Водоснабжение из скважины – обустройство и принцип действия

Насосные станции и системы фильтров водопровода

Простейшая автономная система – это скважина, погружной насос и трубопровод с подключенной сантехникой. Однако чтобы подача воды была гарантированно бесперебойной, такая схема зачастую дополняется:

• Гидроаккумулятором (резервным накопителем, мембранным баком);

• Фильтрами;

• Обратными клапанами и запорной арматурой;

• Манометром и реле давления.

Схема насосной станции и её элементов

Устанавливаемая автоматика и защита позволяют отказаться от ручного включения / выключения гидронасоса по необходимости, а также обезопасить водопровод со скважиной от гидроударов и иных проблем. Однако дополнительное оборудование увеличивает стоимость всей системы обеспечения жилья водой. Без предварительных и тщательных расчетов здесь обойтись сложно. И доверить их лучше грамотному проектировщику-сантехнику.

Кессон

Есть разные варианты устройства кессона: металлическая сварной короб или труба большого диаметра, колодезные бетонные кольца, кирпичная кладка, пластик.

Монолитный бетон по опалубке самый надежный, хотя и сложный. Он позволяет сделать конструкцию любой конфигурации и глубины. Можно даже вмонтировать в стенки скобы для спуска и подъема, предусмотреть место для накопительного бака и свободно разместить все необходимое оборудование.

При обустройстве кессона надо не только позаботиться о надежной защите от попадания осадков внутрь, необходимо сделать гидроизоляцию и утепление стенок. Яму можно вырыть с запасом по периметру, чтобы оставшийся зазор засыпать смесью песка и щебня — это защитит конструкцию, и как дренаж, и как средство от «выдавливания» при пучнистых грунтах.

Недостатки

• Буровые организации не всегда соглашаются на выполнение буровых работ с вероятным самоизливом ввиду осложнения технологии бурения.
• Если есть вероятность самоизлива, еще на этапе планирования буровая бригада должна подготовить участок к управляемому сливу воды.
• Обязательно необходима цементация затрубного пространства, при выполнении цементации могут возникнуть осложнения.
• Бурение самоизливной скважины может стоить в несколько раз больше, чем бурение обычной скважины.
• В зависимости от местности и вариантов обустройства чаще всего скважина требует обогрева. Кроме коммуникаций проложенных, например, до дома, требуется обогрев и обсадной трубы на глубину промерзания.
• Нужен резервный отвод воды в целях понижения давления.

Водоснабжение частного дома с накопительным баком

Для любого двигателя режим «старт-стоп» считается экстремальным. У электродвигателя добавляются еще и высокие пусковые токи. Чтобы «сгладить» процессы используют накопительную емкость (гидроаккумулятор). Она уменьшит количество срабатываний погружного насоса, а следовательно увеличит срок эксплуатации. Кроме того, ее можно рассматривать как запас воды в случае с перебоями в электроэнергии.

Для такого бака есть несколько мест размещения.

Самый простой — на чердаке дома, откуда вода самотеком будет распределяться между потребителями.

Скважина с накопительной ёмкостью

Но у этого варианта есть недостатки:

• необходим более мощный погружной насос, чтобы обеспечить дополнительный подъем воды;
• система водоснабжения будет иметь невысокое давление, что влияет на полив участка.

Можно расположить емкость на одном уровне с горловиной скважины.

Нагрузка на основной насос уменьшится, но для распределения воды между точками потребления необходим еще один насос — поверхностный. Давление в системе водоснабжения будет постоянно высоким, но воспользоваться водой из бака при отсутствии электроэнергии нельзя.

Кессон или адаптер — в какого типа скважинах устанавливают

Для обеспечения водой индивидуальных домов пробуривают скважины, которые условно делят на три категории:

Абиссинские. Подобный тип скважин устраивают при малой глубине расположения водоносных пластов от поверхности, гидравлическим бурением занимаются частные лица и организации. Абиссинскую скважину проходят в течение суток, вместо обсадных труб берут отрезок ПНД-трубы с фильтратором на конце. Глубина абиссинки зависит от расположения водоносного бассейна и лежит в диапазоне 5 — 30 м. Зеркало воды в абиссинке не должно снижаться ниже 9 м, для втягивания воды применяют наружные центробежные электронасосы или станции, которые располагают в непосредственной близости от источника.

Для защиты наружного насоса от атмосферных осадков и морозов в зимнее время в зоне расположения абиссинки оборудуют утепленный кессонный колодец.

Скважины на песке. Это главный тип при водном зеркале от уровня поверхности земли ниже 9 м, глубина скважин лежит в диапазоне от 20 до 60 м, для забора используют погружаемый насос. При установке глубинного электронасоса проще и экономически выгоднее подключать его через адаптер, вкрученный сбоку на стенку обсадной трубы, кессон при этом не монтируют.

Артезианские. Для доступа к водным артезианским бассейнам бурят скважину средней глубины 100 м, в бытовых источниках водоснабжения она может быть и больше, но на глубинах более 200 м и без того значительные расходы резко возрастают в связи с применением промышленной технологии проходки таких расстояний.

Из-за давления пластов земли на глубинный водный бассейн, вода из артезианских скважин нередко поднимается на большую высоту и даже выходит на поверхность, для подачи используют поверхностный электронасос и соответственно монтируют кессонный колодец. Никто не запрещает извлекать воду из артезианского источника глубинным насосом, обладающим более высокими КПД и характеристиками, при его установке для отвода воды в дом экономичнее применять скважинный адаптер.

Хотя использование адаптера более рационально при эксплуатации глубинных насосов для забора воды, кессонный колодец имеет преимущества в удобстве при необходимости извлечения и обслуживания погружного электронасоса, к тому же он защищает скважинный канал от промерзания в зимнее время. Поэтому кессон часто ставят при подъеме воды погружным насосом, размещая в нем автоматику: реле давления и сухого хода, манометр, гидравлический аккумулятор.

Поверхностные насосы и насосные станции

Принцип действия и разновидности

Принцип работы автоматики для скважинного электронасоса основан на изменении физических параметров воды в линии и водозаборном источнике. Насос для скважины с автоматикой отключается и включается при изменении давления, высоты водяного столба в источнике, скорости движения жидкости по трубопроводу или ее пропадании в линии.

При использовании погружных электронасосов в трубопровод устанавливают отдельные узлы управления и гидроаккумулятор, в более современных модульных моделях все приборы объединены в одном блоке.

При использовании поверхностных агрегатов все управляющие элементы монтируют на один каркас, модуль называют насосная станция – использовать ее намного удобнее, чем самостоятельно устанавливать все элементы в линию.

https://youtube.com/watch?v=Z0nB49FdgB8

Особенности монтажа автономного водоснабжения своими руками

Сразу необходимо сказать, что выполнить строительство такой системы сможет человек, который достаточно далек от темы строительства. Ничего сложного в этом нет, поскольку бурить скважину вам не придется (самостоятельно сделать тяжело), либо будет неглубокое отверстие, которое можно без труда выкопать. Остальная автономная система водоснабжения устанавливается за несколько часов при наличии всех комплектующих. Рассмотрим подробнее пошаговую инструкцию обустройства скважины.

ШАГ 1: монтаж насоса или станции. С помощью троса опускают глубинный насос в скважину, предварительно прикрепив провод к оборудованию и зафиксировав его в нескольких местах выше насоса. Трубы также крепят сразу перед погружением

Здесь важно не забыть об обратном клапане

Если штатная конструкция не предусматривает его, нужно закрепить при помощи ниппеля (переходник). Трубы собираются с помощью переходников, углов и других элементов, поставляемых в комплекте, предварительно нужно измерить горизонтальный уклон при помощи простого строительного уровня (это больше для красоты нужно). При необходимости установки котла, его монтаж надо выполнить в самом конце.

ШАГ 2: установка фильтра. Из скважины будет выходить труба, которая входит в систему фильтрации. Это 3-х уровненный фильтр для грубой, средней и микроочистки. Перед фильтром и после него врезаются краны, чтобы можно было удобно перекрыть систему автономного водоснабжения и поменять фильтры. После второго крана надо установить манометр и всю измерительную технику (низкое давление и поток – первый признак забитого фильтра). С помощью пятерника подключаем водопровод из скважины к накопителю – металлическому или пластиковому баку. Он может располагаться в кладовке или на крыше, в зависимости от схемы автономного водоснабжения вашего дома.

ШАГ 3: разветвление. Подачу воды с бака и насоса лучше разделить на две ветки, причем установить запорную арматуру везде. Это позволит без проблем выбирать способ подачи воды, которая может идти из бака или из скважины по вашему желанию. Сделать все можно при помощи тройника и пластиковых соединений.

Выполнить монтаж водоснабжения из скважины своими руками всего за пару часов очень даже возможно и больших затрат для этого не потребуется. Единственное препятствие на пути – бурение скважины, которое лучше будет доверить профессионалам. Расчеты должны быть правильными и только тогда источник прослужит столетие. Стоимость бурения скважины предугадать сложно, она может сильно зависеть от плотности почвы, глубины залегания твердой породы и водоносного слоя.

В любом случае, экономия при строительстве скважины на даче или дома очевидна – вы не платите за водопроводную воду и получаете качественный продукт, готовый к употреблению в пищу. Копайте и вам воздастся! И напоследок по традиции видео монтажа:

Принципы правильного обустройства

• Вокруг устья обязательно должно проводиться уплотнение грунта или заливка слоя бетона.
• Герметизация верхней части ствола производится с учетом геодезических особенностей местности.
• Кессон обязательно нужно утеплить.
• Установка оголовка и запечатывание производятся сразу после бурения шахты и ее прокачки.
• Насосное оборудование монтируется как можно ближе к устью.
• Обвязка источника ведется с учетом ее дебита.

Обвязка устья скважины – это монтаж оборудования для подачи воды на поверхность через входное отверстие ствола шахты. Насос, погруженный в обсадную или установленное на поверхности, присоединяется к шлангу, проходящему через крышку оголовка.

Для устройства кессона потребуется подготовка прочной и надежной основы. Вокруг шахты обкапывают грунт и насыпают ПГС. На хорошо утрамбованную основу заливают бетон слоем до 10 сантиметров. Такой фундамент выдержит и пластиковый кессон, и кирпичный короб. Снаружи стены обязательно обрабатывают гидроизоляционными материалами. Внутри утепляют.

Определения дебита

После бурения, проводившая работу организация предоставляет протокол испытания, либо паспорт на скважину, в который вносится все необходимые параметры. Однако, при бурении для домохозяйств, подрядчики часто вносят в паспорт приблизительные значение.

Перепроверить достоверность информации или рассчитать дебит вашей скважины можно своими руками.

Однако, абсолютно точно рассчитать продуктивность источника сложно. Расчет показателей требует времени и спецоборудования. Но, полученного результата будет достаточно для понимания возможностей вашего источника.

Динамика, статика и высота столба воды

Прежде чем приступить к измерениям, нужно понять, что такое статический и динамический уровень воды в скважине, а также высота столба воды в скважинной колонне. Замер данных параметров необходим не только для расчета производительности скважины, но и для правильного выбора насосного агрегата для системы водоснабжения.

• Статический уровень – это высота водяного столба при отсутствии водозабора. Зависит от внутрипластового давления и устанавливается во время простоя (как правило не менее часа);
• Динамический уровень – установившейся уровень воды во время водозабора, то есть когда приток жидкости равняется оттоку;
• Высота столба – разница между глубиной скважины и статическим уровнем.

Произвести измерение можно с помощью:

• Электроуровнемера;
• Электрода, замыкающего контакт при взаимодействии с водой;
• Обычного грузика, подвязанного к веревке.

Замер с помощью сигнализирующего электрода

Определение производительности насоса

При расчете дебита необходимо знать производительность насоса во время откачки. Для этого можно воспользоваться следующими способами:

• Посмотреть данные расходомера или счетчика;
• Ознакомиться с паспортом на насос и узнать производительность по рабочей точке;
• Посчитать приблизительной расход по напору воды.

В последнем случае, необходимо на выходе водоподъемной трубы закрепить в горизонтальном положении трубу меньшего диаметра. И произвести следующие замеры:

• Длину трубы (мин 1,5 м.) и ее диаметр;
• Высоту от земли до центра трубы;
• Длину выброса струи от конца трубы до точки падения на землю.

После получения данных необходимо сопоставить их по диаграмме.

Сопоставьте данные по аналогии с примером

Упрощенный расчет

Дебит скважины – это отношение произведения интенсивности водооткачки и высоты водяного столба к разности между динамическим и статическим водными уровнями. Для определения дебита скважины определения  используется формула:

Dт =(V/(Hдин-Нст))*Hв , где

• Dт –искомый дебит;
• V – объем откачиваемой жидкости;
• Hдин – динамический уровень;
• Hст – статический уровень;
• Нв – высота столба воды.

Например, мы имеем скважину глубиной 60 метров; статика которой составляет 40 метров; динамический уровень при работе насоса производительностью 3 куб.м/час установился на отметке 47 метров.

Итого, дебит составит: Dт = (3/(47-40))*20= 8,57 куб.м/час.

Удельный дебит

С увеличением производительности насоса, динамический уровень, а соответственно и фактический дебит снижается.  Поэтому более точно водозабор характеризует коэффициент продуктивности и удельный дебит.

Для вычисления последнего следует произвести не один, а два замера динамического уровня при разных показателях интенсивности водозабора.

Формула определяет его как отношение разности большего и меньшего значений интенсивности водозабора к разности между величинами падения водного столба.

Dуд=(V2-V1)/(h2-h1), где

• Dуд – удельный дебит
• V2 – объем откачиваемой воды при втором водозаборе
• V1 – первичный откачиваемый объем
• h2 – снижение уровня воды при втором водозаборе
• h1 – снижение уровня при первом водозаборе

Возвращаясь к нашей условной скважине: при водозаборе с интенсивностью 3 куб.м/час, разница между динамикой и статикой составила 7 м.; при повторном замере с производительностью насоса в 6 куб.м/час разница составила 15 м.

Итого, удельный дебит составит: Dуд =(6-3)/(15-7)= 0,375 куб.м/час

Реальный дебит

Расчет строится на основании удельного показателя и расстоянии от поверхности земли до верхней точки фильтровальной зоны, учитывая условие, что насосный агрегат не будет погружен ниже. Данный расчет максимально соответствует реальности.

Dт = (Hф-Hст)*Dуд, где

• Dт –дебит скважины;
• Hф – расстояние до начала фильтровальной зоны (в нашем случае примем за 57 м.);
• Hст – статический уровень;
• Dуд – удельный дебит.

Итого, реальный дебит составит: Dт =(57-40)*0,375= 6,375 куб.м/час.

Как видно, в случае с нашей воображаемой скважиной, разница между упрощенным и последующем измерением составила почти 2,2 куб.м/час в сторону уменьшения производительности.

Прокладка магистрали во дворе

С этой целью, можно использовать различные изделия:

медные трубы и фитинги (написано здесь). Это самый беспроигрышный вариант. Единственный их недостаток – высокая цена. Материал не подвержен коррозионным процессам и практически не поддается воздействию агрессивных сред;

металлопластиковые, с полиэтиленовым покрытием. Устойчивы к коррозии и ультрафиолету, но в то же время, плохо переносят низкую температур;

металлические. Быстро ржавеют, не долговечные;

полипропиленовые. Их срок эксплуатации — около 50-ти лет.

 Стоит знать! Минимальное сечение трубы от скважины должно быть – 32 мм.

Прокладывать трубопровод можно двумя способами:

• через траншею;
• поверх грунта.

  Ров нужно копать на глубину двух метров, в точках подъема трубы, ее стоит утеплять. Для этой цели подойдет саморегулирующий греющий кабель.

Если водопровод будет прокладываться по земле, к пустотелому изделию, необходимо подвести греющий кабель.

Кроме этого всю трубу нужно тщательно утеплить качественным теплоизоляционным материалом.

Улучшит герметизацию армированный скотч. Затем весь «пирог» водопровода необходимо поместить в рифленую трубу большого диаметра.

Единовременно, с трубой, как правило, укладывают питающий кабель для насоса.

Способы проведения воды из скважины в дом

Принципы подачи воды в частный дом:

• глухая разводка — труба, по которой вода циркулирует в помещении и поступает на последнюю точку забора, завершается тупиком. Данный принцип проведения оправдан, когда требуется сэкономить пространство. При этом он вызывает неудобства в процессе пользования водопроводом. Придется ждать, пока вода поступит в последнюю точку — начала она достигнет заглушки и только потом потечет из узлового крана;
• закрытая циркуляция — потоки воды совершают круговорот, сохраняют постоянную температуру на каждом участке системы. Вода течет со всех вентилей одинаково — непосредственно после того, как их открыли. Экономически оправдано применение закрытой циркуляции для горячего водопровода, поскольку резкие температурные перепады здесь недопустимы.

Как показывает практика, в чистом виде оба варианта использую редко. Рациональный способ — комбинировать разводки. Холодный водопровод монтируйте по принципу глухой разводки, горячий — с замкнутой циркуляцией.

Читайте еще: Водопровод в частном доме — как провести воду своими руками

Какую скважину выбрать?

Производительность, особенности бурения, удобство эксплуатации и масса других важных характеристик скважины напрямую зависят от ее вида. Поэтому, чтобы реализовать затею с организацией автономного источника воды с максимально положительным эффектом, следует заранее определиться, какую именно скважину вы хотите видеть на своем участке. Рассмотрим три наиболее распространенных варианта.

Абиссинская скважина – рекомендуется для участков с залеганием водоносного слоя на глубине 3-10 м. В силу своей небольшой глубины она является самой простой в плане создания – ее можно без проблем пробурить своими руками, используя обычную установку ударно-канатного типа.

Песчаная скважина – подходит для участков с глубиной залегания грунтовых вод в 50 м. В этом случае вода выкачивается из песчаного слоя земли. Для самостоятельной организации такой скважины вам понадобится автоматическая бурильная установка. Кроме того, для последующей эксплуатации источника потребуется мощный насос, так как воду нужно будет поднимать с достаточно большой глубины.

Типы скважин

Артезианская скважина – рекомендуется только для тех участков, где водоносный пласт проходит на глубине 200 м и ниже. Самый трудоемкий в плане обустройства тип скважины – здесь без профессиональных бурильщиков со специальным оборудованием не обойтись. Плюс скважины – высокая производительность: она способна обеспечивать потребителей в среднем 10 куб.м. воды в час.

Определение нормативов для питьевого источника

Зоны санитарной охраны объектов водоснабжения — пространства, позволяющие защищать водоносные горизонты и прилегающие к ним грунты от загрязняющих факторов, а также способствующие полной сохранности технических сооружений. Варианты параметров таких поясов безопасности подробно изложены в СанПиН 2.14.1110-02.

После того как артезианская скважина пробурена, нужно сделать анализы качества воды.

Проверяются следующие параметры:

1. Органолептические и физические свойства питьевой воды: вкус, цвет, степень прозрачности, наличие различных включений.
2. Химический состав, наличие неорганических и органических соединений, их концентрация.
3. Радиометрический контроль, отсутствие опасных изотопов.
4. Микробиологический состав, наличие болезнетворных бактерий, вирусов, простейших организмов.

Заключение выдает территориальное подразделение Госсанэпиднадзора. Если во всех протоколах исследований, проведенных аттестованной лабораторией, нет отклонений от санитарных норм, вода признается пригодной для питья и приготовления пищи. Если же выявляются небольшие несоответствия предъявляемым требованиям, эксплуатация скважины допускается только в качестве источника воды для технических нужд.

Все этапы добывания артезианской воды

Когда, наконец, вы нашли место для своего колодца, можно смело вызывать бригаду по установке скважины.

1. Так как в основном все специалисты работают с промывкой, им придется выкопать на вашем участке яму, непосредственно неподалеку от предполагаемого источника воды. Ширина этой ямы будет 80 см, глубина и длина 1,5 метра.
2. После того как яма полностью готова, подгоняют поближе цистерну с технической водой, она нужна чтобы заполнить выкопанную емкость, вмещает она около 200 литров.
3. Готовят к работе буровые штанги, длина каждой почти 5 метров, вес 65 кг, а их нужно 10 штук, если вы хотите иметь на своем участке именно артезианскую воду.
4. Когда штанги в горизонтальном положении, основания каждой обильно смазывают техническим маслом, чтобы в процессе работы можно было быстро и без особых усилий их соединять.
5. Буд это самый главный инструмент, который и будет проходить десятки метров вглубь земли. Его прикручивают к основанию первой штанге и можно приступать к бурению.

Буровые штанги, они внутри полые, под давлением вода под штангой доходит до основания скважины, проходит через бур, размывает разрыхленный грунт и выталкивает его на поверхность в заранее выкопанную яму.

Этот метод считается самым чистым, грязь не покидает рабочего периметра в отличие от других способов бурения. Бурение занимает не один час работы, поэтому нужно понимать, что цена за такую услугу тоже будет не маленькой.

После того как бурильщики находят артезианскую воду, начинается следующий этап работы, а именно: им нужно установить пластиковые трубы по которым и будет идти в последствие артезианская вода. Пластиковые трубы вставят в стальные, которые будут служить защитой от внешней среды. Останется только опустить трубопровод в скважину и опустить насос. Стыки труб специалисты несколько раз проверяют, чтобы не было протечек. После этого уже можно сразу пользоваться этой водой, она будет чистой и прозрачной!

Разновидности кессонов для скважины

Для бесперебойной работы скважины предназначен кессон – качественно утеплённый, водонепроницаемый бак в котором располагается всё сопутствующее оборудование, обеспечивающее работу насоса. Обычно внутри ёмкости размещают блок автоматики, приборы контроля давления напора воды, фильтр и т. д. Для изготовления такого устройства используют разнообразные материалы к наиболее распространённым из которых относятся следующие:

• Пластик – кессон, изготовленный из которого, обладает высокими теплоизоляционными характеристиками и не требует дополнительного утепления. Такое устройство долговечное, не пропускает воду, благодаря чему отпадает необходимость в дополнительной гидроизоляции и сравнительно недорогое. Плюс, ко всему благодаря незначительному весу изделия его легко монтировать своими руками.
• Сталь – самый распространённый материал, используемый для изготовления кессона. Податливость материала к обработке позволяет придавать готовому изделию любые формы без особых усилий. Для самостоятельной сборки стального кессона нужно просто раскроить листовой метал на заготовки, и соединить отдельные элементы электросваркой. Качественную ёмкость можно собрать из 4 мм металла, который обязательно нужно вскрыть средством, предотвращающим коррозию. Естественно, можно приобрести готовое изделие, но его стоимость будет намного выше, чем у самодельного аналога.
• Железобетон, из которого получится долговечный и прочный кессон, который ещё не так давно пользовался большой популярностью при сооружении своими руками. Однако из-за большого количества недостатков такой конструкции её все чаще заменяют стальными или пластиковыми аналогами. Стоимость бетонной конструкции достаточно высока и плюс ко всему она может проседать под собственным весом, деформируя некоторые элементы оборудования скважины.