Крепление насосов на систему водоснабжения, отопления и канализации

Сменив комфортабельную городскую квартиру в многоэтажке на собственный дом, счастливый владелец будет вынужден за короткий срок разобраться в работе всех коммуникаций.

Особенно много внимания потребуют инженерные сети с жидкостной рабочей средой. Это водоснабжение (в том числе холодное и горячее), отопление и канализация. В ряде случаев не обойтись без подключения специальных машин.

Насосы различного типа — основной тип оборудования, с которым должен подружиться каждый хозяин. К счастью, современная техника не только функциональна, но и весьма дружелюбна. Однако к непосредственному знакомству следует подойти во всеоружии.

Виды насосов для системы водоснабжения и канализации

Частное домовладение — будь то коттедж, дача или фамильный особняк — требует куда большего погружения в сугубо технические вопросы, даже если ранее вы ни в коей степени этого не касались. Причем вникать в нюансы инженерных систем придется не только на стадии обустройства жилья, но и весь период эксплуатации.

Потребность в различном насосном оборудовании возникает при постановке таких задач, как:

• водоснабжение (холодной и горячей водой, из водопровода или скважины);
• строительные и дренажные работы;
• подача воды для полива;
• откачка сливных ям, бассейнов;
• откачка сточных вод;
• осушение затопленных подвалов и цокольных этажей.

Каждый прецедент использования — отопление, орошение, система водоснабжения и канализации — по-своему уникальный, и подразумевает множество действующих факторов: с какой водой придется работать, в каком режиме и условиях, нужно ли постоянно перетаскивать технику или ее можно установить в одном месте и т.д. Чтобы правильно сориентироваться при подборе, необходимо заранее учесть все нюансы.

Центробежные и вихревые насосы предназначены для принудительного забора и подачи воды с увеличенным давлением на определенное расстояние. Циркуляционные — лишь интенсифицируют движение потока в трубопроводе. Помимо чистой механики, определитесь с размещением: на земле, с погружением под зеркало воды или даже внутри пробуренной скважины.

Центробежные

Свыше 90% всех динамических насосов в промышленности относятся к изделиям центробежного типа. В их конструкции достигнут оптимальный баланс между технологичностью выпуска, надежностью в эксплуатации и универсальностью применения.

Прямиком из промышленной сферы центробежные насосы перекочевали и в быт, где их приспособили для нагнетания воды и создания необходимого давления в домовом или садовом трубопроводе. Простые модели применяют для откачки канализации.

Главный рабочий орган машины — сдвоенное колесо, в промежуточной полости которого установлены профилированные лопатки. Вращаясь с высокой скоростью, такое колесо заставляет жидкость перемещаться от центра, где возникает разрежение, к периферии, где давление повышается. Проходя «сквозь» несколько последовательно размещенных колес, поток воды приобретает новые энергетические характеристики и идет на выход уже с увеличенным давлением.

Напор — это величина, на которую насос способен транспортировать воду. Он зависит от собственных характеристик каждого колеса и их суммарного действия. Поэтому в простых изделиях на роторе установлено всего одно рабочее колесо, а в мощных — вплоть до 12.

Для бытовых центробежных насосов возможны:

• стационарное и мобильное исполнение;
• погружной и поверхностный тип конструкции;
• вертикальная и горизонтальная схема расположения;
• работа с напором от 20 до 60 метров.

Из ключевых преимуществ — нетребовательность к обслуживанию и ремонту. Техника благополучно «переживает» работу с сильно загрязненной водой, в которой попадается песок, ил и биологические отходы.

Вихревые

Ближайшие конкуренты центробежных насосов — вихревые. Они работают по несколько иному принципу, где колесо действует не хуже водяной мельницы.

При вращении лопатки увлекают поток, перемещая его в межлопаточную полость, и перебрасывают в кольцевой канал между колесом и корпусом. Жидкость получает многократное приращение энергии. Но если в центробежных насосах она проходит колесо «насквозь» параллельно оси, то здесь путь имеет скорее радиальную траекторию (поток в большей степени «огибает» колесо).

Вихревые устройства способны создавать напор в 2..4 раза больший, чем центробежные машины с той же мощностью.

Для них также характерны:

• компактность;
• самовсасывающая способность;
• успешная работа с жидкостью, насыщенной воздухом;
• низкая стойкость против посторонних включений в загрязненной воде;
• высокий шум.

Низкий КПД (25..45%) и слишком громкую работу вихревым насосам можно было бы простить, если бы не стремительный износ колес и уплотнений. Несмотря на простой ремонт, обслуживание техники влетит в копейку только за счет постоянной замены комплектующих и колеса-крыльчатки.

Специалисты не рекомендуют ставить такие устройства в систему постоянного водоснабжения. Их область применения — решение краткосрочных задач, вроде откачки и наполнения бассейнов и резервуаров под хранение воды. С помощью вихревого насоса можно транспортировать для своих нужд воду из самого дальнего водоема или глубокой скважины.

Циркуляционные

Если разводка отопления не предусматривает наклон, достаточный для активной самотечной циркуляции горячей воды, то в доме будет зябко, сколько ни протапливай. В этом случае используют циркуляционные насосы — они принудительно «гоняют» теплоноситель по всей системе в непрерывном режиме. Помимо очевидного улучшения обогрева, такое решение позволяет экономить энергетические расходы на работу котла: потребуется на 10...25% меньше газа или угля за сезон.

В качестве циркуляционных используют простые центробежные насосы с одним рабочим колесом. Патрубки входа и выхода (забора и нагнетания) расположены соосно друг другу, а полость с крыльчаткой — между ними, с осью вращения, перпендикулярной оси трубопровода.

Увлекаемый в насос поток попадает в импровизированную «мельницу» и выходит наружу с минимально увеличенным давлением. Этого действия достаточно, чтобы горячая вода не застаивалась в трубах, а перемещалась по всему контуру отопления непрерывно. За час через узел проходит от 2 до 5 кубометров жидкости, в зависимости от мощности и проходного сечения.

Циркуляционные насосы для отопления предусматривают несколько режимов работы, которые различаются лишь скоростью вращения рабочего колеса. Этот же параметр будет влиять на интенсивность циркуляции теплоносителя в системе.

Современные модели отличаются компактностью и легкостью. Их монтируют прямо по ходу прямого отрезка трубопровода. Устройства можно ставить горизонтально, вертикально и под наклоном, с обязательным контролем: в каком положении при этом находится двигатель (строго выше линии труб).

Для питания понадобится подключение к электросети. Общий уровень энергопотребления такого изделия сопоставим с работой лампы накаливания — не более 0,1 кВт.

Артезианские (скважинные)

Когда поблизости нет централизованного водоснабжения, приходится решать этот вопрос собственными силами. И большинство домовладельцев приходят к выводу о необходимости бурить скважину на своем участке и обустраивать забор воды из-под земли.

Глубинные насосы иначе называют артезианскими или скважинными — по аналогии с непосредственным местом расположения в процессе работы. Протяженность скважины достигает 40 м и более, поэтому для транспортировки воды с ее глубины на поверхность и далее в водопровод нужны машины с повышенной напорной характеристикой.

Скважинные насосы изготавливают преимущественно двух типов:

• центробежные многоступенчатые (6...8 колес);
• винтовые.

Можно выделить общие для обоих вариантов черты:

• конструкция в виде длинного цилиндра;
• сквозной забор воды (от нижней точки к верхней);
• погружной принцип работы;
• увеличенная дальность подачи;
• длительный срок эксплуатации.

Для изготовления используют исключительно нержавеющие стали и латуни — чтобы максимально предупредить риск развития коррозии и обеспечить высокую стойкость. В качестве уплотнений закладывают керамографит, а рабочие колеса в ряде случаев выполняют из технополимеров.

Скважинные артезианские насосы размещают внутри скважины: монтируют на трубопроводе, который устремляется вертикально вверх и выходит на поверхность. От машины также выводят наружу кабель к управляющему терминалу. Координируют работу насоса посредством автоматики.

Глубинные насосы применяют не для разовых задач, а исключительно на долгосрочную перспективу. Стандартный ресурс — минимум 10 лет.

При этом техника работает в плановом режиме: насос включается только для наполнения гидроаккумулятора, а не по каждому открытию смесителя или включению душа в доме. В бытовой трубопровод вода поступает уже непосредственно из накопителя. Автоматика следит за требуемым уровнем жидкости в гидроаккумуляторе, запуская насос в работу только при критическом понижении этого параметра.

Погружные

Определенная категория насосов предусматривает эксплуатацию с нахождением техники непосредственно в рабочей жидкости. Это может быть водоем, емкость, сливная яма, бассейн или скважина — ключевым отличительным признаком остается положение изделия под зеркалом воды.

Подавляющее большинство универсальных садовых насосов относится именно к этому типу. С помощью погружных устройств осушают подвалы, откачивают канализацию, забирают воду из пруда на орошение огорода.

Характерные черты:

• преимущественно центробежный принцип работы;
• компактное исполнение (малая высота);
• полость, где размещен электродвигатель, наглухо изолирована от внешнего мира и камеры, где установлено рабочее колесо;
• область забора приходится на нижний торец и закрыта сеточкой-ловителем;
• патрубок нагнетания расположен сбоку, к нему подключают гибкий шланг.

Особого внимания заслуживает автоматика для защиты насоса. Критическое значение имеет уровень воды в емкости — сухая работа приведет к перегреву двигателя и выходу из строя. Техника просто «сгорит». Поэтому так важно, чтобы насосы погружного типа были полностью скрыты под водой.

Чтобы предупредить возможное несчастье, в конструкцию закладывают поплавок. Пока этот элемент находится значительно выше верхнего торца корпуса — насос работает в обычном режиме. Стоит поплавку опуститься ниже допустимого предела — устройство самопроизвольно отключается. Такая механика обеспечивает простую, но безупречно действенную защиту насоса от поломки.

Поверхностные

Оборудованием поверхностного типа называют модели, для которых не предусмотрен вариант непосредственного контакта корпусных частей с рабочей жидкостью. Это значит, что поверхностные насосы стоят строго на земле, а для забора и сброса воды к ним подключают жесткий трубопровод или гибкий шланг.

Такие изделия могут быть как мобильными (переносными), так и стационарными. Первые отличаются малой мощностью и относятся к категории садовых или строительных — для решения простых задач, вроде организации полива клумб и подачи воды под увлажнение твердеющего фундамента. Для их успешной работы нужно лишь запитать машину от электросети и поставить на относительно ровное и прочное основание.

В свою очередь стационарные поверхностные насосы нуждаются в полноценном фундаменте и анкеровке. Для них характерны увеличенная напорная характеристика и значительная мощность. В процессе работы следует предусмотреть жесткую фиксацию машины на месте — чтобы предупредить вибрации и самопроизвольный сдвиг. Такие модели применяют для централизованной системы водоснабжения на весь дом или для орошения больших садовых угодий и теплиц.

В ассортименте насосов с поверхностным размещением преобладают изделия центробежного и вихревого типа, обязательно с горизонтальным расположением роторной части и двигателя. Очень редко в эту категорию попадают винтовые устройства.

Иногда мощные поверхностные насосы применяют для забора воды из неглубоких скважин (до 20 метров). В этом случае в значительной мере упрощается контроль и обслуживание всей системы водозабора: основная функциональная машина находится в непосредственной доступности для диагностики и ремонта, а не висит где-то в толще земли.

Выбор способа крепления насоса

Монтаж насосного оборудования зависит от его технологического типа и базовой конструктивной схемы:

1. Погружные насосы — имеют вертикальную компоновку. Их подвешивают на цепях или тросах и опускают ниже зеркала воды, фиксируя на поверхности с помощью траверс, перекладин или просто куска арматуры (если дело касается колодца или сливной ямы).
2. Поверхностные насосы — имеют горизонтальную компоновку. Их ставят на лапы, подбирая ровную прочную поверхность. Мощные и тяжелые модели располагают на полноценном фундаменте и фиксируют на месте анкерным креплением.
3. Встроенные насосы — могут иметь различную компоновку. Их неподвижность в работе достигается жестким размещением по ходу трубопровода — устройство попросту «висит» на двух трубах (входе и выходе), будучи подключенной к ним.

Подход по такому принципу позволяет использовать насосы в наиболее выгодных для успешной и надежной работы условиях. Решаются задачи: устойчивости, уменьшения колебаний в процессе вращения ротора на высоких скоростях, а также равномерного распределения силовой нагрузки.

Горизонтальные поверхностные насосы с увеличенной габаритной длиной могут иметь несколько установочных блоков. Лапы размещают на корпусе, на муфте и на двигателе. Тем самым обеспечивают поддержку всем трем ключевым узлам одновременно, но при этом бывает достаточно сложно отрегулировать рабочее положение, и монтаж занимает значительное время.

Следующий шаг после придания насосу рабочего положения — это подключение машины к трубопроводу. Возможны варианты:

• жесткие трубы (пластиковые и металлопластиковые) — для централизованной подачи воды, отопления и канализации;
• гибкий шланг — для орошения садовых угодий, осушения и наполнения резервуаров, решения строительных задач, а также откачки сливных ям.

В зависимости от типа трубопровода непосредственную связку насоса с входом/выходом реализуют с помощью фланцевых соединений, муфт или ниппелей, накидных гаек, «ёлочек» и хомутов. Для стационарных и мощных машин понадобится серьезная сборка, а для мелких садовых насосов достаточно накинуть гибкий шланг на «ёлочку» и затянуть ручным хомутом.

Ключевая задача — плотное и равномерное распределение сжатия по контакту двух деталей, причем величина сжатия должна быть значительно выше давления в системе, чтобы вода не разрушила сборку. Чем выше давление, которое нагнетает насос, тем более прочным должно быть соединение.

Выбирая любой способ крепления машины к жесткому трубопроводу, нельзя забывать про необходимость уплотнения. Для этого на резьбу наматывают фумку, используют герметик, подкладывают между стыковыми поверхностями фланцев плоские резиновые прокладки.

Какой крепеж подойдет

Если для компактных насосов вопрос монтажа решается в «полевых» условиях, то установка стационарного мощного агрегата столкнется с проблемой подбора нужных систем крепления. И здесь домовладелец опять возвращается к стандартной метизной продукции или задается вопросом, где заказать нестандартный крепеж.

В общем случае следует придерживаться нескольких ориентиров:

1. Предпочесть изделия из нержавеющих сталей. Гальванические покрытия (цинковое, хроматированное, никелевое) и воронение обеспечивают высокую стойкость металла против коррозии. Но они подвержены механическому износу, а в процессе интенсивной эксплуатации окисление понемногу «съедает» защитный наружный слой. Чтобы не пришлось спустя пару лет менять крепеж — проще сразу использовать нержавеющий.
2. Выбирайте метизы из мартенситных хромоникелевых сталей. Это марки 12Х13 и 20Х17Н2. Их ключевое отличие от остальных марок нержавейки — хорошая реакция на закалку. Иначе говоря, детали именно из этих сталей после термообработки будут обладать самой высокой прочностью.
3. Избегайте соблазна использовать крепеж с мелким шагом резьбы. В дальнейшем, если возникнет необходимости замены какой-то детали из комплекта, вы столкнетесь с проблемой найти точно такую же. Резьбы с основным (крупным) шагом можно купить всегда.
4. Усиливайте соединения стопорными деталями. Отличительная черта работы насосов — наличие постоянных вибраций, мелких и более серьезных (почти ударных). В таких условиях болты, шпильки и винты постепенно разбалтываются, а усилие стяжки слабеет. Чтобы избежать такого развития событий, используйте подкладные стопорные шайбы и контргайки. Они создают дополнительное сопротивление при затяжке и тормозят самоотвинчивание резьбы.

Мелкая хитрость, о которой иногда забывают слесаря, приступая к сборке любого оборудования — это смазка. Смазывайте резьбу болтов и винтов, чтобы облегчить закрутку и улучшить условия затяжки.

Помимо крепежа общего назначения — болтов, винтов и гаек — при монтаже насосов возникает необходимость в фундаментных анкерах. Здесь следует руководствоваться ГОСТ 24379.0-2012 и ГОСТ 24379.1-2012.

Как правило, обустраивать целую отдельную площадку под размещение насоса — непозволительная роскошь для частного дома, за исключением коттеджей с просторным цокольным этажом. Куда чаще машину ставят на уже готовую поверхность, залитую бетоном в рамках планового ремонта технических помещений.

Поэтому разумно будет использовать анкеры, которые закладываются не до заливки фундамента, а в просверленные по уже готовому основанию колодцы-скважины. Это стандартные ГОСТовские варианты:

• фундаментные болты с двойным изгибом шпильки;
• фундаментные болты с прямой резьбовой шпилькой;
• фундаментные болты с разжимной цангой;
• фундаментные болты с прямой шпилькой, оборудованной коническим концом.

Анкерные детали закладывают в колодцы и заполняют цементно-песчаной смесью с виброзачеканкой. Более прогрессивным и удобным методом выступает также заделка с помощью эпоксидного или силоксанового клея.

Зачастую точные рекомендации по монтажу приведены в паспорте насоса. Но можно столкнуться и с ситуацией, когда задачу придется разрешать самостоятельно.

Выбирая нужный размер анкеров, ориентируйтесь на отверстия в лапах корпуса насоса. Конструктора запланировали эти места именно под размещение фундаментного крепежа и рассчитали диаметр отверстий или пазов как сумму оптимального сечения шпильки с зазором в соединении. Отнимите от отверстия 1..2 мм и получите нужную вам величину резьбы под крепеж.

Подытоживая всё вышесказанное, следует напомнить: всегда оценивайте проблему монтажа тяжелого насосного оборудования как любой иной динамической техники, которая в своей работе может вибрировать и сдвигаться. Эта задача достаточно близка к вопросам размещения дизельных и бензиновых электрогенераторов, а, значит, — можно воспользоваться схожим опытом. Тогда как по той же аналогии для портативных простых моделей монтаж и вовсе не понадобится.