Водоснабжение из колодца.
Вопрос об автономном снабжении водой чаще всего касается владельцев загородных домов. При этом не каждый может сразу определиться в выборе и решить для себя что лучше – насосная станция или погружной насос? Приходится взвешивать все «за» и «против», обдумывать варианты подключения и рассматривать множество других факторов. С одной стороны, необходимо обеспечить домовладение бесперебойной подачей воды, которой бы хватило на бытовые и хозяйственные нужды. А с другой – сделать это максимально выгодно с материальной точки зрения.
На что нужно обратить свое внимание при выборе насоса?
Далеко не всегда приобретение какого-либо оборудования зависит только лишь от приоритетов или предпочтений хозяина. В частности, основными параметрами, на которых следует остановить свое внимание при выборе вида насосной установки, являются:
- суточный расход воды
- показатель максимального объема воды, который обеспечивает колодец
- динамический уровень – установившееся расстояние между поверхностями земли и воды после непрерывной её откачки как минимум в течение получаса
- статический уровень воды – глубина расположения водного зеркала, замеряемая от поверхности земли при неработающем насосе
- удаленность точек водоразбора – учитывается не только расстояние по горизонтали, но и по вертикали от динамического уровня зеркала воды в скважине
- наличие взвешенных частиц в выкачиваемой жидкости
При грамотном выборе насосной установки напор воды в трубопроводах будет стабильным, а эксплуатация системы водоподачи – комфортной.
Основные отличия между насосными станциями и погружными насосами
Как видно из названия, погружной, или скважинный, насос является глубинным оборудованием, и его работа предусматривается в жидкой среде. В данном случае, под водой. Поверхностная насосная станция устанавливается вне скважины, в отдельном помещении или просто на улице, что происходит реже.
Двигатель погружного агрегата не перегревается, так как подземные воды его постоянно охлаждают во время работы. Причем шум, присутствующий при перекачке, на поверхности не слышен.
Небольшой диаметр погружного насоса позволяет опускать его в узкие и достаточно глубокие скважины и поднимать воду с глубины более 60 метров. Способность же насосной станции ограничивается поднятием воды не более чем с восьмиметровой глубины. Чем глубже зеркало воды от поверхности земли, тем меньше эффективность работы насосной станции.
Следует отметить еще один существенный момент. В случае круглогодичного использования насосной станции на открытом воздухе, ее наземную часть необходимо утеплять во избежание промерзания.
Почему насосные станции не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров?
Для начала немного истории:
В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма.
Никто не мог объяснить, в чем тут дело, пока ученик Галилея — Э. Торичелли не высказал мысль, что вода в системе поднимается под действием тяжести атмосферы, которая давит на поверхность озера. Столб воды высотой в 10,3 м в точности уравновешивает это давление, и поэтому выше вода не поднимается. Торичелли взял стеклянную трубку с одним запаянным концом и другим открытым и заполнил ее ртутью. Потом он зажал отверстие пальцем и, перевернув трубку, опустил ее открытым концом в сосуд, наполненный ртутью. Ртуть не вылилась из трубки, а только немного опустилась.
Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.
Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра. Именно поэтому и не делают водяных барометров, т.к. они были бы слишком громоздкими.
Давление столба жидкости (Р) равно произведению ускорения свободного падения (g), плотности жидкости (ρ) и высоты столба жидкости: P = p * q * h
Атмосферное давление на уровне моря (Р) принять считать равным 1 кг/см2 (100 кПа).
Примечание: на самом деле давление равно 1,033 кг/см2.
Плотность воды при температуре 20°С равна 1000 кг/м3.
Ускорение свободного падения – 9,8 м/с2.
Из этой формулы видно, что чем меньше атмосферное давление (P), тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос).
Также из этой формулы видно, что чем меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.
Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм.
Предвижу вопрос: почему в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров?
Ответ достаточно простой:
- во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях,
- во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические.
- и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях.
Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разряжение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.
Итак, какие выводы из всего этого можно сделать:
1. Насос не всасывает жидкость, а лишь создает разряжение на своём входе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос атмосферным давлением.
2. Чем больше плотность жидкости (например, при большом содержании в ней песка), тем меньше высота всасывания.
3. Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разряжение создает насос и плотность жидкости по формуле:
h = P / ( ρ* g) - x,
где P – атмосферное давление, - плотность жидкости. g – ускорение свободного падения, x – величина потерь (м).
Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С.
Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.
Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза.
Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости.
В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха.
Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное.
Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках.
Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление.
Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость.
Вот, в общем, и всё.
А самое интересное, что все это мы все проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление».
Но раз вы читаете эту статью, и почерпнули что-то новое, то именно "проходили" ;-)
Рассмотрим подробнее два типа насосов, погружного и поверхностного.
Поверхностный насос или насосная станция.
Бытовое оборудование состоит из накопительного бака (гидроаккумулятора), оснащенного мембраной, насоса, подающих шлангов и блока управления. Некоторые модели станций комплектуются защитными системами, не допускающими перегрева установки. На опускаемый в скважину, либо колодец, шланг ставят обратный клапан, не позволяющий воде возвращаться на исходную позицию в момент отключения электронасоса.
Принцип работы станций заключается в подаче воды в гидроаккумулятор до определенного давления, после чего насос отключается. При разборе воды давление падает, и после достижения критического показателя реле давления подает сигнал на включение насоса. Следует отметить, что при малом водопотреблении электродвигатель остается выключенным.
Одним из недостатков станций является наличие шума при работе насоса, поэтому их стараются располагать подальше от жилых комнат.
Погружной насос
Основной неприятностью, которая может привести к перегреву и поломке скважинного насосного оборудования, является падение уровня воды. В этом случае требуется защита от возникновения так называемого «сухого хода». Избежать критической ситуации помогает поплавковая система, размыкающая электрическую схему питания в случае «ухода» воды из колодца. В тех же целях используют датчики уровня в виде двух электродов или реле давления, реагирующее на его снижение ниже допустимого уровня.
Общий принцип работы скважинного насоса и поверхностной насосной станции во многом схож. Поднимаемая на поверхность вода поступает в гидроаккумулятор до тех пор, пока давление в баке не достигнет необходимого показателя, после чего происходит отключение электронасоса. При разборе воды давление понижается, и через реле поступает команда на включение оборудования.
Погружные насосы могут поднимать воду с большой глубины, и при этом их производительность не падает в отличие от поверхностных насосов.
Какой насос лучше выбрать?
Рынок предоставляет огромный ассортимент продукции для организации автономного водоснабжения из колодца или скважины. Но все оборудование сводится к двум основным системам – с поверхностным или погружным насосом. Обе они оснащаются гидробаками с резиновыми грушами, либо мембранами, и автоматикой с реле давления.
Чтобы окончательно определиться в вопросе выбора, попробуем сравнить преимущества и недостатки того и другого насосного оборудования.
Насосная станция
К плюсам можно отнести:
· компактность;
· быстрый и простой монтаж/демонтаж;
· доступность при техобслуживании;
· сравнительно низкую стоимость.
Характерные минусы:
· возможность работы при динамическом уровне не более 8 метров;
· необходимость заполнения водой шлангов при запуске;
· ограниченный напор и производительность (низкий КПД при определенных условиях);
· мощный насос влечет за собой повышение расхода электроэнергии;
· рабочий шум;
· меньший срок службы, по сравнению с погружным насосом;
· зависимость от чистоты выкачиваемой воды.
Погружной насос
Ожидаемые плюсы:
· больший срок эксплуатации (высокий ресурс);
· бесшумная работа;
· возможность подъема воды с больших глубин;
· капитальность установки оборудования;
· выбор устройства по требуемой производительности и необходимому напору;
· надежность.
Возможные минусы:
· трудности при замене и техническом обслуживании;
· высокая стоимость.
В итоге можно сделать вывод, что для небольших скважин будет предпочтительнее использовать насосные станции, а для обеспечения большей надежности и производительности – погружные насосы. Но следует отдать должное обеим системам. Они вполне жизнеспособны и прошли испытание временем.
Если Вы хотите приобрести оборудования для водоснабжения, обратите свое внимание на производителя российской компании «Джилекс». Официальный сайт - www.jeelex.ru