Расчет мощности водяного насоса: на пальцах

Такой показатель определяет, насколько производительно устройство для перекачки жидкости. Тщательно разобравшись с таким свойством, можно избежать катастрофических ошибок, повысить продуктивность системы отопления или водоснабжения. 

Мощность насоса: что это такое

Её главное значение — определение КПД установки. Различают потребляемую и полезную мощность. Если первая говорит, сколько электричества придётся израсходовать вообще, то вторая покажет, какая доля энергии используется непосредственно на перекачку. При этом учитывают:

 -  насколько удалён насос от источника;

 -  плотность жидкости (вернее, удельный вес);

 -  напор;

 -  попутный расход.

Полезная мощность насоса ниже, чем действительная мощность, которая частично расходуется на перемешивание жидкости, трение и так далее. Соотношение двух величин выражает поправочный коэффициент. Он учитывает неизбежные потери энергии, которые имеет любой электромотор. Пусковая мощность выше рабочей, потому что двигатель должен сначала преодолеть инерцию, и лишь затем вода начнёт поступать.

Бытовой насос может подавать жидкость с ограниченным усилием. Преодолеть значительный подъём и обеспечить высокую производительность он неспособен, встроенный двигатель не выдержит таких нагрузок. Для «узких мест» на трубопроводе могут ставить дополнительное оборудование. 

Напор насоса: что это такое

Он соответствует высоте, на которую поднимается вода. В сопроводительной документации приводят показатель для идеальных условий, когда потоку ничто не мешает. При повседневной эксплуатации помпа всегда работает менее производительно. Измеряют напор в метрах водяного столба. Расчёты ведут, отталкиваясь от:

 -  плотности среды;

 -  ускорения свободного падения;

 -  подачи (сколько поступает на вход в системе).

С точки зрения энергетики процесса этот показатель определяется как избыточная энергия, которую получает вода (в пересчёте на единицу объёма). Напор формируется из 4-х базовых компонентов: поднятия жидкости с одного уровня на другой, преодоления разницы давлений, компенсации потерь силы, которую создаёт двигатель, а также придания потоку некоторой скорости. Однако последним слагаемым можно пренебречь, и на практике вычисление обычно ведут без него.

Потери напорной силы: почему они происходят

Даже если двигатель работает безупречно, полностью использовать его мощность нельзя, поскольку надо учитывать свойства материала труб, соединений и патрубков, влияние фильтров, длину подающей магистрали. Также уточняют наличие загибов, сколькими переходами соединена скважина и потребитель, и то, насколько чиста вода (чем выше её вязкость, количество посторонних включений и их величина, тем труднее подавать).

Нередко мощность снижается ещё больше, если допущены ошибки при проектировании и обустройстве водопровода. Типичные промахи:

Проще и удобнее всего будет заранее рассчитать, какова должна быть потребляемая мощность насоса, чтобы он мог подавать жидкость без перебоев. При любых сомнениях лучше обратиться к специалистам: они оценят необходимые параметры грамотно и сделают выбор точнее, чем сами пользователи. 

Расчет мощности насоса

Чтобы узнать, какая сила производит полезный эффект, надо использовать формулу PГ = ρ x g x Q x H. Множители в ней следующие: плотность, ускорение свободного падения, расход (измеряется в кубометрах за секунду), напор. Можно вычислять и проще, если оба патрубка расположены на одном уровне и имеют одинаковый диаметр. Напор надо определять по формуле H = (p2 - p1) / (ρ x g), поэтому гидравлическая мощность будет пропорциональна расходу и величине, на которую изменяется давление. Когда патрубки находятся не на одной прямой, подавать жидкость системе сложнее, к напорному показателю надо добавлять разницу по высоте. Если вал, установленный на двигатель, жёстко состыкован с валом, поставленным на насос, то механическая мощность равна потребляемой.

Для водоснабжения

Универсальные рекомендации подходят не всегда, стоит рассмотреть различные сценарии, при которых используется вода. Подача в домашний водопровод требует сложных расчётов. Их ведут всегда под определённый водоисточник, поскольку вычислить средний показатель нельзя. 

Для скважины и колодца

Главными показателями будут:

 -  глубина;

 -  дебит (в каком количестве вода прибывает за час — от этого зависит, сколько её можно подавать наверх);

 -  водное зеркало.

Сечением ствола можно в большинстве случаев пренебречь, если используется 125-миллиметровая обсадная труба. Необходимые данные можно получить из техпаспорта на скважину. Если его нет, или подавать жидкость в дом требуется спустя длительное время после выдачи документа, необходимо провести дополнительное исследование. Ориентироваться следует на статический и динамический уровень — чем хуже соотношение между ними, тем больше ватт должен израсходовать электродвигатель, чтобы в кране была вода. Обычно суммируют глубину, на которую погружают насос, с:

 -  общей глубиной скважины;

 -  удалением источника от ёмкости для перекачки;

 -  предельной водозаборной точкой;

 -  давлением (берут средний рабочий показатель).

Умножив результат на коэффициент сопротивления, можно определять, какой водяной столб должен быть создан для бесперебойного снабжения. Находить требуемую производительность тоже несложно — посчитайте, сколько максимально будет потреблять домохозяйство со всеми его точками разбора, затем умножьте на поправочный коэффициент, и поймёте, сколько надо подавать точно. Если используете колодец, порядок тот же самый. При использовании накопительного резервуара производительность надо вычислять с учётом того, каково потребление за час. Когда бака нет, подавать следует столько, сколько будут расходовать за секунду. 

Для отопления

Обсчитывать двигатель надо с учётом площади обогреваемого помещения, выделяемого количества тепла, производительности циркуляционного контура, высоты напора (мотор должен преодолевать гидравлическое сопротивление). Отапливаемую площадь умножают на удельную тепловую потребность. Для многоэтажек она составляет 70 Вт на 1 куб.м., для частных построек — 100 Вт. Не забудьте, что вода имеет индекс теплоёмкости 0,86 — то есть надо уменьшать номинальную выработку тепла на 14%. 

Сопротивление для двухтрубного отопительного контура принимают 1,3. Если используют термоголовки, двигатель надо подбирать мощнее, потому что индекс сопротивления радиаторов составляет 1,7. Перемножив эти показатели, получаем, что надо ориентироваться на сопротивление 2,2. Чтобы узнавать длину трубопровода, не следует суммировать все его участки. Достаточно взять диктующую ветку — её крайними точками будут насос и наиболее удалённая батарея. Учтите: в отопительной системе среднее вычисленное значение будет вполне достаточным, избыточная подача может привести к сильному гулу в трубах. Циркуляционный насос сможет подавать теплоноситель эффективно, если его напор вычислен по формуле R * L * ZF, где:

 -  R — потери (максимум 150 Пв/м);

 -  L — общая расчётная длина;

 -  ZF — сопротивление.

Для бассейна

Полезный аппарат должен подавать столько жидкости, чтобы наполнять или осушать чашу за 6 часов. Однако на практике подобрать электродвигатель по такому принципу нельзя. Обязательно надо предусмотреть некоторый резерв в кВт, ведь вода постоянно будет теряться, и «лишние» 25% подстрахуют при неожиданностях. Внимание: насос обязан подавать столько жидкости, сколько может пропустить фильтр, иначе его работа будет непродуктивной. 

Как правильно выбрать насос?

Начинать следует с изучения техпаспорта на скважину, откуда поступает вода. Он покажет, получится ли закрыть все потребности, и на какие характеристики следует рассчитывать. В идеале колодезный или скважинный аппарат обязан гарантировать непрерывное поступление жидкости во все краны и унитазы одновременно. Поверхностный насос не может подавать жидкость с глубины более 7–8 метров. Если надо качать с 30–40 м, надо выбирать устройство с эжектором. 

Погружную вибрационную модель следует выбирать, когда требуется экономить. Винтовой аппарат хорошо справляется с перекачкой загрязнённой воды. Однако он будет потреблять много электроэнергии, хотя его двигатель не может эффективно качать жидкость. Постоянное водоснабжение с высокой эффективностью и серьёзной производительностью обеспечит центробежная схема. Но такой электродвигатель делает насос достаточно дорогим, хотя и малошумным. Крыльчатка может ломаться при попадании посторонних включений. 

Для очень глубоких скважин советуют брать устройство погружной вихревой схемы. Оно имеет полезный эффект — поднятию жидкости помогает турбулентность, и общая мощность возрастает. 

Заключение:

1. Как правильно рассчитать мощность насоса?

Двигатель качающего устройства должен обеспечивать стабильный поток жидкости с учётом длины водопровода, перепада высот в системе, необходимого дебита и (иногда) скорости струи. В большинстве случаев неважно, какой размер имеет колодец — куда значимее расстояние между крайними точками в системе и уклон. 

1. Как рассчитать насос для воды?

Аппарат, работающий средне, но долгое время, может оказаться лучше, чем формально более мощный, но требующий частых остановок. 

1. Как рассчитать мощность насоса для отопления?

Помимо площади отапливаемого пространства надо учитывать выработку теплоты и напор. Наиболее надёжный вариант в городе Москва или в любом другом месте — обратиться за помощью к специалистам, чтобы выбрать оптимальный вариант. ООО «Насосы Сибири» является торговым партнером ООО «Вило Рус» - производителя насосного оборудования бренда WILO – с 2014 г. На протяжении девяти лет мы подбираем, продаем насосы WILO, консультируем и поддерживаем наших на различных этапах проектирования, установки и эксплуатации насосов.