Труба, воздух и никакой крутящейся детали в воде. Разбираем, как эрлифт поднимает воду, сколько он реально качает и когда вместо насоса ставить его не стоит.
Эрлифт поднимает воду не крыльчаткой, а пузырьками воздуха: труба опущена в воду, снизу в нее подают сжатый воздух, столб воды с пузырьками становится легче столба чистой воды снаружи, и разница выталкивает смесь наверх. Ни одной движущейся детали в воде, только компрессор снаружи. Ниже: от чего зависит расход, как его прикинуть для своей глубины и трубы, и где эрлифт в УЗВ ставят вместо насоса, а где он не справится.
Компрессор под расход эрлифта считают так же, как под обычную аэрацию: смотрите какой компрессор нужен. Насос, если он все же нужен по расчету, подбирают по методике в статье насос не тянет.
Труба эрлифта стоит вертикально, нижний конец погружен в воду, к нему подведена тонкая трубка от компрессора. Воздух выходит мелкими или крупными пузырьками и смешивается с водой внутри трубы. Смесь воды и пузырьков легче, чем чистая вода снаружи трубы на том же уровне, поэтому снаружи на нижний конец давит больше, чем изнутри давит облегченный столб. Эта разница давлений и толкает смесь вверх, вода выливается сверху, а пузырьки уходят в атмосферу.
Отсюда два следствия, которые определяют, будет система вообще работать. Первое: подавать воздух нужно на глубине не меньше, чем высота, на которую вода потом поднимается над этой точкой. Классическое инженерное правило для надежной работы: воздух подают как минимум на такую же глубину, на какую нужно поднять воду, то есть отношение глубины погружения к общей высоте подъема (погружение плюс подъем) должно быть в районе половины и выше. Меньше, и подъемной силы не хватает или расход падает до символического. Второе: КПД у эрлифта в принципе низкий, часть энергии сжатого воздуха уходит не на подъем воды, а на само расширение пузырьков и трение, поэтому по энергии на кубометр поднятой воды эрлифт почти всегда проигрывает погружному насосу.
Расход эрлифта растет с ростом расхода воздуха, но не бесконечно и не линейно. На малом расходе воздуха пузырьки редкие, подъемной силы мало. На слишком большом расходе труба заполняется пеной почти целиком, пузырьки начинают проскакивать вверх, обгоняя воду, и эффективность падает: воздух расходуется, а вода почти не поднимается. У каждой связки диаметр трубы плюс глубина погружения есть свой оптимальный диапазон расхода воздуха, вне которого система работает хуже.
| Параметр | Как влияет на расход воды |
|---|---|
| Глубина погружения точки подачи воздуха | Больше глубина при той же высоте подъема, выше расход и КПД, запас по подъемной силе растет |
| Диаметр трубы | Труба шире, больше сечение для потока, но пузырькам легче проскочить мимо воды не толкая ее, оптимум подбирается под расход воздуха |
| Расход воздуха | Рост расхода поднимает производительность до оптимума, после него начинается проскок пузырьков и эффективность падает |
| Высота подъема над водой | Каждый лишний сантиметр подъема сверх уровня воды съедает часть напора, доступного от разницы плотности столбов |
| Размер пузырьков | Мелкие пузырьки от пористого диффузора дают более равномерную смесь и обычно выше КПД, чем крупные редкие пузыри из открытой трубки |
Точная гидравлика двухфазного потока (вода плюс воздух) не считается на бумаге в одно действие, инженеры используют графики и таблицы конкретных производителей диффузоров. Но прикинуть, реально ли вообще ставить эрлифт, можно по одному правилу: возьмите высоту, на которую нужно поднять воду над точкой выхода, и убедитесь, что глубина погружения трубы с подачей воздуха не меньше этой высоты. Если нужно поднять воду на 30 см над выходом, точка подачи воздуха должна быть на глубине от 30 см и больше, и чем больше запас сверх этого, тем увереннее работает система и тем меньше воздуха нужно на тот же расход воды.
| Нужный подъем над выходом | Минимальная глубина погружения по правилу 1:1 | Комфортный запас |
|---|---|---|
| 15 см | 15 см | 25-30 см |
| 30 см | 30 см | 45-60 см |
| 50 см | 50 см | 75-100 см |
| 80 см | 80 см | 120-150 см |
Если по факту в системе глубина погружения меньше нужной высоты подъема, а поднять воду выше все равно нужно, эрлифт либо не запустится, либо будет работать на пределе с большим расходом воздуха и малой отдачей. В этом случае разумнее ставить насос: методика подбора в статье насос не тянет, там же расчет потерь напора по трубе и фитингам.
Сравнение имеет смысл только для тех задач, где оба варианта в принципе применимы: небольшой подъем, доступная глубина погружения. На большом подъеме или высоком расходе насос вне конкуренции, и сравнивать там нечего.
| Критерий | Эрлифт | Насос (погружной или центробежный) |
|---|---|---|
| Движущиеся части в воде | Нет | Крыльчатка, вал, подшипники |
| Риск сухого хода | Практически отсутствует, компрессор не боится работы на воздух | Реальный риск, особенно при колебании уровня в приямке |
| КПД по энергии на кубометр воды | Низкий, часть энергии воздуха уходит на расширение пузырьков и трение | Заметно выше на том же подъеме и расходе |
| Побочный эффект | Дополнительная аэрация воды по пути подъема | Аэрации нет, только перемещение воды |
| Максимальная высота подъема | Ограничена доступной глубиной погружения, на практике невысокая | Ограничена паспортным напором насоса, обычно выше |
| Обслуживание | Чистка трубы и диффузора, компрессор снаружи и доступен | Разборка узла с крыльчаткой, у погружного насоса это сложнее |
На практике многие хозяйства ставят оба варианта параллельно: эрлифт на циркуляцию через биофильтр или на резервный контур, насос на основную водоподачу и там, где нужен серьезный подъем. Как подбирать сам насос под фактическую обвязку трубопровода, разобрано в статье насос не тянет.
| Ошибка | Что происходит | Как избежать |
|---|---|---|
| Воздух подают не у самого дна трубы, а выше середины | Рабочая высота столба с пузырьками меньше расчетной, эрлифт качает заметно меньше ожидаемого | Заводить воздушную трубку до самого нижнего среза основной трубы |
| Труба слишком узкая под расход воздуха | Пена и проскок пузырьков, вода почти не выносится наверх | Подбирать диаметр под нужный расход, при сомнении брать на типоразмер шире и регулировать подачу воздуха |
| Глубина погружения меньше нужного подъема | Система либо не запускается, либо работает на пределе с большим расходом воздуха и малой отдачей | Проверить соотношение погружение / подъем до монтажа, при нехватке глубины ставить насос |
| Компрессор слабый по давлению | Не может продавить воздух на нужную глубину, пузырьки почти не выходят или выходят с перебоями | Брать компрессор с запасом по давлению под фактическую глубину погружения диффузора |
| Верхний край трубы выше расчетного уровня выхода | Лишняя высота съедает и без того небольшой запас подъемной силы | Выводить трубу ровно на нужный уровень, без лишнего запаса по высоте |
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Сообщение приходит со звуком, даже если телефон в беззвучном. Базовый прибор стоит от 7 900 рублей, комплект считаем индивидуально под ваши бассейны. Напишите, что у вас за хозяйство, и подберем. Если увидим, что вам наш прибор не нужен, так и скажем.
Оставить заявкуНа небольшом подъеме из глубокого приямка иногда можно, но для большинства установок с ощутимой высотой подъема и нужным расходом эрлифт проигрывает насосу по КПД и по деньгам за тот же результат. Чаще его ставят на локальные задачи: циркуляцию через биофильтр, подъем из отстойника, резервный контур.
Чаще всего дело в недостаточной глубине погружения точки подачи воздуха относительно высоты подъема, в неправильном диаметре трубы под расход воздуха, или в том, что воздух подают не у самого нижнего среза трубы.
В воде у эрлифта нет движущихся частей, поэтому нечему заклинить от попавшей взвеси или рыбьей молоди, и нечему сгореть на сухом ходу тем же образом, что у обычного насоса. Шумит и изнашивается сам компрессор снаружи, а не то, что стоит в баке.
Можно от общего компрессора, если у него есть запас по производительности и давлению сверх того, что уже разобрано на аэрацию бассейнов. Точный расчет нужной производительности компрессора под сумму задач: какой компрессор нужен.
Принцип работы, правило соотношения глубины погружения к высоте подъема и ограничения по расходу: статья "Airlift pump" в English Wikipedia, раздел про глубину подачи воздуха и низкий КПД по сравнению с механическими насосами, en.wikipedia.org/wiki/Airlift_pump.
Типичные отказы насоса водоподачи и время до потерь в плотной УЗВ: статья что ломается в УЗВ.