На жаль, з жодним видом насосів не відбувається стільки відмов і виходів з ладу, як з побутовими заглибними скважинними насосами. Причина не як устаткування, а в тім, що проект і підбор здійснюють не професійні проектувальники, а самі власники приватних будинків або недостатньо кваліфікований персонал монтажних організацій. Звідки, наприклад, неспеціалістові знати, що двигун підібраного з більшим запасом насоса може згоріти, якщо при монтажі й настроюванні системи не вивести насос у робочий діапазон. Сподіваємося, що дана стаття допоможе читачам уникнути подібних помилок.

Визначення параметрів

Говорячи про види насосів для побутового водопостачання, насамперед варто розділити поверхневі й заглибні насоси. Перші встановлюються поза джерелом і можуть звичайно піднімати воду із глибини до 7-8 м, другі - криничні й скважинние насоси - працюють, перебуваючи у воді, і застосовуються для її подачі з більшої глибини (вони підвішуються в колодязі або шпарі на тросі). Горизонтально встановлений скважинний насос можна використовувати також для забору води з ріки або озера, коли вони перебувають далеко від будинку й необхідний великий напір.

У всіх випадках для правильного вибору насоса, насамперед, необхідно визначити його робочі параметри -і витрата (Q) і напір (H).

Необхідна витрата води визначається із сумарної продуктивності всіх водорозбірних крапок об'єкта, з урахуванням імовірності їхнього одночасного використання. У спрощеному розрахунку можна користуватися наступними нормами водоспоживання для сантехнічних приладів: умивальник - 60 л/ч, змивний бачок унітаза - 83 л/ч, кухонна мийка - 500 л/ч, душ - 500 л/ч, ванна - 300 л/ч, поливальний кран - 1080 л/ч. Полив газонів і квітників вимагає 3-6 м3 води на один м2, витрата при цьому залежить також від способу зрошення й інтенсивності поливу. Сауна або лазня зажадає близько 1000 л/ч.

Для розрахунку необхідного напору використовується формула:

Нтр = Нгео + S + Нсвоб, де

Нгео - висота уведення трубопроводу в будинку щодо динамічного рівня води в шпарі (чисельне вираження динамічного рівня повинне обов'язково бути присутнім у паспорті шпари);

S - сума втрат напору на тертя в трубопроводі й місцеві опори (арматури, фасонні деталі, фільтри й т.д.);

Нсвоб - напір, якому необхідно створити на уведенні в будинок, з розрахунком забезпечення на самій вилученій і високо розташованій водорозбірній крапці тиску 0,5 атм.

Параметри шпари принципово важливі для користувача, тому що використовуються при розрахунку необхідного напору й робочої характеристики обираного насоса. У паспорті шпари буровиками повинні бути зазначені такі параметри як статичний рівень, динамічний рівень, дебіт шпари. Ці дані визначаються експериментально організацією, що проводила бурові роботи. Очевидно, що результати розрахунку виявляться невірними, якщо при визначенні динамічного рівня шпари використовувався насос свідомо меншої потужності, чим це буде потрібно для водопостачання об'єкта у відповідності запитам споживача. І хоча на швидке одержання офіційного паспорта артезіанської шпари користувачеві розраховувати складно (це державний документ, що вимагає безлічі дозволів і погоджень), необхідно вимагати надання разом з актом проведених робіт докладні дані по шпарі, у тому числі - довідатися й про потужність насоса, яким проводилася відкачка води при визначенні динамічного рівня. Містячи договір на бурові роботи, варто звертати увагу на наявність ліцензії в підрядника. Тільки серйозні фірми (у Московському регіоні - "Гидроинжстрой", "Боргеоком", "Аква Хелп", "Севен ТВК" і буд.р.) завжди по закінченню робіт дають клієнтові гарантію й докладний паспорт шпари, де чітко прописані всі згадані характеристики, а також діаметр обсадної колони, перелік пройдених ґрунтів, відомості про пробне прокачування шпари й т.д. - аж до рекомендованої марки насоса й глибини його установки.

Параметри необхідних Q і Н для додаткового встаткування (джакузи, мийна машина, разбризгиватели, "дождевалки" і т.д.) вказуються виробниками. При установці водоочистних фільтрів ураховуються втрати напору (звичайно близько 2 атм) і витрата води на їхнє промивання. Для басейну вказується тільки час його наповнення.

Приклад розрахунку

Вихідні дані:

Потрібно забезпечити водопостачання заміської ділянки із двоповерховим котеджем (кухня, два санвузли й душ із гідромасажем вимагають витрати 1 м3/год і напори 4-5 атм.), гаражем, будинком для обслуговуючого персоналу (містить санвузол), лазнею, басейном на 45 м3, поливом території, системою водоочищення. На ділянці постійно проживає родина із чотирьох чоловік і два чоловіки із числа персоналу. Для водопостачання ділянки пробурена шпара глибиною 80 м; діаметр обсадної колони - 150 мм; статичний рівень - 46 м; динамічний рівень - 50 м; витрата, обмірювана при відкачці - 3,5 м3/ч. Розрахунок: З урахуванням норм витрати води (див. на початку статті) одержуємо сумарну витрату й напір споживачів: Qсум = 500 + 3 ґ (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 ґ 1060 = 6500 л/ч = 6,5 м3/год Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 м Через неможливість і недоцільність використовувати всі водорозбірні крапки відразу, можна визначити необхідна витрата як 5 м3/ч. Розрахунковим даним задовольняє насос SP 5А-33 (Q = 5 м3/год, H = 120 м); його характеристика показана на 1.

Цим забезпечується достатня витрата для кухні, одного санвузла й поливу. (Мається на увазі, що хазяї не будуть одночасно з поливом території з обох кранів використовувати лазню й приймати ванну, митися в душі й наповнювати басейн.) Для забезпечення тиску на поливальні установки й гідромасаж дешевше використовувати окремі насоси - це дозволить не тримати під високим тиском весь водопровід і зробить роботу заглибного насоса більше стабільної, а систему гнучкої й незалежної (за допомогою додаткового насоса завжди можна одержати високий тиск у будь-якій крапці розбору). Басейн буде наповнюватися вночі. При цьому за допомогою засувки на оголовку треба "задросселировать" насос (створити додатковий опір), щоб при роботі із заповнення басейну подача не перевищувала припустимої - 6,5 м3/ч.

Якщо потужність завищена 

Самостійний вибір насоса замовником, що пред'являє завищені вимоги по витраті й напору, часто приводить до вибору насоса занадто великої потужності. У випадку з розглянутими вище вихідними даними таким насосом може бути SP14А-25. Як уже говорилося, при установці моделі завищеної потужності можливі ускладнення.

По-перше, тому що при подібному виборі номінальна подача значно перевищує середні потреби по воді, насос буде працювати в режимі частих включень/відключень. Фірми-Виготовлювачі допускають до 30 включень насоса в годину, але тільки протягом дві години на добу, при загальному обмеженні - 60 циклів за день. У кожному разі часті включення негативно позначаються на ресурсі роботи електродвигуна й пускової автоматики. Для запобігання цього буде потрібно установка мембранного бака великого обсягу.

По-друге, при завищеній потужності насоса, як наслідок буде завищений і тиск води на уведенні в будинок. У момент пуску такого насоса неминуче будуть виникати сильні гідравлічні удари. Деякі арматури може бути просто не розрахована на такий тиск (посудомоечние й пральні машини, змішувачі), буде потрібно додаткова установка редукторів тиску для зниження напору.

У третіх, під час наповнення басейну, насос буде працювати на "відкриту трубу", не створюючи при цьому тиску. У таких умовах спостерігається велика витрата води при мінімальному тиску. Робоча крапка насоса зміщається на кривої характеристики вправо, в область, невідповідну робочій зоні насоса (2). Потужність на валу буде максимальної, і при тривалій роботі в такому режимі двигун вийде з ладу. 

Наслідком застосування насоса із завищеною потужністю буде загальне подорожчання всієї системи, викликане застосуванням могутнішої електротехнічної апаратури, матеріалів і арматур з більшим припустимим робочим тиском, збільшенням діаметрів трубопроводу й шпари, а також подорожчанням водоочищення. Якщо номінальна подача насоса перевищує дебіт шпари, необхідна установка додаткового захисту по "сухому ході". Дроселювання й настроювання насоса приведуть до перевитрати електроенергії.

Інакше кажучи, при забезпеченні можливості одночасного використання всіх водорозбірних крапок за допомогою установки насоса завищеної потужності, вартість системи водопостачання зростає. При цьому реальне водоспоживання буде значно меншим.

Тому, хоча кінцевий вибір завжди залишиться за замовником, дешевше й вірніше вибирати насос із урахуванням реальних потреб і за допомогою фахівців. Задовольнити вимоги користувача до системи водопостачання при дотриманні правил її монтажу й експлуатації можна, обравши оптимальний у даній ситуації насос із пологою робочою характеристикою.

Для системи водопостачання з розглянутого вище приклада може бути обраний насос SP 8А-25. У зоні можливих подач (від 4 до 8 м3/ч) у цієї моделі крива залежності напору від витрати має пологий вигляд, тобто при малих витратах води не трапиться занадто великого підвищення напору. У той же час деякий припустимий запас при розрахунку водоспоживання виключить можливість недостачі води.

Монтаж насоса й уведення в експлуатацію

У кожному разі, який би насос не був обраний, при монтажі необхідно вивірити його робочу крапку у всіх можливих режимах роботи. При уведенні в експлуатацію варто замірити подавана витрата (визначається по швидкості заповнення будь-якої ємності відомого обсягу, наприклад бочки), створюване тиск (по показанню манометра на оголовку) і споживаний при цьому струм (заміриться фотополяриметрами щипцями).

Отримані характеристики звіряються з паспортними даними насоса по каталозі. При перевищенні робочих параметрів (як правило, деякий запас потужності передбачається, наприклад, для наступної установки фільтрів) необхідно прикрити засувку на виході зі шпари, створити додатковий місцевий опір, достатнє для встановлення правильної робочої крапки - середина характеристики Q (Н).

Монтаж, як і вибір насоса, повинні здійснювати підготовлені фахівці, монтажна компанія повинна мати ліцензію на установку даного встаткування.

Захист скважинного насоса

Ще до вибору й придбання насоса необхідно одержати точні відомості про напругу електроживлення на об'єкті. Це особливо важливо при виборі імпортного насоса. Все встаткування, що поставляється через рубіж, відповідає в першу чергу промисловим нормам країни-виробника. Так для всіх німецьких насосів припустиме відхилення напруги в електричній мережі від номіналу становить від +6 до -10%. Незважаючи на всі убудовані захисти, насос не призначений для роботи від мережі з напругою нижче 200 У, всі можливі осідання й перегони напруги негативно позначаться на ресурсі роботи електродвигуна. Тут варто передбачити регульований захист по напрузі в складі шафи керування, а для трифазних насосів також від неполнофазних режимів роботи. Не рекомендується встановлювати потужні однофазні насоси. Пусковий струм двигуна потужністю 2,2 кВт може перевищувати номінальний в 4,4 рази! Для стабілізації напруги в межах робочого діапазону при таких перегонах буде потрібно стабілізатор з п'ятикратним запасом потужності (точніше вибір проведуть виробники стабілізаторів). Іноді для користувача виявляється дешевше забезпечити на об'єкті електроживлення в 380 У, чим коректну роботу однофазного насоса.

По статистиці близько 85% відмов відбувається саме з електричною частиною насоса. Основною причиною є межвитковое замикання обмоток статора внаслідок перегріву через гідравлічне перевантаження, або при роботі на зниженому або стрибкоподібно, що змінюється напрузі. І того й іншого можна уникнути, установивши належну фотополяриметр захист. Звичайний пускач із фотополяриметра захистом цілком справляється із цим завданням, однак деякі монтажники забувають зробити настроювання на необхідне значення по струму. Підсумок такої недбалості нескладно підрахувати: прийде заплатити за підйом насоса зі шпари, його ремонт (ціна нового двигуна), за повторне опускання насоса і його уведення в експлуатацію. Сума може перевищити вартість нового насоса.

Словник термінів:

Напір - надлишковий тиск, створюваний насосом.

Витрата обсяг води перекачувальним насосом в одиницю часу.

Робоча крапка - крапка перетинання кривій характеристик насоса Q (H) з характеристикою опору трубопроводу SQ2, що відповідає діючим значенням напору й витрати при роботі на конкретну систему водопроводу.

Дроселювання - створення додаткового опору на напірному трубопроводі.

Робоча характеристика - графік залежності робочих параметрів насоса - напору й витрати Q (H).

Потужність на валу - споживана насосом потужність

Статичний рівень - постійний рівень води в шпарі

Динамічний рівень - рівень води в шпарі, що встановлюється при відкачці питомої витрати

Дебіт шпари - стабільна витрата води, забезпечувана шпарою.