления выставляются на заводе-производителе, однако при необходимости вы можете вручную перенастроить как верхний, так и нижний порог. Сила сжатия пружин изменяется посредством соответствующих регулировочных гаек.

Механическое реле может быть заменено электронным. Последнее не является силовым, оно взаимодействует с автоматикой станции и уже через нее влияет на работу насоса. Функционал электронного реле, конечно, богаче, чем у механического. Некоторые модели, например, оснащены таймером часовых включений, ограничивающих количество запусков насоса в единицу времени.

Как правило, электронные модели реле снабжены индикаторами и панелью управления, с помощью которой осуществляется регулировка параметров.

Дополнительное оборудование

Помимо электронасоса, гидроаккумулятора и управляющей автоматики в комплект любой насосной станции в обязательном порядке входят:

• соединительная арматура, в том числе гибкая подводка, соединяющая насос с гидроаккумулятором;
• манометр, измеряющий давление жидкости в системе и облегчающий контроль за работой насоса,
• обратный клапан, предотвращающий опорожнение подводящей магистрали при выключении насоса;
• фильтры, препятствующие попаданию в насос механических примесей;
• автоматы защитного отключения насоса.

Фильтры

Центробежные насосы характеризуются повышенной требовательностью к чистоте перекачиваемой жидкости. Очень важно, чтобы в проходящей через насос воде не было абразивных частиц (ил, песок и т.д.), а также длинноволокнистых включений с линейными размерами более 2 мм (водоросли, травинки, щепки).

После станции ставятся картриджные фильтры тонкой очистки, доочищающие воду, которая направляется к потребителю. Впрочем, к насосной станции они уже никакого отношения не имеют.

Обратный клапан

Чтобы насос был в состоянии в любой момент начать качать воду, необходимо, чтобы подводящая магистраль всегда была заполнена. Именно поэтому система водозабора насосных станций оборудуется обратным клапаном, устанавливаемым сразу после сетчатого фильтра грубой очистки.

Наличие обратного клапана избавит вас от необходимости каждый раз долго ждать, пока вода поднимется в насос из скважины, и, что более важно, убережет насос от работы в режиме «сухого» пуска, чреватого выходом оборудования из строя

Защитная автоматика

Наши электросети не могут похвастаться стабильностью, и напряжение зачастую «гуляет» в довольно широком диапазоне. Обезопасить дорогостоящее оборудование от скачков напряжения поможет автомат защитного отключения. Если в комплект вашей станции этот компонент не входит, его можно (и нужно!) докупить отдельно. Не лишним будет и автомат защитного отключения при перегреве насоса.

Система защиты от «сухого» хода – еще один элемент, который необходим для продления срока службы насосной станции. Особенно важна она в тех случаях, когда производительность скважины непостоянна. Размещенный в скважине датчик подаст сигнал на выключение насоса, как только уровень воды упадет ниже минимального предела. Это позволит предотвратить перегрев и выход насоса из строя вследствие перекачивания воздуха.