Site Loader

Содержание

Скважина на воду принцип работы схема и устройство

Владельцы дач и загородных домов нуждаются в обустройстве собственной системы водоснабжения. Далеко не всегда для них открыта возможность подключения к центральной магистрали. В таком случае идеальным решением станет обустройство собственного источника. Прежде, чем приступить к активным действиям, следует ознакомиться с теоретическим аспектом, узнать принцип работы скважины и варианты её бурения.

Способы бурения

Перед выяснением ответа на вопрос, как устроена скважина, вполне логично будет изучение методов и устройств, способствующих её формированию. Возможные варианты бурения:

  • Алмазное бурение . Названо по типу рабочего инструмента. Применяется крайне редко из-за его высокой стоимости.
  • Турбинное бурение . Скважины на воду появляются благодаря применению турбобура. При обороте турбины он совершает поступательные движения. В процессе используются бурильные трубы.
  • Электробур . Эксплуатация устройства предполагает его предварительное подключение к источнику энергии. Процесс бурения легко контролируется с поверхности.
  • Гидродинамическое бурение . Его использование актуально для создания бесфильтровых конструкций. Незаменимо в случаях, когда важно строго придерживаться формы.
  • Шнековое бурение разрушает породу, которую после подымают наверх. Применяют при работе с мягкими породами для неглубоких скважин. Подобная методика очень популярна, но совершенно не подходит для работы с твёрдыми участками.
  • Пневмоударное бурение . Актуально для применения на небольших глубинах. Отличается высокими энергозатратами, поэтому редко используется владельцами дач.
  • Винтовые двигатели . Работа с ними напоминает турбинное бурение. Относительно небольшие габариты винта делают более комфортной его эксплуатацию. Часто используется для создания водозаборных систем на дачных участках.

Основные этапы бурения на следующем видео:

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

Рекомендуем к прочтению:

Принцип работы скважины

Принцип работы идентичен для всех разновидностей водозаборных скважин. В чём он заключается?

  1. После бурения скважины производится монтаж обсадной трубы. Она может быть стальной или пластиковой, перфорированной или асбестоцементной. Подобное устройство защищает стенки от осыпания, в результате которого вода загрязняется, а источник со временем перестаёт функционировать.
  2. Первичную очистку жидкости от твёрдых частиц исполняет фильтр. Его фиксируют к нижней части обсадной колонны. Для этого выжигают или высверливают отверстия. Перфорированную часть устройства покрывают фильтровальной сеткой.
  3. Для герметизации устья используют оголовок
  4. Насос по трубам поднимает воду. Его устанавливают после устройства обсадной колонны.

Важно! Предварительно к насосу подсоединяют обратный клапан, кабель и напорную трубу. Мощность оборудования рассчитывается на основании данных – удалённость скважины от потребителя; расстояние между водоносным слоем и землёю.

  1. Водоподъёмную трубу присоединяют к водопроводной.
  2. Утепляют скважину.
  3. Устанавливаются все необходимые элементы для автоматизации водоснабжения, в том числе и система контроля давления.

Функциональные узлы скважины

Скважина имеет достаточно много элементов:

  • Водозабор. Для его устройства характерно наличие сетки и обратного клапана.
  • Всасывающая магистраль. Через неё вода поступает в корпус насоса или насосной станции.
  • Непосредственно насос. Всасывает жидкость и под давлением поднимает её вверх.
  • Реле давления.
  • Гидроаккумулятор. Защищает от гидроударов.
  • Электромотор.

Инвентарь для обустройства скважины

Чтобы наладить работу скважины, нужно использовать следующие элементы:

  • Насос со страховочным тросом и электрокабелем для последующего подключения.
  • Автоматическое устройство, которое будет регулировать напряжение и беречь двигатель от перегревания.
  • Гидропневмобак. Его задача – защитить от гидравлических ударов, отрегулировать давление, уменьшить частоту включений-выключений насоса. Размеры бака варьируют от 10 до 10000 литров. Оптимальный объём для среднестатистического дома – 100 л.
  • Кессон. Стальной бак служит для защиты оборудования, необходимого для подъёма воды. Устанавливается на глубине 0,5-1 м.

Внимание! Конструкцию обязательно нужно утеплить и гидроизолировать.

  • Провод (который обеспечивает бесперебойное снабжение) и водопроводные трубы (выводят от кессона к дому).

Последовательность подключения элементов

Схема подключения скважины на воду имеет следующий порядок:

Рекомендуем к прочтению:

  • Снаружи обустройство водопровода начинается с определения показателей: глубина источника и мощность насоса. Большинство насосных агрегатов имеют встроенный обратный клапан, в противном случае его нужно будет установить.

Важно! Обратный клапан удерживает воду под давлением.

  • Присоединение трубопровода не должно вызывать каких-либо сложностей. Их монтируют после соединение обсадных труб с оголовком и муфтой. Следует обязательно убедиться в герметичности мест стыковки, иначе труба может сорваться в процессе эксплуатации. Диаметр водопроводных труб должен превышать 3,2 см.
  • Между скважиной и домом вырывают ров. Трубы прокладывают на глубине 0,5-1 м и утепляют минватой.
  • Решив поставлять воду при помощи надземных коммуникаций нужно также позаботиться об их утеплении. Иногда для этого прокладывают греющий электрокабель.
  • В заключение внешних работ в фундаменте здания пробивают отверстие около 5 см. вставляют в него гильзу и вводят трубы. Участок герметизируют монтажной пеной.

Обустройство скважины на воду можно посмотреть на видео:

Схема устройства скважины

Обустройство скважины может иметь различные вариации. Схема зависит от материалов изготовления и вида скважины.

В целом схема устройства выглядит так:

  • Вода поднимается из водоносного слоя, проходит сквозь фильтр и оказывается внутри выработки с круглым сечением.
  • Включённый насос направляет жидкость по водопроводной трубе.
  • Вода движется вверх и попадает в приёмник, а оттуда в водопровод.

Конструкция артезианской скважины наглядно отражена на фото:

Обустройство скважины на воду и принцип работы (схематично)

Обустройство скважины – это идеальный способ устроить частный “водопровод” на участке загородного дома или на даче с возможностью полного обеспечения жилища водой. Качество создаваемого объекта в современных условиях можно обеспечить и зимой, в привычные России сильные и суровые морозы, и в более теплое летнее время года.

Для этого придуман, например, скважинный адаптер, а также грамотно функционирующий и идеально подходящий на участке с домом принцип работы водопровода. Схема обустройства скважины не так сложна, как может показаться на первый взгляд, так что оборудовать ее можно в короткие сроки.

Принцип работы скважины

Схема конструкции скважины и ее типового обустройства

Независимо от типа вашей скважины, принцип работы всех скважин на воду идентичный и заключается в следующем:

  1. После бурения стенки, во избежание осыпания, укрепляются обсадной трубой;
  2. Для первичной очистки воды от песка или других твердых включений устанавливается фильтр, через который вода и попадает в скважину;
  3. Устье герметизируется оголовком;
  4. Насос по водоподъемным трубам поднимает воду;
  5. Водоподъемная труба соединяется с водопроводной, а скважина утепляется в зависимости от выбранного способа;
  6. Устанавливается необходимое оборудование для автоматического водоснабжения.

Подбор оборудования

Выбор оборудование для обустройства вашей будущей скважины – один из важнейших этапов, так как именно от правильного выбора будет зависеть качество и срок ее работы. Наиболее важное оборудование, на выбор которого следует обратить внимание, это: насос, кессон, оголовок для скважины и гидроаккумулятор.

Кессон или адаптер

Принцип обустройства с кессоном или адаптером

Кессон можно назвать основным элементом конструкции будущей скважины. Внешне он напоминает емкость похожую на бочку и применяется для защиты оборудования от грунтовых вод и замерзания

Внутри кессона можно расположить все необходимое компоненты для автоматического водоснабжения (реле давления, мембранный бак, манометр, различные фильтры очистки воды и пр.), таким образом освободить помещение дома от лишнего оборудования.

Изготавливается кессон из металла либо пластика. Главное условие, чтобы он не был подвержен коррозии. Размеры кессона обычно составляют: 1 метр в диаметре и 2 метра в высоту.

Кроме  кессона можно также использовать адаптер. Он более дешевый и имеет свои особенности. Давайте ниже рассмотрим, что выбрать кессон или адаптер и какие у каждого из них преимущества.

Кессон:

  1. Все дополнительное оборудование можно разместить внутри кессона.
  2. Лучше подходит для холодного климата.
  3. Долговечно и надежно.
  4. Быстрый доступ к насосу и другому оборудованию.

Адаптер:

  1. Для его установки не нужно дополнительно рыть яму .
  2. Быстрый монтаж.
  3. Экономично.

Выбирать кессон или адаптер также следует из типа скважины. К примеру, если у вас скважина на песке, многие специалисты советует обратить внимание на адаптер, так как использование кессона не всегда выгодно из-за небольшого срока службы такой скважины.

Насосные агрегаты

Одним из ключевых элементов всей системы является насос. Принципиально можно выделить три типа:

  1. Поверхностный насос. Подходит только, если динамический уровень воды в скважине не будет опускаться ниже 7 метров от земли.
  2. Погружной вибрационный насос. Бюджетное решение, редко используется именно для системы водоснабжения, так как обладает малой производительностью, кроме того может разрушать стенки скважины.
  3. Центробежные скважинные насосы. Профильное оборудование для систем водоснабжения из скважины.

Скважинные насосы широко представлены на рынке большим обилием производителей, на любой вкус и кошелек. Подбор характеристик насоса происходит по параметрам скважины и непосредственно вашей системы водотеплоснабжения.

Принципиальная конструкция скважинных насосов: электродвигатель в нижней части, насосная часть – в верхней

Важно отметить, в случае выхода насоса из строя на вас ложатся расходы не только по покупке нового, но еще и подъем сломанного из скважины и установка купленного обратно. Поэтому к выбору производителя стоит подойти со всей ответственностью.

Гидроаккумулятор и реле

Ключевой функцией этого оборудования является поддержание постоянного давления в системе и накопление воды. Гидроаккумулятор и реле давления контролируют работу насоса, когда вода в баке заканчивается, в нем падает давление, что отлавливает реле и запускает насос, соответственно после наполнения бака, реле отключает насос. Кроме всего, гидроаккумулятор защищает водопроводное оборудование от гидроудара.

Гидроаккумуляторы бывают горизонтального и вертикального типа

По внешнему виду гидроаккумулятор похож на бак, выполненный в овальной форме. Его объем в зависимости от целей может колебаться от 10 до 1000 литров. Если у вас небольшой загородный дом или дача, объема 100 литров будет вполне достаточно.

Гидроаккумулятор – аккумулирует, реле – управляет, манометр – отображает

Оголовок для скважины

Для обустройства скважины также устанавливается оголовок. Основным его предназначением является защита скважины от попадания в нее различного мусора и талых вод. Другими словами оголовок выполняет функцию герметизации.

Оголовок

Этапы создания и обустройства скважины

Обустройство скважины своими руками проходит в несколько этапов, позволяющих добыть воду на участке. К ним относятся следующие действия.

Схема обустройства скважины под воду

Подготовка

Первый этап – это подготовка, когда только планируется, как обустроить скважину и обозначается ее окончательный принцип работы, а также проводятся основные операции.

Разрабатывается котлован, дно которого выравнивается песком, до уровня воды проводится насос, что впоследствии соединятся с основной трубой, главным источником, дающим воду на участке.

На этом этапе используется страховочный трос, после чего все крепится к оголовку скважины вместе с созданием врезок; прокладывается окончательная траншея к дому для создания удобного водопровода на даче, где ведутся работы.

Роем котлован для скважины. Первый этап

Монтажные работы

Второй этап – это главные монтажные работы. В первую очередь устанавливается кессон, но, в случае, если создают скважину без кессона, этот этап несколько изменяется, вместо изолирующего воду кессона устанавливается дополнительный адаптер для обвода воды или же осуществляется так называемая “обвязка”, комплексное подключение его ко всей системе насоса для защиты его от воды; кстати, именно качественный адаптер представляет собой главную хитрость, позволяющую отказаться от кессона, все крепится герметично с использованием оголовка

Устанавливается гидроаккумулятор, дополняемый реле давления, после чего коммуникации по заранее подготовленной траншее подводятся непосредственно к даче, бане, сауне или любому другому строению, где необходим доступ воды. Качественная скважина может давать воду даже не на одной даче, а стать центральным водопроводом для нескольких соседних домов.

Монтажные работы. Второй этап

Давайте более подробно рассмотрим установку всего необходимого оборудования для скважины

Монтаж кессона

Перед тем как приступить к монтажу кессона следует предварительно подготовить яму. Разумеется, размеры ямы должны соответствовать габаритам купленной емкости. После того как вы погрузили кессон в яму, на уровне земли должна остаться только его крышка.

Если на месте будущей скважины присутствуют грунтовые воды, нужно предусмотреть дополнительное углубления, что бы в случае необходимости производить своевременную откачку.

Только после того как кессон опустили в котлован и закрепили его, можно приступать к закреплению обсадной трубы.

Установка погружного насоса

Погружной насос является важнейшим элементом скважины и при его монтаже необходимо учитывать некоторые нюансы:

  1. Перед тем как окончательно установить насос следует тщательно очистить скважину. Ее нужно прокачать таким образам, чтобы вода не давала осадок в виде песка и других мелких частиц.
  2. Устанавливать насос специалисты рекомендуют так, чтобы он находился полностью под водой и при этом не касался дна. Минимальное расстояние погружного насоса от дна скважины должно превышать 1 метр.
  3. Установить обратный клапан следует в метре от насоса на водоподъемной трубе.
  4. С помощью специальной автоматики и датчика сухого хода можно обезопасить насос от работы без воды.
  5. Важно, чтобы трос, благодаря которому насос крепится к крышке оголовка, был крепок и защищен от коррозии.
Монтаж гидроаккумулятора

Если вы хотите обеспечить ваш участок бесперебойной подачей воды, то монтаж гидроаккумулятора обязателен. Этот тип оборудования можно установить как в помещении, так и в кессоне. Технология работы системы достаточно проста. После того как был включен насос, в пустой бак подается вода. Если вы включили кран, вода туда подается непосредственно из гидроаккумулятора, а не скважины.

Установку гидроаккумулятора нужно производить таким образом, чтобы в дальнейшем обеспечить к нему беспрепятственный доступ. Также следует предусмотреть обратный клапан и кран, для перекрывания и слива воды.

Гидроаккумулятор рекомендуется монтировать с применением резиновых вкладышей, чтобы снизить уровень вибрации.

Завершающие настройки

Третий этап заключается в завершающих настройках, позволяющих отрегулировать работу всей системы, проверяется и устанавливается оптимальное давление, сам насос подключается непосредственно к сети электричества, система запускается в первый раз, тестируется и в случае нахождения неполадок корректируется, трубы и изоляцию еще раз проверяются на наличие протечек.

В случае, если планируется обустройство скважины своими руками, лучше не пренебрегать подготовительными работами и за консультацией обратиться к опытным и проверенным специалистам, уже получившим хорошие отзывы.

Они помогут подобрать лучшее место для организации источника воды, а также порекомендуют лучший насос, позволяющий справиться с конкретным объемом жидкости, и адаптер,  а также поставят точку в вопросе о необходимости установки кессона и помогут решить множество других проблем, максимально подробно объяснив принцип работы.

Необходимое оборудование для обустройства скважины

Среди необходимого оборудования для создания скважины в загородном доме необходимо достаточно большое количество элементов, среди которых особое место занимают:

  1. Насос, предназначенный непосредственно для получения воды из скважины, а также детали, без которых обвязка насоса не будет закончена.
  2. Скважинный оголовок, предназначенный для полноценной герметизации главной обсадной трубы.
  3. Реле давления, позволяющее управлять насосом и контролировать состояние его работы.
  4. Трос стальной, обязательно выполненный из нержавеющего материала, и обязательно такие же нержавеющие зажимы для троса.
  5. Трубы пэ водопроводные, необходимые для строительства системы водоснабжения, в последующем использующимся исключительно в хозяйственно бытовых целях.
  6. Обратный клапан для воды, пропускающий жидкость только в одном направлении – в сторону дома или любого другого строения, ради которого и создается частный скважинный водопровод.
  7. Ниппели, желательно, латунные, отличающиеся резьбой на концах и соединяющие трубы друг с другом, а также другие виды крепежей и соединений, правильно подобранные для конкретного проекта.
  8. Непосредственно гидроаккумулятор, передающий объем жидкости в нужном направлении под давлением.
  9. Тройники, позволяющие создать ответвления от основной трубы водопровода.
  10. Манометр, также позволяющий контролировать показатель давления воды в трубах.
  11. Шланги и краны, дающие возможность направить воды в нужные точки дома.
  12. Различные расходные материалы, вроде герметика, электроды и других.
  13. Сам кессон, водонепроницаемая камера, защищающие устройства на глубине от попадания в них воды из скважины.
  14. Адаптер, выводящий трубы сквозь главную обсадную трубу всей созданной скважины, а также дополнительный адаптер, необходимый для герметизации в случае отказа от кессона.

Самая крупная и дорогостоящая деталь – это кессон, остальное оборудование в большинстве своем можно назвать материалами расходными, количество которых зависит от размера проектируемой системы.

Правильно организованная скважина станет постоянным источникам воды, независящим от сезона – так что даже зимой на даче будет постоянный поток чистой воды, походящей для любой цели и обеспечивающие комфортные условия проживания в частном доме.

Помимо правильной организации, высокий уровень воды и долговечность использования скважины обеспечивает и грамотно подобранное оборудование, например, скважинный адаптер, так что на его выбор также стоит обратить внимание при подготовке проекта.

Читайте также:

принцип работы и схема ее обустройства и подключения

Скважины на загородных участках иногда являются единственной возможностью организовать подачу воды в дом. Колодцы уже не обеспечивают потребности современных людей, слишком мало они могут дать воды. А вот скважины могут обеспечить водой достаточно большой дом или несколько домов. Конечно, все будет зависеть от того, какую скважину решено бурить: песчаную или артезианскую. Есть у них определенные различия, особенно это касается мощности водоносного пласта. Поэтому перед тем как начать бурение, надо разобраться в таком вопросе, как правильно организуется скважина на воду – принцип работы и схема ее подключения.

Схема скважины на воду

Принцип работы скважины

Принцип работы скважины на воду достаточно прост.

  • В пробуренную в грунте скважину устанавливается осадная труба: стальная или пластиковая, на конец которой насаживается сетчатый фильтр. Он будет удерживать большие примеси, которые находятся в воде, а именно песок и мелкие камушки.
  • В трубу опускается насос, который качает воду на поверхность.
  • Вода поступает в приемный резервуар, где частично примеси оседают.
  • Далее производится ее подача в водопроводную сеть.

Обсадная труба устанавливается обязательно, потому что без нее стенки скважины со временем начнут обрушаться, засыпая вход в водоносный пласт. То есть, скважина перестанет функционировать.

Что касается фильтра, то это могут быть разные элементы. К примеру, стальная оцинкованная сетка, обмотанная вокруг трубы и закрепленная хомутами, мелкие отверстия в самой трубе и так далее.

Насос может опускаться в скважину, а может быть установлен на поверхности грунта, а в саму скважину опускается только шланг. То есть, схема подключения скважины будет зависеть от выбранного насоса. И здесь нельзя говорить о том, что какой-то из этих двух вариантов лучше. У обоих есть свои преимущества и недостатки. К примеру, поверхностный насос легче обслуживать, он всегда ни виду. Глубинный, наоборот, не видно, что позволяет скрыть всю скважину, тем самым обеспечив необходимый ландшафтный дизайн участка.

Принцип работы

Разновидности скважин

Принцип работы скважин у всех одинаковый, но при ее сооружении многое будет зависеть от того, какого типа скважину планируется бурить на загородном участке. Важность данной позиции заключается в том, что каждый тип скважины бурится на определенную глубину.

  • Абиссинский колодец имеет глубину до 20 м.
  • Песчаная скважина бурится до 50 м.
  • Артезианская до 300 м.

Получается так, что строение скважины у всех видов одинаковое – это вертикальный ствол, но чисто конструктивно они отличаются друг от друга. Чем же?

Абиссинский колодец – это забивная скважина. То есть, обсадные трубы забиваются в землю при помощи кувалды. Скважину на песок надо бурить, используя ручные или электрические установки и инструменты. Именно данную разновидность можно провести своими руками, не привлекая специалистов, чем часто и пользуются загородные жители.

Разновидности скважин

По сути, песчаная скважина – это вертикальный ствол, в который устанавливается обсадная труба одинакового диаметра. Что не скажешь об артезианской разновидности. Этот вид может обустраиваться по-разному.

  • Однотрубная система. То же самое, что и песчаная с установкой труб одинакового диаметра.
  • Двухтрубная. Это когда сначала буриться скважина до известкового пласта, и в нее устанавливается труба большего диаметра. А ниже бурение производится до водоносного слоя, куда вставляется труба меньшего диаметра. Обычно верхняя труба – стальная, нижняя – пластиковая. Все дело в том, что верхние пласты обычно подвижные и пластик может не выдержать их нагрузку.
  • Телескопическая. Это когда в скважину устанавливаются трубы разных диаметров. И чем ниже в недра, тем меньшего диаметра труба должна быть установлена. И таких ступенчатых установок может быть более трех.
  • С кондуктором. Обычно такую конструкцию скважины на воду используют в тех случаях, если на участке присутствуют плывуны. Это насыщенный водою грунт, обычно песчаный. Он подвижный, поэтому может нанести деформацию обсадной трубе, что станет причиной вывода скважины из строя. Кондуктор – это труба большого диаметра (800-1200 мм), которая устанавливается на толщину слоя плывунов. Она стальная с большой толщиною стенки, так что выдержит достаточно приличные нагрузки. Нередко кондуктор используют в качестве кессона, благо диаметр трубы это сделать позволяет.

Двухтрубная обсадка

Схема скважины артезианской одна из самых сложных. Своими руками ее не пробурить, слишком большая у нее глубина. Плюс, приходится проходить буром твердые пласты, вручную этого не сделать. Здесь требуется спецтехника и опыт специалистов.

Внимание! Стоимость услуг бурения артезианской скважины значительна, но пробурив именно ее, можно гарантировать, что загородный дом или несколько домов будут обеспечены чистейшей водой в течение 50 лет, как минимум. При этом скважина будет выдавать до 10 м³/час воды, что хватит не на один дом.

И все же основная масса загородных жителей выбирает песчаные скважины. Они просто дешевле в производстве работ, к тому же ее можно пробурить своими руками. Но у нее есть свои отрицательные показатели.

  • Вода из такой скважины не всегда чистая и пригодная для питья. Придется устанавливать систему водоподготовки, а это почти такие же затраты, как бурение артезианской разновидности.
  • Песчаный водоносный слой маломощный, из него можно получить максимум 4-5 м³/час.
  • Прослужит она не более 15 лет. И нет гарантии, что на участке найдется еще место, где можно будет пробурить скважину на песок. А если у соседей пробурена точно такая же скважина, то объема воды водоносного пласта может не хватить и на 5 лет.

И хотя строение скважины на песок гораздо проще, специалисты рекомендуют организовывать водозабор из артезианской.

Схема артезианской скважины

Водоснабжение из скважины

Схема водоснабжения из скважины также не отличается особой сложностью. В нее входит несколько видов оборудования, которые выполняют только им присущие функции.

  • Насос.
  • Кессон.
  • Оголовок.
  • Гидроаккумулятор.

Скважинный насос

Насос

Конечно, основным элементом скважины на воду является насос. Как уже было сказано выше, он разделяется на глубинный и поверхностный. Если выбирается для откачки воды первый вариант, то диаметр обсадной трубы подбирается по диаметру насоса. Но в свою очередь данный размерный показатель будет зависеть от мощности прибора. Поэтому сначала подбирается мощность насосного агрегата, зависящая от требований потребления воды, которые устанавливает хозяин загородного дома. По мощности выбирается диаметр, а уже в последнюю очередь подбирается сечение обсадной трубы.

Внимание! Зазор между глубинным насосом и стенками обсадки должно составлять 2-4 см.

Необходимо отметить, что глубинные насосы разделяются на скважинные и погружные. Второй вариант является бюджетным, но маломощным. Его чаще всего используют для подачи воды наружу из колодцев. Если скважина имеет небольшую глубину до 15 м, а требования к объему подаваемой воды не жесткие, то можно использовать именно эту разновидность. Скважинные насосы по всем параметрам и показателям лучше погружных.

Если принято решение использовать поверхностный насос, то в основном его подбирают по мощности. В данном случае зависимости мощностного показателя и диаметра обсадной трубы нет. Потому что в скважину будет опускаться шланг, его диаметр в пределах 18-50 мм, что меньше диаметра любой обсадной трубы.

Поверхностный насос

Кессон

Обычно кессоны устанавливаются для того, чтобы оградить скважину от погодных нагрузок, подпочвенных вод, расположенных близко к поверхности земли, и замерзания. Плюс ко всему кессон может использоваться в качестве технологического помещения. То есть, в него можно установить гидроаккумулятор, электрические блоки управления и автоматики насоса, обратный клапан.

В строении скважины кессон играет немаловажную роль, это видно из его назначения. Но не всегда этот защитный резервуар используют. За счет него можно сократить расходы, сделав своими руками что-то похожее на защитный утепленный блок, построенный из обычных строительных материалов: кирпича, досок и утеплителя. Такой блок закрывается скатной утепленной съемной крышкой, что позволяет провести обслуживание и скважины, и поверхностного насоса, и гидроаккумулятора.

Кессон

Оголовок

Элемент, который отвечает за санитарное состояние самой скважины. Он собой закрывает плотно вход обсадной трубы, так что можно гарантировать, что ни мусор, ни подпочвенные воды, ни атмосферные осадки в скважину не попадут. При этом оголовок является несущим элементом. На него подвешивается скважинный насос, через него пропускаются шланг для откачиваемой воды и электрический кабель, питающий током насос.

Многие игнорируют оголовок, закрывая ствол скважины различными предметами. К примеру, отрезанной пластиковой бутылкой. Делать этого нельзя. Не нужно экономить на этом устройстве, стоит он недорого, но это гарантия герметичности скважины. И когда разговор заходит о конструкции скважины на воду, то в том числе подразумевается и установка оголовка.

Оголовки

Гидроаккумулятор

Сегодня в схему подключения скважины обязательно устанавливается гидроаккумулятор. Хотя еще совсем недавно обходились и без него, устанавливая любой резервуар, в который закачивалась вода из скважины, где она отстаивалась. В резервуаре создавался определенный объем воды, который использовался на случай отключения подачи электричества, за счет чего останавливался насос.

Но чтобы из такого резервуара вода подавалась в водопроводную систему дома, требовался дополнительный насос, или резервуар приходилось устанавливать в чердачном помещении. Его высота установки создавало давление в водопроводной сети. Такая схема подключения скважины была достаточно сложной и не эффективной.

Гидроаккумулятор решил данную проблему. Эта металлическая емкость внутри имеет резиновую оболочку, в которую и закачивается вода из скважины. Между стенками резервуара и оболочкой закачен воздух под определенным давлением. При закачивании воды в резиновую оболочку, она расширяется, что приводит к увеличению давления воздуха. Если электроэнергия отключена, насос не работает, но воздух под давлением давит на оболочку, а та в свою очередь на воду. Так создается напор внутри водопроводной системы дома.

Гидроаккумулятор

Все элементы, входящие в схему водоснабжения из скважины, могут располагаться внутри кессона или внутри дома в специально отведенном помещении. Кстати, это может быть и подвал. Главное, чтобы температура внутри этого помещения не опускалась ниже ноля.

Дополнительные элементы

Есть несколько элементов, которые обеспечивают удобство эксплуатации скважины.

  • Обратный клапан, который сдерживает обратный ток воды из водопроводной системы. Он обычно начинает работать, когда останавливается насос.
  • Кран для прокачки. Его используют только, если появилась необходимость откачать мутную воду из скважины. Обычно это случает на первом этапе эксплуатации, и если водоносный слой за счет межсезонья снизил свой уровень. В такие моменты насос может выкачать основной объем воды, и со дна начинает подниматься ил. Как только уровень поднимется, в первую очередь надо будет откачать мутную воду.
  • Манометр, который контролирует давление воды в водопроводной трубе. Он обычно связан с реле, которое отключает или включает насос при повышении или падении давления соответственно.

Элементы водопроводной сети в подвале дома

Казалось бы, что схема скважины не такая уж и сложная. Но из описания видно, что состоит она не только из труб и насоса. Чтобы гарантировать полное соответствие локальной водопроводной сети центральному водопроводу надо обязательно использовать все вышеописанные элементы. Без них нельзя говорить о современном водопроводе, как таковом.

70 фото и инструкция по бурению своими руками

Для благоустройства любого загородного хозяйства требуется вода. Она нужна для строительных работ, для озеленения территории и просто для личных надобностей.

Но что делать, если на приусадебном участке отсутствует система централизованного водоснабжения? Выходом станет автономно организованный объект — скважина или колодец. Разница между ними заключается в глубине водоносных пластов, сроке эксплуатации и стоимости. Предпочтительный вариант — установка скважин для воды.

Краткое содержимое статьи:

Виды скважин

Буровая скважина — это специальное сооружение (выработка или полость в недрах земли) цилиндрической формы, с длиной значительно больше диаметра.

Устройства подразделяют по глубине и методу проходки. Глубина скважины определяется расположением водоносных слоев и требуемым качеством жидкости. Исходя из рельефа местности, водоносные горизонты расположены в земной коре по-разному.

Если ландшафт равнинный, то с большой вероятностью вода залегает по всему периметру. При наличии холмов бурить рекомендуется в низменностях. Классификация сооружений содержит несколько разновидностей.

Абиссинский колодец

Впервые реализован британским инженером Нортоном в 19в. Максимальная глубина достигает 10-15м. Конструкция состоит из комплекта труб диаметром до 60мм, которые собраны между собой резьбовым соединением. На конце последнего звена находится «иглофильтр».

Это острый наконечник, который выполняет несколько функций: пробивает грунт при установке колодца и очищает воду от крупных фракций и загрязняющих частиц. Монтаж абиссинки заключается в поднятии трубы с помощью треноги и забивании в грунт.

К преимуществам относится компактный размер, возможность размещения в любой свободной зоне, простота обслуживания и небольшие финансовые затраты.

Жидкость поднимается принудительно, классическим способом — ручным насосом. Фото абиссинской забивной скважины показаны ниже.

Скважина на песок

Сооружение углубляют на 15-40м. Ствол образуют трубой с поперечным сечением 100-180мм. На ее конце расположен нержавеющий фильтрующий элемент, приваренный к первому звену буровой колонны. Средний срок службы изделия при постоянной эксплуатации — 15 лет.

При заиливании, загрязнении скважины ее промывают. Если процесс не привел к желаемому результату, то потребуется бурение нового ствола, расположенного вблизи предыдущего.

Среди положительных сторон можно выделить демократичную цену по сравнению с артезианской скважиной, меньшее содержание растворенного железа.

Артезианская скважина (на известняк)

Конструктивно она напоминает скважину на песок. Главным отличием является отсутствие фильтрующей сетки в нижней секции труб и глубина источника. Вода из таких сооружений поступает из водоносных слоев, располагающихся в толще известняка. Благодаря чему она получается чистой, с небольшой степенью минерализации.

Достоинства:

  • Производительность. Способна обеспечивать потребителей жидкостью в объеме от 1 до 3м3/час.
  • Беспрерывная подача воды. На водоотдачу не влияет время работы насоса. При пятиминутном или двухчасовом режиме дебит одинаковый.
  • Бактериологическая чистота. Артезианские слои практически не подвержены загрязнениям с верхнего пласта почвы, канализационным стокам.
  • Долгий срок службы. Эксплуатация скважины с одной трубой происходит в течение 20-30 лет. При использовании 2 труб (пластиковая вставляется в железную) функционирует до 50 лет.

Существенный недостаток только один — высокая цена.

Технологии бурения разных видов скважин

Самостоятельное бурение артезианских скважин на воду — трудоемкий и сложный процесс. Предпочтительнее пользоваться услугами специальных организаций. Абиссинские и песчаные скважины «под ключ» — совсем другое дело.

Наиболее популярны шнековые, роторные и ударно-канатные разновидности бурения. Все они производятся вручную или механизированно. Технологии отличаются по способу разрушения и извлечения породы.

Шнековое бурение принято считать самым бюджетным вариантом. Оно производится с помощью специального винтового механизма — шнека. Вращаясь, бур врезается в почву. Разрушенный грунт достается на поверхность лопастями. Ограничение шнекового бурения — тип почв. Хорошо бурятся только нетвердые породы. На каменистых поверхностях шнек бессилен.

Роторный способ поможет пробурить скальные породы. Инструментом служит бурильная труба, на конце которой шарошечное долото. Получая вращение от привода установки, кромки долота рассекают грунт. На поверхность почву поднимают буровым раствором, который закачивается в трубу насосом.

Ударно-канатная технология самая медленная из всех. Суть заключается в использовании желонки. Она представляет собой отрезок трубы с толстыми стенками. На верхней ее части есть вырез для извлечения грунта, а на нижней — шариковый или лепестковый клапан. Ударяясь об землю, клапан открывается и захватывает почву.

Инструкция по сооружению скважины

  • Определите место бурения.
  • Подготовьте инструменты: бур (шнек, желонку), лебедку, штанги, насос, лопату и трубы для обсадки. Создание глубокой скважины невозможно без бурильной вышки. Ее высоту выбирают чуть больше общей длины штанги.
  • Выройте шурф 1,5х1,5х2м. Защитите стенки такого углубления досками или фанерой. Шурф необходим для предотвращения осыпания поверхностных слоев почвы в процессе бурения.
  • Собранный буровой инструмент устанавливается вертикально и погружается в землю. Через каждые 50см. бур извлекают из земли с помощью лебедки и очищают. Бурение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут водоносный слой.
  • После обнаружения воды устанавливаются обсадные трубы и изготавливается кессон. Кессон — это камера для размещения насоса. Распространенный материал для его строительства — пластик, кирпич, бетон или металл.
  • Подключается насосное оборудование.

Начало работ не представляет большой сложности. Бур легко вгрызается в почву. Но с каждым новым погружением бурение идет все тяжелее. Если бур завяз и не поднимается на поверхность, рекомендуется повернуть его против часовой стрелки и попытаться достать.

Выбор насоса для подъема воды из скважины

Заключительным этапом в обеспечении дома водой является ее подъем из источника. За это отвечают насосы для скважин.

По месту установки выделяют поверхностные и погружные модели. К первым относят устройства, работающие по принципу всасывания. Они подходят для скважин до 8м. Поверхностные насосы станут отличным выбором для абиссинского колодца.

Для артезианской или фильтрационной скважины такой тип не годится. Поэтому необходимо приобрести погружное изделие. При его выборе отталкиваются от глубины скважины.

В паспорте каждого насоса приведены данные о максимальной высоте, на которую может подняться вода. Лучше приобретать агрегаты с небольшим запасом производительности, т.е. для скважины протяженностью 60м подобрать насос, рассчитанный на глубину 70м.

Важный момент — автоматическая защита от холостого хода. Если вода перестала поступать к механизму, но насос продолжает работу, это может стать причиной перегрева. Автоматика вовремя отключит питание и спасет насос от поломки.

По конструкции различают центробежные и вибрационные насосы. Подача воды в первом случае осуществляется лопастным колесом, а во втором — колеблющейся мембраной.

Преимущество вибрационных машин заключается в их цене, простоте установки и ремонта. Но со временем от вибрационного воздействия может разрушиться грунт или обсадная труба. Специалисты советуют рассматривать вибрационные агрегаты как временный вариант.

Более безопасным является центробежный насос. Он выбирается в зависимости от производительности, размеров и максимальной рабочей глубины.

Фото скважины на воду

Сохраните статью себе на страницу:

Пост опубликован: 09.10

Присоединяйтесь к обсуждению: Copyright © 2020 LandshaftDizajn.Ru — портал о ландшафтном дизайне №1

Устройство скважины на воду | Как устроена скважина для воды

Конструктивные особенности артезианских и песчаных скважин.


Скважины являются очень удобным источником воды. Они не зависят от функционирования центрального водоснабжения, обладают более высоким качеством воды. Конструкция и внутреннее устройство скважин зависят от их вида. Основными являются артезианская и песчаная. Рассмотрим особенности каждой из них.

Артезианская скважина

Это самый эффективный и дорогостоящий способ подачи воды. Глубина артезианских скважин составляет варьируется от 40 до 300 метров в различных районах Подмосковья. Бурят их между двумя водоупорными слоями. Качество воды, которую получают с их помощью, значительно выше по сравнению с остальными. Вода в них присутствует постоянно. Очень редко засоряется фильтр, расположенный в нижней части подающей трубы. Вода практически не содержит патогенные микроорганизмы. Долговечность такого сооружения составляет около 50 лет.

Рассмотрим, как устроена скважина для воды, такого типа.

Ее строительство начинается с бурения в грунте отверстия, доходящего до известняка. В него опускают обсадную трубу 1 с установленным на конце фильтром. Под естественным давлением грунта влага заполняет ее полость. Далее по территории известняка проходит открытый ствол обсадной трубы меньшего диаметра 2. Она обеспечивает подачу воды в скважину.

Жидкость пребывает здесь под значительным напором и поднимается выше известняка. Благодаря этому скважинный насос 3 может размещаться внутри обсадной трубы ниже динамического уровня воды примерно на 10 м. На ней для крепления трубопроводов должна присутствовать резьба. Применять сварочный аппарат в этих целях не рекомендуется. Колонна артезианской скважины должна быть совершенно герметичной. Помимо защиты от осыпания грунта она должна защищать водоносный горизонт от различных стоков.

Описанный выше вариант является классическим. Существуют еще артезианские скважины с двойной обсадкой, кондуктором, с переходом на трубы меньшего диаметра.

Песчаная скважина

Скважина, созданная на песке, питается водой с водоносных линз. Бурение может осуществляться как до песка, так и до гравийных прослоек. Пробурить такое сооружение удается не всегда. Бывает, что в обнаруженной линзе слишком мало воды и дальнейшее бурение нецелесообразно. Во время работ шнек может упереться в твердый валун. Это также не позволит выполнять дальнейшие работы.

Вода в песчаных скважинах находится в рыхлом грунте, при ее откачивании необходим специальный фильтр. Добраться до водоносного слоя можно за 2-3 дня даже ручным способом. При наличии специальной техники скорость работы возрастает, и скважина может быть готова за 1 день. Чтобы стены сооружения не осыпались и не загрязняли воду, по всей его глубине устанавливают перфорированные обсадные трубы. Чаще всего их диаметр составляет 125 мм.

Забор воды происходит через сетчатый фильтр. Размер его ячеек зависит от вида грунта. Он задерживает ил, мелкие камни, песок. Без фильтра в систему водоснабжения могут попасть механические частицы и вывести ее из строя. Чтобы продлить период работы, на дно засыпают гальку, которая выполняет функции дополнительного фильтра. Для перекачивания воды необходим специальный погружной насос. Его подбирают с учетом производительности скважины и потребности в воде. Насосное оборудование устанавливают внутри обсадной трубы.

Глубина сооружения на песке достигает 50 м. Насос в ней обычно устанавливают на высоте 10-30 м от дна. В дальнейшем от него прокладываются трубы из нержавеющей стали. Чем глубже находится водоносный слой, тем чище вода.

Принцип работы скважины на воду этого типа заключается в следующем. Вода из водоносного слоя через фильтр проникает в скважину. После включения погружного насоса он начинает нагнетать влагу по водонапорной трубе. Она подается наверх в приемник и перемещается по наружному водопроводу. Далее через насосную станцию вода переходит во внутренний трубопровод.

При правильной эксплуатации такая скважина способна прослужить около 15 лет. Долговечность службы действительно прямо пропорциональна периодичности использования. Только регулярное откачивание воды может предотвратить заиливание установки. Еще одним способом продлить срок службы такой скважины является своевременная очистка и замена фильтра.

обустройство своими руками, принцип работы, схема, глубина

skvashina

Бурение скважины на воду самому — это сложно, но увлекательно. И вполне осуществимо, если изучить вопрос, потом действовать по грамотно составленному плану, соблюдать существующие правила и обращать внимание на советы специалистов.

Сегодня такая скважина — это самый доступный из возможных способов независимого водоснабжения. А если учесть нынешнюю стоимость питьевой воды, затраты на ее самостоятельное бурение, обустройство и оборудование окупаются достаточно быстро — примерно через год.

В таком деле, как бурение скважин на воду, не существует стандартных инструкций. Это дело непростое, требующее комплексного и обязательно индивидуального подхода. Опытные бурильщики это знают наверняка. А в помощь начинающим можно дать ряд рекомендаций и советов от профессионалов. Тогда даже с первой попытки удастся получить «свою» воду хорошего качества и в требуемом количестве.


Оглавление: 
1. Куда бурить?
2. Важные обстоятельства
3. Колодец или скважина?
4. Виды скважин
5. Способы бурения и буровой инструмент
6. Раскачка самодельной скважины
7. Фильтры
8. Обустройство скважины своими руками

Куда бурить?

Каким образом в природе формируются водоносные пласты можно посмотреть на следующей схеме:

burenie

Верховые воды, залегающие на глубину до 10 м, формируют преимущественно атмосферные осадки. Такую воду можно использовать для питья после очистки (фильтрации через шунгит, кипячения), а для технических целей верховодку берут прямо из колодца. Что касается дебета скважины под нее, то он слишком мал, да еще и нестабилен.

Для питьевой воды своими силами лучше всего бурить скважину в межпластовые воды (на схеме они указаны красными стрелками). Конечно, самая качественная вода — это артезианская, но самостоятельно до нее добраться практически невозможно, даже если наверняка знать, где нужно бурить. А кроме того, индивидуальная разработка и добыча такого ценного природного ресурса запрещена законом вплоть до уголовной ответственности.

Своими силами получается пробурить скважину только в безнапорный пласт — то есть в песок, пропитанный водой и лежащий на глиняной подстилке. Отсюда еще одно распространенное название таких скважин — скважины «на песок», хотя водоносный слой в них может состоять и из галечника, и из гравия, и еще из какой-нибудь субстанции. Дебет их невелик (если есть 2 000 «кубов» в сутки, то это очень хорошо) и может колебаться.

Глубина залегания безнапорных вод — 5-20 м от поверхности земли. И такую воду уже можно пить, правда, после раскачки скважины и соответствующей проверки качества добываемой жидкости в контролирующих инстанциях.

Обратите внимание! Конструкция любой скважины в безнапорный пласт достаточно сложна, поскольку требует отфильтрования песка при добыче. Добавляет сложности и отсутствие напора – в связи с этим появляется ряд требований к насосу и водопроводу в целом.

Напорные пласты ниже безнапорных. Глубинный диапазон их залегания в земле — от 7 до 50 м. Такие пласты — это плотные породы: трещиноватые, водоупорные (суглинок, известняк) или гравийно-галечниковые отложения. Самую качественную воду можно добывать из известняка. И скважины (их еще называют «скважинами на известняк»), пробуренные в эту породу, служат достаточно долго. Их дебет, как, впрочем, и многих других напорных скважин, составляет до 5 кубов воды в сутки. Эти сооружения также отличают высокие показатели стабильности. Воду почти до поверхности земли поднимает ее собственный напор, поэтому любые напорные скважины, как и соответствующие системы водоснабжения, гораздо легче обустраивать.

Важные обстоятельства

Собираясь бурить скважину на воду, следует помнить:

  1. В местах, где массово и бесконтрольно осуществляется забор воды из безнапорных пластов, становится возможна суффозия грунта, которая, в свою очередь, приводит к непредсказуемо-внезапным грунтовым провалам.
  2. На российской равнине критическая глубина самостоятельного бурения составляет 20 м, а если нужно глубже, то стоит заказать скважину профессионалам, поскольку затраты на «самобур» уже не оправдаются.
  3. Срок эксплуатации скважины, выполненной самостоятельно, зависит от регулярности забора воды из нее. Так, если выполнена скважина «на песок», а воду из нее берут регулярно и понемногу, она прослужит до 15 лет, «на известняк» при тех же условиях — уже до 50 лет. Когда же скважину используют от случая к случаю, да еще и периодически выкачивают ее до дна, срок службы сооружения сокращает до 3-7 эксплуатационных лет. А ремонтировать скважину или повторно ее раскачивать, это настолько затратно, что проще и дешевле пробурить новую. Поэтому, встретив на глубине 12-15 м безнапорную воду, не стоит останавливать бурение. Лучше двинуться дальше и выйти на известняк.

При трудностях со средствами, временем и силами правильнее произвести для начала разведочное бурение, используя для этого скважину-иглу. Такая скважина справится и с ролью временного источника водоснабжения, пока не будут изысканы и задействованы вспомогательные производственные ресурсы.

Колодец или скважина?

Работы по оформлению колодца сложнее и опаснее, нежели по производству скважины на воду. Зато колодец ремонтопригоден.

Из колодца можно вычерпать столько воды, сколько «земля даст», тогда как скважина сама «тянет» воду из земельных пластов. Именно поэтому срок службы скважин ограничен, и они способны не в лучшую сторону поменять геологию конкретной местности. А грамотно оформленный колодец эксплуатируется не то, что десятилетиями — столетиями и даже тысячелетиями, если высечен в скальном грунте. И на экологию эти сооружения не оказывают абсолютно никакого негативного воздействия.

Грамотным подходом к организации водоснабжения считается вырыть частную скважину на воду «с прицелом» на коллективный артезианский водопровод, долговечный и безопасный. Если же таких планов нет, копают колодец. И систему водоснабжения строят капитальную. Использованную скважину бетонируют, а землю вокруг нее возвращают в хозяйственный оборот.

Виды скважин

Скважина на воду — это длинный и узкий ствол в горной породе. Именно в него опускается бур или буровой снаряд на длинной жесткой штанге, собранной из труб, или на тросе. В стволе помещается обсадка, которая предохраняет его стенки от разрушения и держит давление окружающей породы. Такая обсадка или плотно сидит в стволе, или оформляется с затрубным пространством, заполненным засыпкой, глиной (так называемый, «глиняный замок») или залитым бетонным раствором.

Что касается нижнего конца ствола, то он может быть заглушенным, открытым или со ступенчатым сужением — забоем. В забое или просто снизу делается заборное устройство.

Верхняя часть обсадки — это оголовок скважины. В нем или вокруг него размещается комплекс устройств, носящий название «обустройства» скважины.

Скважины могут быть самых разных конструкций, но для самостоятельного выполнения больше всего подходят:

  1. Скважина-игла. При ее оформлении штанга, обсадка и буровой снаряд составляют единое целое. Бурение выполняется ударным способом. Никакого дополнительного оборудования и инструментов для такой скважины не требуется. Предельная глубина «иглы» — 45 м, скорость проходки — 2-3 м/час. Скважины-иглы используют для обустройства абиссинских колодцев. Дебет у них небольшой, но летом стабильный, поэтому они идеально подходят для оформления на даче. Срок службы такого сооружения зависит от регулярности и интенсивности водозабора, но предсказать, сколько будет существовать тот или иной абиссинский колодец не получится — есть те, что эксплуатируются более 100 лет, а некоторые иссякают за полгода.
    Важно: Скважины-иглы не подлежат ремонту, поскольку пролегают в неплотных и неоднородных грунтах.
  2. Несовершенная скважина. Такие в пласте просто «висят». Для их исполнения не потребуется ни особых буровых навыков, ни геологических познаний. Но дебет таких скважин невелик, а качество добываемой воды оставляет желать лучшего. Можно, правда, получать и более качественную воду, если скважину внизу заглушить. Но большинство «самобойных» сооружений оформляется все-таки несовершенными в силу целого ряда обстоятельств.
  3. Совершенная скважина. В ней обсадка опирается на кровлю водоупорного подстилающего пласта. Качество воды и дебет таких скважин максимальные, но для их проходки потребуются и знания местной геологии, и буровой опыт. В противном случае возможно затягивание пластичного подстилающего пласта в обсадку. Кроме того, без опыта и знаний можно проткнуть в процессе бурения подстилку, тогда вода уйдет ниже.
    Важно: Совершенная скважина, выполненная с ошибками, способна серьезно навредить экологии местности, в которой пробурена.
  4. Скважина с забоем. Эта может быть, как несовершенной, так и совершенной. Наличие забоя облегчает ее обслуживание и делает ремонтопригодной (до определенной степени). Но по-настоящему качественно выполнить такое сооружение могут лишь опытные мастера-буровики.

Способы бурения и буровой инструмент

Для самостоятельного бурения скважин подходят следующие способы:

  • вращательный (роторный), когда буровой снаряд, вращаясь, «вгрызается» в породу;
  • ударный, при котором по буровой штанге делаются удары, заглубляющие снаряд в породу;
  • ударно-вращательный, когда штангу поднимают-опускают нужное число раз, рыхля породу, а затем вращают, чтобы забрать эту породу в полость бурового снаряда;
  • канатно-ударный, при котором особый буровой снаряд опускают, а затем поднимают на канате, попутно забирая этим снарядом отработанную породу.

Все вышеперечисленные способы — это методы, так называемого, «сухого бурения». Если же говорить о гидробурении, там работать приходится в слое воды или в буровом растворе, которые делают породу более податливой. Гидробурение считается неэкологичным и затратным способом, поэтому любители применяют его крайне редко. Кроме того, оно требует специального профессионального оборудования, тогда как при любом из сухих способов можно обойтись:

  • burenieшнековым буром (шнеком), подходящим для суглинков, чуть влажных супесей и мягких глин;
  • бур-стаканом (буровым снарядом Шитца), отлично работающим при канатно-ударном бурении со связными, но вязкими, сильно облипающими грунтами, в которых шнек, например, обязательно застрянет;
  • ложковым буром, который при вращательном и ударно-вращательном бурении подходит для рыхлых и сыпучих грунтов, держащихся в витках шнека, а также в стакане;
  • желонкой, чтобы при канатно-ударном бурении счищать со ствола осыпавшийся грунт, ил или мягкую полужидкую породу;
  • ударным долотом для возможной разбивки валунов.

Режущие кромки всех вышеперечисленных буров сделаны из закаленной стали. А посмотреть схемы изготовления самодельных буровых снарядов для скважин на воду можно на рисунке:

Диаметры меняются в зависимости от калибра конкретной скважины.

Раскачка самодельной скважины

Забуренная скважина — это еще не все. Она не даст воду требуемого качества в нужном количестве. Для этого необходимо вскрыть водоносный пласт или «раскачать» скважину. Если вскрывать пласт (прямым или обратным способом — без разницы), воду можно получить в течение суток, но потребуется сложное дорогостоящее оборудование. А раскачка скважины будет длиться несколько дней, но для нее достаточно иметь самый обычный бытовой погружной насос (только центробежный, потому что вибрационный не подойдет).

Чтобы раскачать пробуренную скважину, из нее сначала желонкой удаляют ил, а затем начинают качать воду — полностью, как только наберется объем, покрывающий задействованный насос.

Можно выполнить раскачку и с помощью манерки, но тогда долго придется черпать воду — недели 2, не меньше.

Важно: Раскачку скважины можно считать завершенной, когда прозрачность воды доходит до 70 см. Проверить это можно в непрозрачном сосуде (например, в чистой бочке), с помощью эмалированного или фаянсового диска белого цвета, диаметр которого примерно 15 см (взять, скажем, блюдце или кастрюльную крышку). Смотреть на погруженный диск следует строго вертикально, и, как только по его краям  жидкость начинает расплываться, размывая контуры — это уже непрозрачность, необходимо остановиться. Как только прозрачность достигнута, надо взять пробу воды и сдать ее на анализ в лабораторию. Если контролирующий орган подтверждает качество добычи, затрубное пространство скважины бетонируют или заделывают глиной, а после ставят фильтр.

Фильтры

filtr

Качество воды из любой скважины во многом обуславливается наличием особого скважинного фильтра. И эта деталь больше других, входящих в скважинное сооружение, подвержена износу. А значит к ее выбору следует подойти ответственно.

Для скважин «на известняк», например, достаточно будет простого решетчатого фильтра — то есть перфорации на нижнем обсадочном колене. Он же сможет стать основой фильтра скважины «на песок» (в сочетании с гравийной засыпкой). При этом требования к перфорации предъявляются следующие:

  • диаметр отверстий от 15 до 30 мм, в зависимости от грунта;
  • скважность (отношение общей площади отверстий к площади, которую они занимают) 0,25-0,30;
  • расположение отверстий поперечное, в шахматном порядке;
  • площадь (общая) отверстий должна быть не меньше площади поперечного сечения обсадочной трубы (ее просвета).

Когда насос ставится в скважину, оснащенную внутренним фильтром, дном этой скважины считается его (фильтра) верхний обрез. Из-за этого однократный объем забора воды существенно снижается. Кроме того, фильтр сильно заиливает скважинное сооружение, ведь вода просачивается в зазор между ним и обсадной трубой. Сокращается и срок службы самого фильтра, и насоса, поскольку в последний неизбежно попадает песок. Поэтому насос зачастую помещают в отдельную трубу, которая насаживается на фильтровый выход. Но для этого надо делать скважину большего диаметра.

Если в распоряжении бурильщиков имеется дорогой и конструкционно сложный центробежный насос, все просто — его подсоединяют к выходному патрубку фильтра, и в результате прекращается и заиливание, и запесочивание. Но когда такого оборудования нет, приходится что-то придумывать.

Обратите внимание! Многие мастера детали для фильтров делают самостоятельно, используя ПВХ-трубы, полимерную сетку и пружины из нержавеющих материалов. Но такие конструкции редко служат долго, да и фильтруют воду не слишком хорошо.

Лучше потратиться, но выбрать и купить по-настоящему надежный, хорошо работающий фильтр. Тем более, что выбрать есть из чего:

  1. filtrНаборно-кольцевой полимерный фильтр. Доступен по цене, но недолговечен и склонен к заиливанию. Зато пригоден к ремонту — его можно поднять и перебрать при необходимости, заменив вышедшие из строя кольца на новые. Требует расширенного скважинного диаметра.
  2. Трубчато-проволочный фильтр с обмоткой из профилированной проволоки. Дороже полимерного, но надежнее и долговечнее, плюс не заиливается. Ремонт такого сводится к верхней промывке, но нужно внимательно его выбирать, поскольку нередки случаи, когда в таких фильтрах (заявленных производителями, как полностью нержавеющие) продольные стержни выполнены и обычной оцинкованной проволоки. Такие ржавеют, с фильтра сползает обмотка, а в воде появляются вредные примеси. Приходится менять деталь.
  3. Сварной безопорный фильтр. Выдерживают и обсадку, и ствол на трубе, но дороги, поскольку делаются из нержавеющей профилированной проволоки, а ее цена сравнима с ценой на серебро.

Обустройство скважины своими руками

Чтобы вода из скважины подавалась в дом, следует эту скважину обустроить и согласовать с водопроводной системой. Для этого:

  • ставят стальной или бетонный кессон;
  • оборудуют каменный приямок;
  • или устанавливают скважинный адаптер.

Последний является самым современным методом оборудования скважин. И устанавливают его следующим образом:

  1. Когда вода пошла, по скорости ее осветления решают, насколько еще можно углубиться. А дальше сверху в размер режут последнюю трубу обсадки.
  2. Роют к дому траншею, чтоб была глубже нормативных показателей промерзания грунта.
  3. Заранее в трубе вырезают отверстие под адаптер и устанавливают его (адаптер), заглушив патрубки.
  4. Трубу ставят и бурят, сориентировав выход адаптера в траншею как раз ниже отметки промерзания грунта.
  5. Раскачивают скважину, устанавливают фильтр и опускают насосное оборудование.
  6. Подключают подающую насосную трубу.
  7. Затем транзитную трубу (ту, что в дом) подключают к штуцерам адаптера.
  8. Прокладывают кабель насоса.
  9. Устанавливают скважинную крышку.
  10. Как только вода пошла в дом, траншею засыпают.

После проведенных мероприятий пробуренная скважина считается обустроенной.

filtr Загрузка…

схема, принцип работы и обустройство скважины

Загрузка…

Обустройство скважины – это наилучший вариант устроить частный водопровод на даче или на участке загородного дома с возможностью полноценного обеспечения жилища водой. В современных условиях качество создаваемого объекта можно обеспечить и в зимнее время, в привычные для России суровые и сильные морозы, и в теплое время года.

Схема обустройства скважины на воду не настолько сложна, как может показаться на первый взгляд, поэтому оборудовать ее можно даже своими руками в очень короткие сроки.

Выбор оборудования 

Выбор оборудования для оформления колодца скважины – это один из основных этапов, поскольку именно от грамотного выбора зависит срок и качество работы. Самое главное оборудование, на выбор которого необходимо обращать внимание, — это кессон, насос, гидроаккумулятор и оголовок.

Адаптер или кессон

Устройство кессона для скважины можно назвать главным элементом конструкции будущего колодца для скважины. По внешнему виду он похож на емкость в виде бочки и используется для защиты оборудования от замерзания и подземных вод.

Внутри кессона можно установить все требуемые элементы для автоматического водоснабжения: мембранный бак, реле давления, разные фильтры чистки воды, манометр и т.д. Делается кессон из пластика или металла. Основное условие – чтобы кессон не подвергался коррозии. Размеры этого устройства, как правило, составляют 2 метра в высоту и 1 метр в диаметре.

Помимо обустройства кессона также можно установить адаптер. Он стоит дешевле и имеет некоторые особенности. 

Кессон:

  • Лучше всего подходит для холодных регионов.
  • Все оборудование можно установить внутри кессона.
  • Быстрый доступ к насосу и к другому дополнительному оборудованию.
  • Надежно и долговечно.

Адаптер:

  • Экономично.
  • Быстрая установка.
  • Для его монтажа дополнительно не надо рыть яму.

Выбирать адаптер или кессон также необходимо с учетом типа колодца для скважины. Например, когда у вас песчаный грунт, то большинство специалистов рекомендуют внимание обратить на адаптер, поскольку установка кессона невыгодна из-за незначительного срока эксплуатации этой скважины.

Насосное оборудование

Одним из основных элементов для всей системы считается насос. Можно принципиально выделить три вида этого оборудования:

  • Скважинные центробежные насосы. Профилированное оборудование для систем водоснабжения.
  • Вибрационный погружной насос. Бюджетный вариант, нечасто применяется именно для системы водоснабжения, поскольку имеет низкую производительность, имеет свойство разрушать стенки скважины.
  • Поверхностный насос. Подойдет лишь, если в скважине динамический уровень воды не будет снижаться менее 8 метров от уровня земли.

Скважинные насосы представлены в большом ассортименте, на любой кошелек и вкус владельцев загородных домов. Выбор характеристик насоса производится по параметрам колодца скважины, а также непосредственно с учетом вашей системы тепло- и водоснабжения.

Конструкция скважинных насосов состоит из таких частей: насосное оборудование – в верхней части, электродвигатель – в нижней.

Нужно заметить, в случае поломки насоса на вас лягут затраты не только по приобретению нового, но при этом и подъем поломанного из колодца и монтаж купленного обратно. Потому к выбору изготовителя необходимо очень ответственно подходить.

Реле и гидроаккумулятор

Основной функцией данного оборудования является накопление воды и сохранение постоянного давления в системе. Реле давления и гидроаккумулятор контролируют работу насоса, если вода в емкости заканчивается, то в нем снижается давление, это отслеживает реле и включает насос. Также после заполнения емкости реле выключает насос. Помимо этого, гидроаккумулятор – это оборудование, которое защищает водопровод от гидравлического удара.

По виду гидроаккумулятор напоминает бак, изготовленный в овальной форме. Его размер в зависимости от основной задачи может варьироваться в пределах 10-1000 л. Когда у вас небольшая дача или загородный дом, то объема 100 л вам вполне хватит.

Оголовок для скважины

Для устройства скважины своими руками также потребуется оголовок. Главным его предназначением является защита колодца от попадания в него талых вод и разного мусора. Иными словами, оголовок играет роль герметизации.

Этапы устройства 

Устройство скважины своими руками происходит в несколько этапов, которые позволяют добыть воду на загородном участке. Сюда относятся следующие действия.

Подготовка 

Для начала необходимо вырыть котлован, днище которого нужно выровнять песком. До уровня воды устанавливается насос, который в дальнейшем соединятся с главной трубой — основным источником, подающим воду на участке.

На данном этапе применяется страховочный трос, затем все закрепляется к оголовку колодца вместе с организацией врезок. Выкапывается окончательная траншея к жилищу для организации удобного водопровода.

Монтажные работы

Для начала монтируется кессон, но если организуют колодец на даче без кессона, то данный этап немного изменяется. Вместо кессона, изолирующего воду, дополнительно ставится адаптер для обвода воды, либо же производится “обвязка”, то есть комплексное подсоединение его ко всей насосной системе для защиты последнего от воды.

Монтируется гидроаккумулятор, который дополняется реле давления. Затем по предварительно подготовленной траншее подключаются коммуникации непосредственно к сауне, бане, даче либо иному другому сооружению, к которому требуется доступ воды.

Установка кессона

Прежде чем приступить к установке кессона, предварительно необходимо подготовить котлован. Естественно, размеры котлована обязаны соответствовать габаритам приобретенной емкости. Затем, когда вы опустили кессон в котлован, на уровне земли должна остаться лишь его крышка.

  • Если на участке будущего колодца находятся подземные воды, то необходимо дополнительно предусмотреть углубления для того, чтобы в случае необходимости выполнить своевременную выкачку.
  • Лишь после того, как кессон опущен в яму и закреплен, можно начинать установку обсадной трубы.

Монтаж погружного насоса

Данное оборудование является основным элементом скважины, и во время его установки нужно учитывать определенные нюансы:

  • Монтировать насос специалисты советуют таким образом, чтобы тот располагался полностью под водой и в то же время не касался дна. Наименьшее расстояние насоса от дна колодца должно не превышать метра.
  • Прежде чем полностью установить насос, нужно хорошенько почистить скважину. Ее необходимо прокачать так, чтобы вода не создавала осадка в виде песка и иных мелких элементов.
  • При помощи датчика сухого хода и специальной автоматики насос можно обезопасить от включения без воды.
  • Поставить обратный клапан необходимо на водоподъемной трубе в метре от насоса.
  • Самое главное, чтобы трос, за счет которого насос закрепляется к крышке оголовка, был надежным и защищен от образования коррозии.

Установка гидроаккумулятора

Когда же вам необходимо  обеспечить участок постоянной подачей воды, то установка гидроаккумулятора является обязательной. Данный вид оборудования можно поставить как в кессоне, так и в помещении. Работа этой системы довольно проста. Когда был установлен насос, подается вода в пустой бак. Когда вы отключили кран, то вода сюда непосредственно подается не скважины, а из гидроаккумулятора.

Монтаж гидроаккумулятора необходимо проводить так образом, чтобы в последующем к нему обеспечить беспрепятственный доступ. При этом нужно создать обратный кран и клапан для слива и перекрывания воды. Чтобы уменьшить уровень вибрации гидроаккумулятор, лучше всего устанавливать с использованием резиновых вкладышей.

Окончательные настройки

Устанавливается и проверяется оптимальное давление, непосредственно насос подсоединяется к самому источнику электричества. Система включается в первый раз, тестируется и при обнаружении неисправностей корректируется. Изоляцию и трубы в очередной раз нужно проверить на наличие протечек.

Когда устройство скважины производится своими руками, то не стоит пренебрегать подготовительными этапами, и за консультацией лучше всего обратиться к проверенным и опытным специалистам. Они смогут выбрать наилучшее место для обустройства источника воды, а также посоветуют лучший насос, который позволит справиться с определенным количеством жидкости.

Материалы, инструменты и оборудование

Среди требуемого оборудования для организации скважины в частном доме необходимо довольно большое количество устройств, среди них самое важное значение занимают:

  • Скважинный оголовок, который предназначается для полной герметизации основной обсадной трубы.
  • Насос, который предназначен для непосредственного получения воды из колодца, а также элементы, без которых не будет закончена обвязка насоса.
  • Стальной трос, обязательно изготовленный из нержавеющего материала, и непременно такие же нержавеющие зажимы для этого крепления.
  • Реле давления, которое позволяет управлять насосом и регулировать состояние его работы.
  • Обратный клапан для воды, который пропускает жидкость лишь в одном направлении – в сторону дачи либо любого иного сооружения, ради чего и оборудуется скважинный водопровод в загородном дому.
  • Трубы ПВХ требуются для обустройства системы водоснабжения, в дальнейшем применяющиеся только в бытовых хозяйственных целях.
  • Сам гидроаккумулятор, который передает объем жидкости в необходимом направлении под напором.
  • Ниппели, лучше всего латунные, которые отличаются резьбой на концах и соединяют трубы между собой, а также иные виды соединений и крепежей, правильно выбранные для конкретного плана дома.
  • Манометр, который также дает возможность контролировать уровень давления воды в трубопроводе.
  • Тройники, которые позволяют организовать ответвления от главной трубы трубопровода.
  • Разные расходные материалы, наподобие электродов, герметика и иных.
  • Краны и шланги, которые позволяют направить воды в необходимые точки жилого помещения.
  • Адаптер, который выводит трубы через основную обсадную трубу всей оборудованной скважины, а также дополнительный адаптер, требующийся для герметизации при отказе от кессона.
  • Непосредственно кессон – водонепроницаемая камера, которая защищает оборудование на глубине от проникновения в него воды из скважины.

Самый дорогостоящий и крупный элемент – это кессон, другое оборудование чаще всего можно назвать расходным материалом, количество которого будет зависеть от размера проектируемой скважинной системы.

Грамотно сделанная своими руками скважина будет постоянным источникам воды, который не зависит от сезона.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Загрузка…

Пошаговое руководство по работе с ODME и принципу его работы

How to Operate ODME

Некоторое время назад я написал небольшой пост об ODME, но он будет более подробным. Все больше и больше компаний уделяют внимание сохранению окружающей среды. Нефтяная компания не стремится сотрудничать с компаниями, которые не принимают во внимание экологические аспекты в своей повседневной работе.

Пока что в настоящее время недостаточно просто выполнять требования закона. Все хотят, чтобы мы выходили за рамки требований законодательства.

ODME — одно из устройств, обеспечивающих соблюдение экологических требований на борту судов.

Но по-прежнему задерживаются из-за несоблюдения ODME. Иногда это несоблюдение является преднамеренным, но во многих случаях непреднамеренным. Компания должна сосредоточиться на развитии культуры безопасности, которая поможет предотвратить умышленное несоблюдение требований.

Но доскональное знание оборудования, такого как ODME, — единственный способ избежать непреднамеренного несоблюдения требований. Это руководство может помочь нам лучше узнать ODME, узнав о нем больше.

Для чего нужен ODME?

Что ж, если вы это читаете, то, скорее всего, знаете, для чего нужен ODME. Но давайте все же спросим об этом. Зачем нам ODME? Разве мы не можем просто запретить выбрасывать масляную смесь за борт и высаживать ее баржей.

Мы заботимся об окружающей среде, но есть предприятия, которые нужно поддерживать. Судовладельцы будут утверждать, что им следует разрешить сбрасывать водную часть нефтесодержащей смеси в море?

ODME обеспечивает баланс между «не выбрасывать нефть в море» и «снижением эксплуатационных расходов» для судовладельцев.

Но иногда мы забываем, что цель ODME — удалить воду из помоев, а не столько нефти, сколько разрешено.

Как это делает ODME?

В общих чертах ODME управляет работой этих двух клапанов, показанных на диаграмме ниже.

ODME controls these two valves

Эти два клапана никогда не будут открываться или закрываться вместе. Если один открыт, другой будет в закрытом положении.

Нам известно, что правило 34 Приложения I к Marpol перечисляет условия, при которых нефтесодержащие смеси могут сбрасываться в море.

Marpol Dischrage Criteria

Когда условия номер 4 и 5 удовлетворены, ODME откроет забортный клапан, чтобы разрешить сброс нефтяной воды. Когда мы превышаем любое из этих двух условий, ODME закроет забортный клапан и откроет отстойный клапан.

Теперь для выполнения этой задачи ODME необходимо измерить

  • Мгновенная скорость сброса для обеспечения того, чтобы она не превышала 30 л / нм
  • Общее количество выгружено, чтобы гарантировать, что оно не превышает требуемого

Итак, давайте посмотрим, какие компоненты помогают ODME измерять эти вещи.

Какие все компоненты делают ODME

Если вы помните, формула для мгновенной скорости разряда равна

.

Instantaneous rate of dischrage IRD formula

Теперь, если ODME необходимо измерить IRD, ему обязательно потребуются значения содержания масла в PPM и скорости потока. Скорость соединения обычно указывается либо из журнала, либо из GPS.

Все эти значения передаются в вычислительный блок ODME. Вычислительный блок выполняет все математические вычисления для получения требуемых значений. В большинстве случаев вы найдете вычислительный блок в диспетчерской.Теперь посмотрим, как и откуда вычислительный блок получает эти значения

Расход

Вычислительный блок

ODME получает расход от расходомера. Небольшая пробоотборная линия идет от основной линии, проходит через расходомер и возвращается к основной линии. Расходомер рассчитывает расход в м3 / час и передает это значение в вычислительный блок через сигнальный кабель.

ODME with flow meter

Измерение PPM

Измерительная ячейка — это компонент, который измеряет количество масла (в миллионных долях) в воде.Измерительная ячейка находится в шкафу под названием «Блок анализа». В большинстве случаев вы найдете «Блок анализа» в бювете.

Принцип измерения основан на том факте, что разные жидкости имеют разные характеристики светорассеяния. Основываясь на диаграмме светорассеяния масла, измерительная ячейка определяет содержание масла.

Проба воды пропускается через трубку из кварцевого стекла. А содержание масла определяется путем последовательного пропускания этой пробы воды в разные детекторы.

Но для измерения PPM в пробе воды проба сбросной воды должна пройти через измерительную ячейку. Эту работу выполняет пробоотборный насос.

Насос для отбора проб отбирает пробу из нагнетательной линии перед выпускными клапанами. Этот образец отправляется в измерительную ячейку (в блоке анализа) для измерения содержания масла, а затем отправляется обратно в ту же линию нагнетания.

Важно, чтобы насос для отбора проб не работал всухую или с избыточным давлением нагнетания. Чтобы избежать этой ситуации, внутри анализатора установлен датчик давления.Этот датчик давления измеряет давление на входе и выходе насоса для отбора проб.

Измерительная ячейка всегда должна получать непрерывный поток пробы, чтобы анализировать самую свежую пробу. Датчик давления также исключает возможность работы ODME при закрытых пробоотборных клапанах.

Измерительную ячейку необходимо регулярно чистить во время работы. Это сделано во избежание отложения масляных следов вокруг измерительной ячейки, которые могут давать неверные показания. Для очистки измерительной ячейки ODME выполняет цикл очистки с заранее заданным интервалом во время работы.Цикл очистки включает промывание ячейки пресной водой.

odme with analysing unit

Линия очистки и линии отбора проб в измерительные ячейки разделены пневматическими клапанами. Таким образом, при запуске цикла очистки происходит следующее:

  • Пневматический клапан линии пресной воды в измерительную ячейку открывается
  • Пневматический клапан линии отбора пробы в измерительную ячейку закрывается
  • Если ODME имеет приспособление для впрыска моющего средства, необходимое количество моющего средства будет впрыснуто во время цикла очистки

Нам необходимо убедиться, что резервуары для моющего средства не пустые, и мы используем только моющее средство, рекомендованное производителем.

Итак, есть три дополнительные строки, которые вы найдете в блоке анализа для цикла очистки.

  • Линия пресной воды для очистки измерительной ячейки
  • Воздуховод для работы пневмоклапанов
  • Линия чистящего раствора для лучшей очистки измерительной ячейки

Блок анализа отправляет значения данных, такие как давление и содержание масла, в вычислительный блок в CCR. В зависимости от марки блок анализа отправляет эти значения либо непосредственно в вычислительный блок, либо через блок преобразования.

Если установлен преобразователь, он может выполнять дополнительные задачи, например, контролировать цикл очистки.

Вычислительный блок вычисляет IRD на основе всех этих значений, введенных в него. Если IRD меньше 30 л / миля, он дает команду блоку электромагнитного клапана открыть забортный клапан и закрыть обратный клапан рециркуляции. Когда IRD становится больше 30 л / миля, он закрывает забортный клапан.

odme line diagram

Вычислительный блок также вычисляет количество фактической нефти, сброшенной в море.Требование состоит в том, что мы не можем выгружать более 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Прежде чем мы запустим ODME, нам нужно вычислить и передать это максимально допустимое значение в ODME. Об этом мы поговорим позже в этом посте.

Но, как видите, постепенно мы создали базовую линейную диаграмму ODME. Теперь, если вы можете извлечь линейную диаграмму ODME на своем судне, проверьте, можете ли вы относиться к ней. Я наугад взял линейную диаграмму одного из производителей, чтобы посмотреть, сможем ли мы идентифицировать части и линию ODME? Я мог бы, вы также можете идентифицировать себя на изображении ниже?

odme basic line diagram

Если бы вы могли, очень хорошо.Но если вам все еще нужны ответы, вот они на изображении ниже

odme elements

Теперь, когда мы ясно понимаем, из чего состоит ODME и какие компоненты ODME, давайте посмотрим, как старший офицер должен управлять ODME.

Работа ODME

Как мы знаем, ODME требуется согласно Приложению I Marpol, которое касается аспектов загрязнения, связанных с нефтяными грузами. Теперь за 10 шагов давайте посмотрим, как нам следует использовать ODME.

Предположим, мы находимся на танкере-продукте дедвейтом 45000 тонн, который только что выгружал нефтеналивной груз объемом 29000 тонн (30000 м3 при 15 ° C).Этот танкер должен очистить эти танки, в которых находился общий нефтяной груз в 29000 тонн. Как продолжить очистку и слив помои с помощью ODME?

Шаг 1: Установите общее количество масла в ODME

Marpol установила предел общего количества масла, которое мы можем слить в промывочную воду. Этот лимит составляет 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Итак, в нашем примере с танкером-продуктовозом рассчитаем

Всего грузов, перевезенных в очищаемых танках: 30000 м3 при 15 ° C

Общее количество сливаемого масла из мойки = 1 м3 (1000 литров)

Установите общий предел масла в 1000 литров в ODME.Продемонстрируем это в ODME make Rivertrace engineering.

Чтобы установить общий предел масла, перейдите к разделу «Распределение масла» в разделе «Выбор режима», нажав кнопку ввода (центральная).

Oil discharge mode in ODME

В разделе «Настройка сброса масла» перейдите к «пределу срабатывания сигнализации» и нажмите «Ввод».

Oil Discharge set up in ODME

Установите новое значение с помощью стрелок вверх и вниз и нажмите ввод.

Entering oil discharge limit in ODME

Он попросит подтвердить, что мы и сделаем, и теперь мы установили максимальный предел слива масла.

Confirm oil limit set up in odme

2. Разрешить не менее 36 часов для осаждения

Мы будем мыть цистерны и собирать отстой в отстойную цистерну. Но прежде чем мы сможем откачивать нефтесодержащую воду через ODME, нам нужно дать время отстоя как минимум 36 часов. Это время отстаивания обеспечивает полное отделение масла от воды.

Мы можем возразить, что если наш расход ограничен 30 л / мор. Мили, то какая разница со временем установления? Но факт в том, что даже когда мы можем использовать ODME для сброса нефтесодержащей воды, мы должны обеспечить минимальное содержание масла в воде.

3) Проверьте все остальные условия в Приложении I Marpol, Reg 34

Мы должны убедиться, что другие условия, связанные с движением судна, минимальной скоростью и удаленностью от ближайшего берега, соответствуют требованиям.

4) Подготовить ODME к работе

После того, как мы будем удовлетворены всеми условиями, мы можем подготовиться к началу сброса шламов за борт.

Мы уже обсуждали, какие компоненты присутствуют в ODME и каковы их функции. Итак, мы знаем, что нам нужно сделать, чтобы настроить ODME для работы.Конечно, на разных судах все может немного отличаться, но большинство вещей будет общим. Мы должны проверить и найти каждый элемент, упомянутый в руководстве. Вот краткое изложение некоторых общих элементов, которые необходимо проверить перед работой ODME

.
  • Проверить, открыты ли впускной и выпускной клапаны расходомера
  • Проверить, есть ли подача пресной воды и все ли клапаны открыты
  • Проверить, открыты ли впускной и выпускной клапаны пробоотборной линии
  • Проверить, есть ли подача воздуха для пневматических клапанов.
  • Проверить наличие чистящего раствора в емкости
  • Проверить, есть ли питание для преобразователя
  • Проверьте и проверните рукой вал пробоотборного насоса, чтобы убедиться, что он движется свободно

Также проверьте и убедитесь, что все значения указаны в автоматическом, а не в ручном режиме. Эти значения для проверки относятся к расходу, скорости и частям в минуту.

5) Запустить грузовой насос в режиме рециркуляции

После того, как мы настроили ODME, мы можем запустить насос отстойного резервуара, содержащего нефтесодержащую воду, в режиме рециркуляции.Теперь, даже когда он работает в режиме рециркуляции и забортный клапан закрыт, на некоторых устройствах вы можете проверить IRD на экране CCR ODME. Если вы видите какие-то странные клапаны, например высокое содержание PPM масла в пробе, остановите насос и

  • либо запустить цикл очистки вручную, если эта функция присутствует в ODME
  • или Очистите измерительную ячейку вручную с помощью инструмента производителя, как описано в руководстве ODME

6) Пуск за борт

После того, как все вышеперечисленные шаги выполнены и проверены, мы можем запустить ODME, чтобы начать сброс за борт.

7) Монитор во время всей операции сброса за борт

Теперь, если все в порядке, внимательно следите за

Сбрасываемая вода не оставляет видимого блеска на поверхности моря. Помните, что вам не нужен фонарик, чтобы увидеть это. Выполнять сброс за борт необходимо только в светлое время суток.

Проверяйте и отслеживайте значения масла в воде (PPM) и IRD. Если IRD близок к 30 л / миля, вы не хотите, чтобы он пересек 30 л / миля и остановил операцию.В этом случае вы можете уменьшить скорость насоса, чтобы уменьшить расход. При уменьшении расхода уменьшается и IRD.

Контролируйте уровень поверхности раздела масло-вода с помощью ленты MMC или UTI. Это важно, потому что мы серьезно относимся к окружающей среде. Мы хотим остановить выброс за борт за несколько сантиметров до того, как мы достигнем поверхности масла. Это показывает нашу серьезность к сохранению окружающей среды. Также видно, что наша цель заключалась не в том, чтобы слить столько нефти, сколько мы можем, а в том, чтобы слить как можно больше чистой воды.

Purpose of ODME

Более того, мы не хотим портить нашу систему ODME, позволяя маслу проникать в систему.

8) Остановить сброс за борт

ODME остановится автоматически, когда IRD превысит 30 л / м.миль или если мы превысим предел общего сброса масла. Но мы должны быть готовы остановить ODME и вручную. Мы должны остановить сброс за борт вручную, если произойдет одно из следующих событий

  • Мы достигли уровня интерфейса
  • Быстрое увеличение PPM.Мы можем продолжить, если уверены, что граница раздела нефть-вода еще очень далеко.
  • Мы видим масляный блеск на поверхности моря

9) Не запускайте ODME несколько раз

Если ODME останавливается автоматически из-за того, что IRD превышает 30L / NM, мы не должны запускать ODME снова. Некоторые люди снова запускают ODME, чтобы проверить, могут ли они по-прежнему уменьшить количество на борту. Даже когда вы можете утверждать, что делаете это через ODME, вы на самом деле ненамеренно осуждаете МАРПОЛ.Многие суда были задержаны Парижским меморандумом о взаимопонимании за неоднократные попытки запустить ODME. Задержание имеет логику и следующие причины

  • При нескольких запусках оператор пытается выбросить за борт как можно больше масла
  • После автоматической остановки ODME оператору необходимо подождать еще 24 часа для стабилизации, чтобы снова запустить ODME. Это связано с тем, что, если уровень смеси масло / вода будет очень низким, при рециркуляции она будет взбалтываться. Теперь, чтобы вода отделилась от масла, нам нужно подождать 24 часа.

Но если ODME остановился из-за какой-либо ошибки, когда уровень воды все еще был высоким, нет необходимости ждать еще 24 часа для установления времени.

9) Выполните цикл очистки

Каждый раз, когда ODME останавливается, запускается цикл очистки. Но если он не запускается автоматически, мы можем запустить цикл очистки вручную.

10) Закройте все клапаны и систему

После завершения операции ODME мы можем закрыть все клапаны и подачу электроэнергии.Затем мы можем сделать запись в журнале нефтяных операций по этой операции.

Заключение

Было зафиксировано множество задержаний и сотни наблюдений за неправильным использованием ODME. Эти задержания также включают умышленное неправильное функционирование ODME.

Было немного случаев, когда моряки обходили ODME, даже когда ODME находился в идеальной форме и работал. Причина в том, что моряки иногда считают, что такое оборудование, как ODME, сложно в эксплуатации.

Но если мы хорошо знаем наше оборудование, оно не только будет казаться простым в эксплуатации, но и будет работать безупречно.

.

Как работает солнечная электростанция?

Солнечная электростанция — это любой тип объекта, который преобразует солнечный свет либо напрямую, как фотоэлектрические установки, либо косвенно, как солнечные тепловые электростанции, в электричество.

Они бывают разных «вкусов», в каждом из которых используются отдельные методы, позволяющие использовать силу солнца.

В следующей статье мы кратко рассмотрим различные типы солнечных электростанций, которые используют животворный солнечный свет солнца для производства электроэнергии.

1. Фотогальваника

Фотогальванические электростанции используют большие площади фотоэлементов, известных как фотоэлектрические или солнечные элементы, для прямого преобразования солнечного света в полезную электроэнергию. Эти элементы обычно изготавливаются из кремниевых сплавов и являются технологией, с которой большинство людей знакомо — есть вероятность, что у вас есть один на вашей крыше.

Сами панели бывают разных форм:

— Кристаллические солнечные панели — как следует из названия, эти типы панелей сделаны из кристаллического кремния.Они могут быть монокристаллическими, поли- или поликристаллическими. Как показывает практика, монокристаллические версии более эффективны ( около 15-20%, ), но дороже, чем их альтернативы (как правило, имеют КПД 13-16%, ), но со временем прогресс сокращает разрыв между ними.

— Тонкопленочные солнечные панели. Эти типы панелей состоят из ряда пленок, которые поглощают свет в различных частях электромагнитного спектра. Как правило, они изготавливаются из аморфного кремния (aSi), теллурида кадмия (CdTe), сульфида кадмия (CdS) и диселенида меди, индия (галлия).Этот тип панелей идеально подходит для применения в качестве гибких пленок на существующих поверхностях или для интеграции в строительные материалы, такие как кровельная черепица.

Эти типы станций вырабатывают электроэнергию, которая затем, как правило, напрямую подается в национальную сеть.

ФЭ-панель в Марке, Италия. Источник: CA ‘Marinello 1 / Flickr

Эти типы электростанций обычно состоят из следующих основных компонентов: —

— Солнечные панели, преобразующие солнечный свет в полезное электричество.Они, как правило, генерируют постоянный ток напряжением до 1500 В ;

— Этим предприятиям нужны инвесторы для преобразования постоянного тока в переменный ток

— У них обычно есть какая-то система мониторинга для контроля и управления заводом и;

— Они напрямую подключены к какой-либо внешней электросети.

— Если установка вырабатывает более 500 кВт и , они обычно также используют повышающие трансформаторы.

1.1 Как работает солнечная фотоэлектрическая электростанция?

Солнечные фотоэлектрические электростанции работают так же, как небольшие бытовые фотоэлектрические панели или крошечные фотоэлектрические панели на вашем калькуляторе, но на стероидах.

Большинство солнечных фотоэлектрических панелей изготовлено из полупроводниковых материалов, обычно из кремния. Когда фотоны солнечного света попадают на полупроводниковый материал, генерируются свободные электроны, которые затем могут течь через материал, создавая постоянный электрический ток.

Это известно как фотоэффект в физике. Затем постоянный ток необходимо преобразовать в переменный ток (AC) с помощью инвертора, прежде чем его можно будет напрямую использовать или подавать в электрическую сеть.

Фотоэлектрические панели отличаются от других солнечных электростанций, поскольку они используют фотоэффект напрямую, без необходимости в других процессах или устройствах.Например, не нужен жидкий теплоноситель, такой как вода, как в солнечных тепловых установках.

Фотоэлектрические панели не концентрируют энергию, они просто преобразуют фотоны в электричество, которое затем передается в другое место.

2. Солнечные тепловые электростанции

Солнечные тепловые электростанции, с другой стороны, фокусируют или собирают солнечный свет таким образом, чтобы генерировать пар для питания турбины и выработки электроэнергии. Солнечные тепловые электростанции также можно разделить на три различных типа: —

2.1 Линейные, параболические желобные солнечные тепловые и солнечные электростанции

Это наиболее распространенная форма солнечной электростанции, которая характеризуется использованием полей либо линейных U-образных параболических желобных коллекторов, либо солнечных тарелок. Эти типы объектов обычно состоят из большого «поля» параллельных рядов солнечных коллекторов.

Обычно они состоят из трех дискретных типов систем:

2.1.1. Системы параболических желобов

В параболических желобах используются отражатели в форме параболы, которые способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100-кратных нормальных уровней солнечного света.Этот метод используется для нагрева особого типа жидкости, которая затем собирается в центральном месте для генерирования перегретого пара под высоким давлением.

Эти системы наклоняются, чтобы следить за солнцем в течение дня. Благодаря своей параболической форме, эти отражатели способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100 раз нормальной интенсивности солнечного света.

Самая долго действующая солнечная тепловая электростанция в мире, система производства солнечной энергии (SEGS) в пустыне Мохаве, Калифорния, является одной из таких электростанций.Первый завод, SEGS 1, был построен в 1984 году и проработал до 2015 года, а второй, SEG 2, работал с 1984 по 2015 год.

Пример системы параболического желоба. Источник: USA.Gov/Wikimedia Commons

Последняя построенная электростанция, SEGS IX, с мощностью выработки электроэнергии 92 мегаватт (МВт) , была введена в эксплуатацию в 1990 году. В настоящее время существует семь действующих станций SEGS с общей мощностью. 357 МВт — это делает ее одной из крупнейших солнечных ТЭЦ в мире.

2.1.2. Как это работает?

Эти солнечные тепловые электростанции работают за счет фокусировки солнечного света от длинных параболических зеркал на приемные трубки, которые проходят по длине зеркала в их фокусной точке. Эта концентрированная солнечная энергия нагревает жидкость, которая непрерывно течет по трубкам.

Эта нагретая жидкость затем направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для выработки электроэнергии.

2.2. Линейные концентрирующие системы

Линейные концентрирующие системы, иногда называемые отражателями Френеля, также состоят из больших «полей» зеркал, отслеживающих солнце, которые, как правило, выровнены в направлении север-юг для максимального захвата солнечного света.Эта установка позволяет рядам зеркал отслеживать солнце с востока на запад в течение дня.

2.2.1. Как это работает?

Подобно своим собратьям с параболическими зеркалами, линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных U-образных зеркал. Однако, в отличие от параболических систем, в линейных системах отражателей Френеля приемная труба размещается над несколькими зеркалами, чтобы обеспечить большую мобильность зеркал при отслеживании солнца.

В системах такого типа используется эффект линзы Френеля, который позволяет использовать большое концентрирующее зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием.Такая установка позволяет подобным системам фокусировать солнечный свет примерно в 30 раз нормальной интенсивности.

2.3. Солнечные тарелки и двигатели

В солнечных тарелках также используются зеркала для фокусировки солнечной энергии на коллекторе. Они, как правило, состоят из очень больших спутниковых антенн, покрытых мозаикой из маленьких зеркал, которые фокусируют энергию на приемнике в фокусной точке.

2.3.1. Как это работает?

Подобно параболической и линейной системам, зеркальная поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловом приемнике в фокусе антенны.Этот ресивер передает выделяемое тепло двигателю-генератору.

Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелка / двигатель, является двигатель Стирлинга. Нагретая жидкость из приемника посуды используется для перемещения поршней в двигателе для создания механической энергии.

Эта механическая энергия затем поступает в генератор или генератор переменного тока для выработки электроэнергии.

Солнечные антенны / двигатели всегда направлены прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе антенны.Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и она имеет температуру рабочей жидкости выше 749 градусов Цельсия .

Электростанция с линейным отражателем Френеля. Источник: energy.gov

Электрогенерирующее оборудование может быть установлено либо непосредственно в центральной точке антенны (отлично подходит для удаленных мест), либо собрано из множества тарелок и выработки электроэнергии, происходящей в центральной точке.

Армия США разрабатывает модель 1.Система мощностью 5 МВт на складе армии Туэле в штате Юта с 429 солнечными антеннами двигателя Стирлинга.

3. Башни на солнечной энергии

Башни на солнечной энергии представляют собой интересный метод, в котором от сотен до тысяч плоских зеркал, отслеживающих солнце (гелиостатов), отражается и концентрируется солнечная энергия на центральной башне. Этот метод позволяет концентрировать солнечный свет в 1500 раз , чем это обычно возможно только от прямых солнечных лучей.

Интересный пример такого типа электростанции можно найти в Юлихе, Северный Рейн-Вестфалия, Германия.Комплекс расположен на площади 18000 квадратных километров , на которой размещено более 2000 гелиостатов , которые фокусируют солнечный свет на центральной башне высотой 60 метров и высотой .

Министерство энергетики США и другие электроэнергетические компании построили и эксплуатировали первую демонстрационную солнечную электростанцию ​​недалеко от Барстоу, Калифорния, в 1980-х и 1990-х годах.

Некоторые в настоящее время также находятся в разработке в Чили.

Башня солнечной энергии Иванпа. Источник: Aioannides / Wikimedia Commons

Сегодня в США.С., в эксплуатации находятся три солнечные электростанции. Это объект солнечной энергии 392 МВт, Ivanpah в Айвенпа-Драй-Лейк, Калифорния, проект солнечной энергии 110 MW Crescent Dunes в Неваде и 5 MW Sierra Sun Tower в пустыне Мохаве, Калифорния.

3.1. Как это работает?

Концентрированная солнечная энергия используется для нагрева воздуха в градирне до 700 градусов Цельсия . Тепло улавливается котлом и используется для производства электроэнергии с помощью паровой турбины.

Некоторые башни также используют воду в качестве теплоносителя. В настоящее время исследуются и испытываются более совершенные системы, в которых будут использоваться соли нитратов из-за их более высоких свойств теплопередачи и хранения по сравнению с водой и воздухом.

Возможность аккумулирования тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

Эти солнечные электростанции идеально подходят для работы в районах с неблагоприятными погодными условиями.Они используются в пустыне Мохаве в Калифорнии и выдерживают град и песчаные бури.

4. Солнечный пруд

Солнечные пруды Солнечные электростанции используют бассейн с соленой водой, который собирает и накапливает солнечную тепловую энергию. Он использует технику, называемую технологией градиента солености.

Этот метод действует как тепловая ловушка в пруду, которую можно использовать напрямую или хранить для дальнейшего использования. Такая электростанция используется в Израиле на электростанции Бейт-ха-Арава с 1984 года.

Есть и другие примеры в Бхудже в Индии, строительство которых было завершено в 1993 году.

Источник: Quora

4.1. Как это работает?

Солнечные пруды используют большой объем соленой воды для сбора и хранения солнечной тепловой энергии. Соленая вода естественным образом образует вертикальный градиент солености, известный как галоклин, с водой низкой солености вверху и водой высокой солености внизу.

Уровни концентрации соли увеличиваются с глубиной, и, следовательно, плотность также увеличивается от поверхности до дна озера, пока раствор не станет однородным на заданной глубине.

Принцип довольно прост. Солнечные лучи проникают в пруд и в конечном итоге достигают дна бассейна.

В обычном пруду или водоеме вода на дне водоема нагревается, становится менее плотной и поднимается вверх, создавая конвекционное течение. Солнечные водоемы предназначены для того, чтобы препятствовать этому процессу, добавляя соль в воду, пока нижние уровни не станут полностью насыщенными.

Поскольку вода с высокой соленостью не смешивается легко с водой с низкой соленостью над ней, конвекционные потоки содержатся в каждом отдельном слое, и между ними происходит минимальное перемешивание.

Этот процесс концентрирует тепловую энергию и снижает потери тепла из воды. В среднем вода с высокой соленостью может достигать 90 градусов Цельсия , а слои с низкой соленостью поддерживают около 30 градусов Цельсия .

Эту горячую соленую воду можно откачать для использования в производстве электроэнергии, через турбину или в качестве источника тепловой энергии.

.

солнечных батарей | Определение, принцип работы и разработка

Солнечный элемент , также называемый фотоэлектрическим элементом , любое устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электрическую посредством фотоэлектрического эффекта. Подавляющее большинство солнечных элементов изготавливается из кремния — с повышением эффективности и снижением стоимости, поскольку материалы варьируются от аморфных (некристаллических) до поликристаллических и кристаллических (монокристаллических) форм кремния.В отличие от батарей или топливных элементов, солнечные элементы не используют химические реакции и не требуют топлива для производства электроэнергии, и, в отличие от электрических генераторов, они не имеют движущихся частей.

Схема структуры солнечного элемента Обычно используемая структура солнечного элемента. Во многих таких ячейках абсорбирующий слой и задний переходный слой изготовлены из одного и того же материала. Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

Гаджеты и технологии: факт или вымысел?

Флэш-память чаще всего используется в портативных устройствах.

Солнечные элементы можно объединять в большие группы, называемые массивами. Эти массивы, состоящие из многих тысяч отдельных ячеек, могут функционировать как центральные электростанции, преобразовывая солнечный свет в электрическую энергию для распределения между промышленными, коммерческими и жилыми пользователями. Солнечные элементы в гораздо меньшей конфигурации, обычно называемые панелями солнечных батарей или просто солнечными панелями, были установлены домовладельцами на своих крышах, чтобы заменить или увеличить их обычное электроснабжение.Панели солнечных батарей также используются для обеспечения электроэнергией многих удаленных земных участков, где обычные источники электроэнергии либо недоступны, либо чрезмерно дороги в установке. Поскольку у них нет движущихся частей, которые могли бы нуждаться в обслуживании, или топлива, которое потребовало бы пополнения, солнечные элементы обеспечивают питание для большинства космических установок, от спутников связи и метеорологических спутников до космических станций. (Однако солнечной энергии недостаточно для космических зондов, отправляемых к внешним планетам Солнечной системы или в межзвездное пространство, из-за распространения лучистой энергии с удалением от Солнца.) Солнечные элементы также используются в потребительских товарах, таких как электронные игрушки, карманные калькуляторы и портативные радиоприемники. Солнечные элементы, используемые в устройствах такого типа, могут использовать искусственный свет (например, от ламп накаливания и люминесцентных ламп), а также солнечный свет.

Международная космическая станция Международная космическая станция (МКС) была построена секциями, начиная с 1998 года. К декабрю 2000 года основные элементы частично завершенной станции включали построенный в США соединительный узел Unity и два блока российского производства — «Заря». силовой модуль, и Звезда — начальные жилые помещения.Российский космический корабль, на борту которого находился первый экипаж из трех человек, пришвартован в конце «Звезды». Фотография сделана с космического корабля «Индевор». Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Изучите способы сделать солнечные элементы более эффективными, действенными и доступными Узнайте об усилиях по повышению эффективности солнечных элементов. Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц См. Все видеоролики к этой статье

Хотя общее производство фотоэлектрической энергии незначительно, оно, вероятно, увеличится по мере сокращения ресурсов ископаемого топлива.Фактически, расчеты, основанные на прогнозируемом мировом потреблении энергии к 2030 году, показывают, что глобальные потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечных панелей, работающих с 20-процентной эффективностью и покрывающих лишь около 496 805 квадратных километров (191 817 квадратных миль) поверхности Земли. Потребности в материалах будут огромными, но выполнимыми, поскольку кремний является вторым по распространенности элементом в земной коре. Эти факторы побудили сторонников солнечной энергии предвидеть будущую «солнечную экономику», в которой практически все потребности человечества в энергии будут удовлетворяться за счет дешевого, чистого, возобновляемого солнечного света.

Структура и работа солнечных элементов

Солнечные элементы, независимо от того, используются ли они в центральной электростанции, спутнике или калькуляторе, имеют одинаковую базовую структуру. Свет проникает в устройство через оптическое покрытие или антиотражающий слой, который сводит к минимуму потери света на отражение; он эффективно улавливает свет, падающий на солнечный элемент, способствуя его передаче нижним слоям преобразования энергии. Антиотражающий слой обычно представляет собой оксид кремния, тантала или титана, который образуется на поверхности ячейки методом центрифугирования или вакуумного осаждения.

солнечная энергия; солнечный элемент Солнечная энергетическая установка производит мегаватты электроэнергии. Напряжение генерируется солнечными элементами, изготовленными из специально обработанных полупроводниковых материалов, таких как кремний. Предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Три слоя преобразования энергии ниже антиотражающего слоя — это верхний переходной слой, абсорбирующий слой, составляющий сердцевину устройства, и задний переходный слой.Два дополнительных электрических контактных слоя необходимы для отвода электрического тока к внешней нагрузке и обратно в элемент, замыкая электрическую цепь. Электрический контактный слой на лицевой стороне ячейки, куда проникает свет, обычно присутствует в виде некоторой сетки и состоит из хорошего проводника, такого как металл. Поскольку металл блокирует свет, линии сетки должны быть настолько тонкими и широко разнесенными, насколько это возможно, без ухудшения сбора тока, производимого элементом. Задний электрический контактный слой не имеет таких диаметрально противоположных ограничений.Он должен просто функционировать как электрический контакт и, таким образом, покрывать всю заднюю поверхность ячеистой структуры. Поскольку задний слой также должен быть очень хорошим проводником электричества, он всегда выполняется из металла.

Поскольку большая часть энергии солнечного света и искусственного света находится в видимом диапазоне электромагнитного излучения, поглотитель солнечного элемента должен эффективно поглощать излучение на этих длинах волн. Материалы, которые сильно поглощают видимое излучение, относятся к классу веществ, известных как полупроводники.Полупроводники толщиной около одной сотой сантиметра или меньше могут поглощать весь падающий видимый свет; Так как переходные и контактные слои намного тоньше, толщина солнечного элемента по существу равна толщине поглотителя. Примеры полупроводниковых материалов, используемых в солнечных элементах, включают кремний, арсенид галлия, фосфид индия и селенид индия меди.

Когда свет падает на солнечный элемент, электроны в слое поглотителя возбуждаются из «основного состояния» с более низкой энергией, в котором они связаны с конкретными атомами в твердом теле, в более высокое «возбужденное состояние», в котором они может двигаться сквозь твердое тело.В отсутствие слоев, образующих переход, эти «свободные» электроны находятся в беспорядочном движении, и поэтому не может быть ориентированного постоянного тока. Однако добавление слоев, образующих переход, индуцирует встроенное электрическое поле, которое создает фотоэлектрический эффект. Фактически, электрическое поле обеспечивает коллективное движение электронам, которые проходят через слои электрического контакта во внешнюю цепь, где они могут выполнять полезную работу.

Материалы, используемые для двух слоев, образующих переход, должны отличаться от поглотителя, чтобы создавать встроенное электрическое поле и пропускать электрический ток.Следовательно, это могут быть разные полупроводники (или один и тот же полупроводник с разными типами проводимости), или они могут быть металлом и полупроводником. Материалы, используемые для создания различных слоев солнечных элементов, по существу те же, что и материалы, используемые для производства диодов и транзисторов твердотельной электроники и микроэлектроники ( см. Также Electronics: Optoelectronics). Солнечные элементы и микроэлектронные устройства используют одну и ту же базовую технологию. Однако при изготовлении солнечных элементов стремятся создать устройство большой площади, потому что вырабатываемая мощность пропорциональна освещенной площади.В микроэлектронике цель, конечно, состоит в том, чтобы создавать электронные компоненты все меньших размеров, чтобы увеличить их плотность и скорость работы в полупроводниковых кристаллах или интегральных схемах.

Фотогальванический процесс имеет определенное сходство с фотосинтезом, процессом, с помощью которого энергия света преобразуется в химическую энергию в растениях. Поскольку солнечные элементы, очевидно, не могут производить электроэнергию в темноте, часть энергии, которую они вырабатывают при свете, сохраняется во многих приложениях для использования, когда свет недоступен.Одним из распространенных способов хранения этой электроэнергии является зарядка электрохимических аккумуляторных батарей. Эта последовательность преобразования энергии света в энергию возбужденных электронов, а затем в запасенную химическую энергию поразительно похожа на процесс фотосинтеза.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.