Принцип работы и устройство типовой насосной станции водоснабжения

Какие существуют виды оборудования

Для подачи воды с глубины до 9 метров и обеспечения ее автоматической подачи в частный дом используются:

Насосные станции с гидроаккумулятором или накопителем. Такое устройство в своем составе имеет:

1. поверхностный насос;
2. гидроаккумулятор с различной емкостью.

При открывании крана вода начинает подаваться из гидробака, куда ранее была жидкость закачана с помощью насоса под определенным регулируемым давлением. Поверхностный насос включается после использования определенного лимита воды в гидроаккумуляторе.

Преимуществом такой конструкции является:

1. всегда имеется в баке определенный запас воды, зависящий от объема емкости, которую можно использовать даже при отсутствии электричества.
2. благодаря запасу жидкости уменьшается количество включений-выключений агрегата, например, когда необходимо набрать небольшой объем воды в чайник или что-то помыть.

К недостатком насосной станции такой конструкции относятся:

1. возможно незначительное падение давления при подаче воды из гидробака до следующего включения в системе насоса, если идет расход горячей воды, при наличии автономного отопления, котел в этом случае может включаться и отключаться;
2. увеличивается число включений-отключений насоса при одноразовом продолжительном потреблении воды: когда необходимо заполнить бассейн или полить сад.

Эти устройства для дома внешне похожи на обычные поверхностные насосы, разница лишь в том, что включаются и отключаются агрегаты автоматически соответственно при открывании или закрывании крана.

Они, чаще всего, имеют:

1. защиту от «сухого хода»;
2. встроенный фильтр;
3. габаритны меньше, чем у насосной станции.

Рассчитан автоматический насос на работу, когда требуются частые включения-отключения. К тому же такое устройство способно поддерживать более стабильное давление в системе водопровода для дома, чем другое оборудование.

По типу основного насоса станции могут быть:

• С эжектором. В этом случае за счет разряжения такие насосы поднимают воду из глубоких, до 45 метров глубиной, колодцев и скважин. У них большая производительность, но при работе издают много шума, что требует их установки за пределами жилых помещений. Применяют подобное оборудование чаще всего для садово-огородных нужд.
• Без эжектора. Насосы у которых выносной эжектор могут поднимать воду с источника глубиной до 34 метров. В этом случае сам эжектор и две трубы опускаются в колодец или скважину.
  Одной трубой вода подается вниз в эжектор и создает всасывающую струю. К недостаткам устройств относится чувствительность к наличию в жидкости воздуха и песка, и небольшой КПД. Но агрегат можно размещать в доме, даже при расположении колодца на расстоянии до 40 метров от дома.

При отсутствии эжектора, всасывание воды происходит по другой схеме и обеспечивается устройством специальной многоступенчатой конструкцией гидравлической части. Они практически бесшумны, потребляют меньше энергии при аналогичных параметрах напора и производительности.

Нередко встречаются насосные станции, в составе которых одно-, двух- и даже многоступенчатые центробежные или вихревые насосы. У них малая производительность по дебиту, но они могут создать серьезный напор жидкости в системе, что способствует использование устройств для повышения давления в водопроводе жилого дома.

Их размеры небольшие, производят во время работы мало шума, не боятся образования пузырьков воздуха в трубах.

Существенным недостатком таких устройств служит опасность выхода из строя при попадании в систему песка. Цена таких агрегатов выше, чем у предыдущих моделей.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо  при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

В каких случаях нужен эжектор

Прежде чем разбираться с вопросом о том, что такое эжектор, следует выяснить, для чего нужна насосная станция, оснащенная им. По сути, эжектор (или эжекторный насос) представляет собой устройство, в котором энергия движения одной среды, перемещающейся с высокой скоростью, передается другой среде. Таким образом, у эжекторной насосной станции принцип работы основан на законе Бернулли: если в сужающемся сечении трубопровода создается пониженное давление одной среды, это вызовет подсос в формируемый поток другой среды и ее перенос от места всасывания.

Всем хорошо известно: чем больше глубина источника, тем тяжелее поднять воду из него на поверхность. Как правило, если глубина источника составляет более семи метров, то обычный поверхностный насос уже с трудом выполняет свои функции. Конечно, для решения такой проблемы можно применить более производительный погружной насос, но лучше пойти другим путем и приобрести эжектор для насосной станции поверхностного типа, значительно улучшив характеристики используемого оборудования.

Внешний эжектор, подготовленный для погружения в скважину

За счет применения насосной станции с эжектором увеличивается напор жидкости в основном трубопроводе, при этом используется энергия быстрого потока жидкой среды, протекающей по его отдельному ответвлению. Эжекторы, как правило, работают в комплекте с насосами струйного типа – водоструйными, жидкостно-ртутными, парортутными и паромасляными.

Обзор и работа насосной станции с внешним эжектором

Устройство гидроаккумулятора

Герметичный корпус этого устройства разделяется специальной мембраной на две камеры, одна из которых предназначена для воды, а другая – для воздуха.

Вода не соприкасается с металлическими поверхностями корпуса, так как она находится в водяной камере-мембране, изготовленной из крепкого резинового материала бутила, устойчивого к воздействию бактерий соответствующего всем гигиеническим и санитарным нормам, предъявляемым к питьевой воде.

В воздушной камере находится пневмоклапан, предназначением которого является регулирование давления. Вода попадает в гидроаккумулятор через специальный присоединительный патрубок на резьбе.

Устройство гидроаккумулятора должно быть смонтировано таким образом, чтобы его можно было беспрепятственно разобрать в случае ремонта или профилактики, не сливая при этом всю воду из системы.

Диаметры соединительного трубопровода и напорного патрубка должны по возможности совпадать между собой, тогда это позволит избежать нежелательных гидравлических потерь в трубопроводе системы.

В мембранах гидроаккумуляторов объемом более 100 л находится особый клапан для стравливания воздуха, выделяющегося из воды. Для малолитражных гидроаккумуляторов, в которых нет такого клапана, в системе водопровода должно быть предусмотрено устройство для стравливания воздуха, например, тройник или кран, который перекрывает основную магистраль системы водоснабжения.

В воздушном клапане гидроаккумулятора давление должно составлять 1.5-2 атм.

Что учесть при монтаже

Важный момент: еще перед установкой следует позаботиться о наличии грубой водоочистки. В обратном случае в насос будут попадать частицы грунта и другие загрязнения, которые быстро приведут к поломке оборудования. Фильтрационные системы лучше всего заказать в – здесь большой выбор и отличное качество.

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)

Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)

Также стоит не забыть об обратном клапане. Его следует установить для того, чтобы вода не вытекала вновь в колодец, когда система не работает.

Отдельное внимание нужно уделить технике электрической безопасности, поскольку сочетание влаги и электричества – не лучший тандем. Обязательно монтируйте УЗО для избежания коротких замыканий

В остальном станция подключается очень просто.

Насосная станция: устройство и принцип работы

Насосная станция это, пожалуй, самый простой способ сделать водопровод в частном доме.

Разберем этот несложный аппарат по составным частям:

Насосная станция: устройство

Насос, установленный на гидроаккумуляторе включается при помощи реле давления, которое работает по следующему принципу — при падении давления в системе до определенной величины (чаще всего 1.5 атмосферы) реле включает питание насоса и он начинает качать воду из скважины.

Как только прекращается разбор воды (закрывается смеситель, душ, кран полива итд), давление в водопроводе начинает расти и при достижении значения в 3 атмосферы реле размыкает цепь питания насоса.

Таким образом насосная станция поддерживает давление в системе водоснабжения в определенных пределах (1,5 — 3 атмосферы).

Её можно применять и в целях повышения давления,  если ваш дом подключен к центральному водоснабжению, но не хватает напора.

Схемы компоновок системы автоматического водоснабжения

При организации автономного водоснабжения недостаточно приобрести нужную модель насоса, помимо этого, необходимо позаботиться об организации автоматики.

Пример схемы компоновок системы автоматического водоснабжения

Существует несколько вариантов компоновок устройства:

1. «Насос в бочке». Схема так названа вследствие расположения узлов в определенной области. Подобная компоновка максимально компактна. Удалось добиться мобильности за счет гибкого шланга, обеспечивающего подпитку гидроаккумулятора. Автоматика устанавливается на водяной скважинный прибор, а узлы управления выносятся на поверхность.
2. Модуль устройства располагается на гидравлическом аккумуляторе. Устройство для водоснабжения дома и прилегающего к нему участка представлено компоновкой узлов на поверхности аккумулятора. Коллектор соединяется с выходным насосным шлангом, который располагается непосредственно в скважине.
3. Современные станции устанавливаются возле коллектора холодной воды, что позволяет добиться требуемого давления. Гидроаккумулятор размещается под ванной, а водная магистраль будет отходить от насоса.

Блок, отвечающий за работу оборудования, носит название пресс-контроль. Данное реле потока предназначено для запуска насоса при открытии крана. Если происходит его закрытие, пресс-контроль реагирует выключением оборудования. Данное приспособление принято использовать для поверхностных устройств.

Возможные неполадки в работе установки

Если насос слишком часто включается и тут же отключается, то необходимо немедленно проверить давление воздуха в гидроаккумуляторе. При заниженных показателях надо будет оный подкачать. Но устранить проблему таким способом получится только в том случае, если мембрана и корпус бака не повреждены. Здесь уже поможет только обращение в сервисный центр к ремонтникам.

Ниппель для подкачки воздуха чаще всего располагается с обратной от ввода воды стороны бака, но возможны и варианты сбоку

При появлении водных капель на ниппеле воздушного клапана гидроаккумулятор надо немедленно отсоединить от водопроводной системы. Это прямой признак повреждения мембраны. Без ее замены в подобной ситуации не обойтись. Воздух в водопроводную систему частного дома через мембранный бак поступать не должен.

Если насос вовсе не хочет включаться, то стоит посмотреть на регулировку реле давление. Бывают случаи, когда оно настроено на слишком высокое давление. Но возможен и вариант с попаданием воздуха во всасывающий шланг, что приводит к срабатыванию защиты от сухого хода.

Устройство оборудования

Классическая насосная станция устроена одним из двух способов:

• с вихревым насосом;
• с центробежным насосом.

При одинаковой производительности отличается только способ подъема жидкости из глубины. Для частного дома достаточно средней или малой мощности оборудования, в зависимости от количества жильцов и техники.

Существуют еще эжекторные устройства, которые позволяют качать воду из глубины более 10 метров. Эти приборы стоят дороже, но если скважина глубокая и вода находится далеко, выгоднее купить подходящее оборудование, чем бурить новую скважину.

По способу накопления жидкости существует две разновидности станций – устаревшей модели с накопительным баком и нового образца – с гидроаккумулятором.

Накопительный бак редко встречается в продаже, так как насосные станции требуют особых условий монтажа и обслуживания. Из бачка вода в трубы поступает самотеком, поэтому напор в кране небольшой, нет возможности полноценно пользоваться душем или установить, к примеру, ванну-джакузи. Накопительный бак нужно устанавливать выше самого насоса – не всегда можно найти место для громоздкой конструкции литров на 200–300. Вдобавок, если датчик контроля наполнения сломается, возможно затопление помещения.

Гидроаккумулятор – небольшая емкость с резиновой мембраной внутри. Вокруг нее находится воздух. При наполнении груши воздух постепенно сдавливается и выталкивает жидкость в трубы. Устройство снабжено реле давления, по показаниям которого станция включается и выключается.

Кроме накопительных резервуаров насосные станции укомплектованы:

• электрическим узлом – кабель, разъем для подключения, клеммы для заземления;
• блоком управления – манометр, реле давления;
• один из видов насосов.

Определение места для станции водоснабжения

При выборе места расположения станции необходимо учитывать ее технические возможности, климатические условия и особенности системы водопровода. Таким образом необходимо произвести следующее:

Максимально приблизить станцию к водозабору

Важно учитывать, что при удлинении горизонтального трубопровода между водозабором и насосом на 10 метров уменьшается его рабочая глубина на 1 метр
Особое внимание следует уделить изоляции электрического кабеля и мест его подключения. Важно помнить, что к данной аппаратуре подсоединяется вода, и подключается электричество
Пренебрежение этим правилом может привести к несчастному случаю

Оборудование необходимо защитить от негативного влияния природных осадков (дождя, снега, прямых солнечных лучей). Заблаговременно позаботиться об его утеплении при помощи теплоизоляционных материалов. Продумать его шумоизоляцию, что позволит находиться вблизи и не подвергаться негативному влиянию ненужного звука. Важно позаботиться об утеплении трубопровода, который соединяет водозабор со станцией и станцию с домашней системой. Для этого он углубляется ниже точки промерзания, либо утепляется при помощи специальных теплоизоляционных материалов или обогревающего электрического кабеля.

Таким образом, при определении места для размещения станции водоснабжения необходимо создать специальный микроклимат, где недопустима повышенная влажность, что негативно скажется на сроке эксплуатации.

При создании необходимых условий можно продолжительное время наслаждаться качественным бесперебойным водоснабжением загородного дома вдали от центральной магистрали.

Работа и особенности блока управления

Для полноценной эксплуатации станции необходимо ее управление. Устройство станции для домашнего водопровода заключается в следующем:

• круглосуточно производится постоянный автоматический контроль давления в системе;
• при его понижении ниже заданного предела незамедлительно включается насос и происходит наполнение системы водой, повышение давления;
• при достижении давления выше установленного барьера срабатывает реле, которое выключает насос;
• давление находится на одном уровне, пока не откроется кран потребления воды и оно начнет падать.

Для этого необходим манометр, который производит замеры давления. И реле давления, где устанавливаются нижний и верхний пределы.

Бытовые модели и принцип работы

Принцип работы насосной станции следующий:

• При включении оборудования крыльчатка поднимает жидкость в направлении выходного отверстия.
• По всасывающей магистрали вода поднимается и заполняет резиновую мембрану. Внутри создается давление, которое выталкивает жидкость в выходное отверстие. До момента выключения двигателя мембрана остается наполненной.
• Контроль давления осуществляется с помощью реле, имеющего определенные настройки. Визуально оценить давление можно с помощью манометра. Включается станция тогда, когда мембрана пустая, то есть давление минимальное и в доме кто-то открывает кран. После достижения верхнего давления прибор отключается.

Кроме основных функций система оборудована элементами защиты от перегрева, сухого хода, а также фильтрами от попадания твердых фракций во внутреннюю часть насоса.

Разновидностей насосных станций две – промышленные и бытовые. Промышленные работают с большими объемами жидкостей, поэтому нагрузка на систему идет большая. Бесперебойная перекачка достигается благодаря наличию дублирующего оборудования и дополнительных устройств охлаждения.

Бытовые насосные станции относятся к более простому типу приборов. По типу насоса бывают:

• самовсасывающие;
• многоступенчатые;
• вихревые;
• центробежные;
• канализационные.

Преимущество самовсасывающего насоса в том, что он способен работать при наличии воздуха в системе, хотя для некоторых видов это является проблемой и устройство выключается само собой. При работе они издают сильный шум, поэтому устанавливают их в приямке или отдельном изолированном помещении. Воду достают с глубины до 9 метров.

Насосная станция с вихревым насосом работает не глубже 7 метров, но создает сильный напор. Если источник воды находится далеко от дома, такое устройство подойдет для установки.

Центробежные насосы способны работать на больших глубинах и с жидкостями, имеющими разную температуру.

Канализационные станции устанавливают в тех местах, где невозможно выполнить самотечную систему. Это тяжелое оборудование с различными датчиками и несколькими насосами, входящими в состав.

Как выбрать насосную станцию

Выбирая насосное оборудование для частного дома, нужно руководствоваться такими критериями:

Мощность

Важно не перегнуть палку. Слишком сильное оборудование истощает источник и бьет по карману

Слабенькая станция не обеспечит запас воды для дома. Средний показатель мощности оборудования для частного пользования — 900-1500 Вт.
Глубина всасывания воды. Некоторые модели способны качать воду только с уровня до 8 м — имеется ввиду расстояние от поверхности земли до зеркала жидкости в источнике.
Объем гидробака. Для семьи из 3-4 человек будет достаточно емкости на 25-50 литров.
Наличие дополнительной защиты. Многие модели оснащены системами от перегрева. Они предотвращают поломку насоса в случае падения уровня воды в источнике.
Материал корпуса насоса. Оптимальным считается пластик. Он глушит шумы, прочен и экологичен.

В перечне критериев выбора значится и производитель оборудования. Популярными считаются «Джилекс», Metabo, Pedrollo (Педролло), Grundfos (Грундфос) и Gardena. Хорошее оборудование не может иметь маленькую цену. В среднем за насосную систему придется выложить от 500 у.е.

Устройство и принцип работы

Для того чтобы понять, как работает насосная станция для дачи или частного дома, следует подробнее рассмотреть ее устройство и основные функциональные элементы. Рассмотрим их последовательность по ходу движения воды.

• Водозабор, расположенный в скважине или колодце, оснащается фильтрующей сеткой, препятствующей попаданию в систему относительно крупных частиц примесей. Здесь же расположен обратный клапан для предотвращения обратного тока воды при снижении давления или прекращении работы насоса.
• Всасывающей магистралью называют участок трубопровода от водозабора до насоса.
• Работа центробежного насоса создает разрежение в трубопроводе, подающем жидкость от источника, что способствует ее интенсивному подъему, и избыточное давление в магистрали, ведущей к точкам водопотребления, для обеспечения тока воды по коммуникациям. Для оптимизации работы системы насос оснащается манометром и реле давления, настройки которого обеспечивают включение и отключение перекачивающего агрегата при достижении критических значений.
• Принцип работы насосной станции для дачи был бы непонятен без уточнения – настройки реле выставляются с учетом характеристик насоса, объема и необходимого давления в гидроаккумуляторе и других параметров.
• Системы оснащаются резервуарами, из которых осуществляется подача воды в трубопровод.

На фото схема устройства водоснабжения на базе насосной станции с гидроаккумулятором

Таким образом принцип работы насосной станции для дома поэтапно выглядит следующим образом:

• При включении насоса вода поднимается из источника, заполняет систему и гидронакопитель до достижения определенного значения давления либо уровня. После этого насос отключается.
• При расходе воды (открытие крана, использование душа или водопотребляющей техники) давление либо уровень в системе снижается, что способствует подаче жидкости из камеры гидроаккумулятора/накопительного бака. Так расход воды из накопителя осуществляется вплоть до достижения критического значения давления/уровня. После этого вновь включается насос и цикл повторяется.

Преимущества применения насосной станции

Устройство автономного водоснабжения в своем доме обеспечивает независимость и комфорт.

Насосная станция дает следующие преимущества:

• Повышает эффективность системы водоснабжения.
• Повышает безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов.
• Обеспечивает некоторый (зависит от емкости гидробака) запас воды и ее подачу даже при отключении электроснабжения.
• Поддерживает постоянное давление и стабильность напора воды.
• Увеличивает долговечность подключенных к системе водоснабжения приборов и бытовой техники.
• Автоматический режим работы (своевременное включение и выключение насосного агрегата) снижает износ оборудования и затраты на электроэнергию.
• Возможность выбора места монтажа агрегата.
• Имеет компактные габаритные размеры и небольшой вес.
• Несложно монтировать.

В сельской местности, коттеджных и дачных поселках коммуникационные сети водоснабжения нередко грешат низким давлением и нестабильным напором.

В этом случае насосную станцию можно подключить к уже существующему магистральному водопроводу – это решит проблемы с падением давления и отсутствием напора в водопроводе.

Применение насосной станции в схеме автономного водоснабжения не только позволит существенно повысить уровень комфорта жилищных условий, но и существенно увеличить рабочий ресурс установленных в водопровод устройств