Вопрос-ответ

В каталогах иностранных производителей часто используется несколько обозначений мощности насоса. Разбираемся, в чем разница между ними.

P1 - мощность, потребляемая насосом из сети. Именно этот параметр определяет расходы на электроэнергию.

P2 - мощность на валу насоса, то есть та мощность, которую электодвигатель передает  на вал. P2 всегда меньше, чем P1, разница определяется коэффициентом полезного действия (КПД) электродвигателя. 

P3 - мощность, потребляемая насосом. Поскольку у современных насосов двигатель располагается непосредственно на валу (нет посредников в виде редуктора или клиноременной передачи), то показатели P2 и P3 равны между собой.

P4 - гидравлическая или полезная мощность насоса. Разница между P2 и P4 определяется гидравлическим КПД. Другими словами, мощность P4 идет на полезное перемещение жидкости.

Для ответа на этот вопрос определим его назначение:

• для поддержания давления в системе при выключенном насосе;
• для исключения очень частого включения насосов;
• для компенсаций пиковых значений потребления воды;
• для некоторого резерва воды.

Сразу скажем, что система будет нормально работать при установке даже небольшого 24-литрового гидроаккумулятора. Причем, место подсоединения может быть практически любое, но чем ближе он находятся к насосу, тем лучше.

С точки зрения частоты включения насоса (не рекомендуется включать насос чаще 30 раз в час), выбрать гидроаккумулятор можно исходя из того, что в бытовых системах обычно используют насосы с производительностью около 30-40 л/мин. Если принять, что в гидроаккумуляторе находиться 50 % воды и 50 % воздуха, то 80 - 100 литровый гидроаккумулятор полностью решает эту задачу.

С точки зрения компенсаций пиковых значений потребления воды при выборе гидроаккумулятора, нужно рассмотреть некоторые обычные расходные характеристики бытовых точек потребления воды:

• кран кухни - 8 литров в минуту,
• душ - 10 литров в минуту,
• туалет - 6 литров в минуту.

Теперь допустим, что туалетов два, и все эти точки потребляют воду одновременно. В сумме получается около 30 литров. Учитывая процент заполнения воды в гидроаккумуляторе, Вам опять хватило 80 - 100 литров.

Также можно воспользоваться международной методикой расчета UNI 9182 при расчете индивидуальных домов, оснащенных канализацией и различным оборудованием, потребляющим большое кол-во воды:

1. Заполните ниже таблицу  для определения суммарного коэффициента потребления воды Cу путем составления перечня точек разбора в доме и указания количества каждого вида оборудования.

2. Исходя из значения суммарного коэффициента Су,определите значение максимального расхода воды,необходимого для вашего дома (см. ниже таблицу):

3. Для определения объема гидроаккумулятора надо решить, сколько раз в час допускается включение гидроаккумулятора при максимальной интенсивности потребления. Нормальным считается 10-15 раз в час. Также требуется назначить пороги срабатывания реле давления станции водоснабжения. Нижний порог Pmin для двухэтажных домов обычно равен 1,5 бар, а верхний Pmax - 3 бар. Тогда, для определения объема гидроаккумулятора надо прибегнуть к следующей формуле:

где V - полный объем гидроаккумулятора, литр
Qmax - максимальное значение потребного расхода воды, л/мин
а - количество пусков системы в час
Pmin - нижний порог давления при включении насоса, бар
Pmax - верхний порог давления при включении насоса, бар
Po - начальное давление газа в гидроаккумуляторе, бар

И, наконец, последний случай - использование гидроаккумулятора как резерва некоторого количества воды при отключении электроэнергии. Здесь все зависит от Вашего понимания величины такого резерва.

Расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе

Давление воздуха в гидроаккумуляторе определяется исходя из значения гидростатического давления (высоты воды) в системе водоснабжения Вашего дома и должно быть не меньше этого значения. Например, если высота труб в Вашей системе равна 10 метрам, то тогда давление водного столба будет равно 10 метрам, что равно давлению 1 бар.

Однако нам надо, чтобы система работала устойчиво. Наиболее критичной, с точки зрения стабильности работы, является наиболее высокая точка разбора (например кран или душ на верхнем этаже). Кран работает нормально, если давления в нем не менее 0,5 бар.

Таким образом, минимальное значение давления газа в гидроаккумуляторе равно 0,5 бар плюс значение приведенного гидростатического давления в точке расположения гидроаккумулятора (расстояние по высоте между верхней точкой разбора и точкой расположения гидроаккумулятора). В нашем случае, если гидроаккумулятор расположен в низшей точке системы   водоснабжения, то минимальное значение газа в нем следует назначить 1 бар + 0,5 бар = 1,5 бар

Обычно завод-изготовитель сам устанавливает давление воздуха в размере 1,5 бар., но может случиться так, что давление воздуха в купленном Вами гидроаккумуляторе будет другое. Следует первоначально проверить его обыкновенным манометром, подсоединив его к ниппелю гидроаккумулятора и при необходимости увеличить его с помощью автомобильного насоса. Проверять давление воздуха в гидроаккумуляторе следует 1-2 раза в год.

Насос подбирается по двум основным параметрам: производительность (расход) - сколько литров в минуту или кубометров воды в час (м³/ч) может обеспечить насос, и напор - на какую высоту в метрах насос может доставить эту воду.

Расход. Для нормального комфортного существования обычно достаточно 1000 литров воды в сутки на человека (если даже дважды принимать ванну). Поэтому легко получить необходимое количество: умножьте количество людей, постоянно проживающих в этом доме, на 1000 литров (1 м³) в сутки. Например, для трех человек вполне достаточно 3000 литров (3 м³). Дополнительный показатель - максимальных расход. Он определяется возможностью одновременного пользования несколькими точками потребления воды. Например, если у Вас могут одновременно три человека пользоваться:

• душем (ванной) - 10 литров в минуту
• краном в кухне - 6 литров в минуту
• туалетом - 6 литров в минуту

то максимальный расход составляет 22 литра в минуту (1,3 м³/ч). Опыт показывает, что для семьи из 4-5 человек вполне достаточно, если максимальный расход составляет 30 литров в минуту (1,8 м³/ч), и общее суточное потребление равно 3000 л (3 м³) воды в сутки.

Отдельно надо рассмотреть случай выбора насоса, если Вы используете его и для полива огорода. Здесь все определяется размерами Вашего хозяйства и погодой. Обычно 2000 л (2 м³) в сутки для этого случая вполне достаточно.

Напор. Для определения минимально необходимой для Вас напорной характеристики насоса, возьмите высоту Вашего дома в метрах и добавьте 6 метров. Затем умножьте это число на 1,15 (коэффициент потерь в трубопроводе). Например, Ваш дом имеет высоту 10 м, тогда минимально необходимая напорная характеристика Вашего насоса равна (10+6)х1,15=18,4 м. Если у Вас поверхностный насос, то Вам необходим насос с напором 18,4 м., обеспечивающий расход при этом напоре 30 литров в минуту (1,8 м³/ч). Если у Вас скважинный насос, то к этому напору Вам надо добавить глубину скважины. А точнее, расстояние от поверхности земли до зеркала воды в скважине. Например, если это расстояние равно 30 метрам, то для рассматриваемой системы водоснабжения Вам необходим насос с напором 30+18,4=48,4 метров и расходом при этом напоре 30 литров в минуту (1,8 м³/ч).

Однако в реальности более важно правильно определить напорную характеристику, а расход вполне достаточно принять исходя из величины в 0,8 - 1 м³/ч, так как одновременное пользование всеми точками потребления бывает очень редко, и обеспечить максимальный расход в этом случае можно с помощью гидроаккумулятора.

Представленный ниже расчет предназначен для индивидуальных систем отопления и значительно упрощен. Его точность составляет ±10%.

1. Определим, какой вид жидкости Вы будете использовать в виде теплоносителя. Для примера расчета в качестве теплоносителя мы возьмем воду. Коэффициент температурного расширения воды принят равным е = 0,034 (это соответствует температуре 85 °С).

2. Объем воды в системе приблизительно можно рассчитать в зависимости от мощности котла из расчета 15 литров на каждый киловатт мощности. Например, при мощности котла 40 кВт, объем воды в системе будет равен 600 литрам.

3. Определим величину максимального допустимого давления в системе отопления Рmax. Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в Вашей системе.

4. Также в расчетах используется величина первоначального давления воздуха в расширительном баке Ро. Давление Ро не должно быть меньше, чем гидростатическое давление системы отопления в точке расположения расширительного бака.

5. Полный объем расширения V можно подсчитать по формуле: V=(e х C) / (1 - Po / Pmax)
Если е = 0,034, С = 600 литров, Ро = 1,0 бар, а Рmax = 3 бар, то V=(0,034 х 600) / (1 - 1/3)=30,6 литра.

6. Теперь подберем бак, обеспечивающий компенсацию этого объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака при этих условиях равен 0,5 (см. таблицу), то для рассматриваемой системы подойдет 80-литровый расширительный бак: 80 литров х 0,5 = 40 литров.

Реле давления предназначены для комплектования систем автоматического водоснабжения домов, коттеджей, дач и других объектов. И служат для управления любыми электрическими насосами.

Реле давления состоит из корпуса, внутри которого расположена нормально замкнутая контактная группа, управляемая мембраной, соединенной с напорной магистралью. Реле включает насос, когда давление в системе падает ниже давления включения (Pвкл) и выключает насос, когда давление в системе превышает давление выключения (Pвыкл).

В случае если реле давления установлено на одном уровне с гидроаккумулятором, нижний порог срабатывания Рвкл должен быть несколько больше (на 0,1 бар) давления воздуха в гидроаккумуляторе, которое определяется исходя из значения гидростатического давления (высоты воды) в системе водоснабжения Вашего дома и должно быть не меньше этого значения. Например, если высота труб в Вашей системе равна 10 метрам, то тогда давление водного столба будет равно 10 метрам, что равно давлению 1 бар.

Однако нам надо, чтобы система работала устойчиво. Наиболее критичной, с точки зрения стабильности работы, является наиболее высокая точка разбора (например кран или душ на верхнем этаже). Кран работает нормально, если давления в нем не менее 0,5 бар.

Таким образом, минимальное значение давления газа в гидроаккумуляторе равно 0,5 бар плюс значение приведенного гидростатического давления в точке расположения гидроаккумулятора (расстояние по высоте между верхней точкой разбора и точкой расположения гидроаккумулятора). В нашем случае, если гидроаккумулятор расположен в низшей точке системы   водоснабжения, то минимальное значение газа в нем следует назначить 1 бар + 0,5 бар = 1,5 бар, а порог срабатывания (включения) насоса Рвкл = 1,5 + 0,1 = 1,6 бар. Если гидроаккумулятор расположен в верхней точке, а датчик давления в нижней точке системы, то давление газа в гидроаккумуляторе следует назначить 0,5 бар, а порог включения насоса Рвкл = 1,6 бар.

      Верхней предел Рвыкл определяется возможностями Вашего насоса. Необходимо учитывать, что, если насос часто работает на пределе своих возможностей. Это приводит к его быстрому износу. Ничего хорошего, к сожалению, нельзя сказать и об электрической сети наших домов. Очень часто вместо 220 вольт напряжение в них равно 180, а то и 160 вольт. Это приводит к тому, что насосы не достигают тех параметров, которые указаны в инструкциях. Учитывая вышесказанное, рекомендуется назначать величину верхнего порога срабатывания на 30% ниже, чем максимальное значение напора Вашего насоса.

Разница порогов срабатывания Рвыкл - Рвкл определяет величину объема воды, выдаваемого гидроаккумулятором системы водоснабжения. Чем больше эта разница, тем

• более эффективней работа гидроаккумулятора, но мембрана в этом случае нагружается сильнее и может разорваться
• реже включается насос, тем самым увеличивается его срок службы

В бытовых системах водоснабжения рекомендуется назначать разницу между нижним и верхним порогами срабатывания в размере 1-1,5 бар. Это наиболее приемлемые значения.

В идеале, нужно подобрать насос и пороги срабатывания реле давления таким образом, чтобы насос не отключался пока Вы пользуйтесь водой в номинальном режиме, и отключался тогда, когда потребление воды минимально или вовсе отсутствует.