АВТОМАТИЧЕСКИЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАГОРОДНЫХ ДОМОВ

Вспомним, как выглядело водоснабже- ние загородного дома не так давно. Высоким уровнем комфортного водоснабжения счита- лась следующая схема: в колодец или скважину устанавливался вибрационный или, например, поверхностный насос, который при необходи- мости включался и выключался вручную. Водой из колодца наполняли ведра, и уже из них брали воду на нужды водоснабжения.
Более продвинутым решением было напол- нение специальной емкости, располагавшейся, как правило, на чердаке, откуда самотеком вода поступала к точкам водоразбора.
Данные схемы применяются и сейчас. В основном это происходит из-за того, что
многие владельцы загородных домов не знают о возможностях современного насосного обо- рудования.
Появление автоматической насосной стан- ции совершило революцию в бытовом заго- родном водоснабжении. Данное оборудование позволило владельцам загородной недвижимо- сти достичь уровня комфорта водопользования, сравнимого с условиями квартиры, подключен- ной к городским сетям водоснабжения. Появи- лась возможность установить современное сан- техническое оборудование – унитаз, душевую кабину и пр.
Так что же представляет собой автоматиче- ская насосная станция?
Насосная станция – это насос водоснабже- ния (любой – погружной, поверхностный, даже
«Малыш») в комплекте с автоматикой, кото- рая способна реагировать на изменение давле- ния в системе водоснабжения, возникающего ВОДОСНАБЖЕНИЕ
при открытии/закрытии водоразборных кра- нов, и в зависимости от этого включающая или отключающая насос.
По типу работы автоматики насосные стан- ции делят на четыре поколения.
Первое поколение. Основными элемен- тами насосной станции являются реле давле- ния воды и гидроаккумулятор – бак с резино- вой мембраной, которая разделяет бак на две камеры – воздушную и водяную. В исходном состоянии в гидроаккумулятор со стороны воз- душного клапана закачан воздух до определен- ного давления. Гидроаккумулятор используется для компенсации гидроударов в системе водо- снабжения и защищает насос от частых включе- ний. Простота конструкции и низкая стоимость станций первого поколения позволяют им быть достаточно востребованными на рынке насос- ного оборудования.
Принцип работы станции. В исходном состо- янии, когда все водоразборные краны закрыты, вся система водоснабжения дома, от водоза- бора до кранов, находится под давлением, гидро- аккумулятор также заполнен водой, которая находится там под заданным давлением. Когда пользователь открывает кран, то сначала вода подается из гидроаккумулятора. Затем, когда вода в баке закончится, давление в системе упа- дет и реле давления включит насос. При закры- тии крана насос отключается не сразу, сначала заполнится гидроаккумулятор, затем давление достигнет порога отключения, и реле давления прекратит работу насоса. Все просто и надежно!
Возможности автоматики таких насосных станций обычно ограничены только включением и отключением насоса. Поэтому желательно доукомплектовать насосную станцию первого поколения как минимум защитой от «сухого хода», т. е. от работы без воды.
Это важно, так как при работе без воды насос может сгореть за несколько минут.
Основным отрицательным моментом насос- ных станций, оснащенных автоматикой первого поколения,являетсянестабильное,«плавающее»
давление, которое изменяется в зависимости от заполнения гидроаккумулятора; вторым недо- статком являются частые отключения насоса при долговременном водоразборе. Критичность данных недостатков находится в прямой зави- симости от того, как предполагается использо- вать насосную станцию. Например, если насос- ная станция преимущественно используется для полива, данные недостатки не будут оказывать существенного влияния. Если же станция исполь- зуется для водоснабжения дома, то любые скачки давления становятся критичными. Пользова- телю, принимающему душ, придется постоянно подкручивать кран, чтобы добиться приемлемой температуры воды, так как с падением давления в системе количество поступающей холодной воды будет уменьшаться, а затем, при включении насоса, опять увеличиваться.
Для исправления недостатков гидропневма- тической насосной автоматики и стали разраба- тывать устройства следующих поколений.
Второе поколение – автоматические насос- ные станции с электронной автоматикой.
Электронная автоматика позволила не только избавиться от недостатков станций первого ВОДОСНАБЖЕНИЕ
поколения, но и существенно уменьшить габа- риты насосной станции, так как стало возмож- ным отказаться от самого громоздкого и «каприз- ного» элемента – гидроаккумулятора.
Электронная насосная автоматика представ- ляет собой небольшой блок, устанавливаемый, как правило, на напорный патрубок поверхност- ного насоса. При наличии погружного насоса блок автоматики устанавливается в разрыв трубы в любом месте от насоса до первого крана.
Принцип работы станции. Сигналом для включения насоса является падение давле- ния ниже установленного, а выключается насос не после достижения определенного давле- ния, как в случае со станциями первого поко- ления, а в момент прекращения протока воды. Это позволило удалить из состава станции такой громоздкий элемент, как гидроаккумуля- тор, и добиться стабильной, без скачков дав- ления, работы насосной станции, так как насос не выключается на протяжении всего времени, пока открыт хоть один кран. В то время, когда закрыты все краны, проток через блок автома- тики прекращается, после чего насос работает еще несколько секунд, увеличивая давление во всей системе, а затем отключается. Элек- тронный блок автоматики оснащен функцией защиты от работы без воды, что предохраняет насос от выхода из строя в аварийных ситуациях. Блоки электронной автоматики насосных стан- ций продолжают совершенствоваться. Вводятся дополнительные сервисные функции, например: автоматический перезапуск в случае срабатыва- ния защиты, защита от долгой работы и циклич- ности (протечек), индикация режимов работы.
Третье поколение также представляет собой насосные станции с электронной автома- тикой. Но по сравнению со вторым поколением,
в третьем ставка сделана на еще большую мини- мизацию габаритов насосных станций и упро- щение монтажа. Электронная автоматика таких станций выполнена не отдельным бло- ком, а встроена прямо в корпус насоса. То есть внешне – это просто насос, поверхностный или погружной. Необходимо только подклю- чить трубы, и автоматическое водоснабжение готово!
Четвертое поколение – наиболее совершен- ные инновационные насосные станции. Данный тип станций оборудован частотными преобра- зователями. Принцип работы подобных станций известен давно, так как частотные преобразова- тели широко использовались для дорогостоя- щего промышленного насосного оборудования. Лишь сравнительно недавно, с развитием техно- логии производства преобразователей, удалось уменьшить их стоимость и размеры настолько, чтобы можно было их использовать для быто- вого водоснабжения.
Прежде всего следует рассказать о глав- ной особенности работы любого насоса: чем больше расход воды, тем меньше давле- ние в системе. То есть, когда пользователь одновременно открывает два крана, давле- ние на выходе из них будет меньше, чем если будет открыт один кран; если открыть три – еще меньше и т. д. Это может затруднить пользова- ние водопотребляющими приборами, такими как стиральные и посудомоечные машины, и даже помешать принять душ.
Управление насосом с помощью частотного преобразователя избавляет систему водоснаб- жения от этого недостатка. Необходимо просто выставить в блоке автоматики давление, кото- рое желательно получить на выходе из насоса... И все!
Кроме максимального комфорта насос- ные станции четвертого поколения имеют еще одно преимущество – существенная эконо- мия электроэнергии: чем медленнее враща- ется вал насоса и соответственно ниже пода- ваемая частота тока, тем меньше расходуется электроэнергии. Таким образом, при средне- статистической бытовой эксплуатации эко- номится до 40 % электроэнергии по сравне- нию с обычными насосами, что при достаточно большой мощности насоса весьма существенно. И, несмотря на то что насосные станции с частотной автоматикой несколько дороже обычных, эта разница быстро компенсируется экономией электроэнергии.
Теперь, после рассмотрения видов авто- матики, подробнее остановимся на описании самих насосов. Ведь они – «сердце» насосной станции.
1. Нормальновсасывающие и самовсасыва- ющие. Стоит отметить, что речь пойдет о самых популярных – центробежных насосах. Любой из этих насосов начнет работать только после того, как его гидравлическая часть будет запол- нена водой. У нормальновсасывающих насосов требуется первоначально заполнить водой весь всасывающий трубопровод. Самовсасывающие насосы могут поднять воду и без заполнения трубопровода.
Самовсасывающая способность может быть реализована по двум схемам: встроенный эжек- тор или самовсасывающий клапан. Большинство самовсасывающих насосов имеют встроенный эжектор, работа которого основана на принци- пах трубки Вентури. Это самый дешевый способ обеспечения всасывания воды насосной стан- цией, но и самый энергозатратный, так как эжек- тор тратит часть мощности электродвигателя на свою работу, даже когда этого не требуется. Фактически функция самовсасывания необхо- дима только при первом включении, когда тру- бопровод пуст. Дальше насос просто перекачи- вает жидкость. А эжектор продолжает работать, создавая дополнительный шум и понижая КПД насоса.
Второй способ самовсасывания представ- ляет больший интерес, но далеко не всякий производитель способен его реализовать. Это – самовсасывающий клапан. Он работает только в момент, когда это необходимо – всасывающий трубопровод не заполнен водой. Далее клапан отключается, и насос работает со своим макси- мальным КПД, просто перекачивая воду.
Примеры автоматических станций:
• со встроенным эжектором: «Джилекс Джамбо», Grundfos JP, да и, пожалуй, все готовые насо-
сные станции первого поколения;
• с самовсасывающим клапаном: Espa Aspri,
Espa Tecnopres, Grundfos MQ.
2. Одноступенчатые и многоступенча- тые. Для увеличения подающей мощности насоса необходимо увеличение диаметра рабо- чего колеса, соответственно увеличиваются габариты насоса, количество материала и стои- мость. Было найдено оптимальное решение: сде- лать конструкцию не с одним рабочим колесом, а с несколькими. Габариты такого насоса прак- тически не увеличиваются, шум снижается, цена увеличивается незначительно. Ну и конечно, это решение просто идеально для скважинных насо- сов, так как диаметр насоса в таком случае имеет большоезначение.
3. Материал гидравлической части. Гидрав- лическая часть может быть выполнена как из пла- стика, так и из нержавеющей стали. Так как все поверхностные бытовые насосы рассчитаны на перекачивание чистой воды без включений, не имеет большого значения, из какого мате- риала выполнена гидравлическая часть. Главное, чтобы сам материал был высокого качества.
4. Охлаждение. Не принципиальный момент для поверхностных насосов, кроме случаев, когда насос будет эксплуатироваться с недо- статком воздушного охлаждения, например в тесном закрытом коробе. В таком случае необ- ходимо будет водяное охлаждение.
Погружные насосы
1. Диаметр. При установке насоса в сква- жину диаметр погружного насоса является очень важным параметром. Алгоритм выбора доста- точно прост, так как погрузить насос в скважину меньшего диаметра, чем сам насос, невозможно. В то же время, если диаметр скважины позволяет разместить разные по диаметру насосы – выби- райте больший. Чем больше диаметр, тем меньше конструктивных ограничений.
2. Материал рабочих колес. Для колод- цев и открытых водоемов предпочтение сле- дует отдавать насосам с рабочими колесами из нержавеющей стали. Для скважин лучшим решением будет насос с пластиковой гидравли- ческой частью и системой «плавающих» рабочих колес. Данная система позволяет максимально увеличить возможность пропускания абразив- ных частиц. Но опять же следует обратить вни- мание на авторитет производителя. Пластик бывает разным!
3. Охлаждение. Для колодцев подойдут насосы только с внутренним охлаждением. Для скважин они также предпочтительней, но это не принципиально. Если глубина скважины очень
большая – подойдут насосы только с наружным охлаждением.
На основании сказанного выше возникает вопрос: какой насосной станции отдать пред- почтение – на базе погружного или поверх- ностного насоса? Таким образом, если усло- вия позволяют – всегда выбирайте погружной насос!
Основные преимущества погружного насоса: • простота эксплуатации в зимних условиях;
• бесшумная работа насоса в воде;
• самое главное – центробежный насос рабо-
тает только при наличии воды в корпусе, на 100 % это обеспечено только в погружном насосе. Он всегда работает так, как задумы- вали разработчики.
В поверхностном насосе самым слабым зве- ном является всасывающий трубопровод – он капризен, и система не застрахована от сбоев. К тому же один метр вертикального всасывания (или равная потеря на трении в трубе) умень- шает производительность насоса на 10 %.
Часто потребитель при выборе насоса ори- ентируется на его максимально возможные гидравлические характеристики, считая, что при максимально возможном создаваемом дав- лении будет достигнут максимальный расход. В действительности это не так. То есть если необходимо будет обеспечить подъем воды поверхностным насосом с глубины 8 метров, а максимальная глубина всасывания, кото- рая заявлена производителем, соответствует 8 метрам, то на выходе производительность составит 20 % от возможности насоса. В такой ситуации для нормальной работы системы водоснабжения пользователь будет вынуж- ден покупать насос большей мощности и затем переплачивать за напрасно потраченные кило- ватты. Таким образом, поверхностные насосы следует использовать только при небольшой глубине всасывания, или если другой вариант не возможен.
В заключение хочу еще раз отметить, что насосные станции – это не только готовые установки, собранные на производстве. В ряде случаев проще приобрести насос отдельно, автоматику отдельно. Собрать имеющиеся принадлежности воедино совсем не сложно даже для любителя, не говоря уже о профес- сионале.
Надеюсь, данная статья поможет обеспе- чить комфортное водоснабжение в загородном доме.