Для комфортного водокористування необхідний достатній напір води, що особливо актуально для багатоповерхової житлової забудови. Поширеним варіантом вирішення цього питання є використання спеціалізованих насосів і насосних станцій підвищення тиску. Розглянемо основні принципові схеми, а також особливості подібного обладнання.
Для повноцінного споживання води в житловому будинку необхідна поставка її під тиском не менше 2 бар. Це, як правило, досить для прийняття душу, миття посуду, нормального функціонування пральної машини і інших пристроїв. Саме тиск в межах від 2 до 4,5 бар вважається нормальним, згідно ДБН В.2.5-64 діє до: 2012 «Внутрішній водопровід і каналізація».
Однак тиск навіть трохи менше 2 бар вже може бути критичним для нормальної роботи деяких пристроїв, наприклад, обратноосмотічеськіх фільтрів. Зі зниженням показань манометра катастрофічно падає комфорт водокористування, а в крайньому випадку і зовсім вода перестає текти з крану.
Причиною може бути як недостатній тиск на вводі, що особливо часто спостерігається в пікові періоди водорозбору, так і, в будинках старої споруди, звуження внутрішнього діаметра трубопроводу через відкладення.
Проблему недостатнього тиску можуть вирішити насоси або насосні станції.
Класичним, з історії, прикладом рішення щодо підвищення тиску води у водопроводі є водонапірна вежа. Такі металеві конструкції, звані ще вежами Рожновського (по імені винахідника Антона Рожновського, який запропонував дану конструкцію в 1936 р) набули широкого поширення в Україні і досі успішно використовуються в сільській місцевості.
Вони застосовуються для регулювання як напору у водопровідній мережі, так і витрати, адже в них створюється запас води (рис. 1). Основними складовими водонапірної вежі є бак для води, як правило, циліндричної форми, і опорна конструкція (стовбур). Висота, мається на увазі відстань від землі до низу бака, зазвичай знаходиться в межах 25 м. Ємність бака складає від декількох десятків до декількох тисяч кубометрів, в залежності від необхідної продуктивності водопроводів. Матеріалами для опорних конструкцій служать сталь, залізобетон, рідше - цегла. Баки виконані переважно з бетону і сталі. 
Мал. 1. Водонапірна вежа
Водонапірні башти обладнають трубами для подачі і відведення води, переливними пристроями, що служать для запобігання переповнення резервуара, а також системою виміру рівня. Закачування води в вежу зі свердловини здійснюється за допомогою насосів.
Продовженням рішення з водонапірними вежами можна вважати схеми з резервуарами для води на даху (або декількох проміжних технічних поверхах), що застосовуються у висотних будівлях. Такі рішення набули широкого поширення в перших хмарочосах в США, зокрема, в знаменитому 102-поверховому Empire State Building.
Система, в якій резервуар з водою розташований на даху будівлі, а вода з нього «видавлюється» під дією сили тяжіння на нижні поверхи, має як переваги на увазі її відносну простоту, так і недоліки (рис. 2).
У даних схемах необхідний насос для закачування води в резервуар, а також невеликий насос для подачі води споживачам, розташованим безпосередньо під резервуаром. Крім того, необхідні редуктори, що знижують тиск на нижніх поверхах, щоб не було критичного тиску. У той же час, є суттєві недоліки - потрібні просторі приміщення для резервуарів і не виключена небезпека протікання і затоплення нижніх поверхів. Крім того, більше витрати електроенергії, адже воду треба спочатку підняти на верхній рівень, а потім ще й розвести за допомогою насосів на верхніх поверхах.
Більш компактним, а як показує практика і енергоефективним рішенням є використання насосних станцій підвищення тиску. Ці пристрої являють собою комплект обладнання, оснащеного автоматикою, для підтримки необхідного тиску у водопровідній мережі будівлі.
Найбільш простим є обладнання будівлі однієї насосною станцією (рис. 3) на вводі. Для вирішення проблеми з надлишковим тиском на нижніх поверхах при цьому застосовуються редуктори. Недолік даної системи в тому, що для створення постійно високого тиску потрібно багато енергії.
Більш енергоефективна система з розбивкою водопроводу будівлі на зони - високого і низького тиску (рис. 4). При цьому використовуються кілька насосних станцій підвищення тиску. Саме така схема отримала в Україні найбільшого поширення при будівництві багатоповерхових будівель.
І ще одна досить енергоефективна система - ступінчаста (рис. 5). Її можна порівняти з попередньою схемою. Різниця - в розведенні. Тут одна з насосних станцій виконує роль доводчика - використовується для підвищення тиску на верхніх поверхах.
Пристрій насосної станції
Згідно ДБН В.2.5-64 діє до: 2012 «Внутрішній водопровід і каналізація», тип насосної установки для дому та режим її роботи визначається на підставі техніко-економічного порівняння наступних варіантів:
- безперервно або періодично діючих насосів при відсутності регулюючих ємностей;
- насосів продуктивністю рівній або більше максимальної витрати води за 1 годину, які працюють в повторно-короткочасному режимі спільно з гідропневматичними водонапірними баками або баками мембранного типу;
- безперервно або періодично діючих насосів продуктивністю меншою, ніж максимальна витрата води за годину, які працюють спільно з акумулюючої ємністю.
Як правило, в насосних станціях використовуються один або кілька (зазвичай не більше 6) насосів, закріплених на єдиній рамі. Їх використання дозволяє змінювати подачу в досить широкому діапазоні, не наводячи при цьому до значного падіння ККД.
Застосовуються одно- або багатоступінчасті відцентрові вертикальні (іноді - лінійні) насоси, присутні в асортименті практично всіх великих виробників насосного обладнання. У компанії DP-Pumps (Нідерланди) - DPV, у Wilo (Німеччина) - MVI, Helix, y Grundfos (Данія) - CR і т.д.
Крім насосів і рами, до складу сучасної станції підвищення тиску обов'язково входять колектори (всмоктуючий і напірні), зворотні клапани, засувки, резервний насос, мембранний бак, шафа управління, манометр.
З метою енергозбереження, як правило, застосовуються електронні пристрої - частотні перетворювачі. Вони підлаштовує частоту обертання робочих коліс насосів так, щоб незалежно від того, скільки точок водозабору працює в даний момент, на них подавалося достатню кількість води, а натиск в системі істотно не змінювався. Це робить водопостачання будівлі більш комфортним і економічним, а також подовжує ресурс роботи обладнання. 
Приклад: частотні перетворювачі VASCO (Nastec, Італія) для настінного монтажу і монтажу безпосередньо на електродвигун насоса.
У той же час, як би ретельно не була відрегульована станція підвищення тиску, при її включенні відбувається стрибок тиску, так званий гідравлічний удар. Щоб він не розвивався в системі, в станції ставлять мембранний бак, цей удар гасить.
Згідно з діючими ДБН, системи підвищення тиску слід обладнати резервним насосом, щоб натиск в мережі не знижувався навіть при поломці одного з робітників насосів. Щоб відокремити несправний насос від системи (для ремонту або заміни), на колектори станцій підвищення тиску встановлюють засувки, що дозволяють відключати насос, не зупиняючи роботу станції.
Блок управління вмикає і вимикає насоси і регулює їх роботу. Наприклад, стежить за тим, щоб всі насоси установки виробляли свій ресурс рівномірно, виробляє включення насосів з певними часовими затримками, що не викликають розбалансування системи, вимикає мотори насосів, що функціонують в позаштатному режимі і т.д. Залежно від моделі, блоки управління станцій підвищення тиску фіксують помилки в роботі системи і інформують про них фахівців, що займаються технічним обслуговуванням станції.
До станцій можна підключати різні пристрої, що полегшують їх експлуатацію і збільшують надійність. Серед них і комплект захисту від «сухого» ходу, що відключає установку, якщо тиск у всмоктуючому колекторі падає нижче 1 бар.
Часто на всмоктуючому і напірному колекторах встановлюють виброизолирующие вставки з еластичного матеріалу (наприклад, харчової гуми), укладеного в металеву оплетку. Вони призначені для зменшення механічного впливу (вібрація, тиск), який чинять один на одного станції підвищення тиску і трубопровід.
вибір обладнання
Основний параметр при виборі насосної станції - так звана робоча точка, тобто точка перетину кривих робочої характеристики станції і характеристики опору трубопроводу. Вона повинна перебувати в тій області робочої характеристики установки, де установка може економічно і стійко працювати.
Необхідно також враховувати максимальне і мінімальне тиску, з якими доведеться працювати установці. Якщо до приміщення, де буде встановлена станція, пред'являються вимоги по вибухозахисту, відповідні вимоги повинні пред'являтися і до установки.
Напір для системи водопостачання, який розвиває підвищує тиск насосна установка, визначається з урахуванням найменшого гарантованого напору в зовнішньої водопровідної мережі по формулі:
Hp = Hgcom + ΣHl, tot + Hf - Hg, де
Hgcom - геометрична висота подачі води від осі насоса до необхідного санітарно-технічного приладу, м;
Hl, tot - сума втрат напору на розрахунковій ділянці трубопроводу, м;
Hf - нaпоp в санітарно-технічному приладі, м;
Hg - найменший гарантований напір у зовнішній водопровідної мережі, м.
При проектуванні установок враховуються вимоги до енергоефективності насосів відповідно до ДСТУ Б EN 15232 «Енергоефективність будівель» (точність підтримки заданого тиску, застосування систем управління насосними установками з використанням частотних перетворювачів, надійність, можливість підключення до систем диспетчеризації і т.п.).
практичні поради
Як би там не було, саме насос є основним і найбільш дорогим елементом в насосній станції. Це головний механізм, який доставляє воду споживачеві. Тому на якість насосів, репутацію виробника, гарантію їх обслуговування (бажано не менше 2 років), при виборі обладнання, варто звернути першочергову увагу.
Слабким місцем у конструкції вертикальних насосів є корпус. Адже йому доводиться витримувати значно більші, в порівнянні з горизонтальними насосами, тиску. Саме цей параметр - один з головних при підборі насосів. Корпуси насосів з нержавіючої сталі здатні витримувати максимальний тиск до PN25, а іноді і PN40.
Як правило, з нержавіючої сталі виготовляють також робочі колеса і камеру насосів. Це робить їх стійкішими до шкідливого впливу водопровідної води, що містить різні домішки (солі жорсткості, залізо і т.д.).
Варто звернути увагу і на якісність торцевих ущільнень (рис. 6). Вони застосовуються для герметизації швидко обертових валів насосів і є зношуються і витратними деталями. При цьому вартість заміни ущільнень може скласти половину повної вартості насоса. Якісні ущільнення прослужать до 10 років, тоді як неякісні доведеться міняти мало не щороку. 
Мал. 6. Торцеве ущільнення насоса
Якісна збірка насосної станції, зокрема зварювання колекторів, є запорукою її тривалої і безаварійної експлуатації. Тому, щоб не стати жертвою «гаражного» виробництва, варто перевірити те, чи є у постачальника власні виробничі площі, технічні умови на виробництво, сертифікат відповідності УкрСЕПРО на продукцію. Крім того, бажано наявність у компанії сертифікату системи менеджменту якості ISO 9001 діє до: 2015 (в крайньому випадку - ISO 9001: 2008).
Залежно від використовуваної електроніки, кількості насосів і т.д., вартість насосної станції може становити кілька тисяч доларів. У той же час, варто орієнтуватися не стільки на разові капітальні витрати, скільки на експлуатаційні витрати в майбутньому. Чим більше надійне й ефективне обладнання, тим більше заощадить його власник за весь життєвий цикл роботи станції. А це, ні багато ні мало, - десятки років.
В даний час на ринку представлено досить велику кількість станцій підвищення тиску. Наприклад, насосні станції Hydro-Unit компанії DP-Pumps побудовані на базі вертикальних багатоступеневих насосів серії DPV. Їх гідравлічна частина виконана з нержавіючої сталі марок AISI 304L і AISI 316L. Продуктивність насосів - до 125 м3 / год, напір - до 300 м. При цьому корпус може витримувати тиск до 40 бар. Всі насоси оснащені торцеве ущільнення валу, що не вимагає технічного обслуговування.
До складу станції може входити від 2 до 6 паралельно працюючих насосів. Підставою для них служить загальна сталева плита, яка кріпиться до бетонної підстави. З боку всмоктуючого колектора перед кожним насосом встановлений запірний кран або засувка. На стороні високого тиску, крім запірного крана, розташований зворотний клапан. Кожна станція укомплектована мембранним баком об'ємом 8-24 л для компенсації гідроударів при пуску.
На напірної стороні станції встановлено реле або датчик тиску. Всі установки серії Hydro-Unit оснащені реле захисту від «сухого» ходу. Для візуального контролю тиску на всмоктуючої і напірної магістралях встановлені манометри. Кожна станція укомплектована шафою харчування і з релейним або частотним регулюванням. Найвищий рівень енергозбереження забезпечується при комплектації станції пристроями частотного регулювання і насосами з ефективними електричними двигунами класу IE3.
Установка поставляється повністю зібраною, налаштованої і перевіреної, необхідно лише під'єднати її до трубопроводу і підключити до електромережі.
Дана стаття була опублікована в спеціалізованому журналі AW Therm - надійний гід в світі HVAC (Випуск вересень-жовтень 2016) і написана в співавторстві з паном Н. Копиловим.