Необхідна потужність і витрата насоса: вважаємо разом!
Підбір насоса для будинку з відповідними технічними параметрами - найважливіше завдання при конструюванні водопроводу і опалення в приватному будинку. До покупки відповідного обладнання варто підійти дуже відповідально. Неправильний вибір обладнання майже завжди призводить до відмови і навіть шкоди вам чи вашому що тягне за собою зайві грошові витрати. Крім того, неправильно підібране устаткування найчастіше є причиною перевитрати електроенергії.
Гідронасоси мають не один десяток характеристик, але для безпомилкового вибору потрібно правильно розрахувати дві основні величини: натиск і витрату (продуктивність).
Напір - це сила тиску, яка віддається рідини і вимірюється в метрах водяного стовпа. Витрата - це кількість літрів рідини в одиницю часу. Зазвичай вимірюється в літрах на годину.
Розрахунок витрати насосу.
Розрахуємо необхідні параметри для насосу. Такий тип агрегатів повністю знаходиться в перекачується рідини і може піднімати її навіть з великої глибини. Продуктивність агрегату повинна бути трохи вище сумарної витрати води всіх споживачів. Для спрощення обчислення загального споживання води в системі наведена таблиця 1. У ній вказані значення витрати споживачів в приміщенні: унітаз, душ, водонагрівач, умивальник і т.д.
Табл.1
Після обчислення загальної витрати, потрібно знайти витрата системи. Для цього досить помножити сумарний витрата на показник 0,6 - 0,8. Цей коефіцієнт вводиться з поправкою на те, що в оселі навряд чи будуть паралельно працювати абсолютно всі споживачі. Отже, визначається витрата буде трохи нижче, ніж знайдений сумарний витрата. Для більш точного знаходження необхідної величини витрати можна скористатися таблицею 2. Важливо пам'ятати, що продуктивність насоса вказується в м3 / год, тому не забудьте перевести одиниці виміру, просто помноживши отриманий показник на 3,6.
Табл.2
Тепер розберемося в усьому вищевикладеному на конкретному прикладі. Нам потрібно розрахувати сумарний витрата системи для покупки занурювального насосу. Припустимо, що мова йде про невеликий заміському будинку.
Початкові дані:
Умивальник - 0,09 л / с;
Раковина з водорозбірних краном - 0,15 л / с;
Унітаз з бачком бочком - 0,1 л / с;
Пральна машина - 0,25 л / с;
Душова кабіна зі змішувачем - 0,09 л / с;
Кран для поливу саду на дачній ділянці - 0,3 л / с.
Знаходимо загальний витрата шляхом складання всіх вихідних даних: 0,09 + 0,15 + 0,1 + 0,25 + 0,09 + 0,3 = 0,98 л / с.
Використовуючи другу таблицю, визначаємо, що для нашого будинку витрата системи дорівнює 0,59 л / с. Потім обчислюємо 0,59 * 3,6 = 2,1 м3 / год.
Відповідно, для забезпечення системи водопостачання розглянутого будиночка потрібен занурювальний насос продуктивністю 2,1 м3 / год.
Розрахунок напору насосу
Для того, щоб визначити найбільш підходящу модель для представленого вище заміського будинку, необхідно розрахувати другий найважливіший показник занурювального насоса - натиск.
Насос знаходиться повністю в перекачується рідини, тому значенням висоти між джерелом і пристроєм нехтуємо.
Розрахунок проводимо за формулою:
Н необх. = Н втрат + Нгео + Н своб.
Н необх - шуканий необхідний натиск насоса,
Н втрат - сукупність втрат в системі (див. Таблицю 3),
Н своб. - величина вільного напору на вилив. Для розрахунку цю величину беруть рівною 15-20 метрів. Ці значення забезпечать зручне користування сантехнікою в будинку.
Н гео. - різниця висот знаходження насосного обладнання і найвищого елемента системи.
Втрати полімерних труб наведені в третій таблиці. Швидкість течії води в трубі певного діаметра вказана звичайним шрифтом. Жирним шрифтом наведені втрати напору на кожні 100 м горизонтального трубопроводу. У четвертій таблиці представлені ці ж значення для труб, виготовлених зі сталі. В останніх двох рядках таблиці наведені значення втрат в різних елементах системи (трійники, засувки, клапани). Для правильного розрахунку потрібно визначити протяжність всіх відрізків і число додаткових елементів водопровідної системи.
Табл.3
Табл.4
Займемося обчисленням величини напору свердловинного насоса.
Отже, дано:
Глибина колодязя - 30 м;
Відстань від поверхні грунту до водного дзеркала в колодязі (статичний рівень) - 10 м;
Динамічний рівень води в колодязі - 15 м;
Обсяг води, що добувається з колодязя за годину, дорівнює 3 м3 /;
Джерело видалений на 20 м від житла;
Зробимо розрахунок для двоповерхового котеджу. Припустимо, що сантехприлади знаходяться на другому поверсі. Тоді висоту беремо рівну 5 м.
Спочатку визначаємо Н гео за формулою. Н гео буде дорівнює сумі значення динамічного рівня і вищої точки системи водопостачання (в нашому випадку це санвузол).
Н гео. = 15 + 5 = 20 м
Потім розрахуємо суму втрат в системі. Нехай труби в системі будуть виконані з полімерних матеріалів. А також припустимо, що діаметр труб до будинку - 40 мм, а всередині будинку - 25 мм. Припустимо, що в даній системі є 3 зворотних клапана і 3 трійника. Продуктивність беремо рівну 2,1 м3 / год.
Тоді, спираючись на дані таблиць, визначаємо Н втрат = 2 * 20/100 + 16 * 5/100 + 3 * 5 + 3 * 5 = 31,2 м, або округлимо до 31 м.
Вільний напір для нашого прикладу візьмемо 20 м.
Отже, 20 + 31 + 20 = 71м - це необхідний натиск насоса. Округлимо до 70 м.
Проаналізувавши розрахунки, стає очевидним, що для потреб даного дачного котеджу потрібен насос з напором близько 70 м і продуктивністю 2,1 м3 / год.
Розрахунок необхідного гідроакумулятора для водопостачання території
Гидроаккумулятор, або гидробак є ще одним важливим елементом насоса. Це пристосування просто незамінне для стабільної і довговічної роботи насосного обладнання. Наявність гідроакумулятора дозволяє підтримувати постійний тиск в системі і захищає обладнання від передчасних поломок.
Наведемо вираз для визначення ємності гідроакумулятора:
V=((Q*1000*(1+Pвкл+∆P))/(4*nmax*∆P))*1/k
V - необхідний обсяг гідробака;
а - число включень насоса в годину;
Q - номінальний витрата насоса, який також можна розрахувати, як максимальна продуктивність мінус 40% від неї
Pвкл - тиск включення, бар;
ΔP - тиск включення насоса мінус тиск відключення насоса. Тиск включення - це максимальний тиск мінус 10%, а тиск виключення - це мінімальний тиск плюс 10%.
nmax - максимальна кількість включень насоса в годину. Цей параметр зазвичай дорівнює 100.
k - коефіцієнт, який прийнято вважати рівним 0,9.
Таким чином, знаючи тиск в системі, Ви можете розрахувати необхідний обсяг гідробака. Всі насосні станції оснащені гідробаком, оскільки це незамінна річ в системі водопостачання. Як правило, обсяги гідроакумуляторів рівні: 20 л, 50 л, 60 л, 80 л, 100 л, 150 л, 200 л і більше.
Розрахунок напору поверхневого насоса
Зважених насоси подають воду з баків, резервуарів, колодязів, а також відкритих водойм. Вони не занурюються у воду, а знаходяться на поверхні в той час, як в рідину опускається шланг. Характеризуються поверхневі насоси високу зносостійкість та надійністю роботи. Всмоктування таких пристроїв рідко перевищує позначку 9 метрів, але натиск буває вище 60 метрів. Продуктивність для самовсмоктуючого і погружного насоса визначається однаково, так що приступимо до розрахунку напору агрегату.
Знайдемо натиск поверхневого насоса, встановленого нижче джерела. Нехай резервуар встановлений під дахом, а насос в передпокої на першому поверсі котеджу. Використовуємо таку формулу:
Н необх. = Н втрат + Нгео + Н своб - Н висота резервуара
Н необх - шуканий натиск;
Н втрат - сукупність втрат в системі. Визначається, як і в випадку з колодязним апаратом;
Н своб. - величина вільного напору (15-20 метрів);
Н гео. - різниця між висотою насосного обладнання і найвищою точкою системи.
Н висота резервуара - висота між ємністю з водою і насосом.
Якщо агрегат встановлений вище резервуара або свердловини, то формула набуває такого вигляду:
Н необх. = Н втрат + Нгео + Н своб + Н висота резервуара.
В даному випадку величина різниці висот між насосом і колодязем підсумовується з іншими значеннями формули.
Визначаємо величину напору самовсасивющего поверхневого насоса.
Вихідні умови до розрахунку:
Свердловина видалена на 15 м від котеджу;
Глибина скважіни- 10 м;
Дзеркало води - 3 м;
Труба пристрої опущена на 5 м. Насос знаходиться поруч зі свердловиною.
Триповерховий котедж з ванною кімнатою на другому поверсі (висота 5 м);
Нгео беремо 5 м (відстань від обладнання до ванної кімнати).
Уявімо, що в нашій системі 2 зворотних клапана, кутовий поворот і 2 трійника. Труба, що знаходиться за межами котеджу має діаметр 32мм, а в будинку - 25 мм. Продуктивність потрібного нам пристрою дорівнює 3 м3 / год. Тоді сукупність втрат:
Н втрат = 4,8 * 15/100 + 11 * 5/100 + 2 * 5 + 2 * 5 + 1,2 = 0,96 + 0,55 + 10 + 10 + 1,2 = 22,47 м
Нсвоб = 20 м.
Н висота свердловини дорівнює 5 м.
Таким чином, Нтр = 5 + 23 + 20 + 5 = 53 м.
Виходячи з розрахунків, нам знадобиться насос з напором понад 50 м. Зверніть увагу, що в такій ситуації, можливо, краще вибрати занурювальний тип насоса.
Витрата і натиск циркуляційного насоса
До вибору циркуляційного насоса слід поставитися дуже серйозно, оскільки цей тип обладнання застосовується в автономних опалювальних системах приватних будинків. Вибір необхідної моделі здійснюється шляхом визначення напору і продуктивності обладнання. Тут необхідно враховувати теплоносій, який циркуляційний насос буде перекачувати.
Розрахунок потужності циркуляційного напору
Qн = Qнебх/(1,16*(tr – tx);
використовуємо цей вислів для визначення подачі (продуктивності) циркуляційного насоса.
Для обчислень потрібно дізнатися площа будинку і потужність котла (Qнеобх).
1,16 - показник кількість тепла, яке необхідно зрадити одиничної маси води, щоб її температура змінилася на одиницю;
tг - температура води на виході, вимірюється в градусах Цельсія;
tх - температура води на вході, вимірюється в градусах Цельсія;
Відзначимо, що різниця температур для класичної системи опалення дорівнює 20 градусів, для систем з низькою температурою - 10 градусів, для опалення «тепла підлога» -5-8 градусів.
Розрахуємо продуктивність циркуляційного насоса на прикладі приватного будинку. Площа будинку - 150 м2. Використовується труба діаметром 25 мм. Довжина трубопроводу 60 м. Система опалення має три труби. Температура води на виході - 90 градусів, на вході - 70. Втрата тепла приміщенням дорівнює 24 кВт.
Qн = 24кВт / (1,16 Вт * год / КГОКа * (90оС-70оС)) = 24000Вт / (1,16 * 20оС) = 2,8 м3 / год
Нам потрібен агрегат з подачею 2,8 м3 / год.
Розрахунок напору циркуляційного насоса
Для визначення напору циркуляційного насоса потрібно значення опору системи.
Щоб його вирахувати скористаємося наступним виразом:
Нтр= (R*L+∑Z)/(ρ*g)
Н тр - визначається натиск. Одиниця виміру - м.
R - величина втрат в прямій трубі, Па / м.
L - сукупна довжина трубопроводу для найвіддаленішої точки, м.
ρ - щільність води (1000 кг / м3). Якщо в якості теплоносія використовується інша рідина, то показник щільності потрібно уточнити в довіднику.
g - прискорення сили тяжіння - 9,8 м2 / с;
Z - показник запасу для додаткових елементів:
1,2 - для змішувача.
1,3 - для захисної арматури.
1,7 - для вентилів.
Дослідним шляхом знайдені значення опору для прямого трубопроводу. Вони коливаються від 100 до 150 і вимірюються в Па / м.
Спочатку знаходимо величину L = 3 * (60 + 5) = 195 м.
Загальна протяжність трубопроводу між джерелом тепла і найвіддаленішої точкою дорівнює 195 м.
Нехай в розглянутому прикладі встановлено 10 арматур і 10 вентелей.
Н тр = (0,015 * 195 + 10 * 1,3 + 1,7 * 10) / 1000 * 9,8 = (2,925 + 13 + 17) / 980 = 0,034 = 3м.
Таким чином, нам необхідно встановити пристрій з напором 3 м і подачею 2,8 м3 / год.
Витрата і натиск відцентрового насоса
Напір для відцентрового насоса обчислимо, використовуючи такий вираз:
Нт = (u*c*cosα)/g
u - окружна швидкість;
c - швидкість руху води;
α - кут між окружний і абсолютної швидкістю, 90 °.
Далі наша формула набуває вигляду
Нт = u2/g*(1-(ω/u)*cosβ
Показник β беремо 180 ° - α (90 °)
Частина енергії насоса йде на подолання опору в агрегаті. З цієї причини формула набуває вигляду:
Н = Нт*ηr*ε
ɳг - ККД агрегату. Зазвичай для формули беруть величини в діапазоні 0,8- 0,95;
ε - показник, що враховує число лопаток пристрою. Зазвичай 0,6-0,8.
Напір для погружного відцентрового насоса розраховують так само, як і для погружного свердловинного. Для поверхневого відцентрового пристрою використовуємо ті ж формули, що і для поверхневого насоса.
Правильне визначення необхідного напору і продуктивності насосів - це найважливіша частина роботи при виборі насосного обладнання. Магазин «Мій Мотоблок» радить Вам не лінуватися, а відповідально підійти до цього питання, і прорахувати за представленими формулами всі показники. Якщо Ви виконаєте цю рутинну, але не складну роботу, то зможете розрахувати оптимальні показники, і виберете такі пристрої, які будуть працювати тривалий час без перебоїв. Вибираючи ж насос «на око» Ви з високим ступенем ймовірності зіткнетеся або з недостатньою потужністю або продуктивністю агрегату, або з гідроударами, які руйнують обладнання та значно скорочують його термін служби.
Для того, щоб розрахувати оптимальні показники потужності і продуктивності насоса люди часто звертаються в ті фірми, які проектують системи опалення чи водопостачання в будинку. Це непоганий варіант, однак, хто знає, наскільки професійні співробітники там працюють. Саме тому, для розуміння всіх тонкощів і нюансів, і щоб убезпечити Вас від некоректного вибору обладнання, магазин «Мій Мотоблок» радить прорахувати всі показники самостійно.
Сподіваємося, наша стаття принесла Вам користь!