Система автономного (частного) водоснабжения загородного дома (коттеджа) индивидуальной застройки
Система автономного (частного) водоснабжения загородного дома (коттеджа) индивидуальной застройки
Система автономного (частного) водоснабжения загородного дома или коттеджа выполняется в двух вариантах. Первый, самый простой – это устройство колодца на территории участка застройки частного дома при условии неглубокого залегания подземных вод (как правило, на глубине 8-10 м).
Колодец копают с применением средств для подъема грунта, по мере углубления – ручной лебедки или тали (или крана «Пионер») грузоподъемностью до 500 кг.
Для предотвращения осыпания грунта стенки колодца укрепляют деревянными или металлическими щитами, а затем опускают железобетонные кольца диаметром более 1000 мм. После достижения глубины залегания подземных вод в нижней части колодца устраивают водозабор из дубовых брусьев с неплотным прилеганием друг к другу. Щели необходимы для обеспечения фильтрации воды в колодец из водоносного слоя. Затем в колодец опускают погружной насос (рис. 37) типа «Гном» (или «Малыш», «Ручеек») с электрокабелем в резиновой оболочке.
Рис. 37. Два варианта автономного частного водоснабжения. I вариант – из колодца: 1 – реле давления подачи воды в дом; 2 – бак накопительный мембранный; 3 – вентиль; 4 – труба для подачи воды; 5 – насос погружной с фильтром; 6 – дубовые брусья; 7 – электропроводка – кабель; 8 – источник тока; 9 – кольца бетонные. II вариант – из скважины: 1 – вентили; 2 – бак накопительный мембранный; 3 – реле давления подачи воды в дом по трубопроводу; 4 – труба для подачи воды; 5 – скважина; 6 – электрокабель; 7 – насос погружной; 8 – насосная станция; 9 – источник тока
Электроснабжение такого насоса обеспечивается или от магистральной электросети, или от малогабаритной электростанции. Малогабаритная станция представляет собой совокупность бензинового двигателя и генератора, она является автономным источником тока. К погружному насосу обязательно подсоединяется фильтр, обеспечивающий защиту от попадания песка в насос и воду, подаваемую в дом. Перед началом эксплуатации колодца в специализированной лаборатории делают химический анализ состава воды. В случае выявления в колодезной воде веществ, вредных для здоровья человека, устанавливают дополнительный фильтр очистки воды на трубопроводе непосредственно в доме, в самом начале ввода. Фильтры для очистки воды питьевой применяются разные. В частности, для очистки от органических и хлорорганических соединений используются фильтры с активированным углем, насыщенным ионами серебра (это необходимо для предупреждения размножения микроорганизмов в чистой воде). В тех случаях, когда в колодезной воде обнаружены ионы токсичных металлов (свинца, кадмия, ртути и пр.), применяются фильтры, содержащие ионообменные мембраны, типа «Гейзер», «Барьер» или «Аквафор». Все фильтры подобного типа имеют сменные элементы или фильтрующие картриджи.
В настоящее время в специализированных магазинах сантехнических материалов продаются самые разнообразные бытовые фильтры и стационарные водоочистители. Самые эффективные фильтры, как правило, стоят дорого, особенно те, которые имеют в картриджах серебряную сетку с мелкой ячейкой. Такие фильтры обеспечивают высокое качество очистки воды и имеют большой ресурс сменных элементов.
Вода закачивается из колодца в накопительный мембранный бак, представляющий собой металлический резервуар емкостью от 200 до 500 л. Внутри такого бака находится резиновая мембрана, разделяющая бак на две камеры – внутреннюю жидкостную и наружную воздушную. К мембранному баку присоединяют специальное устройство – реле давления, фиксирующее давление воды в баке. На этом реле с помощью регулятора устанавливают вручную минимальное значение давления (т. е. напора воды), при достижении которого подается сигнал на включение насоса, и максимальное значение давления, при котором насос выключается. При этом, когда идет активный разбор воды, насос работает напрямую в систему автономного водоснабжения дома. Если разбор воды в доме прекращается, то насос производит закачку воды в мембранный накопительный бак до максимального давления, в результате реле срабатывает и выключает насос.
Использование такого источника тока, как малогабаритная электростанция, позволяет защитить систему автономного водоснабжения от аварийных или санкционированных отключений в сети централизованного электроснабжения. Такие электростанции пользуются большим спросом у индивидуальных застройщиков.
Очень часто ввиду большого содержания минеральных солей или различных вредных для здоровья человека химических веществ в воде на глубине 8-10 м приходится бурить скважины глубиной 25–60 м и более, с тем чтобы обеспечить частное водоснабжение. При этом предварительно необходимо получить разрешение местных властей на пользование водой из скважины. Согласно действующим основам водного законодательства за пользование поверхностными водами вносится плата за право их потребления в бюджеты субъектов Российской Федерации, а за право пользования подземными водами производится оплата потребителями в бюджет Федерации (основы водного законодательства включают подземные воды в состав государственного водного фонда). Порядок и размеры платы за пользование подземными водами определены Правительством России (подземные воды отнесены к природным ресурсам). Только после получения соответствующего разрешения (т. е. лицензии) на пользование подземными водами специализированная организация (на договорных началах) приступает к бурению скважины.
В зависимости от глубины залегания подземных вод и их качества определяются схема частного водоснабжения и соответственно мощность насосного оборудования, вид фильтров.
На рисунке 37 показана схема скважины для забора подземной воды с глубины 60 м как второй вариант автономного частного водоснабжения. При выборе схемы такого водоснабжения определяющими являются следующие основные параметры:
1) глубина залегания уровня воды в скважине при отсутствии забора воды (т. е. при отключенном насосе – в спокойном состоянии). Этот уровень специалисты называют статическим;
2) уровень воды при работающем насосе и подаче ее в дом в соответствии с общим объемом водозабора; в данном случае этот уровень специалисты определяют как динамический.
Как показывает многолетняя практика бурения скважин для автономного частного водоснабжения загородного дома или коттеджа, встречаются следующие варианты залегания указанных выше уровней.
1. Статический и динамический уровни расположены выше поверхности земли, т. е. происходит самоизлив воды из скважины (рис. 38) вплоть до фонтанирования (это обычно наблюдается при бурении скважины в низине или котловине). В этом варианте на скважину специалистами-буровиками устанавливается герметичный оголовок в сочетании с цементацией (расширяющимся цементным раствором) затрубного пространства от глубины залегания воды до самой поверхности. При самоизливе воды из скважины насосное оборудование не устанавливается, устанавливается только регулирующая запорная арматура в виде задвижки из нержавеющей стали, рассчитанной на большое давление (так называемое пластовое, выдавливающее воду с глубины на поверхность) с электроприводом (электродвигателем). Управление электроприводом с открытием или закрытием задвижки производится с домашнего пульта (рис. 38).
Рис. 38. Подача воды из скважины в дом при самоизливе через стальную задвижку с электроприводом: 1 – электродвигатель (привод); 2 – электрокабель; 3 – труба; 4 – задвижка стальная; 5 – герметичный оголовок; 6 – труба для подачи воды; 7 – скважина; 8 – фильтр
2. Статический уровень воды в скважине залегает выше поверхности земли (условно, при наличии относительно высокого пластового давления), а динамический уровень не ниже 8 м. В этом варианте устанавливаются погружной насос малой мощности, мембранный бак с регулятором – реле давления (напора воды, подаваемой из скважины), задвижка с электроприводом, фильтр на глубине забора воды.
3. Статический и динамический уровни воды в скважине расположены в интервале глубин от 0 до 8 м. При этом также используются погружные насосы небольшой мощности в совокупности с мембранным баков и реле давления, а также фильтром.
4. Динамический уровень воды в скважине залегает на глубине свыше 8 м, что требует установки погружного насоса большей мощности, чем в предыдущих вариантах. В этом варианте также используются фильтр и мембранный бак в комплекте с реле давления. Последний вариант самый дорогостоящий, особенно при больших глубинах залегания уровня воды в скважине.
На удорожании системы частного автономного водоснабжения сказывается большая (относительно) удаленность дома или коттеджа от скважины, приводящая к увеличению потерь напора воды при ее перекачке по трубопроводу.
Как показывает многолетняя практика, минимальное значение напора воды в самой системе частного водоснабжения, обеспечивающее нормальную работу бытовых приборов вроде душевых кабин, стиральных машин и другого, составляет 1,8 бар, или 18 м над уровнем установки этих приборов в доме (или коттедже). Мощность погружного насоса (соответственно, и его марку) подбирают исходя из значения величины напора воды при номинальном требуемом объеме расхода на все бытовые нужды в доме (коттедже). При этом величина напора воды складывается из:
1) глубины залегания динамического уровня воды в скважине;
2) величины потерь напора при транспортировке по трубопроводу;
3) требуемого (номинального) напора воды во всей системе частного водоснабжения.
Как правило, указанная величина напора воды не зависит от глубины установки погружного насоса в скважине. Расчет этой величины необходим для максимально точного расчета мощности погружного насоса. Излишняя мощность насоса не только ведет к большим финансовым затратам при его покупке, но и вызывает быстрое изнашивание всего оборудования системы частного водоснабжения.
Мощность погружного насоса рассчитывается следующим образом. Например, глубина расположения динамического уровня воды в скважине определена при бурении в 40 м, а потери напора воды в трубопроводе при транспортировке от скважины до дома (коттеджа) составляют 7 м, значение напора воды в системе частного водоснабжения дома составляет 30 м, а величина общей водопотребности в доме установлена 2 м3 (кубометра) в час. Таким образом погружной насос, устанавливаемый в скважину, должен обеспечить объем 2 м3 воды в час с глубины 77 м, а его достаточная глубина установки составляет около 45 м. Исходя из подобных расчетов и подбирают соответствующую марку насоса.
По принципу работы скважинные погружные насосы подразделяются на вибрационные («Гном», «Малыш», «Ручеек» и др.) и центробежные («К» и «КМ», «ЦНШ», «Ф»). Насосы типа «К» и «КМ» – одноступенчатые горизонтальные консольного типа с односторонним всасыванием; их используют для перекачки чистой воды с температурой до +85 °C (тип «К»). У насосов типа КМ корпус укреплен на фланце электродвигателя, что ограничивает температуру перекачиваемой воды до +50 °C.
Рис. 39. Насосы, применяемые в системах автономного частного водоснабжения
Насосы «ЦНШ» – центробежные шариковые одноступенчатые горизонтальные консольного типа; они предназначены для перекачки чистой воды. Направление вращения рабочего колеса – против часовой стрелки при взгляде со стороны всасывающей части. Насосы типа «Ф» применяют для перекачки воды с волокнистыми и механическими примесями вроде песка во взвешенном состоянии (их можно применять без фильтра, устанавливаемого в скважине, но в этом случае фильтр необходим на поверхности перед закачкой воды в мембранный бак).
В настоящее время применяют центробежные насосы зарубежного производства – GRUNDFOS, DAW, ESPA, PEDROLLO и др. (рис. 39).
Вибрационные погружные насосы обладают способностью перекачивать воду из скважины с большим содержанием песка, но это приводит к износу труб и необходимости устанавливать фильтры на поверхности. Большим недостатком таких насосов является резкое уменьшение расхода откачиваемой воды из скважины при увеличении высоты ее подъема, сопровождаемое сильной вибрацией. Вибрационные насосы в основном используются в неглубоких скважинах для обеспечения летнего водоснабжения с небольшим расходом при поливах дворовых насаждений около частного дома (или коттеджа). Эти же насосы используют для очистки скважин от заиления (т. е. удаления накопившегося песка на дне скважины (только не очень глубокой).
В настоящее время в специализированных магазинах продаются самые разнообразные насосы, в том числе погружные, предназначенные для устройства системы автономного частного водоснабжения (рис. 39), а также мембранные баки в комплекте с реле давления. В системах частного водоснабжения применяются разнообразные трубы:
1) буровые обсадные, составляющие основу скважин любого типа, диаметром от 150 до 219 мм, изготовленные из прочной стали, специальной марки; эти трубы не имеют сварных швов – в скважине они соединяются на резьбе с использованием муфт;
2) стальные цельнотянутые водопроводные трубы (без сварных швов), предназначенные для подъема воды с различных глубин на поверхность; соединяются также на резьбе с помощью стальных муфт;
3) металлопластиковые или полипропиленовые трубы для транспортировки воды от скважины (вернее, от мембранного бака) в дом (или коттедж). Диаметры и толщина стенок стальных водопроводных труб для системы автономного частного водоснабжения подбираются с учетом объема подачи воды и напора, создаваемого насосом или насосной станцией.
Напор – это разность удельных давлений воды в сечениях труб после и до насоса, выраженная в метрах водяного столба (в технической документации и на ярлыке насоса обозначается буквой «Н»). Обычно под напором подразумевают давление воды в трубопроводе частного водоснабжения на выходе из насоса.
Подача, или расход – это объем воды, подаваемой насосом в единицу времени, выражается в кубометрах в час (м3/час) или литрах в секунду (л/с). В технической документации и на ярлыке (прикрепляется на корпусе) насоса обозначается буквой «Q».
Полипропиленовые и металлопластиковые трубы по диаметрам и толщине стенок также подбираются для систем автономного частного водоснабжения с учетом подачи и напора воды от насоса скважины или колодца. Чаще всего применяются трубы диаметром от 40 до 100 мм.
Преимущество полипропиленовых труб перед металлическими, используемыми в системе любого водоснабжения, состоит в том, что они не подвергаются коррозии и в них не возникают так называемые блуждающие токи, весьма опасные для здоровья людей из-за возможности поражения током.
Кроме труб и насосов, при устройстве частного автономного водоснабжения используется запорная арматура:
1) задвижки чугунные или стальные нержавеющие (рис. 40) с ручным регулированием или с помощью электрического привода в виде малогабаритного электродвигателя;
2) вентили фланцевые (фланцы показаны на рис. 40), соединяемые со стальными трубами на болтах (фланцы привариваются сваркой к трубам); под болты во фланцах делают 4 или 6 отверстий; фланцы применяются заводского или собственного изготовления, устанавливаются на трубопроводах с давлением более 1 МПа;
3) фитинги (рис. 40) – применяют для соединения труб различного вида, одного диаметра или разных диаметров, по прямой линии или под углом в 60°, 30°, 90°, 45°;
4) полно– и полупроходные шаровые краны, краны mini, угловые краны (рис. 37) – устанавливаются в системе частного водоснабжения внутри дома (или коттеджа);
5) обратные клапаны (рис. 40) – устанавливают на главном трубопроводе системы частного водоснабжения с целью предотвращения обратного оттока холодной воды из домовой сети в сторону скважины (мембранного или накопительного бака); такой клапан пропускает воду только в одном направлении;
6) сетчатые фильтры из нержавеющей стали или латуни (в элитных домах применяют сетчатые фильтры из серебра, изготавливаемые по заказу) – устанавливают в основном в скважинах на глубине или перед мембранным баком;
7) муфты резьбовые и гайки накидные (рис. 40) – используют для соединения труб в домовой сети водоснабжения;
8) отводы стальные (металлопластиковые или полипропиленовые) – устанавливаются при необходимости в наружной сети частного водоснабжения, в основном при переходе на разные уровни расположения трубопровода (сверху вниз или наоборот);
9) заглушки – применяются редко, их ставят обычно на одной стороне крестовин (фитингов) при разветвлениях на внешнем трубопроводе автономного водоснабжения; заглушки небольших размеров чаще всего устанавливают на чугунных отопительных радиаторах (в доме).
Рис. 40. Запорная арматура, фитинги и фланцы, применяемые при монтаже частного автономного водоснабжения. Запорная арматура: задвижки, вентили, краны, обратные клапаны, фитинги, фланцы, задвижка стальная нержавеющая, полно– и полупроходные краны, краны mini, клапан обратный в разрезе, заслонка-затвор, фланец, фланец, корпус клапана. Водоснабжение: кран, муфта и гайка накидные. Труба металлополимерная, полипропиленовая. Фитинги для монтажа систем холодного и горячего водоснабжения. Срок службы до 50 лет. Полный проход кран шаровой (КШ) на полдюйма (12,5 мм)
Для обеспечения нормального функционирования всей наружной части системы частного автономного водоснабжения в холодное время года (в том числе зимой) трубопровод, бак мембранный, задвижки защищают теплоизоляционными материалами – минераловатными плитами в сочетании с обвязкой (обмоткой), снаружи – гидростеклоизолом и оцинкованным стальным листом толщиной 0,55 мм. Трубопроводы частного водоснабжения от скважины или колодца прокладывают до дома в траншеях с устройством специальных железобетонных лотков или в скорлупах, изготовленных из жесткого пенополиуретана. При этом обеспечивают надежную защиту от промерзания.
Насосную станцию на скважине частного водоснабжения обычно ставят с углублением на 2–2,5 м, и над ней делают утепленную будку из монолитного железобетона с пенополиуретановой изоляцией толщиной 50–60 мм (или выполняют утепление жидким пенопластом, позволяющим покрывать поверхности любой сложной конфигурации, в том числе корпуса насосов, баков. После его нанесения на поверхность пенопласт затвердевает.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.