12 лучших насосных станций

Введение

Насосные станции являются важнейшим элементом систем водоснабжения и водоотведения. От работы комплекса сооружений и оборудования насосных станций во многом зависит общая надежность и экономическая эффективность подачи или отведения воды.

При проектировании насосной станции требуется обеспечить благоприятные гидравлические условия для работы агрегатов, подробно изложенные в . Поток воды к любому из насосов должен быть однородным и установившимся, без вихревых воронок и вовлечения воздуха в жидкость. При перекачке загрязненных вод конструкция приемного резервуара также должна препятствовать образованию осадка и поверхностной пены в приемной камере.

Согласно «ANSI/HI», 2012г. , проекты особо крупных или многонасосных станций рекомендуется проверять испытаниями на гидравлической или цифровой модели. Моделирование позволяет в полной мере оценить эффективность проектного решения в соответствии с гидродинамическим анализом насосной станции. 

К настоящему моменту существуют различные рекомендации по проектированию насосных станций, содержащие общие требования конструктивного оформления приемных камер и машзалов вне зависимости от типов применяемых насосов и их производителей . К сожалению, не все проекты удается выполнять в соответствии с ними, так как зачастую существуют серьезные ограничения в выделенных площадях, существующих геодезических условиях, строительных требований и пр. И для таких проектов моделирование работы будущей станции становится необходимостью. 

Рассматриваемый проект заглубленной канализационной насосной станции (КНС) с погружными агрегатами относится именно к крупным многонасосным нестандартным объектам. Для обеспечения надежности и бесперебойности эксплуатации КНС было принято решение о проведении математического моделирования ее работы с целью выявления и корректировки возможных недочетов принятых проектных решений. 

Совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана была построена и рассчитана математическая модель, основанная на предоставленной проектной документации.

Gardena 5000/5 Comfort Eco

​Фото:https://beru.ru

Главной особенностью модели является высокая производительность — 4500 литров в час. Она обеспечивается благодаря мощности двигателя 1100 Вт и максимальному давлению 5 атмосфер. Насос оснащен обратным клапаном и фильтром предварительной очистки, предохраняющими его от возврата воды и попадания внутрь грубых инородных частиц. Благодаря наличию настраиваемого эко-режима агрегат способен экономить до 15% электроэнергии. Владелец также может выбрать ручную или автоматическую настройку основных параметров. Для этого используется удобный многофункциональный переключатель.

Насосная станция 5000/5 Comfort Eco (1100 Вт)

Какую насосную станцию лучше купить

Для стабильной работы системы водоснабжения или перекачивания жидкости используется насосная станция. Чтобы правильно подобрать модель, отвечающую индивидуальным особенностям эксплуатации, необходимо учесть ряд параметров. К ним относятся высота подъема воды, объем гидроаккумулятора, материал изготовления, технические характеристики и способ установки.

Высота подъема является одним из ключевых критериев выбора оборудования. Она во многом зависит от типа насосной станции:

• Производительность одноступенчатых агрегатов невысока. Их высота подъема составляет 7-8 м, однако они обеспечивают стабильный напор и работают бесшумно.
• Многоступенчатые комплексы используют несколько рабочих колес, благодаря чему их эффективность существенно выше, а напор — мощнее.
• Забор воды с глубины до 35 метров могут осуществлять модели с выносным эжектором, однако стоят они намного дороже аналогов.

К основным техническим характеристикам насосной станции следует отнести производительность. Она определяет объем воды, который способно перекачивать оборудование, и ее давление в системе. Влияет на это и мощность. Для обеспечения нормального напора воды в нескольких расходных точках одновременно будет достаточно мощности станции до 2 кВт.

Объем накопительного бака влияет на частоту включения насоса и запас воды в случае отключения питания. Емкий резервуар способствует долговечности электрических обмоток и удобству использования системы водоснабжения при перебоях со светом. Оптимальным показателем объема бака для работы в частном доме является значение около 25 литров.

Следует обратить внимание на материал изготовления насосной станции. Он во многом определяет долговечность и допустимые условия содержания оборудования

Для установки в помещениях с повышенной влажностью рекомендуется выбирать модель, корпус и основные узлы которой выполнены из нержавеющей стали. Пластиковые рабочие колеса снижают стоимость агрегата, однако они менее устойчивы к износу, чем стальные или чугунные элементы.

Для продления срока службы насоса, стоит учитывать наличие систем защиты реле давления. Функции предохранения от сухого хода и перегрева обеспечат отключение насосной станции при отсутствии воды или превышении допустимой температуры силового агрегата.

Сравнение технических характеристик и стоимость

Для начала стоит напомнить, какие насосные станции сегодня применяются для автономного водопровода. Во-первых, это насосные установки со встроенным эжектором, которые поднимают воду с глубины вплоть до 45 метров. Отличаются надежностью и долговечностью. Большинство таких станций работает с повышенным шумом, что не позволяет разместить устройство вблизи жилого дома.

Насосные станции Марина работают практически бесшумно, в чем и есть их основное отличие от других установок.

Приспособления с выносным эжектором работают бесшумно и потребляют небольшое количество энергии. Многие модели таких установок имеют относительно небольшой КПД, что также ставит их в невыгодное положение перед устройством итальянского производства Marina.

Есть и станции, которые работают без помощи эжектора путем всасывания воды с использованием гидравлических компонентов. Среди преимуществ стоит отметить бесшумность работы и экономию электроэнергии. Не все модели обладают отличной производительностью.

Устройства этой марки отличаются также и между собой, в основном, по своим техническим характеристикам. Окончательная стоимость устройства будет во многом зависеть от таких показателей, как:

• мощность двигателя;
• производительность;
• напряжение;
• напор;
• высота всасывания;
• объем гидроаккумулятора и т. д.

Немаловажную роль играет и вес оборудования. Средние цены колеблются в пределах 700−1200 рублей.

Насосная станция для частного дома: схема подключения

Подключение смонтированного оборудования и трубопроводов подробно описаны в интернете. Ограничимся кратким описанием последовательности работ. Для того, чтобы подключить насосную станцию, следует:

1. установить эжектор и закрепить в нижней его части фильтр грубой очистки;
2. сгоном нужной длины с соединениями с обеих сторон соединить эжектор с всасывающим трубопроводом, для герметичности использовать лен или уплотнительную ленту;
3. к насосу всасывающий и сетевой трубопроводы закрепить согласно инструкции по монтажу;
4. систему заполнить водой, подключить к сети и включить насос.

Правильный выбор

Любая станция выбирается по следующим принципам:

1. Максимальному показателю глубины всасывания. Этот параметр рассчитывает расстояние от оси насоса до располагаемой ниже его поверхности воды.
2. Нагнетаемому давлению. Под этим показателем понимается максимальное давление, развиваемое насосной установкой.
3. Производительности. В данном случае подразумевают количество жидкости, перекачиваемое за одну единицу времени. Производительность рассчитывается, когда вода в насосе неподвижна, а сам прибор не подключен к сети.

Сегодня различают следующие типы насосного оборудования:

1. Самовсасывающий насос. Глубина всасывания доходит до 9 метров. Подобная система слаженно работает даже тогда, когда насос не до краев переполняется водой.
2. Многоступенчатые насосы. У этих приспособлений более высокие показатели производительности. Шумят они негромко, но стоят дорого.
3. Насосы вихревого типа. Этот прибор способен обеспечить большой напор. Но для него характерны меньшие показатели всасывания и производительности.

Чтобы сделать правильный выбор, необходимо заранее определять величину напора, который станция должна развивать

Также важно знать характеристики производительности системы

Многочисленные положительные отзывы подтверждают, что оборудовать насосные станции у себя дома или на даче – это отличное решение. Особенно актуально использовать их, когда речь идет о дачном сезоне обильных поливов.

Типы насосных станций и расстояние до зеркала воды

Различают насосные станции со встроенным и выносным эжектором. Встроенный эжектор является конструктивным элементом насоса, выносной представляет собой отдельный внешний узел, погружаемый в скважину. Выбор в пользу того или иного варианта зависит в первую очередь от расстояния между насосной станцией и зеркалом воды.

С технической точки зрения эжектор – устройство довольно простое. Его главный конструктивный элемент – сопло – представляет собой патрубок с зауженным концом. Проходя через место сужения, вода приобретает заметное ускорение. В соответствии с законом Бернулли вокруг потока, движущегося с повышенной скоростью, создается область с низким давлением, т. е. возникает эффект разряжения.

Под действием этого разряжения в трубу засасывается новая порция воды из скважины. В итоге насос тратит меньше энергии для транспортировки жидкости на поверхность. Возрастает эффективность насосного оборудования, равно как и глубина, с которой можно закачивать воду.

Насосные станции с встроенным эжектором

Встроенные эжекторы обычно помещаются внутри корпуса насоса или располагаются в непосредственной близости от него. Это позволяет уменьшить общие габариты установки и несколько упростить монтаж насосной станции.

Максимальную эффективность такие модели демонстрируют, когда высота всасывания, т. е. расстояние по вертикали от входного патрубка насоса до уровня зеркала воды в источнике, не превышает 7-8 м.

Разумеется, следует учитывать еще и расстояние по горизонтали от скважины до места размещения насосной станции. Чем больше длина горизонтального участка, тем меньше глубина, с которой насос способен поднимать воду. Например, если насос установлен непосредственно над источником воды, он сможет поднять воду с глубины 8 м. Если тот же самый насос удалить от точки водозабора на 24 м, то глубина поднятия воды уменьшится до 2.5 м.

Помимо низкой эффективности при больших глубинах залегания зеркала воды подобные насосы обладают еще одним явным недостатком – повышенным уровнем шума. К звуку от вибрации работающего насоса добавляется шум воды, проходящей сквозь сопло эжектора. Именно поэтому устанавливать насос с встроенным эжектором лучше в отдельном подсобном помещении, за пределами жилого здания.

Насосная станция со встроенным эжектором.

Насосные станции с выносным эжектором

Выносной эжектор, представляющий собой отдельный небольшой блок, в отличие от встроенного может находиться на значительном удалении от насоса – он подключается к погружаемой в скважину части трубопровода.

Выносной эжектор.

Для работы насосной станции с выносным эжектором требуется двухтрубная система. Одна из труб служит для подъема воды из скважины на поверхность, по второй часть поднятой воды возвращается вниз, в эжектор.

Необходимость прокладки двух труб накладывает некоторые ограничения на минимально допустимый диаметр скважины, предусмотреть это лучше еще на стадии проектирования устройства.

Подобное конструктивное решение, с одной стороны, позволяет существенно увеличить расстояние от насоса до зеркала воды (с 7-8 м, как у насосов с встроенными эжекторами, до 20-40 м), но с другой – ведет к уменьшению КПД системы до 30-35%. Впрочем, получив возможность значительно увеличить глубину забора воды, вы легко смиритесь с последним.

Если расстояние до зеркала воды на вашем участке не слишком глубоко, то нет необходимости монтировать насосную станцию непосредственно возле источника. Это значит, что у вас появляется возможность отдалить насос от скважины без заметного снижения эффективности.

Как правило, такие насосные станции располагают непосредственно в жилом доме, например, в подвальном помещении. Это обеспечивает повышение срока службы оборудования и упрощение процедур настройки системы и профилактических работ.

Еще одним несомненным достоинством выносных эжекторов является существенное снижение уровня шума, производимого работающей насосной станцией. Шум воды, проходящей через эжектор, установленный глубоко под землей, уже не побеспокоит жильцов дома.

Насосная станция с выносным эжектором.

Построение модели

В качестве исходной модели была выдана 3D модель насосной станции.

Для удобства насосным агрегатам и отделениям насосной станции присвоены порядковые номера (рис. 2).

Для проведения расчетов использовался программный пакет STAR-CCM+, работа с которым рассматривалась в для моделирования проточной части насосного агрегата. Для расчетов в этом пакете необходимо из данной модели получить расчетную область. При решении данной задачи использовались разные математические модели физических процессов в насосной станции. Для получения данных о поведении жидкости в станции необходимо моделировать многофазное турбулентное течение жидкости.

В процессе расчета использовались следующие уравнения гидродинамики: 

Уравнение неразрывности жидкой среды:

 u – осредненные по времени проекции скоростей жидкости на соответствующие оси. Так как для моделирования турбулентного течения в данной работе использовалась модель турбулентности из класса RANS (Модели турбулентности на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса) все рассчитываемые величины являются осредненными по времени.

Уравнение изменения количества движения осредненное по времени:

Система уравнений Рейнольдса является незамкнутой в связи с наличием неизвестных Рейнольдсовых напряжений. Замыкание системы производится с использованием k-ω модели турбулентности.

Модель дополняется двумя дополнительными уравнениями переноса кинетической энергии турбулентности и относительной скорости диссипации этой энергии:

При численном моделировании использовался метод контрольного объема. Суть метода состоит в следующем:

Расчетная область (рис. 3) разбивается на множество мелких ячеек. Размеры ячеек колеблются от 38 мм до 150 мм в зависимости от геометрического расположения в станции. Каждая ячейка представляет собой замкнутую область течения жидкости или газа, для которой производится поиск полей макроскопических величин (например, скорости, давления), описывающих состояние среды во времени и удовлетворяющих определенным законам, сформулированным математически. 

Расчетная сетка имеет различную топологию. В ядре потока ячейки представляют из себя многогранники различной формы и размеров, вблизи твердых стенок ячейки представляют из себя многогранные призмы, вытянутые в направлении перпендикулярном стенке (такой подход при построении стеки позволяет рационально распределить расчётные ячейки вблизи твердых стенок, где наблюдается изменение скорости потока с большим градиентом в перпендикулярном стенке направлении). При данном расчете количество ячеек расчетной сетки составило около 3 млн. ячеек. 

Для решения поставленной задачи необходимо было поставить начальные и граничные условия. В качестве начальных условий задавался уровень жидкости в станции. Расчеты проводились для уровней 0,8м, 1,5м и 2 м от дна приемного резервуара (далее уровень воды в станции указывается от дна). 

Граничные условия были представлены тремя величинами: 

• Давление на верхней стенке модели, равное атмосферному;
• Скорость на входе в станцию;
• Скорость на входе в насос

Стоит отметить, что скорость на входе в насос задавалась как совокупность окружной и осевой составляющей. При этом окружная составляющая характеризовала закрутку потока на входе в насос (закрутка потока за счет вращения рабочего колеса), а осевая – расход по нормали к входному сечению.

Гидроаккумулятор насосной станции

Гидроаккумулятор, являющийся функционально важным узлом насосной станции, представляет собой герметичную металлическую емкость, подключаемую к выходному штуцеру насоса.

Устройство гидроаккумулятора

Внутри бака имеется эластичная мембранная перегородка, изготавливаемая обычно из натуральной резины или искусственного бутилкаучука.

Мембрана делит резервуар на две камеры – воздушную и жидкостную. Сочлененное с гидроаккумулятором реле давления определяет давление воды в жидкостной камере бака и на основании полученных данных управляет работой насоса.

Материалом для изготовления гидроаккумулятора традиционно является сталь. Если мембрана имеет грушевидную форму, то вода контактирует только с ней, и, значит, возможность коррозии внутренних стенок бака полностью исключена.

Гидроаккумулятор с грушевидной формой.

1. Металлический бак.2. Ниппель для подкачки воздуха.

3. Грушевидная мембрана.4. Штуцер для подключения к насосу.

Если используется плоская мембрана, разделяющая резервуар на две части, то на его металлические стенки наносят защитное полимерное покрытие.

Снаружи бак из низкоуглеродистой стали защищает от атмосферной влаги эмалевое покрытие. Если предполагается устанавливать насосную станцию за пределами отапливаемого помещения, то следует отдать предпочтение гидроаккумулятору из нержавейки.

Гидроаккумулятор из низкоуглеродистой стали, покрытый эмалью.

Гидроаккумулятор из нержавеющей стали.

Назначение и принцип действия гидроаккумулятора

Жидкостная камера заполняется водой, под действием создаваемого ей давления эластичная перегородка деформируется. При падении давления в результате расхода воды пользователями мембрана распрямляется, и происходит выброс новой порции жидкости из бака.

Таким образом, гидроаккумулятор обеспечивает подачу воды к точкам водоразбора даже при неработающем насосе. Более того, он ограничивает число включений насоса. Внутри резервуара хранится определенный запас жидкости, а потому нет необходимости включать насос каждый раз, как вы открываете кран.

Обычно расход воды из гидроаккумулятора до повторного наполнения составляет половину его полного объема. Например, из 20-литрового бака можно спокойно выкачать 10 л воды, не включая при этом насос. А чем реже последний включается, тем дольше прослужит.

Некоторые поверхностные насосы допускают большую частоту запусков – до 30-100 раз в час. Однако частые пуски/остановки существенно снижают срок службы электродвигателя – ресурс отдельных узлов устройства вырабатывается преждевременно. Идеальным с этой точки зрения вариантом считается, когда число включений/выключений насоса не превышает 10-20 раз в сутки.

Гидроаккумулятор не только создает давление в водопроводной сети дома, служит ограничителем числа повторно-кратковременных включений насоса, хранит в себе запас воды. Еще он позволяет избежать гидравлических ударов – резких скачков давления в системе.

Как выбрать объем гидроаккумулятора

Объем гидроаккумулятора может варьироваться в зависимости от модели от 8 до 100 и более литров. Выбор размера гидробака зависит от суммарного водопотребления, глубины скважины, длины трубопровода и параметров насоса. Совместно с насосами мощностью до 1.2 кВт рекомендуется использовать гидроаккумуляторы емкостью 20-24 л, для насосов мощностью 1.5-2 кВт больше подойдут баки на 50-60 л.

Какой объем можно считать оптимальным? Чем больше, тем лучше, но до определенных пределов. Теоретически, чем больше объем гидроаккумулятора, тем надежнее защищен насос от частых запусков. Однако практика показывает, что увеличение объема резервуара до 100-200 л очень часто приводит к снижению комфортности пользования водопроводом: пользователь вынужден мириться с тем, что напор воды, льющейся из крана, плавно снижается.

Пользователи, имеющие большой опыт эксплуатации насосных станций, единодушны во мнении, что наиболее удобен гидроаккумулятор объемом 16-24 л. Следует иметь в виду, что при необходимости вы всегда сможете подключить к водопроводной магистрали дополнительный гидроаккумулятор нужного вам объема.

Что представляет собой насосная станция Марина?

автоматической подачи воды,

Конструкция устройства выполнена таким образом, что воду можно качать как из небольших водоемов, так и из глубоких колодцев, баков и скважин. Производство таких насосных станций происходит более 60 лет, за этот промежуток времени приспособление завоевало популярность среди многих потребителей, включая крупные предприятия и организации.

Насосная станция способствует осуществлению бесперебойной подачи воды в загородные коттеджи, на дачные участки, также позволяет повысить давление в магистральных водопроводах.

Кроме того, станцию можно использовать для орошения дачных участков — принцип работы довольно простой и не требует каких-либо особенных навыков.

Что представляет собой насосная станция Марина?

Это комплексная установка, предназначенная для автоматической подачи воды, что позволяет правильно устроить добычу и водораспределение практически на любом участке.

Конструкция устройства выполнена таким образом, что воду можно качать как из небольших водоемов, так и из глубоких колодцев, баков и скважин. Производство таких насосных станций происходит более 60 лет, за этот промежуток времени приспособление завоевало популярность среди многих потребителей, включая крупные предприятия и организации.

Насосная станция способствует осуществлению бесперебойной подачи воды в загородные коттеджи, на дачные участки, также позволяет повысить давление в магистральных водопроводах.

Кроме того, станцию можно использовать для орошения дачных участков — принцип работы довольно простой и не требует каких-либо особенных навыков.

Конструкция насосной станции

Корпус устройства изготовлен из чугуна или стали, которые отличаются высокой устойчивостью к коррозии. Благодаря хорошим эксплуатационным характеристикам приспособления, станция способна обеспечивать постоянный напор жидкости и ее подачу, а также поддержку требуемого давления.

Насосный прибор оснащен надежным защитным механизмом, который нужен для того, чтобы остановить работу устройства при большом электрическом напряжении.

Конструкция функционирует по следующему принципу:

• внутри эжектора находится специальная трубка небольших размеров;
• с помощью этой трубки насос автоматически производит всасывание воды;
• одна часть воды идет непосредственно в бак, другая часть всасываемой жидкости рециркулируется и позволяет осуществлять процесс самовсасывания.

Основные элементы, из которых состоит конструкция данного устройства итальянского производства:

• мембранный бак;
• манометр;
• агрегат, позволяющий выполнять всасывание воды;
• специальное реле давления.

Классификация насосных станций

Существует несколько видов классификации насосных станций:

1. По типу всасывания:

• станции с выносным эжектором;
• станции со встроенным эжектором.

2. По типу подачи:

• В накопительный бак – емкость в верхней части дома, куда подается насосом вода, а затем самотеком распределяется по точкам отбора.
• В гидроаккумулятор (мембранный бак) – емкость, поддерживающую давление в сети. Гидроаккумулятор можно устанавливать в любой части дома, включая подвал.

3. По типу источника воды:

• Поверхностные. Насос в таких станциях находится на поверхности, а всасывающий шланг опускается в пруд, колодец, скважину и т.д.;
• Погружные. Насос опускается в воду полностью, иногда на большую глубину.

Termica Comfortline TL PI 15

​Фото:https://beru.ru

Основным материалом, использованным при изготовлении этой модели, послужила нержавеющая сталь. Все важные элементы конструкции устойчивы к возникновению коррозии и износу. Особенностью насосной станции является удобная регулировка мощности. Три рабочих режима обеспечивают удобное пользование системой для решения различных задач, а заодно позволяют экономить электричество. Максимальный напор составляет 15 метров, пропускная способность — 1,5 м³/ч. Агрегат может быть установлен в любом положении. Он оснащен защитой от перегрузки и автоматическим реле, что позволяет забыть о необходимости частого технического обслуживания устройства.

Циркуляционный насос TL PI 15 (120 Вт)

Конструкция канализационных станций

Станция работает самостоятельно, в автоматическом режиме, поэтому уже нет необходимости вручную отключать или включать насосы, контролировать уровень высоты стока. Чтобы обеспечить удобство работы, крупные станции оборудуются системой вентиляции, смотровой площадкой и щитом для управления станцией, расположенным за ее пределами.

Корпуса станций изготавливаются из разнообразных материалов – нержавеющей стали, армированного стеклопластика, полиэтилена низкого давления. В них устанавливаются дренажные насосы, от количества которых зависит производительность станции. Их погружные элементы крепятся на металлических подушках, некоторые из которых обрабатываются герметизирующим слоем. Многие станции оборудованы специальными фильтрами, задерживающими крупные фракции и не пропускающие их в общий сток.

Если случилась авария, система автоматически отключается и насосы перестают работать.

Выводы

1. Расчет минимальных уровней воды в насосных станциях по эмпирическим зависимостям может содержать существенную погрешность, возникающую в связи с отсутствием учёта конкретных геометрических и гидродинамических характеристики станции. 
2. Гидродинамическое моделирование позволяет спрогнозировать поведение воды в станции в различных режимах работы насосов и предсказать воронкообразование с попаданием воздуха в насос, наличие нестационарных вихревых структур на входе в насос, наличие застойных зон в станции и т.п.
3. Проведение гидродинамического моделирования является желательной процедурой при проектировании крупных гидротехнических сооружений, так как позволяет на этапе проектирования с минимальными затратами ресурсов выявить все ошибки и недочеты проекта.