Як вибрати глибинний насос для свердловини

До глибинного насоса ми маємо великі очікування - він має забезпечувати стабільний тиск в системі, достатню кількість води для всіх потреб домогосподарства та відповідати параметрам свердловини. В нашій попередній статті “Як зробити водопостачання зі свердловини в приватному будинку” ми розібрались, з чого складається система водопостачання зі свердловини, які є схеми підключення та як уникнути типових помилок. Сьогодні ж ми розкажемо, як правильно підібрати насос для свердловини, та надамо вам просту покрокову інструкцію. З нею вам буде легко підібрати підходящий насос серед десятків різних моделей. 

В цій статті ми:

• - розглянемо, на які дані про свердловину треба звернути увагу;
• - проаналізуємо такі параметри глибинних насосів, як продуктивність, напір, діаметр, тип механізму, матеріал корпусу та вид забору;
• - покажемо реальний приклад розрахунків.

Крок 1: Аналізуємо параметри свердловини

Дебіт свердловини - максимальна стабільна кількість води, яку свердловина може давати за одиницю часу (л/хв або м³/год) без “просідання” рівня нижче допустимого. Насос не можна брати продуктивніший за дебіт свердловини. Навіть бажано, щоб його робоча подача була на 10–30% нижчою - подовжує ресурс роботи.

Статичний рівень - глибина залягання води в спокої (коли насос не працює). Показує, з якої глибини в принципі починається підйом води. Разом із динамічним рівнем дає уявлення, наскільки “водоносна” свердловина. Якщо статичний рівень дуже глибокий — потрібен насос із більшим напором і вищою енергоефективністю.

Динамічний рівень - рівень води під час відкачки при заданому дебіті. Саме від динамічного рівня рахують потрібний напір насоса. Насос має стабільно працювати, коли вода опускається до цього рівня, і не “висмоктувати” свердловину нижче фільтра.

Глибина свердловини - повна глибина від поверхні до дна. Насос ставлять вище дна (зазвичай на 1-3 м), щоб не тягнути пісок і мул. Також від глибини залежить довжина кабелю, довжина троса, вибір моделі за допустимою глибиною занурення.

Діаметр свердловини та напірного трубопроводу - внутрішній діаметр обсадної труби свердловини (наприклад, 110, 125, 160 мм). Насос має пройти в свердловину з технологічним зазором.

Характеристики ґрунту та порід - опис, у яких шарах пробурена свердловина: пісок, супісок, глина, вапняк, тріщинуваті породи тощо. Впливає на наявність піску у воді.

Крок 2: Розраховуємо продуктивність глибинного насоса - скільки води реально потрібно будинку

Для правильного підбору продуктивності насоса важливе пікове споживання, а не середнє за день. Насос має «витягувати» моменти, коли водою користуються одночасно.

Середні витрати води в будинку:

• - душ — 10–12 л/хв
• - кухня — 8–10 л/хв
• - умивальник — 6–8 л/хв
• - пральна машина (в момент забору) — 8–12 л/хв

Типові витрати на полив:

• - 1 шланг: 10–20 л/хв
• - Крапельний полив: 5–13 л/хв
• - 2 дощувальники: 25–42 л/хв

Оскільки всі точки рідко працюють одночасно, застосовують коефіцієнт одночасності 0,5–0,7.

Приклад розрахунку продуктивності глибинного насоса:

Пікове споживання = 12 л/хв (душ) + 10 л/хв (кухня) + 8 л/хв (умивальник) + 12 л/хв (пральна машина) + 15 л/хв (легкий полив) = 57 л/хв.

 57 л/хв × 0,6 (коефіцієнт) × 1,2 (запас 20%) = 41 л/хв = 2,5 м³/год

Результат не має перевищувати дебіт вашої свердловини. 

Золоте правило - продуктивність насоса повинна бути на 10–20% меншою за дебіт свердловини. Інакше є ризик, що насос працюватиме “всуху”, двигун буде перегріватись та ламатись, а свердловина почне замулюватись. 

Якщо ви бачите, що дебіт свердовини не покриває ваші потреби, розгляньте альтернативи схеми організації водопостачання. Найбільш практичний і економний варіант у більшості випадків — встановлення накопичувального бака (наприклад, на 1000 л), в який поступово буде набиратись вода із свердловини, і з якого опісля ви будете докачувати воду для користування поверхневим насосом. 

Крок 3: Визначаємо висоту підйому та відстань до будинку - як розрахувати напір насоса

Щоб система водопостачання працювала стабільно, насос має забезпечувати потрібний напір із запасом:

H = H1 + H2 + H3 + робочий тиск + запас

Де:

H1 — динамічний рівень води в свердловині.

H2 — висота підйому до найвищої точки споживання. Береться від поверхні землі до найвищого крана або душу в будинку (другий поверх, мансарда тощо).

H3 — втрати напору в трубопроводі. Залежить від довжини труб, кількості поворотів, трійників, кранів, діаметра труб, наявності фільтрів, зворотного клапана, гідроакумулятора. У побутових системах зазвичай беруть 5–15 м як орієнтир. Практичне правило розрахунку - кожні 10 м горизонтальної труби = 1 м втрати напору. Але при довгих трасах або тонких трубах втрати можуть бути більші, тому, наприклад, для проєктування котеджу з 3 санвузлами, складними схемами труб і поливом на 20 соток потрібен точний гідравлічний розрахунок.

Робочий тиск у системі — 25–30 м водяного стовпа. Це еквівалент приблизно 2,5–3 бар, щоб тиск не «просідав» тиск при одночасному відкриванні кількох точок і стабільно працювала побутова техніка.

Запас по напору — 10–15 %. Він дає компенсацію зниження дебіту свердловини з часом, зношування насоса, можливого добудування будинку або нових точок водорозбору.

Приклад розрахунку напору свердловинного насосу:

35 м (динамічний рівень свердловини) + 6 м (другий поверх) + 10 м (втрати в трубах) + 30 м (робочий тиск)  = 81 м

81 м × 1,12 (запас 12%) = 91 м.

Тобто у даному випадку треба брати насос з напором 91 м.

Крок 4: Підбираємо діаметр заглибного насоса

Неправильний діаметр може змінювати об’єм води, яку насос перекачує, викликаючи недостатній напір (до мінус 20-40%) або зворотний потік. Може виникнути кавітaція (утворення бульбашок пари в насосі через різкі перепади тиску), що пошкоджує робоче колесо. Якщо насос занадто великий для свердловини, його просто не вдасться опустити, або він може тертися об корпус свердловини, що швидко призведе до пошкодження обмотки або корпусу. Якщо насос занадто малий, його кріплення може бути нестійким, насос буде хитатися під час роботи, що також прискорює знос. Якщо насос маленький і не заповнює свердловину щільно, може засмоктуватися осад або пісок із дна, що пошкоджує робоче колесо.

Загальна порада - між корпусом насосу та стінками шахти потрібен проміжок не менше ніж 2 см. 

Уважно читайте технічні параметри насоса, щоб точно знати, зі свердловинами якого діаметру буде сумісна ваша модель. 

Ось приклади поширених діаметрів:

Крок 5: Обираємо тип механізму свердловинного насоса - які бувають глибинні насоси

Відцентрові свердловинні насоси

Як працюють: крильчатки “розганяють” воду від центру до країв.

Плюси:

• - Тихі
• - Висока продуктивність
• - Підходять для глибоких свердловин (20–100+ м)
• - Стабільний тиск
• - Довговічні

Мінуси:

• - Дорожчі
• - Чутливі до піску (потрібен фільтр)

Краще для: будинку, котеджу, постійного водопостачання, систем з гідроакумулятором. Найпопулярніший та найнадійніший варіант.

Шнекові насоси (гвинтові)

Як працюють: гвинт проштовхує воду вгору.

Плюси:

• - Менше бояться піску та домішок
• - Стабільний тиск на середніх глибинах
• - Недорогі

Мінуси:

• - Менший ККД, є зниження ефективності при великому напорі
• - Швидше зношуються гумові елементи
• - Гучніші за відцентрові

Краще для: дачі, технічної води.

Вихрові насоси

Як працюють: створюють вихор, який підвищує тиск.

Плюси:

• - Дуже високий тиск
• - Компактні
• - Дешевші за відцентрові

Мінуси:

• - Бояться піску
• - Менша продуктивність
• - Швидше зношуються

Краще для: коли потрібен сильний напір при невеликій витраті води (наприклад, душ, бойлер).

Вібраційні насоси

Як працюють: мембрана вібрує та “засмоктує” воду.

Плюси:

• - Дуже дешеві
• - Прості
• - Працюють у вузьких свердловинах
• - Легко ремонтуються

Мінуси:

• - Вібрація може руйнувати стінки свердловини
• - Підіймають пісок і мул
• - Шумні
• - Швидко зношуються
• - Не для постійного використання

Краще для: тимчасового забору води, поливу, відкачування.

Крок 6: З’ясовуємо, на яку глибину опускати насос 

Насос має бути занурений достатньо глибоко, щоб вода охолоджувала його корпус.  Але є межа — виробник завжди вказує максимальну глибину занурення, яку не можна перевищувати, щоб уникнути пошкодження корпусу через надмірний тиск води. Якщо ж насос встановлений занадто високо, при зниженні рівня води він може почати працювати без води, що призводить до поломки. Параметр заглиблення під дзеркало води визначає, наскільки глибоко насос може бути занурений без ризику перегріву чи пошкодження.

Приклад підбору параметра «заглиблення під дзеркало води»:

• Свердловина: глибина 60 м
• Динамічний рівень води: 30 м
• Насос: паспорт вказує, що максимальне допустиме заглиблення під зеркало води — 20 м

Якщо насос опустити на 40 м від поверхні землі, то він буде під рівнем води на 10 м. Це означає, що заглиблення під зеркало води = 10 м. Якщо виробник вимагає мінімум 5 м заглиблення для охолодження, то 10 м — це безпечний запас.

Але якщо опустити насос на 55 м, то він буде під рівнем води на 25 м, що перевищує допустимі 20 м. Це може призвести до перевантаження корпусу через тиск води.

Пам’ятайте, що насос завжди має бути нижче динамічного рівня води (мінімальний запас — 2–3 м нижче цього рівня) та на відстані від дна не менше 2-5 м.

Крок 7: Обираємо корпус

Матеріал корпусу

Корпуси глибинних (занурювальних) насосів виготовляють із матеріалів, які здатні довго працювати у воді під тиском і не руйнуватися від корозії. 

Найпоширенішим варіантом є нержавіюча сталь, зазвичай марок AISI 304 або AISI 316. Вона міцна, довговічна й безпечна для питної води. При цьому AISI 316 краще переносить мінералізовану або злегка солонувату воду, тоді як AISI 304 більше підходить для звичайної чистої води зі свердловин.

Також зустрічаються корпуси з чавуну. Це міцний і відносно недорогий матеріал, який добре гасить вібрації та підходить для потужних насосів. Його головний мінус у тому, що чавун схильний до корозії, особливо в агресивній воді, тому без якісного захисного покриття ресурс такого насоса буде меншим. До того ж чавунні насоси важкі, що ускладнює монтаж і підйом зі свердловини.

У побутових і бюджетних моделях часто використовують технополімери та композитні пластики. Вони не іржавіють, легкі та нормально переносять хімічно активну воду, наприклад із підвищеним вмістом заліза. Водночас пластик поступається металам за механічною міцністю, гірше переносить удари та абразив у воді, тому для глибоких свердловин або піщаних горизонтів це не найкращий вибір.

Ще один варіант — звичайна сталь із антикорозійним покриттям. Це компроміс між ціною та міцністю: такі корпуси дешевші за нержавійку, але якщо захисний шар пошкодиться, корозія починається досить швидко, і ресурс насоса помітно зменшується. 

Верхній чи нижній забір води

Нижній забір → вода береться з дна, ефективний при низькому рівні води, але більше ризик засмічення.

Верхній забір → вода береться з верхнього шару, вона чистіше, насос краще охолоджується, легше обслуговування, але менш ефективно при низькому рівні води, підходить для глибох джерел.

Приклад вибору свердловинного насосу

Ось приклад параметрів типової приватної свердловини в Україні:

• Глибина свердловини: 62 м
• Статичний рівень води: 9 м від поверхні
• Динамічний рівень при відборі: 16 м
• Дебіт: 3,2 м³/год
• Діаметр обсадної труби: 125 мм

Давайте спробуємо підібрати насос.

Продуктивність

Візьмемо за приклад споживання, яке ми розрахували у Кроці 2:

Пікове споживання = 12 л/хв (душ) + 10 л/хв (кухня) + 8 л/хв (умивальник) + 12 л/хв (пральна машина) + 15 л/хв (легкий полив) = 57 л/хв.

 57 л/хв × 0,6 (коефіцієнт) × 1,2 (запас 20%) = 41 л/хв = 2,5 м³/год

Напір

16 м (динамічний рівень свердловини) + 6 м (другий поверх) + 10 м (втрати в трубах) + 30 м (робочий тиск)  = 62 м

62 м × 1,12 (запас 12%) = 70 м.

Діаметр

При 125 мм доречним буде насос з діаметром 4 дюйма (100 мм).

Таблиця

Компанії, які виготовляють насоси, надають таблиці, за допомогою яких можна досить точно визначити, який насос підійде, спираючись на напір та продуктивність. Давайте розглянемо одну з таких таблиць від KOER для лінійки глибинних насосів 4 дюйми. Обираємо відцентровий тип механізму, як найбільш надійний. 

Знайдемо наші продуктивність (41 л/хв) та напір (70 м). Ми позначили їх перетин фіолетовим хрестиком. Блакитним кольором на графіку позначена модель Koer 4SDM 4/10 - цей насос підходить під наші параметри.

Обов’язково перевіряємо, щоб продуктивність насоса не перевищувала продуктивність нашої свердловини (53 л/год). У цього насоса вона 48 л/хв, все в порядку. В нагоді стануть кабель на 40 м та пульт керування, які входить до комплекту.

Отже, сподіваємось вам стане в нагоді наша існтрукція з вибору свердловинного насосу. Ознайомтесь з нашим каталогом, в якому буде зручно підібрати модель відповідно до потрібних характеристик. А якщо ви все ще не впевнені у своїх розрахунках або у вас залишились питання - звертайтесь до наших спеціалістів, вони детально проконсультують та порадять, що обрати!