Подбор насоса для скважины: калькулятор напора и бака

Расчёт насоса для скважины сводится к двум числам: напору и производительности. Напор — высота, на которую насос должен поднять воду, и складывается он из четырёх слагаемых: динамического уровня, подъёма в доме, потерь в трубах и свободного напора у крана. Производительность — сколько воды в час нужно дому, и она не может быть больше дебита скважины. Третий шаг — гидроаккумулятор: его объём и давление воздуха решают, сколько раз в час насос будет включаться. Калькулятор ниже делает все три расчёта, а текст объясняет, откуда берутся цифры и где расчёт легко испортить.

Коротко

• Напор = динамический уровень + подъём от земли до верхней точки разбора + потери в трубах (10 % длины трассы) + 20 м свободного напора.
• Динамический уровень и дебит берут из паспорта скважины. Без паспорта подбор насоса превращается в угадывание.
• Нужная производительность в калькуляторе — 0,3 м³/ч на точку водоразбора: 0,6 м³/ч на кран с коэффициентом одновременности 0,5. Она не должна превышать дебит.
• Вода ближе 8 метров от поверхности — хватает поверхностной станции; глубже — только погружной насос.
• Гидроаккумулятор: от 50 л при расходе до 1 м³/ч, от 80 л до 2 м³/ч, от 100 л при большем расходе.
• Давление воздуха в баке — на 10 % ниже давления включения насоса: при реле 1,5 бар это 1,4 бар.
• Требуемый напор должен приходиться на середину рабочей характеристики насоса, а не на её край.

Рассмотреть

Калькулятор насоса: напор, производительность, бак

Как пользоваться калькулятором

В форме шесть полей. Четыре основных задают напор и проверку по скважине, два дополнительных — расход и настройку бака.

• Динамический уровень, м. Берётся из паспорта скважины: глубина, на которой стоит вода при откачке. Не статический уровень и не глубина скважины.
• Подъём в доме, м. От поверхности земли у скважины до самой высокой точки разбора — душа или крана на втором этаже. Для одноэтажного дома это 2–3 м, для двухэтажного 6–7 м.
• Длина трассы, м. Путь трубы от оголовка скважины до самой дальней точки в доме, включая разводку внутри, а не расстояние по прямой.
• Дебит скважины, м³/ч. Из того же паспорта. С ним калькулятор сравнивает расход дома и предупреждает, если скважина не успевает.
• Точек водоразбора. Каждый кран, смеситель душа, бачок унитаза, стиральная и посудомоечная машины. Садовые краны для полива сюда лучше не включать — о них ниже.
• Давление включения реле, бар. Нижний порог реле давления. Заводская настройка обычно 1,4–1,5 бар; от неё калькулятор считает давление воздуха в баке.

Результат — напор по слагаемым, производительность, объём бака и давление воздуха. Если расход больше дебита, калькулятор предупреждает; если уровень не глубже 8 м — подсказывает поверхностную станцию. Типичные ошибки ввода — статический уровень вместо динамического, высота дома вместо высоты точки разбора, расстояние до стены вместо длины трассы — занижают напор.

Как рассчитать напор насоса: четыре слагаемых

Напор измеряют в метрах водяного столба: 10 м напора — это примерно 1 бар давления. Калькулятор складывает четыре величины.

Динамический уровень. Воду нужно сначала поднять из скважины до поверхности, и поднимать её придётся с той глубины, где она стоит во время работы насоса. Это самое большое слагаемое для глубоких скважин.

Подъём в доме. От земли до верхней точки разбора. Если скважина ниже дома по рельефу, разницу высот добавляют сюда же.

Потери в трубах. Вода трётся о стенки, повороты и фитинги, и на это уходит часть напора. Калькулятор берёт их как 10 % длины трассы: 40 м трубы — около 4 м напора. Для обычной трассы с несколькими поворотами этого достаточно; на длинных трассах и тонких трубах потери считают точнее.

Свободный напор. 20 м, то есть около 2 бар, которые должны остаться у самого высокого прибора. Меньше — душ течёт вяло, стиральная машина набирает воду долго или выдаёт ошибку.

Пример со значениями калькулятора по умолчанию:

Слагаемое	Откуда взять	В примере
Динамический уровень	Паспорт скважины	25 м
Подъём в доме	Высота верхней точки разбора над землёй	6 м
Потери в трубах	10 % длины трассы	4 м
Свободный напор	Постоянная величина	20 м
Итого	—	55 м

Динамический и статический уровень: в чём разница

Статический уровень — глубина воды в скважине в покое, когда насос не работает. Динамический — глубина, до которой вода опускается при откачке. Динамический всегда глубже, и именно он входит в расчёт напора: насос работает тогда, когда уровень уже опустился.

Разница между уровнями показывает, насколько скважина сильная. Если при откачке кубометра в час вода опускается на метр, запас большой; если на десять метров — скважина работает на пределе, и насос с большей производительностью её осушит.

Оба уровня и дебит записывают в паспорт после прокачки. Если паспорта нет, уровни можно замерить самому: грузом на размеченном шнуре или электрическим уровнемером в покое и после часа откачки с известным расходом. Как устроена скважина и что должно быть в её паспорте, разобрано в статье о скважине на воду.

Производительность насоса и дебит скважины

Вторая цифра расчёта — сколько воды нужно дому в час пикового разбора. Калькулятор берёт 0,6 м³/ч на точку и коэффициент одновременности 0,5: все краны разом не открывают, и в среднем работает половина точек. На точку получается 0,3 м³/ч.

Дом	Точек	Производительность	Бак по калькулятору
Дача, один санузел	3	0,9 м³/ч	от 50 л
Дом, санузел и кухня	6	1,8 м³/ч	от 80 л
Дом, два санузла и кухня	8	2,4 м³/ч	от 100 л
Большой дом	10 и больше	от 3 м³/ч	от 100 л

Главное ограничение — дебит. Насос на 3 м³/ч в скважине, которая даёт 1 м³/ч, опустит уровень ниже себя за минуты. Дальше сухой ход: погружной насос охлаждается водой, которую качает, и без неё двигатель перегревается очень быстро. Поэтому производительность насоса подбирают не выше дебита.

Если расход дома всё же больше дебита, выходов два. Первый — накопительная ёмкость: насос медленно наполняет её из скважины, а второй насос подаёт воду в дом с нужным расходом. Второй — насос под дебит и распределение потребления по времени: не запускать стирку во время душа.

Полив калькулятор не учитывает. Он идёт часами с постоянным расходом, в отличие от бытовых точек, которые работают короткими включениями. Расход разбрызгивателей и капельных линий берут из их паспортов и складывают с бытовым только тогда, когда полив и дом работают одновременно; проще развести их по времени. Подробнее — в статье о поливе участка.

Как подобрать насос по характеристике

В паспорте насоса есть характеристика — график напора от производительности: чем больше напор, тем меньше воды, при максимальном напоре почти ноль. На графике находят точку «напор — производительность» из калькулятора. Подходит насос, у которого она лежит на средней, рабочей части кривой; на краю насос формально дотягивает, но даёт тонкую струйку.

Вторая проверка — давление выключения реле. Чтобы реле отключило насос, он должен дожать систему до верхнего порога: при настройке 1,5 / 3,0 бар это 30 м напора сверх динамического уровня, подъёма до бака и потерь. Если характеристика насоса до этой точки не доходит, реле не срабатывает и насос работает без остановки. В таком случае снижают верхний порог реле или берут насос с большим напором.

Глубину установки погружного насоса калькулятор не считает, её берут из паспорта скважины: обычно на 1–3 м ниже динамического уровня и не ближе 1–2 м к дну, чтобы насос не засасывал песок и ил.

Погружной насос или поверхностная станция

Поверхностная станция всасывает воду по трубе, и глубина всасывания ограничена атмосферным давлением. На практике предел — около 8 метров от насоса до воды при работе. Это физика, а не качество насоса, и мощная станция здесь не помогает.

• Динамический уровень до 8 м — колодец или неглубокая скважина. Подходит поверхностная станция: всё оборудование в одном месте, на виду, и обслуживать его проще.
• Динамический уровень глубже 8 м — только погружной насос. Станции с выносным эжектором берут воду глубже, но их производительность и КПД заметно ниже.

Слабые места станции — шум в доме и чувствительность к подсосу воздуха во всасывающей линии. Что выбрать для участка — колодец или скважину, — разобрано в статье скважина или колодец.

Какой объём гидроаккумулятора нужен

Гидроаккумулятор — бак с резиновой мембраной: с одной стороны вода, с другой сжатый воздух. Он держит давление между включениями насоса, гасит гидроудары и, главное, сокращает число пусков. Насос изнашивают именно пуски, а не часы работы: у большинства погружных насосов допустимо не больше 20–30 включений в час, точное число есть в паспорте.

Полезный объём гидроаккумулятора намного меньше номинального. При реле 1,5 / 3,0 бар и воздухе 1,4 бар бак отдаёт между включениями около трети номинала: из 100 литров — примерно 35. Отсюда рекомендации калькулятора:

Расход дома	Объём бака
до 1 м³/ч	от 50 л
от 1 до 2 м³/ч	от 80 л
больше 2 м³/ч	от 100 л

Бак на 24 литра — практический минимум, при нём насос включается примерно втрое чаще, чем с баком на 80 литров. Для дачи выходного дня это терпимо, для постоянного проживания — нет.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе

Давление воздуха в баке ставят на 10 % ниже давления включения насоса. Тогда к моменту включения в баке ещё остаётся немного воды, и мембрана не растягивается до предела.

Давление включения реле	Воздух в баке
1,0 бар	0,9 бар
1,4 бар	1,3 бар
1,5 бар	1,4 бар
2,0 бар	1,8 бар

Проверяют давление раз в год автомобильным манометром через ниппель на баке, и только при сброшенном давлении воды: насос отключают и открывают кран, пока вода не перестанет идти. Иначе мембрана поджата водой, и манометр показывает давление в системе, а не в воздушной камере. Если из ниппеля пошла вода — мембрана порвана, её или бак меняют.

Так же проверяют расширительный бак в системе отопления, и потерянный воздух там тоже главная причина частых включений. Настройка реле и обвязка бака подробно описаны в статье о насосной станции и гидроаккумуляторе.

Чего калькулятор не считает

• Защиту от сухого хода. Она обязательна, но это не расчёт, а отдельное устройство: реле сухого хода, датчик уровня в скважине или блок автоматики с этой функцией.
• Диаметр трубы. Потери взяты усреднённо. При длинной трассе, тонкой трубе и множестве поворотов их считают по таблицам сопротивления, и напор получается больше.
• Водоподготовку. Каждый фильтр съедает часть напора, особенно засорённый. При развитой системе очистки к напору добавляют запас по паспортам фильтров; как их подбирают, разобрано в статье о водоподготовке.
• Частотный преобразователь. Он держит постоянное давление при любом расходе и снижает число жёстких пусков. Это вопрос комфорта, а не расчёта напора: напор и производительность насоса нужны те же.

Частые ошибки

1. Подбор по мощности в киловаттах. Мощность не говорит ничего о напоре и производительности; смотрят только на характеристику.
2. Статический уровень вместо динамического. Напор занижен на разницу между ними, и при откачке насос не дотягивает.
3. Производительность больше дебита. Уровень срывается, насос уходит в сухой ход и сгорает.
4. Забытые потери и свободный напор. Вода до верхнего этажа доходит, но душ едва течёт.
5. Рабочая точка на краю характеристики. Насос формально подходит, а воды даёт в разы меньше расчётного.
6. Поверхностная станция на скважину глубже 8 м. Физическое ограничение всасывания, которое не обойти мощностью.
7. Давление в баке не проверялось годами. Воздух уходит, насос включается каждые несколько секунд и быстро изнашивается.

Вопросы и ответы

Как рассчитать напор насоса для скважины?

Сложить динамический уровень, подъём до верхней точки разбора, 10 % длины трассы и 20 м свободного напора. При уровне 25 м, подъёме 6 м и трассе 40 м получается 55 м.

Как рассчитать производительность насоса для дома?

Умножить число точек водоразбора на 0,3 м³/ч; для шести точек это 1,8 м³/ч. Результат не должен превышать дебит скважины.

Какой объём гидроаккумулятора выбрать?

От 50 л при расходе до 1 м³/ч, от 80 л до 2 м³/ч и от 100 л при большем расходе.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе?

На 10 % ниже давления включения насоса: 1,4 бар при реле 1,5 бар. Проверяют при сброшенном давлении воды.

Когда хватит поверхностной насосной станции?

Когда динамический уровень не глубже 8 м — это предел всасывания. Глубже нужен погружной насос.