راهنمای انتخاب پمپ آب خانگی بر اساس محاسبات مهندسی سیالات

استفاده از پمپ‌های خانگی دلایل بسیاری دارد که مهم‌ترین آن‌ها افزایش فشار آب و پمپاژ آن به طبقات بالاتر ساختمان می­باشد. پمپ‌های خانگی امروزه در بسیاری از ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی برای تأمین آب شرب استفاده می‌شوند.

مقدمه

قبل از شروع بحث به تصویر زیر نگاه کنید. اگر وارد یک فروشگاه مجهز پمپ شوید، تعدادی از پمپ‌های زیر را خواهید دید. درواقع در فروشگاه‌های بزرگ یا فروشگاه‌های اینترنتی می‌توانید ده‌ها نوع پمپ را پیدا کنید که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. اگر شروع به بررسی چند مورد از پمپ‌ها نمایید، مطمئناً سردرگم خواهید شد و خصوصیات منحصربه‌فرد هر پمپ، شما را به خود جذب خواهد کرد.

در این بحث سعی داریم به این سؤال پاسخ دهیم که چه پمپی برای کاربرد خانگی بهترین انتخاب است. برای پاسخ به این سؤال سعی خواهیم کرد که تمام جزئیات مباحث مختلف و پمپ‌های به‌ظاهر متفاوت پوشش داده شوند تا پس از مطالعه‌ی این مبحث، خودتان بتوانید یک پمپ با عملکرد مناسب برای کاربرد خانگی انتخاب کنید.

پمپ خانگی چیست؟

طبق تعریف، پمپ خانگی به پمپی گفته می‌شود که فشار آب یک خانه یا باغچه را افزایش می‌دهد. معمولاً پمپ‌های خانگی کوچک هستند و به‌عنوان بخشی از یک سیستم به همراه سایر اجزا به کار می‌روند. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های سیستم‌های پمپاژ خانگی، نصب آسان و سریع می­باشد و نیاز به کمترین میزان تخصص را دارد. بسیاری از خانه‌ها ممکن است امروز به سیستم آب‌رسانی نیاز نداشته باشند اما آب‌وهوای کره‌ی زمین در تغییر است و به‌خصوص در کشور خودمان، این تغییر آب‌وهوا شدت زیادی دارد. به همین دلیل دیر یا زود تمام خانه‌ها به یک سیستم پمپاژ مناسب نیاز خواهند داشت. علاوه بر افزایش فشار آب شهری، پمپ‌های خانگی برای پمپاژ آب چاه‌های حفرشده در کنار خانه‌ها نیز استفاده می‌شوند.

وقتی صحبت از کاربرد خانگی در میان است، بر خلاف سایر کاربردها که محدوده‌ی دبی و هد مشخصی دارند، دبی و هد، رنج گسترده‌ای خواهند داشت. برای استفاده‌ی خانگی می‌توان خانه را یک واحد تک‌نفره‌ی کوچک با مصرف بسیار پایین یا یک مجتمع بسیار بزرگ با ده‌ها واحد بزرگ فرض کرد. به همین دلیل، طبقه‌بندی پمپ خانگی بر اساس هد و دبی سیال غیرممکن خواهد بود.

کدام نوع پمپ برای استفاده در کاربرد خانگی مناسب است؟

برای این‌که به این سؤال پاسخ دهیم، ابتدا باید بدانیم چه نوع پمپ‌هایی وجود دارند. در حالت کلی دو نوع پمپ جابجایی مثبت و دینامیکی وجود دارند. اگر قبلاً با پمپ‌های جابجایی مثبت آشنایی ندارید، به صدای قلبتان گوش دهید. قلب، درواقع یک پمپ جابجایی مثبت است که معادل پمپ‌های دیافراگمی است. در پمپ‌های جابجایی مثبت، روند کار به این صورت است که سیال در یک محفظه، حبس شده و توسط یک مکانیسم که انواع مختلفی دارد، به سیال فشار وارد می‌شود. در این پمپ‌ها می‌توان فشار سیال را تا مقدار زیادی بالا برد اما به دلیل نحوه‌ی کار پمپ‌های جابجایی مثبت، دبی خروجی آن‌ها پایین است. حداکثر هد و دبی متداول در پمپ‌های جابجایی مثبت، 100 مترمکعب بر ساعت و 100 متر است. این پمپ‌ها نیاز به تعمیر و نگهداری زیادی دارند و به همین دلیل، سطح تخصص کاربر آن‌ها باید بالا باشد.

دسته‌ی دوم پمپ‌ها که کاربرد بیشتری دارند، پمپ‌های دوار یا دینامیکی هستند. در این پمپ‌ها یک قطعه با حرکت دورانی، انرژی را به سیال منتقل می‌کند. این پمپ‌ها دبی بالاتری از پمپ‌های جابجایی مثبت دارند. در تمام این پمپ‌ها یک قطعه در مرکز به نام پروانه وجود دارد که دارای تعدادی پره است. مشهورترین پمپ این دسته، پمپ گریز از مرکز است. پمپ‌های گریز از مرکز متداول دارای هد بین 4 تا 60 متر و دبی 1 تا 500 مترمکعب بر ساعت هستند. این رنج از هد و دبی کاملاً مطابق با نیاز سیستم‌های آب‌رسانی خانگی است. به همین دلیل، تمام پمپ‌هایی که در خانه‌ها، ساختمان‌های تجاری، مجتمع‌های مسکونی و موارد مشابه دیده‌اید، از این نوع هستند. پمپ گریز از مرکز انواع مختلفی مانند پمپ بشقابی، پمپ دومکشه، پمپ جت، بوستر پمپ و پمپ خودمکش دارد که تفاوت‌های بسیار کمی دارند و از لحاظ نحوه‌ی کار و عملکرد، مشابه هم هستند. این تفاوت‌ها باعث می‌شود تا رنج دبی و هد در این پمپ‌ها تغییر کند و به همین دلیل، کاربردهای آن‌ها نیز برخلاف شباهت بسیار زیاد مشخصات فنی، اندکی متفاوت است.

روند انتخاب پمپ خانگی

تا این بخش با مقدمات مربوط به پمپ‌های خانگی و مسائل مربوط به آن‌ها آشنا شدیم. در این قسمت، مراحل لازم برای انتخاب یک پمپ خانگی به همراه مثال‌هایی برای درک بهتر را بررسی می‌کنیم تا خروجی مناسب یعنی یک پمپ باکیفیت را به دست آوریم.

هر سیستمی اکثر مشخصات و ویژگی‌های اصلی یک پمپ را مشخص می‌کند. در اینجا منظور از سیستم، مجموعه‌ای از لوله‌ها، اتصالات و تجهیزات است که قبل یا پس از پمپ قرار می‌گیرند. برای این‌که انتخاب نهایی به بهترین صورت انجام شود، باید بتوانیم سیستم خود را به بهترین شکل تحلیل کنیم. ویژگی‌های زیر جزء مهم‌ترین مواردی هستند که به‌وسیله‌ی تحلیل سیستم مشخص می‌شوند:

• نوع پمپ: انواع پمپ­هایی که در ساختمان‌ها متداول هستند، در بالا توضیح داده شد. برای اکثر سیستم‌ها چند نوع پمپ مختلف وجود دارد که می‌توانند دبی و هد لازم برای سیستم را فراهم کند. هنگام انتخاب باید ویژگی‌های مختلف این پمپ‌ها را بشناسیم تا بتوانیم تشخیص دهیم که این ویژگی‌ها در صورت استفاده در سیستم ما، چه عملکردی خواهند داشت. تفاوت در هزینه‌ی اولیه، فضای لازم برای نصب، زمان و هزینه‌ی نگهداری و سطح تجربه‌ای که برای کار کردن با پمپ نیاز است، فاکتورهایی هستند که باید در نظر گرفته شوند.
• حجم محفظه‌ی حلزونی: اغلب پمپ‌ها در محدوده‌ای از اندازه‌های مختلف ارائه می‌شوند. این نکته را به یاد داشته باشید که قطر خروجی پمپ، اندازه‌ی حلزونی را مشخص می‌کند. قطر خروجی نیز برابر با قطر خط رانش انتخاب می‌شود؛ بنابراین سایز حلزونی در یک پمپ کاملاً وابسته به سیستم است.
• قطر پروانه: در اکثر پمپ‌های کوچک، قطر پروانه برای یک حلزونی مشخص، ثابت است اما در پمپ‌های بزرگ‌تر، می‌توان قطر پروانه را تا حدود 10 درصد کاهش داد. در برخی از پمپ‌ها، پروانه‌هایی با جنس‌های مختلف و همچنین ساختار متفاوت برای پره‌ها وجود دارند. این پروفیل‌ها نشان می‌دهند که شیب تغییرات هد به دبی، زیاد یا کم باشد. اگر از سیستمی استفاده شود که محدوده‌ی دبی گسترده‌ای دارد، باید از پمپی استفاده شود که تغییرات هد به دبی در آن حداقل باشند. در این صورت افت بازده در دبی‌های مختلف، در حداقل مقدار خود خواهد بود اما در مقابل، بازده حداکثری نیز کم‌تر از سایر پمپ‌ها خواهد شد. اما اگر تنها به دبی خاصی نیاز دارید یا اینکه تغییرات دبی ناچیز است، پمپی را انتخاب کنید که شیب تغییرات منحنی هد به دبی آن، زیاد است. این پمپ باید طوری انتخاب شود که بهترین نقطه عملکرد پمپ، مطابق با دبی و هد مورد نظر در سیستم باشد. در این صورت می‌توان بازده بالاتری برای سیستم پمپاژ به دست آورد.
• آب‌بندی مکانیکی: جنس مواد قطعات آب‌بندی توسط سازنده انتخاب می‌شوند. این قطعات معمولاً در کاربردهای خانگی برای شرایط نرمال کاری در نظر گرفته شده‌اند. برای ارزیابی شرایط باید مواردی همچون دمای سیستم، PH، غلظت مواد محلول و مقدار ذرات جامد در سیال به‌طور دقیق مشخص شوند. در برخی از کاربردهای خانگی ممکن است آب ورودی ساختمان دارای شرایط ویژه‌ای باشد. به‌طور مثال ممکن است دما، بالا بوده و یا آب، مقداری خاصیت اسیدی داشته باشد. برای چنین سیستم‌هایی باید تغییرات لازم انجام شوند. به دلیل اهمیت سیستم آب‌بندی پمپ، نکات مربوط در بخش‌‌های بعد به طور مفصل بیان می‌شود.
• فشار نامی پمپ: فشار نامی پمپ همان حداکثر فشاری است که یک پمپ می‌تواند تحمل کند. این فشار با عواملی مثل ضخامت لوله‌ها و طراحی فلنج و واشرها تعیین می‌شود. هد ایجادشده در پمپ تنها یک فاکتور مؤثر در تعیین فشار نهایی پمپ است و سایر عوامل که شامل دمای آب و فشار استاتیک سیستم است، باید در محاسبات استفاده شوند.
• نوع و اندازه‌ی موتور محرک: اکثر سازندگان برای پمپ‌های کوچک یک الکتروموتور انتخاب کرده و آن را به پمپ متصل می‌کنند. این الکتروموتور اگر به‌درستی انتخاب شود، می‌تواند تمام محدوده‌ی دبی و هد پمپ را پوشش دهد. در پمپ‌های بزرگ که ممکن است برای ساختمان‌های بلند و مجتمع‌های مسکونی با تعداد واحد بالا انتخاب شوند، الکتروموتور باید توسط طراح انتخاب شود و اغلب این پمپ‌ها بدون موتور متصل ارائه می‌شوند. دلیل این مسئله هم کاهش هزینه‌ها است. در پمپ‌های کوچک معمولاً الکتروموتور توان پایینی داشته و قیمت نهایی آن نیز پایین خواهد بود. به همین دلیل بزرگ‌ترین الکتروموتور متناسب با پمپ انتخاب می‌شود. برعکس در الکتروپمپ­های بزرگ، قیمت الکتروموتور معمولاً بیشتر از پمپ است و ممکن است برای کاربرد خاصی، تنها قسمتی از توان نامی پمپ نیاز باشد. به همین دلیل در این کاربردها توان مناسب با توجه به شرایط سیستم محاسبه شده و سپس الکتروموتور انتخاب می‌شود. علاوه بر این در برخی موارد ممکن است به دلیل شرایط غیرعادی مانند رطوبت بالا یا خطر انفجار، الکتروموتور مخصوص به این شرایط انتخاب شود. البته چنین شرایطی کمتر در کاربردهای خانگی دیده می‌شوند اما درهرصورت، طراح باید آن‌ها را در نظر داشته باشد.
• آخرین نکته که شاید مهم‌ترین نکته است، جنبه‌ی اقتصادی مسئله است. طراحی سیستم و انتخاب پمپ باید در محدوده‌ی قیمت دلخواه مالک باشد. باوجوداینکه هزینه‌ی اولیه‌ی سیستم پمپاژ در تمام مسائل بیشتر به چشم می‌آید، هزینه‌های جاری مانند هزینه‌ی انرژی و تعمیرات نیز اهمیت بالایی دارند.

انتخاب پمپ و محاسبه‌ی هد و دبی سیستم  

شکل کلی یک پروانه بر اساس محدوده‌ی سرعت مخصوص تعیین می‌شود. سرعت مخصوص کمیتی بی‌بعد است که تأثیر سرعت دورانی، هد و دبی را در یک عدد نشان می‌دهد. محدوده‌ی سرعت مخصوص در تمام کاربردهای خانگی در قسمتی قرار می‌گیرد که در این بخش، پمپ گریز از مرکز، بیشترین بازده و بهترین عملکرد را دارد. دلیل استفاده از پمپ‌های گریز از مرکز در کاربردهای خانگی نیز همین مورد است. به همین دلیل پس از این، فرض می‌شود که می‌خواهیم یک پمپ گریز از مرکز را انتخاب کنیم و محاسبات و نمودارهای این پمپ را تحلیل کنیم.

در ادامه، سیستم‌های مختلف و شرایط مناسب برای آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

• سیستم با جریان ثابت: فرض کنید یک سیستم دارای دبی ورودی و هد موردنیاز ثابت است. در این حالت، نیازی به بررسی نمودار هد به دبی وجود نداشته و طراح، باید پمپی را انتخاب کند که در هد و دبی مشخص‌شده، بیشترین بازده را داشته باشد. نمونه‌ی دبی ثابت را می‌توان در برخی از کاربردهای خانگی که دبی ورودی به ساختمان، مقداری مشخص دارد، مشاهده کرد. البته در اکثر کاربردهای خانگی نوسانات قابل‌توجهی در دبی ورودی در طول سال به وجود می‌آید اما هد لازم در این کاربرد، اکثراً ثابت است.
• سیستم با جریان متغیر: همان‌طور که گفته شد، در اکثر سیستم‌هایی که از آب شهری تغذیه می‌کنند، دبی و فشار ورودی، متغیر خواهد بود. علاوه بر جریان ورودی، در ساختمان‌های بزرگ که دارای شیرهای کنترلی هستند، هد موردنیاز نیز متفاوت است. همان‌طور که نمودار پمپ نشان‌دهنده‌ی تغییرات هد به دبی در پمپ است، نمودار سیستم نیز نشان می‌دهد که به چه مقدار هدی نیاز است تا بتوان به تغییرات فشار، ارتفاع، سرعت و تلفات غلبه کرد.
• سیستم با جریان متغیر و هد ثابت: در شرایط خاصی برخی از سیستم‌ها نیاز دارند که برای دبی‌های مختلف، تنها یک هد ثابت وجود داشته باشد. نمودار سیستم در چنین مواردی به‌صورت یک خط راست در صفحه‌ی هد به دبی نشان داده می‌شود. در سیستم‌های خانگی بهتر است در بالاترین نقطه‌ی سیستم یا دورترین نقطه‌ی هدف، یک فشار ثابت حفظ شود. در چنین سیستم‌هایی نمودار پمپ نیز باید تا حد امکان صاف باشد تا شرایط موردنیاز سیستم برآورده شود. البته هیچ پمپ گریز از مرکزی نمی‌تواند برای دو دبی متفاوت، یک هد خروجی داشته باشد اما می‌توان با استفاده از تغییراتی در طراحی پروانه، تغییرات هد را به حداقل رساند.
• رسم نمودار سیستم: برای پمپ‌های مختلف، نمودار هد به دبی توسط سازنده ارائه می‌شود و می‌توانیم این نمودار را به‌راحتی در دسترس داشته باشیم. برای تعیین عملکرد، نمودار سیستم نیز باید رسم شود که این کار بر اساس مشخصه‌های سیستم ما انجام می‌شود و باید بتوانیم تأثیر عوامل مختلف را در یک نمودار نشان دهیم. این کار مقداری زمان‌بر و پرزحمت است اما برای ادامه‌ی محاسبات، اجتناب‌ناپذیر است. در ادامه سعی می‌شود تا با کمترین میزان پیچیدگی در محاسبات، این روند توضیح داده شود.

معادله‌ی برنولی، اساس بحثی است که نشان می‌دهد یک پمپ، چگونه انرژی را به سیال منتقل می‌کند تا هد کل آن سیال افزایش یابد. در این معادله، یکی از کمیت‌ها، تلفات سیال است. در تمام سیستم‌ها، مقداری از هد سیال در غلبه بر تنش برشی در لوله‌ها، جداره‌ها و در خود سیال به گرما تبدیل می‌شود که این مقدار باید محاسبه شود. معتبرترین و مشهورترین رابطه‌ای که برای محاسبه‌ی این تلفات استفاده می‌شود، رابطه‌ی دارسی ویسباخ است. این رابطه از ضرایب تجربی استفاده می‌کند تا تمام تلفات مختلف را پوشش دهد. رابطه‌ی دارسی ویسباخ به‌صورت زیر نوشته می‌شود:

ضریب اصطکاک بی‌بعد با استفاده از دیاگرام مودی که همان شکل زیر است، به دست می‌آید. برای انجام این محاسبه، ابتدا باید زبری سطح لوله مشخص باشد تا مقدار زبری نسبی محاسبه شود. سپس عدد رینولدز با استفاده از سرعت متوسط سیال در لوله و لزجت سینماتیکی محاسبه شده و با استفاده از این اعداد، ضریب اصطکاک از جدول زیر خوانده می‌شود.

انجام محاسبات بالا زمان زیادی نیاز داشته و احتمال بروز خطا نیز وجود دارد. از طرف دیگر، مقادیر ضریب اصطکاک برای سیستم‌های خانگی بسیار نزدیک به هم هستند. به همین دلیل برای سادگی محاسبات از جدول زیر برای پیدا کردن f استفاده می‌کنیم.

از دیاگرام مودی می‌توان مشاهده کرد که ضریب اصطکاک با تغییر دبی برای سیستم‌هایی با لوله‌های ثابت در دبی‌های زیاد تغییرات ناچیزی دارد. در اکثر سیستم‌های خانگی لوله‌ها و اتصالات ثابت هستند و تنها در سیستم‌های بزرگ با کنترلرهای هوشمند از شیرهایی استفاده می‌شود که توسط کنترلر، باز و بسته می‌شوند. علاوه‌بر این، سرعت سیال در سیستم‌های خانگی نیز نسبت به اندازه‌ی لوله بالا است و بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که ضریب اصطکاک در سیستم‌های خانگی را می‌توان با خطای کم، ثابت در نظر گرفت. سایر کمیت‌ها نیز در رابطه‌ی دارسی ویسباخ ثابت هستند و فقط سرعت سیال در لوله‌ها متغیر است. بنابراین می‌توان فرض کرد که مقدار تلفات متناسب با مربع سرعت است.

تلفات اصطکاکی که از رابطه‌ی بالا مشخص شد، تنها عامل کاهش انرژی در سیال نیست. در حقیقت در بسیاری از سیستم‌ها، کاهش انرژی بیشتر به دلایل دیگری ازجمله افزایش ارتفاع و تلفات جزئی انجام می‌شود. بنابراین برای پیدا کردن هد در یک پمپ، باید مقادیر تلفات اصطکاکی، تلفات جزئی و کاهش ارتفاع باهم جمع شده و هد لازم در مقصد به این مقدار اضافه شود. تلفات جزئی رابطه‌ای مانند رابطه‌ی دارسی ویسباخ دارد. این تلفات نشان می‌دهد که سیال هنگام عبور از تجهیزاتی مانند شیرها، زانویی‌ها و هر دستگاه دیگری که باعث ایجاد آشفتگی در جریان سیال می‌شود، چقدر افت انرژی خواهد داشت. این رابطه به‌صورت زیر بیان می‌شود:

مقدار افزایش ارتفاع که با z نشان داده می‌شود، کمیتی مشخص است. به‌طور مثال اگر واحد شما در طبقه‌ی پنجم قرار داشته باشد و ارتفاع هر طبقه برابر با 3 متر باشد، کمیت z برابر با 15 متر خواهد بود. پس از جمع کردن سه کمیت محاسبه شده، نیاز است تا این مقادیر به هد لازم در مقصد اضافه شود. این مورد کاملاً وابسته به کاربر است. درواقع هرچه این مقدار بزرگ‌تر انتخاب شود، فشار آب خانه بالاتر خواهد بود. معمولاً در اکثر کاربردها، هد سیال در نقطه‌ی خروجی بین 10 تا 20 متر در نظر گرفته می‌شود.

با محاسبه‌ی کمیت‌های قبل، مقدار هد پمپ  از رابطه‌ی زیر به دست می‌آید:

شکل زیر، نمودار این رابطه را برای سه سیستم مختلف رسم کرده است. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، برای سیستم‌های مختلف، شکل کلی نمودار یکسان است و فقط ضریب ثابتی در هرکدام ضرب شده است.

در نمودار بالا هر سه سیستم دارای منحنی درجه‌ی دو هستند؛ با این تفاوت که مقدار ضریب ثابت ترم درجه‌ی دوم در هرکدام متفاوت است. در سیستم 1، مقدار ضریب بزرگ‌تر از سایر سیستم‌ها است که نشان می‌دهد این سیستم احتمالاً به دلیل انتخاب لوله‌هایی با قطر کوچک‌تر از مقدار مناسب، سرعت بالاتری داشته و درنتیجه، مقدار تلفات آن بیشتر است. در مقابل، سیستم‌های 2 و 3 دارای تلفات کمتری هستند که نشان می‌دهد که این سیستم‌ها ظرفیت پایین‌تری داشته یا اینکه دارای لوله‌هایی با قطر بزرگ‌تر هستند.

در یک سیستم پایپینگ، سرعت متوسط جریان سیال با باز و بسته شدن شیرها در مدار، تغییر می‌کند. اگر تمام شیرها باز شوند، منحنی سیستم مانند منحنی شماره‌ی 3 خواهد شد اما در صورت بسته شدن شیرها، منحنی سیستم به منحنی شماره‌ی 1 نزدیک‌تر خواهد شد.

مسئله‌ی دیگری که باید در هنگام کار با نمودارها در نظر گرفته شود، تغییر سرعت پمپ است که باعث تغییر دبی و هد نقطه‌ی کاری می‌شود. نقطه‌ای که منحنی‌های پمپ و سیستم با یکدیگر تلاقی می‌کنند، به‌عنوان نقطه‌ی کاری سیستم شناخته می‌شود. هر دو نوع پمپ با منحنی‌های تخت و پرشیب با منحنی‌های سیستم در دبی پایین، متوسط و بالا تلاقی خواهند کرد. این نکته را به‌وضوح در شکل زیر مشاهده می‌کنید. البته اگر دو منحنی با یکدیگر تلاقی نکنند، نشان می‌دهد که نقطه‌ی کاری خارج از رنج پمپ است و عملکرد سیستم در این نقطه غیرممکن بوده و به‌احتمال‌زیاد با آسیب جدی به پمپ یا سایر اجزای سیستم آب‌رسانی همراه خواهد بود. همچنین تلاقی دو منحنی نیز بدین معنی نیست که عملکرد پمپ قابل‌قبول است. این مسئله که پمپ در چه محدوده‌ای از دبی می‌تواند عملکرد قابل‌قبول یا بازده بالایی داشته باشد، توسط سازنده‌‌ی پمپ و با استفاده از محاسبات نظری و آزمایش‌های تجربی انجام می‌شود.

با کاهش دبی از حداکثر به حداقل، تقاطع منحنی پمپ و منحنی سیستم در هد بالاتر و دبی پایین‌تر رخ می‌دهد. برای پمپی با منحنی تخت، افزایش هد، مقدار  کمی است اما برای پمپی با منحنی پرشیب، هد به مقدار زیادی افزایش می‌یابد. درواقع منحنی‌های تخت و پرشیب برای پمپ‌های مختلف با استفاده از همین درصد افزایش هد در دبی نزدیک به صفر نسبت به هد در بهترین نقطه‌ی عملکرد تشخیص داده می‌شوند. پمپی که این کمیت در آن بالاتر از 25 درصد باشد، به‌عنوان پمپ با منحنی پرشیب و پمپی که دارای کمیت ذکرشده‌ی کمتر از 25 درصد باشد، به‌عنوان پمپ با منحنی تخت شناخته می‌شود. اگر نوع پمپ به‌درستی انتخاب نشود، عملکرد سیستمی که با شیرهای کنترلی خودکار کار می‌کند، افت خواهد کرد.

پس از محاسبات بالا، تنها سؤال مهمی که باقی می‌ماند، میزان دبی موردنیاز است. پاسخ به این سؤال وابسته به این نکته است که چند نفر از یک پمپ با کاربرد خانگی استفاده خواهند کرد. متوسط استفاده‌ی هر فرد در هرروز، 350 تا 450 لیتر و با دبی 22 تا 44 لیتر بر ثانیه است اما نمی‌توان با ضرب این دبی در تعداد افراد خانواده، دبی کل را محاسبه کرد؛ زیرا درصورتی‌که یک فرد در حال استفاده از برخی از تجهیزات خانگی باشد، سایر افراد نمی‌توانند از آن‌ها استفاده کنند.

علاوه بر تعداد نفرات، تعداد تجهیزات استفاده‌کننده از آب و الگوی مصرف نیز در انتخاب دبی مؤثر است. دبی موردنیاز یک دستشویی برابر 8 تا 17 لیتر بر دقیقه، یک حمام برابر 10 تا 18 لیتر بر دقیقه، شیر آب در آشپزخانه برابر 10 تا 12 لیتر بر دقیقه، ماشین ظرف‌شویی برابر 7 تا 11 لیتر بر دقیقه و ماشین لباسشویی برابر 15 تا 18 لیتر بر دقیقه است. برای اینکه دبی را برای یک خانه‌ی مشخص محاسبه کنید، تنها کافی است که اوج مصرف آب در خانه را پیدا کرده و در این زمان، تعداد و نوع تجهیزات مصرفی را پیدا کنید. به‌طور مثال اگر در یک خانه، اوج مصرف آب، زمانی است که 2 حمام، ماشین لباسشویی، ماشین ظرف‌شویی و شیر آب آشپزخانه هم‌زمان در حال استفاده از آب هستند، برای این خانه، دبی که پمپ باید بتواند پمپاژ کند، 65 لیتر بر دقیقه است.

انتخاب آب‌بندی مناسب برای پمپ خانگی

به دلیل اینکه اکثر پمپ‌های انتخاب شده برای ساختمان‌های معمول، از نوع گریز از مرکز یک‌مکشه هستند، در ادامه بحث را روی این نوع پمپ متمرکز می‌کنیم. شکل زیر تصویر قطعات این پمپ را نشان می‌دهد.

در پمپ بالا، پروانه با یک مهره به انتهای شفتی متصل شده است که از بدنه‌ی پمپ خارج شده است. برای جلوگیری از تماس فلز به فلز باید فاصله‌ای به‌اندازه‌ی کافی بین شفت و بدنه وجود داشته باشد اما همین فاصله منجر به نشتی سیال می‌شود. کاربرد اصلی آب‌بندی مکانیکی، جلوگیری از این نشتی است.

داخل بدنه‌ی پمپ، حلقه‌ای دور شفت قرار گرفته است تا از خروج سیال به بیرون جلوگیری کند. یک حلقه‌ی محیطی دایروی نیز دور این حلقه به‌عنوان محافظ قرار گرفته تا از دوران آن جلوگیری کند. حلقه‌ی محیطی معمولاً از جنس سرامیک انتخاب می‌شود. دلیل استفاده از سرامیک، مقاومت بالا، سختی و قابلیت ساخت با زبری سطح بسیار پایین است. حلقه‌ی دیگری به دور شفت چسبانده شده است که حلقه‌ی آب‌بندی نامیده می‌شود. قطر داخلی هر دو حلقه به‌اندازه‌ی کافی بزرگ انتخاب می‌شود تا با شفت، تماس پیدا نکنند. متداول‌ترین جنس برای حلقه‌ی آب‌بندی، کربن است. دلیل استفاده از کربن نیز سطح پولیش‌پذیر است تا حلقه‌ی محیطی و حلقه‌ی آب‌بندی بتوانند بدون مشکل با فنری روی‌هم فشار داده شوند. فنر در مرکز شفت جای داده شده و روی پروانه قرار گرفته است. سطح تماس این دو حلقه، آب‌بندی دینامیک یا اصلی را تشکیل می‌دهد که دوران شفت بدون وجود نشتی قابل‌توجه را ممکن می‌سازد. البته واضح است که با دوران شفت و سایش حلقه‌ها روی همدیگر، اصطکاک و گرما به وجود می‌آید. برای حل این مشکل، از سیال پمپاژشونده کمک گرفته می‌شود. سیال داخل پمپ به دلیل اینکه از پروانه، انرژی دریافت کرده، فشاری بالاتر از فشار اتمسفر خواهد داشت. با تنظیم نیروی فنر در مقداری مناسب، می‌توان اجازه‌ی عبور مقدار بسیار کمی از سیال را از بین حلقه‌های محیطی و آب‌بندی داد. این سیال هنگام عبور از بین حلقه‌ها، باعث کاهش اصطکاک و خنک‌کاری شده و خود، پس از دریافت گرما، تبخیر می‌شود. بنابراین مقدار بسیار کمی از سیال در خروجی پمپ وجود خواهد داشت. این خنک‌کاری برای کار سیستم آب‌بندی ضروری است و به همین دلیل نباید به‌هیچ‌وجه پمپ را بدون وجود سیال روشن کرد.

در سیستم‌های خانگی، سیال خنک‌کننده و روان‌کننده‌ی آب‌بندی، آب است. به همین دلیل باید آب‌بندی انتخاب‌شده بر اساس معیارهای زیر انجام شود.

• دمای سیستم: دمای قابل‌تحمل را اجزای الاستومتر آب‌بندی مشخص می‌کنند. درصورتی‌که آب‌بندی برای مدت‌زمان طولانی در معرض دمایی بالاتر از دمای نامی قرار بگیرد، آب‌بندی‌های ثانویه شروع به سفت شدن، ترک خوردن و نشتی خواهند کرد. خوشبختانه این مسئله در سیستم‌های خانگی وجود ندارد و دمای کاری این سیستم‌ها معمولاً نزدیک به دمای محیط است. بسیاری از سیستم‌های موجود آب‌بندی می‌توانند بدون هیچ مشکل در این دما کار کنند.
• PH سیستم: این کمیت نشان‌دهنده‌ی میزان اسید یا باز بودن سیال است. سیال‌هایی با خاصیت اسیدی در بلندمدت باعث خوردگی لوله‌های فلزی و نازک‌تر شدن آن‌ها می‌شوند. همچنین در انتخاب آب‌بندی باید به میزان توانایی تحمل قطعات آن در مقابل سیال‌های اسیدی و بازی توجه کرد. البته PH آب شهری طبق استاندارد باید بین 6/5 تا 8/5 قرار بگیرد که این محدوده برای اکثر آب‌بندی‌ها قابل تحمل است.
• غلظت مواد جامد حل‌شده در سیال: مواد شیمیایی حل‌شده در آب در هنگام تصفیه نمونه‌ای از مواد حل‌شده در آب است که توسط هیچ صافی و فیلتری از آب جدا نمی‌شوند. اگر غلظت این مواد بیشتر از ppm 1000 باشد، نشان می‌دهد که مواد شیمیایی اضافه‌شده به آب، بیشتر از مقدار مناسب است. در این حالت، عمر آب‌بندی پمپ نیز کاهش می‌یابد. دلیل این کاهش هم جا ماندن مواد جامد در هنگام تبخیر آب بین حلقه‌های محیطی و آب‌بندی در اثر گرما است. این مواد جامد، رفته‌رفته رسوب کرده و می‌توانند باعث خرابی سریع آب‌بندی شوند. معمولاً غلظت بالای ppm 1000 در سیستم‌های خانگی به‌ندرت دیده می‌شود؛ به همین دلیل جنس‌های متداول برای آب‌بندی اصلی مانند سرامیک و کربن می‌توانند پاسخگوی اغلب سیستم‌های خانگی باشند.
• ذرات جامد معلق در سیال: این ذرات برخلاف مورد قبل می‌توانند به‌وسیله‌ی یک فیلتر از آب جدا شوند. مثال این مورد، ذرات شن و آلودگی‌های موجود در آب است که ممکن است منشأ آن‌ها لوله‌ها یا هر مکان دیگری که آب از آن عبور می‌کند، باشد. پمپ‌های گریز از مرکز می‌توانند مقدار بالایی از ذرات جامد را تحمل کنند؛ اگرچه سنگ‌ریزه‌ها باعث آسیب به پروانه خواهند شد. در آب‌بندی اصلی نیز ممکن است در صورت ورود ذرات جامد، آسیب‌هایی به وجود بیاید. شن و ذراتی که به دلیل پوسیده شدن لوله‌ها وارد جریان آب شده‌اند، خاصیت خورندگی نیز دارند. به همین دلیل همیشه قبل از راه‌اندازی سیستم باید این قطعات به‌دقت تمیز شوند.
• کاسه‌نمد: در پمپ‌های قدیمی یک کاسه‌نمد در اطراف قسمتی از شفت که از بدنه خارج می‌شود، ساخته می‌شد. این کاسه‌نمد‌ها با استفاده از چندین رینگ فشاری انعطاف‌پذیر در محل خود قرار می‌گرفتند تا نشتی را به حداقل برسانند.

به دلیل اینکه حلقه‌های محیطی در آب‌بندی‌های قدیمی در تماس با شفت بودند، این حلقه‌ها نیز به جریان ثابتی از آب نیاز داشتند تا بتوانند گرمای حاصل از اصطکاک را دفع کنند تا از گرم شدن و آسیب به حلقه‌ها جلوگیری شود. این نشتی معمولاً در حدود 50 تا 80 قطره بر دقیقه است. یکی از مراحل نگهداری که همیشه باید انجام می‌شد، تنظیم گلندهای آب‌بندی برای کنترل میزان نشتی بود. امروزه نیز پمپ‌های خانگی با کاسه‌نمد و حلقه‌های فشاری ساخته می‌شوند اما ساختار آن‌ها متفاوت‌تر از گذشته است و نیاز به نگهداری و مراقبت کمتری دارند.

معیارهای انتخاب پمپ خانگی

در بخش‌های قبل با اصول کار پمپ‌های خانگی و محاسبات مربوط به آن‌ها آشنا شدیم. تا این مرحله، تنها موردی که برای انتخاب یک پمپ خانگی مناسب بررسی شد، دبی و هد پمپ است. این معیار، مهم‌ترین و اصلی‌ترین معیار انتخاب یک پمپ است اما علاوه بر آن، باید معیارهای دیگری نیز بررسی شوند.

1. هزینه‌ی اولیه و هزینه‌های جاری: پس ‌از تشخیص نقطه‌ی عملکرد پمپ، مهم‌ترین معیاری که برای انتخاب پمپ وجود خواهد داشت، هزینه‌ی آن است. اگر پمپی باکیفیت و دارای خدمات پس از فروش و ضمانت معتبر انتخاب کنید، هزینه‌ی اولیه‌ی بالایی خواهید داشت اما این پمپ، بازده بالاتری خواهد داشت که باعث کاهش هزینه‌ی انرژی می‌شود. همچنین این پمپ دارای طول عمر بالاتر و مدت سرویس بلندتری است که این مسئله، سایر هزینه‌های جاری را کاهش می‌دهد. در مقابل، اگر پمپ ارزان‌تری انتخاب کنید، هزینه‌های جاری شما افزایش می‌یابد. برای انتخاب بهینه، بهتر است که هزینه‌های اولیه و جاری را یادداشت کرده و برای یک مدت طولانی مانند 10 یا 15 سال، حساب کنید. امروزه پمپ‌هایی وجود دارند که هم کیفیت مناسبی داشته و هم ازلحاظ اقتصادی، به‌صرفه هستند.
2. محل استفاده از پمپ: بسیاری از پمپ‌های خانگی در طبقه‌ی زیرین ساختمان و در محلی که دارای سقف است استفاده می‌شوند. اگر شرایط کاری شما متفاوت است، بهتر است چند نکته را در نظر بگیرید. اگر پمپ در معرض تابش آفتاب یا در هوای آزاد است، حتماً جعبه‌ای برای آن تهیه کنید. دمای کاری کاربردهای خانگی معمولاً پایین است اما در صورت بالا بودن دما، از الکتروموتور و پمپ سازگار استفاده کنید. رطوبت دیوارها، شرجی هوا و آب‌گرفتگی محل استفاده از پمپ عواملی هستند که می‌توانند منجر به پوسیدگی و اختلال در عملکرد پمپ شوند؛ به همین دلیل تا حد امکان، پمپ را از رطوبت دور نگه دارید.
3. شرایط آینده: ممکن است برای بسیاری از ساختمان‌ها به‌مرورزمان از تجهیزات آبی بیشتری استفاده شود که باید در انتخاب پمپ در نظر گرفته شوند. علاوه بر این، با گذشت زمان، رسوب در لوله‌های ساختمان انباشته شده و باعث کاهش قطر داخلی لوله‌ها می‌شود. در چنین شرایطی، تلفات سیستم افزایش یافته و درنتیجه هد موردنیاز پمپ بیشتر خواهد شد. این نکته نیز باید در محاسبه‌ی هد پمپ در نظر گرفته شود.
4. فضای در دسترس: حجم و وزن معیار مهمی برای انتخاب پمپ‌ها به حساب نمی‌آیند و تنها به عنوان قید مطرح هستند. یعنی فضای در دسترس باید برای پمپ کافی باشد و در صورت استفاده از تکیه‌گاه، وزن پمپ متناسب با آن باشد.
5. میزان نیاز به مراقبت: اگر سابقه‌ی کار با پمپ‌ها را دارید و به اصول نگهداری و استفاده از آن‌ها وارد هستید، می‌توانید از پمپ‌های صنعتی و دارای سیستم‌های جانبی پیچیده استفاده کنید اما در صورتی که تنها به عنوان کاربر خانگی قصد استفاده از پمپ را داشته و برای سرویس از تکنسین مربوطه کمک خواهید گرفت، از پمپ‌های ساده‌تر استفاده کنید.

در پایان، می توان گفت که در صورتی که تمام این ملاحظات و پارامترها به درستی در نظر گرفته شوند، پمپی ایده آل با بهترین کارکرد انتخاب خواهد شد. لازم بذکر است که بیشتر مشکلاتی که در سیستم آبرسانی، خرابی پمپ، نیاز مداوم به تعمیرات و غیره پیش می آید به دلیل بی دقتی در انتخاب پمپ مناسب رخ می دهد. در صورت ابهام و یا تردید در انتخاب پمپ می توانید به صورت رایگان از کارشناسان ما مشاوره بگیرید. با شماره تماس 03132004 و یا جهت مشاهده سایر راه های ارتباطی از اینجا وارد بخش تماس با ما شوید.

جهت انتخاب پمپ مناسب با لوازم جانبی لازم برای ساختمان خود کافیست اینجا کلیک کنید.