Вода закачивается из колодца в накопительный мембранный бак, представляющий собой металлический резервуар емкостью от 200 до 500 л. Внутри такого бака находится резиновая мембрана, разделяющая бак на две камеры – внутреннюю жидкостную и наружную воздушную. К мембранному баку присоединяют специальное устройство – реле давления, фиксирующее давление воды в баке. На этом реле с помощью регулятора устанавливают вручную минимальное значение давления (т. е. напора воды), при достижении которого подается сигнал на включение насоса, и максимальное значение давления, при котором насос выключается. При этом, когда идет активный разбор воды, насос работает напрямую в систему автономного водоснабжения дома. Если разбор воды в доме прекращается, то насос производит закачку воды в мембранный накопительный бак до максимального давления, в результате реле срабатывает и выключает насос.
Использование такого источника тока, как малогабаритная электростанция, позволяет защитить систему автономного водоснабжения от аварийных или санкционированных отключений в сети централизованного электроснабжения. Такие электростанции пользуются большим спросом у индивидуальных застройщиков.
Очень часто ввиду большого содержания минеральных солей или различных вредных для здоровья человека химических веществ в воде на глубине 8-10 м приходится бурить скважины глубиной 25–60 м и более, с тем чтобы обеспечить частное водоснабжение. При этом предварительно необходимо получить разрешение местных властей на пользование водой из скважины. Согласно действующим основам водного законодательства за пользование поверхностными водами вносится плата за право их потребления в бюджеты субъектов Российской Федерации, а за право пользования подземными водами производится оплата потребителями в бюджет Федерации (основы водного законодательства включают подземные воды в состав государственного водного фонда). Порядок и размеры платы за пользование подземными водами определены Правительством России (подземные воды отнесены к природным ресурсам). Только после получения соответствующего разрешения (т. е. лицензии) на пользование подземными водами специализированная организация (на договорных началах) приступает к бурению скважины.
В зависимости от глубины залегания подземных вод и их качества определяются схема частного водоснабжения и соответственно мощность насосного оборудования, вид фильтров.
На рисунке 37 показана схема скважины для забора подземной воды с глубины 60 м как второй вариант автономного частного водоснабжения. При выборе схемы такого водоснабжения определяющими являются следующие основные параметры:
1) глубина залегания уровня воды в скважине при отсутствии забора воды (т. е. при отключенном насосе – в спокойном состоянии). Этот уровень специалисты называют статическим;
2) уровень воды при работающем насосе и подаче ее в дом в соответствии с общим объемом водозабора; в данном случае этот уровень специалисты определяют как динамический.
Как показывает многолетняя практика бурения скважин для автономного частного водоснабжения загородного дома или коттеджа, встречаются следующие варианты залегания указанных выше уровней.
1. Статический и динамический уровни расположены выше поверхности земли, т. е. происходит самоизлив воды из скважины (рис. 38) вплоть до фонтанирования (это обычно наблюдается при бурении скважины в низине или котловине). В этом варианте на скважину специалистами-буровиками устанавливается герметичный оголовок в сочетании с цементацией (расширяющимся цементным раствором) затрубного пространства от глубины залегания воды до самой поверхности. При самоизливе воды из скважины насосное оборудование не устанавливается, устанавливается только регулирующая запорная арматура в виде задвижки из нержавеющей стали, рассчитанной на большое давление (так называемое пластовое, выдавливающее воду с глубины на поверхность) с электроприводом (электродвигателем). Управление электроприводом с открытием или закрытием задвижки производится с домашнего пульта (рис. 38).
Рис. 38. Подача воды из скважины в дом при самоизливе через стальную задвижку с электроприводом: 1 – электродвигатель (привод); 2 – электрокабель; 3 – труба; 4 – задвижка стальная; 5 – герметичный оголовок; 6 – труба для подачи воды; 7 – скважина; 8 – фильтр
2. Статический уровень воды в скважине залегает выше поверхности земли (условно, при наличии относительно высокого пластового давления), а динамический уровень не ниже 8 м. В этом варианте устанавливаются погружной насос малой мощности, мембранный бак с регулятором – реле давления (напора воды, подаваемой из скважины), задвижка с электроприводом, фильтр на глубине забора воды.
3. Статический и динамический уровни воды в скважине расположены в интервале глубин от 0 до 8 м. При этом также используются погружные насосы небольшой мощности в совокупности с мембранным баков и реле давления, а также фильтром.
4. Динамический уровень воды в скважине залегает на глубине свыше 8 м, что требует установки погружного насоса большей мощности, чем в предыдущих вариантах. В этом варианте также используются фильтр и мембранный бак в комплекте с реле давления. Последний вариант самый дорогостоящий, особенно при больших глубинах залегания уровня воды в скважине.
На удорожании системы частного автономного водоснабжения сказывается большая (относительно) удаленность дома или коттеджа от скважины, приводящая к увеличению потерь напора воды при ее перекачке по трубопроводу.
Как показывает многолетняя практика, минимальное значение напора воды в самой системе частного водоснабжения, обеспечивающее нормальную работу бытовых приборов вроде душевых кабин, стиральных машин и другого, составляет 1,8 бар, или 18 м над уровнем установки этих приборов в доме (или коттедже). Мощность погружного насоса (соответственно, и его марку) подбирают исходя из значения величины напора воды при номинальном требуемом объеме расхода на все бытовые нужды в доме (коттедже). При этом величина напора воды складывается из:
1) глубины залегания динамического уровня воды в скважине;
2) величины потерь напора при транспортировке по трубопроводу;
3) требуемого (номинального) напора воды во всей системе частного водоснабжения.
Как правило, указанная величина напора воды не зависит от глубины установки погружного насоса в скважине. Расчет этой величины необходим для максимально точного расчета мощности погружного насоса. Излишняя мощность насоса не только ведет к большим финансовым затратам при его покупке, но и вызывает быстрое изнашивание всего оборудования системы частного водоснабжения.
Мощность погружного насоса рассчитывается следующим образом. Например, глубина расположения динамического уровня воды в скважине определена при бурении в 40 м, а потери напора воды в трубопроводе при транспортировке от скважины до дома (коттеджа) составляют 7 м, значение напора воды в системе частного водоснабжения дома составляет 30 м, а величина общей водопотребности в доме установлена 2 м3 (кубометра) в час. Таким образом погружной насос, устанавливаемый в скважину, должен обеспечить объем 2 м3 воды в час с глубины 77 м, а его достаточная глубина установки составляет около 45 м. Исходя из подобных расчетов и подбирают соответствующую марку насоса.
По принципу работы скважинные погружные насосы подразделяются на вибрационные («Гном», «Малыш», «Ручеек» и др.) и центробежные («К» и «КМ», «ЦНШ», «Ф»). Насосы типа «К» и «КМ» – одноступенчатые горизонтальные консольного типа с односторонним всасыванием; их используют для перекачки чистой воды с температурой до +85 °C (тип «К»). У насосов типа КМ корпус укреплен на фланце электродвигателя, что ограничивает температуру перекачиваемой воды до +50 °C.
Рис. 39. Насосы, применяемые в системах автономного частного водоснабжения
Насосы «ЦНШ» – центробежные шариковые одноступенчатые горизонтальные консольного типа; они предназначены для перекачки чистой воды. Направление вращения рабочего колеса – против часовой стрелки при взгляде со стороны всасывающей части. Насосы типа «Ф» применяют для перекачки воды с волокнистыми и механическими примесями вроде песка во взвешенном состоянии (их можно применять без фильтра, устанавливаемого в скважине, но в этом случае фильтр необходим на поверхности перед закачкой воды в мембранный бак).
В настоящее время применяют центробежные насосы зарубежного производства – GRUNDFOS, DAW, ESPA, PEDROLLO и др. (рис. 39).
Вибрационные погружные насосы обладают способностью перекачивать воду из скважины с большим содержанием песка, но это приводит к износу труб и необходимости устанавливать фильтры на поверхности. Большим недостатком таких насосов является резкое уменьшение расхода откачиваемой воды из скважины при увеличении высоты ее подъема, сопровождаемое сильной вибрацией. Вибрационные насосы в основном используются в неглубоких скважинах для обеспечения летнего водоснабжения с небольшим расходом при поливах дворовых насаждений около частного дома (или коттеджа). Эти же насосы используют для очистки скважин от заиления (т. е. удаления накопившегося песка на дне скважины (только не очень глубокой).
