Скважинные насосы: характеристики, типы, виды

Максимальное количество воды, которое насос способен подать из скважины за единицу времени. Выбор по данному параметру зависит от двух основных моментов: максимального суммарного потребления и производительности (дебита) скважины.

Максимальное суммарное потребление — количество воды, которое необходимо для одновременной нормальной работы всех точек водоразбора в системе. Разные типы потребителей (умывальник, душ, стиральная машина и т.п.) требуют разного количества воды; точные значения можно выяснить по специальным таблицам или инструкциям к конкретным моделям бытовой техники. А общее потребление можно подсчитать, сложив показатели всех точек водоразбора. Что касается дебита скважины, то это — максимальное количество воды, которое скважина способна выдать за определённое время без её осушения. Этот показатель обычно указывается в документах на скважину; если же он неизвестен, перед покупкой постоянного насоса обязательно необходимо определить дебит — например, пробной прокачкой недорогим агрегатом.

Соответственно производительность насоса не должна превышать дебита скважины, и желательно, чтобы она составляла не менее 50% от максимального суммарного потребления подключённой системы водоснабжения. Первое правило позволяет избежать осушения насоса и связанных с этим неприятностей, а соблюдение второго гарантирует нормальное количество воды даже при довольно интенсивном водозаборе. И, разумеется, не стоит забывать, что высокая производительность...требует высокой мощности и сказывается на стоимости устройства.

Сам по себе напор — это максимальная высота, на которую насос при работе может поднять воду (наибольшая высота водяного столба, который он способен поддерживать). Этот параметр описывает давление, создаваемое при работе, но поскольку работа скважинных насосов напрямую связана в основном с подъёмом жидкости на большую высоту, использовать данные о напоре в метрах проще, чем о давлении. Впрочем, при необходимости одно можно легко перевести в другое — 10 м напора соответствуют давлению в 1 бар.

При выборе насоса по данному параметру не обязательно гнаться за большим напором, а необходимо учесть целый ряд факторов.

Первый из них — это собственно высота, на которую нужно поднимать воду; её можно определить, сложив глубину погружения насоса и высоту наиболее высокой точки водоразбора над поверхностью земли. Глубина погружения выводится с учётом т.н. динамического уровня воды в скважине — т.е. расстояния от поверхности земли до зеркала воды во время непрерывной работы насоса (этот показатель больше статического уровня, так как при выкачке воды её уровень понижается). Динамический уровень обычно указывается в паспорте скважины; насос должен находиться на глубине как минимум метра под водой, плюс запас в 2 – 3 м стоит взять как поправку на сезонные колебания уровня. Соответственно, для скважины с динамической глубиной 40 м, снабжающей дом с верхней точкой водоразбора в 6 м над землёй, общая разница высот составит не менее 40 +...6 + 4 = 50 м.

Второй момент — гидравлическое сопротивление системы. Даже при горизонтальном расположении труб для движения по ним жидкости требуется давление; обычно при подсчётах исходят из того, что на каждые 10 м трубопровода требуется 0,1 бар, или 1 м напора. А для системы водоснабжения внутри среднего дома потери на сопротивление составляют около 5 м напора (0,5 бар). Соответственно, если в нашем примере дом расположен в 10 м от скважины, то запас на преодоление сопротивления должен составлять не меньше 1 + 5 = 6 м напора.

И третий момент — напор в точках водоразбора, ведь насос должен не просто «дотолкать» воду до крана, но и обеспечить давление на выходе. Здесь оптимальные показатели могут быть разными в зависимости от ситуации. Для примера возьмём не менее 1 атм (1 бар), что соответствует 10 м напора.

Таким образом, в нашем примере напор насоса должен составлять не менее 50 м (разница высот) + 6 м (сопротивление) + 10 м (напор на выходе) = 66 м. Разумеется, это расчёт для самого общего случая; в особых ситуациях и формулы могут различаться, за ними имеет смысл обращаться к специальным источникам.

Наибольшее давление, которое может возникать в магистрали при работе насоса. Отметим, что обычно речь идёт не о нормальном рабочем давлении (его описывает напор, см. выше), а о кратковременных скачках, которые могут заметно превышать штатные показатели. Система водоснабжения, к которой подключён насос, должна нормально переносить не только штатные показатели, но и упомянутые скачки — иначе может случиться авария. Соответственно, максимальное рабочее давление пригодится для оценки того, насколько запас прочности труб, фитингов и других элементов системы соответствует характеристикам насоса.

Базовый принцип или принципы, за счёт которых осуществляется всасывающее действие насоса.

— Центробежный. Как следует из названия, данная разновидность насосов использует центробежную силу. Основным их элементом является рабочее колесо, установленное в круглом корпусе; входное отверстие находится на оси вращения этого колеса. При работе жидкость за счёт центробежной силы, возникающей при вращении колеса, отбрасывается от центра к его краям и затем поступает в выходной патрубок, направленный по касательной к окружности вращения колеса. Центробежные насосы достаточно просты по конструкции и недороги, при этом они надёжны и экономичны (за счёт высокого КПД), а поток жидкости получается непрерывным. В то же время производительность подобных агрегатов может сильно падать при высоком сопротивлении в системе подачи воды, а устойчивость к загрязнениям хотя и выше, чем у вихревых, но всё же заметно уступает шнековым (см. ниже).

— Вихревой. Вихревые насосы отчасти схожи с центробежными: в них также имеется круглый корпус и рабочее колесо с лопастями. Однако в таких агрегатах и входной, и выходной патрубок направлены по касательной к рабочему колесу, а лопасти отличаются по конструкции. Способ работы также принципиально иной — в соответствии с названием, он использует вихри, образующиеся на лопастях колеса. Вихревые агрегаты значительно превосходят центробежные п...о напору, однако они более чувствительны к загрязнениям — даже небольшие частицы, попадающие в рабочее колесо, могут вызывать повреждения, заметно снижающие КПД. Кроме того, сам КПД у подобных насосов невелик — в 2 – 3 раза ниже, чем у центробежных.

— Шнековый. Ещё одно название данного принципа — «винтовой», поскольку шнек, являющийся основной деталью таких насосов, представляет собой ротор в форме винта (или несколько таких роторов). Главным достоинством насосов подобного типа является высокая надёжность — они без проблем справляются даже с сильно запесоченной водой; кроме того, уровень шума и вибраций при работе получается минимальным. С другой стороны, шнековые модели уступают описанным выше вариантам по производительности, а стоимость их получается довольно высокой — из-за требований к качеству производства.

Наибольшая глубина под водой, на которой насос способен нормально работать.

Оптимальное расположение для скважинного насоса — максимально близко к дну (не ближе 1 м, но этот запас в данном случае можно не учитывать). Выбирать по максимальной глубине стоит с учётом глубины скважины и статического уровня воды в ней (расстояния, на котором находится зеркало воды от поверхности земли при выключенном насосе). Например, имеется скважина глубиной 50 м со статическим уровнем в 20 м; таким образом, глубина до дна составляет 50 – 20 = 30 м, и если Вы хотите опустить насос до самого дна, максимальная глубина погружения должна быть не меньше 30 м — иначе слишком высокое давление воды может привести к повреждению агрегата.

Наибольший размер твёрдых частиц в перекачиваемой воде, с которым насос способен справиться без последствий. Это один из параметров, характеризующих возможности агрегата по работе с грязной водой (наряду с содержанием механических примесей, см. ниже): чем крупнее частицы, тем надёжнее насос и тем ниже вероятность его поломки из-за загрязнений. Данный момент особенно актуален для недавно пробуренных скважин, где вода ещё не успела очиститься.

Наибольшее количество механических примесей в перекачиваемой воде, с которыми способен нормально справиться насос. При применении с грязной водой (например, на «свежей» скважине) на этот параметр стоит обращать внимание наряду с максимальным размером частиц (см. выше): при слишком высоком содержании примесей насос может выйти из строя даже в том случае, если размер отдельных частиц не превышает нормы.

Показатель pH перекачиваемой жидкости, на который рассчитан насос. Этот показатель описывает уровень кислотности среды, грубо говоря — насколько она химически активна в «кислотную» или «щелочную» сторону: низкие значения pH соответствуют кислой среде, высокие — щелочной. Кислота и щёлочь по-разному воздействуют на материалы, используемые в конструкции различной техники, включая насосы. Поэтому при конструировании деталей, непосредственно контактирующих с водой, необходимо учитывать уровень pH, а использовать насос с неподходящей водой не рекомендуется — это может привести к коррозии, ухудшению качества воды и быстрому выходу агрегата из строя. В то же время стоит отметить, что в скважинах с питьевой водой pH обычно составляет от 6.5 до 8, и перекрытие этого диапазона (и даже более широкого) не является проблем. Поэтому в данный параметр можно назвать второстепенным, и во многих моделях он вообще не указывается.

— Одноступенчатая. Система всасывания, предполагающая наличие одного рабочего колеса или другого аналогичного элемента. Хотя подобная конструкция проигрывает многоступенчатой по эффективности и мощности, в то же время её характеристик вполне хватает для большинства насосов начального и среднего уровня; при этом одноступенчатые агрегаты проще и дешевле.

— Многоступенчатая. Данная система всасывания состоит из нескольких рабочих колёс (или других подобных деталей, непосредственно обеспечивающих всасывание). Такие насосы заметно превосходят по возможности одноступенчатые, они позволяют обеспечить мощный напор, менее чувствительны к примесям. В то же время многоступенчатые системы обходятся довольно дорого.

Количество ступеней всасывания.

Одноступенчатые системы предполагают наличие на борту одного рабочего колеса или другого аналогичного элемента, многоступенчатые — нескольких. Последние дают возможность получить сильный напор воды при общих компактных размерах.

Размер выходного отверстия насоса, точнее — размер крепления для шланга, предусмотренного на этом отверстии. В сантехнике для таких размеров традиционно используют обозначения в дюймах и долях дюйма (например, 2" или 3/4").

Как правило, чем выше производительность насоса (см. соответствующий пункт) — тем более крупное отверстие предусматривается в конструкции (дабы через него могло беспрепятственно проходить большое количество воды). В идеале размеры выходного отверстия должны совпадать с размерами крепления на шланге; при несовпадении ситуацию, конечно, можно исправить применением переходников, однако этот вариант имеет свои нюансы и не всегда применим. В скважинных насосах таковыми считаются следующие значения: 3/4", 1'", 1 1/4", 2", 2 1/2" и 3". Встречаются и более эксклюзивные, такие как 1 1/2", 4" и 5".

Наибольшая температура всасываемой воды, при которой насос способен нормально работать. Для скважинных моделей температура воды важна ещё и в связи с тем, что насос при работе постоянно погружён в воду, и жидкость обеспечивает его охлаждение. Поэтому в современных моделях рабочие показатели обычно невысоки — не более 30 – 35 °С. Впрочем, температура в артезианских скважинах, как правило, намного ниже (исключением являются разве что регионы с термальными водами, но там и техника применяется специфическая).

Мощность, потребляемая двигателем насоса при работе в штатном режиме. Более мощный двигатель способен обеспечить больший напор и производительность, однако эти параметры не связаны напрямую: две модели сходной мощности могут заметно различаться по практическим характеристикам. Поэтому в этом смысле данный параметр является второстепенным, и более-менее однозначно он описывает лишь класс агрегата в целом — мощные двигатели характерны для высококлассных производительных моделей. А вот на что данная характеристика влияет напрямую — так это собственно на энергопотребление; а с ним, в свою очередь, связаны не только счета за электричество, но и требования к подключению.

Номинальное напряжение сети, точнее — стандарт питания, на который рассчитан насос.

— 220 В. Питание от стандартных бытовых сетей 220 В. Правда, далеко не все модели способны работать от обычных розеток — при мощности более 5 кВт может понадобиться отдельное подключение напрямую к щитку. Тем не менее, даже такой вариант обычно не вызывает особых сложностей, а сети 220 В распространены весьма широко и присутствуют практически везде, где есть электричество — от дачных хозяйств до промышленных объектов. Их недостатком можно назвать слабую пригодность для высокопроизводительной техники профессионального класса, но для устройств начального и среднего уровня мощности такого питания обычно вполне достаточно.

— 380 В. Питание от трёхфазных сетей напряжением 380 В. Если 220 В можно условно назвать бытовым стандартом, то 380 В — стандарт промышленный: такое подключение встречается заметно реже, в основном на специализированных объектах. С другой стороны, оно позволяет создавать устройства высокой мощности. Поэтому большинство 380-вольтовых насосов относится к профессиональному классу.

Длина штатного кабеля питания, предусмотренного в конструкции насоса.

В идеале длина данного кабеля должна быть не меньше максимальной глубины погружения — это обеспечит максимальную простоту в подключении: точка соединения кабеля с сетью будет находиться над водой (в самом удачном случае — вообще вне скважины), и Вам не придётся заботиться об изоляции. В то же время по ряду причин многие насосы оснащаются довольно короткими шнурами — порядка 1.5 – 2 м, а не длинными кабелями; в таких случаях необходимо использовать специальное водостойкое оборудование.

Система защиты, поставленная на стражу автоматического отключения насоса при отсутствии перекачиваемой среды, т.е. «насухую». Вода участвует в отводе тепла, работает как смазка и создаёт нагрузку на двигатель насоса. Работая вхолостую, элементы насосной станции перегреваются и деформируются, что приводит к преждевременной поломке оборудования. И именно защита от сухого хода помогает устройству преодолеть эти проблемы.

Во избежание перегрева двигателя скважинные насосы оснащают специальным термореле (защитой от перегрева). При обнаружении температуры нагрева сверх нормы оно автоматически отключает мотор, не давая ему выйти из строя.

Защита от перегрузки — система безопасности на случай перегрузки скважинного насоса, когда его двигатель работает сверх предела своих возможностей. Это может привести к выходу мотора из строя или даже возгоранию. Перегрузку обычно предотвращают тепловые токовые реле, внедряемые в схему насосного оборудования.

В данном случае под страной-производителем подразумевается страна, из которой происходит бренд товара. А бренд, в свою очередь — это общее обозначение, под которым товары определённой компании известны на рынке. Страна его происхождения далеко не всегда совпадает с фактическим местом выпуска продукта: для удешевления производства многие современные компании переносят его в другие страны. Вполне нормальной является ситуация, когда продукция, к примеру, американского или немецкого бренда производится на Тайване или в Турции. Несмотря на расхожее мнение, само по себе это не ведёт к снижению качества товара — всё зависит от того, насколько тщательно владелец бренда контролирует производство. А многие компании, особенно крупные и «именитые», следят за качеством весьма ревностно — ведь от этого зависит их репутация. Однако ассортимент на рынке не столь велик. Помимо отечественных насосов встречаются модели из Италии и Китая.

Материал, из которого выполнено рабочее колесо насоса.

В современных скважинных насосах применяется большое разнообразие материалов. Однако производитель, как правило, выбирает вариант с таким расчётом, чтобы прочность, надёжность, устойчивость к загрязнениям и другие ключевые особенности колеса соответствовали необходимым характеристикам насоса и его уровню в целом. Кроме того, один и тот же материал может иметь несколько разновидностей, заметно отличающихся по характеристикам; особенно это актуально для технополимеров и термопластов, однако большинство металлических материалов вроде нержавеющей стали или латуни также имеют несколько сортов. Всё это означает, что при выборе насоса имеет смысл смотреть в первую очередь на рабочие характеристики, ценовую категорию, отзывы и другую практически значимую информацию, а материал крыльчатки имеет второстепенное значение.