Автономная система водоснабжения: 4 популярные схемы

Источники воды для автономного водоснабжения

Сегодня нам предстоит разобрать некоторые схемы автономного водоснабжения в доме без централизованной подачи холодной воды. Мы изучим основные элементы этих схем, их ключевые особенности и принцип работы. Итак, в путь.

Источники воды

Система автономного водоснабжения нуждается в источнике воды.

• Колодец;
• Скважина;
• Дачный водопровод, вода в котором подается по графику (обычно два раза в неделю). Это решение типично для садовых товариществ, но несколько неудобно для бытового применения, поэтому мы ставим себе задачу организовать круглосуточное водоснабжение дачного дома из накопительного бака;

Подключение к дачному водопроводу

• Наконец, вода может быть привозной. И в этом случае нам предстоит обеспечить автономное водоснабжение частного дома из емкости.

Реализация водоснабжения

Теперь перейдем к собственно схемам подачи воды. Узнать больше о том, как выполняется проектирование систем автономного водоснабжения, читателю поможет видео в этой статье.

Схема 1: колодец или скважина глубиной до 8 метров

Этот сценарий — самый простой: работа сводится к подключению ввода ХВС к выходному патрубку установки для автономного водоснабжения (насосной станции). Она представляет собой комплект из поверхностного насоса, мембранного бака и автоматического реле для управления питанием насоса в зависимости от давления.

Насосная станция для подачи воды

Подсказка: мембранный гидроаккумулятор увеличивает время простоя насоса при незначительном водоразборе и сглаживает скачки напора при его включениях и выключениях. Реле давления срабатывает при достижении заданных производителем или владельцем граничных параметров (обычно насос включается при 1,5 кгс/см2 и отключается при 4,5).

Как выбрать насосную станцию? Очень просто: ее производительность должна быть равной пиковому расходу воды в вашем доме или превышать его. В этом случае даже при одновременном пользовании несколькими сантехническими приборами напор в водопроводе не будет падать.

Расход воды сантехническими приборами

Почему нельзя использовать установки водоснабжения автономные на глубоких колодцах и скважинах? Просто-напросто потому, что перепад давлений в 1 кгс/см2 (то есть абсолютное разрежение во всасывающем патрубке насоса при атмосферном давлении снаружи) может поднять водяной столб всего на 10,3 метра.

Расчет максимальной высоты водяного столба при атмосферном давлении

Поскольку фактический перепад в силу конструкции насоса несколько меньше одной атмосферы, меньше и максимально возможная глубина всасывания воды: у типичной насосной станции она составляет 8-9 метров.

Схема 2: колодец или скважина глубиной больше 8 метров

Как выполнить монтаж системы автономного водоснабжения при значительной глубине источника воды?

Очевидно, что нам придется использовать насос другого типа — погружной (см. Как правильно выбрать погружной насос) .

В зависимости от глубины скважины и бюджета проекта можно выбрать устройство одной из трех разновидностей:

Цикл работы вибрационного насоса

Изображение	Описание
Мембранный (вибрационный): механика прибора приводит в движение упругую мембрану, заставляя воду двигаться через систему обратных клапанов. Достоинство — дешевизна. Недостатки — небольшой межремонтный ресурс из-за износа мембраны, загрязнение воды песком и илом из-за вибрации.
Устройство вихревого насоса	Вихревой: напор создается за счет минимального зазора между единственным рабочим колесом и стенками камеры. Преимущества: компактность, умеренная цена, значительный на фоне вибрационных насосов ресурс. Недостаток: работа только с чистой водой.
Многоступенчатый скважинный насос	Многоступенчатый насос: напор обеспечивают последовательно соединенные каналами для воды рабочие камеры с крыльчатками на общем валу. Преимущества: практически неограниченный напор (он определяется количеством рабочих камер); способность к перекачке загрязненной воды за счет увеличения зазора между крыльчатками и стенками камер; долговечность и отказоустойчивость. Недостаток — дороговизна.

Если вам только предстоит проектирование автономного водоснабжения, при подборе насоса обратите внимание на два его параметра:

1. Напор на выходном патрубке должен быть как минимум на 15 метров больше разницы в высоте между зеркалом воды и верхней точкой водоразбора. Избыточный напор компенсирует гидравлическое сопротивление труб и обеспечит нормальную работу сантехнических приборов;

Факторы, учитываемые при подборе насоса по напору

1. Производительность опять-таки не должна быть меньше пикового расхода воды.

Помимо насоса, схема водоснабжения должна включать:

• Проложенный в грунте ввод. Обычно он монтируется полиэтиленовой напорной трубой: полиэтилен благодаря своей эластичности без повреждений переносит подвижки грунта и даже замерзание воды внутри трубы;

Ввод воды из скважины

• Обратный клапан. Он стоит на выходном патрубке насоса и не позволяет воде сливаться в скважину или колодец при его отключении;

Обратный клапан на выходе скважинного насоса

• Гидроаккумулятор. Его функции мы уже обсуждали. Чем больше объем мембранного бака, тем реже будет включаться насос. Давление накачки мембранного бака должно быть чуть выше нижнего порога срабатывания реле давления;

• Автоматическое реле давления. Оно управляет работой насоса.

Реле с датчиком давления

Схема 3: емкость с самотечным водопроводом

Это еще одна предельно простая схема: автономное водоснабжение обеспечивается разницей в высоте между накопительным баком и точками водоразбора. Бак устанавливается на чердаке или под потолком жилого этажа и автоматически наполняется при подаче воды в дачный водопровод.

Как выглядит подключение автономного водоснабжения к накопительной емкости своими руками? Внешний водопровод подключается к установленному под крышкой бака заливному поплавковому клапану (такому же, как в бачке унитаза).

Поплавковый клапан на фото отвечает за автоматическое наполнение емкости

Внутренний водопровод дома отсекается от бака только шаровым краном, позволяющим сбросить его для ремонта сантехники без потери воды.

Вода подается из накопительной емкости самотеком

Как рассчитать требуемый объем емкости? Инструкция очень проста: минимальный объем равен произведению максимального промежутка между подачами воды по графику и ее суточного расхода (в среднем 200 литров на человека в день). Скажем, для двух жильцов при подаче воды два раза в неделю достаточно бака в 200х2х4=1600 литров.

Преимущество решения очевидно: водоснабжение из бака полностью энергонезависимо. Если у вас часто отключают свет, на подаче воды это не отразится.

Увы, такая схема автономного водоснабжения частного дома имеет и несколько довольно неприятных недостатков:

• Запас воды ограничен прочностью перекрытий;

Деревянное перекрытие ограничивает вес бака

• Для эксплуатации зимой бак должен быть установлен в отапливаемом помещении, что в случае чердака означает лишние расходы;
• Решение не подходит для одноэтажного дома с плоской крышей или гаража: в них емкость просто-напросто негде разместить;
• Напор в самотечном водопроводе ограничен разницей в высоте между уровнем воды в накопительной емкости и точкой водоразбора.

Между тем: для нормальной работы использующей воду бытовой техники (проточных нагревателей, стиральных машин и т.д.) необходим напор как минимум в 3 метра.

Схема 4: емкость с насосной станцией

Этих недостатков лишена последняя схема — с подачей воды из емкости уже знакомой нам насосной станцией. Бак устанавливается в цокольном или подвальном этаже, что дает возможность не заботиться о его обогреве.

Емкость может наполняться:

• Из дачного водопровода;
• Привозной водой;
• Дождевой водой, прошедшей фильтрацию.

Схема подачи воды

Насосная станция поднимает воду из установленного в цокольном этаже бака

Внутренний водопровод

Какими трубами выполнить монтаж автономного водоснабжения внутри дома?

Полипропиленовыми трубами. Они сочетают дешевизну с долговечностью и простотой монтажа. Их единственный недостаток — ограниченная стойкость к перегреву и гидроударам — нивелируется стабильностью параметров водоснабжения в автономной системе.

Полипропиленовые водопровод и канализация

Заключение

Как видите, все предложенные схемы просты в реализации и при наличии источника воды не требуют значительных расходов. Успехов!

Накопительный бак для водоснабжения

Одной из самых неприятных бытовых проблем является отсутствие воды в кране. Легко пережить отсутствие света или газа, однако вода – это обязательный компонент жизни человека, и когда ее нет или мало, начинаются проблемы. Можно держать постоянно в доме несколько емкостей с водой, например пластиковые бутыли, однако куда практичнее определить, какой нужен накопительный бак для водоснабжения и схема системы для частного дома, чтобы не терять в комфорте и продолжать пользоваться бытовыми приборами и раковиной с ванной, как ни в чем не бывало.

Зачем нужен и как им пользоваться

Если по каким-то причинам не работает насос в системе автономного водоснабжения, или нет напора в централизованном городском водопроводе, то подавать ее в раковину или бачек унитаза можно из предварительно набранной резервной емкости. Проще говоря, лучше всегда иметь в доме запас питьевой воды и использовать ее в экстренных ситуациях.

Есть масса вариаций, как установить и подключить накопительную емкость, в зависимости от типа источника воды, возможного расположения емкости и даже планировки дома. Достаточно выбрать подходящий вариант и определиться с типом самого аккумулирующего бака.

Накопительной емкостью может выступать емкость с достаточным внутренним объемом, выполненная из материала стойкого к коррозии и безопасного для хранения питьевой воды. Используются такие материалы как:

• поливинилхлорид;
• сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
• полипропилен;
• нержавеющая сталь;
• сталь с покрытием водонепроницаемыми лаками и керамическими покрытиями.

Пластиковые баки

Оцинкованная сталь хоть и обладает стойкостью к коррозии и водонепроницаема, однако со временем защитный слой цинка может истончиться, особенно в местах соединения и сварки.

По конструкции выделают:

• открытые емкости, у которых имеется горловина с крышкой или без, но с герметичными стенками и дном;
• закрытые полностью герметичные емкости мембранного типа.

В первом случает все просто, весь внутренний объем заполняется водой и при необходимости сливается через патрубок, закрепленный в самой нижней точке.

В случае с мембранными аккумулирующими баками полезный объем как минимум на треть меньше объема всей конструкции. Часть объема отводится под воздушную камеру, отделенную от воды с помощью прочной эластичной мембраны. По мере наполнения емкости водой мембрана давит на воздушную камеру, создавая избыточное давление. Когда требуется получить воду обратно, открывается вентиль, и она поступает в водопровод под действием накопленного давления.

С нижним или верхним расположением

Есть три варианта подключения накопительной емкости и использования запаса воды:

• Верхнее расположение емкости. В этом случае забор воды осуществляется под действием силы гравитации. Чем выше расположен гидроаккумулятор по отношению к потребителю, тем сильнее напор воды. Каждые 10 метров высоты добавляют 0,1 атмосферу, или примерно 1 бар.
• Нижнее расположение простой накопительной емкости. Гравитация уже не поможет, и для подачи в водопровод используется насос, поднимающий давление до оптимального уровня.
• Аккумулирующие емкости мембранного типа сами по себе создают требуемое давление для подачи воды. Нижнее расположение на уровне потребителя для них является оптимальным, так как от установки на чердаке или вышке никакого преимущества не будет.

Как определить оптимальный вариант?

Если дом с несколькими этажами и есть возможность расположить накопительный бак на чердаке, то это позволит обойтись без дополнительной установки насоса, и не нужно тратиться на дорогостоящий мембранный бак. Фактически это аналог водонапорной башни. Однако поднять емкость так высоко, чтобы обеспечить комфортный напор на уровне 2-2,5 атм. все равно сложно. Тем более что встает вопрос об утеплении бака, чтобы в зимний период вода в нем не замерзала.

В случае аварийного отключения воды имеющегося давления в 0,2-0,3 атм. будет вполне достаточно, чтобы воспользоваться смесителем в раковине, унитазом или даже душем, однако не получится задействовать часть бытовой техники, например стиральную машинку или посудомойку, которым требуется большее давление для срабатывания электромагнитных клапанов.

Установка емкости в уровень с потребителем подойдет в тех случаях, когда нет возможности поднять бак на чердак или хотя бы на этаж выше. Это же относится и установке накопительного бака в квартире. Потребуется небольшой насос для подачи воды в водопровод под давлением. Для обеспечения адекватного режима работы насосу потребуется расширительный мембранный бак.

Аккумулирующий бак с мембраной отлично подойдет для хранения запаса воды как при использовании централизованного водопровода, так и в автономной системе. При этом он не требует дополнительного оборудования или верхнего расположения. Однако его стоимость значительно выше, чем любой обычной накопительной емкости даже в сочетании с простым насосом.

Объем бака

В случае проблем на линии городского водопровода и отключения воды обычно ремонтные работы выполняются за день-два. Однако аварии случаются и на праздники, и в местах, где быстрый ремонт попросту невозможен, тогда придется ждать куда дольше. Оптимальным будет запас воды на 2-3 дня из расчета использования туалета, поддержания личной гигиены и приготовления пищи.

На семью из трех человек вполне достаточно 100 литров в день при использовании воды в эконом режиме. Для одной стирки требуется приблизительно 80 литров воды, точнее можно узнать в паспорте к стиральной машинке. Аналогично для посудомойки.

Получается, что на 2-3 дня при использовании бытовой техники надо искать накопительную емкость объемом не менее 500 литров, половина кубического метра.

Однако есть ряд ограничений:

• Чем больше объем воды и накопительной емкости открытого типа, тем быстрее она начнет зарастать осадком. Не рекомендуется использовать в быту емкости объемом больше 200-250 литров для долговременного хранения воды.
• Следует учитывать запас прочности перекрытия и несущих стен. Установку бака нужно закладывать еще на стадии проектирования дома.
• При использовании автономного водоснабжения объем накопительного бака, особенно мембранного типа, не должен превышать дебета скважины. Если это правило не получается соблюсти, то обязательно нужна защита насоса от холостого хода.

Накопительные баки мембранного типа ограничены в своем объеме и не способны отдать весь запас сохраненной жидкости. Для формирования запаса свыше 300 литров придется подключить несколько баков меньшей емкости параллельно друг другу.

Общие правила подключения

Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.

Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.

Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.

С централизованным водоснабжением

Любой тип подключения накопительной емкости требует наличия обратного клапана на вводе в дом или квартиру. Именно клапан будет препятствовать вытеканию запасенной воды обратно в трубопровод, а не к потребителю.

Верхнее подключение

Бак устанавливается под потолком первого этажа, этажом выше санузла и кухни или на чердаке. У бака должен быть штуцер в верхней части для подачи воды, еще один чуть выше для сброса в канализацию при переполнении и штуцер в самой нижней части для забора воды.

Уже после ввода фильтра грубой очистки запорного вентиля, счетчика и обратного клапана устанавливается тройник, от которого труба идет к входному патрубку бака, перед штуцером устанавливается запорный вентиль или управляемый клапан.

К выходному штуцеру подсоединяется запорный вентиль и опускается труба обратно к водопроводу, с которым соединяется посредством тройника.

Шланг для сброса излишков опускается в канализацию или выводится за пределы дома в палисадник или дренажную систему.

Для контроля наполнения используется механический клапан с поплавком, аналогичный тем, что используются в бачке унитаза.

Чтобы воспользоваться запасенной водой, достаточно открыть выходной вентиль.

Нижнее подключение

Подключение выполняется идентично первому варианту. Однако на выходе необходимо установить насос для создания в водопроводе дополнительного давления. Перед каждым использованием воды придется включить предварительно насос.

Упростить жизнь поможет готовая насосная станция или дополнение насоса расширительным баком мембранного типа и реле давления.

Нижнее подключение накопительного бака с мембраной

Для подключения бака используется всего одна труба, подсоединенная к водопроводу через тройник с вентилем. Врезка осуществляется так же после фильтра, счетчика и обратного клапана.

Перед использованием необходимо настроить давление в воздушной камере. Делать это необходимо строго в соответствии с инструкцией к выбранной модели. Предварительно изучается нормальное давление в водопроводе, притом с учетом колебаний в течение суток. Берется в итоге среднее значение, которое используется для настройки бака. Только так получится использовать максимум полезного объема бака.

Для автономного водоснабжения

Как и в случае с централизованным водопроводом имеется несколько вариантов подключения.

Водонапорная башня

Накопительный бак устанавливается на уровне 15-20 метров над уровнем земли на укрепленной вышке или чердаке. Вода от скважинного насоса или насосной станции подается непосредственно в бак, а уже с него раздается в санузел и на кухню в доме. Давление в системе обеспечивается перепадом высот между уровнем воды в баке и краном смесителя в доме.

Недостатком является постоянный проход через бак воды, что вызовет со временем накопление осадка, даже если предварительно установить фильтрующую систему.

Преимущество в простоте конструкции и минимуме дорогостоящих элементов, за исключением самой конструкции башни и обязательного утепления бака для защиты от замерзания даже при его размещении на чердаке.

Нижнее подключение накопительного бака

Емкость устанавливается вровень с насосной станцией или на первом этаже в доме. Наполняется она во время обычной работы насоса за счет воды из скважины. Ограничителем является поплавковый выключатель.

Подобный вариант спасает при чрезмерном потреблении воды и снижении уровня воды в скважине или колодце. Однако бесполезен при выключении электричества, так как для подачи конечному потребителю воды из запаса требуется насос.

Схема нижнего подключения накопительного бака

Мембранный аккумулирующий бак

Мембранный бак для хранения запаса воды устанавливается после насосной станции и обратного клапана, с нижним подключением. Если насосная станция по какой-то причине не работает и не поддерживает давление в системе, то вода поступает с аккумулирующего бака.