Г. Ефремов – Такая многоликая дрель. Сантехнические работы. Водоснабжение...("Сделай сам" №1∙2008) (страница 19)
В основном для водозабора существуют два типа скважин: фильтровые (например, в Московской области глубиной до 35 м — «скважины на песок») и глубокие (до 100 м и более — «скважины на известняк»), которые неверно называют «артезианскими».
Фильтровые (песчаные) скважины бурят на ближайший водоносный горизонт, залегающий в песчаных грунтах. Глубина их составляет обычно 20–30 м. Скважина состоит из обсадной колонны из труб диаметром 127–133 мм и галунного плетения сетчатого фильтра. Дебит таких скважин составляет до 1 м3/час. Бурение на воду производится достаточно быстро — в течение одного-двух рабочих дней. Однако эти скважины имеют тенденцию к заиливанию, и срок эксплуатации таких скважин напрямую зависит и от мощности водоносного горизонта, и от интенсивности ее эксплуатации: чем чаще скважиной пользуются, тем дольше она служит (на практике до 15 лет).
Глубокие («артезианские») скважины (на известняк) (рис. 31) бурят до водоносного слоя, залегающего в известняке на глубинах 20-130 м.
Рис. 31.
Нтр — требуемый напор насоса,
Нгр — гравитационная составляющая — геометрическая высота подъема воды,
HL — сумма потерь напора на расчетном участке,
Нф — свободный напор сантехнического прибора, принимаемый согласно таблице,
Нду — высота от наиболее низкого уровня воды в скважине до уровня земли,
Нд — высота от уровня земли до верхней точки водоразбора,
На — наименьший гарантированный порог срабатывания автоматики, принимается равным 30 м; Фактический максимальный напор насоса следует выбирать больше расчетной величины требуемого напора
Они отличаются не только своей глубиной и производительностью (до 100 м3/час), но и сложностью бурения. Такие скважины бурят обычно большего диаметра (159–324 мм) и большей глубины, чем «скважины на песок». Этим обусловлено и большое количество обсадных колонн. Продолжительность работ увеличивается до 4-х и более дней в зависимости от породы и глубины скважины. Цена бурения скважин на известняк выше, срок службы этих скважин значительно дольше — 50 и более лет, так как фильтром в таких скважинах является сама порода (известняк) и заиливания не происходит.
Для бурения скважин используют специальные установки. В готовую скважину опускают чаще всего стальные обсадные толстостенные трубы, в них погружают глубинный (скважинный) насос диаметром 3–4 дюйма. От насоса выходит на поверхность и вводится в дом напорный трубопровод. Для исключения возможного промерзания оголовка и просачивания поверхностных вод в скважину ее окружают заглубляемой подземной камерой (защитным колодцем — кессоном). Дно камеры заливают бетоном или выполняют из стального листа не тоньше 5 мм. При этом колодец располагают на такой глубине, чтобы водопроводные трубы проходили ниже промерзшего грунта, а верхняя часть обсадной трубы выступала над дном как минимум на 0,5 м. Стальную обсадную трубу пропускают через манжету (резиновую, гидростеклоизольную), вставленную в отверстие в бетонном дне, или приваривают по окружности отверстия в стальном дне. Стенки камеры (имеющие форму прямоугольника или окружности) изготавливают из бетонных колец, кирпича или стального листа. В последнем случае нет необходимости в дополнительной гидроизоляции, поскольку лист просто приваривают к стальному дну.
Расположение скважины, разрабатываемой вручную, или шахтного колодца определяется залеганием подземных вод. А вот артезианскую скважину бурят в наиболее удобном месте. Ее располагают так, чтобы, во-первых, общая длина труб водопровода была минимальной, во-вторых, скважина не находилась на пересечении наиболее часто используемых маршрутов и, в-третьих, подземная камера при неровной поверхности участка не оказалась в низине (для исключения скапливания вокруг нее дождевой и талой воды). Работы по устройству скважины нужно начинать с получения исчерпывающей информации от специалистов о гидрогеологических условиях на данном участке. Гидрогеологи обычно отвечают: вопрос не в том, есть ли на участке вода, вода есть практически везде, вопрос, на какой она глубине.
Для водоснабжения загородного дома чаще всего используются наиболее распространенные источники воды, колодцы (глубина, как правило, не превышает 10–15 метров) и скважины (глубина исчисляется десятками метров). С этим связана конструкционная классификация насосов на поверхностные и погружные. Поверхностные размещаются: в доме или рядом с колодцем. Погружные (скважные) насосы на конце шланга опускаются в скважину или водоем. Поверхностные насосы обычно дешевле, но имеют существенные ограничения по глубине всасывания. Так, для подъема воды с глубины не более 8–9 метров используется простейший насос без всяких хитрых приспособлений, а для транспортировки воды с глубин порядка 20–30 м используется эжектор: специальное устройство, опускаемое в колодец на конце шланга. С ростом глубины производительность поверхностного насоса с эжектором падает, а потребляемая мощность и сложность конструкции растет. Как результат, в области глубин около 25 метров цены на поверхностные и скважные насосы практически уравниваются, а на глубинах свыше 30 метров выгода оказывается на стороне скважных систем.
Простые поверхностные самовсасывающие насосы могут брать воду из открытых водоемов, мелких колодцев и даже скважин. Однако, максимальная глубина, с которой возможна подача воды, ограничена величиной атмосферного давления и по законам физики для реальных насосов не может превышать 7–8 метров. Большинство насосов этого типа имеет производительность до 3–5 кубометров воды в час и может создавать напор до 45–60 метров водяного столба (4,5–6 бар). Если такой насос объединить в один агрегат с мембранным гидроаккумуляторным баком и реле давления, получится автоматическая станция водоснабжения. Но следует учитывать, что каждые 10 м горизонтального участка между домом и колодцем соответствуют 1 м глубины колодца. Поэтому, если, например, глубина, с которой требуется доставить воду, составляет 8,5 м, а расстояние от коттеджа до источника воды — около 30 м, обычный поверхностный насос в этом случае не подойдет.
Тогда следует использовать поверхностный насос эжекторного типа, который теоретически способен качать воду с глубины до 40 м (такая модель подойдет и для небольшой скважины). Эжектор представляет собой водоструйный насос или трубку Вентури, в которую направляется часть воды, поднимаемой самовсасывающим насосом. Большинство автоматических станций водоснабжения с эжектором могут стабильно работать при глубине до зеркала воды 18–20 метров.
Из глубокой скважины воду извлекают погружными насосами. Их можно легко опознать по характерной форме — изготовленные из нержавейки длинные и узкие цилиндры, способные пройти в отверстие скважины небольшого диаметра (3–5 дюйма) и подать воду с большой глубины. По конструкции они, как правило, многоступенчатые. Есть модели, которые могут устанавливаться на незначительной глубине и обеспечивать небольшие объемы воды. Другие способны создавать напор до нескольких сотен метров водяного столба и выдавать до нескольких десятков и даже сотен кубометров в час.
При выборе насоса прежде всего следует обратить внимание на его технические характеристики. На бирке насоса обозначаются:
1. Максимальная производительность, измеряется в л/мин. Эта величина зависит от пропускной способности всасывающей трубы и мощности насоса. Нужно сравнить производительность насоса с требуемой потребностью в воде.
2. Глубина всасывания (м) — характеризует максимальную глубину, с которой насос может поднять воду. Нужно сравнить с глубиной колодца (скважины).
3. Максимальный напор (м) — показывает, на какую высоту насос способен поднять воду от точки всасывания до самой верхней точки. Нужно сравнить требуемую для вашего коттеджа величину гидронапора с максимальным напором насоса.
Кратко напомним, как находится потребность в воде и требуемый гидронапор. Потребность в воде принимается по таблице усредненных норм расхода воды или по расходам и количеству водоразборных точек. Требуемый гидронапор складывается из глубины колодца (скважины), длины горизонтальной магистрали, этажности здания, потерь давления на преодоление сил трения в запорной арматуре, трубах и всевозможных приборах, и нормативного напора на конечных точках водоразбора.
Для того, чтобы создать современную систему водоснабжения, одного только насоса мало. Необходим набор сопутствующего оборудования. Гидроаккумулятор играет роль промежуточной буферной емкости и служит аналогом водонапорной башни. Мембранные гидроаккумуляторы представляют собой стальную емкость, внутри которой находится резиновая мембрана, похожая на колбу или мешок, куда закачивается вода. Между мембраной и корпусом находится воздух (первоначально закачивается азот). При открывании любого крана вода начнет поступать к пользователю под заранее настроенным давлением. После частичного опорожнения бака, когда давление в нем упадет до определенной величины, электрореле включит всасывающий насос. После закрывания водоразборного крана насос некоторое время продолжит качать воду из скважины, заполняя бак и повышая давление в нем до первоначального значения. Это позволяет в несколько раз сократить количество включений-выключений, а, следовательно, существенно удлиняет срок службы насоса. Накопительный бак позволит насосу работать в щадящем режиме: закачать воду в бак — и автоматически отключиться. Гидроаккумулятор может служить в качестве емкости для создания резервного запаса воды. И в том и в другом случае его величину следует правильно подобрать.