Что такое скважина? Ответ вроде бы очевиден: дырка в земле, из которой выкачивается вода. Очевиден и … ошибочен. Перед нами целый комплекс оборудования — от фильтра с отстойником до системы автоматического включения насоса. Тема этой статьи — устройство скважин на воду.
Компоненты
Итак, из чего состоит скважина? Сразу оговорим: нами обсуждается сооружение скважины относительно небольшой глубины (до 70-100 метров) с дебитом, достаточным для обеспечения водой жителей одного или двух-трех частных домов. Промышленные скважины, способные отдавать десятки кубометров воды в час и берущие воду с нижних горизонтов, устроены сложнее.
Двинемся по стволу скважины снизу вверх.
- Отстойник. Это труба с глухими стенками, заглубленная в водоупорный пласт ниже фильтра.
- Собственно фильтр, обеспечивающий очистку поступающей к насосу воды от песка и частиц грунта.
- Обсадная труба, обеспечивающая стабильность стенок скважины. Именно благодаря ей узкий вертикальный колодец не осыпается в первые же дни эксплуатации.
- Приямок или кессон, находящиеся в устье скважины. Цель сооружения этого неглубокого колодца двояка: он защищает трубу, по которой подается вода, от замерзания и предотвращает осыпание грунта над обсадной трубой.
Любопытно: в теплых регионах скважины часто обходятся без этого элемента. В частности, в Крыму с его положительной температурой самого холодного зимнего месяца можно наблюдать обсадные трубы, торчащие непосредственно из земли; вода поступает в дом по незаглубленному вводу.
- Насос, обеспечивающий подъем воды с глубины.
- Напорная труба, по которой вода поступает из скважины в дом.
- Обратный клапан, препятствующий обратному току воды при остановке насоса.
- Автоматика управления насосом.
- Гидроаккумулятор или накопительная емкость, позволяющие насосу простаивать.
В этом порядке мы и разберем устройство скважины на воду более детально.
Подземная часть скважины
Обсадная колонна
Фильтр и отстойник являются частью обсадной колонны и опускаются в пробуренную своими руками или с привлечением техники скважину как единое целое. Колонна, как правило, собирается на месте из отрезков трубы, снабженных замками (чаще всего резьбовыми).
Диаметр обсадной колонны обычно незначительно превышает диаметр насоса; для наиболее распространенных 4-дюймовых насосов используется 125-миллиметровая труба.
Какие материалы могут быть использованы и каковы их ключевые особенности?
- Традиционный материал для обсадной колонны — черная сталь. Несмотря на подверженность коррозии, срок ее службы достигает 50 и более лет благодаря солидной толщине стенок — 5-6 миллиметров. Толстостенная труба не боится любых подвижек грунта и гарантирует работоспособность скважины при любых условиях; единственный недостаток этого материала — высокая цена.
- Асбестоцементные трубы куда дешевле; куда ниже и их прочность. Материал подходит исключительно для стабильных грунтов при небольшой глубине скважины (бурение «на песок»).
- Полиэтилен низкого давления (ПНД) — еще более экономичный материал. Он обладает практически неограниченным сроком службы — с одной оговоркой: механическим воздействиям мягкий пластик противостоять не может.
Полезно: в качестве обсадных используются исключительно напорные трубы, отличающиеся прочностью и толщиной стенок.
- Непластифицированный поливинилхлорид (НПВХ) — компромисс между прочностью стали и дешевизной полиэтилена. Трубы несколько жестче изготовленных из ПНД; резьбовые соединения позволяют легко объединять их в колонну.
Каким бывает фильтр, отсеивающий загрязнения?
- Стальные обсадные колонны обычно комплектуются плетенным фильтром из нержавеющей проволоки.
- В пластиковых фильтр представляет собой зону перфорации. Мелкие отверстия с небольшим интервалом располагаются на протяжении 1-3 метров трубы после примерно метрового участка отстойника.
Статьи по теме:
Приямок, кессон
Приямок представляет собой колодец, отрытый несколько ниже уровня промерзания. Стенки бетонируются или выкладываются из красного кирпича (силикатный плохо переносит длительный контакт с водой). Вокруг возвышающейся в середине приямка обсадной трубы формируется глиняный замок, защищающий ствол скважины от попадания воды с поверхности.
Сверху приямок накрывается бетонной плитой или толстыми досками и утепляется любым доступным способом.
Кессон — готовое решение, пластиковый, стальной или бетонный колокол, часто снабжающийся люком. Кессоны пользуются большим спросом из-за существенной экономии времени на стадии оборудования скважины.
Насос
Каким может быть устройство, поднимающее воду на поверхность?
В магазинах можно встретить три типа скважинных насосов.
- Поверхностный располагается в приямке или кессоне и поднимает воду, создавая разрежение в опущенной вниз трубе. Понятно, что с большой глубины таким способом воду не поднять: этот тип насосов используется исключительно при оборудовании скважин «на песок» при глубине зеркала воды не более 10 метров.
- Мембранный погружной насос обеспечивает напор благодаря циклическим колебаниям соленоида с парой мембран. Набор шариковых клапанов обеспечивает движение воды в нужном направлении на обеих фазах цикла.
Эти устройства обеспечивают неплохой напор при компактных размерах и невысокой стоимости; однако для глубинных скважин их использовать не стоит. Инструкция связана с относительно небольшим (не более 2 лет) ресурсом между ремонтами: мембраны в процессе работы непрерывно деформируются, накапливая так называемую усталость материала, и требуют периодической замены.
- Наконец, в основе наиболее популярной схемы — центробежного насоса — лежит обычная центробежная крыльчатка. От своего близкого родича — вихревого насоса — центробежный отличается большим расстоянием между крыльчаткой и корпусом (таким образом, производители избегают ускоренной эрозии неизбежными абразивными частицами) и наличием нескольких ступеней, компенсирующим неизбежное падение напора при увеличении зазора.
Каждая ступень состоит из отдельной крыльчатки и диффузора; при этом крыльчатки насажены на вал общего для всех электромотора. Одна ступень увеличивает напор на выходе насоса на 5-10 метров.
Надземное оборудование
Как выглядит устройство скважины для воды выше уровня грунта?
Буфер
В этой роли выступает гидроаккумулятор или накопительная емкость.
Каждое решение имеет свои преимущества и недостатки.
- Гидроаккумулятор способен создавать большее давление в водопроводе, при этом может быть размещен в любой точке системы водоснабжения. Однако гидроаккумуляторы имеют относительно небольшой объем и довольно дороги.
- Накопительная емкость, напротив, при умеренной стоимости может иметь весьма значительный объем, который позволит без дискомфорта перенести отключение электроэнергии или ремонт насоса. Однако располагать ее придется в верхней точке строения.
Справка: чтобы обеспечить в водопроводе приемлемое давление в 1 кгс/см2, емкость придется поднять на высоту 10 метров, что примерно соответствует трем этажам.
Автоматика
Она представляет собой датчик, по команде с которого реле включает и выключает питание насоса.
Тип датчика зависит от типа буферной емкости:
- В случае гидроаккумулятора насос включается при падении давления в водопроводе ниже порогового значения.
- В накопительной емкости размещается поплавковый датчик уровня воды.
Статьи по теме:
Заключение
Если читатель не получил ответа на какие-либо вопросы — возможно, он найдет их в видео в этой статье. Успехов!