Принципы функционирования и структура типовой насосной станции для водоснабжения

Поверьте, обустройство собственного дома может достигнуть такого уровня комфорта, что жизнь в нем станет намного комфортнее, чем в городской квартире. В частности, система водоснабжения может работать не менее удобно. Достаточно лишь открыть кран для получения воды, что пока ещё не так легко в загородных условиях, не правда ли?

Однако это вовсе не является недостижимой мечтой. Чтобы реализовать задуманное, потребуется вставить насосную станцию в систему водоснабжения. Это устройство возьмет на себя значительный объем трудоемкой физической работы. Но для корректного подключения и успешной эксплуатации обязательно нужно ознакомиться с принципами работы данного оборудования.

Мы готовы предоставить вам важную информацию о том, как функционирует указанная техника. Наша статья поможет разобраться в принципах работы насосной станции и ознакомит вас с рекомендациями по ее установке. Информация дополнена наглядными схемами, фотографиями и видеоматериалами.

Компоненты станции водоснабжения

Для создания системы водоснабжения в частном доме магазины продают насосные станции, представляющие собой компактные блоки, состоящие из гидробака, автоматического блока и электрического насоса. Также существует возможность самостоятельно собрать подобную установку из отдельных компонентов и оборудования.

Обе версии имеют право на существование, но предпочтительнее выбирать уже готовый комплект с гарантией от производителя. Это обойдется дёшевле и будет удобнее в обслуживании в будущем.

Основные элементы конструкции

По своему устройству, насосная станция, собранная на заводе, обладает системой управления по показателям давления, отличающей её от простого поверхностного насоса.

Станции используются для автоматизации процессов работы водоснабжения. Автоматика, входящая в состав оборудования, позволяет запускать и останавливать процесс откачки без участия человека.

Насосные станции на основе поверхностных насосов применяются для водосборников из поверхностных водоемов и неглубоких выработок.

Максимальная глубина, с которой станции могут откачивать воду без дополнительного эжектора, варьируется от 6 до 12 метров, в зависимости от производителя и мощности оборудования.

Ограничения по глубине откачки влияют на области применения насосных станций.

Станции с поверхностными насосами часто функционируют как дополнительное оборудование для перекачки воды из резервуаров к точкам забора.

Насосную станцию можно приобрести в готовом виде или собрать самостоятельно. В ее состав должны входить насос, гидробак, манометр, реле давления или автоматический блок.

Для откачки воды из скважин глубже 25 метров в автоматизированной системе водоснабжения поверхностный насос заменяется на глубинный.

Гидросистемы с глубинными насосами устанавливаются в кессонах или непосредственно в доме.

В стандартный комплект насосной станции входят:

1. Поверхностный электрический насос.
2. Гидроаккумулятор с ниппелем и резиновым элементом внутри.
3. Манометр.
4. Реле давления.
5. Соединительная арматура.

К насосной системе подключается всасывающая труба с обратным клапаном и сетчатым фильтром, а к выходному отверстию станции подводится магистраль для транспортировки воды к потребителям. Если у насоса имеется встроенный фильтр и клапан, всасывающий шланг можно не использовать.

Насосная станция – это комплекс устройств, который включает гидробак, реле давления, манометр и сам поверхностный электрический насос. Если есть риск работы насоса в «сухом» режиме, рекомендуется устанавливать автоматы с контроллером потока и автоматическим блоком.

Гидромембранный бак с центробежным насосом способен поддерживать давление в системе водоснабжения коттеджа на уровне 1,5 атмосферы. Это достаточно для стабильной работы техники, которая используется в частных домах. При этом большинство моделей гидроаккумуляторов рассчитаны на давление до 4,5 атмосфер, что вполне хватает даже для двух- или трехэтажных коттеджей.

Автоматизированная станция компактна и не требует значительных затрат на бетонирование места для установки. Большим элементом является только бак для накопления воды. Однако для её размещения необходимо предусмотренное помещение, чтобы снизить уровень шума при работе. Чаще всего оборудование монтируется на первом этаже или в подвале, что упрощает его эксплуатацию и обслуживание.

Чем больше объем гидроаккумулятора, тем реже придется включать насос, что способствует снижению износа устройства.

Одним из более затратных, но разумных решений для установки оборудования может стать кессон, в котором можно разместить весь комплекс или же только насос с автоматикой, установленные в доме без гидробака. Более бюджетный вариант для дачи предполагает создание отдельного павильона для защиты агрегата от неблагоприятных атмосферных воздействий.

Работа и особенности управления

Основной задачей блока автоматики насосной станции является контроль давления в системе и управление работой гидронасоса в зависимости от необходимости. Для этого управление включает манометр и реле давления. Манометр обеспечивает измерение текущего давления, а реле – управление насосом.

Основные компоненты реле – две пружины. Одна из них настраивается на замыкание при критически низком давлении в мембранном баке, в то время как другая контролирует максимальное значение, размыкая цепь при его достижении.

Реле давления автоматически запускает насос при снижении уровня давления до 1,4 бар и останавливает его, при достижении максимального значения, установленного производителем. Не рекомендуется менять первоначальные настройки реле, так как они соответствуют характеристикам запорной арматуры.

При приобретении насосной станции для работы в системах с вероятностью кратковременной работы без подачи воды, важно обращать внимание на наличие контроллера потока.

Это устройство защищает двигатель от перегрева в случае отсутствия воды в системе. В таких насосах блок управления ориентируется не только на предельные значения давления, но и на снижение расхода воды.

Для автоматизации запуска и отключения насоса станция оснащёна реле давления. Как правило, реле используется в схемах водоснабжения только совместно с гидроаккумулятором.

Реле давления – это двухконтактное устройство, которое управляет электроцепями: одна часть реагирует на максимальное давление, отключая насос, а вторая – включает его при падении давления ниже установленного уровня.

Если существует риск работы агрегата вне воды, желательно оснастить насосную станцию автоматикой, которая отключит насос в случае подобной ситуации.

В отличие от реле, блок автоматики не выключает систему при понижении давления до минимального уровня, а отключает ее плавно через 15 секунд при снижении расхода до критических показателей.

Правильный выбор насосной станции для обустройства дачи поможет сделать представленная нами статья. Кроме полезных советов для покупателей, мы подготовили рейтинг лучших предложений на отечественном рынке.

Взаимодействие насоса и гидроаккумулятора

Ёмкость мембранного бака определяется с учетом объема расходуемой воды. Семьям из двух человек вполне подойдет бак на 25–40 литров, а для больших семей стоит выбрать устройство от 100 литров.

Баки объемом менее 15 литров рекомендуется использовать только для сезонного использования, так как из-за частой подкачки воды мембрана быстро изнашивается.

В гидробак изначально через ниппель (воздушный клапан) закачан воздух, создающий давление в 1,5 атм. Во время работы мембрана наполняется водой под давлением, сжимая воздушный «запас». При открытии крана сжатый воздух выталкивает воду.

Считается, что чем больше вместимость, тем дольше прослужит насосное оборудование, поскольку количество циклов включения и выключения будет сокращаться. Однако большой бак стоит немало.

Специалисты рекомендациями убеждают, что гидробак выбирается на основании расчетов, с учётом указанных производителем значений давления срабатывания и реального расхода воды при включении всех точки забора одновременно.

Запас жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема. Остальное пространство занято сжатым воздухом, который необходим для поддержания постоянного давления в трубопроводах.

Если гидроаккумулятор устанавливается для минимизации рисков, связанных с гидродинамическими ударами, можно выбрать устройство меньшего размера. Здесь важнее наличие мембраны и достаточного объема воздуха.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бак:

• для емкости 20–25 л – насос на 1,5 м³/ч;
• для 50-литрового – не менее 2,5 м³/ч;
• для 100-литрового – не менее 5 м³/ч.

Автоматическая насосная станция функционирует в двух циклах:

1. Сначала насос, находящийся в водозаборе, начинает закачивать воду в гидроаккумулятор, что приводит к созданию избыточного давления воздуха внутри него.
2. Когда кран в доме открывается, мембранный бак начинает освобождаться от воды, и автоматическая система снова активирует насос.

Конструкция гидроаккумулятора для насосной станции водоснабжения достаточно проста. Он состоит из металлической оболочки и герметичной мембраны, разделяющей внутреннее пространство на две части: в одной находится воздух, а в другой — вода.

Насос подает воду в мембранный бак только в случае, если давление в системе падает до уровня примерно 1,5 атмосфер; как только предельное давление достигается, насосная станция отключается.

После того, как гидроаккумулятор заполняется, реле отключает насос. При открытии крана, через давление воздуха на мембрану, вода начинает поступать в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такого уровня, что напор ослабевает, что приводит к повторному включению насоса, и цикл работы насосной станции начинается заново.

Когда бак оказывается пустым, мембранный элемент сжимается, плотно прилегая к фланцу входного патрубка. Когда гидронасос включается, мембрана расправляется под давлением воды, сжимая воздушное пространство и увеличивая в нем давление. Именно это взаимодействие между газом и жидкостью благодаря изменяющемуся барьеру формирует принцип работы мембранного бака для насосной станции.

Объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения определяется размерами и спецификой самой системы. В простом расчетном варианте учитывают литры потребляемой воды и делят их на предполагаемое количество включений.

Для небольших систем, протяженность и объем которых минимальны, используются вертикальные бачки вместимостью от 6 до 10 литров без дополнительных опор.

Семьям из двух-трех человек подойдут гидробаки до 50 литров, которые производятся в горизонтальном варианте с опорными ножками и площадкой для установки насоса сверху.

Для водоснабжения с использованием погружных насосов, доставляющих воду из скважин глубже 25 метров, необходимо использовать гидробаки вместимостью более 50 литров, чтобы сократить количество включений. Это вертикальные емкости с опорами объемом от 50 до 750 литров.

Критерии выбора оборудования

Насосные станции, выпущенные в заводских условиях, обычно имеют поверхностный гидронасос, который может быть оснащен внутренним или внешним эжектором. Однако гидроаккумуляторы также могут работать с погружными насосами, получая наименование «насосная система».

При совместной работе с поверхностной насосной станцией мембранные баки могут иметь меньший объем по сравнению с гидробаками для систем с погружными насосами. Это объясняется тем, что у погружных насосов меньше разрешенное количество включений и выключений в час.

Станции, полностью готовые к эксплуатации от завода-изготовителя, просто подключаются к нужным трубопроводам и электричеству.

Поверхностные насосы с внутренним эжектором ограничены по глубине водозабора — они могут поднимать воду лишь с 7–8 метров, но способны обеспечить мощный напор в 40–60 метров (4–6 бар).

Внутренняя эжекторная система не боится воздушных пробок: сначала она прокачивает воздух, а затем начинает нагнетать воду из скважины.

Главным недостатком таких станций является повышенный уровень шума в процессе работы. Если предполагается установка насосного оборудования в жилом доме, это следует делать в помещениях с хорошей звукоизоляцией.

Использование внешнего эжектора дает возможность забирать воду с глубин до 50 метров. Эти насосы экономичнее, но их общий КПД не превышает 40%. Однако шум от их работы меньше, чем от аналогичных моделей с встроенным эжектором.

Выбор типа насосного агрегата зависит от характеристик среды, которую планируется перекачивать:

Для дач и небольших частных коттеджей, подключенных к централизованным сетям, устанавливают насосные станции с вихревыми агрегатами.

Для забора воды из открытых водоемов и колодцев рекомендуются самовсасывающие насосы центробежного действия.

В системах водоснабжения, где насос перестает работать, чтобы перекачать воду от накопителя к потребителям, нужны центробежные насосы.

В схемах, где необходимо повысить давление, используются многоступенчатые насосы в качестве насосных станций.

Определение места для станции водоснабжения

Выбирая место для установки насосной станции, следует учитывать характеристики гидронасоса. Каждый десять метров горизонтального трубопровода между источником воды и насосом уменьшает его всасывающие способности на один метр.

Если расстояние превышает десять метров, необходимо подбирать насос с увеличенной глубиной всасывания.

Автоматическую насосную станцию системы автономного водоснабжения можно разместить:

• на улице в специальном кессоне рядом со скважиной;
• в утепленном павильоне, построенном исключительно для насосного оборудования;
• в подвале дома.

Sтационарный наружный вариант предполагает создание кессона и укладку напорной трубы от него до дома ниже уровня морозов. Для круглогодично эксплуатируемых трубопроводов их обязательно необходимо укладывать ниже глубины промерзания.

Для временных летних трубопроводов, используемых в период отдыха на даче, глубина укладки должна составлять лишь 40-60 см или располагаться на поверхности.

Теплый вентилируемый подвал с шумоизоляцией — оптимальное место для установки насосной станции, поскольку там оборудование и трубопроводы зимой точно не замерзнут.

Если станцию установить в подвале или цоколе, это исключает риск замерзания насоса зимой. Важно только правильно проложить всасывающую трубу ниже уровня промерзания, чтобы избежать ее замерзания в сильные морозы.

Часто скважины бурят прямо в доме, что значительно сокращает длину трубопровода. Однако такое бурение возможно не в каждом коттедже.

Установка насосных станций в отдельной постройке возможна только в том случае, если они эксплуатируются в теплый период. Для районов с очень низкими зимними температурами такую конструкцию следует утеплять или устанавливать систему отопления. Лучше сразу смонтировать насосную станцию в обогреваемом доме.

При выборе места для установки насосной станции нужно учитывать температурные диапазоны, указанные в ее паспорте от производителя:

На открытых пространствах насосные станции могут работать только при положительных температурах, не превышающих +40-45°C.

Для откачки воды из мелких скважин или открытых водоемов малые насосные станции устанавливаются временно, после чего их переносят в закрытое помещение.

На время рабочего сезона насосную станцию вне дома можно разместить в крытом холодном павильоне, бытовке, сарае или колодезном домике.

Стационарную установку насосной станции в пределах дома лучше проводить в котельной, так как при работе оборудование бывает шумным.

Запрещается устанавливать насосную станцию в помещениях, которые могут быть затоплены паводковыми водами весной или осенью.

При низком залегании грунтовых вод и отсутствии риска паводков насосная станция может размещаться в оборудованном кессоне.

Нежелательно круглогодично использовать приямки, которые не расположены ниже уровня промерзания грунта, так как это эквивалентно размещению на улице.

В конце рабочего сезона нужно полностью слить воду из станции, находящейся в неглубоком приямке. Также необходимо опорожнить всасывающую и водоподающую трубы.

Параметры давления в гидроаккумуляторе

Для надежной работы сантехнических устройств в водопроводе загородного дома требуется поддерживать давление в диапазоне 1,4-2,6 атмосфер. Чтобы мембрана гидроаккумулятора изнашивалась менее интенсивно, производители советуют устанавливать давление на 0,2-0,3 атм выше уровня водопровода.

Обычно давление в водопроводе одноэтажного дома составляет 1,5 атм. Исходя из этой цифры, нужно настраивать гидробак. Для больших жилых зданий давление следует повышать, чтобы обеспечить водоснабжение в самых удаленных кранах. Для этого потребуются более тщательные гидравлические расчеты, принимающие во внимание длину и конфигурацию трубопроводов, а также количество и тип используемых устройств.

Чтобы в упрощенном виде рассчитать нужное давление для домашнего водопровода, можно воспользоваться формулой:

(H + 6)/10,

Здесь «H» представляет собой уровень от насоса до самой высокой точки, где происходит подача воды в сантехнику на верхнем этаже здания.

Тем не менее, если рассчитанное давление в системе автономного водоснабжения превышает нормы, рекомендованные для существующих сантехнических и бытовых приборов, то при таком давлении они могут выйти из строя. В этом случае потребуется изменить схему прокладки водопроводных труб.

Настройка давления в воздушной части гидроаккумулятора осуществляется с помощью золотника, что позволяет либо сбрасывать избыточный воздух, либо подкачивать его с помощью автомобильного насоса.

Возможные неисправности в работе системы

Если насос слишком часто активируется и сразу отключается, необходимо срочно проверить уровень воздуха в гидроаккумуляторе. При низких показателях следует подкачать воздух. Однако решить проблему таким образом возможно только если мембрана и корпус резервуара не имеют повреждений. В противном случае необходимо обратиться в сервисный центр для ремонта.

Ниппель для подкачки воздуха обычно находится на стороне, противоположной вводу воды в бак, однако его можно встретить и сбоку.

При наличии капель воды на ниппеле воздушного клапана гидроаккумулятор следует немедленно отсоединить от системы водоснабжения. Это явный признак повреждения мембраны, и без ее замены здесь не обойтись. При этом воздух в водопроводную сеть частного дома попадать не должен.

Если насос вообще не включается, нужно проверить настройки реле давления. Иногда оно установленное на слишком высокие значения. Также есть вероятность, что воздух поступает во всасывающий шланг, что вызывает срабатывание защиты от работы без воды.

Преимущества насосного оборудования с гидробаком

Насосные установки играют ключевую роль в системе автономного водоснабжения. Они обеспечивают подачу воды из колодца или скважины, а распределение воды по коттеджу осуществляется посредством работы насоса, водонапорного бака или гидроаккумулятора.

Гидропневматическая установка и водонапорный бак предназначены для поддержания стабильного давления в системе водоснабжения внутри дома.

Использование только одного насоса для распределения воды по коттеджу может привести к различным проблемам. В такой конфигурации насосное оборудование будет постоянно переключаться между включенным и выключенным состоянием, что существенно сокращает его рабочий ресурс. При отключении электроэнергии дом окажется без водоснабжения.

Чтобы минимизировать износ насосов и предотвратить проблемы в случае перебоев с электроснабжением, в систему водоснабжения включается дополнительный запас воды. Это может быть водонапорный бак на чердаке, из которого вода течет самотеком к сантехническим устройствам, либо гидроаккумулятор, поддерживающий напор в системе.

В обеих ситуациях насос выполняет функцию создания запаса воды в резервуаре. Однако в случае с гидробаком этот запас формируется автоматически на основе контролируемых показателей давления. Это обеспечивает наличие запаса воды при отключении электричества, тогда как система с гидробаком без электрического питания работает совсем неэффективно.

Но стоит отметить, что полностью заполненный накопительный бак имеет значительный вес и его установка на чердаке требует дополнительного укрепления перекрытий и теплоизоляции.

Использование мембранного бака оказывается более удобным и практичным решением. Принцип работы системы водоснабжения с такой насосной станцией основан на поддержании давления в трубах. Насос, который перекачивает воду из источника, срабатывает лишь для заполнения резервуара, после чего вода подается в систему с помощью сжатого воздуха.

Гидронасос, установленный в подвале, работает по принципу всасывания, что делает его пригодным лишь для неглубоких водоносных слоев либо для скважин с естественным давлением воды.

По сравнению с установкой с расширительным баком, гидропневматическая система более компактна и обеспечивает отсутствие гидроударов в системе, а также стабильное давление в водопроводе. Это также упрощает обслуживание системы водоснабжения частного дома.

Единственным минусом насосных станций с гидроаккумуляторами является зависимость от электроэнергии. Обычно такие баки имеют небольшую емкость — 25–50 литров, что требует частого включения насоса для их наполнения. При отсутствии электропитания запас воды может быстро иссякнуть. Чтобы предотвратить такие ситуации, стоит заранее подготовить автономный генератор.

Выводы и полезные видеоматериалы по теме

Видеоролик #1. С каких глубин насосное оборудование может поднимать воду:

Видеоролик #2. Как самостоятельно создать насосную станцию из бытового центробежного насоса:

Видеоролик #3. Все о принципах работы гидроаккумулятора, входящего в состав насосной станции:

Автоматизированные системы водоснабжения позволяют владельцам загородных домов избежать лишних трудностей с переноской воды. Благодаря простоте конструкции монтаж и обслуживание насосных станций не вызывает сложностей.

С установкой сможет справиться практически каждый. Большое разнообразие конфигураций насосного оборудования с гидроаккумуляторами позволяет подобрать оптимальное решение для любого коттеджа.

Хотите поделиться своим опытом использования насосных станций, возникли вопросы или вы заметили недоработки в статье? Оставляйте комментарии в блоке ниже.