Расчет мощности насоса для водоснабжения

Расчёт насоса для скважины: с формулами и примерами

Расчёт насоса для скважины — одно из основных условий при соблюдении, которого можно гарантировать длительное и бесперебойное использование скважины на участке. Произведя расчёт скважинного насоса, вы сможете соотнести ваши потребности в воде с условиями, в которых будет эксплуатироваться насосное оборудование. Только опираясь на результаты расчёта можно приобрести оптимальную модель насоса для скважины, которая не только удовлетворит все потребности, но и прослужит не один год.

Прежде чем непосредственно приступить к расчётам, необходимо детально разобрать все основополагающие факторы выбора скважинного насоса. И первое с чего мы начнем это сам источник воды.

Как известно, пробурить скважину можно либо самостоятельно, либо воспользовавшись услугами специалистов. В этой статье в качестве примера смоделируем ситуацию со вторым вариантом, а именно с готовой скважиной от специализированной организации. В этом случае у вас на руках уже имеется паспорт скважины с детальными характеристиками объекта. И первый параметр, который нас должен заинтересовать — это внешний диаметр обсадной колонны. Сегодня часто встречаются скважины, диаметр которых варьируется в пределах от 100 до 150 миллиметров. Вам необходимо знать точное значение диаметра скважинной трубы, ведь этот показатель позволит определить поперечный размер будущего насоса.

Важно Осуществляя подбор скважинного насоса по параметрам, помните, что между корпусом насоса и стенками скважины должен быть обеспечен зазор от 1 до 3 сантиметров в зависимости от модели. Пренебрежение данной рекомендацией приведёт к выходу из строя насосного оборудования ещё задолго до окончания гарантийного периода. Но не спешите радоваться — такой насос никто просто так менять не будет, ведь пользователь не обеспечил рекомендуемые условия эксплуатации, что полностью аннулирует все гарантийные обязательства со стороны производителя.

Следующей важной характеристикой скважины является её производительность или дебит. Дебит — это максимальное количество воды, которое может дать скважина в единицу времени. Соответственно, чем больше дебит источника, тем производительнее насос можно установить.

Сам же дебит имеет два важных значения — статический и динамический уровень жидкости. Статический показатель отображает уровень воды в скважине, когда не производится откачка жидкости. Динамический уровень определяет количество воды в источнике при эксплуатации насоса.

Если в ходе перекачивания воды динамический уровень остаётся неизменным, то смело можно утверждать, что производительность скважины равна производительности выбранного насоса. Если разница между статическим и динамическим уровнем составляет менее одного метра, то разрабатываемый источник воды обладает высокой производительностью, которая превышает характеристики установленного насосного оборудования. Но если при расчете мощности скважинного насоса будет допущена ошибка, и производительность выбранного насоса будет превышать дебит скважины, то динамический уровень жидкости будет постепенно уменьшаться, пока вода вовсе не иссякнет. В результате такого просчёта насос будет работать на «сухую», что пагубно скажется на его эксплуатационном периоде. Более того, все погружные скважинные насосы имеют особую моноблочную конструкцию, где охлаждение электрического двигателя осуществляется за счёт перекачиваемой жидкости, а в случае недостатка воды в скважине электромотор достаточно быстро нагреется и перегорит.

Расчёт производительности насоса для скважины

Осуществляя расчет производительности насоса для скважины, также стоит учитывать и естественные колебания жидкости, которые по тем или иным причинам могут влиять на уровень воды в скважине. Как показывает практика, в течение года, под действием таких метеорологических факторов как засуха, обильные ливни и паводки, уровень жидкости может увеличиваться или напротив уменьшаться от 1 до 5-6 метров в зависимости от интенсивности вышеперечисленных явлений. Насосы в таких скважинах необходимо устанавливать на несколько метров глубже, чем минимально возможный показатель динамического уровня жидкости. Таким образом, можно дополнительно подстраховать скважинное оборудование на случай возможного обмеления источника.

Разобрав основные характеристики скважины, можно приступать к выбору нужной модели насоса. Здесь нас будут интересовать эксплуатационные параметры оборудования, а именно:

Производительность

На заметку Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких — это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

Напор, если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса — это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Расчёт напора скважинного насоса

Расчёт напора осуществляется по следующей формуле:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора * + высота самой высокой точки водоразбора в доме) × коэффициент водопроводного сопротивления **

Если скважинный насос будет эксплуатироваться вместе с накопительным резервуаром, то к приведенной выше формуле расчёта напора необходимо добавить значение давления в накопительной ёмкости:

Напор = (расстояние от точки установки насоса в скважине до поверхности земли + горизонтальное расстояние от скважины до ближайшей точки водоразбора + высота самой высокой точки водоразбора в доме + давление в накопительной ёмкости *** ) × коэффициент водопроводного сопротивления

Примечание * — при расчёте учтите, что 1 вертикальный метр равняется 10 горизонтальным;
** — коэффициент водопроводного сопротивления всегда равен 1.15;
*** — каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.

Бытовая математика Для наглядности смоделируем ситуацию, в которой семье из четырёх человек необходимо подобрать насос для скважины глубиной 80 метров. Динамический уровень источника не опускается ниже 62 метров, то есть насос будет установлен на 60-ти метровой глубине. Расстояние от скважины до дома — 80 метров. Высота самой высокой точки водоразбора — 7 метров. В системе водоснабжения есть накопительный бак ёмкостью 300 литров, то есть для функционирования всей системы внутри гидроаккумулятора необходимо создать давление в 3,5 атмосфер. Считаем:

Читать еще: Штукатурка пеноплекса снаружи своими руками

Какой насос нужен для скважины в данном случае? – отличным вариантом будет приобрести Grundfos SQ 3-105, максимальное значение напора которого составляет 147 метров, при производительности 4,4 м³/ч.

В этом материале мы детально разобрали, как рассчитать насос для скважины. Надеемся, что после прочтения данной статьи вы сможете без посторонней помощи рассчитать и выбрать скважинный насос, который благодаря грамотному подходу прослужит не один год.

Подбор скважинного насоса для водоснабжения

Описание вычислительного процесса

Основное назначение насосных станций заключается в заборе воды из источника и ее подаче к приборам потребления. Так как поверхностный насос является шумным устройством, его стараются располагать на некотором удалении от жилых помещений. В связи с этим расстояние от комплексных систем до мест потребления воды может быть достаточно большим.

При использовании представленного калькулятора в первую очередь следует указать, какой перепад имеется по высоте между сантехническими приборами и самой станцией. Далее требуется отметить протяженность горизонтальных участков сети водоснабжения жилого строения. Двигаясь по трубопроводам, вода испытывает определенное сопротивление, поэтому отмечается снижение напора и в этих местах.

С уменьшением сечения труб сопротивление повышается. Если диаметр превышает дюйм, то горизонтальные участки можно не брать в расчет. Снижение давления в них не значительно.

Насосная станция находится в подсобном помещении

В калькуляторе имеется пункт, в котором должна быть указана длина участков по горизонтали из трубопроводов с разным сечением. Также придется отметить, из какого материала сделаны элементы, ведь сопротивление изделий может сильно варьироваться. К примеру, стальные аналоги сдерживают поток примерно в 1,5 раза сильнее, чем пластиковые.

На завершающем этапе остается определиться с требуемым давлением в местах потребления воды. Для простых смесителей обычно хватает 1,5 атмосферы, но для специальной техники может потребоваться и более сильный напор. Его значение отражается в паспорте, который поставляется совместно с прибором. Для удобства ответ выводится сразу в трех единицах измерения.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Критерии выбора

Насос для скважины, например, Малыш, – это главный элемент системы водоснабжения загородного дома. От правильности выбора этого агрегата зависит бесперебойная работа всей системы. При подборе насосного оборудования необходимо учитывать сразу несколько критериев:

Главными показателями , влияющими на выбор устройства, являются уровень жидкости в гидротехническом сооружении и глубина скважины. В паспорте к насосному оборудованию обязательно указывается глубина водозабора, на который рассчитан насос. Если вы не знаете, какой глубины ваше гидротехническое сооружение, лучше её измерять самостоятельно при помощи специального прибора или обычной верёвки. Также при помощи верёвки (её мокрой части) можно узнать высоту водного столба в скважине. Далее мы рассмотрим особенности выбора агрегата для скважин глубиной 30 метров.
Потребности в воде . Выбор насосного оборудования без знания этой величины просто невозможен. В зависимости от разновидности насоса этот показатель может быть в пределах 20-200 л/мин. Расчёт делается с учётом, что один человек использует в сутки воду в объёме 200 л. Следовательно, на семью из четырёх человек понадобится насос, мощность которого находится в пределах 30-50 л/мин. Можно выбрать самый простой агрегат, например, Вихрь или Малыш, только стоит предусмотреть небольшой запас мощности. Если кроме водоснабжения дома прибор будет обеспечивать полив огорода, то нужен насос ещё большей мощности. Как правило, для полива огорода в день может понадобиться около 2 тыс. литров воды, поэтому мощность насосного оборудования должна быть больше на 50 л/мин.
Производительность скважины . Точно вычислить объём воды, добываемый за определённый период, не получится. Для приблизительной оценки этого параметра засекают время, за которое всю воду из гидротехнического сооружения откачают, а также время, за которое полностью опустошённая скважина вновь наполнится водой. После этого второй показатель стоит разделить на первый. Полученный результат и будет дебетом водозабора. Для подбора насосного оборудования этой приблизительной величины будет вполне достаточно.
Напор скважины на воду . Этот показатель особенно важен для водозаборов глубиной 30 метров и более. Для определения напора вы должны знать, сколько метров в глубину имеет ваша скважина. К этой величине прибавляют 30 и увеличивают на 10 процентов. В итоге вы получите высоту водяного столба. По этому показателю и выбирают насос. Например, если ваше гидротехническое сооружение глубиной 30 метров, то высота водяного столба получится 60 м +30 + 10% = 66 м. В таком случае лучше выбирать модель насосного оборудования, например, Малыш или Вихрь, с напором 70 метров.
Диаметр ствола гидротехнического сооружения . Этот показатель нужен для определения мощности насосного оборудования. Если бурение вашей скважины выполняли профессионалы, то данную величину можно найти в паспорте скважины на воду. Если водозабор делали сами, то диаметр можно измерять тоже самостоятельно. Эта величина должна быть в дюймах, поэтому для перевода из сантиметров знайте, что в одном дюйме 2,54 см. Большинство насосов, в том числе и агрегат Малыш, предназначены для скважин размером 4 дюйма. Если диаметр ствола вашего сооружения нестандартный, нужную модель можно заказать из каталога. Именно поэтому, прежде чем делать скважину на воду, стоит заранее выбрать подходящий 4-х дюймовый диаметр обсадной колонны.
Цена насосного оборудования – не менее важный показатель при выборе агрегата. Также при подсчёте расходов стоит учесть, что вам понадобится стальной трос для подвешивания насоса в скважине и автомат для подключения. Необязательно выбирать самый дорогой агрегат. Есть сравнительно недорогие отечественные модели, например, насос Малыш, которые отлично справляются с поставленными задачами.

Читать еще: Клей для пеноплекса морозостойкий

Какой гидроаккумулятор необходим

Таблица подбора гидроаккумулятора.

Для правильного выбора насоса необходимо внимание уделить и тому, какой именно гидроаккумулятор будет использоваться. Назначение его состоит в том, чтобы накапливать определенный объем воды для предотвращения частого включения самого насоса

При достижении определенного объема воды насос выключается, пока вода не будет израсходована. Каждый насос имеет разрешенное количество пусков за час, превышать которое не рекомендуется.

Обычно это 20 пусков, которые при отсутствии гидроаккумулятора будут осуществляться при каждом открытии крана. А вот при наличии бака такие включения будут редкими, что продлит срок службы всего оборудования.

Qmax – это максимальное значение расхода воды;
Pset – давление при включении насоса;
ΔР – это разница, которая наблюдается при включении и выключении насоса;
Nmax – допустимое за час число включений и выключений, обычно оно указывается производителем для каждой модели отдельно;
K = 0,9.

При выборе насоса необходимо учитывать, что давление в нем воздушной массы составляет всегда 0,8-0,9 бар.

Расчёт производительности насоса для скважины

Производительность

На заметку
Чтобы определить требуемый объём жидкости, можно воспользоваться усредненным значением, где в сутки один человек расходует примерно 1000 литров воды или один кубометр. Но не стоит забывать, что, как правило, в загородном доме несколько точек водоразбора. Это могут быть краны, смесители, стиральные и посудомоечные машины, ванные, душевые комнаты. И всегда есть вероятность их единовременного использования. Конечно же, не всех сразу (хотя такая вероятность также имеется), но нескольких — это уж точно. В общем, нам необходимо, чтобы насос, помимо среднего расхода, справлялся и с возможной пиковой нагрузкой.

Напор
, если не вдаваться в подробности, то напор скважинного насоса — это показатель создаваемого давления, которое может обеспечить конкретно взятый насос при перекачивании определенного количества жидкости. Если у вас интересуются, какой напор требуется, то под этим подразумевают, какое давление необходимо обеспечить насосу, чтобы перекачать определенный объём жидкости от начальной точки всасывания до конечной точки водораспределения, при этом преодолев все гидравлические сопротивления водопроводной системы.

Что необходимо знать при выборе насоса

Схема установки скважинного насоса.

Когда осуществляется выбор насоса, необходимо учитывать такие параметры, как:

Общая глубина скважины. Такая информация содержится в прилагаемом паспорте. Оборудование принято устанавливать на высоте от 1 м от уровня дна.
Динамический уровень воды. Насос необходимо ставить ниже этого уровня, он также указывается в паспорте

Статический уровень тоже важно учесть.
Диаметр скважины, чтобы правильно подобрать размер глубинного насоса, его адаптера, оголовка, крышки для устья скважины.
Дебит – это данные о производительности источника, скважинный насос не должен иметь производительность большую, чем у скважины. В идеале выбор надо делать таким образом, чтобы производительность оборудования была примерно на 5-10% меньше, чем дебит источника.
Размер, глубина фильтровальной части

Скважинный насос надо располагать таким образом, чтобы двигатель находился выше фильтра. Только в этом случае система будет работать без сбоев.
Расстояние от дома до скважины. Учитывается не только горизонтальное значение, но и высота, на которую поднимаются трубы.
Этажность, расположение самой верхней точки водоразбора.
Место, где установлена автоматика для управления насосом.
Вариант электропитания, который обеспечивает энергией скважинный насос.

Общие критерии выбора насоса для скважины на загородном участке:

Мощность оборудования. Подбор агрегата зависит от глубины источника, необходимого напора и планируемого расхода воды для дома. Нельзя делать выбор без учета этого параметра.
Глубина, которую имеет скважина. Этот параметр важен для выбора насоса, многие его считают одним из первых. Например, поверхностные насосы можно применять только для неглубоких источников и колодцев, а для водяных скважин используются только глубинные модели.
Выбор осуществляется на основе того, каким будет планируемый расход воды, т. е. какой должна быть производительность насоса.

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса
для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса
для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса
для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Читать еще: Анодирование алюминия в домашних условиях технология

Расчёт скважинного насоса: формула и пример подробного расчета

Вступление

В прошлой статье серии «Водоснабжение дома своими руками», мы выбирали скважинный насос исходя из общих технических характеристик насосов имеющихся в продаже. Охватить все продающиеся насосы невозможно, но представление, какие бывают насосы, мы получили.

В этой статье, пойдем другим путем. Произведем расчет технических характеристик скважинного насоса исходя их своих потребностей в воде, а также имеющейся скважины.

Еще раз о скважине

Скважина, несомненно, лучший вариант индивидуального водоснабжения дома (читать о выборе источника). В одной из статей сайта я писал, как самостоятельно сделать скважину (тут). Здесь дополню данные о размерах скважин, они имеют непосредственное отношение к расчету скважинного насоса.

Так как скважину бурят бурами основа которых труба, то и размеры стандартных скважин разумно обозначать, как и размеры труб, в дюймах. Можно выделить три стандартных (по практике бурения) размера скважин индивидуального водоснабжения:

Скважина в три дюйма (75 мм);
Скважина в четыре дюйма (100 мм);
Скважина более 4-х дюймов, чаще 110 мм.
На сегодня бурят скважины до 150 мм.

В расчете скважинного насоса диаметр скважины нужно привязать к диаметру насоса, ведь по определению, насос нужно опускать в скважину.

Зачем нужен расчет скважинного насоса

Мы прекрасно понимаем, что монтаж насоса в скважину делается не на один сезон. Поэтому, выбрать скважинный насос нужно так, чтобы он, во-первых, смог обеспечить потребности в воде с некоторым запасом, а во-вторых, нужно подобрать так, чтобы насос смог работать в этой скважине, которая тоже имеет свои характеристики.

Расчёт скважинного насоса по шагам

Расчет 1. Диаметр насоса

Скважинный насос это элемент общей системы водоснабжения. Все элементы системы взаимосвязаны и их характеристики должны быть привязаны друг к другу. Согласитесь, нельзя пробурить скважину на воду диаметром 75 мм и купить для неё насос с диаметром корпуса 4 дюйма.

Результат 1. По размеру скважины получаем первый расчетный параметр насоса: его диаметр. Здесь важно помнить, что между корпусом насоса и стенками скважины нужен зазор 10-30 мм.

Расчет 2. Производительность скважинного насоса

Производительностью скважинного насоса называют его способность перекачивать определенное количество литров воды в час или литры в секунду или кубические метры воды в час. Производительность насоса считаем из своих потребностей.

Расчет производительности насоса делается на максимальное нереальное потребление воды. То есть, принимается, что все сантехнические приборы дома будут открыты в течение часа. Полученную сумму кубометров в час умножим на поправочный коэффициент.

Для расчета рекомендую воспользоваться двумя расчетными таблицами. Первая таблица позволит посчитать нереальный (расчетный) расход воды для каждого прибора, который есть в доме и на участке. Считаем в литрах/час.

Во второй таблице в серых графах ищем рассчитанный нереальный расход и смотрим в строке реальный расход воды нужный для выбора насоса.

В таблице указаны данные в литрах в секунду. Эту единицу измерения нужно перевести в кубические метры в час. Для это полученное значение (л/сек) нужно умножить на 3,6 и получить (куб. метр/час).

Пример расчета производительности №1. Приблизительный.

Можно не использовать таблицы и пойти другим путем. Взять за единицу потребления воды каждым членом семьи с запасом на полив летом. 1 человек потребляет в час 0,95-1,0 кубометра воды в час.

По этому варианту расчета для полноценного обеспечения водой семьи из трех человек, нужен насос производительностью не менее 3 кубометров в час.

Пример расчета производительности №2 (по таблицам)

Выписываем все приборы с расходом воды;
Вписываем их расход по таблице №1;
По таблице №2, находим рассчитанный расход воды и смотрим в этой строке реальный расход воды, который и будет соответствовать производительности необходимого насоса.

Расчет3. Учет дебета скважины

Дебет скважины указан в паспорте скважины. По значению дебета определяем глубину установки насоса, она не должна быть выше динамического уровня скважины.

Расчет 4. Напор насоса

Напор насоса это способность насоса поднять воду с определенной глубины и догнать воду до точки распределения.

Академическое определение напора. Напор это прирост энергии потока воды за время её прохождения чрез рабочие полости насоса, выраженный в метрах столба жидкости.

Формула расчета напора (Q) применимая к скважинным насосом не сложная:

Qитог: рассчитываемый необходимый напор насоса.
Hвысот: перепад высоты от точки подъема воды (установки насоса) до верхней точки водоснабжения.
Pпотерь: Коэффициент потерь, учитывает сопротивление которая преодолевает вода при прохождении по трубам. Зависит от материала труб и берется из таблицы3 и 4.

Пример расчета напора насоса

Динамический уровень скважины 50 метров;
Насос ставим на глубину 48 метров, чтобы его укрывала вода в самом нижнем уровне;
Дебет скважины 3 куб. метра;
Расстояние от скважины до дома 65 метров, труба пластик 32 мм;
Труба по дому 15 метров, труба пластик 25 мм;
На трассе: 3 тройника, 2 обратных клапана, 1 запорный кран, два угла 90°.

Прежде всего, считаем потери:

В таблице потерь для пластиковых труб ищем строку с расходом 3 литра/час. Значения в таблице указаны для прямого трубопровода, длиной 100 метров. У нас это расстояние 65 и 15 метров.

Коэффициенты потерь: для трубы 32 мм: К=1,54, для трубы 25 мм:К=2,54. Потери для арматуры: тройник и обратный клапан:4, вентиль и угол 90°:1.

Считаем потери:

Pпотерь= (1,54×65÷100)+(2,54×25÷100)+((3+2)×4)+((1+1)×1)=23,636 (24 метра).

Считаем необходимый напор скважинного насоса:

Q=(48+7)высота+24(потери)+15(напор излив)=94 метра.

Итог: Нам нужен скважинный насос с производительностью 3 куб метра воды в час и напором по паспорту не менее 94 метров.

Расчет 5. Электрическая мощность насоса

Электрическая мощность насоса нужна для расчета кабеля электропитания и расчета защитных электрических устройств. Рассчитывать её не нужно. Достаточно подобрать нужный скважинный насос по напору и производительности и посмотреть в его технических характеристиках потребляемую мощность.