Как подобрать насос для скважины?

1. Виды насосов для скважины.

Насосы для перекачки воды из скважины в систему водопровода делятся на 2 основных типа: погружные и поверхностные.

Погружные насосы размещаются в самой скважине и подают воду в систему домашнего водопровода посредством трубопровода от насоса до ввода в дом. Кроме вводных труб для работы погружного скважинного насоса, необходима система управления погружным насосом, управляющая его работой по кабелю электропитания, проложенному от системы управления до насоса. Необходимым дополнением для данной схемы являются гидроаккумулятор, вводный фильтр (грязевик), система обогрева труб и стабилизатор напряжения, при необходимости. Погружные насосы изготавливаются по различным технологиям и обладают техническими характеристиками, определяющими возможность их применения в конкретном случае.

Поверхностные насосы могут применяться для водоснабжения из скважины в ограниченном числе случаев, зависящих от конструкции скважины и ее гидравлических характеристик. Подобное использование является скорее исключением из правил. В качестве насосного оборудования применяются поверхностные насосы с системой автоматики и гидроаккумулятором или насосные станции, оснащенные всем необходимым от производителя. Подбор такого оборудования описан в отдельной статье.

2. Характеристики насосов для скважины

Основные характеристики скважинных насосов:

• напряжение питания;
• мощность;
• диаметр;
• максимальная глубина погружения под зеркало воды;
• диаметр выходного отверстия;
• максимальная производительность;
• максимальный напор;
• расходно-напорная характеристика.

НА ПРИМЕРЕ:

Напряжение питания. Скважинные насосы, в зависимости от модели, рассчитаны на питание 220В (однофазное напряжение) и 380В (трехфазное напряжение). Выбор насоса по напряжению питания определяется возможностями Вашей электросети, типом проложенного кабеля к скважине. Как правило, трехфазное напряжение необходимо для работы мощного оборудования. При этом не стоит забывать, что производители выпускают аналогичные по своим характеристикам насосы, рассчитанные на разные Напряжения питания. Стоит упомянуть, что производитель уделяет особое внимание номинальному значению напряжения питающей сети и отклонение его значения влечет за собой ухудшение характеристик насоса по напору и производительности, а в худшем случае приведет к отказу оборудования. Для защиты оборудования применяйте стабилизаторы напряжения!

Мощность. Значение мощности скважинного насоса необходимо для расчета Вашей электросети, установки необходимых элементов защиты, подбора проводников по сечению, выбора стабилизатора напряжения. В сравнительном плане, значение мощности насосов говорит нам о производительности оборудования при прочих равных условиях. Конечно, надо понимать, что напорно-расходные характеристики зависят не только от мощности устройства, но и от технологии его изготовления производителем, его ноу-хау.

Диаметр. Погружной скважинный насос представляет собой металлический цилиндр, размещаемый внутри скважинной трубы. Внешний диаметр насоса должен соответствовать внутреннему диаметру скважины с необходимым запасом.

Максимальная глубина погружения под зеркало воды. Погружной насос размещают в скважине на некоторой глубине под зеркалом воды для обеспечения его длительной работы с расчетной производительностью при заданном дебете скважины. Зеркало воды в скважине меняет свое положение в зависимости от текущего расхода, гидрогеологической обстановки, то есть является динамическим. Производитель ограничивает максимальную глубину погружения под зеркало воды, так как избыточное давление столба воды приводит к разрушению герметичной капсулы двигателя и выходу его из строя.

Диаметр выходного отверстия (измеряется в дюймах). Указывает на присоединительный размер насоса к трубопроводу, косвенно указывает на требуемый диаметр напорного трубопровода. Согласитесь, работа насоса с выходным диаметром 2 дюйма по трубе ПНД 25мм не обеспечит расчетных напорно-расходных характеристик оборудования, а кроме того может повлечь за собой проблемы с перегревом и отключением насоса встроенной системой защиты.

Максимальная производительность (измеряется в л/мин. или м³/час). Для перевода значений из одной в другую единицу измерения воспользуйтесь формулами:

л/мин=м³/час*1000/60 м³/час=л/мин*60/1000

Значение максимальной производительности насоса показывает производительность насоса при нулевом значении напора, то есть без учета подключенной системы трубопровода с собственным сопротивлением движению воды, перепадом высот, фильтров, требуемому давлению у потребителя и так далее. Это «теоретический» параметр, показывающий возможности насосного оборудования, используется для сравнения между собой разных моделей насосов. Практическое значение имеет другой параметр производительности – номинальная производительность.

Максимальный напор (измеряется в метрах). Параметр показывает возможности насоса по подъему воды от уровня зеркала воды в скважине до высшей точки по вертикали. В точке максимального напора нет расхода воды – поднятая вода останавливается. Аналогично с максимальной производительностью эта характеристика имеет «теоретическое» значение и используется для сравнения различных моделей оборудования между собой. Практическое значение имеет величина номинального напора. Так же величина напора говорит нам о давлении воды в полученной системе, зависимость здесь простая: 10м напора=1 атм.

Расходно-напорная характеристика. Отображается нелинейной зависимостью в виде графика. По вертикальной оси графика отображено значение напора, по горизонтальной оси – расход (производительность). График показывает значение производительности насоса при том или ином значении напора, и наоборот. Зачастую производитель устанавливает номинальные значения напора и расхода, при которых соблюдается условие максимального КПД насоса. При подборе оборудования следует выбирать те модели насосов, у которых номинальные значения напора и расхода совпадают с полученной по расчетам рабочей точкой. Некоторые производители упрощают задачу подбора, отображая на графике оптимальную рабочую зону насоса.

3. Расчет параметров для подбора насоса

Для подбора скважинного насоса необходимо собрать первоначальную информацию об источнике водоснабжения, потребителях и условиях эксплуатации:

• величина напряжения питания;
• максимальная допустимая мощность оборудования;
• диаметр и дебет скважины;
• статический и динамический уровень воды;
• существующие коммуникации (кабель питания, длина и тип трубопровода).

Требуемые потребительские характеристики системы водоснабжения:

• количество и тип точек одновременного водоразбора;
• этажность и размеры строения;
• наличие системы водоочистки и другие.

Полезной информацией так же может быть модель ранее установленного оборудования и бюджет клиента для подбора оборудования по производителю.

Давайте разберем следующую ситуацию Клиента:

Скважина новая. Диаметр – 110мм, глубина – 30м, статический уровень воды – 10м, динамический уровень – 20м, дебет – 4 м³/час. Расстояние до дома – 10м (труба ПНД 32мм). Дом 2-х этажный – 10м*10м, коллекторная разводка, санузлы с душем на 1-м и 2-м этажах, кухня на 1 этаже, бытовая техника (стиральная машина и посудомоечная машина) на 1 этаже, проживают постоянно 4 человека. Планируется установка системы фильтрации (удаление железа и умягчение). Желаемый бюджет – минимально возможная цена насоса.

Дебет скважины 4 м³/час или 66 л/мин. Для расчета насоса принимаем максимально допустимую величину расхода 90%, то есть расход не может превышать 60 л/мин. В случае превышения расхода над дебетом скважины возможна ситуация, когда уровень зеркала воды понизится и насос начнет работать «всухую», что не допустимо. Это актуально на малодебетных скважинах.

Требуемый максимальный расход воды для семьи в 4 человека, определен по результатам собеседования клиента, Q=40 л/мин (2 душа + кухонная раковина + посудомоечная/стиральная машина). Точное значение водопотребления указано в паспорте используемого сантехнического оборудования, но для грубого расчета можно использовать значение 10 л/мин на одну точку водоразбора. Итак, рассчитанное максимальное потребление воды семьей клиента Q=40 л/мин не превышает дебет скважины.

Перейдем к расчету требуемого напора. Из исходных данных известно, что насосу предстоит поднять воду от динамического уровня воды в скважине (20м) до душа на 2 этаже (7м), или Н1=20м+7м=27м. Кроме того, известно, что вода проделает путь по горизонтальному участку трубопровода (10м) и вертикальному (20м (скважина)+2м (глубина установки насоса)+3м (подъем на 1 этаж)=25м), где трубопровод будет оказывать сопротивление движению воды, в основном из-за трения и наличия фитингов, особенно угловых.

Существуют таблицы, устанавливающие значения этого сопротивления в величине теряемого напора в зависимости от материала и сечения трубопровода при рассчитанной производительности системы. Очень приблизительно можно сказать, что потери напора обычно составят до 10% от длины трубопровода. Таким образом, Н2=(10+25)*0,1=3,5м.

Внутридомовая разводка также оказывает сопротивление движению воды. При этом надо учитывать, что выполненная разводка по коллекторной схеме делит наш рассчитанный максимальный расход (40 л/мин) на отдельных потребителей с расходом до 10 л/мин. Это позволяет использовать тот же коэффициент 10% даже при меньшем диаметре труб (обычно 16-20 мм). Таким образом, для учета потерь напора на внутренней разводке (длина луча не более 10м) можно применить следующий расчет: Н3=10*0,1=1м.

По информации от Клиента мы знаем о планируемой системе фильтрации воды. Снижение давления на системе фильтрации значительное и может достигать 1,5 атм., что в пересчете на величину напора составляет 15м (1 атм.=10 м напора), таким образом Н4=15м. Не забываем создать давление в точке водоразбора, обычно это 2-3 атм., возьмем 2,5 атм. или Н5 = 25м.

Подведем итог расчета требуемого напора насоса: Н=Н1+Н2+Н3+Н4+Н5.

Н=27+3,5+1+15+25=71,5м

Нами проведены необходимые расчеты, из которых определены требования к насосу – расход Q=40 л/мин, напор Н=71,5 м.

4. Пример подбора насоса

Подбор насоса выполняется экспертным путем на основании расходно-напорных характеристик, предоставленных производителем. При этом, как уже упоминалось, следует отдавать приоритет моделям насосов, где искомые характеристики максимально близки к номинальным значениям напора и расхода. Для анализа моделей того или иного производителя необходимо определить ценовой сегмент.

С учетом требования Клиента о минимальном бюджете покупки рассмотрим скважинные насосы «Vodotok». Анализ показал наибольшее соответствие следующих моделей:

Наименование погружного насоса	Диаметр	Мощность	Макс.\ном производительность	Макс.\ном напор	Примеси	Длина кабеля	Цена
«Vodotok» БЦПЭ-ГВ-75-0.7-60м-Ч (для грязной воды)	75 мм	750Вт	60 л/мин\ 42 л/мин	80 м\ 60 м	до 2%	50 м	16 850
«Vodotok» БЦПЭ-ГВ-75-0.7-85м-Ч (для грязной воды)	75 мм	1100 Вт	60 л/мин\ 42 л/мин	115 м\ 85 м	до 2%	50 м	20 000
«Vodotok» БЦПЭ-ГВ-85-0.8-60м-Ч (для грязной воды)	85 мм	750 Вт	100 л/мин\ 48 л/мин	72 м\ 60 м	до 3%	50 м	16 100
«Vodotok» БЦПЭ-ГВ-85-0.8-70м-Ч (для грязной воды)	85 мм	950 Вт	100 л/мин\ 48 л/мин	82 м\ 70 м	до 3%	50 м	16 600
«Vodotok» БЦПЭ-75-0.7-60м-Ч	75 мм	550 Вт	60 л/мин\ 42 л/мин	62 м\ 60 м	—	50 м	10 650
«Vodotok» БЦПЭ-75-0.7-80м-Ч	75 мм	750 Вт	60 л/мин\ 42 л/мин	83 м\ 80 м	—	50 м	12 650

Из таблицы мы видим, что точного совпадения по требуемым характеристикам нет ни у одного из насосов, при этом перед нами дилемма: выбрать большие показатели номинальной производительности и напора или меньшие? Ответ индивидуален, что Вы выберете:

• немного худшие параметры при немного меньшей цене;
• полное соответствие техническому заданию с разумным запасом при незначительном удорожании.

Наша рекомендация для таких случаев, однозначно второй вариант и из рассматриваемых моделей насосов наиболее подходящими являются:

Наименование погружного насоса	Диаметр	Мощность	Макс.\ном производительность	Макс.\ном напор	Примеси	Длина кабеля	Цена
«Vodotok» БЦПЭ-ГВ-85-0.8-70м-Ч (для грязной воды)	85 мм	950 Вт	100 л/мин\ 48 л/мин	82 м\ 70 м	до 3%	50 м	16 600
«Vodotok» БЦПЭ-75-0.7-80м-Ч	75 мм	750 Вт	60 л/мин\ 42 л/мин	83 м\ 80 м	—	50 м	12 650

При этом первый вариант рассчитан на работу с водой с примесями, что зачастую бывает в новых скважинах как у нашего Клиента. А про дополнительную производительность не переживайте – система управления с частотным преобразованием (инвертер) решит эту задачу и сделает систему водоснабжения Вашего дома такой же комфортной, как в городской квартире, сэкономив электроэнергию и ресурс оборудования.