Проектирование систем водоснабжения загородных домов и коттеджей

Организация водоснабжения загородного дома отличается от такой же системы для квартиры или коттеджа в городе. Связано это с тем, что в населенных пунктах присутствует централизованная система обеспечения питьевой и хозяйственной водой, а применение автономных водозаборов не такое частое явление. Но при отсутствии центрального трубопровода возникает задача обеспечить водой дом с минимальными затратами. Какие методы для этого применяются и как происходит расчет и проектирование?

Расчет потребности в воде

Прежде чем подбирать оборудование необходимо определиться с производительностью системы. Важно знать сколько воды в среднем расходует домохозяйство, чтобы найти и запроектировать оптимальную в каждом случае систему. Проектирование водоснабжения начинается с анализа состава семьи и других потребителей воды. В общем существуют усредненные показатели, в которых собраны приблизительные данные по потреблению воды одним жителем для хозяйственно-бытовых нужд. Для частного дома также необходимо принимать во внимание потребность в поливе зеленых насаждений и огорода.

Расчет необходимо проводить исходя из максимально необходимого количества воды на 1 жителя. Для домов без централизованного горячего водоснабжения и индивидуальными нагревателями он составляет 230 л/сут или 9,6 л/ч.

Для расчета необходимости в поливе также применяют стандартизированные значения. Если на участке не планируется выращивание овощей, парники, теплицы или огороды, то только для полива газонов и цветников необходимо до 6 л/м2 воды на одну процедуру. Для выращивания овощей существуют такие нормы:

• открытые посадки – до 4 л/м2 в сутки;
• в зимних грунтовых теплицах – 15 л/м2 в сутки;
• в рассадных парниках всех видов и стеллажных зимних и весенних грунтовых теплицах – 6 л/м2 в сутки.

Также учитывают все дополнительные потребители воды. Расход воды важно просчитать не только для расчета скважины, но и для выбора производительности насосов и баков-накопителей.

Варианты системы водоснабжения дома

Для водоснабжения коттеджа без центрального водопровода существует несколько вариантов системы:

• открытые источники: озера, реки, пруды – требуют серьезной системы очистки и используются редко;
• скважины разных видов;
• колодцы.

Какие особенности наиболее часто используемых скважин и колодце для водоснабжения домов?

Скважины

Скважина – это отверстие небольшого диаметра, пробуренное в грунте до водоносного слоя. Минимальный диметр скважины – от 50 мм. Скважины классифицируются не только по диаметру, но и по характеристикам водоносного горизонта и глубине. В общем, для дома используются три вида скважин:

• «на песок» - бурение проводится до слоя песчаных отложений, в среднем глубина такого сооружения от 15 до 40 м; это относительно недорогой вариант водоснабжения, но вода в таком горизонте не всегда достаточно читая и требуется устройство дополнительных систем очистки;
• «на известняк» - бурение проводят до слоя известковых отложений, который может находится на глубине от 10 до 300 м; такое сооружение также называют артезианской скважиной.

Устройство артезианских скважин более дорогая процедура, но позволяет получить воду высокого качества.

Способы бурения и их особенности

Для устройства скважины используется различное механическое оборудование. Все способы бурения разделяют на три типа:

1. Шнековый. В таком случае используется стальной шнек. Этот способ удобен для устройства отверстий небольшой глубины. Чаше всего его применяют для устройства скважин «на песок». Работы проводят ввинчиванием шнека с использованием буровой установки. По шнеку также отводится грунт на поверхность. Проблемой для таких работ является наличие крупных камней или скального основания.
2. Роторный. Этот метод подходит для глубоких скважин. Этот вариант бурения чаще всего используется для устройства системы водоснабжения коттеджа, частного дома или дачи. Для укрепления стенок скважины используется обсадная труба. Сам процесс проходит с использование вращающегося бура – долота – который врезается в грунт. По технологии применяются долота разного диаметра (от 76 до 215 мм), что позволяет получить отверстия необходимой производительности по воде. Для процесса применяют передвижные установки на база грузовых автомобилей. Метод используют для бурения артезианских скважин. При проектировании следует иметь в виду, что средняя производительность установки – до 10 м за смену.
3. Ударно-канатный. Этот способ требует применения специальных механизмов. При работе поднимается и опускается долото. Во время этого процесса разрушается порода.

Преимущества артезианских скважин

Лучшим вариантом для устройства водозабора частного дома является артезианская скважина. Она дороже и требует применения белее серьезного оборудования, но обладает рядом преимуществ:

• производительность (дебет) больше чем у других видов;
• подача воды не зависит от погоды и других условий и беспрерывна;
• вода в пласте находится под давлением, и нет необходимости использовать специальные насосы;
• вода не требует использование дорогостоящих очистных систем;
• скважина рассчитана на большой срок эксплуатации – до 50 лет.

К недостаткам, кроме цены, относят необходимость получения лицензии.

Колодцы

Колодцы, в отличии от скважин, представляю собой сооружения большого диаметра – 0,7–3 м. Это отверстие вырывается вручную или механизировано до водоносного горизонта. На дне ямы собирается вода, которая просачивается через стенки колодца и из грунта. При устройстве колодца используют специальные железобетонные кольца нужного диаметра, которые не позволяют разрушаться грунту.

К позитивным сторонам использования колодца для водоснабжения дачи, загородного коттеджа или дома относят дешевизну и простоту устройства. Минусов больше:

• так как диаметр отверстия существенно больше чем у скважины, возрастает риск попадания загрязнений через горловину;
• колодец необходимо регулярно чистить, иначе он заиливается и загрязняется; работы проводят через каждые 3–5 лет;
• если колодец неглубокий, то существует вероятность попадания в него просочившихся вод из выгребных ям и септиков;
• также грязная вода может в него попадать и через неплотности в кольцах из атмосферы после дождей.

В большинстве случаев использование скважины более оправдано и эффективно. Вариант водоснабжения из колодца возникает тогда, когда невозможно устроить скважину необходимой производительности, а в колодец постепенно за ночь вода просачивается и собирается в достаточном количестве.

Выбор варианта забора воды, сравнения колодца, скважины, подключения к центральному водопроводу проводят в привязке к общей ситуации на участке.

Проектирование внутренней сети

Вторая часть системы водоснабжения загородного дома – внутренняя сеть. С помощью нее вода поставляется к потребителям. Для устройства правильной сети распределения важно запроектировать грамотно все элементы объекта. Водопроводная сеть здания состоит из таких элементов:

• трубопроводы;
• гидроаккумуляторы;
• фитинги;
• насосы;
• фильтры;
• запорная, распределительная и регулирующая арматура;
• водонагреватели.

Для устройства водопровода в первую очередь составляется схема водоснабжения. Если монтаж планируется осуществить своими руками, то к процессу планирования целесообразно привлечь профессионала или инженера, который поможет правильно проложить трубопроводы, разметить водозаборные устройства и подобрать всю необходимую арматуру.

Схема составляется на плане здания в масштабе. Обозначают точку ввода, распределительные устройства, места установки регуляторов и вентилей. Поле определения приблизительного расхода воды на каждому участке подбирают тип трубы, материал, из которого она изготовлена, диаметр. Для водопровода применяют трубы из разных материалов. Чем они отличаются друг от друга?

Трубопроводы

Для системы водоснабжения загородного дома применяют трубы таких типов:

• Металлопластиковые. Состоят из слоев полимера, обычно это сшитый или термостойкий полиэтилен, между которыми находится слой алюминиевой фольги. Толщина алюминия стартует от 0,2 мм. Металлопластиковые трубы обладают существенно меньшими коэффициентом линейного расширения, что делает их хорошим выбором для систем отопления и горячего водоснабжения. Такие трубы рассчитаны на высокое давление в системе.
• Стальные. Старый и проверенный материал, который используется для систем водоснабжение десятки лет. Сейчас в используются редко из-за сложности монтажа и подверженности коррозии.
• Полипропилен (PP). Недорогой и популярный материал. Для соединения используется специальный сварочный агрегат. Материал сильнее расширяется под действием нагрева, что делает его применение в системе горячего водоснабжения нерациональным.
• Полиэтилен (PE). Качественный и современный материал. Полиэтилен для труб бывает двух видов: сшитый (PE-X) и термостойкий (PE-RT). Полиэтиленовые трубы также обладают высоким коэффициентом линейного расширения, из-за этого для горячей воды используют их армированные алюминием или стекловолокном разновидности.

По нормам диаметр трубопровода выбирается исходя из необходимой пропускной способности, но в квартирах и частных домах применяют упрощенный способ. Это связано с тем, что в частных домах нет длинных участков и разных потребителей, для которых нужно обеспечить определенное количество воды. Для таких объектов хватает грубого определения диаметра, в зависимости от того, стояк проектируется или распределительный трубопровод. Принято принимать такие диаметры труб:

• для горизонтальных участков до распределительных устройств – 10 или 15 мм (3/8" или 1/2");
• для стояков и подводящих трубопроводов – 20 или 25 мм (3/4" или 1").

Учитывается внутренний диаметр.

Насосы и насосные станции

Для обеспечения напора воды в системе используют насосы и насосные станции. Это необходимый элемент для водоснабжения из колодца или безнапорной скважины («на песок»). В артезианских скважинах вода поступает из водоносного горизонта под напором, и использование насосов не требуется.

Чаще применяют центробежные насосы и станции на его основе. Насосные станции также выпускаются в комплекте с гидроаккумулятором. Правильно подобранное оборудование позволит получить стабильное давление в системе на все время работы.

Обычно используются насосы с автоматическим включением и отключением. В станцию также входит реле давления, запорная арматура.

Не стоит забывать о фильтрах. В системе необходимо предусмотреть фильтры даже в том случае, если используется чистая артезианская вода. Они защитят насос от случайного попадания частиц. Если вода из колодца или из неглубокой скважины, стоит предусмотреть систему очистки воды для питья.

Гидроаккумуляторы

Для поддержания давления в сети водоснабжения на одном уровне используют специальные устройства. Они позволяют один раз настроить систему и не регулировать ее в зависимости от изменения параметров работы насоса или дебета скважины. Для этих целей используют гидроаккумуляторы.

Они устраиваются как отдельный элемент в системе подачи воды в частном доме, или в составе насосных станций. В обоих случаях принцип работы их одинаков. Функциями этого оборудования также являются:

• защита насосных агрегатов от гидроударов;
• увеличение срока службы насосов – гидроаккумулятор позволяет им не так часто включаться;
• запас воды в баке позволяет использовать ее и при отключении электроэнергии (в некотором количестве).

Существует разные виды гидроаккумуляторов: они отличаются объемом и компоновкой. В общем случае их конструкция одинакова:

1. непосредственно сам бак определенного объема;
2. мембрана;
3. датчик давления.

Мембрана в устройстве без воды находится в сжатом положении. При начале работы насоса жидкость поступает в бак, мембрана растягивается. Воздух в части бака без воды сжимается все сильнее и в нем поднимается давление. В некоторый момент давление достигает граничного значения, срабатывает датчик и насос отключается. Вода дальше поступает в сеть из бака под влиянием остаточного давления воздуха в баке. Работа сети без насоса продолжается до того времени, пока давление воздуха на мембрану падает настолько, что датчик снова включает насосный агрегат.

Проект водоснабжения загородном доме, даче, коттедже необходим для получения качественной и оптимально работающей системы. Его необходимо организовать с учетом всех особенностей участка и самого дома, использовать оптимальный источник воды и правильно доставить ее всем потребителям.

• Инженерные коммуникации
• Проектирование и дизайн