Какое давление создает один метр водяного столба

Автор: Дмитрий Белкин

Современное жилище трудно представить без водопровода. Причем, время идет, прогресс не стоит на месте, и водопроводные системы совершенствуются. Появляются новейшие системы сантехнического оборудования, которые позволяют не только получать воду «с пузырьками», что очень приятно, но и значительно экономят воду. А экономия воды в современном коттедже — вещь ох как непоследняя. Экономя воду, мы экономим свои деньги на ремонте насосного оборудования, на электричестве, на очистке септика и, что совсем немаловажно, экономя воду, мы бережем нашу планету, а несоблюдение экологических норм является по самым современным морально-этическим и религиозным нормам смертным грехом.

Для того, чтобы водопровод в нашем доме полностью отвечал всем современным требованиям, нам необходимо добиться от него следующих характеристик. Вода должна литься ровно, то есть не должно быть сильных перепадов давления. Она не должна шуметь в трубах, не должна содержать воздуха и посторонних включений, способных сломать наши современные керамические вентили и другие приборы. Вода должна находиться в трубах под определенным давлением. Минимум этого давления составляет 1,5 атмосферы. Это минимум, который позволяет работать современным стиральным и посудомоечным машинам. Однако, поскольку это уже вторая версия статьи, можно сказать, что указанный минимум является условным. По крайней мере, у большого количества читателей, которые готовы поступиться своим комфортом, стиральные машины работают и при меньшем давлении, о чем мне поступило довольно большое количество укоризненных писем. Вопрос с посудомоечными машинами остается открытым, поскольку на моей памяти никто из читателей, имеющих малонапорные водопроводы посудомойками не пользовался.

Не стоит забывать про вторую основную техническую характеристику водопровода (первая — давление). Это расход воды. Нам нужно быть уверенными, что мы можем принимать душ, пока на кухне производится мытье посуды, а если в доме 2 санузла, то не должно получаться так, что пользоваться можно только одним, а на второй не хватает воды. К счастью, современные насосные станции позволяют спроектировать водопровод с учетом обеих важнейших характеристик, то есть давления и расхода воды.

С древних времен для создания водопровода использовались водонапорные башни. Мне они всегда нравились. Выглядят они красиво и мощно. Их издалека видно. Полагаю, они должны нравится всем, особенно дамам, поскольку являются фаллическими символами, а фаллос — олицетворение светлого начала, силы и мужественности. Но что-то я отвлекся… Смысл и предназначение водонапорной башни вовсе не в том, чтобы возбуждать в людях все самые лучшие чувства, хотя это тоже важно, а в том, чтобы создать в водопроводе достаточное давление. Давление измеряется в атмосферах. Если мы поднимем воду на высоту 10 метров и позволим ей течь вниз, то на уровне земли вес водяного столба как раз и создаст давление, равное одной атмосфере. Пятиэтажный дом имеет высоту от земли 15-16 метров. Таким образом, водонапорная башня высотой в пятиэтажный дом создаст на уровне земли давление величиной 1,5 атмосферы. Если подсоединить башню к пятиэтажному дому, то можно сказать, что жители первого этажа будут иметь то самое оговоренное давление 1,5 атмосферы. Жители второго этажа будут иметь давление меньшее. Если высота водяного столба составляет 15 метров, уровень вентиля на втором этаже составляет, скажем, 3,5 метра от земли, то давление в нем будет 15-3,5 = 11,5 метров водяного столба, или 1,15 атмосферы. Жители пятого этажа давления в водопроводе иметь не будут вообще! Их можно с этим поздравить. Пусть ходят мыться к друзьям на первых и вторых этажах.

Очевидно, для получения давления в 4 атмосферы нужно построить водонапорную башню высотой 40 метров, что приблизительно равно высоте дома в 13 этажей, и при этом абсолютно не важно, какая емкость находится на вершине нашей супер высокой башни. Туда можно затащить хоть железнодорожную цистерну на 60 тонн, а давление так и останется ровно 4 атмосферы. Не стоит говорить о том, что задача постройки водонапорной башни высотой 40 метров очень трудная и затратная. Строить такую башню абсолютно невыгодно и поэтому их не строят. Ну и слава Богу, хотя фаллос высотой с 13-ти этажный дом… это впечатляет.

Рассказ о водонапорных башнях банален, а потому бесполезен. Информация очевидная и всем известная. Надеюсь, что он хотя бы читателей позабавил. Понятно, что современный водопроводный насос значительно выгоднее и надежнее водонапорной башни. Но о насосах поговорим в следующих статьях цикла.

Давление воды

В технических характеристиках давление может указываться не только в атмосферах, но и в метрах. Как следует из написанного выше, эти термины (атмосферы и метры) легко переводятся друг в друга и их можно считать одинаковыми. Заметьте, имеются ввиду метры водяного столба.

На различном оборудовании можно встретить и другие обозначения давления. Вот небольшой обзор единиц, которые могут встретиться на шильдиках.

Если абстрактный погружной насос поднимает воду на 30 метров, то это значит, что он развивает давление воды на выходе, но не на поверхности земли, ровно 3 атмосферы. Если в наличии скважина глубиной 10 метров, то при использовании означенного насоса давление воды на поверхности земли будет 2 атмосферы (технические), или еще 20 метров подъема.

Расход воды

Разберемся теперь с расходом воды. Он измеряется в литрах в час. Для того, чтобы из этой характеристики получить литры в минуту, нужно разделить число на 60. Пример. 6 000 литров в час составляет 100 литров в минуту или в 60 раз меньше. Расход воды должен зависеть от давления. Чем выше давление, тем больше скорость воды в трубах и тем больше воды проходит в отрезке трубы за единицу времени. То есть больше выливается с другой стороны. Однако тут не все так просто. Скорость зависит от сечения трубы и чем выше скорость и чем меньше сечение, тем большее сопротивление оказывает вода, двигаясь в трубах. Скорость, таким образом, не может возрастать бесконечно. Предположим, что мы сделали в нашей трубе крохотную дырочку. Мы в праве ожидать, что через эту крохотную дырочку вода будет вытекать с первой космической скоростью, но этого не происходит. Скорость воды, конечно вырастает, но не так сильно, как мы рассчитывали. Сказывается сопротивление воды. Таким образом, характеристики развиваемого насосом давления и расхода воды наитеснейшим образом связаны с конструкцией насоса, мощностью двигателя насоса, сечением впускного и выпускного патрубков, материала, из которого сделаны все части насоса и трубы и так далее. Это все я говорю к тому, что характеристики насоса, написанные на его шильдике, в общем случае являются приблизительными. Больше они вряд ли будут, а вот уменьшить их очень просто. Связь между давлением и расходом воды не пропорциональная. Сказывается обилие факторов, которые на эти характеристики действуют. В случае нашего погружного насоса чем глубже он погружен в скважину, тем меньше расход воды на поверхности. График, который связывает эти величины, обычно приводится в инструкции к насосу.

Устройство бытовой насосной станции

Для устройства водопровода в частном доме можно создать дома подобие маленькой водонапорной башни, а именно, расположить некий бак на чердаке. Посчитайте сами, какое вы получите при этом давление. Для обычного дома это будет чуть больше половины атмосферы, да и то в лучшем случае. И это давление не увеличится, если будет использован бак большей вместимости.

Очевидно, получить нормальный водопровод таким образом невозможно. Можно не мучиться и
использовать так называемую насосную станцию, которая состоит из водяного насоса, реле давления и мембранного бака. Насосная станция отличается тем, что включает и выключает насос автоматически.
Как разобраться, что пора включать воду? Ну, например, использовать реле давления, которое
включает насос при падении давления ниже некоторой величины, а выключает при увеличении давления
до другой, но вполне определенной величины. Однако насос включается резко, в следствие чего
происходит так называемый
гидравлический удар, который может здорово повредить нам всю систему водопровода, включая
сантехнику, трубы и сам насос. Для того, чтобы удара не было и был придуман мембранный бак, или
аквааккумулятор.

Вот что он собой представляет.

Цифрами я обозначил следующее

1. Корпус бака. Чаще всего бывает синим (холодная вода), но бывает и красным, необязательно для горячей воды.
2. Внутренний бак, сделанный из пищевой резины
3. Ниппель. Точно как в автомобильной шине
4. Фитинг для подсоединения к водопроводу. зависит от емкости бака.
5. Воздушное пространство. Воздух под давлением
6. Вода, которая находится внутри резинового бака
7. Выход воды к потребителям
8. Вход воды от насоса

Воздух находится между металлическими стенками бака и мембраной.
При отсутствии воды, очевидно, мембрана смята и прижата к фланцу, в котором находится входной
водяной патрубок. Вода поступает в бак под давлением. Мембрана при этом расправляется и занимает
пространство внутри бака. Воздух, который и так под давлением оказывает сопротивление расширению бака
с водой. В некоторый момент давление воды в мембране и воздуха между мембраной и баком уравновешивается
и поступление воды в бак прекращается. Теоретически, давление воды в водопроводе при этом должно достигнуть
необходимой величины и мотор насоса должен выключиться чуть-чуть раньше момента уравновешивания
давлений воздуха и воды.

Для сглаживания гидравлических ударов нам нужен очень маленький бак и совсем ненужно, чтобы он
наполнялся вообще. Однако на практике хозяева предпочитают использовать баки значительной емкости.
Емкость бака может быть и 50, и 100 литров и так далее до полутонны. Дело в том, что в этом
случае используется эффект накопления воды. Другими словами, насос работает дольше, чем надо нам, чтобы умыться. Но зато потом мотор и дольше отдыхает. Считается, что мотор портится не от времени работы, а от количества включений и выключений. Использование накопительного бака позволяет
насосу включаться на значительно более длительные промежутки времени и не реагировать на
кратковременные расходы воды.

Накопление воды очень полезно и не только для продления срока службы насоса. Был случай, когда я мылся в душе, и было выключено электричество. Воды в баке хватило мне чтобы смыть с себя мыло. То есть мне хватило воды, которая скопилась в баке.

Мембранный бак на 60 литров не может содержать в себе 60 литров воды. Не будем забывать про воздух, находящийся между мембраной и стенками бака. Меняя давление воздуха, тонко настраивая его, можно добиться того, что в баке будет находиться некоторое максимальное количество воды. Кроме того, ничего не мешает подключать баки параллельно друг другу в любом количестве.

Баки практически не ?