Глубинный погружной насос

При отсутствии магистрали центрального водоснабжения в частных домах, водозабор производят из скважины или колодца, используя при этом поверхностные или погружные электрические насосы. Если уровень воды в водозаборном источнике от верха земли больше 9 метров (предел работы поверхностного насосного оборудования), выбирается насос погружной для водоснабжения, позволяющий поднимать жидкость с больших глубин (200 метров в бытовых артезианских скважинах).

На строительном рынке широко представлены модели погружных электронасосов отечественного и зарубежного производителя для забора воды из скважин и колодцев. Они одинаково успешно используются для работы в любых глубинных источниках, некоторые виды для колодцев конструктивно отличается от скважинных аналогов.

Рис.1 Глубинные насосы для колодцев

Что такое погружной колодезный насос, его достоинства и область применения

В отличие от скважин, колодцы имеют невысокую глубину залегания до 15 метров, если при их устройстве используют бетонные кольца, а также глубиной до 25 метров и более в конструкциях пластиковых колодцев со стенками из высокопрочных гофрированных полиэтиленовых труб (Корсис).

Для водозабора из колодцев при расстоянии водного зеркала от поверхности менее 9 метров широко применяют поверхностные водопроводные насосы или насосные станции центробежного принципа действия с автоматикой, отличающиеся бюджетной стоимостью и простотой эксплуатации. Если статический уровень источника водоснабжения больше 9 метров, или он опускается при водозаборе на большую глубину (динамический уровень), приходится использовать в колодце погружной электронасос.

Главное отличие погружных видов от поверхностных — водяное охлаждение электродвигателя, если агрегат не опущен в жидкость, он быстро выходит из строя (перегорает обмотка), когда  отсутствует встроенная защита от перегрева или автоматика отключения при холостом ходу.

Основной параметр погружных видов — высокие напорные характеристики, позволяющие подавать воду на большие расстояния при удаленном расположении источника от дома.

Специально предназначенные для водозабора из колодцев центробежные электронасосы оснащены поплавковыми выключателями, предотвращающими их работу при понижении водного уровня в источнике до определенных границ.

Рис.2 Схема домашнего водоснабжения с водозабором из колодца электронасосом Джилекс

Погружной колодезный насос для систем индивидуального водоснабжения при бытовом использовании может выполнять следующие функции:

• Производить водозабор для снабжения частного дома с глубин более 9 метров, обеспечивая объем подачи в широких пределах.
• Подавать воду на поверхность для полива, с его помощью можно наполнять бочки, цистерны и различные емкости водой, которой после прогрева на воздухе поливают огород. Если на участке организован капельный полив, с помощью погружного электронасоса можно наполнять цистерну большого объема и отключать его поплавковым выключателем, установленным на стенках емкости, при заполнении.
• Погружной колодезной помпой можно наполнять бассейны, искусственные водоемы, пруды или откачивать из них воду.
• В критических ситуациях при затоплении во время весеннего паводка подземных подвалов, гаражей, погребов и других помещений, электронасосом можно откачать воду, если она не сильно загрязнена, или установить на его всасывающий патрубок самодельный фильтр, препятствующий попаданию частиц грязи в рабочий механизм.


• Погружным электронасосом можно сразу залить теплоноситель в систему отопления непосредственно из колодца или бочки, с необходимым для ее работы давлением около 1,5 бара, или наполнить с его помощью расширительный бак, расположенный на чердаке дома.
• Некоторые виды погружных насосов (вибрационные, винтовые) эффективно используют для борьбы с заиливанием источников водоснабжения — для этого агрегат отпускают в колодец на небольшое расстояние от дна и с его помощью выкачивают замутненную жидкость.

Колодцы собирают воду из неглубоких водяных пластов (верховодка), и рассчитаны на применение механических средств подачи с помощью ворота и ведра. Если на участке планируют производить водозабор воды для постоянного снабжения жилого дома с помощью электронасоса, намного проще и дешевле пробурить неглубокую абиссинскую скважину (многие производят бурение своими руками) и использовать ее в качестве водного источника. Использование колодца оправдано лишь в том случае, если на участке полностью отсутствует или часто пропадает электроэнергия.

Рис. 3 Колодезный электронасос для водоснабжения дома в источнике

Какие бывают типы и виды погружных колодезных насосов

До водозабора из колодцев используют бытовые погружные электронасосы, отличающиеся от промышленных агрегатов более скромными техническими характеристиками. Так как глубина большинства колодцев не превышает 15 метров, напорные параметры рассчитаны в основном на подачу жидкости в горизонтальном направлении и поддержание необходимого давления в системе.

Объем подачи всасывающими устройствами зависит от их принципа действия, большинство агрегатов способны доставить необходимое количество воды семье минимум из 3 человек, верхний предел бытовых устройств может доходить до водообеспечения нескольких семей в двух- или трехэтажном доме.

Вибрационные

Вибрационные помпы выпускаются отечественным производителем еще с советских времен, и с тех пор не претерпели существенных конструктивных изменений. Все отечественные модели, их китайские и белорусские аналоги имеют абсолютно одинаковую конструкцию и технические характеристики.

Исключением является украинский Водолей с двухклапанной системой (существуют и трехклапанные модели) и более высокими показателями объема прокачки. Вибрационную помпу располагают в источнике воды вертикально, подвешивая за трос, основными ее узлами являются:

• Корпус. Состоит из двух половин, соединяемых между собой болтами с гайками. В верхней корпусной части размещен выходной патрубок и сделаны проушины для крепления металлического троса, если используется устройство с верхним водозабором, в нем располагаются входные отверстия и центральный винт для крепления обратного клапана.
  При стандартном нижнем заборе жидкости всасывающие отверстия и клапан расположены внизу на торце нижней половины корпуса. Для герметизации соединения двух корпусных частей между ними располагается эластичная прокладка, одновременно снижающая возникающие вибрации.
• Электрическая часть. В вибрационной модели основным исполнительным механизмом является электромагнитная катушка с обмоткой из медного провода. Она собрана из стальных пластин (электротехническая сталь), устанавливается в верхнюю или нижнюю половину корпуса (зависит от расположения водозаборных отверстий) и заливается эпоксидным компаундом, к ее торцам плотно примыкает массивный стальной якорь со штоком на конце.
• Насосная часть. Основным элементом всасывающей части электронасоса является обратный клапан на крышке и эластичный поршень, расположенный на штоке якоря, рабочая камера отделена от электрической части эластичной демпферной мембраной.

Рис. 4 Вибрационные помпы

Принцип работы вибрационной помпы довольно прост: при подаче на обмотку катушки переменного напряжения частотой 50 герц, находящийся на малом расстоянии от ее торцов якорь начинает совершать возвратно-поступательные движения с такой же частотой. Колебания через шток передаются на поршневой диск, который при возвратном движении втягивает жидкость в рабочую камеру через входные отверстия и открытый обратный клапан.

При поступательном движении жидкость внутри рабочей камеры толкает эластичный диск обратного клапана в том же направлении, и он перекрывает заборные отверстия. Так как  выход воды в источник перекрыт, она поступает в выходной патрубок под давлением и подается наружу.

Вибрационные устройства предназначены для прокачки небольших объемов жидкости, по производительности — это насосы для полива и хозяйственных нужд, их максимальный предел 1,5 кубических метра в час при высоте подъема жидкости (напоре) до 80 метров.

Вибрационные помпы в основном используют в быту для следующих хозяйственных нужд — полива, заполнения расширительного бака или заливки теплоносителя в системы отопления, наполнения и откачки воды из бассейнов, искусственных прудов. Благодаря своей конструкции помпы могут работать с загрязненными жидкостями с мелкими частицами, их часто используют для дренажных работ, слива серых стоков в канализацию, очистки колодезных и скважинных источников от заиливания, прокачки скважин.

Основной недостаток вибрационных помп следует из их названия — вибрации корпуса при длительном использовании в водозаборных источниках приводят к заиливанию и более быстрому разрушению бетонных колец колодцев, нарушению герметичности обсадной колонны в скважинах. Вибрационные помпы имеют коэффициент полезного действия (КПД) 30 — 40%, средний срок службы около 5 лет, хотя могут работать и дольше после ремонта или замены крепежных болтов корпуса на нержавеющие перед вводом в эксплуатацию.

Данный вид электронасосов имеет хорошую цену (20 — 25 у.е.) выпускается широким рядом отечественных и зарубежных производителей, на строительном рынке широко представлены популярные в народе бренды Малыш, Ручеек, Водолей, Зубр, Вихрь.

Рис. 5 Вибрационная помпа – устройство

Винтовые

Винтовые (шнековые) агрегаты работают по принципу действия бытовой мясорубки — подача жидкости в напорную трубу происходит при помощи лопастей винта или змеевидным шнеком. Промышленные агрегаты имеют простую конструкцию — на валу помещенного в герметичный корпус электродвигателя закреплен втягивающий жидкость через торцевое входное отверстие рабочий винт, выталкивается вода через боковой патрубок в корпусе.

Бытовые образцы конструктивно устроены немного иначе — водозабор происходит через сетчатую диафрагму, размещенную на боковой стенке электронасоса, при этом электродвигатель находится внизу, а вал с закрепленным шнеком в верхней половине корпуса.

Попадающая на винтовой шнек вода при его вращении выталкивается в выходной патрубок, расположенный в верхней крышке прибора, там же размещены и проушины, за которые электронасос подвешивают при опускании в колодец. Во многих бытовых моделях винт не прилегает к стенкам корпуса, а находится в пластиковой обойме, вращаясь внутри которой он выталкивает воду.

КПД бытовых винтовых насосов доходит до 50%, они могут работать с вязкими жидкостями (перекачка нефти в нефтегазовой промышленности), поэтому при бытовом использовании многие считают, что винтовые модели могут без ущерба для себя прокачивать воду с песком. Данное мнение неверно, песок царапает винт и пластиковую обойму, приводя к их быстрому износу, при необходимости в торговой сети можно приобрести резиновую обойму, менее подверженную истиранию.

На строительном рынке не так много винтовых моделей от ведущих зарубежных производителей насосного оборудования, наиболее широко представлены отечественные бренды Беламос, Вихрь, Unipump ECO VINT, встречаются импортные Aquatica, Werk, Vodotok, Sprut. Винтовые виды бытовых электронасосов могут подавать воду объемом до 15 м.куб./ч. при напоре около 100 м.

Рис. 6 Винтовые насосы – конструкция и внешний вид

Вихревые

В вихревых погружных насосах забор и выталкивание воды происходит с помощью одного рабочего колеса с лопатками, которое расположено в верхней части вертикально подвешенного корпуса рядом с выходным патрубком. Для снижения гидравлических потерь в конструкции предусмотрено очень малое расстояние между боковой гранью диска вихревого колеса и рабочей камеры — это делает невозможной работу вихревых устройств в среде с частицами песка.

Особенность вихревых видов, используемых в промышленности — возможность перекачки жидкостей с высоким содержанием газов, КПД бытовых агрегатов редко превышает 50%.

Устройства вихревого типа обладают неплохими напорными характеристиками (высота подъема жидкости достигает 100 м.) и средними объемами прокачки (около 5 м.куб./ч.).

Хотя вихревые электронасосы редко используются в быту, на рынке встречаются модели Беламос ТМ, Sprut, Вихрь, NeoClima, Pedrollo Davis.

Рис. 7 Вихревой погружной насос – конструкция и внешний вид

Центробежные

Центробежные виды являются безусловными лидерами в бытовом использовании среди других типов электронасосов, практически все поверхностные модели имеют центробежный принцип действия, они входят в состав бытовых насосных станций.

Такого распространения центробежные устройства добились благодаря следующим свойствам:

• Их коэффициент полезного действия (КПД) — наивысший из всех аналогов, в крупногабаритных промышленных агрегатах он достигает 92%, в бытовых моделях доходит до 70%.
• Конструктивно рабочая камера выполнена таким образом, что жидкость поступает в центральную часть центробежного колеса, а выталкивается наружу через боковой патрубок. Это позволяет делать многоступенчатые центробежные устройства, в которых выталкиваемая жидкость подается на ось следующего колеса, еще больше повышающего ее давление.
  Благодаря использованию нескольких центробежных колес с отдельными рабочими камерами (ступенями), удается получить в системе параметры напора, в разы превышающие показатели другого насосного оборудования, (в бытовых моделях напор не превышает 300 м).
• Центробежные виды способны прокачивать жидкость в больших объемах при высоком напоре, при бытовом использовании данный показатель редко превышает 20 м.куб./ч.
• Агрегаты центробежного типа менее подвержены воздействию мелких частиц песка на рабочий механизм, их повсеместно используют в песчаных скважинах, выбирая модель для работы с подходящим размером частиц, указанном в паспорте.
• Существенным преимуществом центробежных видов является высокая оснащенность автоматикой, ведущие мировые производители насосного оборудования (Grundfos, Pedrollo, Speroni, Dab) снабжают свои приборы блоками с частотным регулированием скорости вращения рабочего колеса. Данная инновация позволяет не только существенно сэкономить электроэнергию при эксплуатации электронасоса (до 50%), но и значительно увеличить срок его службы.

Если перечислять всех производителей центробежных насосов, представляющих свою продукцию на отечественном рынке, список будет довольно объемным, поэтому ограничимся ведущими мировыми производителями, указанными выше. Из отечественных брендов наибольшую известность получили Водолей, Джилекс Водомет, Вихрь, Беламос, Калибр, Unipump.

Рис. 8 Центробежные погружные насосы – конструкция и материалы изготовления на примере Grundfos SBA

Как правильно выбрать и на что обратить внимание при покупке насоса

Решая, какой насос лучше поставить в колодец, необходимо учитывать следующие факторы:

• Стоимость. Стоимость оборудования является главным показателем при выборе подходящей модели, минимальная цена колодезных Grundfos составляет 300 у.е., отечественный Джилекс с аналогичными параметрами можно приобрести в разы дешевле (80 у.е).
• Материал изготовления. В основном корпуса колодезных насосов изготавливают из нержавеющей стали или высокопрочных полимеров, так же из высококачественного пластика делают их рабочие колеса — это уменьшает вес прибора. При покупке следует обратить внимание на китайского производителя — дело в том, что в своих изделиях китайцы вместо медной обмотки используют алюминий с напылением — микс. Это приводит к тому, что при работе из-за более высокого сопротивления алюминия возрастают потери в обмотке, увеличивается нагрев корпуса, падает КПД. Некоторые российские производители тесно связаны с китайскими фирмами, к примеру, оборудование под брендом Вихрь изготавливается на китайских предприятиях и имеет алюминиевую обмотку электродвигателя.
• Назначение насоса. Основные сферы использования насосного оборудования на загородном участке — обеспечение постоянного или временного водоснабжения, полив. При использовании в садово-огородных целях лучше выбрать вибрационный электронасос — его стоимость ниже всех аналогов, он неприхотлив к качеству рабочей жидкости, а временное использование в короткий период не нанесет существенного ущерба скважине или колодцу.
  В некоторых случаях вибрационные модели можно использовать и для временного водоснабжения, но при постоянной подаче воды применяют специальные погружные центробежные насосы с поплавковым выключателем для колодцев.
• Параметры источника. Модель необходимо выбирать в соответствии с дебитом источника — объем подачи насосного агрегата не должен превышать естественное пополнение водоема водой. Во всех моделях погружных электронасосов указывается глубина погружения под зеркало воды. Так как погружной насос располагается в колодце или скважине на минимальном расстоянии около 0,5 м. от дна, то толщина слоя воды над ним не должна превышать указанный в техническом паспорте параметр.
• Напор. Показатель напора при прямой подаче воды определяется расчетным путем с помощью простых формул, он зависит от протяженности горизонтальных и вертикальных участков водопроводной магистрали и потерь в линии, также учитывается часть, идущая на поддержание давления в системе.
• Размер частиц. Все модели погружных насосов рассчитаны на забор чистой питьевой воды, если в жидкости содержится мелкий песок, подбирают модификацию, допускающую работу с определенным размером частиц, указанном в техническом паспорте.

Рис.9 Технические характеристики насосного устройства Джилекс

• Температура. На отечественный рынок производитель поставляет установки для откачки воды со стандартными параметрами: температура рабочей жидкости до +35 С., окружающей среды до +40 С. — понятно, что такая температура воды не может быть в природном источнике водоснабжения и любое насосное оборудование подходит по этим параметрам.
• Модель. Для колодцев разработаны специальные модели насосов с поплавковым выключателем, отключающих подачу питания на прибор при падении уровня воды в колодце ниже всасывающего фильтра или при определенной отметке (глубину срабатывания поплавка можно регулировать). Данное устройство дублирует реле сухого хода в системе, которое можно устанавливать по желанию потребителя.
  Колодезные модели ведущих производителей (Grundfos) оснащают поплавковым забором воды — это позволяет подавать чистую незамутненную воду с поверхности источника, а не с донной области с высоким содержанием частиц песка, при этом не потребуется очистка воды дома от песка.
• Другие параметры. Менее важными факторами, на которые следует обратить внимание при выборе устройства, являются длина шнура питания, наличие встроенного обратного клапана, вес и габаритные размеры, длительность гарантийного срока, наличие и расположение ближайших центров технического обслуживания.

Не следует использовать в колодцах электронасосы, предназначенные для забора воды из скважин, даже если они подходят по параметрам. Дело в том, что колодезные насосы рассчитаны на забор воды с небольших глубин (их максимальный напор редко превышает 50 метров), а если использовать скважинный насос с высокими напорными характеристиками на малом напоре, увеличив тем самым объем подачи воды, его КПД будет недопустимо низким.

Насос погружной для водоснабжения — схема подключения

Колодезный насос опускают в источник строго по его центру, чтобы избежать касания поплавком стенок, его привязывают к жесткой поперечной трубе, уголку, металлопрофилю, вставленных в пробитое отверстие в стенках вместе с напорной трубой водопровода. Второй вариант — подвешивание насоса на поперечную опору, расположенную поверх колодезных стенок, более прост, но для подключения к водопроводной линии, расположенной под землей, все равно придется спускаться в колодец. Расчетной точкой установки насоса от поверхности земли является глубина промерзания грунта в зимнее время, вся система водопровода углубляется на расстояние около 0,5 ниже этой отметки.

Для подачи воды в дом обычно используют трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД), специально рассчитанные для использования в системах водоснабжения. Напорная труба присоединяется к электронасосу пластиковым фитингом, ее дальнейшее подключение к водопроводной линии также производят с помощью переходной угловой пластиковой муфты, при подаче в дом с помощью арматуры для ПНД линия легко подключается к внутренней водопроводной системе.

Насосное оборудование подключают по стандартной схеме с использованием реле давления, манометра, гидроаккумулятора (позволяет  в системе поддерживать давление), применяя специальную фитинговую сантехническую арматуру ( пятивходовой штуцер). В отличие от скважинных видов, реле сухого хода из автоматики управления можно исключить — погружной агрегат от перегорания обмотки защищен поплавковым выключателем.

Рис. 10 Схемы подключения колодезного электронасоса

Расчет погружного насоса

При покупке погружного насоса основными его показателями являются высота подъема и объем перекачиваемой жидкости. Объем воды, которую должен прокачивать насос, связан с двумя параметрами — дебитом источника и нуждами потребителя. Объемные параметры насоса не должны превышать скорость естественного притока воды в колодце, в противном случае динамический уровень снизится до критического, и поплавковый выключатель отключит насос, прекращая подачу воды. Нужно понимать, что слишком большое превышение объемов подачи воды насосом перед потреблением неэффективно и экономически невыгодно — работа мощного устройства приведет к частым гидроударам, уменьшению времени между циклами включения-отключения и срока службы прибора, лишним тратам электроэнергии.

Расчет колодезного насоса для полива

Редко кто использует только для полива дорогие погружные колодезные электронасосы, предназначенные для обеспечения постоянного водоснабжения, обычно выбирают бюджетные вибрационные агрегаты, имеющие одинаковые характеристики. Так как выбор ограничен, то рассчитывать параметры вибрационный помпы, выбирая подходящую модель, не имеет смысла, если их характеристики одинаковы.

Если планируется поливать из колодца большие площади размером в гектары, то здесь вибрационные насосы малоэффективны, и следует использовать для полива огорода мощные погружные скважинные насосы с высокими напорными характеристиками.

Объем подачи

Расчет производительности насоса для полива производят, используя формулу:

Q = Sп × n / t (л./ч.)

где Sп — площадь орошаемого участка в квадратных метрах;

n — приблизительная норма расхода воды на единицу площади в 1 квадратный метр, данный показатель лежит в диапазоне 3 — 6 литров и определяется видом высаженных культур, погодными условиями, структурой почвы, при расчетах можно выбирать и более высокий показатель;

t — предполагаемое время полива участка в часах.

Для расчетов можно воспользоваться простейшим онлайн калькулятором, но и ручной подсчет отнимет не более минуты, к примеру, для полива участка в 1 сотку (10х10 метров) при норме расхода воды 5 литров на 1 квадратный метр в течение часа понадобится электронасос производительностью:

Q = 100 х 5 / 1 = 500 (л./ч.) или 0,5 м.куб./ч. ( 8 л./мин.)

Рис. 11 Пример онлайн калькулятора

Напор

Рассмотрим определение напора для полива участка из колодца с глубиной погружения насоса в 10 метров от поверхности земли и расстоянии до точки полива в 50 метров, в системе используется гибкий шланг диаметром 16 мм. (5/8 дюйма).

Высота подъема жидкости Н (напор), необходимая для работы системы полива, складывается из следующих составляющих:

Н = Нв + Нг + Нп + Нд (м.)

где, Нв — длина вертикального участка, равна расстоянию глубины погружения электронасоса в колодец от уровня земли;

Нг — длина горизонтального участка трубопровода до точки полива, зависит от диаметра труб, при стандартном сечении в один дюйм 1 метр вертикального столба приравнивают к 10 метрам горизонтального участка.

Нп — гидравлические потери в линии, зависят от количества фитингов, поворотов, тройников, кранов. На показатель влияют  и параметры трубопровода от скважины или колодца: материал изготовления, его диаметр (чем меньше, тем больше сопротивление водному потоку), качество трубопровода (шероховатость стенок). Обычно для полива используют гибкие шланги малого диаметра, имеющие значительное гидравлическое сопротивление потоку, для приблизительных расчетов его можно взять равным 25% от общей длины линии при диаметре 16 мм.

Нд — рабочий напор в системе, иногда и расчетах требуется перевод давления из атмосфер в bar. или паскали, для упрощения одну атмосферу считают равной одному бару или 0,1 мПа., для полива берем значение напора в 1,5 бар, что соответствует 15 метрам вертикального водяного столба.

В итоге получаем:

Н = 10 + 5 + 60 х 25 / 100 + 15 = 45 (м.)

Далее по графику напорных характеристик подбираем нужную модель электронасоса, рассматривая каталог изделий выбранного производителя.

Если рассмотреть линейку популярных бытовых электронасосов Джилекс, по требованиям соответствует модели Джилекс Водомет 55/50 и 150/45 (рис. 12, точка 1), однако при использовании в таком диапазоне они будет работать с минимальным коэффициентом полезного действия. Поэтому в быту не используют мощные электронасосы для полива, применяя вместо них маломощные вибрационные модели, наиболее подходящие по параметрам.

Из графика видно, что работа мощных насосов становится эффективной (высокий КПД) при больших объемах прокачки.

Рис.12 Напорные характеристики Джилекс Водомет

Расчет колодезного насоса для водоснабжения дома

При расчете колодезного электронасоса для постоянного водоснабжения индивидуального дома основными результатами полученных вычислений являются высота водного столба и объем перекачиваемой жидкости. Исходными данными служат предполагаемые или рассчитанные объемы водопотребления по таблицам или при помощи онлайн калькуляторов.

Объем потребления

Существуют два основных метода подсчета потребляемого объема воды: первый состоит в вычислении водопотребления каждым проживающим, второй заключается в подсчете общего расхода воды сантехническими приборами. В том и другом случае используют таблицы или онлайн калькуляторы. Показатель среднесуточного потребления воды одним человеком является более значимым в расчетах способности источника поддерживать статический уровень воды при постоянном водопотреблении с определенным объемом.

Основной задачей электронасоса является достаточное наполнение магистрали водой при одновременном включении максимального количества сантехнических приборов, которое может быть использовано проживающими с учетом работающей бытовой техники (стиральной и посудомоечной машин).

Поэтому, когда по таблицам подсчитывают и складывают водопотребление всех сантехнических приборов, это не совсем верно — для удобства индивидуальный жилой дом может содержать несколько санитарных узлов, избыточное количество душевых кабин и ванн, которыми хозяева редко пользуются. Если данная сантехника учитывается при расчетах общего водопотребления, результатом будут избыточные параметры пропускной способности приобретаемого насоса — это приведет к перерасходу электроэнергии и неоправданным финансовым затратам.

Для расчета максимального объема водопотребления в единицу времени семьей из трех человек, проживающих в индивидуальном жилом доме, можно воспользоваться онлайн калькулятором или произвести несложные вычисления вручную. Если взять три источника с наибольшим расходом воды и добавить небольшой объем от бытовой техники (в таблицах указаны значения, которые не следует принимать в расчет — потребление техникой воды не происходит в постоянном режиме), то в результате простых расчетов вручную получим пиковое потребление воды на семью из 3 человек — 2,5 м.куб./ч. Показатель получен при использовании наиболее водоемкого сантехнического оборудования – ванной, при отсутствии таких удобств вполне достаточно подачи воды объемом 2 м.куб./ч.

Рис. 13 Таблица потребления воды сантехническими приборами

Если использовать некоторые онлайн калькуляторы, то мы получим водопотребление в несколько больше, вводя данные посудомоечной и стиральной машины, унитаза, биде, которые выражены в соответствующих другой сантехнике единицах, и по мнению составителей потребляют воду в непрерывном режиме.

Напор

При расчете напора используется формула, приведенная выше для организации полива (Н = Нв + Нг + Нп + Нд), вычисления проводятся по той же методике, основная проблема — расчет гидравлического сопротивления, точнее той части напора, которое понадобится на преодоление участков сопротивления труб.

Также существует таблицы с учетом сопротивлений фитингов, кранов, отводов, тройников и прочих деталей сантехнической арматуры. По онлайн-калькуляторам можно рассчитать гидравлическое сопротивление трубопроводной магистрали заданной длины в зависимости от материала ее изготовления и диаметра. Если магистраль сделана из гидравлически гладких труб ПНД диаметром более 1 дюйма и собрана в соответствии со стандартными нормативами, ее гидравлическое сопротивление можно принять равным 20% от всей длины линии.

К примеру, рассчитаем напорные характеристики погружного насоса, установленного на глубину 10 м, расстояние до дома при этом составляет 50 метров, длина линии в доме 50 метров, 5 метров высота подъема от подвала на второй этаж, наивысшее давление в системе 3 бара. Аналогично рассмотренной выше методике получаем результат:

Н = 10 + (5 + 5) + 5 + 115 х 20 / 100 + 30 = 78 (м.)

По графику напорных характеристик определяем подходящий электронасос, выбор устройства бренда Джилекс для решения поставленных задач нам не подойдет (объем подачи 2,5 м.куб./ч. соответствует 41,6 л./м.)., поэтому его мы не рассматриваем. Соответствующая модель SQ-2-85 есть в линейке оборудования Grundfos (рис. 14, точка 5), с помощью которой можно сделать водопровод с рассчитанными параметрами.

Рис. 14 Напорные характеристики Grundfos

Рекомендации специалистов

Организуя монтаж водопровода своими руками, важнейшей задачей является правильный выбор насосного оборудования, которое должно не только выполнять поставленные задачи, но и работать длительное время без поломок. При его подборе могут быть полезны следующие рекомендации специалистов:

• Лидером по производительности являются центробежные виды, которые оптимально использовать для колодцев — все другие обладают более низким КПД, приводят к заиливанию источника (помпы вибрационного типа), могут работать только с чистой водой (вихревые),также у аналогов отсутствует поплавковый выключатель.
• Для забора воды из колодцев следует использовать только колодезные агрегаты, обладающими низкими напорными характеристиками и высокими объемами прокачки — в этом случае их КПД будет иметь максимальный показатель в отличие от непредназначенных для работы в колодцах скважинных насосов.
• Правильный выбор производителя является главной задачей при покупке насоса. Практически все китайские модели поставляются с обмоткой из алюминия, которая имеет высокое сопротивление и большие потери энергии, приводящие к повышенному нагреву — этот фактор снижает коэффициент полезного действия электронасоса. Отечественные и китайские бюджетные модели неизвестных производителей лучше не использовать — некоторые из них имеют сальниковое уплотнение вала двигателя, которое морально устарело полвека назад и может пропускать при высоком давлении песок и воду (все современные модели имеют торцевое уплотнение с керамическими, графитовыми кольцами или аналогичными материалами).
• Если после расчетов рассматривается модель китайского производителя, то следует учитывать, что ее соответствие указанным в техническом паспорте параметрам отличается на 20% в сторону понижения — поэтому следует выбирать модель с аналогичным запасом по техническим характеристикам.
• Для получения оптимального соотношения цена и качество лучше использовать насосы от итальянского производителя (Pedrollo, Speroni, Dab) — они дешевле Grundfos, выполнены из высококачественных материалов, обладают высокими техническими параметрами.
• Улучшить качество всасываемой из колодца питьевой воды помогут насосы с поплавковым забором из верхнего водяного слоя — в этом случае в жидкости будет отсутствовать песок, находящийся в большом количестве в придонной области, и установка дополнительных фильтров не понадобится.

Рис.15 Колодезные насосы для водоснабжения дома от ведущих производителей Grundfos, Pedrollo, Dab, Karcher

Делая выбор устройства для водозабора из колодца, следует использовать центробежные модели с поплавковым выключателем, специально предназначенные для этих целей — они наиболее подходят по техническим характеристикам. Популярный отечественный агрегат Джилекс Водомет можно приобрести за цену около 100 у.е., импортные аналоги обойдутся в 3 — 5 раз дороже.

montagtrub.ru

Принцип действия и конструктивные особенности

Современная промышленность выпускает различные по конструкции и принципу действия глубинные насосы для скважин. На выбор глубинного насоса определенного типа оказывают влияние как конкретные условия его эксплуатации, так и характеристики жидкой среды, которую предстоит откачивать с помощью такого устройства.

Корпус глубинных погружных насосов, как следует из их названия, полностью находится в толще перекачиваемой жидкой среды, а с поверхностью такой насос соединяется электрическим кабелем, обеспечивающим работу приводного электродвигателя, и трубой, по которой транспортируется откачиваемая из скважины или колодца жидкость.

В стандартную комплектацию большинства моделей погружных (глубинных) насосов, как правило, входят приводной электродвигатель и встроенный фильтр, защищающий такое устройство от попадания в его внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды. Всасывание жидкой среды при помощи гидромашин данного типа может осуществляться через их нижнюю или верхнюю часть. В первом случае использование глубинного насоса позволяет качественно отфильтровать перекачиваемую жидкость от содержащихся в ее составе нерастворимых твердых включений.

Скважинные насосы состоят из двух основных частей:

• приводного электродвигателя, который может быть как встроенным, так и наружным;
• насосной части, которая, как правило, имеет многоступенчатое конструктивное исполнение.

В том случае, если скважинный насос оснащается встроенным приводным электродвигателем, его корпус должен быть абсолютно герметичным, чтобы надежно защищать электрическую часть от попадания в нее перекачиваемой жидкости.

Основные разновидности

В том случае, если глубина скважины или колодца, из которых необходимо откачивать воду, составляет более 10 метров, без погружного (глубинного) насоса просто не обойтись. Использование оборудования данного типа позволяет откачивать воду из подземных источников, глубина которых может доходить до 150 метров. Еще одним преимуществом использования глубинных насосов является почти бесшумная работа.

По своему конструктивному исполнению и принципу действия глубинные насосы для скважины делятся на:

1. центробежные насосы;
2. устройства шнекового типа;
3. винтовые насосы;
4. насосные устройства штангового типа.

Погружные насосы центробежного типа

Электронасосы центробежного типа относятся к наиболее популярным устройствам, используемым для откачивания жидкой среды из подземных источников. Принцип работы таких устройств, которые могут эксплуатироваться в круглогодичном режиме, основан на том, что на жидкую среду, находящуюся в их внутренней камере и перемещающуюся в ней вместе с лопатками рабочего колеса, действует центробежная сила. Эта сила и выталкивает жидкость в напорную магистраль. При этом в центральной части рабочей камеры создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее новой порции перекачиваемой жидкой среды через входной патрубок.

Среди наиболее значимых достоинств, которыми обладают насосы глубинные центробежного типа, следует отметить их высокую производительность, создаваемый ими хороший напор перекачиваемой среды, а также универсальность использования, которая делает обширной сферу их применения.

Шнековые глубинные насосы

Основным рабочим органом глубинных насосов шнекового типа, которые относятся к устройствам специализированного назначения, является шнек. Этот элемент и обеспечивает перекачивание жидкой среды, а также ее дальнейшую транспортировку по трубопроводной системе. Используют гидромашины данного типа преимущественно для того, чтобы перекачивать с их помощью жидкие среды, в составе которых содержится большое количество посторонних примесей.

Выбирая для скважины глубинный шнековый насос, следует иметь в виду, что диаметр его корпуса должен быть примерно на 1 см меньше размера поперечного сечения обсадной трубы. Если пренебречь этим требованием, можно столкнуться с тем, что используемый насос будет постоянно засоряться примесями, содержащимися в перекачиваемой жидкой среде.

Глубинные насосы винтового типа

Наиболее значимым преимуществом применения винтовых глубинных насосов является то, что даже при небольшом количестве жидкости в обслуживаемой ими скважине они способны создавать поток жидкой среды, характеризующийся хорошим напором. Перекачивание жидкой среды при использовании такого насосного оборудования осуществляется за счет вращения рабочего колеса, оснащенного большим количеством лопастей.

Выбирая для скважины глубинные насосы винтового типа, следует иметь в виду, что эффективно работать они могут лишь в том случае, если перекачиваемая ими жидкая среда содержит очень незначительное количество нерастворимых примесей.

Штанговые глубинные насосы

Основными элементами конструкции штанговых глубинных насосов являются неподвижный цилиндр и плунжер, совершающий в процессе работы гидромашины возвратно-поступательные движения. Двигаясь во внутренней части цилиндра вверх, плунжер засасывает жидкую среду из скважины, а опускаясь, способствует ее подаче в напорную магистраль. Для приведения в движение плунжера используется специальный механизм (качалка), который соединен с ним специальными штангами.

Скважинные насосы штангового типа, которые отличаются достаточно большими габаритами, практически не используются в быту, при помощи таких устройств осуществляется добыча нефти из подземных скважин значительной глубины.

Что выбрать – глубинный насос или насосную станцию?

Для откачивания жидкой среды из скважины или колодца большой глубины могут использоваться не только погружные насосы, но и насосные станции, состоящие из целого набора технических устройств. С вопросом о том, что использовать для обслуживания колодца или скважины – такую станцию или глубинный насос, часто сталкиваются владельцы загородных домов и дач, решивших обустроить автономную систему водоснабжения.

В состав насосной станции, кроме мощного поверхностного насоса, входит накопительный бак, который называется гидроаккумулятором. Жидкая среда, откачиваемая из скважины или колодца, сначала направляется в такой бак и только потом, когда в гидроаккумуляторе установится определенное давление, подается в трубопроводную систему.

Если сравнивать насосную станцию с глубинным насосом, то она наряду с более высокой производительностью также отличается значительными размерами, что следует учитывать при выборе места для ее установки. Кроме того, на обустройство насосной станции потребуется затратить больше финансовых средств, чем на приобретение погружного насоса.

В любом случае руководствоваться при выборе насосного оборудования для оснащения автономной системы водоснабжения следует параметрами скважины или колодца, из которых предстоит откачивать воду, а также требуемым количеством жидкости для нужд водоснабжения и орошения и параметрами ее потока.

Плюсы и минусы применения глубинных насосов для обслуживания скважин и колодцев

Среди преимуществ использования глубинных насосов, устанавливаемых в скважине или колодце, следует отметить:

1. высокую эффективность и производительность откачивания жидкой среды;
2. компактные размеры устройства;
3. возможность формирования потока перекачиваемой жидкости с хорошим напором;
4. простоту монтажа и эксплуатации;
5. неприхотливость в плане технического обслуживания;
6. высокую надежность и длительный эксплуатационный срок.

Естественно, есть у оборудования данного типа и недостатки:

1. Большинство современных моделей глубинных насосов выпускается в корпусе, имеющем монолитное исполнение, что делает ремонт таких устройств практически невозможным.
2. Скважинные насосы глубинного типа нельзя использовать для перекачивания сильно загрязненной жидкой среды и устанавливать в непосредственной близости от дна обслуживаемых ими скважины или колодца.

Рекомендации по выбору

То, насколько эффективно будет работать глубинный насос для скважин, во многом зависит от правильности его выбора. В данном случае следует ориентироваться на целый ряд параметров.

Напор потока жидкой среды

Данный параметр, от значения которого будет зависеть, насколько хорошим во всех точках водоразбора трубопроводной системы будет напор воды, определяется расчетным путем.

Производительность подачи жидкости

Этот параметр измеряется количеством литров в час. От его величины зависит, хватит ли воды, которая будет откачиваться глубинным насосом из скважины или колодца, для обеспечения потребности всех точек водоразбора трубопроводной системы.

Необходимость оснащения специальными элементами

Такие элементы обеспечивают работу гидромашины в автоматическом режиме, а также защищают ее от негативных последствий внештатных ситуаций.

Производитель и торговая марка

Выбирая скважинный насос по данному параметру, следует ориентироваться на репутацию компании-производителя, которая изготовила такое оборудование, а также на гарантии, которые она предоставляет. Необходимо иметь в виду, что качественные скважинные насосы на современном рынке предлагают не только зарубежные, но и отечественные производители.

Стоимость

Обращая внимание на цену выбираемого глубинного насоса, следует учитывать, что производители часто завышают ее из-за того, что предлагаемое ими оборудование отличается массой дополнительных опций, которые чаще всего не используются потребителями. Именно поэтому обращать большое внимание на стоимость насосного оборудования, думая, что она является показателем его надежности и качества, не стоит.

Как рассчитать напор воды, который должен обеспечивать глубинный насос

Как уже говорилось выше, напор жидкой среды, который должен обеспечить насос для скважины или колодца, определяется расчетным путем. При этом учитывают гидравлическое сопротивление, создаваемое всеми элементами трубопроводной системы. Непосредственно сама формула, по которой рассчитывается напор, выглядит следующим образом:

Н = (А + 6)х1,15 + В +L/10

Буквенными символами в данной формуле обозначаются следующие параметры:

Н – рассчитываемый напор;

А – максимальная высота, на которую необходимо обеспечить подачу жидкости по трубопроводной системе;

В – глубина обслуживаемой скважины или колодца, измеряемая от их верхней части до уровня расположения водного зеркала;

L – расстояние, на которое жидкость в трубопроводной системе должна транспортироваться в горизонтальном направлении.

Рассчитав напор жидкости, которым должна характеризоваться трубопроводная система, можно выбирать насос. При этом следует учитывать, что полученный расчетным путем напор должен быть как минимум на 10% меньше подобного параметра, которым характеризуется сам насос.

Запас мощности глубинного насоса в данном случае позволит избежать ситуаций, когда в связи с сезонным перепадом уровня воды в скважине или колодце насос не сможет обеспечить требуемый напор в обслуживаемом им трубопроводе или будет работать с перегрузкой.

Выбор глубинного насоса по требуемой производительности

Скважинный насос должен не только обеспечивать требуемый напор воды в обслуживаемом им трубопроводе, но и подавать ее с определенной производительностью, измеряемой в м³/час. Чтобы определить, какое количество воды насос должен подавать в трубопровод в единицу времени, определяют суммарное потребление жидкости, подаваемой в различные точки водоразбора, и умножают полученное значение на всех членов семьи, пользующихся такими точками.

Кроме того, при определении суммарного значения потребления жидкости пользователями водопроводной системы учитывают и общедомовые нужды (в частности, полив зеленых насаждений, а также работу бытовых приборов, для функционирования которых требуется вода).

Определив расчетным путем производительность, с которой должен работать скважинный насос, выбирают модель с характеристиками, равными полученному значению или превышающими его.

Выбирая глубинный насос, следует сразу позаботиться о приобретении дополнительных технических устройств, которые будут обеспечивать эффективность его функционирования, а также защищать от последствий внештатных ситуаций. К таким устройствам, в частности, относятся:

• датчик уровня вода в скважине или колодце;
• датчик давления;
• датчик потока жидкой среды;
• обратный клапан.

Использование таких устройств, кроме того, позволяет организовать работу глубинного насоса в автоматическом режиме.

met-all.org

Другие статьи по теме:

Реле давления на насосную станцию Не закачивает воду насосная станция Установка гидроаккумулятора Плавающий насос для колодца Настройка реле давления насосной станции своими руками Как закачать воду в насосную станцию