Как выбрать глубинный насос для скважины

К глубинному насосу мы имеем большие ожидания – он должен обеспечивать стабильное давление в системе, достаточное количество воды для всех нужд домохозяйства и соответствовать параметрам скважины. В нашей предыдущей статье "Как сделать водоснабжение из скважины в частном доме" мы разобрались, из чего состоит система водоснабжения из скважины, какие есть схемы подключения и как избежать типичных ошибок. Сегодня мы расскажем, как правильно подобрать насос для скважины, и предоставим вам простую пошаговую инструкцию. С ней вам будет легко подобрать подходящий насос среди десятков разных моделей.

В этой статье мы:

• - рассмотрим, на какие данные о скважине следует обратить внимание;
• - проанализируем такие параметры глубинных насосов как производительность, напор, диаметр, тип механизма, материал корпуса и вид забора;
• – покажем реальный пример расчетов.

Шаг 1: Анализируем параметры скважины

Дебит скважины - максимальное стабильное количество воды, которое скважина может давать за единицу времени (л/мин или м³/ч) без проседания уровня ниже допустимого. Насос нельзя брать производительнее дебита скважины. Даже желательно, чтобы его рабочая подача была на 10–30% ниже – продлевает ресурс работы.

Статический уровень – глубина залегания воды в покое (когда насос не работает). Указывает, с какой глубины в принципе начинается подъем воды. Вместе с динамическим уровнем дает представление о том, насколько "водоносная" скважина. Если статический уровень очень глубокий – нужен насос с большим напором и более высокой энергоэффективностью.

Динамический уровень – уровень воды во время откачки при заданном дебите. Именно от динамического уровня считают нужный напор насоса. Насос должен стабильно работать, когда вода опускается до этого уровня, и не "высасывать" скважину ниже фильтра.

Глубина скважины – полная глубина от поверхности до дна. Насос ставят выше дна (обычно на 1-3 м), чтобы не тянуть песок и ил. Также от глубины зависит длина кабеля, длина троса, выбор модели по допустимой глубине погружения.

Диаметр скважины и напорного трубопровода – внутренний диаметр обсадной трубы скважины (например, 110, 125, 160 мм). Насос должен пройти в скважину с технологическим зазором.

Характеристики почвы и пород - описание, в каких слоях пробурена скважина: песок, супесий, глина, известняк, трещиноватые породы и т.д. Влияет на наличие песка в воде.

Шаг 2: Рассчитываем производительность глубинного насоса – сколько воды реально нужно дому

Для правильного подбора производительности насоса важно пиковое потребление, а не среднее за день. Насос должен вытягивать моменты, когда водой пользуются одновременно.

Средние расходы воды в доме:

• - душ - 10-12 л/мин
• - кухня - 8-10 л/мин
• - умывальник - 6-8 л/мин
• - стиральная машина (в момент забора) - 8-12 л/мин

Типичные расходы на полив:

• - 1 шланг: 10–20 л/мин
• - Капельный полив: 5–13 л/мин
• - 2 дождевателя: 25–42 л/мин

Поскольку все точки редко работают одновременно, применяют коэффициент одновременности от 0,5 до 0,7.

Пример расчета производительности глубинного насоса:

Пиковое потребление = 12 л/мин (душ) + 10 л/мин (кухня) + 8 л/мин (умывальник) + 12 л/мин (стиральная машина) + 15 л/мин (легкий полив) = 57 л/мин. 

57 л/мин × 0,6 (коэффициент) × 1,2 (запас 20%) = 41 л/мин = 2,5 м³/ч

Результат не должен превышать дебит вашей скважины.

Золотое правило - производительность насоса должна быть на 10–20% меньше дебита скважины. Иначе есть риск, что насос будет работать "всуху", двигатель будет перегреваться и ломаться, а скважина начнет заилываться.

Если вы видите, что дебит скважины не покрывает ваши потребности, рассмотрите альтернативу схеме организации водоснабжения. Наиболее практичный и экономичный вариант в большинстве случаев – установка накопительного бака (например, на 1000 л), в который постепенно будет набираться вода из скважины, и из которого после вы будете докачивать воду для использования поверхностным насосом.

Шаг 3: Определяем высоту подъема и расстояние до дома – как рассчитать напор насоса

Чтобы система водоснабжения работала стабильно, насос должен обеспечивать нужный напор с запасом:

H = H1 + H2 + H3 + рабочее давление + запас

Где:

H1 – динамический уровень воды в скважине.

H2 – высота подъема до самой высокой точки потребления. Берется от поверхности земли до самого высокого крана или душа дома (второй этаж, мансарда и т.д.).

H3 – потери напора в трубопроводе. Зависит от длины труб, количества поворотов, тройников, кранов, диаметра труб, наличия фильтров, обратного клапана, гидроаккумулятора. В бытовых системах обычно берут 5–15 м как ориентир. Практическое правило расчета – каждые 10 м горизонтальной трубы = 1 м потери напора. Но при длинных трассах или тонких трубах потери могут быть больше, поэтому, например, для проектирования коттеджа с 3 санузлами, сложными схемами труб и поливом на 20 соток требуется точный гидравлический расчет.

Рабочее давление в системе - 25-30 м водяного столба. Это эквивалент примерно 2,5–3 бар, чтобы давление не «проседало» давление при одновременном открывании нескольких точек и стабильно работала бытовая техника.

Запас по напору – 10–15 %. Он дает компенсацию снижения дебита скважины со временем, износа насоса, возможной достройки дома или новых точек водоразбора.

Пример расчета напора скважинного насоса:

35 м (динамический уровень скважины) + 6 м (второй этаж) + 10 м (потери в трубах) + 30 м (рабочее давление) = 81 м

81 м × 1,12 (запас 12%) = 91 м.

То есть в данном случае нужно брать насос с напором 91м.

Шаг 4: Подбираем диаметр погружного насоса

Неправильный диаметр может изменять объем воды, которую перекачивает насос, вызывая недостаточный напор (до минус 20-40%) или обратный поток. Может возникнуть кавитация (образование пузырьков пара в насосе из-за резких перепадов давления), что повреждает рабочее колесо. Если насос слишком велик для скважины, его просто не удастся опустить или он может тереться о корпус скважины, что быстро приведет к повреждению обмотки или корпуса. Если насос слишком мал, его крепление может быть неустойчивым, насос будет шататься во время работы, что также ускоряет износ. Если насос маленький и не заполняет плотно скважину, может засасываться осадок или песок со дна, повреждающий рабочее колесо.

Общий совет - между корпусом насоса и стенками шахты требуется промежуток не менее 2 см.

Внимательно читайте технические параметры насоса, чтобы точно знать, со скважинами какого диаметра будет совместима ваша модель.

Вот примеры распространенных диаметров:

Шаг 5: Выбираем тип механизма скважинного насоса – какие бывают глубинные насосы

Центробежные скважинные насосы

Как работают: крыльчатки разгоняют воду от центра до краев.

Плюсы:

• - Тихие
• - Высокая производительность
• - Подходят для глубоких скважин (20–100+ м)
• - Стабильное давление
• - Долговечные

Минусы:

• - Более дорогие
• - Чувствительные к песку (нужен фильтр)

Лучше для: дома, коттеджа, постоянного водоснабжения, систем с гидроаккумулятором. Самый популярный и надежный вариант.

Шнековые насосы (винтовые)

Как работают: винт проталкивает воду вверх.

Плюсы:

• - Меньше боятся песка и примесей
• - Стабильное давление на средних глубинах
• - Недорогие

Минусы:

• - Меньший КПД, есть снижение эффективности при большом напоре
• - Быстрее изнашиваются резиновые элементы
• - Громче центробежных

Лучше для: дачи, технической воды.

Вихревые насосы

Как работают: создают вихрь, повышающий давление.

Плюсы:

• - Очень высокое давление
• - Компактные
• - Дешевле центробежных

Минусы:

• - Боятся песка
• - Меньшая производительность
• - Скорее изнашиваются

Лучше для: когда требуется сильный напор при небольшом расходе воды (например, душ, бойлер).

Вибрационные насосы

Как работают: мембрана вибрирует и "засасывает" воду.

Плюсы:

• - Очень дешевые
• - Простые
• - Работают в узких скважинах
• - Легко ремонтируются

Минусы:

• - Вибрация может разрушать стенки скважины
• - Поднимают песок и ил
• - Шумные
• - Быстро изнашиваются
• - Не для постоянного использования

Лучше для: временного забора воды, полива, откачки.

Шаг 6: Выясняем, на какую глубину опускать насос

Насос должен быть погружен достаточно глубоко, чтобы вода охлаждала его корпус. Но есть предел – производитель всегда указывает максимальную глубину погружения, которую нельзя превышать, чтобы избежать повреждения корпуса из-за чрезмерного давления воды. Если же насос установлен слишком высоко, при понижении уровня воды он может начать работать без воды, что приводит к поломке. Параметр углубления под зеркало воды определяет, насколько глубоко насос может быть погружен без риска перегрева или повреждения.

Пример подбора параметра «углубления под зеркало воды»:

• Скважина: глубина 60 м
• Динамический уровень воды: 30 м
• Насос: паспорт указывает, что максимальное допустимое углубление под зеркало воды – 20 м.

Если насос опустить на 40 м от поверхности земли, он будет под уровнем воды на 10 м. Это означает, что углубление под зеркало воды = 10 м. Если производитель требует минимум 5 м углубления для охлаждения, то 10 м — это безопасный запас.

Но если опустить насос на 55 м, то он будет под уровнем воды на 25 м, что превышает допустимые 20 м. Это может привести к перегрузке корпуса из-за давления воды.

Помните, что насос должен быть ниже динамического уровня воды (минимальный запас — 2–3 м ниже этого уровня) и на расстоянии от дна не меньше 2–5 м.

Шаг 7: Выбираем корпус

Материал корпуса

Корпуса глубинных (погружных) насосов изготовляют из материалов, способных долго работать в воде под давлением и не разрушаться от коррозии.

Самым распространенным вариантом является нержавеющая сталь, обычно марок AISI 304 или AISI 316. Она крепкая, долговечная и безопасная для питьевой воды. При этом AISI 316 лучше переносит минерализованную или слегка солоноватую воду, в то время как AISI 304 больше подходит для обычной чистой воды из скважин.

Также встречаются корпуса из чугуна. Это прочный и относительно недорогой материал, хорошо гасящий вибрации и подходящий для мощных насосов. Его главный минус в том, что чугун подвержен коррозии, особенно в агрессивной воде, поэтому без качественного защитного покрытия ресурс такого насоса будет меньше. К тому же чугунные насосы тяжелые, что усложняет монтаж и подъем из скважины.

В бытовых и бюджетных моделях часто используют технополимеры и композитные пластики. Они не ржавеют, легкие и нормально переносят химически активную воду, например, с повышенным содержанием железа. В то же время, пластик уступает металлам по механической прочности, хуже переносит удары и абразив в воде, поэтому для глубоких скважин или песчаных горизонтов это не лучший выбор.

Еще один вариант – обычная сталь с антикоррозионным покрытием. Это компромисс между ценой и прочностью: такие корпуса дешевле нержавейки, но если защитный слой повредится, коррозия начинается довольно быстро, и ресурс насоса заметно уменьшается.

Верхний или нижний забор воды

Нижний забор → вода берется со дна, эффективен при низком уровне воды, но больше риск засорения.

Верхний забор → вода берется из верхнего слоя, она чище, насос лучше охлаждается, легче обслуживания, но менее эффективно при низком уровне воды, подходит для глубоких источников.

Пример выбора скважинного насоса

Вот пример параметров типовой частной скважины в Украине:

Глубина скважины: 62 м

Статический уровень воды: 9 м от поверхности

Динамический уровень при отборе: 16 м

Дебит: 3,2 м³/час

Диаметр обсадной трубы: 125 мм

Давайте попробуем подобрать насос.

Производительность

Возьмем в качестве примера потребление, которое мы рассчитали в шаге 2:

Пиковое потребление = 12 л/мин (душ) + 10 л/мин (кухня) + 8 л/мин (умывальник) + 12 л/мин (стиральная машина) + 15 л/мин (легкий полив) = 57 л/мин. 

57 л/мин × 0,6 (коэффициент) × 1,2 (запас 20%) = 41 л/мин = 2,5 м³/ч

Напор

16 м (динамический уровень скважины) + 6 м (второй этаж) + 10 м (потери в трубах) + 30 м (рабочее давление) = 62 м 

 62 м × 1,12 (запас 12%) = 70 м.

Диаметр

При 125 мм уместным будет насос диаметром 4 дюйма (100 мм).

Таблица

Компании, производящие насосы, предоставляют таблицы, с помощью которых можно достаточно точно определить, какой насос подойдет, опираясь на напор и производительность. Давайте рассмотрим одну из следующих таблиц от KOER для линейки глубинных насосов 4 дюйма. Выбираем центробежный тип механизма как наиболее надежный.

Найдем нашу производительность (41 л/мин) и напор (70 м). Мы обозначили их пересечение фиолетовым крестиком. Голубым цветом на графике обозначена модель Koer 4SDM 4/10 – этот насос подходит под наши параметры.

Обязательно проверяем, чтобы производительность насоса не превышала производительность нашей скважины (53 л/ч). У этого насоса она 48 л/мин, все в порядке. Пригодятся кабель на 40 м и пульт управления, входящие в комплект.

Итак, надеемся вам пригодится наша инструкция по выбору скважинного насоса. Ознакомьтесь с нашим каталогом, в котором будет удобно подобрать модель в соответствии с необходимыми характеристиками. А если вы все еще не уверены в своих расчетах или у вас остались вопросы – обращайтесь к нашим специалистам, они подробно проконсультируют и посоветуют, что выбрать!