Автономное водоснабжение частного дома — инструкция по обустройству

Отсутствие центрального водоснабжения не только в сельской местности и пригороде, но и на окраинах крупных или мелких городов, вынуждает собственников самостоятельно решать вопрос обеспечения водой своего жилья. Им приходится обустраивать автономное водоснабжение частного дома, используя различные технологии, основными из которых являются бурение скважин и выкапывание колодцев.

Основным фактором, влияющим на выбор метода водообеспечения, является стоимость проводимых работ, материалов и насосного оборудования. Следует отметить, что при удачном расположении водяных пластов и самостоятельном бурении неглубокой абиссинской скважины, финансовые расходы могут быть в сотни раз меньше, чем при обустройстве артезианской скважины, которое проводят коммерческие фирмы с использованием специальных буровых установок.

Рис.1 Автономное водоснабжение частного дома

Что такое автономное водоснабжение частного дома

Автономное водоснабжение предполагает обеспечение водой владельца участка с домом для бытовых и хозяйственных нужд вне зависимости от источников, размещенных за пределами частной территории или принадлежащих другим собственникам — линии центрального водоснабжения, уличных колонок и колодцев, общих артезианских скважин.

При этом собственник самостоятельно принимает решение и обустраивает за свои финансовые средства подходящий источник водозабора, устанавливает насосное оборудование, проводит в дом водопроводную магистраль, монтирует внутреннюю разводку вместе с водопотребляющим оборудованием.

Также владелец несет ответственность за чистоту используемых водных пластов, вопрос особенно актуален при водозаборе из артезианских скважин, водяные бассейны которых считаются стратегическими ресурсами. В его обязанности входит принятие мер по правильной консервации или ликвидации скважин во избежание загрязнения подземных водных источников.

Основные части системы автономного водоснабжения частного дома

Любое автономное водоснабжение частного дома включает в себя следующие основные составляющие:

Источник воды. Для забора воды можно задействовать наружные источники — реки, озера, ручьи, криницы, родники, но в индивидуальных домах их использование является редким исключением, в подавляющем большинстве случаев воду добывают из-под земли. Для этого бурят скважину или используют колодцы, применение которых для постоянного водоснабжения дома не столь эффективно, как монтаж скважинных шахт для доступа к водоносным пластам.

Водозаборное оборудование. Для подъема воды на поверхность и доставки ее потребителю используют электрические или ручные насосы, механические устройства устанавливают при небольшом водопотреблении, автоматические модели на электричестве ставят для постоянного водоснабжения домов или при больших объемах забора воды для бытовых и хозяйственных нужд.

Чтобы обеспечить автономное водоснабжение загородного дома, применяет погружные или наружные электрические насосы для скважины, особой популярностью у потребителей пользуются недорогие поверхностные насосные станции водоснабжения.

Рис.2 Автономное водоснабжение частного дома с колодцем схема

Автоматика и накопительные емкости. Работа электрических насосов невозможна без автоматизации их включения и выключения, защиты от холостого хода при отсутствии всасываемой воды. До этого в обвязку насосного агрегата устанавливают автоматические приборы управления (автоматику для скважины) — реле давления и холостого хода, а также гидроаккумулятор, компенсирующий гидроудары и увеличивающий время между циклами включения-отключения насоса.

Обвязка скважины. Для индивидуального водоснабжения дома чаще используют скважины, во многих случаях выходящую на поверхность обсадную трубу помещают в утепленную подземную кессонную камеру, накрываемую сверху герметичной крышкой. В кессоне обычно размещают поверхностные насосные станции, автоматику управления погружным электронасосом и гидроаккумулятор. Наверх обсадной трубы помещают специальный оголовок, к которому на тросе крепят электронасос и выводят через его центр напорную трубу для дальнейшего подключения к водопроводной магистрали.

Вторым распространенным методом подключения погружного электронасоса является использование специального адаптера, врезаемого в стенку обсадной колонны на расстоянии ниже глубины промерзания, в него вводят напорную трубу с одновременным подключением водопроводной линии.

Наружный и внутренний трубопровод. Для подвода воды из водного источника в дом используется трубопровод из полимерных материалов (закапывать металлические трубы в землю запрещено строительными нормативами). Для бытового наружного водопровода применяют трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД), поставляемые в бухтах длиной до нескольких сотен метров, их основной диаметр — 1 и 1 1/4 дюйма.

Рис. 3 Автономное водоснабжение частного дома через скважину — схема с монтажом

Внутреннюю водопроводную магистраль в доме чаще устраивают из современных полимерных материалов — полипропилена, сшитого полиэтилена (металлопластика), намного реже используют стальные и медные трубы.

Системы очистки. Питьевая вода из любого подземного источника нуждается в очистке, для этого применяются различные фильтры грубой и тонкой очистки, системы фильтрования от минеральных солей железа и марганца, аэрации, ультрафиолетового обеззараживания. В неглубоких скважинах на песке вода часто содержит песчаные и глиняные взвешенные частицы, в систему устанавливаются фильтры грубой и тонкой механической очистки от этих примесей. Минерализованную воду из артезианских скважин с высоким содержанием железа или марганца, солей калия и магния очищают дорогостоящими фильтрующими системами с использованием химических процессов и расходных материалов.

Сантехническая арматура и фитинги. Для слива воды из системы или препятствия ее оттоку, отключения отдельных участков, перенаправления потоков, в системе используется сантехническая арматура из запорных шаровых и вентильных кранов, обратных клапанов. Для соединения элементов водопровода между собой, подключения приборов, широко применяются компрессионные, прессовые и резьбовые фитинги.

Сантехнические приборы. Для подачи воды в дом устанавливают краны и смесители, к водорозеткам подключают сантехническое оборудование и бытовую технику.

Рис. 4 Автономное водоснабжение частного дома из разного вида скважин

Источник водоснабжения

Для водоснабжения дома на индивидуальном участке использует два основных источника — колодцы и скважины, последние устраивают чаще, они включают в себя следующие разновидности:

Артезианские. Самый дорогой вид скважин, глубина которых при бытовом бурении достигает 200 метров, так как артезианские бассейны относятся к стратегическим ресурсам, для их устройства требуются специальное разрешение и длительные согласования. При проведении буровых работ обсадной трубопровод погружается на глубину известняка, в котором размещен водоносный пласт, на его конце устанавливается дырочный фильтр.

Из-за большой глубины скважинной шахты обычно используется обсадная колонна с двумя трубами — металлической большого диаметра снаружи и внутренней пластиковой, также возможны варианты устройства из двух полимерных трубопроводов.

Артезианский источник отличается высоким напором и объемом (скоростью) восполнения водных ресурсов (дебитом скважины) от 10 кубических метров в час, ввиду отсутствия на дне глины и песка, вода очень чистая и поступает к потребителю без взвешенных примесей, срок службы скважины доходит до 50 лет.

Вследствие высокого напора водное зеркало расположено довольно близко к поверхности земли, поэтому для водозабора можно использовать наружные электронасосы и станции.

Самый существенный недостаток артезианской воды — повышенная минерализация, в большинстве случаев использовать воду можно только после очистки от железа или марганца, а также калиевых и магниевых солей. Так как при фильтрации используются химические реакции и требуются расходные материалы, цена фильтров довольно высока — это существенно повышает стоимость получаемой воды

Фирмы, занимающиеся буровыми работами, устанавливают расценки на свои услуги при бурении скважин 2000 — 3000 рублей за погонный метр с учетом установки обсадных колонн из одной или двух труб. Поэтому не сложно подсчитать, во что обойдется устройство глубокой артезианской скважины без монтажа ее обвязки, установки насосного оборудования, проведения водопроводной магистрали и прочих работ.

Рис. 5 Конструкция артезианской и скважины на песок

Скважина на песок. Скважины, доходящие до первого или второго водоносного слоя от поверхности земли, являются наиболее распространенными в бытовом использовании, их глубина лежит в пределах 15 — 60 метров. Обсадные колонны обычно устраивают из полимерных труб (непластифицированный поливинилхлорид НПВХ) различного диаметра, на нижнем конце устанавливается плотный фильтр для отсеивания мелких частиц песка.

Скважина обладает не слишком высоким напором и средним объемом подачи воды около 5 кубических метров в час, поэтому зеркало воды находится на довольно большом расстоянии от поверхности и для водозабора используют погружные электронасосы. Обычная скважина на песке способна обеспечить водой для хозяйственных и бытовых нужд среднестатистическую семью из 3-5 человек. Срок службы скважины зависит от размеров песчаных фракций, чем они крупнее, тем большее время прослужит скважина, обычно период функционирования составляет 5 — 15 лет.

Основной недостаток скважины на песке связан с загрязненностью воды взвешенными песчаными фракциями, поэтому в водопровод обязательно устанавливают фильтр грубой механической очистки от песка, при необходимости дальнейшую фильтрацию производят фильтрами тонкой очистки.

Также скважина на песке должна постоянно находиться в эксплуатации, при длительном отсутствии водозабора происходит ее заиливание и для ввода в работу источник нуждается в прокачке.

Рис. 6 Стоимость буровых работ

Абиссинские скважины. Вышеуказанные виды бурения осуществляют специализированные фирмы с высокотехнологичным оборудованием и техникой, услуги которых обходятся довольно дорого и доступны не всем домовладельцам. В этом случае выходом из положения является бурение бюджетной абиссинской скважины своими руками или с помощью народных умельцев, специализирующихся на данных работах.

Глубина самодельных скважин может достигать 40 метров, при проходке используется методика гидравлического бурения, заимствованная из промышленной технологии буровой проходки. При проведении работ бур располагается на конце полой трубы с резьбой, в которую под напором подается вода, при заглублении в землю производят накручивание последующих трубных отрезков, их длина обычно не превышает 2 метров. Вращение бура производят вручную, скважинный канал до воды бурят в течение дня (если не натыкаются на подземную плиту или крупный камень), стоимость проделанных работ не превышает 100 у.е.

Диаметр бура для облегчения проходки не превышает 2-х дюймов, поэтому вместо обсадной колонны используется водопроводная труба из полиэтилена низкого давления (ПНД) с фильтром на конце – можно даже сразу подключить ее к насосу. При другом варианте обсадную трубу обрезают и в нее вставляют напорный рукав, идущий к поверхностной насосной станции.

Так как для забора воды из абиссинки используется только наружное оборудование (в основном применяют насосные станции), расстояние до зеркала воды от поверхности не должно опускаться ниже предельного уровня в 9 метров.

Рис. 7 Автономное водоснабжение частного дома с насосными станциями

Абиссинская скважина вследствие невысокой глубины залегания обладают самым низким дебитом, не превышающим 3³ м/ч, этого достаточно для обеспечения водой семьи из 2 — 3 человек. Если при монтаже фильтр обсадной трубы располагается в центре водоносного пласта и не заглублен в глинисто-песчаное дно, то поступающая вода из скважины довольно чистая и нуждается лишь в профилактической очистке. Иногда обсадная колонна располагается на дне водоносного слоя, в этом случае воду придется пропускать через систему фильтров грубой и тонкой очистки от механических примесей.

Колодец не слишком удобен для обеспечения постоянного водоснабжения жилого дома, проще и дешевле пробурить скважину своими руками. В отличие от бурения, колодец имеет следующие преимущества: его удобно очищать от заиливания, увеличивая тем самым срок его службы от 20 и более лет, а при отсутствии электричества или поломках насосного оборудования всегда можно достать воду ведром.

Чаще для устройства колодца берутся бетонные кольца диаметром около 1 метра, при использовании специальной техники и даже ручными способами их можно установить на глубину до 30 метров.

Колодцы обладают дебитом, сравнимым с абиссинскими источниками, их вода при заборе для постоянного водоснабжения также нуждается в очистке от механических примесей.

Рис. 8 Конструкция центробежного погружного насоса Pedrollo 4SR

Оборудование и материалы

Любой автономный водопровод нуждается в водозаборном оборудовании, при этом нет смысла приобретать ручные механические модели, когда стоимость современных бюджетных электрических насосов составляет 20 у.е. (вибрационные модели).

Для закачки воды используются две основные разновидности электронасосов: поверхностные и погружные, большинство функционирует по центробежному принципу действия, который отличается высоким коэффициентом полезного действия (КПД) и возможностью работы со слегка замутненной водой. В устройствах центробежного принципа действия вода всасывается через центральный патрубок, попадая на ось дискового колеса, и выталкивается через боковой отвод рабочей камеры его радиально изогнутыми лопастями.

Поверхностные модели всасывает воду с глубины не более 9 метров, для удобства использования в быту они поставляются в торговую сеть в составе насосных станций, включающих в себя гидроаккумулятор, манометр и реле давления. Большинство центробежных поверхностных бытовых станций имеют максимальный объем подачи не более 5 м.куб./ч. и напор до 50 м., в основном они предназначены для закачивания чистой воды.

Погружные электронасосы центробежного принципа действия обладают наивысшим КПД из всех модификаций, достигающим 65% у дорогих высокопроизводительных приборов европейского производства (Grundfos).

Погружные устройства могут включать в себя значительное количество ступеней, постепенно повышающих напор внутри корпуса агрегата, его максимальное значение в бытовых модификациях достигает 300 м. с предельным объемом подачи 20 м.куб./ч. Значительное количество глубинных центробежных электронасосов могут работать с замутненным жидкостями при температуре воды, не превышающий +35 С.

Рис. 9 Вибрационная помпа — устройство

Помимо центробежных глубинных электронасосов, для водозабора используются агрегаты с иным принципом действия, их основные виды:

Вибрационные. В помпах данного типа всасывание воды происходит за счет движения якоря электромагнитной катушки при подаче на ее обмотку переменного напряжения в 220 вольт. На штоке якоря закреплен поршень, который втягивает воду через ряд отверстий, расположенных в корпусе и перекрываемых обратным клапаном, при обратном движении поршня клапан препятствует оттоку воды из корпуса насоса.
Вибрационные модели относятся к бюджетным видам (их стоимость начинается с 20 у.е.), в типовых моделях максимальный объем подачи не больше 1,5³ м/ч, а предельный напор 80 м, их коэффициент полезного действия из всех видов электронасосов самый низкий и не превышает 40%.
Как видно из характеристик, электронасосы вибрационного принципа действия имеют слишком низкие параметры для применения в качестве агрегата для постоянного водоснабжения жилого дома, их чаще используют в хозяйственных целях — полив огородов, наполнение емкостей водой, дренаж и промывка скважин и колодцев, наполнение и опорожнение бассейнов и искусственных прудов.
Рис. 10 Шнековый винтовой глубинный насос

Винтовые. Бытовые винтовые (шнековые) электронасосы работают по принципу архимедова винта, их стандартная конструкция — электродвигатель в нижней части с валом, направленным вверх, на котором закреплен всасывающий и выталкивающий воду винт, перемещающийся в резиновой муфте.
Забор воды происходит в верхней части электронасоса через фрагментированные отверстия. Винтовые агрегаты имеют КПД не более 50%, бытовые модификации выдают напор до 100 м. при максимальном объеме подачи в 15 м. куб./ч.

Отличительной особенностью винтовых моделей является их способность откачивать сильно замутненную воду и вязкие жидкости.

Вихревые. В вихревых устройствах вода поступает на рабочее колесо с прямыми радиальными лопастями, которое вращается в рабочей камере с минимальными зазорами между стенками — из-за этого вихревые модификации работают только с чистой водой. В бытовых приборах двигатель расположен в нижней части, а на находящимся вверху валу закреплено рабочее колесо, на которое поступает вода через боковую диафрагмированную сетку.
При вращении колеса его лопасти всасывают и выталкивают воду через выходной патрубок, расположенный в верхней части вертикально погруженного электронасоса. Представленные на рынке бытовые модели характеризуются средними техническими показателями — их напор не превышает 100 м. при объемах подачи не более 5³ м/ч.

Читайте также:  Паяльник для полипропиленовых труб — виды, особенности, цены

Рис. 11 Вихревой насос Pedrollo — конструкция

При использовании погружных глубинных электронасосов для обеспечения их автоматической работы и контроля, предохранения от выхода из строя, уменьшения временных интервалов между циклами включения-отключения, используются следующие приборы:

Реле давления. Включается в цепь питания электронасоса, автоматизируя его работу — при превышении давления в системе выше допустимого, напор воды на его внешнюю мембрану через пружинно-рычажную систему размыкает внутренние контакты и цепь электропитания насоса. Всасывающий агрегат отключается, и закачка воды в систему прекращается, при водопотреблении давление в системе падает, внутренние контакты реле замыкают цепь и насос включается, начиная закачивать воду.

Реле сухого хода. Прибор служит для защиты глубинного электронасоса от перегрева обмотки при работе без воды, включается в питающую насос цепь и работает по обратному с реле давления принципу. При понижении напора в системе ниже порога его срабатывания, внутренние контакты размыкают питающую цепь насоса и он отключается.

Рис. 12 Реле давления и сухого хода — подключение

Гидравлический аккумулятор. Гидроаккумулятор для систем водоснабжения представляет собой металлический бак с размещенной внутри резиновой мембраной, которая при включенном электронасосе заполняется водой. Накопительный бак является важнейшим узлом водопроводной магистрали, одновременно выполняющим несколько функций:

Предохраняет магистраль от гидроударов при включении и отключении электронасоса, компенсируя их эластичной резиновой оболочкой.

Увеличивает время между циклами включения-отключения насоса, отдавая в систему накопленный водный запас — это продлевает срок эксплуатации оборудования.

Запасает воду, что позволяет использовать ее некоторое время при неисправностях или пропадании электричества.

Манометр. Обязательный элемент любой водопроводной системы, в которую всегда устанавливают манометр, прибор позволяет контролировать напор, а также настраивать реле давления и холостого хода.

Рис. 13 Гидроаккумулятор и манометр — подключение

Как создать собственный водопровод — варианты

Обустраивая автономное водоснабжение частного дома определяющее значение имеют финансовые средства, их размер предполагает следующие варианты монтажа систем водоснабжения:

Абиссинская скважина. Самый бюджетный и быстрый вариант устройства индивидуального водоснабжения при неглубоком залегании межпластового водоносного слоя, скважину бурят рядом с домом ручным способом. Бурение обходится довольно дешево, а сам процесс занимает не более одного дня, вместо обсадных труб большого диаметра используется ПНД трубопровод с фильтром на конце.  Для водозабора применяется поверхностная насосная станция, размещаемая в подвале жилого дома, она может подсоединяться к обсадной трубе через трубопровод такого же диаметра с помощью компрессионных муфт или угловых фитингов.

Колодец. Более дорогостоящим вариантом для постоянного водозабора является колодец, который обычно устраивают из бетонных колец, их альтернатива — пластиковые высокопрочные трубы большого диаметра, слишком дороги и не получили широкого распространения (в основном их применяют для реставрации колодезных источников). После монтажа колодца для обеспечения водозабора в него погружают глубинный колодезный насос с поплавком или подключают поверхностный электронасос, расположенный в доме или сарае.

При использовании в зимнее время рядом с колодцем прорывают траншею ниже глубины замерзания грунта, в боковой стенке делают отверстие и пропускают через него напорный трубопровод от погружного насоса или насосной станции. К выходу напорной трубы подключают водопроводную линию ПНД, идущую в дом, если глубина залегания недостаточна, ее изолируют утеплителем, например, скорлупой для труб из пенополиуретана, также в напорную трубу часто помещают электрический нагревательный кабель. Следует отметить, использование колодца для постоянного водоснабжения является слишком неудобным вариантом, он более рассчитан на ручной забор воды ведрами.

Рис. 14 Оборудование для устройства абиссинки

Скважина на песке. Самый распространенный вариант обустройства индивидуального водоснабжения, относится к средней ценовой категории и по карману практически каждому собственнику, ведь большинство обладателей загородных коттеджных домов являются довольно состоятельными людьми. При монтаже скважин на песке используются два варианта их обвязки.

Установка кессонной камеры. Обустройство с кессоном применяется, когда зеркало воды находится близко к поверхности и для водозабора используется поверхностная насосная станция, которая размещается рядом со скважинным оголовком. Многие домовладельцы устраивают кессон и для погружных насосов, подвешивая их к скважинному оголовку и устанавливая в камере вспомогательное оборудование (реле холостого хода и давления, гидроаккумулятор) хотя в настоящее время имеется более простой и удобный способ их подключения.
В стенке кессона проделывают отверстие ниже глубины промерзания для подвода водопроводной трубы ПНД в дом по прорытой на такую же глубину траншее, верх герметично закрывают крышкой, для хозяйственных нужд выводят наружу отвод с запорным краном. Обычно кессоны утепляют или используют готовые пластиковые кессоны, зимой воду обогревают погруженным в напорную трубу электрическим кабелем, в некоторых случаях водопроводную трубу ПНД термоизолируют вспененной полимерной скорлупой.

Рис. 15 Выкапывание колодцев с помощью спецтехники

Подключение через скважинный адаптер. Более экономный способ спускания в скважину и подсоединения погружных глубинных насосов к водопроводу — использование скважинного адаптера, размещаемого на боковой стенке обсадной трубы. При его установке в стенке верхней металлической трубы прорезают сквозное отверстие на уровне ниже глубины замерзания, закрепляют в нем одну из частей адаптера.
К другой части прикручивают напорную трубу от электронасоса и опускают ее в скважину на монтажной трубе, вставляя ответную часть адаптера в закрепленную на обсадной колонне деталь через соединение ласточкин хвост. Затем монтажную трубу выкручивают, закрывают обсадную колонну верхней крышкой, подключают к адаптеру идущий в дом водопровод из ПНД, помещенный в траншею, после чего все выемки засыпают землей, для борьбы с замерзанием воды используют подогревающийся электрокабель.

Артезианская скважина. Самый дорогой способ водоснабжения, экономическая эффективность которого оправдана только в случае обеспечения водой нескольких индивидуальных домов. Так как зеркало воды из-за высокого давления слоя земли на водяной пласт находится довольно близко к поверхности (в некоторых случаях вода даже вытекает наружу) для водозабора можно использовать поверхностную насосную станцию.

Как и для песчаных скважин, она может быть размещена в утепленной кессонной камере, в которой вместе с необходимым оборудованием часто размещают погружной электронасос, подвешиваемый за оголовок. Также погружной насос может подключаться через адаптер, его использование эффективно при значительных объемах водозабора, рассчитанных на большую семью или водообеспечение нескольких домов.

Рис. 16 Бурение скважин установками различного типа

Расчеты системы водоснабжения

Главная задача расчетов системы водоснабжения — определение параметров используемого погружного или поверхностного электронасоса, применяемого для подачи воды в водопроводную линию. Основными данными, которые необходимо установить, являются объем перекачиваемой жидкости и создаваемый устройством напор.

Необходимый объем подачи зависит от количества проживающих в доме людей, для семьи из 3 — 5 человек достаточно 4³ м/ч, если вода постоянно используется для полива и хозяйственных нужд, из кессона выводится отдельный трубопровод с запорным краном и объем подачи должен составлять около 5³ м/ч.

При официальном бурении коммерческими фирмами выдается паспорт на скважину, в котором указан ее дебит, если буровые работы производятся своими руками, дебит можно определить экспериментально нижеприведенным способом.

Вначале замеряют уровень воды в источнике, используя для этого сухую веревку с грузом, после его погружения в воду веревку извлекают наружу и отмеряют расстояние от водного отпечатка до точки, которая находилась на краю скважины, затем приступают к измерению подачи.

Для этого берут емкость известного объема, например 20-ти литровую канистру, а погружной насос или патрубок поверхностной станции (их можно взять напрокат, при этом параметры объема подачи должны превосходить нужное значение) погружают в скважину.

Наливают в канистру воду через шланг с запорным винтовым вентилем (его устанавливают в среднее положение), засекая секундомером время ее заполнения. К примеру, если канистра наполняется за 30 секунд, объем перекачиваемой жидкости составляет 40 литров в минуту или 2400 литров в час, что соответствует стандартным единицами объема подачи в 2,4³ м/ч. Воду из скважины сливают в течение 30 минут и измеряют в ней уровень водного зеркала приведенным выше способом.

Если он не изменился или упал незначительно, вентиль приоткрывают, а процедуру заполнения емкости и измерение временных интервалов повторяют, снова сливая воду после замеров в течение 30 минут. Таким образом, после нескольких измерений экспериментально определяют реальный дебит скважины, при котором уровень воды в источнике падает в пределах допустимых значений. К примеру, не более 25 метров, если планируется использовать для водозабора популярный погружной электронасос отечественного производства Джилекс с предельной глубиной погружения под зеркало воды до 30 метров.

В случае с поверхностным насосом падение уровня воды должно быть существенно меньше, ведь предельная глубина всасывания составляет 9 метров и опускание воды при водозаборе не должно превышать этот предел. Это значит, что в одном и том же источнике погружной насос способен обеспечить больший объем подачи, чем поверхностная насосная станция, за счет возможности работы при значительном понижении динамического уровня (во многих моделях его предельная глубина погружения под воду составляет 80 м).

Рис. 17 Таблица гидравлических потерь на 100 метров длины трубопровода, выраженных в метрах (нижняя графа)

Напор является вторым основным параметром, который учитывают при выборе модели электронасоса, его можно рассчитать самостоятельно по простой формуле. В уравнении учитываются расстояние и высота, на которое подается вода, потери давления в системе из-за ее гидравлического сопротивления и напор, который необходимо обеспечить для функционирования внутренней водопроводной сети. Существует несколько разновидностей расчетных формул, одна из них имеет следующий вид:

H = P x 10 + Нв + Нг/10 + Нп (м.), где

H — рассчитываемая величина напора в метрах;

Нв — разница высот между входным патрубком электронасоса и точкой входа наружного трубопровода во внутридомовую водопроводную сеть;

Нг — длина горизонтального участка, при диаметре водопроводных труб из ПНД в 1 дюйм 10 метров горизонтального трубопровода приравниваются к 1 метру вертикального водного столба, что и отображено в формуле;

Нп — потери в водопроводной магистрали, выраженные в метрах. Они зависят от материала изготовления трубопровода, его диаметра, объема прокачиваемой жидкости, количества колен, тройников, обратных клапанов и запорных вентилей.

Для примера, подберем погружной насос для семьи из 3 — 5 человек с объемом подачи 70 литров в минуту (4,2³ м/ч.), опущенный в колодец на глубину 20 метров, расстояние до дома с расположенным в цокольном этаже оборудованием составляет 50 метров, трубопровод сделан из ПНД с внутренним диаметром около 1 дюйма.

Обычно для корректной работы внутридомовой системы используются реле давления со стандартными значениями порогов срабатывания 1,4 — 2,8 атм., поэтому электронасос должен нагнетать в линию это давление, которое учитывается в формуле. Для расчета гидропотерь воспользуемся таблицей, в которой указаны потери на 100 метровом участке трубопровода (рис. 17) итак, окончательный результат расчетов:

Н = 3 х 10 + 20 + 50/10 + 0,18 х 70 = 67,6 (м.)

По напорным характеристикам (рис. 18, точка 1) подбираем подходящий электронасос, искомым параметрам соответствует колодезная модель Джилекс Водомет 110/110, которая при заданных параметрах будет работать с максимальной производительностью.

Рис. 18 Напорные характеристики колодезных насосов серии Джилекс Водомет

Этапы выполнения работ по подаче воды из скважины

Перед тем, как заняться обустройством скважины, полезно получить информацию о своем участке относительно расположения и глубины залегания водных пластов, для этого понадобится карта грунтовых вод района. Получить ее можно в архитектурном комитете, службах по землеустройству, в геологоразведывательных организациях.

Если карты нет или она не подходит, следует обратить внимание на соседние участки — можно выяснить тип используемых соседями водозаборных источников, глубину залегания подземных водных пластов, качество воды.

Третий метод — проведение пробного бурения, которое делают коммерческие организации по цене около 1000 руб за погонный метр, можно обратиться к индивидуальщикам, осуществляющим ручное гидробурение глубиной до 40 метров, по окончании буровых работ воду из источников нужно обязательно проверить в санитарных службах.

После нахождения ответа на вопрос, какого типа скважина на участке позволяет получить требуемые объемы и качество воды, приступают к организации индивидуального водоснабжения в следующем порядке:

Бурят скважину, используя обсадную колонну из полимерных материалов для скважины на песке, и двойной обсадочный трубопровод для артезианского источника.

В зависимости от используемого насосного оборудования, удобства его расположения и обслуживания, устраивают кессонную яму из бетонных колец, полимерной или металлической емкости. Для этого выкапывают котлован и траншею ниже глубины промерзания грунта для трубопровода, идущего к дому, в яму устанавливают кессон, при необходимости его утепляют. При другом варианте соединяют напорную трубу из скважины с адаптером, установленным на стенке обсадной колонны ниже глубины промерзания грунта.

Рис. 19 Карта глубин колодцев Московской области

Помещают в кессон насосную станцию или одевают на обсадную трубу оголовок и опускают в скважину погружной электронасос, монтируют внутри оборудование, соединяют компрессионными муфтами напорную трубу от электронасоса с водопроводной линией.

Укладывают на дно траншеи водопроводную трубу ПНД (ее утепляют скорлупой из пеноматериалов, если она расположена выше глубины промерзания грунта) вводят ее в дом через гильзу, которую вставляют в отверстие, просверленное в фундаменте, соединяют наружный трубопровод ПНД с внутренним домовым из полипропилена ПП или металлопласта.

Производят засыпку кессонный ямы и траншеи, для повышения тепловой защиты используют керамзит или крупный щебень, сверху все выемки присыпают землей и укладывают ранее снятый дерн.

Далее монтируют внутренний водопровод, подключая к нему насосное оборудование, если оно размещено в доме, устанавливают водорозетки для подключения смесителей, бытовой техники и санитарно-технического оборудования.

Читайте также:  Труба стекловолокно для отопления полипропиленовая — виды, маркировка, монтаж

Подводка воды к дому и монтаж наружной водопроводной сети

Основные наружные работы, которые приходится проводить, монтируя индивидуальную водопроводную систему — установка кессона и укладка трубопровода в траншею, для проведения земляных работ можно использовать специальную технику, траншеекопатели, вырыть ямы вручную самостоятельно или с использованием труда наемных рабочих.

Проще всего установить кессон из готовых бетонных колец, сделать его на фирме под заказ из листовой стали или полимерных материалов, в последнем случае он редко нуждается в утеплении.

Рис. 20 Подключение электронасоса через адаптер — схема

Колодец и пластиковый кессон — порядок монтажа

Для устройства колодцев используют бетонные кольца с замком, наиболее ходовой типовой размер и марка — КСП 10-9, маркировка означает, что используется бетонное кольцо стеновое с пазом и внутренним диаметром 100 см. и высотой 90 см. Для проведения работ достаточно двух человек, устройство бетонного колодца состоит из следующей последовательности операций:

Выкапывают вручную яму необходимой глубины по вертикальному отвесу до достижения водоносного пласта, ее размер по окружности должен быть на 10-15 см. больше диаметра кольца. Иногда для проведения земляных работ используют специальную технику, которая с помощью бура большого диаметра прорезает землю под кольца. Грунт поднимают на поверхность ведром при помощи треноги или ворота, иногда используют электрическую лебедку.

Насыпают на дно мелкий щебень или гравий, который в дальнейшем используется в качестве фильтра, засыпку можно провести и после установки колец.

Привязывают первое кольцо за металлические ушки, в некоторых случаях при их отсутствии пробивают два отверстия в стенке, вставляют в них прочный арматурный стержень и закрепляют на нем веревку.

Опускают первое кольцо в шахту с помощью треноги или самодельного ворота (аналогичная конструкция используются для подъема воды из колодца), устанавливают его на дно и выравнивают по вертикальному уровню, подкладывая в нужных местах снизу камни, затем ушки обрезают болгаркой.

Далее опускают следующее кольцо, устанавливая его в замок предыдущего, если замковое соединение отсутствует, кольцо ставят на цементно-песчаный раствор, который насыпают на верхний обод.

Продолжают опускать кольца до полного монтажа всего колодца, по окончании работ пространство вокруг колонны заполняют землей, дыры в стенах и стыки замазывают цементно-песчаным раствором. Во избежание попадания грунтовых вод в источник, вдоль стенок вокруг верхнего кольца делают небольшую цементно-песчаную отмостку.

Иногда используют другую методику устройства колодцев, когда выемку грунта производят внутри колец, при этом вся колонна постепенно опускается под землю на нужную глубину под собственным весом.

Рис. 21 Устройство колодца из бетонных колец своими руками

Когда речь идет об установке кессона, чаще рассматривают три основных вида камер: из бетонных колец, стальных листов толщиной 3 — 6 мм. и пластика, при этом лучшим вариантом с точки зрения тепловой защиты являются полимерные емкости. Основными материалами их изготовления служат: полиэтилен ПЭ, непластифицированный поливинилхлорид НПВХ, полипропилен ПП и стекловолокно, стандартная толщина стенки 8 мм., вес колеблется в зависимости от размеров в пределах 100 кг.

Стандартный размер изделий — 1 м в диаметре при высоте 2 м, в некоторых моделях он может быть больше, пластиковые кессоны служат около 50 лет. Их стоимость колеблется в широких пределах, при акционных распродажах можно приобрести камеру за 14000 руб, средняя цена типовой конструкции составляет 30000 рублей. Процесс установки пластиковой кессонной камеры состоит из следующих операций:

Выкапывают в земле котлован нужной глубины с диаметром на 40 — 60 см больше окружности кессона, на дне формируют и утрамбовывают песчаную подушку высотой 10 — 15 см. или укладывают стяжку такой же толщины по уровню.

Вваривают в стенку кессона патрубки для подсоединения внешнего водопровода, обрезают входное отверстие на дне под диаметр обсадной трубы.

Устанавливают камеру на обсадную трубу и затягивают болты специальной герметизирующей муфты в месте состыковки. Обрезают обсадную трубу, монтируют внутреннюю обвязку, устанавливают скважинный оголовок и опускают с его помощью погружной электронасос в водозаборный источник, при других вариантах размещают внутри камеры насосную станцию.

Пространство между наружной оболочкой кессона и котлованом заполняют цементно-песчаной смесью, смачивают ее водой и оставляют на несколько суток для высыхания.

Рис. 22 Установка пластикового кессона

Выбор насоса — рекомендации

При выборе электронасоса для постоянного водоснабжения учитываются его технические характеристики и физические параметры источника, а также качество подаваемой воды, основные рекомендации при выборе:

Популярные насосные станции имеют довольно низкие технические параметры для систем постоянного водоснабжения, которым удовлетворяют только их максимальные характеристики — при рабочих режимах показатели максимального напора и давления приблизительно в полтора раза меньше. Поэтому лучше всего их использовать для забора воды из самодельных абиссинских скважин, имеющих невысокий дебит и расположенных рядом с домом. Другой вариант повышения эффективности маломощных насосов – использование гидроаккумулятора большой емкости для создания значительного запаса воды.

Стоимость высококачественных насосных станций от известных производителей не намного выше отечественных (около 200 у.е.), поэтому рациональнее приобретать агрегаты от известных немецких производителей Gardena, Wilo, Karcher, популярные итальянские Marina (Speroni), обладающие лучшим соотношением цены и качества, и даже более дорогой Grundfos.

Погружной насос, используемый для забора воды, выбирается по приведенным выше правилам, недопустимо использовать модификации с запасом по мощности — они будут работать с низким КПД, при этом такое использование приведет к неоправданным затратам электроэнергии и уменьшению времени между циклами включения-отключения.

Общеизвестно, что отечественные и китайские модели насосов значительно уступают в качестве зарубежным европейским аналогам от ведущих производителей, самый качественный из них Grundfos в несколько раз дороже, но если остановить свой выбор на более дешевых итальянских Pedrollo, DAB, Speroni и немецких Wilo, то можно добиться оптимального соотношения цены и качества.

Рис. 23 Заводские кессоны для скважин

Для забора воды из колодцев погружными устройствами используют специальные модификации с поплавковым выключателем.

При наличии в источнике замутненной воды и необходимости ее использования, для забора применяют винтовые (шнековые) электронасосы, вихревые модели используют только для подъема очень чистой воды из артезианских скважин.

При выборе должно учитываться наличие в погружных моделях встроенной защиты — это спасет их от перегорания обмотки при отсутствии воды и неправильной настройке (неисправности) реле холостого хода.

Приобретая электронасосы, особенно зарубежных моделей, стоит обратить внимание на наличие доступного сервисного центра, в котором можно отремонтировать вышедший из строя агрегат по гарантии или платно, после завершения ее срока.

Рис. 24 Укладка труб в траншеи

Прокладка труб наружного водопровода

При обустройстве бытовой системы водоснабжения наружный трубопровод размещают под землей, используя трубы из полиэтилена низкого давления ПНД черного цвета диаметром 1 или 1 1/4 дюйма (25 и 32 мм), работы выполняются в следующей последовательности:

Прорывают траншею вручную или траншеекопателем глубиной ниже на 20 -30 см уровня промерзания грунта (его можно определить по карте глубин промерзаний для данной местности), если предусмотрен слив воды из системы обратно в скважину, делают дно с уклоном от дома в 20 — 30 мм. на погонный метр.

С помощью компрессионных муфт подключают водопровод к отводу на скважинном оголовке, кессоне или адаптере, утепляют жесткой скорлупой подземный входной отрезок в дом через гильзу, если он расположен выше точки промерзания грунта, при нахождении дома на сваях дополнительно надевают трубную оболочку из вспененного полиэтилена.

Если в местности проживания уровень грунтовых вод слишком высок, наружный трубопровод поднимают выше и укладывают его в скорлупу из вспененных утеплителей — пенопласта (пенополистирол), Пеноплекса (экструдированный пенополистирол) или жесткого пенополиуретана ППУ, иногда используют его помещение в трубу большего диаметра.

Засыпают траншею в качестве грунта керамзитом для снижения тепловых потерь в линии, и песком, укладывают дерн.

Рис. 25 Автономное водоснабжение частного дома — пример монтажа оборудования

Устройство внутренней сети

Забираемая из индивидуального источника вода идет на отопление и водоснабжение частного дома, при этом внутренний трубопровод состоит из систем подачи холодной и горячей воды, отопительного и водонагревательного котлов с обвязками. Обычно в доме устанавливают насосную станцию (иногда ставят повысительные насосы) и автоматические приборы управления погружным электронасосом, для их монтажа чаще используют полипропиленовые трубы, стыкуемые сваркой, в местах соединений с арматурой стыковку производят при помощи фитингов с переходом на металлическую резьбу.

Для проведения монтажных работ требуется помощь специалиста со сварочным утюгом для соединения полипропилена, в линию на входе внутреннего домового водопровода при использовании центробежных насосов погружного типа встраиваются следующие элементы:

Фильтры грубой и тонкой очистки от песчаных примесей. Устанавливаются сразу на входе системы перед автоматическими приборами — это делается для того, чтобы расположенные далее мембраны реле и штуцеры не забивались песком и грязью.

Рис. 26 Фильтры для очистки артезианской воды, устанавливаемые в водопроводную систему

Реле сухого хода и давления, манометр и гидроаккумулятор. Для соединения последних трех элементов часто используется специальный пятивходовой фитинг с диаметром штуцеров, предусматривающих подключение именно этих приборов.

Запорные вентили. Устанавливаются на входах в дом и внутреннюю водопроводную линию после точек подключения всех автоматических приборов и гидроаккумулятора. В некоторых схемах разводки в нижней точке внутреннего трубопровода устанавливается кран для слива воды в канализацию, также ее можно выливать обратно в скважину, если поступающий от дома подземный трубопровод сделан с уклоном.

Популярные схемы реализации водоснабжения

Применяемые для водоснабжения колодцы и скважины отличаются глубиной залегания и дебитом, по этим причинам для водозабора используется различное насосное оборудование, оптимально подходящее к конкретным условиям.

Нет смысла использовать мощный погружной электронасос с высоким объемом подачи, который будет работать с низким КПД, если скважина имеет малый дебит, то же относится и к напору всасывающего агрегата — он не должен быть слишком высоким при неглубоком размещении насоса и малом расстоянии до дома.

Схема 1 — колодец или скважина глубиной до 8 метров

Обычно неглубокие источники имеют низкий дебит из-за того, что давление слоя земли на водный пласт незначительно, для водозабора лучше всего подойдут поверхностные центробежные насосы в составе станций, включающих в себя гидроаккумулятор, манометр и реле давления. Их можно устанавливать в кессонной камере, поверхностной обогреваемой хозяйственной постройке или в доме на нижних этажах. Источником воды при ее высоком уровне на участке является колодец или абиссинская скважина, их обычно устраивают своими руками, максимальное количество человек, которое постоянно может обеспечить водой неглубокий источник, не превышает 3-х.

Рис. 27 Водозабор поверхностной насосной станцией в кессоне

Схема 2 — колодец или скважина глубиной больше 8 метров

Глубинные скважины на песке или артезианского типа лучше всего подходят для постоянного водообеспечения, с их помощью можно одновременно с бытовым водопотреблением использовать часть воды для хозяйственных нужд – полива огорода, участка с садом, наполнения емкостей для капельного полива, резервуаров в доме и бане.

Для перекачивания больших объемов воды с высоких глубин используют погружные электронасосы, предпочтение отдают центробежным видам, имеющим наиболее высокий КПД по сравнению с другими модификациями. Автоматические приборы управления, к которым относятся реле давления и сухого хода, а также манометр и гидроаккумулятор, размещают в кессонной камере или доме. Нередко погружной электронасос подключают через скважинный адаптер, делая последующую разводку и устанавливая оборудование в доме — это позволяет сэкономить значительные средства на устройстве кессона.

Современные электронасосы от ведущих производителей оснащаются автоматическими блоками управления и системами частотного регулирования скорости вращения вала электродвигателя в зависимости от давления в магистрали — это позволяет исключить из системы гидроаккумулятор, поддерживать в ней постоянное давление, экономить электроэнергию и существенно увеличить ресурс работы оборудования.

Рис. 28 Пример размещения погружного электронасоса с оборудованием в кессонной  камере

Схема 3 — емкость с самотечным водопроводом

Для устройства водоснабжения с самотечным водопроводом можно использовать насосы для колодца с поплавковым выключателем — их нельзя разместить в узкой скважине из-за мешающего поплавка, но если его перенести, удлинив провода, насос можно беспрепятственно опустить в скважинный источник.

При установке колодезного насоса в конструкцию придется внести изменения — поплавок должен отключать агрегат в поднятом состоянии, а не в опущенном, что происходит при эксплуатации колодезного агрегата.

Для обустройства самотечного водопровода лучше использовать пластиковые прямоугольные емкости для хранения воды или бочки, размещаемые на чердаке дачи или частного дома, в их боковой стенке в верхней части сверлят отверстие и герметично вставляют поплавок от насоса. К выходному патрубку всасывающего агрегата прикручивают напорный рукав, конец которого опускают в емкость на чердаке, когда на электронасос подают питание, емкость заполняется, вода поднимает поплавок и он отключает насосное питание.

Можно приобрести поплавковый выключатель отдельно, и использовать его с погружным электронасосом — в этом случае его питание придется отключать через мощное высокоамперное реле, а не напрямую через контакты поплавка, которые при коммутации больших токов могут оплавиться и залипнуть.

Рис. 29 Автономное водоснабжение частного дома самотечного принципа действия — устройство

Схема 4 — емкость с насосной станцией

При использовании воды из артезианских скважин во многих случаях они имеют высокое содержание железа и марганца, химические способы ее очистки от железа довольно дороги. Одним из вариантов является применение для очистки аэрации, для этого погружным насосом наполняют одну или несколько соединенных между собой емкостей большого объема (баки на 500 л), помещают в них воздушную аэрационную установку и очищают воду, на емкости устанавливают разрывающий цепь питания глубинного электронасоса  поплавок. Из помещенных в подвале резервуаров воду подают в систему насосной станцией, имеющей в своем составе гидроаккумулятор, реле давления и манометр.

Также такая система позволяет устанавливать накопительные емкости для воды внизу значительно большего объема, чем на чердаке, который может не выдержать нагрузки, и подавать в них воду через удобный цокольный вход, а не через дом шлангом на чердак.

Рис. 30 Вариант подачи воды в систему водоснабжения из емкости в подвале насосной станцией

Стабильное снабжение частного дома чистой водой в нужных объемах является основным критерием удобного и комфортабельного проживания, при отсутствии центральной магистрали водоснабжение приходится организовывать самостоятельно. Для этого устраивают автономное водоснабжение частного дома из подходящего вида водного источника, которым является колодец или скважина, обустраивают его снаружи и проводят водопроводную линию в дом. Насосное и вспомогательное оборудование приобретают исходя из физических свойств колодезных и скважинных водных пластов, предварительно рассчитав его параметры с помощью несложных формул самостоятельно, а также  воспользовавшись помощью специалистов или онлайн-калькуляторов в интернете.