Как утеплить скважину на зиму: материалы и способы утепления

В качестве источника воды для автономной системы водоснабжения частных домов чаще всего используют водозаборную скважину. Эксплуатация ее производится сезонно или круглогодично. При сооружении выработки необходимо подумать о том, как утеплить скважину на зиму и избежать проблем с перебоем воды, поломкой оборудования и разрывом труб.

Содержание статьи:

• Особенности защиты скважины от холодов
• Защита оголовка скважины от замерзания
  • Основные принципы утепления кессона
  • Установка обсадной трубы для оголовка
• Утепление подземной системы труб
  • Применение современных теплоизоляционных материалов
  • Использование греющего кабеля
  • Дополнительная защита на этапе монтажа
• Видео примеры утепления кессона

Особенности защиты скважины от холодов

Неграмотное обустройство водозаборной выработки нередко создает препоны для нормальной работы источника. Особенно остро ошибки и недочеты проявляются в зимний период.

Эксплуатацию скважины, не защищенной от промерзания надежной теплоизоляцией, в морозы затрудняет формирование наледи по зеркалу воды и образование ледяных пробок в трубопроводе.

Грамотное обустройство водяной скважины избавит от формирования наледи и ледяных пробок в водопроводе (+)

В итоге насосное оборудование и система в целом работает с повышенной нагрузкой. Крупная пробка может деформировать или вовсе разорвать трубы ПНД, из которых чаще всего сооружают наружные ветки водопровода.

Пробки и ледяная корка в скважине появляются, если водозабор работает «не в полную силу». Т.е. если в эксплуатации есть перерывы, достаточные для кристаллизации воды. Даже если хозяева автономного водопровода не рассчитывают на подобные паузы в функционале, средства их профилактики в виде устройства системы утепления должны быть проведены.

Утепление водопроводной системы проводится от точки ввода в дом до глубины, которая на 20-30 см ниже уровня сезонного промерзания грунта. Это значение можно найти в сборниках по строительной климатологии СП за номером 131.13330.2012 и в СНиПе за номером 23-02-99. Глубина промерзания определяется в соответствии с условиями региона и типом грунта, охватываемым зоной промерзания.

Если водопровод вводится в дом через фундамент неутепленного подвала, ветку до входа в отапливаемое помещение тоже необходимо утеплять.

Использование материалов для утепления объектов расположенных в земле имеет свою специфику. Утеплители должны обладать следующими свойствами:

• Не впитывать воду либо иметь защитную водонепроницаемую оболочку. Если вода впитается в утеплитель, а затем замерзнет, то с большой вероятностью по причине увеличения объема воды при переходе в лед, слой утепления будет разрушен.
• Под давлением грунта не терять своих свойств. Давление массы земли сверху или ее подвижки могут смять утеплитель и увеличить его теплопроводность.
• Не представлять интереса или не поддаваться воздействию насекомых и грызунов.

Последний пункт очень важен, потому что летом мыши могут растащить утеплитель по гнездам, а зимой прорыть в нем ходы, чтобы добраться до теплых труб. Все это приведет к прямому доступу холода к элементам водопровода.

Защита утеплителя от мышей и насекомых – одна из главных проблем при утеплении объектов, расположенных на улице под землей

Иногда для защиты скважины и системы подачи воды от холода достаточно выполнения процедур, не требующих специальных знаний о принципах утепления подземной системы водоснабжения. Вода, которая подается в систему из глубины, имеет положительную температуру (обычно от 7 до 13 градусов Цельсия).

Если есть риск замерзания воды, то необходимо настроить режим работы системы таким образом, чтобы подача воды происходила небольшими порциями, но как можно чаще. Постоянное циркуляция подземной воды, температура которой по определению выше 0? С, будет препятствовать обледенению.

Утеплить оголовок и трубы при не очень холодных зимах в южных регионах России или при глубоком залегании водопровода можно без особых изысков с помощью опилок или соломы. Для этого необходимо вырыть яму возле оголовка и канаву вдоль залегания трубы водопровода, засыпать их сухими опилками или соломой и снова зарыть яму.

Проводить эту процедуру надо каждый год осенью, чтобы к зиме опилки и солома не успели сгнить. Для устранения промерзания на более длительное время или если предложенные способы не гарантирует положительный результат, необходим другой подход к решению проблемы.

Восстановить водоснабжение зимой тяжелее и дороже, чем провести грамотное утепление с учетом конструктивных особенностей системы и климатических условий

Защита оголовка скважины от замерзания

Кессон для скважины – это заглубленный в грунт резервуар, расположенный над устьем выработки. Он необходим для удобного доступа к основным элементам водозаборной системы с целью проведения ремонта и регулярного обслуживания. Внутри утепленного кессона монтируют гидроаккумулятор, насосное оборудование и фильтры, чтобы вынести их из дома и убрать шум. Если оборудование размещается в отапливаемом помещении, кессон не устраивают, а устанавливают адаптер.

Как скважину с кессоном, так и без него необходимо утеплить так, чтобы на всю толщу промерзающих грунтов был исключен прямой контакт элементов системы водоснабжения с замерзшими горными породами.

Основные принципы утепления кессона

Даже если оголовок скважины расположен ниже глубины промерзания грунта, то основная часть кессона находится выше этой отметки. Если его стены обладают значительной теплопроводностью, то отрицательные температуры могут опуститься до оголовка и вода в системе замерзнет значительно ниже, чем указывает Строительная Климатология.

По геометрии кессоны могут быть цилиндрическими или прямоугольными, это не влияет на способ утепления. С позиций затрат утеплителя более выгодными являются объекты цилиндрической формы, а с позиции простоты монтажа материала, поставляемого в формате жестких плит, более просто утеплить объекты прямоугольной формы.

По материалу кессоны могут быть бетонными, металлическими и пластиковыми, хотя бетонные конструкции сейчас используют редко ввиду сложности их монтажа и недолговечности бетона при воздействии влаги.

Металлические и пластиковые кессоны водонепроницаемы, поэтому при внутреннем утеплении можно не обращать внимания на устойчивость материала к воде

Утепление кессона изнутри актуально, если его корпус герметичен благодаря свойствам материала или выполнения надежной гидроизоляции. В этом случае нет необходимости защищать утеплитель от воздействия влаги. Кроме того, подвижки грунта или иные внешние воздействия не окажут влияния на целостность слоя утепления. Как правило, при внутреннем утеплении применяют изделия на основе пенопласта или пенополистирола.

Утепление кессона снаружи проводят для сохранения внутреннего пространства или если используют сыпучие материалы. Снаружи желательно утеплять пластиковые конструкции, оберегая их от сильных морозов, при которых пластик становится хрупким. Наружное утепление проводят любыми материалами, однако необходимо учитывать возможное движение грунта, воздействие воды и опасность повреждения слоя утепления насекомыми и грызунами.

При применении наружного утепления необходимо защитить материал от воды, насекомых и мышей, иначе со временем придется проводить работы заново

Так как теплопотери при любом утеплении скважины все равно будут иметь место, то необходима их компенсация за счет притока тепла. Она и так будет происходить по причине положительной температуры воды в трубах, проходящих через кессон и выделения тепла работающими устройствами.

Если есть вероятность, что утепления может не хватить, то можно установить элементарный нагревательный элемент в комплекте с датчиком температуры. Так как внутреннее пространство кессона небольшое, то при нормальном утеплении в качестве нагревательного элемента достаточно использовать обыкновенную лампу накаливания мощностью 40-60 Ватт или греющий провод длины 3-5 метров.

Установка обсадной трубы для оголовка

Если при проектировании водоснабжения кессон не был предусмотрен, а оголовок находится выше уровня промерзания грунта, то утеплить его можно с помощью дополнительной обсадной трубы, O  которой больше O стационарной обсады на две толщины утеплителя.

Для установки дополнительного отрезка обсадной трубы необходимо вырыть яму вокруг оголовка на глубину промерзания грунта плюс 0,3 м и утеплить оголовок. Поверх надо установить дополнительную трубу, а пространство между обсадками заполнить стекловатой или минеральной ватой.

Нежелательно заполнять зазор между двумя обсадными трубами напыляемыми вариантами теплоизоляции из-за невозможности проконтролировать равномерность нанесения утепляющего слоя.

Защита оголовка от мороза с помощью установки обсадной трубы требует меньше материала и проще чем утепление кессона

Труба должна быть металлической, так как на морозе пластик становится более хрупким и подвижки грунта могут повредить его.

Необходимо также обеспечить отсутствие воды в пространство между обсадной трубой и оголовком. Минеральная вата теряет теплоизоляционные свойства при впитывании влаги, а пенополистирольная скорлупа может быть деформирована при образовании льда.

Чтобы исключить намокание перед укладкой теплоизоляции в зазор между обсадами необходимо установить сальник. Внешний размер сальника должен быть равен диаметру дополнительной обсадной трубы, а внутренний – диаметру основной обсадки.

Утепление подземной системы труб

Утепление ветки водопровода, ведущей к дому, может не понадобиться при условии его размещения ниже уровня промерзания грунта. Однако чем глубже расположена система водоснабжения, тем более сложен ее монтаж и ремонт. В этом случае утепление труб может обойтись дешевле по стоимости материала и быть проще по уровню требуемых работ.

При нижней подводке нужно меньше затрат на утепление, однако она требует более сложных работ как при монтаже, так и в случае ремонта

Применение современных теплоизоляционных материалов

Самый старый и проверенный способ утепления труб – заполнение траншеи керамзитом. Минеральная вата без гидроизолирующей внешней оболочки не применяется при устройства подземных коммуникаций.

Сейчас количество предлагаемых к продаже различных видов теплоизоляции позволяет решить эту задачу для любых температурных условий. Для устройства подземных линий на участках выше уровня промерзания выпускают «скорлупу» из пенополиуретана и пенополистирола с фольгированной гидроизоляционной оболочкой.

Для утепления подземных веток водопровода выпускают утеплители из ППС и ППУ с гидроизоляционной оболочкой. В качестве альтернативного решения используются трубы ПНД с уже закрепленных на них утеплителем

Рассмотрим основные виды материала, которые чаще других используют при утеплении подземного водопровода:

• минеральная вата или стекловата сжимается под тяжестью земли, поэтому в случае ее применения необходимы дополнительные работы в виде создания прочного кожуха;
• базальтовое волокно, покрытое алюминиевой фольгой для гидроизоляции, является довольно дорогим материалом, но с ним легко работать;
• пенопласт и пенополистирол легко режется, хорошо сохраняет тепло, однако необходима защита от грызунов;
• пенополиуретан хорошо держит тепло и обладает влагостойкостью.

Для узлов и поворотов есть специальные фасонные скорлупы, что удобно для монтажа утепления. Они позволяют без особых проблем провести монтаж теплоизоляции на участках трубопровода любой степени сложности.

Быстро и надежно утеплить водопроводную линию можно с помощью напыляемого пенополиуретана. В таких случаях трубу необходимо укладывать на подушку из керамзита, т.к. низ трубопровода может оказаться непокрытым теплоизоляционным материалом.

Напыляемый пенополиуретан имеет очень низкую теплопроводность, не промокает, не ломается под тяжестью земли и его не грызут мыши и муравьи

Для труднодоступных мест, где применение объемных материалов проблемно, можно использовать термокраску – современный универсальный жидкий теплоизолятор. Такая краска может быть нанесена как обыкновенной кистью или валиком, так и с помощью напыления. Помимо основной функции, она хорошо защищает металлические трубы от коррозии.

Использование греющего кабеля

Принцип действия теплоизоляционных материалов сводится к так называемой «пассивной защите». Благодаря его соседству вода в трубах не будет охлаждаться, пока течет до отапливаемого помещения. Надо понимать, что в замкнутой системе без внешнего источника тепла, система утепления не предотвращает промерзание, а всего лишь увеличивает период до момента кристаллизации воды под воздействием отрицательных температур.

В случае нечастого использования воды из скважины такого утепления на зиму может оказаться недостаточно. В случае перерывов в работе больше суток необходимо подогревать трубы, со слитой из них водой, с помощью специального электрического кабеля.

Существует два способа размещения греющего кабеля: внутри обогреваемой трубы и снаружи.

Для ввода внутреннего греющего кабеля предусмотрена специальная система из тройника и оконечной муфты, что позволяет легко осуществить эту процедуру

Для внутренней установки применяют специальные кабели. Они не токсичны, отвечают повышенным требованиям электрической защиты (хотя специалисты рекомендуют проводить подключение через УЗО) и их продают в комплекте с герметичной оконечной муфтой. Монтаж такого кабеля несложен и его осуществляют через обыкновенный тройник.

Основным преимуществом варианта внутренней установки является высокий КПД системы обогрева и, как следствие, – уменьшение затрат на электроэнергию. Основным минусом является сложность проведения кабеля через изогнутые участки водопровода.

При внешней установке кабеля необходимо, прежде всего, обеспечить плотное его прилегание на хорошо очищенную поверхность. Кабель крепится к трубе с помощью алюминиевого скотча, затем скотч проводят поверх всего кабеля, чтобы не было его соприкосновения с материалом теплоизоляции. Пластиковые трубы предварительно оклеивают фольгой для равномерного распределения тепла.

Для увеличения теплоотдачи можно закрепить несколько кабелей линейно или по спирали. В случае шага спирали в 5 см длина проводника увеличится в 1,7 раза по отношению к длине охватываемой водопроводной трубы.

Установка греющего кабеля особенно актуальна для участка водопровода, выходящего на поверхность перед домом – именно там наиболее вероятно замерзание воды

Установка терморегулятора позволяет существенно экономить электроэнергию, потому что включение отопления происходит только при достижении заданной температуры. Оптимальными значениями температуры включения считают от 3 до 5 градусов Цельсия. Греющий кабель всегда устанавливают в комплекте с теплоизоляцией, иначе обогрев окружающей среды выйдет очень дорого.

Дополнительная защита на этапе монтажа

Для варианта скважины с применением погружного насоса перед длительным простоем проводится консервация системы. Для этого трубопроводы прокладываются с уклоном в сторону водоисточника, а обратный клапан устанавливается на выходе подающей трубы из ствола. После выключения насоса, он вместе с подводящими трубами извлекается из выработки, а вода самотеком сливается в скважину.

При использовании этого метода желательно отсутствие «карманов», где вода могла бы остаться. Минусом такого метода при использовании металлических труб является увеличение скорости коррозии металла.

Один из редко применяемых способов – создание системы «труба в трубе», когда на водопровод одевают трубу большего диаметра, которую утепляют снаружи. Образованная таким образом воздушная прослойка служит дополнительной защитой от холода. Если ввести внешнюю трубу в подвал дома, обеспечив циркуляцию воздуха между прослойкой и подвалом, то можно получить дополнительный обогрев подземного водопровода.

Обогрев воздушной прослойки за счет температуры технического помещения – один из самых простых способов обеспечить тепло в непосредственной близости от воды

Еще один вариант – принудительная циркуляция воды. Для этого необходимо установить вторую трубу, ведущую от подвала к скважине и систему кранов для переключения подачи воды в дом или в эту трубу. Включая насос по расписанию можно закачивать в систему теплую грунтовую воду, а в скважину выкачивать холодную воду из системы. Этот вариант удобен при длительном отсутствии хозяев дома, когда нет потребления воды.

Есть распространенное мнение, в том числе и в интернете, что предотвратить замерзание воды можно созданием избыточного давления в системе. Однако температура перехода воды в состояние льда понижается всего лишь на 1 градус на каждые 130 атмосфер статического давления. Соорудить водопровод, выдерживающий такое давление, нереально.

Видео примеры утепления кессона

Элементарное утепление стен и крышки кессона пенопластом изнутри:

Обустройство скважины с помощью кессона, с раскрытием темы утепления:

Промерзание скважины и водопровода чревато не только прекращением подачи воды, но и повреждением оборудования и элементов системы, для ремонта которой понадобятся деньги и немалые усилия. Лучше один раз качественно выполнить работы по утеплению и получить постоянный доступ к воде на долгие годы.