Принцип работы и устройство типовой насосной станции водоснабжения

Основные рабочие составляющие

Насосная станция, собранная в заводских условиях в значительной мере превосходит набор самостоятельно подобранных элементов в домашних условиях.

Это обусловлено точным подбором технических параметров каждого узла, компактностью единой конструкции, наличием общего блока управления. Рассмотрим, из чего состоит бытовая насосная станция:

• электрический центробежный насос поверхностного типа;
• накопительная емкость;
• манометр;
• реле давления;
• обратный клапан;
• входная труба с фильтром в виде сетки;
• выходная труба для подключения к водопроводу.

Это все компактно установлено на общей несущей раме всей конструкции. Среднестатистическая комплектация способна автоматически поддерживать давление внутри системы водопровода на уровне 1,5 атмосферы. Этого достаточно для полноценной работы сантехники частного дома.

Более дорогие конструкции способны выдавать максимальное давление в 4,5 атмосферы, чего хватает для обеспечения трехэтажного коттеджа. Она не требует особых условий, для ее эксплуатации и технического обслуживания будет достаточно наличие технической комнаты. Альтернативой для установки может быть кессон.

Принцип действия

Чтобы понять, как работает насосная станция, понадобится описание последовательности выполняемых агрегатом действий. Принцип действия насосной установки для скважины глубиной 8, 15 или 20 метров одинаковый и состоит в следующем:

1. Сначала выполняется подключение агрегата. Для этого он устанавливается в нужном месте и подсоединяется к электросети. Производится подключение трубопроводов. При этом в зависимости от глубины скважины или колодца (8-10 метров или более 10, 15 и даже 20 метров) может использоваться одна из двух схем подключения, описание которых мы рассмотрим более подробно в нашей статье дальше. При этом в зависимости от схемы подключения подбираются и технические характеристики агрегата.
2. Дальше один конец трубопровода опускается в скважину или колодец для всасывания воды, а другой присоединяется к насосу. На выходе из насосного оборудования крепится другой трубопровод, идущий от оборудования к дому.
3. В гидроаккумулятор набирается вода и при помощи автомобильного насоса создаётся нужное давление. Теперь можно запускать оборудование.
4. После открывания крана в доме срабатывает обратный клапан, и насос начинает закачивать воду из скважины в гидробак.
5. По мере всасывания воды гидробак наполняется и давление в системе возрастает, что приводит к срабатыванию реле, отключающего насосное оборудование. Насос перестаёт качать воду и жидкость из накопительной ёмкости поступает к потребителю за счёт избыточного давления в системе.
6. По мере того, как вода расходуется, давление в резервуаре опускается до предельного минимума и реле снова срабатывает и запускает насос.
7. По мере всасывания воды из скважины или колодца давление возрастает и насос отключается. В итоге описание цикла работы повторяется.

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.

Блок защиты от «сухого хода»

Практика эксплуатации насосных станций показывает существование реального риска работы насоса без воды («сухой ход»), что запрещается всеми производителями.  Возникает такая ситуация в следующих случаях:

• дебит колодца/скважины менее  производительности насоса (неправильный подбор насоса);
• пересыхание источников (падение дебита) в засушливый период года;
• неотслеженное опорожнение источника-емкости;
• пропадание воды в источнике-водопроводе, когда насосная станция используется как повысительная.

Представьте ситуацию: давление внутри системы меньше нижнего порогового плюс пропадает подача воды. Насос продолжает «молотить всухую», пытаясь безуспешно поднять давление. Поломка агрегата будет вполне гарантирована. Поэтому станция, укомплектованная блоком защиты от «сухого хода», гораздо надежнее защищена.

В качестве такой защиты может использоваться специальное реле давления, настроенное на низкую величину (менее 0,4 бар), называемое реле «сухого хода». Оно включается рядом с основным реле давления.

Подключение реле «сухого хода».

Ряд производителей предлагают датчики протока, а также  реле протока, иногда именуемые прессконтролями. Последние совмещает функции обычного реле давления, дополнительно фиксирует отсутствие протекания воды через свой внутренний канал, формируя команду отключения электродвигателя насоса с небольшой задержкой относительно момента пропадания потока. 

Прессконтроль всегда можно приобрести отдельно и установить в напорный трубопровод, чтобы фиксировать проток/давление воды. Штатное реле давления станции можно демонтировать. Электрическое подключение блока производится посредством шнура с вилкой и розеткой, является интуитивным, посильным даже неспециалистам. 

Взаимодействие насоса с гидроаккумулятором

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема водопотребления. Семейной паре вполне хватит варианта в 25–40 литров, а для семейства в несколько человек придется подбирать устройство от 100 литров.

Баки менее 15 л и вовсе покупать рекомендуется только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной подкачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

В гидробак в исходном состоянии через ниппель (воздушный клапан) закачан воздух, создающий давление в 1,5 атм. Во время работы в мембрану под давлением закачивается вода, сжимающая воздушный “запас”. При открытом кране сжатый воздух выталкивает воду.

По правилам, гидробак подбирают на основании расчетов, исходя из указанных производителем значений давления включения и выключения, реального расхода воды при включенных одновременно водозаборных точках.

Резерв жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема емкости. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного напора воды в трубах.

Если гидроаккумулятор в систему водоснабжения встраивается для минимизации связанных с гидроуарами рисков, то бак можно подбирать небольшого размера. В этом случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя удар, сгладив его последствия.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бака (для емкости 20–25 л рекомендуется брать гидронасос на 1,5 м3/ч, для 50-ти литров – 2,5 м3/ч, а для резервуара на 100 л – не менее 5 м3/ч).

Работает автоматическая насосная станция в два цикла:

1. Сначала в гидроаккумулятор закачивается вода насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха.
2. При открытии крана в доме мембранный бак опустошается, после чего автоматика вновь запускает насосное оборудование.

Устройство гидроаккумлятора для насосной станции водоснабжения предельно просто. Он состоит из металлической корпуса и герметичной мембраны, которая разделяет все пространство внутри на две части. В первой из них находится воздух, а во вторую подкачивается вода.

Насос закачивает жидкость в мембранный бак только тогда, когда давление в системе падает до показателей в районе 1,5 атм, при достижении заданного предельно высокого значения давления, станция отключается (+)

После заполнения гидроаккумулятора реле отключает насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что выдавливаемая нажимом воздуха на мембрану вода начинает постепенно перетекает в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такой степени, что напор ослабевает. После этого опять включается насос, запуская цикл работы насосной станции по новой.

При пустом баке мембранная перегородка сминается и прижимается к фланцу входного патрубка. После включения гидронасоса мембрана расправляется водным давлением, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно это взаимодействие газ-жидкость через изменяющийся барьер и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Принцип работы

Под «насосной станцией» понимается комплекс оборудования, предназначенный для водоснабжения загородного дома полностью в автоматическом режиме. Результат работы такой системы – это постоянное давление во внутридомовом водопроводе. Даже в самом дальнем кране напор остается стабильным всегда. При этом вода закачиваться в трубы может из колодца, скважины или любого иного источника.

Общая схема водоснабжения

Включает в себя насосная станция:

Устройство гидроаккумулятора

Насос выкачивает воду из источника, а накопитель (либо гидроаккумулятор) аккумулирует ее в себе. Все остальное оборудование служит для управления системой и контроля состояния элементов. Последняя должна работать автоматически, без непосредственного участия хозяина дома. Это как свайно-винтовой фундамент – правильно произвел монтаж и забыл о нем. Он будет стоять, держа на себе коттедж, минимум полвека.

Принцип и условия работы

Функционирует станция очень просто. Насос нагнетает в гидроаккумулятор или бак воду. При достижении заданного максимального давления срабатывает реле автоматики и отключается насос. При заборе воды из кранов давление постепенно снижается до минимального уровня также установленного с помощью реле давления – автоматика включает насос и цикл повторяется.

Считается, что чем больше ёмкость гидроаккумулятора, тем меньшему износу подвержен насос (он будет включаться реже).

Особо чувствительны к ёмкости аккумулятора скважины и колодцы с низкой производительностью (дебитом). От частого включения происходит быстрое заиливание источника воды. Поэтому для таких небогатых на воду источников рекомендуется устанавливать гидроаккумулятор вместимостью 50-100 литров.

Какой станции для дома отдать предпочтения на основе рекомендаций?

Существует рейтинг оборудования, исходя из которого можно понять, какая продукция пользуется заслуженным уважением потребителей. На сегодняшний день список выглядит так:

• Marina APM 100.25. Страна – изготовитель – Италия. Мощность – 1.1 кВт, допустимая глубина расположения – 25 м, примерная стоимость – 12 000. рублей, предельная производительность – 2400 лчас;
• НС Gardena 4000/5 Classic. При малой мощности (всего 0.85 кВт) обладает поразительной производительностью в 3400 л. Цена также демократична и составляет около 9 000 рублей;
• Grundfos JP 2 PT Еще одна прекрасная итальянская модель. Предельная глубина добычи – 8 м, работоспособность – до 3 м. куб. в час. Существенный недостаток агрегата в том, что он не подойдет для засушливых районов. Стоимость – до 8 000. рублей;
• Джилекс Джамбо. Продукция этой кампании достойна того, чтобы рассматривать весь модельный ряд. Завод – поставщик готов предложить дешевые (около 3 500) комплексы для обеспечения минимальных нужд и более дорогостоящие и функциональные (до 14 000) устройства;
• AL-KO HWA. Ключевое достоинство такого приспособления – глубина добычи, достигающая 50 м. При скромной цене в 7.5 тыс эта модель оснащена защитой от перегрева, “умной” автоматикой и массой других, не менее полезных деталей;

Нет никаких оснований сомневаться: выше перечислены оптимальные системы для подачи воды, выбирая водоснабжающий комплекс, стоит обратить на них внимание

Применяются ли такие приборы для квартиры?

Ответ на этот вопрос однозначен – да, применяются. Необходимость в их использовании возникает в тех случаях, когда в многоквартирных домах отключают воду. Есть такие города и районы, где централизованный водопровод работает по графику.

Монтаж конструкции не доставит существенных хлопот и если есть место для установки бака (монтаж возможен в кладовке, в коридоре с соседями и других местах, то есть не только в ванной), то пренебрегать такой возможностью не стоит. Ведь хорошо пользоваться водой, когда у многоэтажного дома или города её нет.

Порядок установки насосной станции

Начав подбирать одну единицу из обширного сортамента насосных станций для дачи, следует ориентироваться на впечатления знакомых, но и на отзывы буровых кампаний. Эти организации зачастую рекомендуют модель оснастки, которая лучше других подойдет в в конкретных условиях, то есть совет будет индивидуальный.

Устройство насосного оборудования

Наличие системы централизованного водоснабжения еще не означает возможность регулярного обеспечения водой в любое время и в достаточном объеме. Особенно это характерно для больших дачных поселков в засушливый сезон или часы максимального потребления воды для полива.

Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Такая станция представляет собой тип гидравлического устройства, который предназначен для повышения и поддержания давления в существующей сети водопровода или транспортировки ее в случае отсутствия централизованной системы.

Автоматическая насосная станция Grundfos

Моделей существует достаточно много, они отличаются некоторыми конструктивными особенностями и конфигурацией. Однако главные узлы оборудования и их устройство не имеют принципиального различия.

Таким образом, автоматическая насосная станция водоснабжения состоит из следующих основных узлов:

1. Электродвигателя.
2. Насоса для забора и перекачки воды, или водяного насоса.
3. Системы автоматизированного управления.
4. Мембранного бака.
5. Монтажной арматуры.

С целью изготовления узлов и деталей используются материалы высокой прочности, устойчивые к агрессивным воздействиям среды. Они изготовлены из нержавеющей стали, диффузоры — из армированных полимеров, уплотнительные кольца и прокладки — из керамических материалов и графита.

Использование высококачественных материалов способствует значительному увеличению эксплуатационных сроков оборудования. Применение автоматических систем управления дает возможность обеспечить рабочий цикл насоса в соответствии с необходимым объемом расхода воды. Это позволяет создать значительную экономию электрической энергии.

Многие модели автоматических насосных станций снабжены экраном индикации работы. На нем изображается необходимая информация о возникших неисправностях или причинах остановки работы насоса. Ими может быть недостаток воды в источнике забора, закрытая по ошибке задвижка, подсос воздуха и другие.

Если срабатывает механизм защиты, то также автоматически происходит перезапуск насоса через определенные повторные временные интервалы. В приборах предусмотрены режимы остановки и плавного запуска, что значительно снижает реактивную мощность мотора.

Благодаря этому отсутствует возможность возникновения эффекта гидроудара в трубопроводе с повреждением системы. Некоторые модели насосных станций комплектуются устройствами защиты насоса от возможного перегрева.

При помощи электронного реле, которое снабжено таймером включений и отключений по отрезкам времени, можно самостоятельно задавать необходимый режим работы. Другими словами, имеется возможность ограничения числа запусков, благодаря чему длительность эксплуатации устройства значительно увеличивается.

Артезианская скважина: что это такое, плюсы и минусы

Основные части и компоновка

Комплектно поставляемые компактные агрегаты оснащены поверхностными самовсасывающими насосами центробежного или вихревого типа. Станции, укомплектованные погружными (скважинными) насосами, будучи распределенными (не компактными) системами, далее не рассматриваются.

Компактная насосная станция с поверхностным насосом содержит следующие основные части:

• насосную установку:
• гидроаккумулятор (мембранный гидробак);
• блок автоматики.

Насосная установка с горизонтальным расположением валов насоса и двигателя (обычно асинхронного короткозамкнутого однофазного) монтируется сверху на гидроаккумулятор также горизонтального типа. Баки некоторых фирменных станций (например, Aquario) оснащены специальными монтажными площадками под насосы. Это обеспечивает большую его устойчивость при транспортировке и эксплуатации.

Составные части нососной станции.

В хорошо спроектированных агрегатах составные части соединяются посредством пятиходового штуцера (в просторечии «пятерика»), латунного или из нержавеющей стали. Конструктивно «пятерик» представляет собой обычный тройник с двумя дополнительными выходами, устанавливаемый на напорный патрубок насоса. Боковой выход служит для присоединения шланга-переходника (в металлооплетке) к гидроаккумулятору. Два дополнительных выхода малого диаметра служат для присоединения манометра и блока автоматики (реле давления). Оставшийся выход служит для присоединения напорного трубопровода.

Присоединение составных частей станции посредством пятиходового штуцера.

Однако на рынке достаточно распространены и другие варианты компоновки станций, производители которых используют упрощенную комплектацию, отказываясь от одних комплектующих и экономя на других. Существуют станции без пятиходового штуцера, в которых реле давления, соединительный шланг и манометр крепятся непосредственно к корпусу насоса. Есть компоновка, содержащая блок автоматики, закрепленный на фланце гидроаккумулятора. При этом производители таких станций, экономя на комплектующих, жертвуют удобством потребителя при эксплуатации оборудования.

Основные элементы конструкции станции

Самые главные составные части любой насосной станции – это накопитель и сам насос. Причем накопители могут быть всего двух типов – бак и аккумулятор. А насосы трех типов – со встроенным эжектором, с выносным эжектором и без эжектора.

Типовая конструкция насосной станции

Кроме того, в конструкции станции есть и связующее звено, регулирующее работу насоса и процесс наполнения бака – управляющий элемент, в основе которого лежит либо поплавковый клапан, либо датчик давления.

При этом все вышеописанные разновидности накопителей, насосов и регуляторов влияют не только на конструкцию станции, но и на сам принцип работы устройства для перекачки воды. И далее по тексту мы отследим влияние этих узлов на устройство и принцип работы станций.

Параметры давления в гидроаккумуляторе

При настройке параметров водопровода необходимо найти «золотую середину» между максимальным давлением, позволяющем функционированию сантехники и минимальным для щадящего режима эксплуатации трубопровода и его элементов:

• Для полноценной работы сантехники в системе должно поддерживаться давление в пределах 1,4-2,6 атмосферы.
• Для уменьшения нагрузки на мембрану гидроаккумулятора производители рекомендуют выставлять давление не ниже 2 атмосфер.
• Регулировка давления происходит в каждом случае индивидуально, в зависимости от используемой аппаратуры, количества сантехники, длины водопровода и так далее.

К примеру, для одноэтажного загородного дома небольших размеров вполне достаточно 1,5 атмосферы. Для коттеджа в несколько этажей — естественно, этот показатель должен быть увеличен. Но он не должен превышать максимально допустимое давление, указанное в технических паспортах сантехники — иначе она выйдет из строя.

Помимо этого, высокое давление создает лишнюю нагрузку на соединения в системе, что повышает риск их разгерметизации и появления течи.

Достоинства насосного агрегата с гидробаком

Основные преимущества насосных станций, оснащенных гидроаккумулятором:

1. Комплект оборудования, отвечающий проектным требованиям. Установка готова к работе — не нужно тратить время на поиск и монтаж недостающего элемента.
2. Возможность осуществления водозабора параллельно несколькими потребителями.
3. Подача воды осуществляется автоматически — насос включается самостоятельно при открытии крана в любой точке дома.
4. Универсальность. Независимо от того, какой источник используется — колодец или скважина, — насосная станция с гидробаком будет одинаково эффективна.
5. Постоянный контроль давления без участия человека.
6. При нарушении герметизации трубопроводов установка автоматически отключается.

Несмотря на то что цена перекачивающей станции превышает стоимость стандартного насоса, применение такого оборудования позволяет в 2 раза сократить расход электроэнергии и повысить надежность системы водоснабжения.

Возможные неполадки в работе установки

Несоблюдение рекомендаций по монтажу и эксплуатации прибора может привести к следующим неисправностям:

• Станция не запускается. Возможные причины: отсутствие напряжения, срабатывание тепловой защиты, выход из строя реле давления. Для осуществления квалифицированного ремонта оборудования рекомендуется обратиться в сервисный центр.
• Двигатель работает, но нет подачи воды. Основание: засорение фильтра всасывающей магистрали, разгерметизация трубопровода.
• Частые включения и отключения механизма. Засорился обратный клапан, износ или повреждение мембраны, недостаточная плотность в камере гидроаккумулятора.
• Насос не поддерживает установленное давление в системе. Нарушена или неправильно произведены регулировка реле, подсос воздуха, загрязнение фильтра.
• Резко увеличился напор воды, появился гул в работе механизма. Необходимо отключить оборудование до стабилизации напряжения в сети электропитания.
• Устройство работает непрерывно без технических остановок. Выход из строя реле давления.

Конструктивные особенности современной насосной станции для бытовых нужд

Система водоснабжения здания со схемой насосной станции, входящей в нее в качестве составной части, включает в себя нескольких основных элементов.

1. Колодец или скважину, в которой происходит первичное накопление и отстаивание жидкости. Для круглогодичного использования ее следует утеплить.
2. Всасывающий трубопровод, оборудованный обратным клапаном. Обычно на нем устанавливается в колодце или непосредственно перед насосной станцией фильтр грубой очистки от механических примесей.
3. Саму насосную станцию, обеспечивающую объект водой с необходимым расходом и давлением.
4. Напорный трубопровод с фильтром тонкой очистки, ведущий ко всем водоразборным устройствам.

Устройство насосной станции для домашнего водопровода предельно просто и функционально. В ее состав входят следующие механизмы.

1. Водяной центробежный насос с приводом от электрического двигателя. При его включении создается разрежение в приемном патрубке и избыточное давление в напорном. В результате происходит всасывание жидкости из колодца и нагнетание ее в коллектор водоснабжения дома.
2. Манометр, позволяющий на месте следить за тем, как работает насос.
3. Мембранный гидроаккумулятор, отвечающий за постоянное наличие в системе необходимого запаса воды с рабочим давлением.
4. Реле давления, дающее управляющие сигналы на пуск и выключение электродвигателя.
5. Гибкий шланг, связывающий насос с гидроаккумулятором.
6. Запорная арматура для возможности отключения трубопроводов на время ревизии, технического обслуживания и ремонта оборудования.

Важно! Устройство насоса центробежного типа не допускает включать его на длительное время без заполнения жидкостью. Это может привести к перегреву отдельных деталей и выходу из строя всего агрегата

Для исключения создания подобных ситуаций предусматривается датчик сухого хода, отключающий двигатель при отсутствии воды.

Датчик сухого хода DPR-6

Скважинные насосные станции – принцип работы, преимущества

Если воду нужно забирать с глубины от 10 до 80 м, нужно использовать погружные насосные станции. Другим способом не удастся добыть воду с такой глубины. Такие устройства монтируются прямо в скважину, размещаются на определенной глубине. Погружные насосы защищены специальными встроенными механизмами от так называемого «сухого хода».

Основные преимущества:

• Простота установки;
• Оборудование системы выполняется на земле. Это в значительной степени облегчает выполнение ремонтных работ и обслуживания;
• Разобраться с функционированием оборудования не составит никакого труда;
• Средний показатель уровня давления составляет 1,5 атмосферы. Этого хватит для подачи воды на второй этаж.

Отдельные разновидности устройств разрабатываются специально для удобства оснащения загородных земельных участков.

Опытные специалисты рекомендуют владельцам дачных участков устанавливать центробежные модели

Мощность погружного насоса является одним из основных контрольных параметров, на которые необходимо обращать свое внимание при выборе подходящего приспособления для добычи воды из скважины. Для бытового применения устанавливаются погружные насосы, работающие на глубине до 80 м