Выбор скважинного насоса

Выбор скважинного насоса

Как подобрать скважинный насос? Всё очень просто! Подходим к скважине в полнолуние, если луна отражается полностью — подойдёт любой насос. А вот если луны не видать — то берите вибрационный насос.
Надеюсь этот пост был полезным! С вами был Артём. Пока!

А ведь многие именно так и представляют решение… мол, ты не учи нас, а просто скажи какой насос взять. Если разбираться лень и на результат плевать — ждите полной луны, берите вибрационный насос и ставьте свечку за долгую жизнь своей скважины.

Ну, а если хочется выбрать насос с умом, давайте разбираться.

Итак, этот пост будет полезен тем, кто подбирает насос для скважины. Пост состоит из пяти блоков:

1.Блок о напоре в метрах или давлении в барах, как понять эти цифры и почему они нам важны.


2. О скважине. Чтобы понять на какую глубину опускать насос и откуда считать напор.


3. О том, что такое напорно-расходная характеристика насоса.


4. О сопротивлении, которое встретит насос, кроме веса воды.


5. Простые схемы подключения.

Все блоки важно понимать. Если не поймёте хотя бы один, с подбором насоса будут сложности. Рассмотрим на примерах двух насосов Grundfos SQ 1-50 и SQE 2-85.

Что означают эта маркировка?

SQ — это тип насоса.


Буковка Е — означает электронное управление частотой вращения вала. Т.е. значит насос с возможностью частотного регулирования.


Выбирая SQE, в дальнейшем вы можете приобрести электронный блок управления и начать управлять частотой вращения вала, в результате чего, получите неизменный напор в кране во всём диапазоне рабочей характеристики насоса.


А вот цифры 1-50 и 2-85 это его номинальная рабочая характеристика. Первый даст 1 куб при 50-ми метрах напора,

второй два куба при 85 метрах напора.


Почему в характеристиках насоса указываются метры, а не бары? Сперва я объясню что такое метры.

Метры и кубы

Не напрягайтесь, просто спокойно и внимательно читайте. В действительности это легко понять. Прежде чем подбирать насос, вы должны знать на какой глубине у вас находится вода и как высоко её надо поднять. Допустим, у меня небольшой дом и я хочу, чтобы в душе было 2,5 бара.

Ну чтобы не просто струйка вытекала, а полноценно било много струек из душевой лейки для комфортного принятия душа. Что такое 2,5 бара? Чтобы ответить на этот вопрос, сперва выясним, а кто такой вообще этот бар?

Бар от греческого слова βάρος — тяжесть. И из-за физических свойств воды, давления атмосферы и постоянного земного притяжения, принято считать, что водяной столб высотой в 10 метров давит на один квадратный сантиметр весом в 1 килограмм. Один килограмм силы на сантиметр квадратный.
Что почти равно одной атмосфере, одному бару или 10 метрам водяного столба. Т.е. 10 метров = одному бару давления на манометре. Т.е. вам понадобится как минимум один бар давления, чтобы поднять воду на третий этаж.

Из-за того что насос должен поднимать воду преодолевая вес водяного столба, в характеристиках и указывается высота подъёма в метрах водного столба. А оставшиеся метры, выше нужной высоты, делим на 10 и получаем давление в барах.

2-85 — значит насос поднимет воду на 85 метров.

Теперь вы чётко представляете что такое давление!

Итак, вот дом. Это фундамент, это душ. От земли до душа 3 метра. Я хочу, чтобы в нём было давление 2,5 бара, т.е. 25 метров.


Прибавляю к 25 метрам ещё три метра высоты и получаю давление 28 метров  водяного столба или 2,8 бара.


О расходе

Задача насоса не только в том чтобы создать нужный мне напор, но чтобы с этим напором было ещё и нужное количество воды. Это называется расход.
Для подбора насоса, для начала я должен определиться, сколько же мне надо получить воды, например за одну минуту?

Мне надо ведро или десять таких вёдер наполнить? Приобретая любое изделие, например смеситель, душевую лейку, стиральную машинку, в паспортах изделий указан требуемый расход воды для нормальной работы изделия.

Предположим, душевая лейка должна наполнить 12-ти литровое ведро как минимум за одну минуту. Одновременно работающие смесители на кухонной мойке и в раковине, тоже должны за минуту вместе наполнять ведро воды. + ведро потребует стиральная машинка и унитаз. Получаю, что мне за минуту надо наполнять 3 ведра воды что равняется 36 литрам или 2,16 куба в час.


Но скорее всего, все эти точки не будут работать одновременно. Максимум душ, кухонная мойка и стиралка. Нужный мне расход получаю чуть меньше чем полтора ведра, что равно расходу в один куб в час. Вот такая простая арифметика.

Вывод

Из этого блока вы должны были понять, что давление на насосах указывается не в барах, а в метрах, потому, что насос борется с преодолением давления воды в метрах водного столба. А 10 метров равно 1 бару. Вы легко можете конвертировать эти значения. Если на насосе указано 100 метров, значит это равно 10 барам.

Также вы должны были понять, что прежде чем подбирать насос, вы должны посчитать расход воды, который вам требуется в системе.

В ходе простых подсчётов я выяснил, что для моей системы, напор должен быть 28 метров, а расход 1 куб в час.

Это в случае, если бы вода была прямо вот здесь (у дома)


Но ведь она находится в скважине на какой-то глубине! Теперь давайте разбираться со скважиной.

Скважина

Чтобы насос работал долго, его необходимо правильно подобрать. Прежде чем подбирать и приобретать насос, скважину надо прокачать и сделать анализ воды.

Каждый насос имеет допуск по наличию песка или примесей в перекачиваемой среде. Несоблюдение этих рекомендаций приведет к быстрому износу насоса и снятию его с гарантии.
У меня есть два насоса Grundfos SQ и SQE.
Эти насосы предназначены для перекачивания чистых неагрессивных жидкостей, устойчивы  к износу от песка и твердых частиц — не более 50 грамм на один куб, поэтому при правильном подборе могут служить 10-15 лет.
Гарантия на насосы SQE 5 лет. Насосы Grundfos при правильном подборе работают более 10-15 лет, Лично мне известны случаи работы после 20 лет эксплуатации, почему так, я говорил в видео о компании Grundfos.

Скважина, простыми словами, это круглая глубокая яма, малого диаметра, в неё опустили трубу, которая является стенками скважины.

Вот это дно скважины (забой). Где-то здесь труба имеет отверстия, что называется фильтром. В этой скважине стоит вода столбом.

Что о ней важно знать?

Статический уровень воды. Динамический уровень воды. Дебит скважины.
Что это ты сейчас такое сказал? Без паники, давайте по порядку: Предположим, что глубина скважины 47 метров.

Первая характеристика скважины, на какой глубине находится зеркало воды.

Зеркало воды, это статический уровень, у меня он на 9 метрах. Называется он статическим уровнем, так как вода там стоит пока её оттуда не забирают. Как только включится насос, столб воды будет уменьшаться.


Уменьшится он будет ровно до динамического уровня воды. Предположим, это 21 метр.


Динамический уровень воды. Это значит, что чисто теоретически, вода не будет опускаться ниже динамического уровня воды. Потому его и называют динамическим.
А вот как долго динамический уровень будет в своих рамках, называют — дебитом скважины. Это значит, сколько в принципе там воды есть. Измеряется в кубах в час.
Конечно, может измеряться в объеме в сутки, в минуту, в секунду. Но всё это подробненько мы разберём в посте о скважине. Сейчас коротко. Обращаю ваше внимание, нельзя ставить насос производительностью в 3 куба, если дебит скважины всего 1,5. Рекомендуется выбирать производительность насоса процентов на 20-30 ниже, чем производительность скважины. Теперь надо знать на какой глубине находится фильтр.


Насос лучше вешать так, чтобы он был как минимум на метр выше фильтра и на метр ниже динамического уровня.

По сути если вам скважину делала не шарашкина контора, то все эти данные будут обязательно указаны в паспорте на скважину.


Вывод

Из этого блока вы должны были усвоить, что статический уровень — это на какой глубине начинается вода, динамический уровень — это где должен оказаться насос, и что прежде чем подбирать насос по производительности, вы должны знать, сможет ли скважина дать столько вёдер воды, сколько насос способен выкачать за минуту или за час.

Сейчас давайте сложим полученные цифры из двух блоков. Из первого блока 28 метров высота от земли до душа + напор + 22 от земли до заглубления насоса в скважину = 50 метров.


Вот видите как всё просто, высота водного столба скважины прибавляется к высоте здания и к требуемому давлению.

Приступаем к насосу?

Насос

У каждого насоса есть напорно-расходная характеристика и выглядит она вот так.

Не пугайтесь, здесь всё очень просто. Это тот график, который понадобится при подборе насоса. Вверх — это метры, вбок — это кубы. Помните, что выше я уже посчитал, что мне надо создать напор 50 метров, при этом мой расход составит один куб в час. Я подобрал насос Grundfos SQ 1 на 50. Значит данный насос даст желаемый мне куб с напором 50 метров.
Обращаю ваше внимание на то, что в маркировке насосов SQ и SQE указаны номинальные рабочие характеристики. Для точного подбора, всегда смотрите график вашего изделия. Ибо в характеристиках или маркировке могут быть указаны максимальные напор и подача и номинальные. Технические характеристики конкретного изделия, я могу посмотреть на сайте производителя. Нахожу нужный насос, вот график.


Судя по нему, мой насос сможет поднять воду на 71 метр. При таком давлении его расход будет равен нулю. Максимальный расход который может дать этот насос, равен  1,7 куба. Тогда высота подъёма будет 22 метра.

Режим работы

Но наивысший КПД любого насоса будет где-то в середине графика.  Вот здесь


Работая в этой области, насос будет эксплуатироваться в нормальном режиме без излишних нагрузок, и в результате проработает дольше, чем его рабочая точка будет завалена влево или вправо. Если у меня скважина глубже на 20 метров, а объём воды мне нужен такой же тогда я могу взять модель SQ 1-65.

Скинулись с соседом на одну скважину? Не проблема, вот насос 5 на 50. В этой рабочей точке он даст пять кубов в час и 48 метров напора.

С напорно-расходной характеристикой мы разобрались. Давайте закрепим услышанное. У каждого насоса есть график с напорно-расходной характеристикой. Вертикальная шкала это метры водного столба. Горизонтальная шкала это кубы в час. Оптимальная работа насоса достигается при его работе на средних нагрузках. Т.е. в этой области графика (выделена).


Запомнили?

Сопротивление

Кроме того что мы разобрали выше, на плечи насоса ложиться ещё и нагрузка преодоления сопротивления на трение в водоводе. Чем уже труба от насоса до конечного потребителя, тем более сопротивление будет испытывать насос, чем больше диаметр, тем меньше сопротивление, но тем дороже получится водопровод. Потому нам необходима труба, которая не будет создавать излишних сопротивлений и при этом я хочу потратить как можно меньше денег на трубы.

Как рассчитать сопротивление системы водоснабжения или отопления, я расскажу в других постах. Сейчас коротко.


Помним, что в скважине труба заглублена на 22 метра, предположим, ещё 30 метров + перепад высот и подьём из земли в дом — 2 метра. Получаю общую длину трубы 54 метра.
Обращаю ваше внимание, что я говорю о сопротивлении за счёт  шероховатости внутренней поверхности трубы. Абсолютно неправильно считать, что на каждые 10 метров горизонтального участка потеряется один метр напора, забудьте про этот бред если вы слышали об этом ранее. Предположим, от насоса до моей системы, я буду использовать трубу ПНД. Какой диаметр выбрать? Вот сейчас только не пугайтесь. Я коротко покажу как это делается, а после предложу как вам поступить.
Смотрите я нахожу график потерь давления конкретной трубы. Выглядит он примерно вот так.

Предположим мне надо прокачать 3 куба в час. Смотрю на горизонтальную шкалу, нахожу тройку. От неё идёт вертикальная линия вверх. Что будет если я решу использовать трубу 20 мм? На каждые 100 метров трубы, я получу сопротивление 60 метров или 3 бара на 50 метров длины.


А выбрав трубу диаметром 32 мм, я получу сопротивление всего 6 метров или 0,3 бара на 50 метров длины.


Более подробно о сопротивлении можете посмотреть на сайте по ссылке в видео, но чтобы вам не выдумывать какой диаметр выбрать для бытовой скважины, просто используйте трубу ПНД 25 мм если подача не более 1,5 куба в час или 32 мм если подача насоса не более 3 кубов в час. Редкий случай, когда для частного дома, кому-то из нас может понадобиться расход больше чем 3,5 куба в час. Всё что более 3,5 куба в час, я бы рекомендовал считать более детально, чтобы система работала долговечно, но при этом не стоила как полноценный новый внедорожник от известных марок.

Схемы

У насосов есть ещё важные характеристики, такие как потребляемая мощность, диаметр насоса, плавный пуск, изменяемая частота вращения вала, устойчивость к перепадам напряжения, минимальная глубина погружения и максимальная глубина погружения. Всё это вам понадобится не только при монтаже, но при выборе, всё это влияет на цену изделия, что впоследствии окупается.

Насосы SQ и SQE сохраняют номинальную работоспособность при напряжении от 150 до 315 вольт, в то время как насосы с защитой, при изменении напряжения просто отключатся, а те у которых защиты электродвигателя нет, просто перегреются и сгорят.  Это важная характеристика для жилых массивов, где есть перепады с напряжением. Диаметр насоса тоже важен, например эти изделия


имеют диаметр 74 мм. Благодаря компактному размеру, насос легче опускать в скважину, а скважина может быть меньшего диаметра, значит её бурение обойдётся дешевле. Минимальный диаметр скважины для таких насосов 76 мм.

Простые схемы подключения:


Вот схема: насос, труба, расширительный бак, реле и ваша система. Если я выбрал трубу диаметром 32 мм, то именно такого диаметра должна идти труба до самого гидроаккумулятора. Никаких фильтров, между насосом и расширительным баком быть не должно,

автоматика должна стоять рядом с гидроаккумулятором.


Почему так? Для того, чтобы насос беспрепятственно накачивал бак и отключался по достижению давления. Имейте ввиду, что почти каждый насос имеет ограничение по количеству пусков в час, что с этим делать, я говорил в видео о выборе расширительного бака. Если между гидроаккумулятором и насосом будет стоять фильтр, то с ростом его засорения, его пропускная способность может значительно снижаться. В конечном итоге, может получиться так, что насос запустится несколько раз только ради того чтобы наполнить бак…

Если вы выберете насосы SQ или SQE то в этих насосах есть плавный пуск. Насосы с плавным пуском не имеют ограничений по количеству пусков в час, так как обмотка электродвигателя не испытывает максимальных пусковых токов в момент пуска и не не нагревается. Это не говорит о том, что расширительный бак с ним не нужен вообще, но он может быть гораздо меньшего размера, чем у насоса, который запускается сразу на всю мощность. Обычно для загородного дома, где проживает одна семья требуется 2-3 куба воды в час. Но, вспомните что я говорил по скважину. Я сказал, что производительность насоса должна быть на 20-30% ниже, дебита скважины. А что делать если у вас дебит реально 1,5 куба, а необходимо три? Это тот самый случай, когда вам потребуется малопроизводительный насос как вот этот.

Он будет качать воду в накопительную ёмкость и постоянно будет там поддерживать уровень. А уже оттуда, воду можно выкачивать другим насосом.
Например, в бак положить насос SQE с частотным управлением, или использовать насосную станцию Grundfos Scala 2,

или безэжекторный насос для повышения давления с частотным преобразователем.

Напишите какие комбинации подключений вам интересны, возможно я сделаю видео на этот счёт или отвечу в инстаграм или группе вконтакте. Насос подключается через реле давления или через автоматику с реле протока.

Зная характеристики насоса и вашей системы, вы подбираете реле по давлению и по мощности контактов. Компания Grundfos рекомендует с данными насосами использовать реле MDR 21, или реле серии FF, или блок автоматики PM 1 и PM 2. В этих насосах есть встроенная защита от перегрева и защита от сухого хода. Так вот. Защита от сухого хода, здесь исключительно для аварийного отключения и при монтаже системы вы должны предусмотреть свою защиту от сухого хода.


Это могут быть: поплавок, если насос расположенный в баке. Может быть электродная защита. Защита по протоку. Реле защиты по сухому ходу. Электронную защиту не упомянул, так как она уже встроена в насос. Самое простое это установить такую автоматику как РМ 1 и РМ 2. Там защита срабатывает так. Нет протока — контакты размыкаются.
А дешевле всего это сделать через реле, но тут  важно правильно его настроить.

Любая работа с реле давления, имеет значительный недостаток в комфорте использования. Принимая душ, вы всегда будете чувствовать перепады давления между включением и отключением насоса. Чтобы повысить комфорт использования, вы можете приобрести вместо SQ насос SQE.

Там установлен другой электродвигатель и электроника которые раскручивают рабочие колёса, но и насос плавно замедляется, а в дальнейшем вы можете докупить блок управления CU 300/301 и управлять частотой вращения вала насоса.

Сколько бы вы смесителей не открыли, вода везде будет идти с одинаковым напором в пределах рабочей характеристики насоса.

В характеристиках каждого насоса, есть такие данные, как минимальное погружение так и максимальное погружение. В моём случае, минимальное погружение не выше чем 0,5 метра, т.е. над насосом должно быть не менее чем пол метра воды. Напомню, что глубина погружения насоса в скважину, должна быть не менее 1 метра от динамического уровня воды. Если в характеристиках насоса не требуется погружения глубже, то рекомендация соблюдена. Максимальная глубина погружения у насоса что это такое?

Вспоминаем начало поста, где я говорил про вес воды. Вес воды это то же самое давление. Именно поэтому космонавты в открытый космос выходят в скафандрах, а водолазы в воду.
Первые борются за выживание чтобы их не разорвало, так как в нас давление больше по отношению к космическому, а вторые борются чтобы не сжало, по отношению к давлению воды. А я-то думаю, от чего это камбала плоская? ))

Допустим, что в характеристиках моего насоса указано, что его максимальная глубина погружения 10 метров. Это говорит о том, что если я его опущу в воду на 50 метров. Его уплотнения не выдержат давления в 5 бар и в него протечёт вода — насос выйдет из строя.


Та же скважина, только отдалить разрез земли и показать, что скважина может быть глубже в 2-3 раза. Но в моём насосе, максимальная глубина погружения 150 метров.

Возвращаемся к скважине. Динамический уровень воды в моей скважине на отметке 21 метр, а статистический на уровне 9 метров.


Если я насос должен погружать на метр ниже динамического уровня воды, то над насосом уже 13 метров воды. Этот насос я не могу уже опустить на такую глубину, и поднять выше я тоже не могу, так как он будет выше динамического уровня. В этом случае придётся подобрать другой насос.

Так что не пренебрегайте характеристикой максимального погружения насоса в воду. Это важно.
Ну а теперь вы сможете сами подобрать насос для своей скважины. Если остались вопросы, задавайте их. Пока.