Обвязка скважины для индивидуального водоснабжения — коммуникации и оборудование

После буровых работ и устройства колодцев и скважин принимают меры по подключению к ним погружных или поверхностных электронасосов. Мероприятия состоят в монтаже инженерных сооружений и необходимого технического оборудования и носят название обвязка скважины.

Данные работы во многих случаях можно выполнить своими руками, но существует довольно много факторов, которые нужно учитывать при принятии решений и проведении инженерных работ. Основным мероприятием при эксплуатации насоса и водопроводной системы является их защита от промерзания в зимнее время и удобство обслуживания насосной системы и оборудования.

Рис.1 Установка погружного насоса в скважину — схема

Схема водоснабжения частного дома из скважины

Организация водоснабжения частного дома включает в себя несколько обязательных элементов, без которых не обходится любая водозаборная система. Основными из них являются:

• Электронасос. Это может быть погружной глубинный или поверхностный насос в составе станции, когда уровень воды довольно высок, чаще всего для забора жидкости используются центробежные виды.
• Скважинная обсадная труба с системой крепления насоса. Здесь также существует несколько вариантов в виде скважинного оголовка, адаптера или обычной трубы от поверхностного электронасоса, помещенной в скважину.
• Помещение для размещения насосного оборудования. Это может быть приямок, кессон, небольшой сарай на поверхности или отдельная комната внутри жилого дома.
• Трубопровод. Обычно в качестве труб используются изделия из полиэтилена низкого давления (ПНД), опущенные в землю на глубину, исключающую их промерзание.
• Автоматика. Она состоит из системы фильтров, реле давления и холостого хода, гидроаккумулятора, манометра, при использовании поверхностного насоса для скваины все перечисленные узлы входят в состав насосной станции.
• Приборы для управления подачей воды. Подключение пользователей к источнику водоснабжения происходит при помощи различных фитингов, муфт, шаровых кранов.

Рис. 2 Схема обвязки скважины с установкой автоматических приборов

Варианты разводки воды в частном доме

Известны два основных способа подключения потребителей к водопроводу, при выборе варианта учитывается потребляемый объем воды и необходимое давление в системе.

Последовательное (тройниковое) подключение. Схема состоит из общей трубы горячего и холодного водоснабжения, от которой с помощью тройников происходит подача воды потребителю, отличается экономичностью и простотой монтажа. Ее недостаток — резкое падение температуры при подключении к линии нескольких потребителей, причем давление воды в системе у последнего из них будет намного ниже нормы.

Параллельное (коллекторное) соединение. При данном способе трубы проводятся отдельно от общего коллектора к каждой точке потребления. Система отличается равномерностью давления воды и температуры на всем протяжении, но требуют большого количества труб, что усложняет монтаж и обходится дороже предыдущего варианта.

Рис. 3 Последовательная и параллельная разводка воды

Что такое обвязка скважины и общие требования

Правильное бурение скважин и водоснабжение являются наиболее ответственными работами для организации комфортабельного проживания в загородной местности без централизованного водообеспечения, при этом основными из них является обвязка скважин. Под обвязкой понимают проведение инженерных работ по эффективному подключению к водопроводной магистрали и удобной эксплуатации насосного оборудования.

Обычно при качественном проведении данного вида работ решают следующие задачи:

• Погружают электронасос на требуемую глубину в скважинное отверстие, закрепляя его тросом на оголовке или крышке адаптера вместе с кабелем питания. (Обратите внимание, что трос должен быть качественным и исключать обрыв и застревание насоса в шахте скважины.)
• Подключают напорную трубу от электронасоса к водопроводной магистрали.
• Защищают обсадную трубу от попадания в нее внешних осадков и мусора.
• Обустраивают безопасное и защищенное помещение, в котором можно эффективно эксплуатировать насосное оборудование.
• Защищают водопроводную линию от замерзания в зимнее время.

Рис.4 Обвязка скважины при поверхностном расположении устья обсадной трубы

Обвязка скважины на воду при подключении трубопровода

Обвязать скважину на воду можно несколькими способами, при этом в расчет принимается финансовая составляющая работ, климатические условия, качество монтажа и параметры скважины, вид насосного оборудования.

Открытый (летний вариант)

Самый бюджетный способ обвязать скважину на воду, подходит для тех, кто бывает в загородном доме или на даче только в теплое время года, при его устройстве проводят следующие работы:

• Обрезают верхний конец обсадной трубы, оставляя небольшой участок над поверхностью земли.
• Прикрепляют к устью оголовок, на который подвешивают электронасос с тросом, кабелем питания и обрезанным напорным трубопроводом.
• При помощи переходных муфт подключат к электронасосу водопроводную линию и подают на него питающее напряжение, при этом трубы и кабель питания располагаются на поверхности.

Летнее подключение имеет массу недостатков, к которым можно отнести плохую защищенность в зимнее время от замерзания, расположение мешающих труб на поверхности, высокую степень риска при кражах. При использовании погружного глубинного электронасоса все оборудование придется располагать в доме или закрытом сарае, что также не слишком удобно.

Иногда домовладельцы используют летний вариант зимой, проводя внутри водопроводной линии нагревательный электрокабель, закапывая трубопровод в землю на небольшую глубину или защищая его от холода различными утеплителями.

Рис.5 Обвязка скважины при помощи приямка

Приямок

С помощью приямка обеспечивают лучшую защиту и обвязку скважины, чем при летнем варианте, обустройство приямка состоит из следующих этапов:

1. Выкапывают яму нужной глубины для защиты магистрали от зимнего холода (глубина промерзания грунта в московской области может достигать 1,5 метра).
2. Ее стенки закрывают кирпичной кладкой, керамзитобетоном, газосиликатом или бетонируют с использованием опалубки.
3. По окончании укладки стены при возможности закрывают наружной гидроизоляцией в виде керамзита или гравия, иногда их утепляют, скрывая утеплитель под внутренней обшивкой или прикручивая его к стенам в случае применения Пеноплекса.
4. Верх ямы закрывают бетонной плитой с люком, иногда используют металлическую конструкцию, пол засыпают щебнем, смесью песка с гравием, реже делают стяжку.

При монтаже приямка следует внимательно относиться к уровню грунтовых вод — его слабая защищенность от влаги приведет к постоянному затоплению ямы, по этой же причине в приямке не рекомендуется устанавливать насосное оборудование.

Подключение электронасоса к источнику водозабора производят посредством стандартного скважинного оголовка, водопроводная магистраль при этом проходит под поверхностью земли.

Рис.6 Виды кессонов и примеры устройства ям

Устройство кессона для водоснабжения частного дома от скважины

Популярным способом обвязки скважины является монтаж кессонной ямы, при этом различают три основных способа ее обустройства:

1. При помощи бетонных колец. Самый дешевый вид из кессонов, монтируется нескольких бетонных колец с люком в верхней части, основным недостатком является слабая герметичность, приводящая к пропусканию воды, которую напитывает бетонная поверхность. Дно кессонной ямы обычно закрывают стяжкой, при этом ее устройство имеет следующие преимущества:

• Более простой и быстрый монтаж в отличие от приямка.
• Внутрь кессонной ямы можно помещать автоматику и насосное оборудование.
• В зависимости от устанавливаемого оборудования можно подобрать любой размер и глубину.

1. Металлические кессоны. Устройство из металла обойдется дороже бетонных конструкций, при этом оно отличается более высокой герметичностью, для защиты от коррозии металл обязательно покрывают снаружи гидроизоляцией. При наличии сварочного аппарата металлический ящик можно сварить самостоятельно.
2. Пластиковые. На сегодняшний день это самое дорогие виды, отличаются высокой герметичностью, большим сроком службы, хорошей теплоизоляцией конструкции. Как и в предыдущих видах, верхняя часть обсадочной трубы скважины закрываются оголовком, на котором крепится электронасос с питающим кабелем и напорной трубой.

Рис. 7 Конструкция адаптера

Скважинный адаптер

Данное устройство разработано относительно недавно и позволяет обойтись без установки дорогостоящих кессонов, правда насосное оборудование и автоматику для подъема воды придется располагать в отдельном сарае или жилом помещении. Преимуществом метода помимо высокой дешевизны можно считать возможность полностью скрыть под землей обсадную трубу и место расположения скважинного насоса для воды.

При монтаже адаптера выполняют следующие операции:

1. Обрезают скважинную обсадную трубу по уровню земли и откапывают ее на глубину около 1,5 метра.
2. Вырезают специальной коронкой по металлу в стенке трубы отверстие для установки адаптера.
3. Прикручивают адаптер с наружной стороны, а погружной насос через переходную муфту опускают в скважину с помощью длинной напорной трубы, к которой он прикручен.
4. При достижении заданной глубины водозабора обрезают напорную трубу электронасоса и крепят к ней вторую часть адаптера под названием ласточкин хвост.

Рис. 8 Установка адаптера для скважины

1. Опускают соединение в скважину до соприкосновения с ранее установленной первой частью адаптера и защелкивают в разъеме, при этом напорная труба электронасоса автоматически герметично соединяется с водопроводной линией за счет резинового уплотнения на ласточкином гнезде
2. Откручивают металлическую трубу, при помощи которой адаптер опускали в скважину, затем засыпают вырытую яму около обсадной трубы.

При монтаже адаптера устье обсадных труб не закрепляют бетоном, что ухудшает эксплуатационные свойства скважины. К тому же крепление адаптера, на который подвешивают тяжелый электронасос вместе с напорным шлангом и столбом поднимаемой воды, является не слишком надежным, обычно эту процедуру делают при двойных обсадных трубах с наружной металлической.

Рис.9 Гидроаккумулятор и подвод трубопровода

Схема подключения и обвязка гидроаккумулятора

Для надежной эксплуатации насоса его подключают к автоматической системе управления, состоящий из реле, манометра и гидроаккумулятора. Гидроаккумулятор является наиболее массивным элементом и выполняет в системе следующие функции:

• Предотвращает появление гидравлических ударов во время циклов включения отключения насоса.
• Сокращает время включения электронасоса, увеличивая тем самым срок его службы.
• Поддерживает в системе постоянное давление.
• Создает некоторый запас воды при отсутствии водоснабжения.

Выбор оборудования для водозабора подразумевает использование гидравлического бака нужного объема, который рассчитывают с учетом потребления воды, при покупке чаще отдают предпочтение приборам баллонного типа.

При монтаже гидроаккумулятор должен находиться рядом с основными приборами автоматики, которые подключают непосредственно к входному штуцеру гидробака или для его соединения делается отвод в виде гибкого армированного напорного шланга нужного сечения.

Рис.10 Установка погружного насоса

Обвязка скважины является обязательным условием оптимального функционирования системы водоснабжения. Наиболее популярным видом является использование кессона — такая система защищает водопроводную магистраль от замерзания в зимнее время и в нее можно устанавливать насосное оборудование из объемного гидробака и приборов автоматической системы управления.

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором

Скважинное водоснабжение в отсутствии центральной водоподающей магистрали позволяет обеспечить жилье намного более чистой водой, чем из колодца, и с меньшими финансовыми затратами на один погонный метр. Перед проведением всех работ по водообеспечению должна быть составлена схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором или расширительным баком.

Чтобы выбрать оптимальный вариант водоснабжения частного загородного дома коттеджного типа или дачи, не помешает изучить особенности, преимущества и недостатки каждого из двух вариантов. Также полезно знать конструктивное устройство и принцип работы оборудования, используемого при организации водообеспечения индивидуальных домов.

Рис. 1 Конструктивное устройство гидравлического аккумулятора

Что такое гидроаккумулятор и реле давления

Гидравлический аккумулятор представляет собой бак из металла, внутри которого помещена каучуковая мембрана. При заполнении резервуара водой мембрана растягивается и давит на водные массы, создавая в магистрали определенный напор. С другой стороны гидробака помещен ниппель, через который в него накачивают воздух.

При использовании мембранного бака в системе водоснабжения его готовят соответствующим образом, то есть создают напор воздуха изнутри, на 10% меньше порога срабатывания гидрореле. Для этого воздух накачивают велосипедным или автомобильным насосом через ниппель или спускают его, контролируя показания манометром.

Основное отличие выпускаемых промышленностью гидроаккумуляторов заключается в их объеме, для бытовых систем водоснабжения в основном используют гидробаки емкостью от 20 до 50 литров.

Рис. 2 Конструкция реле давления и сухого хода, схема их подключения

Реле давления (гидрореле) представляет собой прибор в закрытом корпусе, внутри которого размещена контактная пара. Она связана с герметичной резиновой мембраной, находящейся за резьбовым патрубком, которая через толкатель управляет замыканием и размыканием контактов.

Как только напор в магистрали повышается, мембрана вдавливается внутрь, сдвигает металлический толкатель в виде диска с двумя заостренными выступами по краям. Выступы в свою очередь давят на металлическую пластину, которая через связанный с ней пластмассовый элемент замыкает контакты.

На металлической пластине размещается винт с резьбой и пружиной, прижимное усилие которой регулируется гайкой. При ее вращении задают верхний порог срабатывания реле, то есть устанавливают давление, при котором контакты срабатывают и размыкают цепь электропитания насоса.

Также в гидрореле имеется вторая резьбовая шпилька с пружиной меньшего диаметра и регулировочной гайкой. С ее помощью задают разницу (дельту) между максимальным и минимальным давлением, регулируя таким образом нижний порог срабатывания реле.

Также внутри корпуса реле находятся находятся две пары клеммных колодок, к одной из которых подключают кабель цепи питания электронасоса.

Стоит отметить, что менее часто используемое в водоподающей линии реле защиты от сухого хода имеет абсолютно схожее с гидрореле конструктивное устройство, за исключением того, что в нем не требуется регулировка разницы между порогами срабатывания. Поэтому в его конструкции присутствует только одна большая пружина на резьбовой шпильке с гайкой, которая задает порог его включения-отключения.

Датчик давления воды в системе водоснабжения: назначение, принцип работы, регулировка. В отдельной статье подробно рассказывается про реле давления, в системе водоснабжения, как оно устроено, принцип работы, выбор и подключение.

Виды систем водоснабжения

Для автономного водоснабжения частного дома из скважины используют несколько вариантов с применением различных устройств. Так как вряд ли кто-то захочет включать и отключать насос, подающий воду в дом, вручную, в каждый из схем обязательно должен присутствовать прибор, проводящий данные операции в автоматическом режиме.

Рис. 3 Системы водообеспечения с накопительной емкостью

С накопительным баком

Для организации водоснабжения с накопительным баком на чердаке дома устанавливают резервуар большой емкости. От электронасоса, погруженного в скважину или находящегося на поверхности, к баку подводят трубопровод и заполняют его водой.

В резервуар помещают поплавковый выключатель, подсоединенный в цепь питания электронасоса. При наполнении емкости водой поплавок поднимается вверх и электронасос отключается, прекращая подачу воды.

В нижней части емкости помещают трубу, от которой вода поступает в водопроводную систему дома.

Чтобы избежать аварийных ситуаций, связанных с переполнением бака, в его верхней части в области горловины проделывают отверстие, вставляют в него трубу, второй конец которой выводят наружу за стены дома.

Водоснабжение без гидроаккумулятора в домах с малой этажностью не обеспечивает достаточно высокий напор, минимальное рекомендованное значение которого 1,5 бара. Чтобы получить давление в водопроводе хотя бы в 1 бар, бак необходимо поднять на высоту 10 м от водопроводной магистрали или использовать дополнительно повысительный электронасос (насосную станцию).

К тому же трубопровод, проходящий сверху вдоль стен, не способствует повышению внешнего эстетичного вида жилых помещений.

Системы водоснабжения дома без гидроаккумулятора ввиду относительно простой схемы монтажа чаще используют в доме или на даче с периодическим проживанием жильцов. В этом случае трубопровод подачи воды в расширительный бак размещают снаружи здания и используют насосное оборудование, которое можно быстро демонтировать (поверхностные насосы или насосные станции).

Стоит отметить, что не обязательно устанавливать накопительные баки вверху, они могут быть расположены и внизу в подвальных помещениях, как это нередко происходит при использовании водоочистных установок. Из накопительных резервуаров воду в водопроводную магистраль дома подают при помощи любого типа насосов, как поверхностных, так и погружных.

Рис. 4 Гидроаккумуляторная система водоснабжения с гидробаком и погружным насосом

С гидроаккумулятором

Система водоснабжения частного дома с гидравлическим аккумулятором в сравнении с накопительной емкостью используется намного чаще. Применение аккумуляторного бака напрямую связано с использованием гидрореле, последовательно подключенного в цепь питания электронасоса. Схема водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором имеет следующие особенности:

• Позволяет задавать диапазон рабочих давлений в системе.
• Устраняет последствия гидроударов.
• Задает временные интервалы циклов включения-отключения электронасоса.
• Создает некоторый запас воды в системе.

Гидроаккумуляторная система работает по следующему принципу.

При включении электронасоса идет наполнение водой водопроводной магистрали и бака, пока давление в системе не достигнет, к примеру, 3-х бар. При этом напоре мембрана гидрореле настолько втягивается внутрь, что срабатывают его внутренние контакты и цепь питания насоса прерывается.

При потреблении воды из водопровода напор в системе постепенно падает, и когда он достигает значения в 1,5 бара, внутренние контакты реле замыкаются и на электронасос вновь подается питающее напряжение. В водопроводную магистраль вода закачивается до тех пор, пока давление в 3 бара вновь не отключит электронасос через реле.

Схема с гидроаккумулятором более гибкая, она позволяет регулировать напор в водопроводе при помощи гидрореле, связанного с гидробаком.

К примеру, в доме с этажностью не более одного на реле устанавливают диапазон рабочих давлений от 1,5 до 3 бар. Для зданий в три этажа требуется больший напор воды и можно установить диапазон его изменений от 3 до 5 бар.

Рис. 5 Оборудование и комплектующие для обеспечения водоснабжения из скважины глубиной 50 м

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором

Гидробак используют вместе с электронасосами любых типов, при этом он может помещаться совсем рядом в одном блоке или находиться на определенном расстоянии от всасывающего воду агрегата.

Гидроаккумулятор с погружным насосом

Для автоматизации работы погружного насоса наряду с гидроаккумулятором и гидрореле используют манометр и обязательно реле защиты от сухого хода.

Понятно, что манометр должен присутствовать в системах водоснабжения для настройки параметров реле и контроля напора. Необходимость применения реле сухого хода вызвана невозможностью функционирования глубинных электронасосов без водяного охлаждения. Конструктивно реле сухого хода не сильно отличается от напорного реле, основная разница состоит в принципе их работы.

Если гидрореле отключают воду при достижении максимального напора в магистрали, то реле сухого хода прерывают цепь питания электронасоса при падении напора ниже определенного порога. То есть, как только насос перестает закачивать воду, реле сухого хода, последовательно включенное в цепь его питания, прерывает подачу электроэнергии на обмотку электродвигателя.

Если водоснабжение организовано из колодца или скважины на песке, в линию водоподачи обязательно включают фильтры грубой очистки от песка, и за ними водоочистные магистральные картриджные фильтры в колбах. В системах водоподачи из артезианских скважин с прозрачной чистой водой достаточно одного картриджного фильтра.

Рис. 6 Обвязка поверхностного насоса с гидробаком в системе водообеспечения

Гидробак с поверхностным насосом

Если водное зеркало источника расположено от поверхности земли на расстоянии не более 8 — 9 м, для водозабора используют поверхностные электронасосы.

Агрегаты могут быть центробежного или вихревого принципа действия, при этом для их охлаждения в задней части корпуса устанавливается крыльчатка. Поэтому они могут функционировать довольно длительный временной интервал без воды, и необходимость использования реле сухого хода в цепи их питания отпадает.

Обычно для автоматизации работы поверхностных электронасосов используют наряду с гидроаккумулятором реле давления и манометр.

Гидравлический аккумулятор в составе насосной станции

Для водоснабжения частного дома из колодца или неглубокой скважины с зеркалом воды не более 8 — 9 м от поверхности земли, самый оптимальный вариант — применение насосной станции.

В установке все узлы находятся в одном блоке. Обычно на гидроаккумулятор, расположеный горизонтально, помещают электронасос и соединяет его гибкой или жесткой подводкой с входным патрубком гидробака.

Также в любой насосной станции обязательно присутствуют гидрореле и манометр, которые размещают на входе гидроаккумулятора или электронасоса.

Основное преимущество насосной станции заключается в том, что не надо подыскивать опорную конструкцию, монтировать на ней трубопровод и подключать к нему реле и гидробак. Напорный патрубок из скважины подсоединяют непосредственно ко входу насосной установки, а к ее выходу подключают внутридомовой водопровод.

Рис. 7 Вариант обвязки насосной станции в системе водообеспечения

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу в системе водоснабжения. Возможно, что схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором не обойдется без подключения гидроаккумулятора, а о подключении гидроаккумулятора к насосу можно почитать в отдельной статье.

Монтаж системы водоснабжения из скважины

Помимо классификации скважин в зависимости от высоты шахты на абиссинские, песочные и артезианские виды, важным критерием для определения схемы водозабора служит расстояние от их водного зеркала до поверхности земли.

Если зеркало воды в шахте скважины больше 9 м от поверхности земли или его уровень понижается при водопотреблении, для водного забора используют погружные насосы. При водном зеркале выше 8 — 9 м и его неизменном статическом положении для всасывания воды чаще применяют насосные установки.

С погружным насосом

При использовании для забора глубинного скважинного насоса применяют два вида его обвязки.

Первый вариант состоит в устройстве кессонного колодца, в центре которого находится обсадная колонна с оголовком.

При втором варианте подключения электронасоса используется скважинный адаптер, вмонтированный сбоку верхней обсадной трубы. От нее на глубине ниже уровня промерзания почвы пластиковый трубопровод из полиэтилена низкого давления (ПНД) отходит в дом. При этом вся автоматика управления электронасосом, включающая гидробак, напорное и реле сухого хода, манометр, а также фильтры грубой очистки от песка и мелкоячеистые картриджные, размещаются в подвале дома или на его нижнем этаже.

Рис. 8 Варианты подключения погружного электронасоса к автоматике в кессонном колодце

Если обсадная колонна скважины спрятана в кессоне, то возможны два варианта размещения оборудования. При первом всю автоматику, как и при адаптерном подключении, размещают в доме. При втором варианте используют свободное пространство внутри кессонного колодца. В нем размещают фильтры, реле давления и сухого хода, гидроаккумулятор.

Разводку обычно делают отрезками полипропиленовых (ПП) или из полиэтилена низкого давления ПНД труб, соединяя первые пайкой, иногда применяют металлопластик.

Многие хозяева используют еще один вариант размещения скважины, после бурения сооружая на ее месте дом. При этом они забывают или не знают, что скважинные источники на песке часто нуждаются в прокачке и прочистке от образующегося на дне ила. А проведение этих процедур в доме сопряжено с немалыми трудностями, грязью и может быть просто технически нереализуемо.

Рис. 9 Автоматика с гидробаком для управления работой погружного насоса в доме

С поверхностной насосной станцией

При использовании насосной установки ее также размещают в доме или кессоном колодце. Если станция находится внутри здания, ее напорный трубопровод прокладывают под землей и заводят в скважину через адаптер.

Нередко встречается вариант, когда насосную станцию устанавливают в кессонном колодце. Такое размещение позволяет избежать шума в доме и экономит в нем жилую площадь.

Некоторые обходятся без кессонного колодца, устройство которого требует отнимает довольно много времени и средств. Они устанавливают насосную станцию на улице под навесом и протягивает от нее ПНД трубопровод в дом. К недостаткам такого метода относят плохую защищенность труб и насосной установки от промерзания в зимнее время. Выходом из положения служит помещение в напорный рукав саморегулирующегося нагревательного электрокабеля.

Рис. 10 Насосные станции дома и в кессоне

Как найти воду на участке для скважины – народные и научные способы. Возможно будет интересно почитать расширенную статью про варианты самостоятельного и с привлечением специалистов воды на участке для бурения скважины или рытья колодца.

Используемая схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором и реле давления позволяет полностью автоматизировать процесс водозабора. Приборы могут устанавливаться как отдельно при использовании глубинного, поверхностного электронасоса, так и в одном блоке, если находятся в составе насосной станции.