производительность скважины не обеспечивает потребности водоснабжения.

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА СТАРУЮ ПРОБЛЕМУ. СКВАЖИНА С НЕДОСТАТОЧНЫМ ДЕБИТОМ.

Проблема.

Около 1 миллиона  домохозяйств в Украине получают воду из собственных источников водоснабжения – скважин и колодцев. Многие собственники, переехавшие в новые домохозяйства из городских квартир, скорее всего имеют представление о работе собственной скважине значительно меньше, чем о работе коммунальной системы водоснабжения, обслуживавшей их последнее место жительства. Раньше обеспечением системы водоснабжения управляла муниципальная служба, теперь эту работу они должны будут выполнять самостоятельно. Для многих домовладельцев, плохо понимающих специфику источников подземной водой, адаптация потребности системы водоснабжения к качеству и количеству доступной в источнике воды – сложная задача, часто требующая быстрых решений, сопровождаемых расходами финансов и времени. Для организации приемлемого водоснабжения домовладелец последовательно нанимает бурильщика скважины, инсталлятора насосного оборудования, сантехника и специалиста по водоподготовке. Нужно понимать, что каждый из перечисленных узких специалистов имеет лишь минимальные знания в смежных областях. Тогда стоит ли удивляться, что так много домовладельцев не удовлетворены работой систем водоснабжения, подключенных к индивидуальным скважинам.   Их часто не устраивает  давление,  производительность и качество воды. 

Инфраструктура.

Муниципальная вода поступает из водохранилища, реки или многочисленных подземных скважин в распределительную систему, состоящую из многих километров трубопроводов. Объем ее подачи способен удовлетворить потребности в воде, в том числе в непредвиденных обстоятельствах, значительно превышающих нормальную потребность (например, для ликвидация пожара). Когда новый дом находится в стадии строительства, строительная организация просто подает заявку на водопроводную трубу и водосчетчик, соответствующие пиковой проектной потребности объекта. Государственные и местные органы власти определяют условиях обслуживания и приемлемые стандарты качества воды, подаваемой в Ваши краны. Однако, если нет физической возможности подключения к муниципальному водопроводу, среди доступных поставщиков воды остаются только природные - скважина, колодец, родник, дождевая или поверхностная вода.  Предпочтение часто и обоснованно отдается подземной воде, «подключиться» к которой в отличии от муниципального водопровода можно практически везде, даже в пустыне Сахара. Плата за «подключение» – стоимость строительства скважины или колодца. При этом важно учитывать, что количество и качество воды будет регулироваться «местной геологией» (никак не "Водоканалом" или не организацией, пробурившей скважину), а условия «обслуживания» (объем и качество воды) могут быть установлены или изменены в любое время без предварительного уведомления «клиента». Подземная вода занимает трещины и пустоты в различных слоях минералов, образуя водоносный пласт. В одних местах эти слои могут быть представлены залежами песка, гравия или сланцев с высокой трещиноватостью, тогда как в других – более плотными, менее проницаемыми и менее трещиноватыми породами.

Дебит скважины.

Ожидаемый дебит скважины – объемная скорость, с которой вода способна поступать в скважину из окружающего водоносного горизонта. Да, этот дебит можно оценить на основе анализа дебита других рядом расположенных скважин, пробуренных на этот водоносный горизонт. Однако, по факту  дебит «аналогичных» скважин может очень сильно отличаться от очень большого значения и вплоть до того, что скважина может оказаться «абсолютно сухой». Обычно домовладельцы говорят, что скважина имеет низкую производительность тогда, когда откачиваемой воды не достаточно для обеспечения пиковой потребности системы водлоснабжения. Например, магистральная труба в доме диаметром 1" рассчитана на проектную объемную скорость подачи воды 75 литров в минуту, однако, фактический дебит скважины окажется значительно меньше этого значения.

Научитесь находить компромисс.

Если существует большая разница между потребностью домохозяйcnва и производительностью скважины выбор скважинного насоса должен основываться на компромиссе. Если насос достаточно гидравлически мощный и способен подавать проектные 80 литров в минуту, а дебит скважины составляет только 20 литров минуту, скважина будет быстро откачана и поток воды прекратится. С другой стороны, если насос выбран исключительно на основе дебита скважины (20 литров в минуту) скважину откачать станет невозможно, но воды в системе водоснабжения будет недостаточно даже для удовлетворения потребностей, далеких от максимальных. Домовладельцы говорят приблизительно так об этой обнаруженной эксплуатационной проблеме: «Низкое давление воды», «Периодически заканчивается вода» или «Защита от «сухого хода» отключает насос». Попытка исправить проблему с низким давлением, устанавливая более мощный насос, обнаруживает новую проблему – заканчивается вода или работа насоса регулярно блокируется защитой по «сухому ходу». 

Напорный гидроаккумулятор (буферный накопитель воды под давлением).

В попытке исправить ситуацию с низким давлением и низкой производительностью скважины домовладельцы часто устанавливают напорный гидроаккумулятор большого объема или группу гидроаккумуляторов, суммируя их объем. Например, домовладелец, объясняя такое решение, говорит так: «Раньше я не мог открыть смеситель на кухне, если кто-то одновременно принимал душ. Я установил напорный гидроаккумулятор 500 литров с полезным объемом запасенной под давлением воды 170 литров и теперь я могут открыть смеситель на кухне, когда кто-то принимает душ». Однако, слишком трудно планировать и контролировать время, когда эти 170 литров накопленного под давлением объема воды будут израсходованы и когда включится скважинный насос на заполнение  гидроаккумулятора. Если домовладелец ложится спать, а в его гидроаккумуляторе осталось только 40 литров запасенной воды? Как он будет решать проблему утром в часы пик, когда одновременно понадобиться принять душ и открыть смеситель на кухне в условиях доступности только 40 литров воды? Как только будет израсходовано 40 литров запаса старая проблема низкого давления вернется вместе с прямой работой насоса, который будет пытаться удовлетворить пиковый спрос в воде непосредственно из низкопроизводительной скважины. Когда насос включится объем воды в скважине над насосом должен составлять не менее 170 литров для заполнения гидроаккумулятора плюс достаточный объем для покрытия текущего потребления воды. Если этого запаса нет, реле давления не сможет отключить насос и насос будет работать до тех пор пока  не перегреется и не выйдет со строя.

Вывод 1: увеличение объема напорного гидроаккумулятора не устраняет проблему скважины с низким дебитом, но задерживает ее во времени.

Динамика скважины.

Как только уровень воды поднимется до начального статического уровня в скважине поступление воды в скважину полностью прекратится. При отборе воды из скважины уровень понижается и вода за счет разности уровней воды в скважине и водоносном слое начинает поступать в скважину, возмещая откачиваемый объем. Большинство скважин большую часть времени находятся в непродуктивном состоянии. Объем воды, которую отбирают из скважины, ограничивают два факторы: время и дебит. Динамический уровень воды в скважине будет меняться и зависеть как от интенсивности отбора, так и от продолжительности цикла откачивания. Чем ниже снижается уровень  воды, тем больше производительность скважины. Чем ниже падает уровень, тем больше разница давления и быстрее поступление воды в скважину и наоборот. При подаче воды в здание напрямую из малодебитной скважины производительность системы часто становится хуже, чем дольше работает насос. Скважины с низким дебитом, откачиваемые в течение длительного времени, испытывают значительные колебания уровня воды. Производительность насоса в малодебитных колодцах зависит от изменения уровня воды. Каждый насос имеет конечное количество энергии, которое он может задействовать для подъема воды и создания давления. Чем больше энергии он должен затратить на подъем воды, тем меньше остается энергии для создания давления. При подаче воды в здание напрямую из малодебитной скважины производительность системы часто становится хуже, чем дольше работает насос. 

Предположение 1: не сложно снабжать домохозяйство с пиковым потреблением воды 80 литров в минуту, используя скважину с производительностью 4 литра в минуту ЕСЛИ РАЗДЕЛИТЬ СБОР И ПОДАЧУ ВОДЫ. 

Разделить сбор и подачу воды можно установив промежуточную атмосферную накопительную емкость и насос «второго подъема» - насос повышения давления. Сбор воды базируется на производительности скважины и осуществляется насосом «первого подъема» на основе производительности скважины. Подача воды насосом «второго подъема» базируется не на производительности скважины, а на пиковом расходе в системе водоснабжения (!). 

Если скважина в течении 24 часов способна обеспечить ежедневные потребности семьи в воде (таблица 1) и если установлено необходимое оборудование, нет никаких причин считать, что работа такой системы водоснабжения будет хуже чем в любом доме, подключенном к муниципальному водопроводу. 

      Таблица 1. Потребность в воде домохозяйства.

В соответствии с таблицей 1 становится очевидным, что скважина производительностью всего-лишь 1 литр в минуту способна удовлетворить минимальную потребность в воде семьи из 5 человек (!) при условии сбора всей воды из скважины в течении суток.

Альтернативные системы.

Для сбора всей воды, производимой низкодебитной скважиной или колодцем в течении суток, требуется система управления насосом на основе контроля времени работы.  Например, из скважины или колодца с производительностью 4 литр в минуту можно откачать 240 литров в час. Если скважинный насос способен подавать 40 литров в минуту, сбор воды насосом можно задать таймером 1 раз 6 минут в час, 3 раза по 2 минуты в течении часа или другой удобный интервал откачивания. При наличии достаточного объема атмосферной емкости для хранения запасов воды настроенный таким образом сбор воды не будет отставать от потребления. При полном наполнении атмосферной емкости система управления (контроль наполнения с помощью поплавкового выключателя) отключит сбор воды, а при небольшом отборе воды – возобновит накопление воды. Такой тип системы водоснабжения позволяет установщику полностью «отстроить» во времени  потребление воды от дебита скважины – отделить СБОР ОТ ПОДАЧИ. 

Многие домовладельцы сталкиваются с проблемой, когда открытие еще одного смесителя приводит практически к прекращению подачи воды из другого смесителя по причине слишком низкого давления потока воды. Специалистам по водоснабжения важно видеть целостную картину проблемы - потребитель всегда хочет иметь достаточно производительную систему. Если в доме установлено фильтр с противоточным способом промывки нужно чтобы объемной скорости потока воды было достаточно, как минимум, для обратной промывки, либо очистное оборудование прекратит свое нормальное функционирование. Дом с 4 санузлами требует более мощной система водоснабжении и водоподготовки в сравнении с домом с 2 санузлами даже если в этом доме проживает всего 2 человека. Нужно понимать, что в доме, способном вместить 6 человек, когда-то будут проживать 6 человек. Как только инсталлятор предлагает установить недостаточно мощное оборудование из расчета ситуативно меньшего потребления воды в будущем восстановление полноценного функционирования системы водоснабжения с проектной производительностью может оказаться дорогим и трудоемким. 

Заключение. 

Производительность скважины – часто неиспользуемый потенциал. Во многих случаях домовладельцы никогда не получают тех характеристик водоснабжения, на которые они рассчитывали при проектировании своего дома, если они предполагают что их скважина обеспечивает их водой на тех же принципах что и муниципальный водопровод. Проблема низкого дебита скважины не решается или решается очень ограниченно установкой больших напорных гидроаккумуляторов. Альтернативные варианты управления насосом со сбором воды в атмосферную емкость позволяют обеспечить домовладельца требуемым давлением и объемом воды, а в сочетании с водоочистным оборудованием и требуемым качеством. Давление, объем и качество воды c использованием ранее неадекватной по производительности скважины или колодца.