Автономное водоснабжение загородного дома

При постоянном режиме проживания вся водопроводная система рассчитывается на круглогодичную эксплуатацию, что снимает вопросы по защите от мороза внутренней части системы, но создает проблемы с незамерзающим водозабором. При сезонной эксплуатации выбор источника упрощается, но все элементы системы водопровода (наружная и внутренняя) необходимо готовить к зимнему периоду.

Все нюансы находят отражение в проекте системы автономного водоснабжения. 

Общие принципы и основное оборудование

Напор в верхней точке разбора воды системы водоснабжения равняется производительности насоса при подъеме на определенную высоту за вычетом гидравлического сопротивления системы и объема потерь (расхода на пути к верхней точке).

Диапазон давления воды, в зависимости от назначения:

• Холодная вода — 0,3…6,0 атм (0,03… 0,6 МПа), для бытовых приборов — 2,0...6,0 атм.

• Горячая вода — 0,3…4,5 атм.

• Отопление — рабочее давление указано в паспорте на циркуляционный насос и рассчитывается из условий гидравлического сопротивления (длины отопительной трассы, перепада высот и количества ответвлений).

Внутренняя водопроводная система должна иметь разделение на контуры:

• контур ХВС с разделением на контур с технической водой и линией для питьевой с фильтром тонкой очистки и прибором обеззараживания;

• контур ГВС для технических нужд;

• контур системы отопления с устройствами водоподготовки.

Указанное количество контуров не является догмой. Можно объединить отопление с ГВС или очищать и обеззараживать всю воду на входе в систему. Но разделение на контуры облегчит выбор способа поддержания оптимального давления в элементах системы. Специалисты предложат несколько вариантов для одинаковых исходных условий. Весь вопрос будет в цене водопровода, и выбор остается за заказчиком.

Устройства контроля и управления должны гарантировать безопасность и безаварийность эксплуатации всей системы.

Оборудование контроля и управления:

• Манометры, расходомеры и датчики температуры. Предельные электрические и электронные приборы измерения с обратной связью встраиваются в автоматизированную систему управления.

• Гидроаккумулятор (гидропневматический бак) с датчиком давления на входе во внутреннюю часть водопровода или накопительный бак, который располагается выше верхней точки потребления, с поплавковым клапаном. Кроме этого, емкости позволяют исключить гидравлический удар по элементам водопровода при пуске насоса и установить оптимальный режим работы насоса (пуск-пауза).

• Расширительный бак для контура отопления с клапаном давления.

• Запорно-регулирующая арматура.

Автоматизированная система управления имеет защиту от бросков напряжения (стабилизатор напряжения) и переходит на блокирующий режим (электроклапан на входе в систему) при полном отключении электроэнергии или резком падении давления (порыве).

Производительность и тип основного насоса подбирается в зависимости от:

• типа источника (всасывающий или погружной);

• требуемой высоты подъема и удаленности от источника (указано в паспорте);

• объема и типа гидроаккумулятора или накопителя.

Насос должен иметь защиту от работы в «сухом» режиме (с сухим всасывающим патрубком), т.к. для его охлаждения используется прокачиваемая вода.

Проектирование системы водоснабжения

В проекте автономного водоснабжения выделяется два раздела: водозабор и разводка по дому. Разделение связано с тем, что в проектировании принимают участие разные по профилю специалисты.

Проект водозабора

В основе проекта лежат два взаимозависимых фактора — режим проживания и тип источника воды, каждый из которых может стать решающим для выбора проекта водозабора. Точка забора воды должна находиться в зоне санитарной охраны (СанПиН 2.1.4.027-95 п. 1.11).

Водовод из открытого источника (река или озеро)

Вода из открытого источника имеет сезонные показатели по содержанию механических и/или химических примесей, переменный бактериальный состав и относится к категории технической. Использовать воду можно только после фильтрации и антибактериальной очистки.

Водозабор насосной станции (узла) должен находиться на удалении от берега, которое обеспечивает подачу воды при любом уровне воды в источнике.

Водозабор для сезонного проживания может иметь «стационарную» или мобильную компоновку. Стационарность сводится к прокладке трубы или рукава и оборудованию площадки для съемного насоса с кожухом. Всасывающий трубопровод для забора из реки делается погружным по дну, а для озера может быть и поплавковым.

При круглогодичном заборе воды наружный контур системы становится серьезным техническим сооружением, в состав которого входят:

• всасывающая труба с контуром рециркуляции для предупреждения намерзания льда на внутренней поверхности;

• теплое техническое помещения для насоса, где может размещаться гидроаккумулятор;

• трубопровод до объекта, который защищен от перемерзания (заглубление трубы ниже точки промерзания грунта или ее регулируемый подогрев с теплоизоляцией).

Эта схема организации водовода предпочтительна для группы (куста) домов, т.к. снижает приведенные затраты на строительство и эксплуатацию.

В воде открытых водоемах есть свои обитатели или крупный мусор. Поэтому, следует предусматривать защиту водозаборника и/или грубую фильтрацию вне зависимости от сезонности проживания.

Система подъема воды из-под земли

Количество способов добычи воды из-под земли позволяет выбрать из них наиболее оптимальный для принятого режима проживания. Главное достоинство подземных вод — фильтрация воды через естественные фильтры.

Устройство скважин, колодцев или каптажных камер имеют свои различия, но есть общие правила:

• Глубина залегания водонесущего слоя находится ниже уровня проникания поверхностных вод для исключения инфильтрации химических и биологических загрязнений.

• Место забора воды должно быть оборудовано (кольца колодца, отмосток, глиняный затвор, кессон, переливной водоотвод и пр.) и находиться на определенном удалении от места возможной инфильтрации вредных веществ.

• Конструктивное решение подземного водозабора должно обеспечивать возможность очистки и восстановления фильтрующего слоя.

Проект разводки по дому

Проектирование размещения точек разбора воды определяются на стадии разработки проекта дома. Расчет гидравлического сопротивления ведется по размерам на плане для каждого контура в отдельности.

Это связано с тем, что:

• Гидравлическое сопротивление трубы с пластиковой внутренней поверхностью ниже на 25…50%, чем у стальных труб того же диаметра условного прохода.

• В контуре ГВС котел создает дополнительное сопротивление.

• Сопротивление контура отопления зависит от типа и количества устройств теплообмена в помещениях.

Можно собрать разводку по дому эмпирически, на основании опыта и рекомендаций, но рекомендуется — расчеты по водо и теплоснабжению и разработку системы управления поручать специалистам.

Монтаж системы водоснабжения

Монтаж линейной части внутреннего водопровода не представляет большой сложности и зависит от количества точек разбора, их положения и материала труб. При сборке системы отопления следует выдерживать уклоны трубопроводов обратки. Сборка из стальных труб более трудоемкая (гибка, нарезание резьбы, герметизация стыков). Сборка труб из пластика или металлопластика потребует специального оборудования для обрезки труб в размер (разделки металлопластиковых труб) и сварки труб с фитингами или тройниками.

Наиболее ответственный участок — вводной и распределительный узлы ХВГ, ГВС и отопления, т.к. в большинстве систем следует синхронизировать производительность основного насоса с электрической частью систем ГВС и/или отопления (ТЭНы котла, насосы подкачки или циркуляционные) и подключить электрические цепи контроля и управления.

Распределительный узел будет содержать коллекторы раздачи холодной и/или горячей воды и узел раздачи теплоносителя системы отопления (разводка отопительного контура котла, коллекторы прямого и обратного потока теплоносителя с байпасом, циркуляционный насос, датчики температуры и давления).

Для монтажа этих узлов рекомендуется привлекать специалистов, т.к. потребуются знание гидравлики и электротехники.

Итоги

Организация автономного водоснабжения загородного дома требует большой и тщательной подготовительной работы, которая минимизирует ошибки на этапе проектирования. Выбор источника должен опираться на данные геологов или гидрологов для получения достоверной информации о мощности (дебете) источника.

Оптимальный вариант — поручить разработку и реализацию проекта водоснабжения и отопления специализированным организациям на договорной основе, что позволяет получить юридическое основание для исправления недоделок и технического обслуживания элементов системы в комплексе или по отдельности.