Система водоснабжения частного дома: выбор схемы, особенности монтажа — Как сделать самому?
Как известно, в последние несколько лет в окрестностях крупных городов наблюдается настоящий бум индивидуального жилищного строительства. Возведение частных домов высокой комфортности (а именно они наиболее востребованы на рынке недвижимости) подразумевает наличие всего комплекса городских удобств. В силу объективных причин, создание централизованных сетей водоснабжения, канализации и отопления даже для больших коттеджных поселков, не всегда возможно. Поэтому при строительстве приходится проектировать индивидуальные схемы необходимых бытовых сетей.
Основной проблемой для вновь строящихся домов является водоснабжение. Дело в том, что, несмотря на обеспеченность России пресной водой, ее качество и удобство добычи не всегда соответствуют современным требованиям. Поэтому перед застройщиками нередко встает проблема — как с наименьшими затратами добыть и подать в дом качественную питьевую воду.
Источники водоснабжения и требования к качеству питьевой воды
Для того чтобы определиться со способом добычи воды, следует знать, что по степени пригодности (в порядке убывания) все источники можно классифицировать следующим образом:
— артезианские воды (они наиболее надежно защищены от внешнего загрязнения)
— межпластовые безнапорные воды (ключевые колодцы, родники)
— грунтовые воды
— открытые водоемы
Следует сразу оговориться, что для нормального водоснабжения полностью подходят только первые два источника, так как и грунтовые воды, и воды открытых водоемов обычно сильно загрязнены и, зачастую, их объем весьма нестабилен.
Для того, чтобы знать, пригодна ли добытая вода к использованию в бытовых целях, следует ориентироваться на ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Вкратце, требования к питьевой воде заключаются в следующем: она должна соответствовать бактериологическим и органолептическим показателям (не содержать микроорганизмов выше пороговых значений и не иметь выраженного вкуса и запаха), и концентрации токсичных химических веществ не должны превышать предельно допустимых. Анализ на соответствие воды ГОСТу производится во всех местных отделах СЭС и многими частными фирмами.
Для правильного расчета индивидуальной сети водоснабжения, придется определить требуемый расход воды на предполагаемые хозяйственно-бытовые нужды. Стоит заметить, что потребность в воде в индивидуальном загородном доме не постоянна, а носит сезонный характер. По некоторым данным, летом водопотребление может возрастать в 4-5 раз по сравнению с другими сезонами. Точные данные можно получить, опираясь на СНиП, но для вполне корректной оценки, стоит воспользоваться следующими данными: на одного человека в приходится до 150 л воды в сутки (в среднем 120 л в сутки), на обслуживание сада и газона рекомендуется принимать цифру в 4 л/сут. на 1 м2, при суточной продолжительности полива 6 часов (по 3 часа утром и вечером). При этом стоит иметь в виду, что полив обычно не совпадает с максимумом водопотребления на прочие бытовые нужды. Стоит принять во внимание, что, если приезжают гости, расход воды, соответственно, возрастает.
Подъем воды. Какими должны быть насосы?
Если рассматривать стандартный вариант индивидуального водоснабжения, то все системы состоят из ряда одинаковых элементов: это, прежде всего, водоподъемная установка (насос), желательно — накопительный бак и фильтрационная станция и, конечно, трубопроводы и смесительная, запорная и регулирующая арматура. Принцип действия такой системы прост: когда открывается кран в системе, естественно, падает напор. Встроенная в насос автоматика включает его при падении давления в системе ниже обусловленного характеристиками агрегата…
Главная часть системы, ее «сердце» — это водоподъемное устройство. Без него вода в дом, естественно, не попадет. Следовательно, к подбору насоса необходимо отнестись со всей пристрастностью.
Основной критерий при подборе насоса — соответствие его проектным условиям. Для того чтобы правильно определиться с типом насоса, нужно знать, с какой глубины будет подниматься вода, поскольку именно этот параметр позволяет определить вид механизма, который придется установить. В общем, по своим возможностям и областям применения все насосы делятся на две большие группы — погружные (с глубиной подъема воды свыше 8 м) и поверхностные (глубина подъема воды до 8 м).
Погружные насосы используются, в основном, в артезианских скважинах, хотя могут применяться и в глубоких колодцах. В силу специфики (насосы размещаются на большой глубине — до 200 м, и поднимать их довольно сложно) к этим устройствам применяются очень строгие требования по надежности. Ремонт такого насоса сопоставим по стоимости с приобретением нового. Поскольку вода часто содержит взвеси песка, обладающего сильными абразивными свойствами, погружной скважинный насос обязан быть выполненным из высококачественной нержавеющей стали и современных композитных материалов, Кроме того, следует обратить внимание, что скважинные насосы бывают разных размеров (подбор осуществляется по диаметру обсадных труб скважины), обычно, 3- и 4-х дюймовые. Большее распространение получили 3-х дюймовые насосы, в связи с тем, что бурение более «узких» скважин дешевле. В принципе, существуют универсальные трехдюймовые погружные насосы, которые подходят и для скважин большего диаметра. Основной проблемой при эксплуатации погружных насосов является их относительная чувствительность к перепадам напряжения, довольно частым в загородных электросетях. Максимальное отклонение от нормы для большинства таких механизмов не должно превышать 5% порога. Современные насосы имеют встроенные стабилизаторы, что избавляет владельца от монтажа недешевых сетевых фильтров.
Еще одной проблемой является так называемый «сухой ход» — ситуация, когда вода, по какой-то причине не поступает в насос. Это чревато серьезной поломкой — при отсутствии воды могут выйти из строя трущиеся без смазки детали ротора насоса. Во избежание этого, ведущие производители насосов делают многократную защиту, которая спасает агрегат от поломок и последующего дорогостоящего ремонта. К примеру, скважинные насосы GRUNDFOS типа SQ снабжены защитой от сухого хода, перегрева, обратным клапаном, встроенным стабилизатором напряжения, и, дополнительно, оборудованы системой плавного пуска, исключающей скачёк тока в момент пуска, не допуская тем самым перегрева мотора.
Если, по ряду причин, предпочтение было отдано колодцу, имеет смысл воспользоваться поверхностным насосом или насосной станцией. Как ясно из названия, такие насосы устанавливаются на поверхности (в доме) и соединяются с источником воды трубопроводом (заметим, что длина трубопровода не должна превышать 200 — 300 м, из-за потерь напора по длине). Они могут доставить воду из источника глубиной не более 8 м. Причём следует иметь в виду, что чем длиннее всасывающий трубопровод, тем меньше возможная глубина всасывания.
Как и в случае с погружными насосами, от такого оборудования требуется устойчивость к воздействию песка и прочих взвесей, а значит, корпус и крыльчатка насоса должны быть выполненными из соответствующих материалов. Вообще, все детали подобных механизмов обычно изготовлены из коррозионностойких материалов, так как перекачиваемая вода зачастую содержит агрессивные химические вещества.
В отличие от своих погружных собратьев, поверхностный насос должен регулярно обслуживаться, причем, как правило, не специалистом, а самим пользователем. Это означает, что все узлы и детали, нуждающиеся в ТО, должны быть легко доступны, и их обслуживание может производиться минимальным набором обычного инструмента.
Для удобства водоснабжения ведущие производители выпускают уже готовые водоподъемные станции на базе самовсасывающих насосов. В комплекте обычно находятся собственно насос, мембранный напорный бак (обычно от 24 до 50 л), реле управления и встроенные системы защиты от сухого хода и перегрева. Реле давления срабатывает в случае падения давления в сети и включает насос, напорный бак позволяет исключить частые включения-выключения (перегрузку) электродвигателя и предохраняет систему от гидроударов, которые, во-первых, вызывают шум в трубах, а, во-вторых, в некоторых случаях способны даже повредить элементы системы.
При всей простоте и достоинствах, поверхностные насосы обладают одним явным недостатком — они довольно шумны. Поэтому, подобные станции стоит размещать в специально оборудованных технических или подсобных помещениях, избегая их замерзания. Надо сказать, что существуют и малошумные установки, снабженные водяным охлаждением электродвигателя, например, GRUNDFOS типа MQ, которые можно устанавливать прямо на кухне.
Все подобные насосы должны обязательно снабжаться обратным клапаном на линии всасывания, во избежание гидроударов.
Как подобрать необходимый насос
Итак, с видом насоса мы определились. Для того, чтобы точно подобрать нужное оборудование, придется сделать ряд несложных расчетов и учесть несколько необходимых условий. Прежде всего, стоит выбрать материал, из которого будут монтироваться трубопроводы. При не слишком больших объемах водопотребления, можно предпочесть трубы из ПВХ или металлопластика, так как они долговечны, легко монтируются и способны существенно уменьшить потери на трение, по сравнению с традиционными металлическими водопроводами. Наиболее употребимое сечение труб — от ? ? до 1?. Такое сечение позволяет снизить расходы на прокладку трубопроводов и сохранить оптимальную скорость потока (не выше 4 м/с). Заметим, что если скорость потока выше, он турбулизуется, что может вызывать повышенный шум в трубах и создает опасность гидроудара.
Определившись с трубопроводами, можно подсчитать параметры насосной установки. Для этого надо знать несколько базовых данных: расход (производительность) насоса (Q) и его напор (Н).
Производительность рассчитывается по водопотреблению, которое существенно зависит от количества человек в доме. В качестве базовых, можно взять следующие эмпирические значения:
— расход на умывальник, мойку — Qi = 0,48 м3/час ;
— расход на душ, ванну — Qi = 0,72 м3/час.
Общий расход определяется как сумма отдельных расходов источников водоразбора:Q = Qi
Еще один необходимый для подбора насоса параметр — это напор. Его расчет несколько сложнее.
Н = ррасч x 10.2 + Hгео + Hтр;
Где ррасч — расчетное (требуемое) давление в точке водоразбора, не менее 2 бар,
Hгеод — геодезическая высота точки водоразбора относительно минимального уровня воды в источнике водозабора,
Hтр — потери трения в трубопроводе (см. табл.1); Hтр = Hтр. таб х L, где L — длина трубопровода.
Таблица 1.Потери напора в обычных и полимерных водопроводных трубах
Объем воды
Номинальный диаметр в дюймах и внутренний диаметр в мм
Номинальный диаметр в мм и внутренний диаметр в мм
м3/час
л/мин
л/с
Металлические трубы
Полимерные трубы
1/2″
3/4″
1″
11/4 ″
11/2 ″
25
32
40
50
15,75
21,25
27,00
35,75
41,25
20,4
26,2
32,6
40,8
0,6
10
0,16
0,855*
0,470
0,292
0,49
0,30
0,19
0,12
9,910
2,407
0,784
1,8
0,66
0,27
0,085
0,9
15
0,25
1,282
0,705
0,438
0,249
0,76
0,46
0,3
0,19
20,11
4,862
1,570
0,416
4,0
1,14
0,6
0,18
1,2
20
0,33
1,710
0,940
0,584
0,331
0,249
1,0
0,61
0,39
0,25
33,53
8,035
2,588
0,677
0,346
6,4
2,2
0,9
0,28
1,5
25
0,42
2,138
1,174
0,730
0,415
0,312
1,3
0,78
0,5
0,32
49,93
11,91
3,834
1,004
0,510
10,0
3,5
1,4
0,43
1,8
30
0,50
2,565
1,409
0,876
0,498
0,374
1,53
0,93
0,6
0,38
69,34
16,50
5,277
1,379
0,700
13,0
4,6
1,9
0,57
2,1
35
0,58
2,993
1,644
1,022
0,581
0,436
1,77
1,08
0,69
0,44
91,54
21,75
6,949
1,811
0,914
16,0
6,0
2,0
0,70
2,4
40
0,67
1,879
1,168
0,664
0,499
2,05
1,24
0,80
0,51
27,66
8,820
2,290
1,160
22,0
7,5
3,3
0,93
3,0
50
0,83
2,349
1,460
0,830
0,623
2,54
1,54
0,99
0,63
41,40
13,14
3,403
1,719
37,0
11,0
4,8
1,40
3,6
60
1,00
2,819
1,751
0,996
0,748
3,06
1,85
1,2
0,76
57,74
18,28
4,718
2,375
43,0
15,0
6,5
1,90
4,2
70
1,12
3,288
2,043
1,162
0,873
3,43
2,08
1,34
0,86
76,49
24,18
6,231
3,132
50,0
18,0
0,8
2,50
4,8
80
1,33
2,335
1,328
0,997
2,47
1,59
1,02
30,87
7,940
3,988
25,0
10,5
3,00
5,4
90
1,50
2,627
1,494
1,122
2,78
1,8
1,15
38,30
9,828
4,927
30,0
12,0
3,50
6,0
100
1,67
2,919
1,660
1,247
3,1
2,0
1,28
46,49
11,90
5,972
39,0
16,0
4,6
7,5
125
2,08
3,649
2,075
1,558
3,86
2,49
1,59
70,41
17,93
8,967
50,0
24,0
6,6
Колено 90˚
1,0
1,0
1,1
1,2
1,3
Обратные клапаны или Т-образные соединения
4,0
4,0
4,0
5,0
5,0
*
0,855 — скорость потока воды в м/сек
9,910— потери напора в метрах на каждые 100 м прямого участка трубопровода
Потери напора на трение в коленах, плунжерах, тройниках и обратных клапанах эквивалентны потерям напора на прямом участке трубопровода, указанным в метрах в двух последних строках таблицы. Для определения потерь напора на трение в приемных клапанах необходимо умножить значения потери напора в тройниках на два.
Рассмотрим конкретный пример расчета насоса для бытового водоснабжения.
Требуемый расход — Q = 2,4 м3/час
Ррасч = 3 бара
Hгеод = 30 м
Трубопровод изготовлен из пластмассовых труб с номинальным диаметром 25 мм и его длина составляет 35 м.
Тогда потеря напора составит: Hтр = Hтр. таб х L = 0,22 х 35м = 7,7м,
а требуемый напор насоса будет:Н = ррасч x 10.2 + Hгеод + Hтр = 3х10,2 + 30 + 7,7 = 68,3 м.
В соответствии с этими параметрами и будет подбираться насос по фирменным каталогам. В рассматриваемом случае может быть выбран погружной насос GRUNDFOS типа SQ3.
Как правильно установить насос
Для того, чтобы правильно установить насос, не нужно каких либо специальных знаний и навыков. Чтобы механизм работал штатно, для всех видов насосов надо обязательно произвести очистку колодца, скважины или резервуара. Для этого достаточно откачивать воду (другим насосом!) до тех пор, пока вода не будет полностью свободной от песка и других взвесей. Вообще, все эти насосы предназначены только для перекачивания чистой воды! Если есть сомнения, используйте фильтры. Следует убедиться, что дебет колодца/скважины не меньше производительности насоса. Кроме того, необходимо соблюсти ряд простых условий.
Для скважинного насоса:
- — опустить насос в скважину при помощи троса. Ослабить трос и закрепить его в верхней части скважины. Запрещается использовать кабель электродвигателя для спуска насоса в скважину! Всегда используйте трос;
- установить защиту от работы всухую (если она не встроена в насос);
- опустить насос в скважину так, чтобы он был полностью погружен в воду;
- установить на оборудовании обратный клапан (если он не встроен в насос);
- убедиться в том, что давление в напорном баке составляет 0,9 давления включения. Для насосов с регулируемой частотой вращения, таких как GRUNDFOS типа SQЕ, значение давления должно составлять 0,7 давления включения;
- открыть вентиль напорного трубопровода;
- запустить насос и дать ему поработать некоторое время, чтобы удалить из системы воздух.
Для поверхностного насоса или станции:
- установить на оборудовании приемный клапан;
- убедиться в том, что всасывающая линия полностью герметична;
- перед пуском заполнить водой насос и трубопровод;
- убедиться в том, что в напорном баке создано соответствующее давление, составляющее 0,9 от давления включения (если установлен напорный бак);
- с помощью реле давления (если оно есть) отрегулировать давление включения и выключения;
- запустить насос;
- следить, чтобы насос не «размораживался», то есть вода в теле насоса не должна замерзать — это чревато поломкой.
Еще раз стоит обратить внимание на желательность установки подпорного гидробака. Во-первых, как уже говорилось, он до минимума сведет количество циклов «включение-выключение», что сэкономит электроэнергию и продлит срок службы электродвигателя. Во-вторых, он избавит водопровод и насос от сильных гидроударов, которые провоцируют шум в трубах и отрицательно влияют на насос. Для того чтобы понять, какого объема бак выбрать, нужно произвести еще один небольшой расчет:
Объем бака V (литры) = х, где
Q — средний расход (м3/час);
Рв — минимальное значение давления включения насоса (бар);
к — постоянная давления подпора мембранного напорного бака, равная 0,9. Для насосов с регулируемой частотой вращения электродвигателя и модулем управления к = 0,7.
Данная формула рассчитана для стандартных значений, при перепаде давления между установочными значениями включения и выключения 1 бар и максимальном числе циклов повторных включений-выключений 20 раз в час.
Часто задаваемые вопросы
Таблица 2. Типичные проблемы испособы их решения.
Проблема
Скважинный насос
Поверхностный насос
Насос работает, но не подает воду
Вода в скважине отсутствует или имеет слишком низкий уровень.
Убедиться в том, что выполнена заливка водой насоса и всасывающего трубопровода. Проверить герметичность всасывающего трубопровода.
Насос работает с пониженной производительностью
Уровень воды в скважине падает быстрее, чем предполагалось.
Уровень воды слишком низок; трубопровод засорен грязью или инородными включениями из воды.
Убедиться в том, что высота всасывания не превышает 8 м; проверить, чтобы общая длина трубопровода от насоса не превышала макс. значения для данного диаметра трубы.
Насос работает без остановки или непрерывно включается и выключается
В реле давления установлены значения включения и выключения насоса с незначительной разницей между ними. Необходимо увеличить перепад давлений. Давление подпора в гидробаке вышло за допустимый диапазон. Установить надлежащий подпор.
Неправильно установлены регулировки реле давления, проверить установочные значения. Проверить напорный бак. Возможно также, что обратный клапан или всасывающий/напорный водопровод негерметичны.
Таким образом, приобретя современное насосное оборудование, владелец загородного дома обеспечит себе привычный городской комфорт на длительное время, сократив при этом уровень затрат до разумного уровня. Благодаря надежной технике, основанной на технологиях нового тысячелетия, разрыв между городскими и сельскими условиями жизни может быть ощутимо сокращен. Главное, сделать правильный и осознанный выбор оборудования. Надеемся, что этот материал окажет домовладельцу и строителю необходимую помощь.
Предоставлено пресс-службой ООО «ГРУНДФОС».
