Критерии выбора диаметров эксплуатационных труб и погружных насосов для скважин

Насколько важно, какой диаметр трубы выбрать для скважины

Насколько важно, какой диаметр трубы выбрать для скважины

Собираясь заказывать работы по бурению скважин, любой владелец загородного участка всегда интересуется, а какого же диаметра должна быть его скважина, и, соответственно, обсадная колонна. Поскольку он твёрдо уверен, что именно этот показатель является основным для качественного водоснабжения его дома и приусадебной территории. Кроме того, работы по бурению скважины большого диаметра ведутся дольше, требуется установка более трудоёмкой и дорогостоящей техники, потому стоимость работ зависит от диаметра скважины.

Не редки случаи, когда, узнав предполагаемый диаметр обсадной трубы будущей скважины, владельцы начинают склоняться в пользу возведения традиционного колодца. Ошибочное мнение, что большой диаметр колонны скважины гарантирует её большую производительность, успешно развеивают простые примеры и статистика.

Например, производительность колодца с большим диаметром может не превышать 1,0 м³/час (притом, что к середине жаркого сезона уровень воды в нём снижается до критического), а дебет скважины (на той же территории) с небольшим диаметром обсадной колоны равномерно и постоянно составляет до 2,0 м³/час. А это означает, что уровень производительности зависит не (или не только) от диаметра трубы.

От чего зависит дебит скважинной системы

Чтобы определить, какой диаметр трубы выбрать для скважины, необходимо знать, что хороший дебит обеспечивается в основном не диаметром обсадной колонны, а наполнение водоносного пласта. Если скважина не отвечает расчётной производительности, то это означает, что при бурении рабочие не достигли основного водоносного горизонта.

Ещё одним заблуждением считается, что скважина с обсадной трубой небольшого диаметра может быстро заилиться. Это также ошибочное мнение, так как время, за которое она заиливается, зависит от правильности/неправильности эксплуатации, и качества бурения и обустройства скважинной системы.

Оптимальный диаметр для обсадной колонны

Специалисты бурильщики хорошо знают, что оптимальный диаметр скважинной эксплуатационной колонны должен обеспечивать определённые нужды в качественной воде (при условии грамотного ведения буровых работ и обустройства скважины).

Источник водоснабжения должен покрывать потребность:

• в обеспечении водой на бытовые нужды – функционирование сантехники, посудомоечной и стиральной машины, пр.;
• в обеспечении специальных нужд – наполнение бассейнов, работа фонтанов, при необходимости обслуживание небольшого моечного оборудования в гараже;
• в расходе воды на полив газонов, огорода, клумб, сада, на обслуживание оранжерей, парников.

Другими словами, от выбора оптимального диаметра колонны скважины, зависит полноценное водоснабжение усадьбы с жилым домом и вспомогательными постройками, а также всей частной территории.

Расчёт оптимального диаметра

Чтобы снизить расходы на буровые работы, и на собственно обсадные колонны, но при этом достичь максимально возможного в конкретной геологической зоне дебита скважины, необходим точный поэтапный расчёт. Такой расчёт позволяет лучше и точнее подобрать наименьший диаметр трубы, которая сможет обеспечить все потребности в воде.

1. На 1-м этапе определяют пик расхода воды. Его рассчитывают для ситуации, когда все потребительские точки функционируют одновременно – то есть, включены краны в кухне, ванной, задействован санузел, работают фонтаны, система полива и пр. Например, приблизительный расход 2-этажного коттеджа с прилегающим садом, газонами и цветниками – около 5 м³/час.
2. Второй этап заключается в выборе насоса – его основные параметры (тип, мощность и пр.) являются определяющими для оптимального диаметра скважинной колонны. Диаметр обсадной трубы должен быть таким, чтобы насосное оборудование свободно размещалось внутри (при высоком уровне воды насос обычно висит в скважинном пространстве). Для окончательного расчета оптимального диаметра колоны нужно к диаметру насоса добавить люфт в 4-5 мм, и значение толщины стенки обсадной колоны.
3. По полученному значению необходимо подобрать ближайший стандартный диаметр существующих обсадных труб из конкретного выбранного материала.

Схема подключения

Перед описанием схем подключения напомним о таких важных характеристиках насоса, как мощность; диаметр; возможность плавного пуска или возможность электронного управления частотой вращения вала; устойчивость к перепадам напряжения; минимальная и максимальная глубина погружения; диаметр насоса. Так, диаметр насоса прямо связан с ценой скважины: чем меньше диаметр насоса, тем меньше диаметр трубы, а значит, её бурение будет дешевле.

Насос подключается через реле давления либо через автоматику реле протока. Зная характеристики системы и насоса, т.е. давление и мощность, которую придется размыкать вашему реле, можно оптимально подобрать нужное реле для насоса.

В некоторых моделях насосов предусмотрена защита от перегрева и защита от сухого хода, однако она носит исключительно аварийный характер. При монтаже системы стоит предусмотреть собственную систему защиты от сухого хода.

Недостаток систем, работающих с реле давления: между запусками и остановками насоса всегда будет изменяться давления, что вызовет дискомфорт в использовании воды в душе. Во избежание такого неудобства можно приобрести насос с частотным преобразователем.

Обратите внимание на максимальную глубину погружения насоса: чрезмерное заглубление приведёт к выходу насоса из строя

На что обратить внимание при выборе скважинного насоса

Размышляя над тем, какой насос лучше для скважины, обратите внимание на следующие критерии:

Производительность. Насос для скважины должен покрывать минимум 50 % общего потребления воды в системе водоснабжения (умывальники, душевая кабина, мойка и т.д.) и при этом не превышать дебита скважины (чтоб не высасывал воду из скважины быстрее, чем она туда набирается). Дебит скважины можно посмотреть в паспорте установки скважины. Из таблицы ниже видно, сколько в среднем потребляет воды каждая точка водоразбора. Предположим у вас в доме есть умывальник, душевая кабина, туалет и стиральная машина. Тогда ваш насос должен производить минимум (600+720+720+420)/2 = 1230 л/ч. Таким образом можно точно рассчитать погружной насос для скважины. Какой лучше будет для вас, будет зависеть от ваших условий.

Потребитель	Расход л/мин	Расход м³/час
Умывальник с раковиной	10	0,6
Умывальная раковина	10	0,6
Ванна/гидромассаж	18	1,08
Душ	12	0,72
Туалет	7	0,42
Биде	6	0,36
Стиральная машина	12	0,72
Кухонная мойка	12	0,72
Посудомоечная машина	8	0,48
Водоразборный кран 1/2″	20	1,2
Водоразборный кран 3/4″	25	1,5

Максимальный напор. Это высота, на которую насос может поднять воду. Однако максимальный напор определяет не только высоту, на которую агрегат способен «закинуть» воду, но и давление, которое будет на выходе в конкретном пункте водоразбора. Так давление для обычной мойки нужно меньше, чем, например, для душевой кабинки. Поэтому стоит брать с запасом в 10 — 15 %. Например, если у вас насос будет погружен на 20 м в скважину, а поднимать воду нужно будет на второй этаж на 6 м вверх, тогда стоит брать насос с максимальным напором не меньше (20 + 6) + (20 +6) * 0,15 = 29,9 м. Ближайшим будет устройство с напором в 30 м.

Максимальная глубина погружения. Здесь имеется ввиду глубина погружения под воду, а не вообще в скважину. Предположим у вас скважина общей глубиной 50 м, но от поверхности до зеркала воды 20 м. Значит у нас 30 м водного пространства, и если вы хотите опустить агрегат почти до самого дна, тогда его максимальная глубина погружения должна быть не меньше 30 м.

Длина шнура питания. Шнур питания должен быть длиной не меньше общей глубины скважины (если опускать будете к самому дну) плюс расстояние до розетки. На первый взгляд это может показаться мелочью, но практика показала, что многие покупатели ошибаются с длиной шнура и затем начинают добавлять кучу переносок.

Защита от перегрева. У всех погружных насосов хорошо организована система охлаждения, так как устройство помещено в воду. Однако в условиях экстремальной работы двигатель все же может перегреваться. Если планируете нагружать агрегат по полной, тогда лучше купить модель с термореле, которое отключит конструкцию при перегреве двигателя.

Защита от сухого хода. Эта функция отключит устройство, если уровень воды в скважине упадет до критического уровня, чтобы оно не работало вхолостую. Очень полезная функция, особенно в периоды сезонного падения уровня воды.

Напряжение. Большинство бытовых насосов работает от обычных однофазных сетей, напряжением 220 В. Однако есть устройства, которые запитываются исключительно от 380 В. В большинстве своем это профессиональные агрегаты, поэтому в быту применять их нецелесообразно

Однако обращайте на этот показатель внимание, чтобы нечаянно не купить трехфазную модель. Количество ступеней всасывания

Одноступенчатые аппараты имеют одно колесо вращения внутри корпуса

Количество ступеней всасывания. Одноступенчатые аппараты имеют одно колесо вращения внутри корпуса

По мощности и производительности они значительно проигрывают многоступенчатым агрегатам, однако и стоят гораздо дешевле. Если у вас большая глубина скважины или необходимо использовать воду для орошения полей, тогда вам подойдут многоступенчатые скважинные насосы. Какой марки выбрать устройство? Если хотите сэкономить, то берите отечественные агрегаты.

Вышеприведенные критерии помогают понять, как подобрать насос для скважины. Теперь посмотрим на рейтинг лучших моделей 2019 — 2020 года.

Напорно-расходная характеристика насоса

У каждого насоса есть напорно-расходная характеристика, которая выглядит так: SQ 1-50, 50 Hz. При выборе насоса для скважины следует обязательно изучить его напорно-расходный график. В характеристиках могут быть указаны как максимальные, так и номинальные рабочие характеристики, поэтому график позволит получить наиболее полную информацию. Если в паспорте насоса такая информация отсутствует, уточните ее на сайте производителя насоса. Наивысший КПД любого насоса находится примерно посредине графика. При сильном отклонении значения срок службы прибора может существенно сократиться.

Помните:

• Каждый насос снабжается напорно-расходной характеристикой в виде графика; • Оптимум работы – примерно посредине графика.

Расстояние от дома до скважины

На первый взгляд может показаться, что этот параметр является не таким уж и важным. Естественно, выяснить этот показатель из паспорта на скважину не удастся. Однако вам не обойтись без него, чтобы подобрать подходящую модель насоса. Опираясь на этот показатель, вы узнаете, с какой дополнительной нагрузкой придется справляться скважинному насосу Grundfos для подъема воды, скажем, в гидроаккумулятор, размещенный в доме.

Имейте в виду, что на каждые 10 метров по горизонтали будет приходиться 1 метр по вертикали, иными словами, это будет соответствовать 0,1 атмосферы, которые будут создаваться в размещенной в траншее трубе.

Давление в гидроаккумуляторе гидробака. Учитывая назначение скважинного насоса, чаще всего добываемая вода поступает именно в гидробак, а оттуда она идет в систему уже под давлением. Но перед этим насосу придется справиться с сопротивлением, которое поддерживается в системе гидробака
Поэтому, чтобы подобрать эффективно работающий скважинный насос, вам необходимо принять во внимание и этот момент. Скажем, в гидробаке емкостью до 300 литров поддерживаемое давление обычно находится на уровне 3,5 атмосферы
Что касается моделей, объем которых превышает 300 литров, то в них создается давление на уровне 5 атмосфер.

Необходимый расчетный расход воды. Для определения этого показателя необходимо исходить из числа постоянно проживающих в доме людей, включая и тех, кто на время приедет и будет пользоваться системой водоснабжения. Другим параметром, на который необходимо обратить внимание, является число точек водоразбора. В среднем же, если рассматривать в качестве примера стандартный дачный дом, в нём на одного человека в час должно приходиться порядка 120-180 литров. Для расчета же необходимого показателя для скважинного насоса следует это значение перемножить на количество проживающих людей в доме

Важно помнить и о том, что здесь подразумевается среднее значение, а потому необходимо предусмотреть запас при подборе насосной установки. Может случиться так, что при использовании одновременно всех точек водоразбора норма расхода воды может превысить расходный показатель в 120-180 литров

Иными словами, чтобы подобные колебания не оставили какую-либо точку потребления без воды, желательно, чтобы на каждого проживающего приходилось около 300-400 литров в час.

Определение напора

Когда будет рассчитана максимальная норма расхода с учетом характеристик скважины, потребуется определить необходимый максимальный напор. Упростить решение этой задачи можно, если воспользоваться следующей формулой:

Н = Ptapx10,2 + Hgeo + SHf ,

где Ptap – давление, которое должно поддерживаться в системе. Чаще всего оно соответствует показателю в 2-3 бара. Именно такой уровень поддерживается в обычный городской сети;

Hgeo — геодезический напор. Этот параметр рассчитывается как расстояние между динамическим уровнем и максимальной точкой водоразбора, в качестве единицы измерения используются метры водного столба;

SHf — общее число потерь напора по длине, возникающих в результате движения воды по трубопроводу, потерь, возникающих на конкретных участках системы – поворотах, тройниках, задвижках и пр.

Следует учесть, что за местные потери берется показатель в 15-20% от потерь по длине

Важным параметром, который должен быть принят во внимание, является наличие в системе фильтра. Он также может приводить к потере напора, и его можно рассматривать как источник местных потерь

При этом их величина может быть довольно большой. Разница по их количеству может быть связана с типом и размерами фильтра. Чтобы получить более точные сведения об этом показателе, следует заглянуть в паспорт на установленный фильтр.

Особенности скважины

Когда скважина полностью готова к работе, можно включить насос и начать выкачивать из неё воду, качество и количество которой могут сильно отличаться. Главное влияние на это оказывает несколько показателей, а именно: 1. Глубина

Из разных глубин добывается разная по своим свойствам вода. Глубины залегания природных ископаемых эти принято называть горизонтами. В случаях с водными скважинами таких горизонтов различают четыре:

1. Простой колодец с глубиной до 20 метров.
2. Колодец-скважина, имеющий параметр до 30 м.
3. Песчаный горизонт, который расположен на расстоянии 50 – 70 м. ниже уровня грунтовой поверхности.
4. Артезианский горизонт. Его глубина залегания может быть 100 метров и ниже.

Выбор глубины будущего источника воды будет зависеть от многих факторов, одни из которых:

• целевое назначение источника,
• необходимое количество воды,
• наличие или отсутствие разрешительных документов,
• цена,
• геодезические условия местности,
• глубина залегания водоносного слоя.

2. Диаметр

Этот показатель напрямую зависит от:

• параметров бурильного оборудования,
• характеристик будущего насоса,
• ценовой доступности процесса,
• целевого назначения.

Чем больше диаметр, тем дороже будет стоить скважина, тем больший диаметр труб потребуется для её обустройства.

Положительной стороной будет высокая производительность. При выборе диаметра бурения всегда стоит руководствоваться принципом достаточной необходимости. При этом, рекомендуется делать небольшой запас в параметрах, поскольку не всегда доподлинно известно:

• сколько воды будет давать будущий источник;
• как быстро он будет восстанавливаться;
• как поведёт себя скважина по прошествии длительного времени.

3. Дебит скважины

Этим определением называют максимальное количество воды, которое можно выкачать из скважины за один час. Этот параметр не только зависит от мощности установленного оборудования, а и от способности восстановления самого источника. Редко из какого колодца или пробуренного артезианского канала можно бесконечно выкачивать воду большими объёмами. Чем мощнее оборудование, тем скорее будет выкачана вода. Чем чаще будет производится выкачивание, тем меньше будут объёмы. Слабое оборудование может работать долго, выкачивая на верх воды столько, сколько восстанавливается в скважине. Определение точного дебита является сложным процессом и ненужным для источников индивидуального пользования.

4. Объём потребляемой воды

Этот показатель зависит от дебита источника и потребностей его пользователя. Если потребление воды меньше, чем может дать скважина, то проблем с её нехваткой можно будет избежать.

Количество воды в скважине, помимо её глубины и ширины, может зависеть от:

• времени года,
• интенсивности выкачивания,
• параметров используемого оборудования.

Правильный расчёт потребления позволит рационально расходовать ценный природный ресурс. Это позволит дополнительно:

• экономить электроэнергию,
• продлить ресурс насоса,
• обеспечить более качественную и чистую добываемую воду.

Компетентный и тщательный подход к обустройству автономного источника водоснабжения участка даст его владельцу возможность доступ к ценнейшему природному ресурсу, относится к которому нужно с уважением и любовью. Это обязательно будет иметь свои положительные последствия в близкой и отдалённой перспективах.

Как сделать ручной насос

Чтобы сделать ручной насос для скважины своими руками, необходимо приготовить такие инструменты и приспособления, как:

• сварочный аппарат;
• электрическая дрель;
• набор сверл;
• токарный станок;
• шабер;
• измерительные устройства — рулетка, линейка;
• технический нож;
• напильник;
• молоток;
• отвертка;
• ветошь.

Корпус для ручного поршневого насоса можно сделать из фрагмента металлической трубы необходимого размера. Можно использовать для этого также корпус гидроцилиндра или гильзу дизельного двигателя.

Необходимые габариты корпуса:

• диаметр 8 и более см;
• длина от 60 до 80 см.

Для изготовления корпуса может понадобиться токарный станок. Обработанная с его помощью труба из толстого металла получится гладкой и аккуратной. Это необходимо для свободного движения поршня.

Снаружи корпус устройства может быть круглым, квадратным или многоугольным, что зависит от выбранной заготовки. Внутренняя поверхность цилиндра насоса должна быть абсолютно гладкая. Для этого производится специальная обработка шабером. Сбоку в корпусе в верхней его части необходимо сделать отверстие. К нему приваривается выводной патрубок. При изготовлении цилиндра насоса на его верхней части можно нарезать резьбу для крепления верхней крышки.

На противоположной от выводного сливного патрубка стороне трубы или цилиндра делается прорезь с отверстиями, в которую впоследствии будет вставляться шпилька, на которую устанавливается штанга — ручка.

Поршень ручного насоса можно изготовить из подручных материалов. Можно использовать нержавеющий металл, древесину или пластическую массу. При этом поршень должен двигаться внутри цилиндра насоса плавно и равномерно, без заеданий и перекосов. Кольцевидный уплотнитель из резины сделать обязательно.

Поршень нужно вставить в корпус и проверить, легко ли он двигается. Случайные дефекты необходимо устранить заранее. После этого можно скрепить поршень со штоком — стержнем, закрепленным в центре поршня. Для этого используется резьба и запирающая шпилька.

Крышка для ручного насоса может быть сделана из пластмассы или металла. Деревянную крышку лучше сделать из дуба или лиственницы. Она должна точно повторять форму отверстия и плотно закрывать его. Для дополнительной герметизации можно прикрепить уплотнитель.

Верхняя крышка должна иметь в центре отверстие для штока. Нижняя крышка оснащается запирающим клапаном, препятствующим вытеканию воды из цилиндра насоса.

Изготовлению обратного (запирающего) клапана следует уделить особое внимание

Это очень важно для нормального функционирования ручного насоса. Запирающий клапан предотвращает перетекание воды вниз к вводной трубе. Поэтому он должен быть изготовлен из достаточно прочного материала

Другой важный момент — тщательная притирка. Такой клапан не допустит просачивания воды в обратном направлении

Поэтому он должен быть изготовлен из достаточно прочного материала. Другой важный момент — тщательная притирка. Такой клапан не допустит просачивания воды в обратном направлении

Запирающий клапан предотвращает перетекание воды вниз к вводной трубе. Поэтому он должен быть изготовлен из достаточно прочного материала. Другой важный момент — тщательная притирка. Такой клапан не допустит просачивания воды в обратном направлении.

Мембранный клапан можно изготовить из куска резины повышенной прочности. Его устанавливают поверх входного отверстия. Для крепления используется клепка или винтово-гаечное соединение.

Шариковый запор лучше изготовить из пластмассы или металла. При наличии соответствующих навыков можно изготовить шариковый эбонитовый клапан.

Длина штока и выходного патрубка подбирается в зависимости от длины трубы насоса и глубины погружения насоса в скважину. К штоку через шарнир крепится ручка. Для этого на коротком плече штанги необходимо вставить болт через заранее просверленное отверстие.

Штанговый рычаг имеет на конце резьбу для крепления ручки насоса. С обратной стороны она крепится гайкой и стопорной шпилькой. Далее необходимо укрепить пружину на коротком конце ручки и на корпусе насоса. Это делается при помощи винта. Пружина будет обеспечивать подъем ручки, то есть возвращение ее в исходную позицию.

Вводная труба может быть сделана из такого материала, как:

• жесткая резина;
• металл;
• пластмасса.

Резиновый шланг обязательно армируется пружиной из нержавеющей стали. После изготовления и до его установки самодельный насос требуется проверить на воду. То есть необходимо временно закрепить его на монтажном столе или верстаке, опустить вводной шланг в емкость с водой и проверить качество работы соединений и узлов.

Гидроаккумуляторы, что это?

В случае установки насосной станции, напор создается при помощи специального мембранного бака, так называемого гидроаккумулятора.

Такой вариант значительно более надежный и простой в эксплуатации.

Наличие насосной станции подразумевает использование ее и в зимнее время.

Поэтому следует сразу озаботиться об утеплении труб, устройстве приямка для станции. Многие устраивают станцию водоснабжения прямо в утепленном подвале. Это экономичное решение, но в случае возникновения проблем, решать их будет сложнее. При отсутствии проблем, при грамотной эксплуатации, такой вариант, конечно, самый комфортный.

При устройстве водоснабжения с достаточно мощной насосной станцией, обязательно позаботьтесь о правильном отводе сточных и канализационных вод. Вы удивитесь, как сильно возрастет потребление воды при комфортном и бесконтрольном пользовании.

Принцип работы гидроаккумулятора

Даже если позавчера вся семья умывалась из ведра, и 10 литров хватало на сутки на всех, включая смыв в туалете и помывку посуды, то при установке комфортного оборудования только на душ будет уходить по 100 литров и больше на каждого члена семьи.