Насос для скважины: виды, принцип действия, критерии выбора

Водоснабжение из скважины – один из основных способов обеспечения водой частных домов и дач. Насос для скважины – главный механизм подачи воды во внутренний водопровод, к точкам водоразбора. Для правильного выбора насоса нужно знать принцип их действия, технические особенности видов, методику и критерии подбора.

Виды скважинных насосов

Насосное оборудование подразделяется на два основных вида:

1. Погружные;
2. Поверхностные.

Они различаются, прежде всего, по месту размещения. Поверхностные располагаются в кессоне скважины или непосредственно в доме, погружные – размещаются в стволе обсадной трубы скважины, в массиве воды. Имеют они и конструктивные отличия – кроме основного типа, центробежных насосов.

Существуют другие типы механизмов – поршневые ручные, мембранные, насосные станции и так далее. По внешнему виду погружные насосы имеют форму цилиндра, поверхностные – корпус насоса с электродвигателем воздушного охлаждения.

Скважинные погружные насосы для воды

Погружные насосы устанавливаются в водоносный слой шахты скважины (подвешиваются на тросе). Корпус их выполняют из материалов, не подверженных негативному влиянию коррозии – нержавеющей стали, высокопрочного пластика. Насосы имеют водяное охлаждение, на всасе установлена защитная сетка от попадания крупных частиц.

Продвинутые модели имеют качественную автоматику безопасности – защиту от сухого хода, защиту от перегрева. Также устанавливаются встроенные фильтры тонкой очистки, обратный клапан. Кабель питания прокладывается совместно с трубопроводом подачи воды на этапе строительства.

По конструкции и принципу действия выделяют следующие виды насосов погружного типа:

1. Центробежные;
2. Вибрационные (импульсные);
3. Винтовые;
4. Вихревые.

Погружные насосы отличаются очень высоким показателем напора – более 100 метров водного столба (более 10 кгс/см²). Этот показатель сделал их основным видом оборудования для источников воды глубиной более 9 – 10 метров. Погружные насосы отличаются отсутствием шума, неприхотливостью, но затруднен контроль за их работой из-за удаленности.

Скважинные погружные центробежные насосы

Центробежные насосы – самая популярная модель. Принцип их работы основан на использовании центробежных сил. В корпусе насоса размещено рабочее колесо с лопатками (изогнутыми лопастями). В центральную часть корпуса засасывается вода, колесо вращается и придает воде направление движения от центра к стенке корпуса. При этом создается некоторое избыточное давление.

На корпусе расположен нагнетательный патрубок – через него вода выходит из насоса, имея рабочее давление. Для высоких значений давления воды (напора) несколько корпусов устанавливаются последовательно, давление повышается по ступеням. Агрегаты с большим напором могут иметь высоту корпуса до 2 метров.

Рабочие элементы – колесо, уплотнения и прочее – выполняются из нержавеющих материалов.

Погружные вибрационные насосы для скважин

Вибрационные насосы работают по принципу мембранного импульса. Электрическая катушка подает механический импульс на поршень, поршень передает усилие мембране. Мембрана выгибается, в диафрагму засасывается порция воды.

Затем поршень совершает обратный ход, при этом клапан на всасе закрывается, мембрана вытесняет воду в нагнетательный патрубок. Режим работы имеет большую частоту и цикличность – за счет этого возникает постоянный поток воды.

Вибрационные насосы создают напор до 20 метров водного столба, срок их службы ограничивается лишь показателем срока работы мембраны. Недостаток этого типа оборудования – при отсутствии большого зазора до обсадки и грунта вибрация постоянно поднимает взвесь частиц. Это постепенно разрушает скважину, засоряет воду.

Погружные винтовые насосы для скважин

Винтовой насос устроен по принципу «мясорубки без ножа». В статоре с направляющими каналами расположен вращающийся винт (шнек). Он придает ускорение засасываемому объему воды, направляет его с давлением к выходу из корпуса. Насосы этого типа способны создавать напор до 60 метров водяного столба (6 кгс/см²).

Вихревые насосы для скважин

Довольно редкий для применения вид – вихревой насос. Рабочее колесо агрегата имеет особую оптимизированную конфигурацию – это придает потоку турбулентную составляющую движения.

Вихревые насосы создают очень высокий напор, но отличаются непродолжительным сроком службы. Это обусловлено высокой механической нагрузкой на рабочее колесо, увеличенное значение частоты оборотов.

Поверхностные насосы для скважин на воду

Второй тип насосов для скважины – поверхностные. Они располагаются около устья скважины (в кессоне) или в помещении частного дома. Всасывание воды производится через погружной шланг (рукав, трубу), помещенный в водоносный слой скважины.

В большинстве своем поверхностные насосы являются агрегатами центробежного типа. Электродвигатели охлаждаются вентилятором, встроенным в кожух. Габариты насосов таковы, что разместить несколько последующих камер нагнетания невозможно – поэтому насосы имеют ограничение по глубине всаса до 10 метров.

Ручные поверхностные насосы

Ручной насос – простейший представитель семейства. С помощью рычага ручного привода придается поступательное движение поршню в рабочей камере, оборудованной системой клапанов. Попеременное открытие клапанов обеспечивает подачу воды на выходе из колонки насоса.

Поверхностные самовсасывающие центробежные насосы

Самовсасывающие насосы оборудуются обратным клапаном на выходе, рабочая камера должна быть постоянно заполнена водой. Работа устройства основана на центробежном принципе. Аппарат имеет простейшее управление, без автоматики защиты.

Насосы этого типа создают напор до 10 метров, предназначены для заполнения емкостей, полива и прочее. Недостатком является ручное управление, высокий уровень шума, отсутствие блокировок и защитной автоматики.

Поверхностные насосные станции для воды

Насосная станция – оптимизированный самовсасывающий насос. Она оборудована на базе гидроаккумулятора, имеет встроенный обратный клапан. Станция оборудована системой контроля давления в системе в целом. По показаниям датчика насос включается (при падении давления ниже заданного) и выключается (при достижении заданного давления).

Станции являются основным видом поверхностного оборудования для скважин, создают давление до 10 – 12 метров. Недостатком в работе является повышенный уровень шума, поэтому станцию выгодно размещать в кессоне.

Эжекторные и инжекторные насосные станции

Насосы этого типа являются особыми конфигурациями насосной станции. Они оборудованы трубами малого диаметра, проложенными внешним способом (эжектором) или внутренним (инжектором).

Вода в байпасах малого диаметра движется с большей скоростью, на выходе из эжектора (инжектора) придает ускорение основному потоку воды.

Выбор скважинного насоса

Выбор насоса для скважины производится по комплексу показателей. Существуют научные методики расчета, но можно провести и укрупненный расчет.

Основными показателями в работе подбираемого насоса являются:

1. Напор (создаваемое давление), м. водного столба;
2. Производительность, м³/час.

Напорная характеристика складывается из нескольких составляющих суммы:

1. Высота (глубина) скважины до нулевой отметки ввода в здание;
2. Сопротивление горизонтального участка трубопроводов;
3. Высота до верхней водоразборной точки;
4. Минимальный напор в сети дома;
5. Запас мощности – от 5 до 10 %.

Рассмотрим частный случай – скважина имеет глубину 20 метров, горизонтальный участок – длину 8 метров, верхняя точка водоразбора (смеситель) размещен на высоте 2 метра. Минимальный напор для работы бытового оборудования (стиральной машины, посудомоечного агрегата и т.д.) составляет величину от 1 до 1,5 кгс/см² (по паспорту изделия), то есть от 10 до 15 метров водного столба.

Сопротивление горизонтального участка составит 8 х 0,3 = 2,4 метра. Итоговый напор составляет:

(20 + 2,4 + 2 + 15) х 1,1 = 43,34 метра (где 1,1 – поправочный коэффициент запаса мощности).

Далее определяется вторая величина – производительность. Она определяется по среднему значению водопотребления на одного человека в сутки – 200 литров. Для семьи из 4 человек необходимый объем воды составит 0,8 м³/сутки.

Постоянный период водопотребления составляет примерно 12 часов. Необходимая производительность насоса составит 800 л / 12 часов = 66,7 = 70 литров в час. Для учета пиковых нагрузок следует применить поправочный коэффициент 1,25. Тогда итоговая величина составит 70 х 1,25 = 87,5 = 90 литров в час (2,16 м³/сутки).

Расчетная величина производительности не должна превышать суточный лимит скважины по воде. Превышение может вызвать засорение скважины, повреждения каналов в ее основании.

Последний этап выбора насоса – подбор по диаграмме «расход – напор». Эта диаграмма присутствует в паспорте каждого насоса. По осям напора и расхода (производительности) отмечаем рассчитанные величины.

Пересечение точек на кривой диаграммы будет реальными показателями работы агрегата при расчетных условиях. Точка пересечения должна располагаться в средней части (средней трети) графика.

Выбор насоса для скважины – важное мероприятие. Знание типов оборудования и методика расчета позволяет подобрать необходимый насос для скважины без труда. К выбору насоса можно привлечь специалистов в магазине – как правило, опытные менеджеры владеют методикой подбора. При этом можно сверить свои расчеты – доверяй, но проверяй.