Водооснабжение: погружные и поверхностные насосы

Система водоснабжения любого загородного жилища включает в себя насосное оборудование. Нередко водяные насосы различных типов находят применение и в домах, подключенных к централизованному водоснабжению. О том, какие это насосы, а также, каковы их особенности, и пойдет речь в этой статье.

Существует как минимум четыре варианта водоснабжения – автономное, центральное, централизованное и комбинированное.

Автономное водоснабжение предполагает наличие на участке собственной скважины или колодца. Скважины бывают на песок и на известняк. Первые обходятся дешевле, поскольку имеют меньшую глубину. Скважины на известняк или артезианские не только дороже песчаных, но и требуют довольно много разрешительных документов, а также охранной зоны, зачастую превышающей размеры участка. Некоторые буровые компании берут на себя оформление документации на бурение артезианской скважины, но такие услуги еще больше увеличивают и без того высокую стоимость сооружения. Однако неоспоримым преимуществом артезианской скважины является постоянный дебет и уровень. Качество воды тоже очень высокое, но не всегда, – вероятность получения воды с превышением параметров по железу, фтору и другим микроэлементам присутствует.

Воду можно брать и из колодца, если участок расположен в экологически безопасной зоне. Но независимо от этого, уровень воды в нем непостоянен. Летом колодец может высохнуть, а весной вода в нем мутнеет и сильно ухудшается из-за подмешивания талых вод. Тем не менее, колодцы выручали и выручают многих сельских жителей, а сегодня появилась возможность автоматизировать процесс очистки и подачи воды в дом.

При централизованном водоснабжении источником служит скважина с водонапорной башней, от которой вода по трубам разводится по участкам.

Центральное водоснабжение доступно только жителям города и коттеджных городков (не всегда). Вода, поступающая по центральному водопроводу, по идее должна соответствовать питьевым параметрам, но по факту нуждается в доочистке, т.к. проходя по коммунальной системе водоснабжения, загрязняется. Пить ее прямо из-под крана не рекомендуется еще и потому, что в ней присутствует хлор, которым производится обеззараживание воды.

Как выбрать насос?

Для автономного водоснабжения обязательно понадобится водяной насос погружного либо поверхностного типа. По сути, насос является основным элементом системы, поэтому экономить на нем точно не стоит.

Погружные насосы опускаются в источник и подают воду наверх, обеспечивая давление в системе. Поверхностные насосы одновременно втягивают воду с глубины и подают ее в систему под давлением. Но разница не только в этом. Большинство поверхностных насосов способны всасывать воду с глубины не более 8 метров, тогда как погружные насосы уже находятся в воде и могут подавать ее на десятки метров в высоту.

Погружные насосы, находясь в колодце или скважине, работают практически бесшумно (менее 20 дБА), а поверхностные (не в звукоизолированном коробе) создают шум более 45 дБА. Из-за такого относительно высокого уровня шума устанавливать поверхностные насосы в доме нужно в подвале или другом техническом помещении, расположенном подальше от жилых.

Основные характеристики любых водяных насосов, на которые нужно обращать внимание при их выборе, – это высота подъема воды (напор, в м. или бар.) и производительность (л/мин. или м³/ч). В действующем ГОСТ 17398-72(91) термин «производительность» заменен термином «подача», но в описании насосов можно встретить и то и другое. Эти понятия являются тождественными.

Итак, зная производительность насоса и потребность в воде за единицу времени, можно легко выбрать подходящую модель. А вот напор показывает, на какую высоту мы сможем поднять воду. И здесь тоже все ясно – нужно измерить вертикальный путь воды от водоносного горизонта (погружные насосы) или от уровня их установки на поверхности (поверхностные насосы). Однако следует учитывать, что горизонтальные участки тоже «отбирают» часть напора, примерно 1:10.

При сезонном проживании, например, на даче, для водозабора из неглубоких песчаных скважин и колодцев подойдут недорогие погружные диафрагменные (вибрационные) насосы типа «Ручеек» или «Малыш». Эти насосы имеют небольшую подачу воды, поэтому для солидного коттеджа не подходят. Кроме того, они недолговечны при постоянной работе и поднимают песок со дна.

Для обеспечения большой подачи воды выбирают более мощные погружные насосы, которые опускают в скважину или в колодец. Выбор таких насосов на сегодняшний день довольно широкий. Основной ассортимент представлен такими производителями, как КÄRСНЕR, VORTEX, WILO (Германия), GRUNDFOS (Дания), ЕВАRA (Италия-Япония), LOWARA, FLOTEC, CALPEDA, NOCCHI, SEA-LAND, SIMACO, SPERONI (Италия), TCL, WESTER (Великобритания), WEВТRОL(США), Джилекс (Россия).

Погружные насосы бывают скважинными и колодезными. Скважинные погружные насосы отличаются небольшим диаметром, поскольку частные скважины обсаживаются трубами около 100 мм. Такие насосы способны поднимать воду с глубины до 200 м. Погружные колодезные насосы не имеют ограничения по диаметру и способны поднимать воду с глубины 20-30 м. Их выбирают, когда зеркало воды в колодце расположено ниже 8 метров, – доступная глубина для поверхностных насосов.

При определении потребностей в воде исходят из расчета 1 м³/сутки на одного человека. Таким образом, семья из четырех человек потребляет до 4 м³/сутки. Но это не означает, что нужно делить данный объем на 24 часа, чтобы получить необходимую подачу воды. Дело в том, что в доме могут быть открыты все точки водозабора одновременно, тогда потребность в подаче воды резко возрастает. Для точного вычисления необходимых параметров насоса нужен гидротехнический расчет, в котором будут учтены точки водозабора, полив и т.д. Однако уже из практики известно, что для семьи из 4-5 человек достаточно, чтобы насос обеспечил производительность 1,8 м³/ч. Поскольку полив не производится холодной водой, только что поднятой из скважины, то ее набирают в емкости в ночное время, когда в доме водой никто не пользуется. То есть объем воды для полива фактически можно исключить из расчета, правда, если участок не слишком велик.

Чтобы определить необходимый минимальный напор погружного насоса можно воспользоваться такой формулой:

N (min)= (h+6) 1, 15,

где h – высота коттеджа в м, N (min) – требуемый напор в м. Число 6 в этой формуле является поправкой на разводку труб по дому, а 1,15 – коэффициент потерь напора в трубах.

Пример: при высоте здания 7 метров потребуется минимальный напор (7+6) 1,15= 14, 95 метров. Если вода забирается из неглубокого колодца, то подойдет поверхностный насос с подачей около 30 л/мин и напором 15 метров. При заборе воды из скважины погружной насос должен обеспечить напор N(min) + расстояние от поверхности до зеркала воды в скважине. Если глубина скважины 40 м, то насос должен обеспечивать напор минимум 55 метров (в рассматриваемом примере). Как уже упоминалось при длинном горизонтальном участке трубопровода на каждые 10 м прибавляется 1 метр напора. Расчетная производительность для семьи из 4-5 человек составляет порядка 30 л/мин, но на практике можно ограничиться и 15-20 л/мин, подстраховавшись мембранным баком на случай одновременного открытия большинства точек водозабора.

Многие современные погружные насосы оснащены частотно-регулируемым приводом на базе инвертора, который помогает поддерживать заданный напор с погрешностью в 2%, причем независимо от количества открытых точек водоотбора. Это достигается плавной регулировкой оборотов двигателя насоса. За счет выбора оптимальной частоты вращения исключаются гидроудары, экономится электроэнергия и продлевается ресурс самого насоса.

Поверхностные насосы в своем большинстве способны поднимать воду с глубины 6-7 м. И хотя в их характеристиках указывается глубина всасывания порядка 8 или 9 метров, часть силы теряется на горизонтальных участках трубопровода. Однако существует особый вид поверхностных насосов, способный всасывать воду с глубины до 45 метров. Такие агрегаты предусматривают принудительную циркуляцию воды через внешний эжектор, опущенный в источник. Недостатком эжекторных насосов является низкий КПД (до 30%) – следствие циркуляции воды по внутреннему контуру.

Перед запуском поверхностных насосов необходимо заполнить их водой через специальное отверстие. На их выходе устанавливается обратный клапан, который не дает воде слиться в источник при остановке насоса.

Сегодня популярны водоподъемные станции, в которых самовсасывающие насосы (те же поверхностные) укомплектованы мембранным баком, датчиком давления, реле управления и защиты от сухого хода. При падении давления в системе реле запускается насос. Мембранный бак в этой системе выполняет функцию ресивера, который обеспечивает какое-то время необходимое давление в системе. Наличие мембранного бака исключает гидроудары и кавитационные явления, а также экономит ресурс электродвигателя насоса.