Колодезные и скважинные источники — основные поставщики воды на индивидуальных участках, лишенных доступа к централизованной магистрали водоснабжения. Одни из распространенных устройств, с помощью которых производят водозабор питьевой воды — насосные станции для колодцев, устанавливаемые в непосредственной близости от источника водоснабжения.
При выборе агрегата из многочисленных модификаций, представленных на рынке насосного оборудования, руководствуются его стоимостью, техническими характеристиками, особенно важен бренд производителя, определяющий качество модели. Для надежной и долговечной эксплуатации насосной установки необходимо знать основные правила и схемы подключения, варианты ее размещения относительно источника водоснабжения.
Что такое насосная станция, ее основные узлы
Для организации водозабора из индивидуального колодезного источника, используются насосная станция или погружной насос для колодца. Выбор и применение каждого из устройств обусловлены физическими параметрами емкости. Насосная станция не качает воду из колодца, неглубокой абиссинской скважины, если статический или динамический уровень их водного зеркала опускается ниже 8 — 9 м от поверхности площадки, на которой она установлена.
Чтобы организовать автоматический режим водной подачи, избежать гидроударов в магистрали при включении электронасоса и обеспечить контроль над физическим давлением, вместе с погружным или поверхностным насосом используют дополнительные элементы. В водяной насосной станции их собирают на каркасе, жестко соединяя между собой, ее основные узлы:
Поверхностный электронасос. Типовой электронасос, используемый в насосной станции, представляет собой электродвигатель в закрытом корпусе, на валу которого расположено центробежное или вихревое рабочее колесо. При вращении оно всасывает воду, поступающую через входное фронтальное отверстие, и придает ей кинетическую энергию, выталкивая через боковой выходной патрубок.
Гидроаккумулятор. Включает в себя металлический бак различного объема, внутри которого помещена грушевидная резиновая мембрана. При наполнении резервуара водой работающим электронасосом мембранная груша расширяется, а после включения кранов при водозаборе эластичная оболочка сокращается, отдавая воду в систему с определенным давлением. Гидравлической бак предотвращает гидроудары в трубопроводе, создает запас воды, уменьшает количество циклов включения-отключения насоса, поддерживает высокий напор в на выходе сантехнических приборов.
Реле давления. Главный элемент, обеспечивающий автоматическую работу электронасоса. При закачке воды в магистраль и гидравлический бак отслеживает давление, как только оно достигает предельной величины, размыкает линию питания электронасоса с его отключением. При пользовании водой прибор реагирует на падение давления в системе — по достижении минимального показателя замыкает цепь электропитания насоса — он включается и начинает закачивать воду.
Манометр. Измерительный прибор фиксирует напорные параметры в системе, позволяет производить контроль и настройку порогов срабатывания реле давления.
Сантехническая арматура. Обычно все элементы насосной станции соединяют в единый узел с помощью пятивходового штуцера, имеющего входной и выходной патрубки, к остальным 3-м фитингам подсоединяют манометр, гидроаккумулятор с помощью гибкой подводки, и реле давления.
Понятно, что погружная насосная станция, в отличие от подводных электронасосов, не может существовать в реальности, все ее узлы монтируются на жесткий каркас и располагаются на поверхности земли, а водозабор производится опущенным в глубокий источник трубопроводом. Некоторыми отечественными производителями выпускается гибрид насосной станции для погружных вибрационных насосов, он представляют собой гидравлический бак небольшого объема, к которому прикручено реле давления и манометр.
Принцип работы
Насосную станцию обычно устанавливают рядом с водным источником, погружая в колодец напорную трубу или жесткий шланг. При этом учитывают, что любой поверхностный электронасос не может поднимать воду с глубины более 9 м от поверхности земли (теоретический показатель без учета потерь 10 м) — при большем расстоянии водяной столб разрывается.
Погружная насосная станция для колодца с автоматикой функционирует следующим образом:
- При подаче питания на электронасос начинает вращаться его рабочее колесо, и всасываемая из колодца вода поднимается вверх по напорной трубе поступая в гидравлическую часть агрегата, после чего выталкивается под напором через выходной патрубок.
- Одновременно происходит наполнение водой водопровода и гидравлического аккумулятора.
- При достижении в системе определенного давления (стандарт для бытовых магистралей около 3-х бар) происходит перемещение исполнительной наружной мембраны в реле давления, и оно срабатывает, размыкая контакты цепи питания электронасоса — он отключается.
- При заборе воды для хозяйственно-бытовых нужд ее объем в трубах и гидроаккумуляторе уменьшается, давление в системе падает — эластичная мембрана реле давления возвращается в исходное положение, в индивидуальных системах это происходит при средних показателях напора 1,5 бара. Цепь питания электронасоса замыкается, на него подается напряжение и после автоматического включения он снова начинает закачивать воду.
Конструктивные разновидности насосных станций
Насосная станция наряду с погружными электронасосами — один из наиболее популярных видов водозаборного оборудования, предназначенного для индивидуального водоснабжения домов.
На рынке представлен широкий ряд установок от ведущих зарубежных и отечественных производителей, отличающихся друг от друга объемно-напорными характеристиками, размерами гидроаккумулятора, порогами срабатывания реле давления, потребляемой электроэнергией. Также существует несколько основных конструктивных исполнений, в которых изменены или установлены следующие узлы.
Читайте также: Насосы для полива из бочки — советы по выбору.
С вихревым электронасосом
Подавляющее большинство бытовых насосных станций имеют электронасос, работающий по центробежному принципу действия — вода поступает на центральную ось рабочего колеса и выталкивается через боковой патрубок. Но иногда в торговой сети встречаются иные разновидности всасывающих установок, в которых основным узлом является вихревой электронасос.
В данном исполнении жидкость поступает через боковой (центральный патрубок) прибора и выталкивается наружу диаметрально расположенными лопастями дискового рабочего колеса сквозь выходное отверстие, размещенное рядом в той же плоскости (в боковой стенке рабочей камеры). По внешнему виду многие вихревые насосы сильно напоминают центробежные модели расположением патрубков, другие разновидности имеют входное и выходное отверстия, находящиеся в одной плоскости.
На заметку: Главное преимущество вихревых устройств — функция самовсасывания, то есть насос может сразу качать воду при опускании напорного трубопровода в источник.
Самовсасывающие
Недостаток любого центробежного поверхностного электронасоса — невозможность закачивания жидкой рабочей среды без наполнения водой трубопровода и механизма. Дело в том, что электронасос центробежного принципа действия не может втягивать воздух и вслед за ним в воду из-за особенностей своей конструкции с большими рабочими зазорами и подачей рабочего тела на центральную ось центробежного колеса.
Для борьбы с этим явлением разработаны специальные самовсасывающие конструкции, в которых водный поток проходит по сложному пути, частично направляясь от рабочего колеса в объемную камеру специальной конструкции с внутренним эжектором. Благодаря втягиванию основного потока жидкости быстрой эжекторной струей, происходит самовсасывание воды, которая затем под напором выходит через боковой патрубок.
По внешнему виду самовсасывающие насосы отличаются от центробежных именно наличием в гидравлической части более объемной камеры со смещенным от центра входным, и выходным в боковой стенке патрубками.
Эжекторные
Насосные станции для дачи позволяют качать из колодца воду с глубины, не превышающей 9 м и в этом их главный недостаток. Чтобы увеличить глубину погружения под зеркало воды напорного трубопровода, используют одну из инженерных разработок в области гидравлики — эжекторную схему подключения.
Принцип работы эжектора заключается в следующем: сбоку напорной трубы, по которой перемещается всасываемая жидкость, устанавливают эжекторный штуцер меньшего сечения и на него подают воду. Она имеет большую скорость, чем всасываемый поток, благодаря встроенной внутри форсунке (соплу) — в результате водные массы увлекаются высокоскоростной струей вверх, увеличивая тем самым высоту подъема жидкости.
На заметку: Смешивание прямого и обратного эжекторного потоков может происходить как снаружи агрегата в водном источнике (выносной эжектор, повышающий глубину всасывания), так и внутри электронасоса (встроенный эжектор в самовсасывающих агрегатах с обычной глубиной погружения патрубка 8 – 9 м).
Обычно назад в напорную трубу возвращается приблизительно 2/3 части всасываемой жидкости — объем трубы прямой подачи стандартным диаметром 1 1/4 дюйма составляет 0,353 л/м (литров на метр), обратно в эжектор вода возвращается по трубе диаметром 1 дюйм объемом 0,216 л/м. Это означает, что производительность электронасоса падает на аналогичную величину и при среднем КПД поверхностных моделей около 50% и реальный показатель эжекторной установки составит приблизительно 20%.
Станции с эжектором могут поднимать воду с глубин до 60 м, но из-за слишком высоких потерь производительности пользуются ограниченным спросом у потребителя.
С частотным регулированием
Ведущими мировыми производителями, изготавливающими лучшие насосные станции, погружные поверхностные электронасосы (первую очередь относится к датской Grundfos), разработана высокотехнологичная система частотного управления скоростью вращения рабочего колеса. Ее принцип действия заключается в том, что датчик давления реагирует не на порог срабатывания, как в обычных установках, а на изменение гидравлических параметров в широком диапазоне.
Сигналы от датчика обрабатываются электронной схемой, в результате чего изменяется частота подаваемого на обмотку двигателя электрического тока и соответственно скорость вращения вала с рабочим колесом. Таким образом, в системе поддерживается постоянное давление, задаваемое скоростью вращения центробежного колеса.
Электронасосы с частотным регулированием работают в режиме непрерывного действия без циклов включения-отключения, существенно экономя электроэнергию (до 33%), им не нужен гидроаккумулятор, поэтому насосные станции имеют небольшие габаритные размеры и занимают малый объем.
Рекомендации по выбору
Выбирая насосную станцию для снабжения водой дачного участка с частным домом, коттеджа, бани, или используя ее в целях полива, полезно учитывать следующие факторы:
- Большинство насосных станций работают по центробежному принципу действия и собраны с одним рабочим колесом — это существенно сужает число различных модификаций и делает основные параметры практически одинаковыми. Типовая насосная станция бытового использования имеет максимальный объем подачи не более 5 м3/ч при среднем показателя в 3 м3/ч, ее наивысший напор редко превышает 50 м, при усредненном значении около 35 м. Таким образом, потребитель ограничен в выборе необходимого ему агрегата данными рамками и определяющими являются соотношение стоимости, технических характеристик и марка (производитель) изделия.
- Лучше приобретать насосные станции, оснащенные самовсасывающими электронасосами — это позволит производить первоначальный забор воды без заливки ее в большом объеме в механизм и трубопровод через специальное отверстие, закрываемое пробкой и находящееся вверху гидравлической части агрегата.
- Если позволяет место, правильно выбрать насосную установку с большим резервуаром гидроаккумулятора — это снизит число включений-выключений электронасоса и соответственно увеличит срок его службы, увеличит запас воды при отключении электроэнергии.
- Стоимость представленных насосных станций от разных производителей не так сильно отличается, как у иного насосного оборудования, где цена самых дорогих приборов от Grundfos превосходит аналоги в 5 — 10 раз. Поэтому всегда есть возможность приобрести недорогой хороший агрегат европейского производства с отличным соотношением цены и качества брендов Gardena, Karcher, AL-KO, Wilo, (Германия), итальянские установки DAB, Marina от Speroni. Неплохо зарекомендовали себя и отечественные агрегаты от Джилекс, Unipump, заслужившие положительные отзывы и занимающие высокие места в различных рейтингах.
Особенности установки
Для забора воды из колодца с помощью насосной станции она должна быть рядом с источником — удаление на любое расстояние понижает глубину всасывания. Обычно водозаборную станцию устанавливают следующими способами:
Внутри колодца
Чаще всего колодец состоит из бетонных колец, поэтому на них помещают прочную площадку из толстых досок, сверху ставят насос, напорную трубу от которого опускают в воду.
Наружная установка в колодец требует утепления в зимнее время, для этих целей используют теплоизоляционные материалы, которыми закрывают наружный колодезный домик. Так как при сильных морозах подобная теплоизоляция может защитить от промерзания на короткое время, дополнительно можно использовать самонагревающийся электрический кабель, помещаемый в напорный трубопровод. Также внутренняя прокладка электрического кабеля в водопроводе позволит не закапывать его глубоко под землю и во многих случаях его можно пустить по поверхности, накрыв теплоизолятором.
Внутри дома
Если колодец расположен не слишком далеко от дома, установить насосную станцию можно внутри на цокольном этаже или в подвальных помещениях, нередко ее размещают рядом с водонагревательным котлом. При обустройстве следует позаботиться о хорошей шумоизоляции помещения — при работе насос не отличается бесшумным ходом и издает громкие звуки.
В кессонном колодце
Хотя кессонные углубленные в землю камеры сооружают в основном для установки и эксплуатации скважинных погружных электронасосов, подобную конструкцию можно смонтировать и для насосной станции. Для этого рядом с колодцем выкапывают яму глубиной около 2-х метров и устанавливают в нее купленный полимерный кессон (его можно сделать и своими руками из бетонных колец), затем помещают внутрь насосную установку. Напорную трубу подключают к насосу и опускают в колодец через отверстие, пробитое в его бетонной стене под землей. Хотя метод дорог и трудозатратен, он позволяет надежно и эффективно защитить трубопровод и станцию от промерзания в зимнее время.
В отдельной постройке
Для защиты электронасоса от замерзания и атмосферных осадков установку можно поместить в небольшой отдельной постройке или сарае, если они находятся недалеко от колодца. Утепление системы проводят теплоизоляционными материалами в сочетании с самонагревающимся электрическим кабелем.
Установка насосной станции в колодец является одним из основных способов водозабора из данного вида источника и применяется, если статический и динамический уровень воды не опускается ниже 8 — 9 м от поверхности земли. Типовая насосная станция способна обеспечить водой семью из 3-х человек, а при эксплуатации не требуется монтаж специального дополнительного оборудования. Обычно в водопроводную магистраль добавляют фильтры грубой очистки, сантехническую арматуру, при необходимости обратный клапан на входе напорного трубопровода.
