Выбор погружного насоса для скважины

Исходные данные для выбора насоса для скважины

По прошествии двух летних строительных сезонов имеем участок с одним двухэтажным домом и баней (для проживания от 2-х до 5-и человек):

1. В доме водоснабжение планируется только на первом этаже: кухонная мойка, унитаз, умывальник, душевая кабина. Планируется установка системы очистки (смягчения) воды. Гидроаккумулятор и основная разводка системы водоснабжения будут находиться на первом этаже дома в техпомещении.
2. В бане находится один душ и один умывальник.
3. На участке необходимо предусмотреть отдельную ветку водоснабжения для полива огорода и теплиц. 

Какой же погружной насос выбрать и какими характеристиками он должен обладать?

Помимо перечисленных выше данных мне потребуются значения следующих величин, которые можно либо измерить, либо взять из паспорта скважины:

• дебит скважины – 2 м³/ч;
• статический уровень  от поверхности земли (зеркало воды) – 4 метра;
• динамический уровень - 7 метров;
• общая глубина скважины – 18 метров;
• расстояние от скважины до дома (о техпомещения) – 9 метров;
• расстояние от дома до бани – 20 метров.

На участке будет проложена пластиковая труба с внешним диаметром 32 мм (с внутренним диаметром 26,2 мм).

Особенности проектирования сетей холодного водоснабжения:

1. Расстояние по горизонтали в свету между вводами хозяйственно-питьевого водопровода и выпусками канализации и водостоков должно быть не менее 1,5 м при диаметре ввода до 200 мм включительно и не менее 3 м - при диаметре ввода более 200 мм. Допускается совместная прокладка вводов водопровода различного назначения (п. 9.5. СНиП 2.04.01-85*).
2. На вводах трубопроводов следует предусматривать упоры в местах поворота в вертикальной или горизонтальной плоскости, когда возникающие усилия не могут быть восприняты соединениями труб (п. 9.6. СНиП 2.04.01-85*).
3. Пересечение ввода со стенами подвала следует выполнять в сухих грунтах с зазором 0,2 м между трубопроводом и строительными конструкциями с заделкой отверстия в стене водонепроницаемым и газонепроницаемым (в газифицированных районах) эластичными материалами, в мокрых грунтах - с установкой сальников (п. 9.7. СНиП 2.04.01-85*).
4. Прокладку разводящих сетей внутреннего водопровода в жилых зданиях следует предусматривать в подпольях, подвалах, технических этажах и на чердаках, а в случае отсутствия чердаков - на первом этаже в подпольных каналах совместно с трубопроводами отопления или под полом с устройством съемного фриза, а также по конструкциям зданий, по которым допускается открытая прокладка трубопроводов, или под потолком верхнего этажа. Прокладку стояков и разводки внутреннего водопровода следует предусматривать в шахтах, открыто - по стенам душевых, кухонь и других помещений (п. 9.7. СНиП 2.04.01-85*). Скрытую прокладку трубопроводов следует предусматривать для помещений, к отделке которых предъявляются повышенные требования, и для всех систем из пластмассовых труб (кроме располагаемых в санитарных узлах).
5. Скрытая прокладка стальных трубопроводов, соединяемых на резьбе, за исключением угольников для присоединения настенной водоразборной арматуры, не имеющей доступа к стыковым соединениям, не допускается.
6. Прокладку трубопроводов следует предусматривать с уклоном не менее 0,002 (п. 9.11. СНиП 2.04.01-85*).
7. Прокладку внутреннего холодного водопровода круглогодичного действия следует предусматривать в помещениях с температурой воздуха зимой выше 2 °С. При прокладке трубопроводов в помещениях с температурой воздуха ниже 2 °С необходимо предусматривать мероприятия по предохранению трубопроводов от замерзания. При возможности кратковременного снижения температуры в помещении до 0°С и ниже, а также при прокладке труб в зоне влияния наружного холодного воздуха (вблизи наружных входных дверей и ворот) следует предусматривать тепловую изоляцию труб (п. 9.13. СНиП 2.04.01-85*). 
8. Для внутренних трубопроводов холодной и горячей воды следует применять пластмассовые трубы и фасонные изделия из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутилена, металлополимерные, из стеклопластика и других пластмассовых материалов - для всех сетей водоснабжения, кроме раздельной сети противопожарного водоснабжения (п. 10.1. СНиП 2.04.01-85*). Для всех сетей внутреннего водопровода допускается применять медные, бронзовые и латунные трубы, фасонные изделия, а также стальные с внутренним и наружным защитным покрытием от коррозии.
9. На внутренних водопроводных сетях на каждом вводе и перед наружными поливочными кранами надлежит предусматривать установку запорной арматуры (п. 10.1. СНиП 2.04.01-85*).
   
   
   

Расчет потребного расхода воды для системы водоснабжения

Нормы расхода воды сантехнических приборов я возьму из Приложения 2 СНиП 2.04.01-85* (СП 30.13330.2010) "Внутренний водопровод и канализация зданий", нормы которого распространяются на проектирование строящихся и реконструируемых систем внутреннего холодного и горячего водоснабжения, канализации и водостоков. Согласно п. 7.1 указанного документа гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов холодной воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды:

1. умывальник со смесителем – 0,12 л/с;
2. унитаз со смывным бачком – 0,1 л/с;
3. мойка со смесителем – 0,12 л/с;
4. душевая кабина с глубоким душевым поддоном и смесителем – 0,12 л/с;
5. поливочный кран – 0,3 л/с.

Потребный расход воды определяется как сумма производительности всех точек водоразбора, с учетом вероятности их одновременного использования.

Максимальная теоретическая потребность в воде (без полива):

• 0,12 х 2 + 0,1 + 0,12 + 2 x 0,12 = 0,7 л/с, что соответствует 2,52 м³/ч.

Конечно, на практике всеми санитарно-техническими приборами мы одновременно пользоваться не будем (у нас 6 точек водоразбора, не считая полива; использоваться одновременно будут максимум 4).

Таким образом, можно принять коэффициент одновременного использования приборов  водоразбора для данного дома можно принять равным 0,66 (что будет соответствовать 4-м используемым точкам водоразбора одновременно).

Потребный расход воды:

• Q_потр. = 2,52 м³/ч x 0,66 = 1,7 м³/ч

Расчет потребного напора погружного насоса для скважины

Потребный напор насоса складывается из следующих величин:

1. общего геодезического напора (общий перепад высот от динамического уровня воды в скважине, L₁ = 7 метров, до гидроаккумулятора, так как выше устройств водоразбора не будет);
2. потерь давления в трубопроводах с учетом местных потерь;
3. конечного требуемого давления в точках водоразбора.

Верхние точки водоразбора (душ и гидроаккумулятор) находятся на первом этаже дома, причем расстояние от земли до этих точек равно примерно 3 метра (что можно учесть путем увеличения давления в гидроаккумуляторе для компенсации этого перепада высот).

Потери напора в трубопроводах:

Любой погружной насос разрешается устанавливать в скважине не ниже определенного расстояния от динамического уровня воды. Установим насос на уровне 12 метров, на 5 метров ниже динамического уровня. При этом общая протяженность труб от места установки насоса до гидроаккумулятора составит сумму длин трубы в скважине и трубы до дома: 

• L_тр = 12 (в скважине) + 9 (до дома) = 21 м

Исходя из данных таблицы, для трубы с внешним диаметром 32 мм, при расходе 1,7 м³/ч, потери составят около 4,6 метров (для трубы длиной в 100 метров). Потери напора воды в разрабатываемой мной системе составят:

• Н_{пот.труб}= L_тр /100 х L_пот = 0,21 x 4.6 = 1 метр

Помимо длины труб на потерю напора влияют колена, задвижки, донные и обратные клапаны. При расчете потерь напора в данном случае необходимо знать скорость потока жидкости в трубопроводе:

• v (м/с) = Q / (S x 3600) = 0,88 м/с

где Q = 1,7 м³/ч, S = (π x d²) / 4 = 0,000539 м² (при внутреннем диаметре трубопровода d = 26,2 мм).

В проектируемой мной системе водоснабжения на участке от насоса до гидроаккумулятора:

• один обратный клапан;
• два поворота трубопровода под 90°;
• одна задвижка;
• два тройника;

Просуммирую отдельные местные потери системы водоснабжения, добавив 1 метр запаса (на возможные неучтенные потери):

• 1 x 34 (обр. клапан) + 2 x 6,2 (колена 90 град) + 1 x 1,2 (задвижка) + 2 x 18 (тройники) + 1 м = 1,84 см = 1,9 метра.

Таким образом, местные потери с учетом запаса составят:

• Н_{мест.пот.} = 1,9 метра.

Итого, общие потери напора в проектируемой системе водоснабжения составят:

• Н_пот = 1 м + 1,9 м = 2,9 м
  
  
  

Расчет давления в точках водоразбора системы водоснабжения

Расчет давления в гидроаккумуляторе буду вести исходя из обеспечения расчетного давления на уровне 2,5 бар (при работе насоса), но не ниже 2,0 бар (обеспечивается установками реле давления).

Потери напора на участке от гидроаккумулятора до потребителей в доме:

• 0 м – перепад высот между уровнем установки гидроаккумулятора и потребителями (исходя из размещения оборудования);
• 10 м – потери давления на фильтрах очистки воды (паспортные данные);
• 1 м – прочие потери по длине трубы и местные потери (точный расчет вести нецелесообразно ввиду минимальных расстояний трубопровода).

Итого, потери на участке от гидроаккумулятора до потребителей составят:

• Н_{пот.дом} = 0 м + 10 м + 1 м = 11 м (1,1 бар)

Таким образом, для обеспечения давления на уровне 2,5 бар, давление в гидроаккумуляторе должно быть на 1,1 бар выше, т.е должно составлять 3,6 бар.

Потери напора на участке от гидроаккумулятора до потребителей в бане:

Давление в бане будет ниже давления в гидроаккумуляторе на величину потерь давления:

1. по длине трубы от гидроаккумулятора до бани;
2. на фильтре;
3. из-за местных сопротивлений.

Потери напора на участке от гидроаккумулятора до потребителей в бане будут следующими:

• 0,5 м – потери на трение по длине трубы 20 м с расходом 1,15 м³/ч (душ и умывальник; см. таблицу потерь напора прямого участка водопровода);
• 0,5 м – местные потери при 0,6 м/с (одна задвижка, один обратный клапан, один тройник; см. таблицу потерь напора в коленах, задвижках и клапанах);
• 10 м – потери давления на фильтрах очистки воды (паспортные данные).
  
  
  

Настройки реле давления системы водоснабжения

Настройки реле давления можно назначить, приняв среднее давление в гидроаккумуляторе на уровне полученных выше 3,6 бар.

Настрою реле давление следующим образом:

• включение насоса – 3,2 бар;
• выключение насоса – 4,2 бар;
• давление воздуха в гидроаккумуляторе – 2,9 бар.

Расчет общего потребного напора погружного насоса

Общий потребный напор погружного насоса составит:

• Н = L_тр (21 м) + Н_пот (2,9 м) + 36 м (3,6 бар – расчетное давление в гидроаккумуляторе) = 59,9 метра

Т.е. погружной насос должен обеспечивать производительность Q = 1,7 м³/ч при H = 59,9 м

Выбор погружного насоса для скважины

Для выбора погружного скважинного насоса анализируем напорно-расходные (гидравлические) характеристики насосов разных компаний и выбираем насос. Мне подойдут, например, следующие насосы:

• UNIPUMP ЕСО MIDI - 2;

• Водолей БЦПЭ 0,5-63У.