Як вибрати поверхневий насос, основні характеристики

Як вибрати поверхневий насос: основні характеристики

Поверхневий насос - це пристрій, який встановлюється на поверхні землі або в спеціальному приміщенні і забирає воду через трубопровід, що всмоктує. Принцип роботи ґрунтується на створенні розрідження у всмоктувальній частині, що дозволяє піднімати воду з глибини до 8-9 метрів. На відміну від занурювальних насосів, він не опускається у воду, а хитає її з відстані.

Основні сфери застосування поверхневих насосів включають водопостачання приватних будинків та дач, полив садових ділянок та теплиць, підвищення тиску у існуючих системах водопроводу. Ці насоси ефективно працюють із неглибокими свердловинами, колодязями, відкритими водоймами та ємностями. Їх часто використовують для відкачування води із підвалів, басейнів та технічних резервуарів.

Переваги поверхневих насосів полягають у простоті обслуговування та ремонту, доступності для огляду, можливості встановлення в опалювальному приміщенні. Вони дешевші занурювальних аналогів на 30-50% при однаковій продуктивності. Основне обмеження - максимальна глибина всмоктування 7-8 метрів в ідеальних умовах, на практиці часто не більше 5-6 метрів через втрати в трубопроводі та фітинги.

Продуктивність (подача) – ключова характеристика

Продуктивність насоса вказує, який обсяг води він здатний перекачати за одиницю часу. Вимірюється в літрах за хвилину (л/хв), кубічних метрах за годину (м³/год) або літрах за годину (л/год). Для побутових потреб стандартна сім'я з 4 осіб споживає 150-200 л/год у піковий годинник, включаючи душ, миття посуду та прання.

Розрахунок необхідної продуктивності залежить від конкретних завдань. Для поливу городу площею 6 соток знадобиться насос продуктивністю 1000-1500 л/год. Наповнення басейну об'ємом 20 м насосом продуктивністю 3000 л/год займе близько 7 годин. При виборі насоса для водопостачання будинку враховують кількість точок водорозбору та одночасно їх використання.

Далі важливо розуміти, що продуктивність насоса залежить від висоти підйому води. При максимальному тиску продуктивність близька до нуля, при нульовому тиску досягає максимального значення. Наприклад, насос із заявленою продуктивністю 3600 л/год при підйомі на 10 метрів видасть лише 2400 л/год, а на висоті 20 метрів – близько 1200 л/год.

Після визначення необхідної продуктивності вивчають графіки продуктивності конкретних моделей. Ці графіки показують залежність подачі від напору та допомагають вибрати насос, який ефективно працюватиме в конкретних умовах. Точка перетину необхідних параметрів напору та продуктивності повинна знаходитись у робочій зоні насоса, бажано в діапазоні 60-80% від максимальних значень.

Натиск (висота підйому) та його значення

Напір насоса характеризує його здатність піднімати воду на певну висоту та вимірюється в метрах водяного стовпа (м ст.ст.) або барах (1 бар ≈ 10 м ст.ст.). Розрізняють максимальний натиск - граничну висоту підйому при нульовій продуктивності, і робочий натиск - висоту підйому при потрібній продуктивності.

Розрахунок необхідного натиску включає вертикальну складову (глибина джерела плюс висота подачі) та горизонтальну (втрати тиску в трубах). Для підйому води з глибини 6 метрів та подачі на висоту 5 метрів потрібно мінімум 11 метрів напору. Додатково враховують втрати у трубопроводі – приблизно 1 метр напору на кожних 10 метрів горизонтальної ділянки при діаметрі труби 25 мм.

Потім необхідно врахувати вплив діаметра труб втрати напору. У трубі діаметром 20 мм втрати становлять 1,5-2 метри на кожні 10 метрів довжини, у трубі 32 мм – лише 0,3-0,5 метра. Тому для довгих трубопроводів економічно вигідніше використовувати труби більшого діаметру, навіть якщо це збільшить початкові витрати.

При виборі насоса передбачають запас по натиску 15-20% для компенсації зношування обладнання, засмічення фільтрів та сезонних коливань рівня води. Якщо розрахунковий тиск становить 25 метрів, вибирають насос з максимальним тиском 30-32 метри. Це забезпечить стабільну роботу системи протягом усього терміну експлуатації.

Потужність насоса та енергоспоживання

Номінальна потужність електродвигуна насоса впливає на його продуктивність та енергоспоживання. Побутові поверхневі насоси мають потужність від 370 до 2200 Вт. Насос потужністю 750 Вт забезпечує продуктивність 3000-4000 л/год. при натиску 35-40 метрів. Збільшення потужності до 1100 Вт підвищує продуктивність до 5000-6000 л/год за того ж натиску.

Енергоефективність різних типів насосів відрізняється значною мірою. Відцентрові насоси з одноступінчастим робочим колесом мають ККД 45-65%, багатоступінчасті – 60-75%. Сучасні насоси із частотним регулюванням досягають ККД 80-85%. Вибір енергоефективної моделі є особливо важливим при інтенсивному використанні насоса.

Наступним кроком розраховують споживання електроенергії та експлуатаційні витрати. Насос потужністю 1000 Вт під час роботи 8 годин на день споживає 8 кВт⋅год електроенергії. За вартості 1,68 грн за кВт·год денні витрати становитимуть 13,44 грн, місячні – близько 400 грн. За поливний сезон (5 місяців) витрати на електроенергію досягнуть 2000 грн.

Важливо також враховувати співвідношення потужності та продуктивності при виборі конкретної моделі. Насос потужністю 750 Вт може мати продуктивність від 2500 до 4500 л/год залежно від конструкції та якості виготовлення. Більш ефективні моделі забезпечують більшу продуктивність за тієї ж потужності, що знижує експлуатаційні витрати та окупає різницю в ціні за 2-3 роки експлуатації.

Висота всмоктування – критичний параметр

Максимальна теоретична висота всмоктування поверхневого насоса становить 10,33 метра за ідеальних умов (атмосферний тиск на рівні моря, температура води 4°C). На практиці ефективна висота всмоктування не перевищує 7-8 метрів, а в реальних умовах експлуатації часто обмежується 5-6 метрами через втрати в трубопроводі та недосконалість самого насоса.

Фактори, що впливають на висоту всмоктування, включають діаметр труби, що всмоктує, кількість поворотів і фітингів, стан зворотного клапана. Труба діаметром 25 мм знижує максимальну висоту всмоктування на 1-1,5 метра проти трубою 32 мм. Кожен поворот на 90 ° або зворотний клапан зменшують ефективну висоту ще на 03-05 метра.

Далі слід зважати на особливості роботи з різною глибиною джерела. При глибині до 3 метрів насос працює стабільно та забезпечує заявлену продуктивність. На глибині 5-6 метрів продуктивність знижується на 15-25%, збільшується час заповнення системи під час першого запуску. При глибині понад 7 метрів можливі зриви подачі води, особливо у спеку коли вода нагрівається.

Способи збільшення ефективності всмоктування включають використання труб максимально можливого діаметра, мінімізацію кількості поворотів та фітингів, встановлення якісного зворотного клапана. Розміщення насоса якомога ближче до джерела води також покращує всмоктувальні характеристики. Деякі моделі оснащуються ежекторами, які підвищують глибину всмоктування до 9-10 метрів.

Тип робочого колеса та конструктивні особливості

Відцентрові насоси з одноступінчастим робочим колесом забезпечують високу продуктивність за відносно невеликого натиску – зазвичай до 35-40 метрів. Вони прості за конструкцією, надійні та мають доступну ціну. Багатоступінчасті насоси використовують кілька послідовно встановлених робочих коліс, що дозволяє досягати напору 60-80 метрів за збереження високої продуктивності.

Самовсмоктувальні насоси відрізняються спеціальною конструкцією корпусу, яка дозволяє автоматично видаляти повітря з лінії, що всмоктує. Вони можуть запускатись без попереднього заповнення системи водою, що особливо зручно при сезонному використанні. Час самоусмоктування з глибини 4 метри становить 3-5 хвилин, з глибини 6 метрів – 5-8 хвилин.

Потім розглядають вихрові насоси, які створюють високий тиск при відносно невеликій продуктивності. Вони ефективні підвищення тиску в системах водопостачання і можуть забезпечувати напір до 60-70 метрів при продуктивності 1000-2000 л/год. Конструкція вихрового колеса дозволяє перекачувати воду із невеликою кількістю повітря без втрати продуктивності.

Матеріали виробництва істотно впливають на довговічність насоса. Корпус із чавуну забезпечує максимальну міцність та довговічність – до 15-20 років експлуатації. Нержавіюча сталь стійка до корозії та підходить для агресивних середовищ, термін служби 10-15 років. Пластикові корпуси легші і дешевші, але менш довговічні – 5-8 років при інтенсивному використанні.

Тиск: робочий та максимальний

Робочий тиск у системі визначається потребами споживачів і зазвичай становить 1,5-3,0 бар для побутових потреб. Для нормальної роботи душа потрібен тиск не менше 1,5 бар, для пральної машини - 1,0 бар, для поливу - 2,0-2,5 бар. Насос повинен забезпечувати цей тиск при потрібній продуктивності на всіх точках водорозбору.

Максимальний тиск насоса показує граничні можливості обладнання та має перевищувати робоче в 1,5-2 рази для забезпечення запасу міцності. Насос з максимальним тиском 4 бар може стабільно працювати при робочому тиску 2-2,5 бар. Перевищення робочого тиску 80% від максимального призводить до швидкого зносу підшипників та ущільнень.

Важливо розуміти вплив тиску термін служби устаткування. Робота насоса при тиску близькому до максимального скорочує ресурс у 2-3 рази через підвищені навантаження на всі вузли. Оптимальним вважається робочий тиск 60-70% від максимального, що забезпечує баланс між продуктивністю та довговічністю.

Системи автоматичного керування тиском включають реле тиску, гідроакумулятор та манометр. Реле налаштовується на включення при тиску 1,5 бар та вимкнення при 2,5 бар. Гідроакумулятор об'ємом 24-50 літрів згладжує піки тиску та знижує частоту включень насоса, збільшуючи його ресурс на 30-40%.

Додаткові технічні характеристики

• Температурний режим роботи більшості поверхневих насосів обмежений діапазоном від +1°C до +35°C для рідини, що перекачується. Спеціальні моделі можуть працювати з водою температурою до +60°C, але їхня вартість вища на 40-60%. При температурі води вище 30°C продуктивність насоса знижується на 10-15% через зміну щільності та в'язкості рідини.
• Розміри приєднувальних патрубків стандартизовані та становлять 1″ (25 мм) для насосів продуктивністю до 3000 л/год, 1,25″ (32 мм) – до 5000 л/год, 1,5″ (40 мм) – понад 5000 л/год. Використання перехідників для підключення труб меншого діаметра знижує ефективність насоса та збільшує гідравлічні втрати.
• Рівень шуму під час роботи становить 45-65 дБ залежно від потужності та конструкції насоса. Для порівняння: тиха мова – 40 дБ, звичайна розмова – 60 дБ. При встановленні в житловому будинку бажано вибирати моделі з рівнем шуму не більше 55 дБ та розміщувати їх в окремому технічному приміщенні із звукоізоляцією.
• Ступінь захисту електродвигуна позначається IP-класом. IP44 захищає від бризок води та підходить для встановлення в сухих приміщеннях, IP54 – від струменів води та пилу, підходить для вологих приміщень. Для зовнішньої установки потрібно клас захисту не нижче IP55, який забезпечує захист від дощу та снігу.
• Вбудовані системи захисту від сухого ходу відключають насос за відсутності води у всмоктувальній лінії, запобігаючи перегріву та пошкодженню робочих елементів. Тепловий захист електродвигуна спрацьовує за перевищення допустимої температури обмоток. Ці системи підвищують вартість насоса на 15-25%, але значно підвищують надійність експлуатації.

Практичні рекомендації щодо вибору

Визначення потреб починається з аналізу завдань, які має вирішувати насос. Для водопостачання дачі достатньо продуктивності 2000-3000 л/год. при натиску 25-30 метрів. Полив ділянки 10 соток вимагає 4000-6000 л/год. при натиску 20-25 метрів. Підвищення тиску в системі забезпечується насосом потужністю 370-550 Вт з напором 15-20 метрів.

Розрахунок параметрів для конкретних умов включає:

• Визначення максимального водоспоживання за годину
• Вимірювання глибини джерела води та висоти подачі
• Розрахунок довжини трубопроводу та кількості фітингів
• Вибір діаметра труб для мінімізації втрат

При врахуванні особливостей джерела води важливо знати його дебіт – кількість води, яку можна одержати за одиницю часу. Дебіт неглибокої криниці зазвичай становить 500-1500 л/год, свердловини – 1000-5000 л/год. Продуктивність насоса не повинна перевищувати дебіт джерела, інакше можливий сухий хід.

Співвідношення ціни та технічних характеристик визначає економічну доцільність покупки. Насос середнього класу потужністю 750 Вт коштує 3000-5000 грн. та забезпечує продуктивність 3500 л/год при натиску 35 метрів. Преміальні моделі з такими ж характеристиками коштують 6000-8000 грн, але мають ресурс у 1,5-2 рази більший та нижчий за енергоспоживання.