Как посчитать нужный напор насоса. Расчёт потребного напора насоса для скважины

А. Характеристики, связанные с потребителем:

1. Уровень водопотребления. Для его расчета можно руководствоваться следующими примерными данными, представленными в таблице ниже.

Суммируем все расходы и умножаем на коэффициент 0,5-0,7 (работающие длительное время все точки водоразбора - явление редкое, а кратковременный пиковый разбор воды сгладит мембранный гидроаккумулятор).

Насосы, качающие воду из скважин и колодцев, делятся на несколько разновидностей - скважинные, погружные, самовсасывающие. Мы поговорим о скважинных насосах, отличающихся повышенной мощностью, компактностью, большим потенциальным объемом перекачиваемой воды. Отличие этих механизмов от обычных наружных (поверхностных) насосов заключается в методике их монтажа: насос находится непосредственно в скважине, откуда он качает воду. Подобные насосы производят, как правило, из нержавеющей стали или композита, для них характерны небольшие размеры, позволяющие находиться в тесном подземном пространстве. При этом эти машины способны поднимать воду с глубин до 650 метров!

При этом подбор насоса необходимо начинать после того, как скважина будет пробурена и будет получен паспорт скважины. Этот документ выдается организацией, которая занимается бурением на воду. В паспорте в обязательном порядке должны указываться следующие характеристики, необходимые для правильного подбора насоса:

Дебит (производительность скважины в м3/ч);
- статический уровень воды;
- динамический уровень воды;
- глубина скважины;
- размеры и глубина фильтровальной части скважины;
- диаметр обсадной трубы скважины.

Итак рассмотрим некоторые параметры более подробно для подбора скважинного насоса .

1. Диаметр скважины. Как правило такая информация указывается в выданном вам паспорте на скважину, какая обсадная труба у вас использовалась, одна колонна или две и т.д. Эти данные помогут для более правильного определения и подбора необходимого вам насоса для скважины, так как все скважинные насосы различаются по диаметральному ряду. Если скважинный насос будет больше обсадной трубы то он попросту не пройдет в нее и вам придется менять купленный вами насос.

• Скважинные насосы GRUNDFOS имеют диаметр 3 дюйма или 75 мм.
• Скважинные насосы PEDROLLO
• Скважинные насосы SPERONI
• Скважинные насосы ВОДОЛЕЙ (БЦПЭ) имеют диаметр 4 дюйма или 98 мм.
• Скважинные насосы Belamos TF 3 имеют диаметр 3 дюйма или 76 мм.
• Скважинные насосы Belamos TF имеют диаметр 4 дюйма или 96 мм.

Таким образом зная диаметр скважины, т.е. обсадной трубы (измеряется по внутреннему диаметру) можно с легкостью подобрать скважинный насос, но следует учесть что для более нужной работы следует оставить не менее 1 см. в обсадной колонне для охлаждения насоса, т.е. между самим насосом и стенкой трубы.

Наиболее известными считаются следующие трубы с характерными для них типоразмерами:

• Обсадная труба 100 мм. (совмещаются насосы Grundfos SQ, Belamos TF 3)
• Обсадная труба 133 мм. (совмещаются насосы Grundfos SQ, Pedrollo 4Blokm, Водолей (БЦПЭ), Belamos TF 3/TF)
• Обсадная труба 159 мм. (совмещаются все выше указанные насосы)

2. Производительность скважины (дебит). Данный показатель так же указывается в паспорте на скважину, и основываясь на него уже так же можно подобрать скважинный насос. Если у вас в паспорте указана рекомендуемая производительность 3 м3/час, то устанавливать насос с большей производительностью не рекомендуется, так как это может способствовать выходу скважины из строя.

ВНИМАНИЕ! ВАЖНО!

Дебит (производительность) скважины является одним из основных факторов в выборе скважинного насоса. Если Вы его не знаете по каким либо причинам, то не поленитесь, сделайте самостоятельно пробную прокачку скважины. Для этого можно попросить насос у соседа или приобрести недорогой насос. Из опыта следует, что дешевле провести пробную прокачку самому, чем купить изначально насос за 10-40 тыс. и он у Вас выйдет из строя в течение недели. Даже если у насосов имеются различные степени защиты, они все равно выходят из строя, в противном случае, насосы были бы вечными (если бы защита срабатывала неограниченное число раз).

3. Статический уровень воды. Динамический уровень воды. Данные показатели так же должны присутствовать в паспорте на скважину, выдаваемого после бурения скважины на воду . Данные показатели указывают на расстояние от устья скважины до воды, и предназначены для определения глубины погружения насоса для скважины. Необходимо как правило добавлять к данному показателю (к динамическому уровню) не менее 3-5 метров, ведь скважинный насос должен находится ниже зеркала воды а не на ее поверхности. Возможны же конечно и колебания уровня воды в течение сезонных факторов, например летом уровень воды может опускаться в зависимости от скважины, региона, от 1 до 5 метров. Т.е. при выборе насоса нужно учитывать минимальный уровень воды который может достигаться в течении года.

Например если глубина скважины 50 метров, статический уровень 15 метров, динамический уровень 20 метров, то нужно нам расстояние от зеркала воды до устья скважины (поверхность земли) составляет 20 метров, что эквивалентно давлению в 2 атм. (каждые 10 метров составляют порядком 1 атм.)

4. Расстояние от дома до скважины. Казалось бы ничего страшного и ни на что этот параметр не влияет. Конечно же данный показатель не указывается паспорте на скважину. Но он необходим для вас для подбора скважинного насоса. Данный показатель показывает какую дополнительную нагрузку должен преодолеть насос для скважины, для закачки воды к примеру в ГА (гидроаккумулятор) установленный в доме. Следует запомнить что каждые 10 метров по горизонтали, соответствуют 1 метру по вертикали, т.е. проложенной трубы в траншее, или 0,1 атм.

• Давление в гидроаккумуляторе ГА (гидробаке). Скважинный насос по своей логике в большинстве случаях подает и закачивает воду в ГА, который в свою очередь создает давление (напор) в системе. При этом насос преодолевает определенное сопротивление в системе ГА, т.е. при подборе скважинного насоса следует учитывать данный факт. Допустим стандартное давление в гидробаках до 300 литров составляет 3,5 атм. (т.е. 35 метров по вертикали), в гидробаках более 300 литров как правило устанавливают давление включение насоса на 5 атм.
• Необходимый расчетный расход воды. Этот показатель рассчитывается из количества человек постоянно проживающих, приезжающих, т.е. те кто пользуется системой водоснабжения, а так же необходимо учитывать количество точек водоразбора (полив, бассейн, баня). Вообще из средних показателей, расход на одного человека в час при стандартном дачном доме (без дополнительных точек водоразбора) составляет 120-180 литров. При подборе скважинного насоса необходимо учесть данный параметр расхода, который умножается на количество проживающих человек в доме. Не стоит забывать что эти показатели средние и нужно заложить запас при подборе насоса, так как если будут включены все точки водоразбора то расход в 120-180 литров будет превышен. Т.е. чтобы предусмотреть все эти скачки в водоснабжении следует заложить на одного проживающего 300-400 литров в час.

Имея эти данные, следует проверить источник водоснабжения (то есть скважину) на соответствие его гидравлических характеристик требуемому максимальному расходу. Максимальный расход не должен превышать дебит скважины. В идеале, максимальный расход подбирать на 5-10% меньше дебита. Если этого не сделать, работа насоса будет приводить к снижению динамического уровня воды ниже всасывающей части насоса, что чревато работой «всухую». Если на насосе нет защиты от «сухого хода» это приведет к поломке агрегата. Если же защита установлена, он будет самопроизвольно отключаться при падении уровня ниже установленного значения, повторное же включение будет производиться только после восстановления уровня воды в скважине хотя бы до динамического уровня. Это может занять довольно большое время, в течение которого вы останетесь без воды. Есть и еще один негативный момент: возможный размыв породы в области зоны фильтрации и, как следствие, засорение фильтра скважины. Работа в таком режиме может привести к засорению и даже разрушению скважины!

Итак, после определения максимального расхода и соответствия его параметрам скважины, необходимо рассчитать требуемый максимальный напор. Это можно сделать по следующей формуле:

Н = Ptapx10,2 + Hgeo + SHf

Где Ptap – давление, которое необходимо создать в системе. Обычно берут 2-3 бара (привычное нам давление в городской сети);
Hgeo - геодезический напор. Разность высот от динамического уровня до наивысшей точки водоразбора в метрах водного столба;
SHf - сумма потерь напора по длине трубопровода (см. картинку) и местных потерь (потери напора на поворотах, тройниках, задвижках и т.д.).

При этом местные потери можно принимать равными 15-20% от потерь по длине. Также необходимо учитывать наличие в системе фильтра. Потери напора на нем тоже относятся к местным потерям, но их значение может быть достаточно велико (в среднем, они колеблются от 0,5 до 1,5 бар) и зависят от типа и габаритов фильтра. Уточнить значение можно по паспортным данным на установленный фильтр.

Сам выбор скважинного насоса

Итак нам известны данные и параметры нашей системы, при этом нам останется правильно подобрать скважинный насос. Предположим что у нас следующие параметры:

1. Глубина скважины - 50 метров
2. Диаметр скважины (обсадная труба) - 133 мм.
3. Производительность - 3 м3/час.
4. Динамический уровень - 20 метров.
5. Расстояние от дома до скважины - 15 метров
6. Гидробак ГА - 100 литров (давление ВКЛ. насоса 2 атм., давление ВЫКЛ. 3,5 атм.)
7. Количество проживающих 3-4 человека (расход 1,2-1,6 м3/час)

По диаметру скважины нам легко подойдут насосы с диаметром 3 и 4 дюйма. Далее следует подобрать насос по его производительности, т.е. какой из насосов нам предоставит необходимый напор.

Определим нужную высоту подъема воды в скважине:

1. Динамический уровень составляет 20 метров (указано в паспорте) или 2 атм.
2. Расстояние от скважины до дома 15 метров или 0,15 атм.
3. Давление ВКЛ. скважинного насоса при закачке воды в ГА гидроаккумулятор 3,5 атм.

Итак мы получаем следующее: 2+0,15+3,5=5,65 атм. , или 57 метров - это и есть минимальный напор скважинного насоса при Ваших параметрах. Но следует так же учесть и потерю давления и производительность в трубопроводе, которые могут составлять большую величину, особенно если диаметр водоподводящих труб значительно меньше выходного отверстия насоса, к примеру у насос марки Grundfos SQ выходное отверстие 40 мм., то уже нельзя ставить сильно зауженную магистраль в 25 мм., следует учесть что существует и потеря на всяких изгибах, тройниках, кранах, которые могут составлять 0,1-0,4 атм. на один узел, кроме того нередки случаи и потери напряжения в электросети, что так же негативно сказывается на производительности насоса. В большинстве своих случаях потери на трубах и арматуре составляют порядком 10-20%. Следует учесть что скважинный насос должен нам давать необходимое нам давление о котором упоминалось выше, а именно 1,2-1,6 м3/час.

Падение уровня воды - 0,5 атм.

Потеря в трубах - 0,4 атм.

Падение напряжения сети и запас на износ насоса - 1,5 атм.

Таким образом с учетом всех потерь в давлении, возможного понижения уровня воды в скважине, падения напряжения в сети, нужный нам насос должен выдавать не менее 5,65+0,5+0,4+1,5=8,05 атм. или 80 метров высота подъема. Т.е. мы понимаем что нам необходим насос с максимальной высотой подъема не ниже 80 метров!

Но нужно еще заметить что если расстояние от скважины до дома не большое, а так же нет всевозможных заужений, переходов, тройников, то сопротивление в трубопроводе может быть меньше на пресловутые 10-20%. Т.е. если использовать стандартную трубу ПНД DN32, 40 мм., и иметь стабильное напряжение то с легкостью подойдет насос с максимальным напором в 75 метров, а это уже экономия в деньгах, и поэтому мы рекомендуем обращаться к профессионалам своего дела.

В большинстве случаев насос подбирается с запасом, но при этом не нужно иметь очень большой запас в этом, т.к. помимо насоса, система водоснабжения состоит еще из частей труб водоподающих, которые в свою очередь так же имея один диаметр но при этом имеют разную толщину стенок. Поэтому при мощном насосе и неправильно подобранных трубах, есть риск, что водоподающую трубу просто разорвет.

Водоподача на поверхность происходит по жесткому магистральному трубопроводу или гибким шлангам. Фиксация погружного насоса на определенной глубине обеспечивается металлическими тросами. Наилучшим вариантом троса, который необходим, чтобы выполнить подключение скважинного насоса будет трос и зажимные хомуты из нержавейки.

Энергообеспечение насоса выполняется при помощи электрокабеля. В обоих случаях, вода, поднятая из скважин (колодцев), накапливается в гидробаке – коллекторе или гидроаккумуляторе, который необходимо оборудовать датчиком давления.

При выборе любого оборудования следует руководствоваться простым принципом – скупой платит дважды. Статистикой доказано, что время простоя систем жизнеобеспечения и их последующий ремонт вкупе со связанными с этим хлопотами обойдутся не дешево.

Прежде чем вы купите насосное оборудование, не поленитесь обратиться к специалистам. Грамотная консультация убережет вас от «нерациональной» экономии. Практически все солидные организации, выполняющие монтаж системы водоснабжения предпочитают устанавливать поверхностные насосы и насосные станции, средства автоматики, трубы и арматуру известных импортных производителей. Ведь такое насосное оборудование в случае его отказа и через много лет будет несложно отремонтировать.

Наша компания предлагает Вам установку любых насосов, насосных станций, но рекомендуем погружные насосы. У нас имеется оборудование как немецкого (Grundfos, Reflex), так и Итальянского (Nocchi, Sumoto, Sea-Land, Aqua-system, Pedrollo, и т.д.) оборудования, так и оборудование от компании Belamos (Беламос) Россия/Китай. В соотношении цена-качество выигрывает немецкое оборудование. Срок службы немецкого оборудования, в зависимости от комплектации составляет 8-10 лет, итальянского 4-6 лет.

Наша гарантия распространяется на все работы

Является насос. От его правильного выбора во многом зависит комфортность использования этой системы, ее экономичность работы, долговечность эксплуатации скважины и, конечно, качество питьевой воды. Ниже будут даны правила расчета насосного оборудования, которые применяют в своей работе специалисты.

На фото — гидравлический расчет насосного скважинного оборудования

Алгоритм

1. На первом этапе необходимо определиться с типом оборудования – погружное или самовсасывающее. Также следует изучить технические характеристики насосов для скважин, чтобы понимать, что вам нужно. Например, самовсасывающие из-за своего принципа работы могут доставлять воду на поверхность с глубины, не превышающей 9 м со встроенным эжектором и с 7 м – без него.

Существует также насосное оборудование, имеющее выносной эжектор, которые могут доставлять жидкость почти с 40 м.

Совет: не стоит использовать подобные агрегаты в виду их низкой экономичности, так как для поднятия жидкости на поверхность, они ее часть должны закачивают в скважину, на что нужна дополнительная энергия.

1. Плюсы всасывающего оборудования:

• предлагается в виде насосной станции. Ее достаточно гидравлически подсоединить к скважине своими руками и можно начинать качать воду;
• насос расположен наверху, поэтому к нему есть максимальный доступ для ремонта и осмотра. Кроме того, он работает в относительно мягких условиях, чем .

1. Выясните , чтобы понять, какой насос нужен для скважины в вашем случае. Производительность оборудования должна быть меньше на 10-30%. Иначе скважина быстро начнет заиливаться.

1. Определите минимальную мощность насоса для скважины, которая понадобиться вам для удовлетворения собственных потребностей. Например, для промышленных объектов расчет зависит от производственных мощностей и работающих на них людей. Такие промышленные скважинные насосы необходимо оборудовать автоматикой с плавным пуском или частотным преобразователем.

Расчет производительности насосного оборудования

Общая производительность оборудования должна быть предусмотрена проектом на конкретный объект. Например, для частного дома величина водопотребления часто определяется из нормативных данных по точкам водоразбора, которыми являются мойка, унитаз, ванна и др. Обычно принимается, что на человека в суки необходимо 200 л воды. При том, что водопотребление будет происходить утром и вечером.

Если принять, что 200 л будут тратиться за 2 ч, среднее потребление воды на семью из 4 человек составит около 0,5 м 3 /ч. В тоже время, когда вода применяется и для других целей, к примеру, полива огорода и сада, следует это также учесть. В среднем на эти нужды достаточно 1,5 м 3 /ч, поэтому общая производительность оборудования должна быть 2 м 3 /ч.

Если добавка в полкуба в час вынуждает приобретать более мощный насос, а, следовательно, и более дорогой, для экономии ориентируйтесь на технологическое потребление, т.е. в нашем случае на 1,5 м 3 /час.

Совет: для обеспечения оставшихся полкуба воды приобретите мембранный гидроаккумулятор.

Пример расчета насосного оборудования для скважины

Нужно узнать, достаточно ли будет его напора, чтобы «добить» до ванны на втором этаже.

Совет: не забудьте сравнить производительность помпы с дебитом скважины.

Для определения минимально необходимого напор насосного оборудования существует формула — Н = ∆H + 10,2хP + ∑∆P, в которой:

• Н — min напор насоса, м;
• P – обозначает давление в системе трубопроводов, стандарт 2,5-3 атм;
• ∆H – разница между самой высокой точкой водоразбора и динамическим уровнем воды в скважине, м. Если оборудование всасывающее, тогда это расстояние между ним и наивысшей точкой водоразбора;
• ∑∆P – гидравлические потери:
• трубопровод – примерно 10% от всей его длины;
• на задвижках, фильтрах, тройниках, уголках — примерно 15-20%.

Затем подбираем маркой насосного оборудования и модель, у которой технические характеристики наиболее близки к нашим рассчитанным параметрам. После этого нужно сравнить диаметр скважины с диаметром выбранной водяной помпы.

Последний обязательно должен быть меньше, если используется погружная помпа. Если же инструкция предусматривает монтаж скважинного адаптера, необходимо учесть, чтобы насос прошел именно в том месте, где закреплена его статическая часть.

Часто можно встретить просьбы, типа, посоветуйте насос для скважины, а то старый совсем плохо качает.

Ответом на многие вопросы будут представленные ниже рекомендации специалистов.

1. При выборе помпы для скважины, исключите из своих приоритетов вибрационные варианты, цена которых существенно ниже. Такие типы больше следует применять в обычных колодцах, так как из-за работы их механизма коммуникации постепенно засыпаются песком.
2. Значительно лучше и более совершенны центробежные погружные помпы. Скважина в этом случае не будет запесковываться
3. Устанавливайте насосное оборудование не менее чем на 1 м от фильтра, это даст возможность получать качественную воду.
4. Учитывайте при определении количества расхода воды также пиковое потребление, а не только средние значения. Обращайте обязательно внимание на необходимость получения воды для полива растений, мойки автомобиля и т.п.

Правильный монтаж водяной помпы с разным забором воды

1. Установите стабилизаторы напряжения для защиты оборудования от скачков электроэнергии. Так вы сможете существенно продлить срок эксплуатации погружной помпы, для которого нужны стабильные параметры электрического тока.

1. Учитывайте, что диаметр насоса должен быть минимум на 1 см меньше диаметра скважины. Это упростит установку оборудования и его демонтаж, а также существенно продлит срок эксплуатации помпы. Например, насос для скважины 3 дюйма (3*2,54 см=76 см) должен быть по диаметру не более 74 мм.

Вывод

При расчете насосного оборудования для скважины следует принять во внимание многие факторы, влияющие на его эксплуатацию. Если сомневаетесь в своих силах, обратитесь за помощью к специалистам. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.