Насосы для водопровода из колодца: организуем автономное водоснабжение на даче

Как организовать постоянное водоснабжение дачного домика с колодцем в качестве источника воды? Какие элементы должен включать водопровод? По каким признакам подбирать погружной насос? Попробуем ответить на эти вопросы.

Наша задача – организовать постоянное водоснабжение дома.

Схема

Элементы

Начнем с перечня основных элементов, которые должна включать простейшая схема водопровода из колодца с погружным насосом.

• Собственно насос, поднимающий воду со дна колодца и обеспечивающий избыточное давление в системе водоснабжения.

Уточним: поверхностные насосы в принципе тоже могут применяться для организации дачного водопровода; однако глубина, с которой они могут поднять воду, ограничена в лучшем случае 7-8 метрами.
Причина кроется в фундаментальных физических законах.
Абсолютный вакуум в трубе способен при атмосферном давлении поднять водяной столб на 10 метров; реальный насос создает куда более низкое разрежение.

• Обратный клапан на выходе из насоса. Он не позволит заполнившей трубы воде сливаться обратно в колодец.
• Гидроаккумулятор – емкость с упругой резиновой мембраной, разделяющей водяной и воздушный отсеки. Это приспособление способно накопить некоторое количество воды, одновременно создав в контуре избыточное давление. Чем больше объем гидроаккумулятора, тем реже будет включаться насос при повседневном использовании водопровода.
• Датчик давления и реле, управляющее питанием насоса.

Схема с гидроаккумулятором и датчиком давления.

Вместо гидроаккумулятора и датчика давления можно использовать накопительный бак с датчиком уровня воды, поднятый на чердак дома или на естественное возвышение.

Емкость позволяет запасти большее количество воды; однако это решение не лишено недостатков.

1. Типичное для дачного дома деревянное балочное перекрытие не рассчитано на нагрузку в несколько сотен килограммов, создаваемую баком.
2. Напор в контуре будет ограничен высотой емкости над точкой водоразбора (обычно 2,5 – 5 метров). Этого впритык достаточно для того, чтобы обеспечить работоспособность смесителей с аэраторами и сливных бачков унитазов. Впускные клапана стиральных машин, датчики давления проточных водонагревателей и некоторые другие устройства способны работать при избыточном давлении не менее 0,3 – 0,6 кгс/см2.
3. Большой запас воды при малом водоразборе будет означать, что вода станет застаиваться. В колодце она непрерывно обновляется за счет миграции грунтовых вод; в емкости же вполне может начать цвести.

Схема с накопительной емкостью.

Трубы

Оптимальное решение для прокладки водопровода от колодца до дома – полиэтиленовая труба на компрессионных фитингах. Аргументы?

Пожалуйста.

• Полиэтилену не страшны смещения и подвижки грунта: он эластичен.
• Эластичность сохраняется при отрицательных температурах. Если в трубе замерзнет вода, ледяная пробка не разорвет ее, а лишь немного расширит. После оттаивания водопровод вернется к первоначальным размерам.
• Монтаж не требует никаких инструментов, кроме торцовочного ножа. Все фитинги собираются вручную.

Правила монтажа

Правил, которым стоит следовать при сооружении своими руками автономной системы водоснабжения, не так уж много.

• И труба между домом и колодцем, и ввод в колодец должны находиться ниже уровня промерзания грунта.

Совет: там, где в силу каких-то причин это невозможно, трубопровод упаковывается в теплоизолирующую скорлупу с закладкой в нее саморегулирующегося греющего кабеля.

• В нижней точке водопровода желательно предусмотреть сбросной вентиль для его полного осушения. Инструкция актуальна в первую очередь для тех домов, которые не отапливаются круглую зиму.
• Колодец закрывается от мусора и теплоизолируется во избежание перемерзания.

На фото – утепленный колодец с крышкой.

Датчик давления калибруется таким образом, чтобы насос запускался при давлении, равном H/10+1 кгс/см2. За H берется высота верхней точки системы водоснабжения относительно датчика в метрах. Давление отключения насоса – на 1,5 – 2 кгс/см2 больше.

Насос вывешивается на расстоянии около метра от дна колодца. В этом случае он не будет всасывать ил и песок.

На дне колодца устраивается донный фильтр из нескольких слоев песка и щебня. Илистое дно дополнительно закрывается дощатым щитом. Для его сооружения лучше использовать стойкую к гниению лиственницу.

Выбор насоса

Каким должен быть погружной насос в колодец для водопровода?

Для начала сформулируем задачи, стоящие перед насосом.

1. Он должен требовать минимального обслуживания и иметь максимальный межремонтный ресурс.
2. Ему предстоит транспортировать чистую воду с минимальным количеством взвесей.

Питьевое водоснабжение будет логичным организовать от колодца с чистой водой.

Теперь перейдем к типам насосов. В интересующем нас секторе рынка их всего три.

Мембранный (вибрационный)

В основе его конструкции – рабочая камера с парой обратных клапанов, соленоид с подпружиненным ферромагнитным сердечником и одна или две эластичные мембраны.

Как работает эта схема?

1. На соленоид подается питание.
2. Катушка индуктивности генерирует электромагнитное поле, которое приводит в движение сердечник вместе с прикрепленной к нему мембраной. Мембрана создает избыточное давление в рабочей камере; излишки воды вытесняются в выходной патрубок через открытый обратный клапан. Второй клапан – закрытый – блокирует вытеснение воды в приточный патрубок.
3. После того, как с соленоида снимается питание, пружина возвращает его в исходное положение. При этом положение обратных клапанов меняется на противоположное, благодаря чему вода отбирается не из выходного, а из приточного патрубка.
4. Цикл повторяется.

Рабочий цикл мембранного насоса.

Главное достоинство вибрационного насоса – невысокая цена при умеренной производительности и неплохом напоре. Приведем характеристики весьма распространенного на постсоветском пространстве мембранного “Ручейка”.

Плохая новость заключается в том, что для наших целей это устройство, как и все мембранные насосы, категорически не подходит.

• Межремонтный ресурс ограничен одним-двумя годами. Эластичные мембраны механически деформируются в каждом цикле работы; при частоте вибрации около 100 герц неудивительно, что они через какое-то время требуют замены.
• Вибрация приводит к ускоренному заиливанию колодца.
• Наконец, производительности в 400 с небольшим литров в час может хватить только при минимальном водоразборе и очень емком гидроаккумуляторе.

Вихревой

Основа вихревого насоса – центробежная крыльчатка с минимальным зазором между ней и улиткой (корпусом насоса). При вращении рабочего колеса на его периферии создается значительное избыточное давление; вдоль оси, соответственно, возникает разрежение. Достаточно подключить в соответствующих точках корпуса входной и выходной патрубки, чтобы организовать стабильную и быструю перекачку воды.

Принципиальная схема вихревого насоса.

Вихревая схема:

1. Обеспечивает высокую производительность при высоких значениях напора и скромных габаритах насоса.

Важно: в случае колодца габариты – высота и диаметр для потенциального покупателя не имеют решающего значения.

2. Делают устройство исключительно чувствительным к количеству и размерам примесей. Норма для вихревого насоса – не более 30 граммов взвесей на кубометр воды. Превышение этого количества приводит к ускоренному износу механики с сопутствующим ему падением напора и производительности.

Многоступенчатый центробежный

Первоначально центробежная многоступенчатая схема насоса была разработана для скважин: именно в них проблематично получить на выходе большой напор из-за ограниченности диаметра. Однако она будет оптимальным решением и для колодца.

Основная идея – в том, что на одном валу,вращаемом единственным электромотором, размещено несколько рабочих колес. Между ними и корпусом остается довольно большой зазор, что делает устройство нечувствительным к большому количеству взвесей.

Сопутствующая проблема – неизбежное падение напора – решена просто и изящно: камеры (диффузоры) всех рабочих колес соединены ходами в корпусе последовательно. В результате напоры, создаваемые всеми крыльчатками, суммируются за вычетом небольших потерь на гидравлическое сопротивление самого насоса.

Устройство центробежного насоса с двумя рабочими колесами.

Напор и производительность

Напор насоса должен быть на 30 метров больше перепада высоты между ним и верхней точкой системы водоснабжения. Так, если насос погружен на 12 метров, а верхний из кранов водоснабжения в доме расположен в 4 метрах над уровнем грунта, стоит купить устройство с номинальным напором 12+4+30=46 м.

Производительность в литрах в минуту грубо вычисляется из расчета 5 литров на человека. Так, для семьи из трех человек она составит 3*5=15 л/мин, или 0,9 м3/час.

Расход воды через некоторые сантехнические приборы.

Напомним: при увеличении емкости гидроаккумулятора требования к производительности насоса могут быть существенно снижены.

Заключение

Надеемся, что наши рекомендации смогут помочь читателю в проектировании и строительстве собственной автономной системы водоснабжения. Видео в этой статье, как всегда, содержит дополнительные материалы. Успехов!