Автономное водоснабжение

Построив дом на загородном участке при наличии скважины следующим этапом будет обеспечение холодного и горячего водоснабжения. Ведь, как известно, вода – это жизнь, а привозная вода – это расходы. Поэтому каждый любитель загородной жизни обязательно делает водоснабжение на участке для максимального количества точек водоразбора. По возможности, на начальном этапе строки следует заложить закладные трубы, чтобы затем процесс прокладки воды не стал головной болью для большинства строителей. Автономное водоснабжение – это возможность осуществлять индивидуальный забор воды хорошего качества, вне зависимости от состояния системы общего водоснабжения. В данной статье речь пойдет об установке, которая обеспечит подачу воды в дом при ее отсутствии в общей поселковой магистрали, а так же подготовит ее для дальнейшей эксплуатации.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
• 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.

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.

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.