Водяные насосы с высоким давлением: принцип функционирования, типы, рекомендации по выбору и эксплуатации

Для жителей загородных районов, которые не имеют доступа к централизованным системам водоснабжения, важным становится создание автономных систем подачи воды. В этом процессе значительное значение имеет водяной насос высокого давления, который отвечает за поддержание стабильного давления в системе.

В данной статье мы рассмотрим, какие виды водяных насосов доступны на рынке и на какие параметры следует ориентироваться при их выборе. Мы также представим известных производителей в этой области и ознакомим вас с конструктивными деталями, которые лежат в основе их классификации.

Чтобы сделать материал более понятным, мы дополнительно включили схемы, фотографии и видео-инструкции.

Назначение и типы насосов

Независимо от источника забора воды — будь то ближний водоем, специально пробуренная скважина или колодец — можно организовать её автоматическую подачу на участок с помощью простого насоса.

Тем не менее, для корректной работы бытовых приборов давление в системе должно находиться в диапазоне от 2,5 до 6 атмосфер. Для достижения этих параметров необходима установка системы, поддерживающей постоянное давление, для чего применяются различные виды насосов высокого давления.

Насосы, увеличивающие давление в водопроводной системе, становятся актуальными в условиях недостаточного давления, а также при отсутствии или минимальном объеме воды на удаленных водоразборных точках.

Применение насосов высокого давления не ограничивается лишь водоснабжением; они используются в различных сферах, где требуется перекачка жидкостей.

Плунжерные насосы работают по принципу поршня, но вместо него используется плунжер, представляющий собой полый цилиндр.

Плунжер захватывает через всасывающую трубу воду, которая затем под высоким давлением выходит в напорный трубопровод.

Когда необходимо использовать насос высокого давления?

Насосы для повышения давления в автономной системе необходимы в тех случаях, когда напор настолько низок, что невозможно пользоваться водой для работы бытовых приборов.

Хотя установка насоса в квартирных системах для стабилизации давления возможна, это не всегда рекомендуется, особенно если есть реальная нехватка воды у жильцов.

Этот вид насосов предназначен для повышения давления в индивидуальных водопроводах, когда мощности существующего водяного насоса недостаточно для обеспечения нужного напора.

Устройства особенно актуальны, когда давление в системе составляет 1-1,5 атмосферы. Компактные насосы могут устанавливаться как на общий трубопровод, так и на выход к конкретному бытовому прибору, например, к стиральной машине или бойлеру.

В первом случае потребуется мощный насос с высокими эксплуатационными характеристиками, во втором — подойдет маломощное устройство.

Работа насоса может осуществляться в нескольких режимах:

• Ручной режим — насос работает постоянно, независимо от подачи воды, но для отключения требуется ручное вмешательство. Такой режим часто применяется в системах «теплых полов», где необходимо поддерживать давление в отопительных контурах.
• Автоматический режим — включение насоса происходит автоматически, например, при открывании крана. Специальный датчик потока регулирует работу: как только кран закрылся, насос выключается.

Основная функция системы регулирования заключается в том, чтобы включать насос при снижении давления и отключать его после достижения заданного уровня. Пониженное или чрезмерное давление в системе может негативно сказываться на работе труб и бытовых приборов.

Альтернативные способы повышения давления

Однако установка насоса, предназначенного для увеличения давления, окажется бесполезной, если источник воды обладает низким дебитом. Если система периодически перекрывается, лучшим решением будет установка самовсасывающей насосной станции.

Такие насосные станции состоят из насосов с инжекторами или без них, а также включают гидроаккумулятор для хранения воды. Снаружи он выглядит как обычный бак, но внутри имеет резиновую мембрану с воздухом. Управляет системой реле давления.

В процессе эксплуатации насос заполняет накопительный резервуар, после чего вода расходуется из него в период стабильного водоснабжения.

Установка самовсасывающей насосной станции полезна также в случаях, когда давление в подвале нормальное, а на более высоких этажах его нет вовсе.

Накопленную воду можно использовать независимо от наличия воды в системе, что особенно актуально при частых перебоях с подачей. Однако у таких установок есть недостатки: громоздкость конструкции из-за гидробака и шум при работе.

Вместо гидроаккумулятора можно использовать обычную накопительную емкость для воды, которая будет наполняться в периоды нормального давления. Её можно установить на высокой платформе или на крыше дома, а в случае перебоев — использовать запас.

Один из методов решения проблемы нехватки давления включает установку накопительной емкости в самой высокой точке, чаще всего на утепленном чердаке.

Типы и принцип действия насосов высокого давления

Перед тем как установить насос для повышения давления, следует проверить состояние трубопроводной системы. Иногда низкое давление вызвано загрязнением труб. Если установка насоса неизбежна, стоит ознакомиться с его техническими характеристиками более подробно.

Принципы работы помп высокого давления, независимо от конструкции и рабочего механизма, схожи. В процессе работы насос создает внутри своего корпуса вакуум, что позволяет втягивать воду.

Вакуум позволяет воде «затягиваться» из источника в насос, а затем под действием высокого давления быть выталкиваемой через выходной патрубок.

На рынке представлены как универсальные модели, подходящие для работы с жидкостями любой температуры, так и те, которые предназначены только для холодной или горячей воды.

В зависимости от способа охлаждения двигателя насосы делят на модели с сухим и мокрым ротором.

Насосы с сухим ротором

Модели с сухим ротором легко отличить от их мокрых аналогов. Они имеют нестандартную асимметричную форму с перевесом в сторону силовой части устройства, так как их двигатель оснащен крыльчаткой охлаждения, которая не контактирует с водой в процессе работы.

Из-за асимметрии и смещения оси к двигателю, такие насосы обычно оборудованы консольными устройствами для дополнительной установки на стену.

Модели с сухим ротором обладают высокой производительностью и используется там, где необходимо водоснабжение больших площадей.

Эти устройства служат дольше, так как их двигатель отделен от гидравлической части сальниковым уплотнителем, но уплотнители и подшипники могут изнашиваться и требуют регулярной замены.

По этой причине насосы с сухим ротором нуждаются в более частом обслуживании и регулярной смазке движущихся частей. Еще один недостаток — они могут создавать шум, поэтому выбор места для их установки нужно обдумать.

Насосы с мокрым ротором

Эти устройства охлаждаются за счет воды, которую перекачивают. Ротор помещается в водной среде и изолирован от статора при помощи водостойкой мембраны.

Насосы с мокрым ротором менее шумные. Как правило, они применяются в отопительных системах, но часто используются также для водоснабжения при обогреве жилых помещений.

Эти агрегаты имеют модульную конструкцию, что облегчает процесс разборки и замену отдельных компонентов.

Подшипники, используемые в таких насосах, не требуют дополнительного обслуживания. Однако они служат меньше, чем насосы с сухим ротором, и имеют ограничения по максимальному давлению и монтажу — только горизонтально.

Одним из значительных недостатков насосов этого типа является их чувствительность к загрязненной воде, которая может привести к выходу устройства из строя.

Классификация по методу создания вакуума

Принцип действия таких устройств основан на вытесняющей реакции. Откачка жидкости происходит за счет изменения объема рабочей камеры, а степень образовавшегося вакуума зависит от герметичности этой камеры.

Вакуум может регулироваться, что позволяет изменять давление в различных участках системы: увеличивать или уменьшать его.

Вакуумные насосы в большинстве своем имеют цилиндрическую конструкцию, внутри которой размещен вал или импеллер, обладающий рабочим колесом.

Этот вал является основным движущим элементом системы. Рабочее колесо с лопастями вращается, и благодаря этому осуществляется захват жидкости, находящейся в рабочей камере. В процессе вращения создается центробежная сила, которая формирует жидкостное кольцо. Пространство внутри этого кольца представляет собой вакуум.

Вакуумные насосы, предназначенные для перекачки воды под высоким давлением, могут быть центробежными, вибрационными и вихревыми, в зависимости от методов формирования вакуумной камеры.

Центробежные устройства

Центробежные насосы являются наиболее распространенным типом насосных систем, способных создавать высокое давление в водоснабжении. Они перекачивают воду благодаря вращению рабочего колеса, которое расположено внутри спиралеобразного корпуса. Рабочее колесо состоит из двух соединенных дисков, между которыми находятся лопасти, направленные в сторону, противоположную потоку жидкости.

Центробежные станции обычно оборудованы гидробаками, которые служат резервуарами для воды на случай перепадов давления и обеспечивают запас воды, а также системами автоматического управления.

Во время вращения образуется центробежная сила, которая помогает вытаскивать воду из центра камеры и выталкивать её на внешние участки. В этот момент давление в центре рабочего колеса уменьшается, что позволяет воде поступать внутрь корпуса.

Центробежные насосы часто оснащены гидроаккумуляторами и соединяются с напорными трубопроводами через патрубки разного диаметра.

Если запас воды в гидробаке оказывается недостаточным, насос может работать на подачу жидкости в накопительное хранилище.

Насосы центробежного типа обеспечивают стабильную подачу воды под высоким давлением. Однако, важно помнить, что перед включением устройства корпус необходимо заполнить водой. У таких насосов есть пределы: они не могут перекачивать воду с глубины более 8 метров, но вполне подходят для создания системы повышенного давления с несколькими насосами и гидробаками.

Галерея изображений

Насосы, работающие на подаче воды, применяются для перекачки колодезной, дождевой и скважинной воды. Их могут устанавливать как стационарно, так и использовать в мобильных вариантах.

В системах автономного водоснабжения напорный насос выполняет функцию подачи воды из резервуара к сантехническим точкам.

Совсем новые модели насосов оборудованы защитой от перегрева, механизмами, предотвращающими эксплуатацию без жидкости, и системами, предупреждающими о потенциальных поломках.

Перед запуском, как и любые другие поверхностные насосы, напорный насос нужно заполнить водой. Для удобства такой процедуры предусмотрено широкое горловое отверстие.

Напорный насос для чистой воды
Напорный насос для повышения давления
Технические характеристики напорных насосов
Правила эксплуатации напорного насоса

Вибрационные электромагнитные насосы

Работа вибрационных насосов основана на способности магнита, который под воздействием переменного тока поочередно притягивает и отпускает якорь-поршеневую пару. Изменение полярности якоря создает чередующиеся движения. В течение одной секунды положение якоря может изменяться десятки раз.

Отсутствие вращающихся частей в электромагнитных вибрационных насосах делает их самыми надежными и долговечными устройствами.

В результате колебаний вода сначала попадает в рабочую камеру, а затем выталкивается через клапан в напорный патрубок. Вибрационный насос может функционировать совместно с центробежным насосом или заполнять резервуар.

Вихревые насосы

В конструкции вихревых насосов имеется плоский диск, на котором установлены лопатки, фиксированные радиально. Вращение этого диска создает вакуум.

Жидкость попадает в специально изначально сконструированное пространство корпуса и выталкивается наружу через камеру, образуя поток.

Вихревые насосы выделяются высокой силой всасывания и успешно справляются с наличием в воде пузырьков воздуха. Однако они могут быть уязвимы к взвешенным частицам, поэтому у них ограничена область применения. Эти насосы не подходят для перекачивания грязной воды и обустройства песчаных скважин или колодцев.

Крупные производители и популярные модели

Среди хорошо зарекомендовавших себя брендов можно выделить:

• «Grundfos» — датская компания, производящая насосы с циркуляционной системой, которые характеризуются компактными размерами.
• «CatPums» — насосы этой марки известны низким уровнем пульсации при высоком давлении.
• «Wilo» — немецкий производитель, специализирующийся на малогабаритных насосных станциях с интегрированными гидроаккумуляторами.
• «Sprut» — насосы этого бренда для повышения давления имеют строгие требования к чистоте и температуре воды.

Все перечисленные производители используют проверенные технологии, обеспечивающие надежность насосных агрегатов. Их товары оснащены защитными механизмами от перегрузок, циклических нагрузок и работы без жидкости.

Цена на насосы малой мощности варьируется от 30 до 50 у.е. Более производительные модели с автоматическими функциями стоят около 70-100 у.е. Насосные станции не дешевле 80-150 у.е.

Компактные устройства удобно применять как в домашних системах водоснабжения, так и в жилых помещениях.

В сегменте средней ценовой категории можно выделить несколько удачных моделей:

• «Sprut 15WBX-8» — конструкция с сухим ротором, производительность 480 л/ч, мощность 90 Вт. Удобный малогабаритный прибор легко устанавливается на трубе.
• «Euroaqua 15WB-10» — вихревой электрический насос с хорошими характеристиками при наличии воздуха или газа в жидкости.
• «Cristal 15GRS-10» — отличается низким потреблением энергии и высоким КПД, способен нагревать поток воды до 65 градусов.

Не стоит экономить на качестве и приобретать китайские подделки, так как их ремонт усложнен или невозможен. Не добросовестные производители проектируют их так, что поломка одного элемента требует полной замены всего устройства.

Критерии выбора оборудования

При подборе насоса для создания давления важно обращать внимание на несколько ключевых параметров.

Оценка производительности насоса

Этот параметр определяется необходимыми требованиями к расходу воды. При подсчете общего расхода важно учитывать как хозяйственные, так и бытовые нужды, опираясь на максимальные показатели расхода воды для всех работающих точек за единицу времени.

Чтобы определить соотношение производительности и давления, можно использовать график, который обычно предоставляется производителями в инструкциях к изделиям.

Производительность насосов среднего ценового сегмента может обеспечить давление на уровне 1-1,5 атмосферы. Если этого недостаточно, рекомендуется использовать насосы повышения давления или средства, стабилизирующие напор.

Одним из экономичных решений для повышения давления является установка редуктора в точке подключения системы к дому или квартире, что позволит автоматически контролировать напор.

При выборе насоса можно учитывать, чтобы производительность насоса не превышала возможности скважины или колодца. Это предотвратит ситуацию, когда быстрое истощение источника и недостаток воды приведут насос к работе «всухую», что может вызвать его поломку.

Обеспечиваемый напор насоса

Напор обозначает высоту, на которую устройство может поднимать воду. Расчитывая данный параметр, необходимо учитывать горизонтальное расстояние подачи и стандартные потери давления на пути трубы.

Простая формула для этого параметра предполагает, что его значение равно одной десятой длины горизонтального участка трубы. Например, это будет одна десятая длины шланга для полива растений.

При обустройстве скважины глубиной 10 метров для подачи воды в дом, находящийся в 12 метрах от скважины, с учетом высоты в 4 метра от земли, напор агрегата будет составлять 10 + 4 + (12:10) = 15,2 метра.

Для более точных расчетов также следует учитывать диаметр труб и возможные потери давления при продвижении воды по трубам, а также ее движение через изгибы и соединения. При недостаточном напоре может возникнуть низкое давление на выходе, поэтому насосы для водозаборных систем должны поддерживать давление в диапазоне 2-6 бар.

Не следует выбирать устройства с слишком высокими характеристиками для бытовых нужд, так как это может привести к перегрузке и быстрому износу труб и сантехники.

При подборе оборудования стоит уделять внимание также:

• параметрам рабочей температуры;
• уровню шума, создаваемому в процессе работы.

В продаже имеются как электрические, так и жидкотопливные насосы. Электрические модели функционируют исключительно от сети и бывают как двухфазными, так и трехфазными. Жидкотопливные насосы, в свою очередь, оборудованы двигателем внутреннего сгорания и работают на дизельном топливе или бензине.

Внедрение автоматизированных систем значительно повышает цену оборудования. Тем не менее, высокая стоимость таких механизмов с надежной электрической защитой оправдана, так как они обладают лучшей чувствительностью к изменениям условий работы и более экономно расходуют электроэнергию.

Заключение и полезные видео по данному вопросу

Посмотрите видео-обзор насоса для повышения давления:

Также представлен вариант организации системы с установкой, увеличивающей давление воды:

На рынке существует разнообразие насосного оборудования. Однако эксперты советуют покупать его в специализированных магазинах. Здесь вам помогут выбрать наиболее подходящую модель в соответствии с техническими требованиями вашего объекта и предложат гарантийное обслуживание, что особенно важно при покупке дорогой техники.

Поделитесь своим опытом выбора насоса высокого давления или расскажите о его использовании. Оставляйте комментарии в блоке ниже. Также здесь вы можете задать вопросы или поделиться интересными фактами.