Система водоснабжение частного дома


Система автоматического водоснабжения служит для обеспечения водой жилых, общественных и производственных объектов.

Знаете ли Вы, как монтируется система водоснабжения с погружным насосом?

1) Что это такое, из чего состоит, как монтируется и настраивается?

Система автоматического водоснабжения состоит из следующих ключевых элементов:

1) водяной насос

2) клапан обратный

3) труба, трос и кабель

4) блок автоматики: 

- реле давления

- мембранный бак

- манометр

- монтажные элементы

На большинстве сайтов в Интернете, посвященных автономным системам водоснабжения, пишут, что собрать такие системы очень сложно и сделать это могут только опытные специалисты. Мы же, на нашем сайте, покажем, что ничего сложного в этом нет. И собрать такую систему по силам любому человеку. 

2) Любое водоснабжение начинается со скважины. Мы рекомендуем использовать обсадные трубы диаметром не менее 133 мм (ещё лучше 159 диаметр). Это обосновывается тем, что в этом случае Вы получаете максимальную свободу в выборе насоса, а так же минимизируете возможные сложности при монтаже (связанные с искривлением и заужением труб).

Настоятельно советуем Вам  требовать паспорт на скважину, где указаны её основные параметры. Основными характеристиками, необходимыми для правильного подбора насоса являются: общая глубина скважины, расстояние до зеркала воды (динамический уровень воды) или до основного водонесущего слоя (статический уровень воды), т.к. расстояние до зеркала воды может меняться от сезонности) и величина дебита скважины (т.е. запаса воды в ней).

На рисунке выше:

1 – расстояние до зеркала воды (динамический уровень воды);

2 – расстояние до основного водонесущего слоя (статический уровень воды);

3 –  общая глубина скважины.

Очень важно, чтобы расстояние от основного водонесущего слоя до дна было не менее пяти метров (желательно более). Это связано с тем, что, в противном случае, насос может выкачать всю воду из скважины и начать работать всухую, что приведёт к выходу из строя большинства стандартных насосов. Кроме того, при незначительном заглублении насоса (менее 1 метра), некоторые насосы могут попросту не начать работать вследствие воздушной пробки в корпусе насоса.  

 3) Следующим шагом является подборка насоса.

Погружные насосы на скважину  настоятельно рекомендуем устанавливать только центробежные, т.к. эти насосы рассчитаны работать с системой автоматики и обеспечивают Вас всеми необходимыми параметрами на выходе, вне зависимости от параметров вашей скважины. На  рынке в большом количестве представлены вибрационные насосы, но такие насосы используются в основном для первичной прокачки скважины, либо как насос для заполнения емкостей. Такие насосы имеют низкую производительность (400-500 литров в час), быстрее изнашиваются из-за особенностей клапанно-поршневой системы, а также имеют более низкий параметр по рекомендуемому количеству включений-отключений в час,  что приводит к достаточно частым выходам из строя. Поэтому далее, говоря о погружных насосах, мы будем подразумевать только центробежные насосы.

 Приведём простые и общедоступные рекомендации по правильному подбору насоса для вашей скважины:

 3.1) Основным параметром, позволяющим правильно подобрать насос, является расстояние от поверхности земли (уровня дома) до зеркала воды (динамический уровень воды). Если уровень воды может сильно колебаться при водопотреблении, то мы рекомендуем учитывать расстояние до основного водонесущего слоя (статический уровень воды). Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев Вам достаточно учитывать расстояние до зеркала воды, не сильно заморачиваясь дополнительными параметрами (если у Вас возникнут сомнения, то лучше просто купить насос мощнее минимально рекомендованного).

 Большинство производителей указывают в паспортных данных максимальные характеристики насосов (которые чаще всего отображены в названии насоса). Таких характеристик всего две: напор и производительность. Напор измеряется в метрах, производительность в литрах или кубах (метрах кубических). Но здесь очень важно понять простую вещь – этих максимальных характеристик не бывает на практике. Если объяснить просто, то максимальный напор насоса – это мертвая точка подъёма воды на испытаниях насоса (т.е. его производительность в этот момент ноль литров в минуту), а максимальная производительность – это перекачка жидкости без подъёма воды на высоту через максимальный диаметр.

Эти характеристики насоса отображаются на характеристических кривых насоса, которые обычно приведены в паспорте на насос. Выглядят они так:

 

(Это пример линейки погружных насосов SQ 3 датской фирмы Grundfos).

 Точка на кривой, где будет фактически работать насос, зависит от характеристик системы, в которой он установлен. Это точка будет находиться в средней части графика:

На графике серым выделена область, показывающая диапазон характеристик, в которых будет работать ваш насос (точное значение будет зависеть от конкретных параметров системы (диаметров труб, расстояние до зеркала воды, расстояние до точек водоразбора и т.д.).

 Мы для примера специально выбрали насосы SQ фирмы Grundfos, т.к. данный производитель в названии насосов приводит характеристики насоса, которые пользователь получает в реальности,  а не на бумаге, например: насос SQ 3-80 означает, что насос перекачивает воду с производительностью три тонны (метра кубических) в час с напором 80 метров (8 атмосфер). Хотя, если мы обратимся к характеристической кривой данного насоса (или посмотрим в его паспорт), то увидим, что максимальная производительность данного насоса 4,4 куба в час, а максимальный напор – 108 метров напора. Последние цифры мы увидели бы в паспорте всех производителей насосов. Эти максимальные параметры вводят в заблуждение многих людей при выборе насоса.

 3.2) Поэтому мы покажем, как быстро и просто подобрать насос для вашей скважины, не влезая в дебри характеристик насоса. Нормальным давлением в системе домашнего водоснабжения считается напор в 2-3 атмосферы, поэтому:

Если глубина до зеркала воды:

- не превышает 20 метров, то мы выбираем насос с максимальным напором не менее 50 метров (47-54 у разных производителей).

- не превышает 30 метров, то мы выбираем насос с максимальным напором не менее 70 метров (67-72 метров у разных производителей).

- не превышает 50-55 метров, то мы выбираем насос с максимальным напором не менее 90 метров (90-94 метров у разных производителей).

- не превышает 90 метров, то мы выбираем насос с максимальным напором не менее 130 метров (134, 144 и т.п.).

- от 100 и более – здесь Вам придётся уже более внимательно вникать в характеристики насоса.

На рынке у большинства производителей есть насосы с максимальным напором 32-34 метра – такие насосы обычно идут на скважины с расстоянием до зеркала 5-10 метров, но в системы автоматического водоснабжения мы Вам не рекомендуем ставить такие насосы, т.к. необходимость установки системы фильтрации обычно приводит к резкому падению производительности таких насосов. Это подтверждает и наша практика. Более того, большинство производителей прямо в паспортах указывают, что такие насосы не предназначены для автоматических систем водоснабжения.

Для справки:

в среднем насосы с максимальным давлением около 50-55 метров дают реальный напор в 40-45 метров;

с давлением 67-75 метров дают на выходе 50-55 метров;

с давлением 90-94 метра – около 70-75 метров и т.п.

Чтобы правильно подобрать насос, мы от реальной величины напора отнимаем 20 метров (это величина нужного нам давления на выходе) и получаем  целесообразную величину расстояния до зеркала воды (при большем её значении следует брать более мощный насос).

3.3) Теперь рассмотрим более подробно вопрос с производительностью насоса:

Нормальная потребность для любого жилого дома (коттеджа) с численностью до 8 человек не превышает 2 тонн воды в час. На просторах Интернета на многих сайтах, в том числе и производителей насосов, Вы встретите различные расчёты, как правильно подобрать насос в зависимости от точек потребления для частного дома. Но здесь мы встречаемся с большой долей лукавства или непонимания. Суть в том, что большинство погружных насосов на рынке имеют максимальную производительность 3-4 куба в час, т.е. реальная производительность таких насосов при эксплуатации составляет 1,5-2,5 куба в час. Причём стандартные линейка насосов от большинства производителей идёт с одинаковой производительностью, но с разным напором. Т.е. на практике нам совсем не нужно озадачиваться вопросом с количеством и объёмом точек водоразбора, а следует уделить основное внимание правильному подбору насоса по напору (см. выше).  Исключение здесь будут составлять только использование насосов для промышленных и производственных нужд.

 Покажем это на цифрах:

Нормативы расхода воды в зависимости от вида водопотребления:

- раковина – 12 литров в минуту

- душ – 10 л/м

- ванная – 15 л/м

- унитаз 3-6 л/м

- объём средней ванны – 150 литров

- объём воды, необходимый для душа на одного человека – 60-80 литров

- стиральная машина – 50 литров на стирку.

а) Рассчитаем для начала максимальный объём необходимой нам воды в час:

Пусть два человека примут ванну и душ (1), один примет просто душ(2), посуду будем мыть 15 минут в этот час (3), пять раз сходим в туалет (4), один раз постираем (5) (на практике всё это маловероятно):

(150+80)*2+80+15*12+5*6+50=460+80+180+30+50=800 литров. А мы помним, что реальная производительность насоса составляет 1500-2500 литром, т.е. мы имеем минимум двукратный максимальный запас производительности.

б) Рассмотрим теперь максимальную единовременную нагрузку на насос:

производительность насоса – 25-40 литров в минуту. Т.е. производительности стандартного насоса нам хватит на 2-3 одновременно работающих точки водопотребления без потери производительности. А ведь мы еще имеем гидробак, который помогает компенсировать потерю производительности при кратковременных дополнительных источниках водозабора. С учётом общей потребности в объёме воды (пункт а) мы и получаем, что стандартной производительности насосов нам вполне достаточно для любых бытовых целей.

3.4) Следует отметить, что многие линейки насосов с максимальным напором до 90-95 метров идут с кабелем (от 20 до 65метров). Длина кабеля в таких случаях обычно равняется максимальному расстоянию от поверхности земли до воды, при котором насос может использоваться в автоматических системах водоснабжения.

 Одними из самых известных насосов на российском рынке являются насосы фирмы Grundfos. Как было указано выше, у данного производителя в названии приведены реальные пользовательские параметры, поэтому у таких насосов от величины напора достаточно отнять 20 метров, чтобы получить максимальную величину расстояния до воды, при котором мы можем использовать насос для создания автоматической системы. Например, насос Grundfos SQ 2-70: 70-20=50. Т.е. данный насос можно использовать для автоматического водоснабжения, если расстояние до воды у Вас не превышает 50 метров.

 4) Перейдём теперь к рассмотрению вопроса укомплектации и монтажа насоса автоматикой и комплектующими.

Ключевые элементы автоматики и их назначение:

- Клапан обратный – предотвращает сброс давления в системе при отсутствии водопотребления

- реле давления – включает-выключает насос

- мембранный бак – обеспечивает цикличность работы насоса (создаёт кратковременный запас воды), продлевает моторесурс насоса.

4.1) Монтаж обратного клапана:

Клапан обратный устанавливается непосредственно на насос:

 

Стандартными резьбами на насосах являются 1” (25мм) или 11/4”(32мм) дюйма.

Примечание: стандартные резьбы всегда меряются в дюймах и по внутреннему диаметру. Поэтому, если Вы решите произвести замер трубы штангельциркулем, то ваш результат следует уменьшить на размер (получилось примерно 32 мм – это значит, что у Вас 25-ая труба (дюймовая), а если около 40 мм – то это 32-ая труба (дюйм с четвертью)).

4.2) Монтаж трубы, троса и кабеля:

1. Стандартная труба для систем водоснабжения – ПНД 32 (полиэтилен низкого давления диаметр 32). Такая труба стоит недорого, является пищевой, хорошо держит нагрузки, проста в монтаже и не лопается при замерзании. Диаметр 32 фактически является дюймовым (25), но мы рекомендуем ставить её и на насосы с выходным диаметром 11/4 (32мм), т.к. такое заужение не является существенным, что доказала практика. Также переходники для 32-й трубы всегда легко найти в продаже, в отличии от 40-х. Такую трубу мы ведём от насоса до автоматики. После автоматики разводка пойдёт уже той трубой, на которой Вы решили использовать для системы (полипропилен, железо, медь и т.д.). Диаметр трубы для внутренней разводки – ½ дюйма (15 мм).

 

2. Трос рекомендуется использовать исключительно из нержавейки, диаметр – 3-5 мм. Хотя некоторые используют трос в оплётке (цена намного ниже), но мы не рекомендовали бы так поступать, т.к. вероятность повреждения оплётки и сгнивания троса остаётся.

Категорически запрещается использовать фал (верёвочные троса) для установки центробежных насосов – в случае застревания насоса очень велика вероятность разрыва.

2.1 Зажимы для троса обычно бывают двух видов:

Оба зажима оправдали себя на практике. Главное, что зажимы следует ставить из нержавейки. Два ставим наверх (на оголовок или крепёжную арматуру), два – на насос. Трос между зажимами рекомендуется делать не в натяг.

3 Кабель для насоса бывает либо плоский, либо круглый:

Если у насоса кабель в комплекте, то у насосов со встроенными ПЗУ (пуско-защитное устройство) он обычно круглый трёхжильный, с вынесенными коробками ПЗУ наверх – плоский четырёхжильный. Проблем с монтажом коробок ПЗУ

никаких нет – в инструкции все написано, а что бы Вы не запутались – обычно клеммы в коробке ПЗУ ещё и окрашены в цвета кабеля.

4 Монтаж трубы, кабеля и троса мы производим, скрепляя их вместе через каждый метр (делая отступы 1,5-2 метра в начале и конце) скотчем армированным:

Принципиальной разницы между качественным скотчем и дешёвым в данном случае нет – фирменный скотч, конечно, крепче, но на качестве работ это не отразится. Поэтому здесь решать Вам, какой скотч Вы будете использовать (главное что бы он был армированным).

5 Трос на конце скважины мы крепим либо на оголовок

либо на кусор арматуры (и т.п.) – решать Вам.

4.3) Подбор бака мембранного для системы:

Для стандартных насосов минимально допустимый бак – 50 литров. Это связано с тем, что количество включений-выключений в час для насосов обычно находится в диапазоне 15-25 раз. Поэтому меньший размер бака даёт большую нагрузку на насос, приводя к его более быстрому износу. Но мы бы Вам рекомендовали брать бак не менее 80-100 литров (чем больше бак, тем меньше работает насос и более плавно меняется давление в системе). При таком размере цикличность работы насоса находится на нормальном уровне, значительно нивелируя при этом  перепад давления в системе (реле давления имеет разницу между включением-отключением около 1,4 бара, соответственно, давление в системе постоянно меняется на эту величину).

Важно: давление в баке перед запуском системы – 1,5 атмосферы. Даже если на баке стоит рекомендуемое давление в 2 атмосферы (бара), то мы бы всё равно рекомендовали Вам держать давление в баке в 1,5 атмосферы (макс 1,7). Связано это с тем, что большее давление приводит к фактическому уменьшению размера бака. Например, при давлении в 2,7 атм. бак при достижении давления отключения в  3 атмосферы (это стандартное давление отключения) будет фактически пустым из-за большой плотности воздуха. Это приведёт к частому включению-выключению насоса.

Как часто следует подкачивать гидробак:

гидробак следует подкачивать тогда, когда время включения-отключения насоса при водопотреблении увеличивается. В этом случае Вы:

1 Выключаете насос

2 Открываете кран(-ы) для свободного слива воды из системы (это обязательно, т.к. вода не сжимается под давлением)

3 Автомобильным насосом подкачиваете мембранный бак до давления в 1,5 атмосферы

4 Запускаете снова систему.

Вы часто встретите и в сети, и в инструкциях по эксплуатации насосов рекомендации, что мембранный бак следует подкачивать раз в три месяца (или любой другой срок). Но здесь важно понять, что эти рекомендации сродни тому, что кто-то бы рекомендовал колесо вашего автомобиля подкачивать в такой-то срок

Что ещё важно при подборе и монтаже гидробака:

а) вода в мембранном баке не контактирует со стенками самого бака, находясь в резиновой мембране (ёмкости): 

Но воду мы берём с глубины, а бак обычно ставим внутри помещения. Поэтому внутри бака образуется конденсат, что приводит к процессу коррозии. Чем тоньше стенки гидробака (т.е. чем легше сам гидробак),  тем быстрее он прогниёт.

б) при размерах бака 100 и более, очень важен размер фланца мембраны: если Вы приобретете ёмкий гидробак, но с малым диаметром фланца – проблемы вашим нервным клеткам при его замене гарантированы.

в) в больших баках (обычно от 100 литров) стоят ступенчатые мембраны, которые крепятся как со стороны фланца, так и с противоположной ему. В этом случае на баке имеется дополнительная резьба (для баков 100-200 литров это обычно ¾ дюйма). Если резьба стоит без заглушки – просто накрутите заглушку, что бы вода не бежала с этого выхода.

г) если Вы хотите высчитать объём гидробака более точным способом, то можете воспользоваться формулой:

V=(990*q*Pmax*Pmin)/n*(Pmax-Pmin)*Pб

V – искомый объём бака

n – количество включений насоса в час, 1/час;

Рmax - давление отключения насоса, бар;

Рmin – давление включения насоса, бар;

Рб – давление газовой подушки в баке, бар.

q-расчётный расход, л/сек.

Для определения вмещаемого в бак рабочего запаса жидкости можно воспользоваться формулой:

= V(Pmax-Pmin)/Pmax,л

 

4.4) Монтаж узла включения-выключения насоса:

Приведём две стандартных схемы монтажа.

1 Если бак берём горизонтальный, то автоматику можно монтировать с помощью стандартных пятивыводных штуцеров:

Реле давления при этом удобно отодвинуть:

Автоматика по элементам:

2 Если бак вертикальный, то автоматику удобно смонтировать на стену:

То же по элементам:

Рекомендация: как показывает практика, очень полезно ставить кран шаровый непосредственно на бак (если бак вертикальный – то уголок и кран). Смысл здесь в том, что если при запуске или в процессе эксплуатации что-то побежало, Вам не нужно ждать пока вода сбежит из гидробака – достаточно просто перекрыть кран. Примечание: нормальный объём воды в гидробаке – 30-40% от его объёма. При этом нужно учитывать, что величина объёма сливаемой жидкости из гидробака между отключением и включением насоса меньше этого значения. Эта величина будет зависить от параметров, выставленных на реле, а также давления в гидробаке.

 4.5) Настройка и монтаж реле давления:

1 Реле давления со снятой крышкой (для снятия крышки откручиваем винт реле (слева вверху на фото)):

Для присоединения проводов рассмотрим реле более подробно:

Провода от насоса подсоединяем к верхним клеммам (с надписью Motor; если не подписано – то есть схема на верхней крышке, если нет – то просто запоминаем, что верхние клеммы – под насос).

От сети провода подсоединяем к средним клеммам (с надписью Line).

Провода заземления подсоединяем к двум нижним  металлическим клеммам.

2 Настройка реле давления:

Диапазон настройки стандартного реле давления находится в диапазоне 1-5 атмосфер (бар).

Мы имеем две пружины для регулировки:

Большая (Р) – отвечает за давление включения.

Малая (∆Р) – отвечает за разницу между давлением включения и отключения.

Затягивая пружину по часовой стрелке, мы увеличиваем параметр, ослабляя против часовой – уменьшаем его.

Поясним на примере:

Пусть у нас имеются заводские настройки насоса 1,4-2,6 (где 1,4 – давление включения насоса, а 2,6 – давление отключения). Разница между включением-отключением составляет, таким образом, 1,2 атмосферы (бара). Для кратости назовём разницу РВО.

Регулировка большой пружины (Р):

Не меняя РВО=1,2, мы можем с помощью данной пружины поменять стартовое давление, например:

Зажимая пружину по часовой стрелке, мы можем получить значения: 1,6-2,8  1,7-2,9  2-3,2 и так далее. Ослабляя пружину против часовой стрелке, мы можем получить значения: 1,3-2,5  1,2-2,4 и так далее.

Регулировка малой пружины (∆Р):

Не меняя стартового давления (в нашем примере это 1,4), мы можем увеличить или уменьшить давление отключения, например:

Зажимая пружину по часовой стрелке, мы можем получить значения: 1,4-2,7  1,4-2,8 1,4-3 и так далее. Ослабляя пружину против часовой стрелке, мы можем получить значения:1,4-2,5  1,4-2,4 и так далее.

Как видим, всё предельно просто и доступно любому. Единственно, регулировка происходит опытным путём – покрутили-проверили:)

 

5) Перед автоматикой рекомендуется устанавливать фильтр первичной очистки – удобнее всего проточный:

 

6) Ну вот, собственно и всё, что нужно знать для монтажа автоматической системы с погружным насосом.

В заключение приведём примерную схему  монтажа: