Как выбрать скважинный насос: расчёт и пример подбора

С чего начинается выбор

Главная ошибка при выборе скважинного насоса — покупать «помощнее, с запасом». Слишком мощный насос откачает скважину быстрее, чем она наполняется, будет работать с частыми пусками, кавитацией или всухую и прослужит меньше. Слишком слабый не даст нормального давления на втором этаже. Правильный насос подбирается по трём параметрам вашей системы: дебит скважины, требуемый расход воды и требуемый напор. Плюс ограничения по диаметру обсадной трубы, питанию и качеству воды.

Если паспорта скважины нет, параметры можно определить самостоятельно — подробно в материале дебит скважины: как измерить.

Шаг 1. Диаметр насоса

Насос должен свободно проходить в обсадную трубу с зазором для охлаждения и кабеля. Погружные насосы выпускают диаметром 3 дюйма (около 75 мм) и 4 дюйма (около 100 мм), реже больше. Для обсадной трубы с внутренним диаметром около 110–120 мм (трубы 125–133 мм) обычно подходят 4-дюймовые насосы; для более узких — 3-дюймовые. Оставляйте зазор: если насос входит впритирку, он может застрять при подъёме, а вода плохо его охлаждает.

Шаг 2. Расход: сколько воды нужно

Расход определяют по пиковому потреблению — когда одновременно работают несколько точек. Сложите расход приборов, которые реально включаются вместе. Для семьи из 3–4 человек без полива обычно получается около 1,5–2,5 кубометров в час.

Шаг 3. Напор: главный расчёт

Напор — это высота, на которую насос способен поднять воду, в метрах. Он складывается из нескольких частей.

Потери H3 зависят от длины и диаметра трубы и от расхода. Для частного дома с трубой ПНД 32 мм длиной несколько десятков метров на практике часто закладывают 10–20% от суммы остальных составляющих или около 1 метра потерь на каждые 10 метров горизонтальной трубы плюс фильтры. Если трасса длинная или используется узкая труба, потери лучше посчитать точнее.

Важно: в каталогах часто указывают максимальный напор — при нулевом расходе. Это не та цифра, по которой выбирают. Нужно смотреть, какой напор насос даёт при вашем расходе.

Шаг 4. Рабочая точка: проверка по графику

У каждого насоса есть напорно-расходная характеристика — график, показывающий, какой напор он развивает при разном расходе. Чем больше расход, тем меньше напор. У системы тоже есть своя характеристика: при нулевом расходе ей нужен только статический напор (подъём и давление), а с ростом расхода добавляются потери в трубах. Насос работает в точке пересечения этих двух кривых.

Хороший выбор — когда рабочая точка находится в средней части кривой насоса, где у него наибольший КПД, и при этом даёт нужный расход с нужным напором. Если рабочая точка у самого правого края кривой, насос работает с низким КПД и может перегреваться. Если у самого левого — он слишком мощный для вашей системы. Подробнее — подбор насоса по напору и расходу.

Какое давление закладывать в расчёт

Составляющая H4 — давление в самой высокой и дальней точке разбора — сильно влияет на итоговый напор, и её часто берут «на глаз». Для комфортного душа нужно около 1,5–2 бар у смесителя, для тропического душа и гидромассажа — больше, по паспорту оборудования. Газовые колонки и некоторые бойлеры имеют свои минимальные требования. Брать 4–5 бар «с запасом» не нужно: это добавляет 20–30 метров к требуемому напору, удорожает насос и ускоряет износ сантехники.

Если планируется частотник, уставка давления будет задаваться у датчика в техническом помещении, а не у верхнего крана. Расчёт уставки разобран отдельно: какое давление выставить на частотнике. Для подбора насоса важен именно итоговый напор с учётом подъёма до верхней точки.

Как точнее посчитать потери в трубах

Для большинства частных домов приблизительной оценки потерь достаточно. Но если трасса длинная — 50 метров и больше, — или используется труба меньшего диаметра, потери стоит оценить точнее, потому что они растут примерно пропорционально квадрату расхода. Удвоили расход — потери выросли примерно вчетверо.

Если сомневаетесь, лучше взять трубу на размер больше, чем закладывать в насос лишний напор: увеличение диаметра трубы снижает потери на годы вперёд, а лишний напор насоса — это постоянный перерасход энергии.

Шаг 5. Тип насоса

Для постоянного водоснабжения дома стандартный выбор — многоступенчатый центробежный насос. Он даёт ровный поток, хорошо работает с частотником и служит долго. Если в воде есть песок, выбирайте модели с рабочими колёсами из износостойких материалов и с заявленной допустимой концентрацией песка, которую указывают производители.

Шнековые насосы хорошо развивают высокий напор при небольшом расходе и терпимее к песку, поэтому их ставят в глубокие скважины с небольшим дебитом. Вибрационные насосы дешёвы и подходят для временных задач, прокачки или колодца, но для постоянной работы в скважине их обычно не рекомендуют: вибрация со временем может повредить обсадную трубу и стенки скважины.

Шаг 6. Питание: 220 В, 380 В и частотник

Большинство бытовых погружных насосов — однофазные 220 В с конденсатором (иногда он встроен, иногда вынесен в отдельный пусковой блок). Их подключают через реле давления. Трёхфазные насосы на 380 В или с обмотками на 220 В треугольником используют, когда нужен частотник или есть трёхфазная сеть. Отдельная категория — насосы со встроенной электроникой и плавным пуском.

Если планируете частотник, выбирайте насос сразу под него — обычно трёхфазный. Подробно — частотник и насосы со встроенной электроникой и частотник для скважинного насоса.

Шаг 7. Глубина установки

Насос опускают ниже динамического уровня с запасом в несколько метров, чтобы при длительном разборе он не оказался над водой. При этом он не должен стоять у самого дна: обычно оставляют 1–2 метра до дна, чтобы не засасывать ил и песок. Для песчаных скважин насос часто ставят выше фильтровой части. Точную глубину определяют по уровням конкретной скважины.

Защита от сухого хода

Даже правильно подобранный насос может остаться без воды: летом уровень в скважине падает, полив затягивается, соседние скважины вытягивают тот же водоносный слой. Работа всухую быстро выводит насос из строя. Защита бывает встроенной в насос, в виде отдельного реле сухого хода, датчика уровня или функции частотника, которая отслеживает ток и давление. Подробно — защита от сухого хода.

Пример подбора от начала до конца

Дом в два этажа, семья из четырёх человек, без полива. Скважина: обсадная труба 133 мм, глубина 50 м, статический уровень 18 м, динамический 28 м при откачке 2,5 м³/ч, дебит по паспорту около 3 м³/ч. Расстояние до дома 25 м. Планируется частотник.

Глубина установки — около 35–40 м: ниже динамического уровня с запасом и на 10 м выше дна. Насос трёхфазный — под частотник, который обеспечит плавный пуск, ровное давление и защиту от сухого хода.

Что продлевает жизнь насоса

Ресурс погружного насоса определяется не только качеством модели, но и условиями работы. Песок изнашивает рабочие колёса — поэтому важна прокачка новой скважины перед установкой и правильная глубина. Частые прямые пуски нагревают обмотки и бьют по механике — поэтому полезны гидроаккумулятор достаточного объёма или частотник с плавным пуском. Работа всухую выводит насос из строя за минуты — поэтому нужна защита от сухого хода. Скачки и перекосы напряжения сокращают жизнь двигателя — поэтому полезно реле напряжения.

Отдельно стоит сказать о запасе по напору. Небольшой запас 10–15% оправдан: насос постепенно изнашивается, уровень воды летом может опускаться. Но запас в 50–100% — это не надёжность, а неправильно подобранный насос, который большую часть времени работает вне оптимальной зоны.

Как сравнивать модели разных производителей

Когда параметры понятны, остаётся выбрать конкретную модель. Сравнивать насосы разных брендов стоит не по названию и не по максимальным цифрам на коробке, а по одинаковым критериям.

Если производитель не публикует напорно-расходную характеристику, а указывает только максимальный напор и максимальную производительность, это повод насторожиться: по двум крайним точкам невозможно понять, как насос поведёт себя в вашей рабочей точке. Хорошие производители всегда дают полный график. Попросите его у продавца, если на сайте магазина графика нет. По нему вы за минуту проверите, подходит ли насос под ваш расчёт.

Кабель насоса: длина и сечение

Кабель от насоса до автоматики может иметь длину несколько десятков метров, и падение напряжения на нём влияет на работу двигателя. Сечение подбирают по току насоса и длине линии, используя специальный кабель для погружных насосов. Если кабель в комплекте короче, чем нужно, его наращивают термоусадочной муфтой с герметиком, рассчитанной на работу в воде. Скрутка с изолентой в скважине недопустима.

Если нужен ещё и полив

Полив резко меняет требования к насосу. Шланг или система автополива потребляют 1–1,5 м³/ч и больше, причём часами, а не минутами. Если поливать одновременно с использованием воды в доме, пиковый расход может превысить и возможности насоса, и дебит скважины.

Решений несколько. Первое — разнести по времени полив и активное потребление в доме, например поливать ночью по таймеру. Второе — поливать из накопительной ёмкости, которую насос заполняет медленно в течение дня. Третье — выбрать насос с запасом по расходу, но только если дебит скважины это позволяет. Частотник здесь полезен тем, что держит постоянное давление при любом сочетании потребителей и защищает насос от сухого хода. Подробно — автополив участка от скважины.

Частые ошибки

Частые вопросы