В индивидуальном водоснабжении скважины занимают лидирующее место по сравнению с колодцами — их бурение и обустройство обходятся намного дешевле при более высоких параметрах. На эффективность водозабора и качество воды большое влияние оказывает насос для скважины, выбор которого в высокой степени связан с характеристиками источника.
Решая, как правильно подобрать насос для скважины, рассматривают множество факторов, в основном стараются найти оптимальное соотношение цены и качества, изучая модели и отзывы о них от различных производителей. Для точного подбора характеристик приобретаемой насосной техники понадобятся некоторые расчеты с учетом семейных потребностей и особенностей скважины.
Рис. 1 Разновидности насосов для скважины
- Виды и характеристики скважин, влияющие на выбор насоса
- Абиссинские
- Самодельные
- На песке
- Артезианская
- Как правильно подобрать насос для скважины
- Критерии выбора
- Поверхностный или погружной
- Производительность насоса — метод определения
- Высота подъема — какие факторы учитывать
- Глубина погружения
- Диаметр скважины
- Расчет насоса для скважины
- Поверхностные и глубинные насосы — какой выбрать
- Поверхностные насосы
- Погружные насосы
Виды и характеристики скважин, влияющие на выбор насоса
Подбирая глубинный насос для скважины, всегда рассматривают параметры источника, основными из которых являются характеристики водоносного слоя: глубина прохождения, скорость его наполнения и количество различного вида примесей в воде. В бытовом бурении различают несколько видов скважин, отличающихся глубиной расположения водоносного горизонта и структурой его донной области.
Абиссинские
Бюджетный вид скважины с водозабором из первого или второго водоносного пласта от поверхности земли, обычно ее глубина не превышает 10 метров и очень редко доходит до 15. При буровых работах используют обсадные трубы малого диаметра (1 — 2 дюйма), нижнюю часть в виде заостренного копья с фильтром помещают в водный пласт на некотором расстоянии от дна. Благодаря малому весу обсадной колонны и некоторым мерам по ее фиксации на поверхности (бетонная отмостка), колонна находится в неподвижном состоянии, не давая фильтрующей части опускаться в ил и песок — таким образом обеспечивается высокая чистота воды.
Хотя дешевую абиссинку можно пробурить своими руками или использовать для этого малогабаритную буровую технику и забивную бабу, выгода себя не окупает при водоснабжении частного дома. Связано это с низким дебитом источника, который редко превышает 3 м.куб./ ч, поэтому абиссинку в основном используют для бытовых нужд — полива огородов, наполнения бассейнов, прудов и прочих емкостей. Часто наверх скважины вместо электро устанавливают ручные насосы.
Рис.2 Оборудование для бурения самодельной скважины
Самодельные
Приведенная выше технология по бурению абиссинских скважин давно устарела — забивать трубы в землю или вкручивать в нее самодельный бур слишком долго и неэффективно для получения больших глубин. В настоящее время широкой популярностью среди индивидуальных домовладельцев пользуется бюджетное (меньше 100 у.е.) гидравлическое бурение кустарным способом.
Для этого используют самодельный бур, присоединенный к концу трубы с противоположной наружной резьбой, для устройства канала используют ряд труб с приваренной резьбовой муфтой с одного конца и нарезанной винтовой нитью с другого. В начале процесса первую трубу вкручивают в землю с помощью съемной ручки (принцип действия напоминает вороток для метчика) одновременно подавая воду дренажной помпой с помощью шланга, подключенного через резьбовой фитинг к ее верхнему концу.
После погружения в землю шланг и ручку снимают, подсоединяют новую трубу и процесс повторяют. При обнаружении водоносного слоя трубную колонну извлекает из земли и постепенно разбирают, в полученную шахту затем вставляют пластиковый шланг с перфорированным фильтром на конце. Таким образом, получают самодельные скважины глубиной до 40 метров, объем подачи может достигать 5 м.куб./ ч.
Буровой процесс занимает не более суток и часто напоминает лотерею с шансами 50 на 50 — при попадании на пути канала крупного булыжника работы можно считать завершенными. Также к недостаткам технологии относят обязательное условие нахождения зеркала воды не более 9 м от уровня земли (для водозабора используется только поверхностный электронасос).
Рис. 3 Скважины и характеристики грунта вокруг водоносного слоя
На песке
Основной вид бытовых скважин, бурение производится с помощью специализированной техники, колонна из соединенных с помощью резьбы обсадных труб опускается на песчано-глинистое дно. Глубина скважины составляет 15 — 60 м, всасывание воды осуществляется через отверстия в фильтре, расположенные на 1 — 2 м выше донной области.
Срок службы песчаной скважины зависит от размера фракций — чем они меньше, тем быстрее произойдет заиливание, эксплуатационный период может колебаться в диапазоне от 5 до 15 лет. Встречаются и более мелкие фракции с заиливанием источника после года эксплуатации, но в этом случае монтаж обсадной колонны для скважины на песок не производят из-за экономической нецелесообразности. Так как вода в скважине на песке содержит высокое количество твердых взвешенных частиц в придонной области, устанавливают насосное оборудование с конструкцией всасывающего механизма для работы в данных условиях.
Для устройства обсадной колонны используют металлические или пластиковые трубы с резьбой стандартным диаметром от 3 до 6 дюймов и специальный фильтр на последней трубе для отсеивания мелких частиц песка.
Наивысший дебит таких скважин составляет 5 м.куб./ ч. (соответствует 83 литрам в мин.), что вполне пригодно для обеспечения питьевой водой загородного дома с семьей из 5 человек.
Артезианская
Самые дорогие глубоководные скважины, в бытовых условиях колонна опускается на известковое дно на расстоянии от поверхности земли 40 — 250 метров. Так как известковая основа довольно прочна и не содержит мелких взвешенных частиц, на конец труб ставят простейший перфорированный фильтр. Из-за большой глубины высокое давление грунта на водоносный пласт заставляет воду подниматься по скважинному стволу внутри шахты на значительную высоту, нередки случаи, когда вода фонтанирует из источника.
В связи с большой глубиной, для бурения используют сложную технологию из обсадных труб разных диаметров, чаще всего встречается 3 типоразмера — 125, 133, 159 мм. Артезианская скважина имеет высокий дебит (10 — 20 м.куб./ч.) и способна обеспечить водой несколько домов или небольшой многоквартирный дом, ее эксплуатационный срок составляет около 50 лет.
Хотя артезианская вода отличается высокой чистотой, часто в ней содержится повышенная концентрация природных солей, сероводорода и железа — все это требует использования дорогих фильтрующих систем для воды из скважины.
Рис. 4 Артезианская и песчаная скважины — структура
Как правильно подобрать насос для скважины
Решая, как выбрать насос для скважины, обращают внимание на ряд факторов, которое можно разбить на несколько групп:
Читайте также: Как слить воду из системы водоснабжения на зиму
Рис. 5 Электронасос поверхностного типа на даче
Лидером по качеству, применению инновационных технологий и стоимости среди электронасосов, представленных на отечественном рынке, является насосное оборудование датского концерна Grundfos, немного уступают ему в цене известные итальянские поставщики Pedrollo, DAB, Speroni. Неплохо зарекомендовали себя на рынке относительно недорогие российские и российско-китайские бренды: Aquario, Джилекс, Водолей, Belamos, Вихрь, Unipump.
Рис. 6 Электронасос вихревой Pedrollo — конструктивное устройство
Критерии выбора
При выборе погружного насоса для скважины в первую очередь исходят из главного параметра источника — объема подачи (дебита), если проводилось официальное бурение, в паспорте на скважину указывают этот показатель.
Следует отметить, что дебит зависит от используемого электронасоса, поэтому если он устраивает хозяев, следует выбирать агрегат с таким же значением. Помимо этого, в паспорте приводятся цифры статического и динамического уровня, высоты обсадной колонны и ее диаметра.
При самостоятельном проведении буровых работ определить значение дебита не составляет большого труда – поднятая насосом вода выливается в емкость известного объема и отсчитывается время ее заполнения.
Поверхностный или погружной
Из-за небольшого расстояния водоносного слоя от поверхности земли и малого диаметра обсадных труб в абиссинке или самодельной скважине используют агрегаты поверхностного типа, глубина всасывания которых не превышает 9 м. Также поверхностные насосы в скважину под воду можно применять в артезианском или песчаном источниках, если их статический и динамический уровень меньше 9 м.
Обычно наружное водозаборное оборудование размещается в едином блоке под названием насосная станция, она включает в себя поверхностный центробежный электронасос, элементы автоматики (реле), контрольные приборы (манометр) и расширительный бак (гидроаккумулятор).
Из-за высокого шума при работе выбранную поверхностную станцию нужно размещать в подвальном помещении дома или кессонной яме, к преимуществам можно отнести легкий доступ к оборудованию в любое удобное время.
Рис. 7 Глубинный центробежный насос для скважины – конструкция на примере Pedrollo
Погружные насосы используют в случаях, когда водное зеркало расположено на большой глубине, по сравнению с поверхностными моделями они обладают более высокими характеристиками, позволяя обеспечивать водой несколько домов из высокопроизводительной артезианской скважины даже в бытовом исполнении. Их сложнее устанавливать и погружать в скважину, для этого требуются специальные оголовки и адаптеры. Так как скважинный насос находится вне зоны видимости, обслуживание и контроль его работы затруднены.
При отсутствии омывающей воды погружной насос выходит из строя, если в системе не установлено реле холостого хода или агрегат не содержит встроенной защиты от перегрева обмотки, любое падение водного уровня ниже всасывающих воду отверстий фильтра приведет к сгоранию электродвигателя.
Производительность насоса — метод определения
Как отмечалось ранее, поверхностные модели эффективнее использовать при небольших расстояниях водного зеркала от поверхности земли, такое насосное оборудование лучше подходит к самостоятельно устроенным скважинам. При самостоятельном бурении скважин нет никаких данных о скорости наполнения источника водой, а ведь на основании этой информации подбирают нужную модель будущего насоса. Без электронасоса, забирающего воду из источника, в этом случае не справиться, поэтому его придется временно одолжать или взять напрокат.
Рис. 8 Вибрационный погружной насос для скважины – устройство и внешний вид
При определении дебита источника поверхностным электронасосом его ставят как можно ближе к скважине и погружают напорную трубу в воду, на выходе электронасоса воду сливают в емкость известного объема, замеряя при этом время ее заполнения.
Допустим, обычная 20 литровая канистра наполняется за 60 секунд, переведя это время в часы, мы получаем скорость подачи 1200 литров в час, что соответствует стандартным единицам подсчета 1,2 м. куб./ч. Если спустя некоторое время (1 час) вода в источнике опустилась ниже уровня расположения всасывающего патрубка и не появляется на выходе, электронасос отключают и дают время скважине восполнить водные запасы. На выходе трубы от насоса устанавливают запорный вентиль и спустя некоторое время снова включают электронасос, уменьшая краном расход воды, за наличием которой также наблюдают в течение часа.
Таким образом, путем нескольких экспериментальных заборов разных объемов воды определяют количество жидкости в час, которое может откачивать скважинный насос, методику можно использовать и в случае определения дебита скважины с погружным электронасосом.
Высота подъема — какие факторы учитывать
Водяной насос в водопроводной системе должен выполнять три задачи: поднять воду из источника, доставить ее по трубам к потребителю, преодолевая их гидравлическое сопротивление, и обеспечить в системе заданное давление для работы автоматики и домашней техники (стиральные и посудомоечные машины). Именно из этих составляющих и состоит формула расчета напора воды, которая будет рассмотрена ниже.
Рис. 9 Винтовой глубинный насос для скважины – устройство
Глубина погружения
Глубина погружения под водное зеркало является паспортным параметром, учитываемым при установке погружного электронасоса, поверхностные виды находится на земле и в их технические характеристики данные не входят. Чтобы определить глубину погружения, которую должен иметь выбираемый агрегат, измеряют статический и динамический уровень.
Статическим уровнем называют расстояние от поверхности земли до водного зеркала в спокойном состоянии источника, динамический определяют при работающем на глубине электронасосе в течение часа, он также равен расстоянию от поверхности земли до водного зеркала.
Все измерения водных уровней делают с помощью длинной сухой веревки с грузом, ее опускают в скважину до появления звука всплеска и затем отмеряет расстояние между краем мокрого участка и поверхностью земли.
Выбираемая погружная модель должна иметь в паспортных характеристиках глубину погружения, равную расстоянию между статическим и динамическим уровнем с запасом 3 — 5 метров. Это позволит располагать электронасос достаточно далеко от заиленного скважинного дна при использовании песчаных скважин и таким образом повысить качество забираемой воды.
Также при опускании водного уровня в сухую погоду или при заиливании источника запас в несколько метров обеспечит бесперебойную работу электронасоса. Еще одно преимущество размещения электронасоса подальше от дна — экономия средств на материалах и выборе более дешевой модели с меньшими техническими требованиями.
Читайте также: Обвязка скважины для индивидуального водоснабжения — коммуникации и оборудование
Рис. 10 Параметры обсадных труб
Диаметр скважины
Скважинный диаметр играет важную роль в определении размерных параметров подбираемого агрегата, он должен входить в канал с небольшим зазором между стенками труб. Стандартный диаметр выпускаемых погружных электронасосов составляет около 75 или 100 мм, для этих типоразмеров с учетом толщины стенок подходят колонны из обсадных труб с наружным диаметром 90, 113 и 125 мм.
Возможно будет интересно: Как прокачать скважину после бурения
Расчет насоса для скважины
Если экспериментальное определение количества жидкости, откачиваемой электронасосом, не вызывает больших затруднений, то для нахождения нужного напора используют несложные формулы. Есть несколько вариантов формул подсчета напора, один из них выглядит следующим образом:
H(м) = P x 10,2 + Нв + Нп, где
H(м) — определяемая высота подъема жидкости в метрах;
Р — давление, которое необходимо создать в магистрали потребителя, указывается в атмосферах или переводится в бары (bar);
Нв — разность высот между всасывающим фильтром электронасоса и магистралью потребителя;
Нп — потери давления из-за гидравлического сопротивления трубопровода.
Рис. 11 Таблица для расчета потерь в трубопроводе
Выбор подходящего электронасоса для скважины на воду рассмотрим на примере семьи из 5 человек, для обеспечения нужд которых необходим объем подачи около 3 м³/ч, при максимальном давлении в системе 3 бара. Предполагается, что разность высот составляет 30 м, а водопроводная магистраль сделана из пластиковой трубы внутренним диаметром 1″ дюйм (наружный диаметр 32 мм) под стандартный выходной патрубок электронасоса, ее длина составляет 50 метров.
Основную трудность в данных расчетах вызывает определение гидравлических потерь в трубопроводе. Дело в том, что они зависят не только от материала изготовления труб, но и объема проходящий по ним жидкости, поэтому при расчетах данный показатель проще определить в соответствии с таблицей на рис.11.
В колонках указаны два ряда цифр, нас интересует только нижний показатель с обозначением потерь на 100 метровом участке трубопровода (данные приведены в метрах). Для более точных расчетов в таблице указаны потери в коленах, запорной арматуре, тройниках, обратных клапанах (нужный параметр также указан в метрах).
Предположим, что у нас системе находится один обратный клапан, тройник, запорный кран и 3 колена под углом 90 градусов, общая длина потерь на которых, исходя из таблицы, составляет 12 м.
Итак, определяем потери:
Нп = (50 + 12) х 11 100 = 6,82 (м)
И получаем общий результат:
H(м)= 3 х 10,2 + 30 + 6,82 = 67,42 (м)
Чтобы определить, какой насос выбирать, воспользуемся, к примеру, таблицей для моделей Grundfos (рис. 12). Из нее видно, что данному напору и объему перекачки наиболее подходит модификация SQ 3-65. При отсутствии подобных таблиц электронасос подбирают по напорным характеристикам и подаче (точка 1 на рис. 13).
Следует отметить, что чем ближе к центру кривой располагается искомая точка, тем с большей эффективностью (КПД) будет работать подобранный электронасос.
Рис. 12 Таблица для напорных характеристик Grundfos
Поверхностные и глубинные насосы — какой выбрать
Перед рядовым потребителем всегда встает вопрос — какой насос следует выбирать? Понятно, что далеко не каждый может позволить приобретение погружного скважинного электронасоса Grundfos за 1000 у.е. и больше, чаще требуется найти оптимальное соотношение цены и качества. Однозначного ответа на данный вопрос нет ни у кого, но можно привести некоторые рекомендации:
Рис. 13 Погружные центробежные насосы Grundfos серии SQ — напорные характеристики
Поверхностные насосы
Поверхностные электронасосы редко используют отдельно от других элементов водозаборной системы, к которым относятся реле, манометр и гидроаккумулятор, из этих узлов собираются недорогие насосные станции, которые можно приобрести за 100 — 200 у.е.
На рынке широкой известностью пользуются отечественные станции Джилекс, Belamos, Вихрь, но самое интересное, что высочайшую конкуренцию им составляют производители с мировым именем: немецкие Gardena, Wilo, Karcher, итальянские Marina (Speroni) и даже Grundfos, станции которых можно приобрести по немного более высокой стоимости.
Практически все агрегаты имеют приблизительно одинаковые параметры, редко превышающие объем подачи в 4 м³/ч. и напор в 50 м, максимальная глубина всасывания всех модификаций составляет 9 м.
Среди насосных станций можно выделить популярную серию Marina от Speroni, отличающуюся высокими характеристиками со средней стоимостью, некоторые модели дополнительно комплектуются эжекторами, позволяющими увеличить высоту подъема воды.
Рис. 14 Насосные станции – популярные марки
Погружные насосы
В ряду погружных моделей решить, какой насос лучше с точки зрения оптимального соотношения цена-качество, непосильная задача, в отличие от определения лучшего и самого дорогого, которым является Grundfos от датского производителя. Среди отечественных брендов популярны Джилекс, Belamos, Unipump, Водолей, Aquario, Вихрь, продукция двух последних марок изготавливается на китайских производственных площадях. Качественную и менее дорогую продукцию, чем у Grundfos, на рынок поставляют итальянские концерны Pedrollo, DAB, Speroni.
Среди всех моделей насосов, подавляющее большинство которых составляет приборы центробежного принципа действия, можно выделить известные марки агрегатов иной конструкции.
Для работы с загрязненной водой многие потребители покупают винтовые Unipump Eco Vint, при заборе чистой воды нередко отдают предпочтение маркам вихревого принципа действия Pedrollo Davis, хорошо известным на рынке.
Лучшие насосы Grundfos используют совместно с блоками частотного регулирования скорости вращения вала электродвигателя — данное решение экономит электроэнергию почти на 40% и существенно повышает ресурс работы оборудования.
Рис. 15 Бытовые погружные насосы для скважин
Бытовые насосы для скважины является главной составляющей в системе индивидуального водоснабжения, при их подборе руководствуются потребностями в воде и опираются на параметры скважинного источника.
Выбирая лучший насос для скважины учитывают, что для конкретной погружной модели ее качество в высокой степени зависят от финансовых возможностей покупателя, наилучшим соотношением цены и исполнения обладают итальянские и немецкие бренды.
Если для индивидуального водоснабжения используется насосная станция, рациональнее покупать продукцию от европейского производителя, стоимость которой немного превышает отечественные и китайские аналоги.
