Как собрать автоматическое водоснабжение в частном доме

Самостоятельная организация водоснабжения в частном доме – задача сложная, но выполнимая. Перед тем, как открыть каталог и начать выбирать насос и комплектующие, необходимо произвести расчеты потребления воды в доме (подключение бытовой техники, количество потребителей), определить задачи для будущей системы (подача чистой воды, заготовка воды, осушение, дренаж, орошение и пр.).

Подбирать элементы водоснабжения частного дома рекомендуем со специалистами, знающими тонкости и многочисленные нюансы этого дела. А вот получить основные знания и понять принцип работы насосной системы можно и самостоятельно. Попробуем разобраться в теме вместе!

Основные элементы автоматической системы

Насосные станции и поверхностные насосы

Насосная станция – готовое решение для загородного дома. Конструкция включает в себя поверхностный насос, гидроаккумулятор, манометр. Защита от сухого хода присутствует не у всех моделей насосных станций, на что стоит обратить внимание. Основные характеристики бытовых станций в сборе:

— мощность в диапазоне 0,3-2 кВт;

— объем встроенного бака или гидроаккумулятора – 2-100 литров;

— глубина всасывания – до 9 метров;

— напор – до 55 метров при производительности до 150 л/мин;

— подключение к однофазной сети 220В.

К достоинствам станций можно отнести экономию времени (не нужно подбирать самому элементы системы и монтировать), гарантию совместимости устройств и работоспособности, компактность собранной системы и простое подключение.

К недостаткам можно отнести довольно шумную работу агрегата (в жилых помещениях установка будет хорошо слышна), достаточно высокую цену мощных установок. Станция не подходит для глубоких скважин и колодцев (глубже 8-9 метров). Агрегат целесообразно устанавливать на точки водозабора с потенциально большим объемом воды.

Станции оснащены поверхностными насосами, которые рассчитаны на работу в неглубоких скважинах и других источниках воды. При выборе насоса всегда нужно учитывать дебит скважин, чтобы производительность насоса не превышала этот показатель. Поверхностные насосы можно приобрести отдельно.

Насосы погружного типа

Другой тип насосов – погружного типа . Они устанавливаются внутри колодцев или скважин.

Вибрационный насос применяется для подачи воды из колодцев. Он отличается небольшой стоимостью, простой эксплуатацией. Производительность насосов небольшая – до 25 л/мин. Насосы выпускаются с нижним и верхним забором воды.

Предпочтительнее выбирать насос с верхним забором, так как это решает сразу несколько проблем: засорения насоса частицами песка или ила со дна (при нижнем заборе) и перегрева при недостаточном объеме воды. Для скважин такие агрегаты использовать нежелательно, так как создаваемые насосом вибрации со временем приводят к разрушению скважины.

Вихревой и винтовой насос во многом похожи. Они часто используются для получения высокого напора при малых объемах воды. Производительность у таких насосов небольшая – до 40 л/мин, но они просты в эксплуатации и ремонте.

Вихревой насос оснащен средним или верхним устройством водозабора и подходит только для чистой воды. Винтовой менее требователен к наличию примесей песка, а по стоимости ниже, что можно назвать его преимуществом.

Скважинный центробежный насос наиболее популярен для использования в скважинах. Такие агрегаты имеют максимальные показатели производительности и мощности, при этом экономно потребляя электропитание.

— напор воды – до 195 литров;

— мощность – до 7500 Вт;

— производительность – до 300 л/мин.

— забор воды – нижний или средний.

При выборе погружного насоса необходимо учитывать его диаметр и диаметр скважины. Выбирайте мощность и производительность соответствующую потребностям, чтобы не тратить лишнюю электроэнергию. Защита от сухого хода у многих моделей не предусмотрена, что тоже нужно учитывать.

Требования к чистоте воды

Основная масса насосов чувствительная к чистоте качаемой жидкости и содержанию посторонних частиц. Требования достаточно высокие, из популярных серий насосов менее требовательный насос Водомет Джилекс – при работе допустимо содержание до 2 кг/м3 песка с максимальным размером частиц – 1,5 мм. Для сравнения популярные насосы марки Belamos допускают содержание примесей до 180 г/м3.

Для откачивания загрязненных вод, канализационных стоков выпускают специальные насосы. Для очистки воды от песка можно установить фильтр грубой или тонкой очистки. Устанавливать их лучше после реле давления и гидроаккумулятора.

Магистральный фильтр

Магистральный фильтр устанавливается непосредственно в систему подачи воды. Его задача: очистка воды от нежелательных загрязнений, смягчение жесткой воды, обеззараживание, снижение количества железа и даже получение дистиллированной воды.

В зависимости от поставленной задачи (смягчить воду или очистить) выбирают нужный тип фильтра. Модели можно комбинировать. Фильтры монтируются с помощью резьбовых соединений.

Гидроаккумулятор

Задача гидроаккумулятора в системе автоматического водоснабжения – поддерживать необходимое давление и напор воды и снизить частоту включения и выключения насоса. При включении крана вода подается из бака аккумулятора, насос при этом не включается. Таким образом, мы экономим ресурс насоса.

Гидроаккумулятор – это бак объемом от 24 литров и выше. Внутри он разделен мембраной, где вода занимает половину объема. Необходимое давление создается воздухом.

Существуют расчетные формулы по выбору гидроаккумулятора, учитывающие тип насоса, его мощность, количество потребителей, точек водозабора и расход воды.

Одна из расчетных формул: O = K*Rmax*(Dmax + 1)*(Dmin+1)/(Dmax-Dmin) — (P + 1)

— K — коэффициент мощности подключенного насоса.

— Rmax — максимальный расход воды (литров в минуту).

— Dmax — уровень давления воды в баке для выключения насоса (Бар).

— Dmin — граница давления воды для включения насоса (Бар);

— Р — давление воздуха в гидроаккумуляторе (Бар).

Коэффициент для насоса рассчитывается исходя из мощности привода, и составляет:

— при 0,55-1,5 кВт —0,2;

— при 2-3 кВт — 0,375;

— при 4-5,5 кВт — 0,625;

— при 5-9 кВт — 0,875.

Также можно воспользоваться статистикой для выбора нужного объема. Для 1-2 потребителей гидробак объемом 24-50 литров будет оптимален. Если в семье 3-4 человек – выбирают гидроаккумулятор до 100 литров.

Важно понимать, что гидробак не предназначен для хранения резерва воды, поэтому не нужно покупать литраж больше, чем требуется по расчетам. При увеличении потребителей и расхода воды можно купить дополнительный бак – объемы будут суммироваться.

Защита от сухого хода, реле давления

Большинство моделей насосов охлаждаются с помощью качаемой воды. При отсутствии подачи воды насос без автоматики продолжает работать и перегреваться, что приводит к выходу из строя. Часть насосов, имеющихся в продаже, оснащена встроенной защитой от сухого хода, но цена их может быть выше, чем приобретение насоса и защиты по отдельности.

Задача защиты от сухого хода одна – отключить насос при отсутствии воды. В автоматической системе подачи воды с такой задачей успешно справляется реле давления – прибор, отключающий насос при падении уровня давления до определенного уровня. Реле имеет заводские настройки параметров включения/выключения насоса, и могут подстраиваться пользователем индивидуально.

Другой принцип работы некоторых моделей реле – отключение насоса при уменьшении потока воды до заданного уровня. Такой прибор реагирует только на наличие воды, уровень давления он не учитывает. Поэтому в этом случае, созданная система подачи воды должна иметь максимальное давление.

Манометр

Манометр вместе с реле давления и защитой от сухого хода входит в блок управления насосной системой. Его главное предназначение – отслеживание уровня давления.

Бытовые манометры производят измерения в диапазоне 0-6 бар с точностью 0,2 бар.

Приборы различаются по расположению резьбового соединения для установки в систему.

1. Аксиальное подключение. Резьба расположена на задней части прибора.

2. Радиальное. Соединение вынесено на нижнюю часть корпуса. Оба типа оснащены внешней резьбой диаметром 1/4“.

Обратный клапан

Обратный клапан предотвращает обратное движение воды в трубе. Такое может случиться при остановке насоса, утечке воды и других технических неполадках. Установленный клапан перекрывает обратный путь, поэтому насосу после включения не нужно качать воду заново.

Комплектующие для подключения системы

Для монтажа автоматической системы водоснабжения потребуется прокладка труб от скважины или точки водозабора и соединение с собранной системой. Для соединения используются фитинги различных видов.

Подбор труб, шлангов и фитингов необходимо осуществлять исходя из конкретных параметров собранной системы.

Где установить насосную систему?

При установке насосной станции в помещении нужно позаботиться, чтобы приборы были не подвержены затоплению. Помещение должно быть утеплено для защиты от промерзания воды зимой. Нежелательно ставить станцию у стены из-за вибраций, под устройство можно положить резиновый коврик для амортизации колебаний.

Также станция может размещаться в специальной кессонной камере. Камера полностью герметична, монтируется ниже уровня промерзания земли и обязательно нуждается в утеплении. Кессонную камеру можно установить как можно ближе к скважине и на глубине, снизив нагрузку насоса на подъем воды.

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

• Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
• Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

• Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
• Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

• Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем — остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
• Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

• Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
• Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
• Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
• Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
• Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
• Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
• Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

• Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
• Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
  
• Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
• Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
• Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

• Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
• Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
• Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
• Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды — В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

• Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
• Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

• Общие данные;
• Структурные схемы, при необходимости;
• Задание на программирование системы;
• Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
  
• Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
• Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
• Схемы связи со смежными системами автоматизации;
• Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
• Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
• План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
• Кабельные журналы;
• Монтажные схемы;
• Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

• Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
• Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
• Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
• Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »