Водоснабжение участка и частного дома

Водоснабжение загородного дома – одна из главных составляющих комфортного проживания в нем. Устройство системы водоснабжения  зависит главным образом от назначения дома и сезонности проживания. Садовый участок с небольшим домиком требует воды только для полива растений и мелких бытовых нужд, а в коттедже для постоянного проживания семьи водоснабжение не должно уступать централизованному для городских квартир.

1. Источники воды для снабжения частного дома

Централизованная городская система водоснабжения черпает воду из неисчерпаемых (на первый взгляд) открытых источников – рек, озер, искусственных водоемов. Хорошо, если ваш загородный участок подключен к такой системе водоснабжения, но это большая редкость. Максимум для садового товарищества – черпать воду из небольшого пруда, где она может иметь сомнительное качество и использоваться только для полива растений.

В большинстве случаев вода добывается из недр, где запасы воды, собственно, действительно неисчерпаемы, но вывести ее на поверхность – сложная инженерная задача, над которой человечество бьется многие тысячелетия.

Подземные воды – это вода, находящаяся в свободном состоянии в верхней части земной коры. По способам залегания подземные воды делятся на

• Грунтовые
• Почвенные
• Межпластовые
• Артезианские
• Минеральные

Способы добычи воды зависит, в том числе, и того, насколько глубоко она залегает.

2. Требования к водоснабжению

Для качественного водоснабжения загородного дома круглогодичного проживания можно определить основные требования:

1. Достаточный объем воды для бесперебойного пользования
2. Достаточный напор воды в системе, то есть обеспечение давления воды
3. Наличие запаса воды при аварийном или плановом отключении системы водозабора
4. Высокое качество воды с возможностью использования ее в пищу

Понятно, что выполнение этих требований требует наличия качественной, автоматизированной системы водоснабжения.

В сложной системе водоснабжения, помимо источника забора воды, должны иметься устройства контроля, энергоснабжения, элементы автоматизации. Можно назвать основные ее элементы:

• Источник воды
• Насос
• Автоматические системы защиты
• Накопительный бак
• Фильтры
• Трубопровод
• Запорная арматура
• Приборы учета

В данной статье мы подробнее остановимся на том, как вода подается из источника в систему водоснабжения.

3. Способы добывания воды из недр

Существует два основных способа забора воды, находящейся в глубине земли:

1. Рытье колодца
2. Устройство скважины.

Искусство поиска резервуаров воды под землей и обустройства колодцев отходит к древним временам, и за сотни лет оно не претерпело каких-то существенных изменений. Бурение скважин под воду – сравнительно новый вид добычи воды из недр. Принципиальное отличие данных способов состоит в том, что из колодца можно черпать воду вручную, а из скважины – только с использованием специальных механизмов, насосов.

4. Устройство колодца

В общем случае колодец – это углубление в земле до того уровня, на котором залегают подземные воды.

Диаметр отверстия для колодца лимитируется удобством рытья земли и достаточно велик. Как минимум – чтобы вместить одного человека с лопатой и чтобы дать ему возможность развернуться, копая землю и откидывая ее вверх.

Данный способ весьма трудоемок, но практически бесплатен, если хозяин роет колодец самостоятельно, да еще и в свой законный выходной.

Впрочем, для устройства колодца кроме физической силы и выносливости, требуются и некоторые знания. Земля имеет свойство осыпаться, и стенки колодца нужно укреплять. Для укрепления стен раньше использовали венцы из бревен – укладка их производится наподобие строительства сруба. Долговечность таких колодцев ограничена долговечностью самих бревен, находящихся в воде.

Сегодня строители заключают грунт колодцев в железобетонные кольца – такие колодцы практически вечны.

Глубина колодца равна глубине залегания слоя воды плюс несколько метров вглубь, чтобы вода успевали восполнять источник при ее заборе.

Как правило, в средней полосе России водоносный слой в грунте лежит на уровне пяти-десяти метров от поверхности. Мало того, водоносный слой со временем может опуститься, и нужно будет либо углублять колодец, либо рыть его в другом месте.

Да и недостатков колодезного водоснабжения достаточно:

Невысокая производительность – не более 200 литров в час при низком уровне воды в колодце

Зачастую невысокое качество воды, залегающей на верхнем уровне грунтовых вод, что требует проведения бактериологических и химических анализов воды

• Слабый приток воды
• Застой воды при неинтенсивном использовании колодца, требующий принудительной откачки
• Открытость водозабора и возможность попадания в колодец посторонних предметов
• Короче говоря, устройство колодца – дело хлопотное, особенно при возможности добыть воду другим способом.

Впрочем, есть неоспоримые преимущество – воду из колодца можно извлекать с помощью насосов, а можно вручную, обходясь без электричества. Но для качественного водоснабжения этого маловато.

5. Использование и устройство скважин

В общем случае скважина – это отверстие в земле трубопровод, по которому вода поднимается на поверхность из водоносного слоя. Существует несколько видов устройства скважин, в первую очередь – в зависимости от водоносного слоя, откуда идет забор воды.

Различают скважины:

1. Песчаные, забирающие воду из песчаного слоя, обычно с глубины не более 30 метров
2. Артезианские, когда источник воды лежит глубоко в известняковых породах (до 200-250 метров) и практически неисчерпаем

В быту мы обычно имеем дело с бурением песчаных скважин или артезианских небольшой глубины. Их использование достаточно для забора чистой питьевой воды, с напором, требуемым для мытья посуды, полива растений, принятия душа и даже для заполнения небольшого бассейна.

Вообще, бурение проводится с помощью вращающегося стержня (бурильной штанги), соединенного с приводом электрического или бензинового двигателя. Для неглубоких скважин можно пользоваться компактным  устройством, но конечно, этого недостаточно при глубоком залегании воды.

В основном, буровые установки действуют на базе мощных автокранов. Длина бурильной штанги определяет глубину скважины. Стержни можно наращивать, пока не будет произведено достаточное углубление.

По способу бурения скважины делятся на разные категории:

Шнековое бурение – грунт поднимается вверх посредством шнека, то есть, лопастной насадки на бурильный стержень. При вращении шнек ввинчивается в землю, и разрушаемый грунт поднимается вверх по лопастям. Чем длиннее шнек, тем больше земли он может извлечь на поверхность. Но длина его конструктивно не может быть большой – периодически его нужно вытаскивать для очищения. Максимальная глубина бурения со шнеком – до 40 метров. Обычно этого достаточно для бытовой скважины.

Укрепление грунта при бурении скважин производится с помощью так называемых обсадных труб – труб диаметра больше, чем у труб для последующего водозабора (их называют бурильными трубами).

Гидробурение – грунт выдавливается вверх под напором воды, подающейся в отверстие под высоким давлением. Данный процесс отличается высокой скоростью бурения, но ограничен возможностью создавать достаточный напор, поэтому их используют для скважин с максимальной глубиной 15-20 метров. Чтобы увеличить глубину, пользуются так называемым забурником – устройством в виде полой штанги, с добавлением в воду специальных растворов, разжижающих грунт.

Ударно-канатное бурение – грунт разрыхляется механическим ударным способом. На землю под собственной тяжестью падает тяжелый груз, внутри полый, он захватывает грунт, извлекается наверх, полость очищается и вновь сбрасывается в отверстие. Заборный механизм носит название желонки и имеет вид стакана с заостренным дном. В грузподъемных механизмах наличествует целая система, обеспечивающая достаточную ударную силу паления желонки.

Это один из самых первых способов бурения скважин, используемый еще золотоискателями Клондайка.

Роторное бурение – грунт разрыхляется специальным наконечником бурильной штанги – шарошкой. Она действует как долото и выполнена из твердых сплавов, способных разрушить горную породу. Методом роторного бурения можно достичь глубин артезианских слоев воды. Процесс этот долгий и может занимать несколько дней.

6. Подъем воды на поверхность, виды насосов

Итак, отверстие в земле, достигающее водоносного слоя, проделано и укреплено. Каким образом извлекать оттуда воду?

Про колодец и ведра, опускаемые в него, мы уже упоминали, равно как и про пользование для этой цели насосами. Для стандартной системы водоснабжения нормального забора воды используются электрические насосы.

Рабочее тело насоса создает избыточное давление, под действием которого вода принимает импульс для движения. Гидронасос выполняет две функции – всасывание воды из источника и отдача воды наружу.

Главное различие насосов состоит в том, на каком расстоянии рабочая камера будет находиться от источника. Чем дальше – тем более длинная труба требуется до поднятия воды к рабочей камере, но чем ближе насос к воде, тем большее воздействие она на него оказывает. Это существенно, так как вода – отличный электропроводник, и его электропитание должно быть защищено от попадания воды на токоведущие элементы.

По этому признаку насосы делятся на:

1. Погружные, когда насос полностью погружается в воду, а корпус его гидроизолирован.
2. Наружные, или поверхностные, когда всасывание воды происходит через шланги.

Извлечь воду из колодца или другой открытой емкости можно как погружным так и поверхностным насосом.

Для скважин пригодны только погружные насосы – чтобы уменьшить расход энергии на всасывание воды из источника.

Можно сказать, что насос – сердце скважины, поэтому и экономить на нем не стоит.

7. Выбор насоса для скважин

Выбор насоса для конкретной системы водоснабжения определяется

• Производительностью
• Глубиной водоносного слоя или скважины
• Уровнем воды
• Уровнем потребления воды
• Напором
• Диаметром скважины

Так, рассчитано, что для среднего обеспечения водой семьи из 4 человек и полива растений производительность насоса должна составлять порядка 40-50 литров в минуту.

При скважине около 30 метров глубиной напор должен составлять не менее 60-70 метров (он определяется тем, на какую высоту можно поднять воду)

Диаметр скважины можно измерить. Стандартные насосы рассчитаны на диаметр порядка 15-20 см.

По устройству насосы делятся на

• Центробежные
• Вихревые
• Винтовые

Винтовые и центробежные поднимают воду за счет вращения лопасти, насаженной на электродвигатель. Вихревые – за счет колебания мембраны, создающей дополнительное давление в рабочей камере насоса, за счет чего происходит движение воды.

Преимущества и недостатки есть у обоих типов насосов. В общих чертах вихревые насосы более мощно всасывают воду, но КПД их ниже, чем у винтовых, а мембрана быстро изнашивается от контакта с абразивными частицами, содержащимися в воде.

Выбор насоса в конце концов зависит от цены. Существует правило – чем глубже скважина, тем дороже насос.

8. Заключение

Монтаж системы водоснабжения вполне по силам умелому хозяину. Особое внимание нужно уделить извлечению воды из недр. Не стоит экономить на устройстве скважины – она прослужит долго, и вы всегда будете иметь автономный источник воды, отвечающий всем требованиям – как  по функциональным  возможностям системы водоснабжения, так и по качеству воды.