/ Подбор насоса для безопасного каскадного водоёма, искусственного каскада, ручья
Каскад, ручей, искусственный водопад, безопасный каскадный водоём –элементы водного ландшафта, популярные у владельцев искусственных водоёмов и ландшафтных дизайнеров. Быстрый ручей, ниспадающий водопад, неторопливый поток воды, «играющей» на камушках, - одна и та же вода, но как по-разному она движется! Водный элемент легко нарисовать, легко запланировать то, каким он будет, но как правильно потом реализовать задуманное в жизнь? Как заставить воду подняться к истоку и стечь именно с той скоростью, с какой хочет владелец искусственного водоёма или ландшафтный мастер. Как техническими средствами создать нужную атмосферу – чтобы вода не бурлила там, где нужен спокойный поток, и не текла тонкими струйками там, где хочется видеть Ниагару.
Безопасный каскадный водоём – что движет воду?
Сердце любого безопасного каскадного водоёма – это насос. Насос, который работает постоянно и непрерывно для того, чтобы вода бежала, каскад ниспадал, ручей тёк. Правильный подбор насоса позволит: во-первых, получить именно тот внешний вид безопасного каскадного водоёма, что был запланирован, а, во-вторых, сэкономить на электричестве – насос, выбранный с неоправданно большим запасом производительности, потребляет неоправданно много электроэнергии, за которую надо платить.
Как же правильно выбрать насос?
Насос для безопасного каскадного водоёма, ручья, каскада – правила подбора
Основные характеристики насоса для безопасного каскадного водоёма
Нужно определить рабочую точку насоса – создаваемый им напор(обозначается буквой H, измеряется в метрах) и расход (Обозначается буквой Q, измеряется в л/мин), необходимый для нашего конкретного безопасного каскадного водоёма. (О характеристиках насосов см. статью "Подбор оборудования. Выбор насоса для искусственного водоёма").
Изобразим схематично безопасный каскадный водоём – возвышенность с истоком, русло, приёмную чашу, уровень воды в ней, насос. Насос соединен с истоком шлангом.
Введём следующие обозначения:
L, м – длина шланга по горизонтали, измеряется в метрах;
H, м – длина шланга по вертикали, измеряется в метрах;
H1, м – высота поднятия воды от «зеркала» до точки излива, измеряется в метрах;
B, м – ширина ручья (каскада, горки и т.п.), измеряется в метрах.
Определение расхода насоса безопасного каскадного водоёма
Формула для расчёта расход Q насоса имеет следующий вид:
Q = B*V*h
, где:
B – ширина ручья, измеряется в метрах
V – скоростьпотока, измеряется в м/с, средняя скорость потока принимается в диапазоне от 0,3 до 0,5 м/с. Для удобства в расчётах принимаем 0,4 м/с.
h– глубина потока (или толщина водного слоя), измеряется в м, обычно принимается равной 0,5 см или 1 см, т. е. в метрах – от 0,005 до 0,01 м.
Слабому ручью примерно соответствует толщина водной плёнки 2,5 мм (0,0025 м);
Среднему ручью – толщина водной плёнки 5 мм (0,005 м);
Полноводному ручью – толщина водной плёнки 10 мм (0,01 м);
Сильно полноводному ручью – 15 мм (0,015 м).
Стоит обратить внимание на то, что расчёт по этой формуле даст нам расход, измеряющийся в куб.м/с. Для подбора насоса нам надо перевести эту размерность в л/мин:
1 куб.м/с = 60000 л/мин
Чтобы сразу получать расход насоса в нужной размерности, внесем коэффициент 60000 в формулу:
Q = B*V*h*60000
При условии, что мы берём среднюю скорость потока равной 0,4 м/с, формулу можно упростить:
Q= B*h*0,4*60000= 24000*B*h
Q = 24000*B*h
Определение требуемого напора, создаваемого насосом безопасного каскадного водоёма
Первоначально кажется, что напор определить легко – достаточно просто измерить высоту от «зеркала» воды до точки излива – измерить H1. Фактически же это не так. Вода течёт по шлангам, в которых, из-за действия сил сопротивления, получаются потери напора. Потери напора тем больше, чем меньше диаметр шланга. Например, потери напора на 1 п.м. шланга диаметром 1” (25 мм) будут почти в десять раз (!) больше потерь напора на 1 п.м. шланга диаметром 1 1/2” (40 мм), при передаче по шлангам одного и того же количества воды. Отсюда совет – закладывать шланг возможно большего диаметра, для уменьшения потерь напора
Потери напора в шлангах
Итак:
Формула для расчёта напораH, создаваемого насосом, имеет следующий вид:
Hтр = H1+(H+L)*i+Hсв
, где:
i – гидравлическиепотери напора в шланге, измеряются в метрах. Это значение получаем из таблицы (ссылка)
Hсв – напор свободного излива, измеряется в метрах. Если его не учитывать, то насос будет поднимать воду на высоту истока, но она оттуда вытекать не будет, т. к. не будет хватать напора, создаваемого насосом. Обычно Hсв берётся равным 0,5 м.
Т.е. мы подбираем насос, чтобы он мог поднять воду на нужную высоту – H1, скомпенсировать потери напора в шланге и создать необходимое давление, чтобы вода начала изливаться.
По этим формулам мы без труда найдем характеристики насоса – напор и производительность.
Подбор насоса для безопасного каскадного водоёма
Теперь, зная расход и требуемый напор выберем по рабочей характеристике насоса тот, что подойдет для нашего безопасного каскадного водоёма лучшим образом.
Отложим на графике точку по, найденным нами, характеристикам насоса:
Допустим, точка 1, отложенная по найденным характеристикам, не попала точно ни на один из графиком, находится между графиками, близких по производительности, графиков. В таком случае мы выбираем наиболее производительный насос. А для того, чтобы понять рабочую точку этого насоса в нашем безопасном каскадном водоёме, проведём прямую через найденную нами точку 1 и точку на оси напора, соответствующую высоте от «зеркала» воды до места излива H1. Пересечение этой прямой с графиком насоса даст нам рабочую точку насоса в нашем безопасном каскадном водоёме – точка 2.
Пример подбора насоса для безопасного каскадного водоёма
Условие:
Предположим, мы хотим создать безопасный каскадный водоём со следующими характеристиками:
- высота от «зеркала» воды до точки излива H1=1,5 м;
- ручей средней интенсивности (т.е. толщина водной плёнки = 0,005 м);
- ширина русла B= 80 см = 0,8 м;
- длина ручья 5 м, общая длина шланга по горизонтали – 7 м;
Необходимо подобрать насос и шланг, оптимального диаметра.
Решение:
- Определяем расход воды: Q = 24000*0,8*0,005 (л/мин) = 96 л/мин.
- По таблице определяем потери напора в шланге. Минимально подходящий шланг имеет диаметр 1 1/4 м (32 мм). При расходе 96 л/мин (~100 л/мин), потеря на 1 м шланга равна i=0,11 м.
- Находимтребуемый напор:
Hтр = 1,5 + (7 + 1,5 )*0,11 + 0,5 = 2,9 м
- По найденной рабочей точке Q=96 л/мин, Hтр = 2,9 м. выбираем насос. Анализ модельного ряда показывает, что в данном случае подходят насосы двух моделей: Eco-X2 и Power-X2.
Графики насосов Eco-X2
Графики насосов Power-X2
Насосы серии Eco-X специально предназначены для питания ручьев и водопадов, поэтому имеет смысл остановится на них. В нашем случае подходит модель Eco-X2 13000.
Ответ:
Для нашего безопасного каскадного водоёма подходит насос Eco-X2 13000. Минимально возможный диаметр шланга – 1 ¼".
Можно было бы поставить здесь точку, но давайте обратим внимание на то, каким образом соединить подобранный насос с подобранным шлангом. В комплект насоса Eco-X 2 13000 входит штуцер с накидной гайкой для подсоединения шлангов диаметром 1 1/2" (40 мм) и 2” (50 мм), т. е. для того, чтобы подсоединить шланг диаметром 32 мм, нам понадобиться докупать дополнительные переходники и штуцеры. Потери напора на шланге 40 мм меньше, чем на шланге 32 мм, т.к. у этого шланга больше диаметр. Поэтому здесь возможны два варианта: либо приобрести переходники, либо поменять шланг на больший. Выбор здесь определяется соотношением стоимости дополнительных переходников и штуцера и разницы в ценах шлангов. Решать Вам.
Выводы
«Семь раз отмерь, один отрежь», говорит народная мудрость. В деле строительства безопасных каскадных водоёмов она тоже действует. Прежде чем покупать насос и шланг их надо правильно подобрать. Специалисты компании «Гидрология» надеются, что их рекомендации в этом помогут Вам выбрать оптимальное!
По материалам Васильева Д. А., компании "Водалюкс"
