Утепление водопровода в земле: правила теплоизоляции наружных веток

Стационарную систему подачи воды в частный дом обычно размещают в толще грунта, чтобы она не занимала место на участке и имела относительную защиту от холода и механических воздействий. Для бесперебойного водоснабжения в зимний период необходимо провести утепление водопровода в земле. Существует несколько хорошо зарекомендовавших себя вариантов решения этой задачи.

Содержание статьи:

• Правила строительства подземного водопровода
  • Основные положения нормативных документов
  • Защита от воздействия низких температур
• Способы утепления наружного водоснабжения
  • Применение простых методик
  • Виды и формы материалов
  • Теплоизоляционная краска и напыление пенополиуретаном
  • Готовые комплексные решения
• Защита утеплителя от негативных факторов
  • Деструктивное воздействие земли и воды
  • Решение проблемы насекомых и грызунов
• Обогрев внешних систем подачи воды
  • Организация циркуляции воды
  • Использование электрического кабеля
  • Применение теплого воздуха
• Видео примеры утепления подземных водопроводов

Правила строительства подземного водопровода

Перемерзание подземного водопровода происходит по причине достижения температуры грунта отрицательных значений. Одним из способов предотвращения возникновения проблемы является проведение труб на глубине, где минусовые температуры недостижимы.

В случае если это требование не было выполнено, необходимо принять другие меры для решения задачи бесперебойного водоснабжения.

В результате перемерзания водопровода часто происходит разрыв труб. Если они расположены в земле, то их замена займет много времени

Основные положения нормативных документов

Согласно п. 11.40 свода правил СП 31.13330.2012 глубина заложенных труб, считая до низа, должна быть на 0,5 метра больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры. Это необходимо для исключения формирования ледяных пробок в трубопроводе и разрыва труб в местах кристаллизации воды, увеличивающейся при замерзании в объеме.

Расчетную глубину, согласно п. 11.41 этих же правил, следует устанавливать натурными наблюдениями за изолинией промерзания грунта, а также руководствоваться опытом эксплуатации трубопроводов в данном районе. Такой информацией может владеть гидрометцентр или организации, занимающиеся водоснабжением. При отсутствии натурных данных необходимо определить глубину теплотехническими расчетами.

Согласно п. 5.5.3 свода правил СП 22.13330.2011 нормативную глубину сезонного промерзания грунта при отсутствии данных многолетних наблюдений необходимо определять на основе теплотехнических расчетов, представленных на рисунке внизу. Значения среднемесячной температуры воздуха по населенным пунктам субъектов Российской Федерации следует брать из таблицы 5.1 свода правил СП 131.13330.2012.

Значение расчетной нормативной глубины сезонного промерзания грунта зависит от типа почв и климатических особенностей холодного периода для этой территории

В случае превышения полученного значения величины 2,5 метра, а также для горных районов с резким изменением рельефа местности, климатических или инженерно-геологических условий необходимо определять нормативную глубину промерзания грунта согласно формулам Приложения «Г» свода правил СП 25.13330.2012.

Расчетную глубину промерзания согласно п. 5.5.4 свода правил СП 22.13330.2011 для районов с неотрицательными среднегодовыми значениями температуры определяют умножением нормативного значения на коэффициент 1,1. Для территорий с отрицательными значениями эту величину рассчитывают по СП 25.13330.2012.

Защита от воздействия низких температур

Не всегда удается полностью или частично проложить систему водоснабжения ниже нулевой изотермы. Иногда это невозможно сделать по техническим причинам, например, когда вывод водопроводной трубы из скважины находится выше границы зоны промерзания земли.

Глубинная отметка уровня промерзания определяется в соответствии с климатической спецификой региона, в котором сооружается водопровод. Для средней полосы эта величина составляет 1,0 — 1,3 м в зависимости от типа грунта, в областях с суровыми зимами глубина размещения труб, согласно правилам, будет более 2,0 — 2,5 метров, что очень дорого как при прокладке, так и в случае необходимости ремонта.

В районах с холодными и продолжительными зимами глубина траншеи для прокладки водопровода может быть более 2,0 — 2,5 метров в зависимости от типа грунта, в котором прокладывается трубопровод

При невозможности или дороговизне размещения водопровода на большой глубине для его бесперебойного функционирования применяют другие меры. Их можно условно разделить на две категории:

• Утепление. Предназначено для уменьшения потери тепла объектом за единицу времени. Его проводят с помощью материалов, имеющих малую теплопроводность.
• Обогрев. Предназначен для увеличения температуры объекта. Для осуществления этой процедуры необходим внешний источник тепловой энергии.

Выбор варианта утепления или обогрева наружной ветки водопровода зависит от условий функционирования, температурного режима, геометрии системы, простоты выполняемых работ, а также эффективности, стоимости и надежности способа решения проблемы.

Способы утепления наружного водоснабжения

Существует множество способов утепления уличной системы водоснабжения, размещенной в земле. Если осуществляется подача только холодной воды, то по причине небольшой разницы температуры теплопроводность применяемых материалов не так важна, как их долговечность, прочность или цена.

Для горячего водоснабжения, поставляемого в загородный дом централизованной сетью, утепляют наземные трассы. По причине большой разницы температур между горячей водой и окружающей средой, теплопроводности материала уделяют большое внимание

Применение простых методик

В том случае, если трубы размещены практически на границе зоны перемерзания, то для исключения вероятности остановки подачи воды можно выполнить элементарные действия, не требующие больших вложений и квалифицированного выполнения работ.

Для южных регионов, где глубина залегания водопровода небольшая, достаточно осенью раскапывать трубы, засыпать их экологически чистым изолирующим материалом и снова закапывать траншею. Для утепления можно использовать листья, солому, стружку или опилки. Они обладают низкой теплопроводностью, однако к следующей зиме успеют сгнить в земле, поэтому такую процедуру необходимо повторять ежегодно.

Если согласно расчетам трубы расположены немного выше уровня, позволяющего гарантировать неперемерзание системы, то вместо углубления водопровода можно решить проблему поднятием нулевой изотермы. Это можно сделать двумя способами:

• увеличить толщину слоя земли, насыпав ее сверху;
• использовать для утепления выпавший снег.

В обоих случаях центр полосы отсыпки земли или снега расположен вдоль водопровода, а ее ширина должна быть как минимум в два раза больше глубины заложения труб.

Снег является хорошим естественным утеплителем. Даже 30-сантиметровый его слой способен сократить в два раза глубину промерзания земли

Насыпка земли изменит ландшафт участка придомовой территории, а утепление с помощью растительных и древесных отходов или снега необходимо проводить постоянно. Поэтому для длительного и надежного решения задачи утепления водопровода применяют специальные разработанные материалы.

Водопровод, проложенный ниже отметки сезонного промерзания грунта в регионе, утепляют только на участке, проходящем через толщу замерзающим зимой пород. Теплоизоляция устраивается от указанного уровня до ввода трубы в дом.

Если водопровод заводится в дом через неотапливаемый подвал, устроенный ниже глубины промерзания, то утепление проводится в пределах подвального помещения. Тогда вокруг участка водопровода устраивается деревянный короб, а пространство между ним и трубой заполняется опилками или базальтовой ватой.

Виды и формы материалов

Для утепления водопровода используют материалы, которые представлены в виде скорлуп – форм, повторяющих контуры труб и узлов системы. Их выполняют из базальтовой ваты, стекловаты, пенопласта, экструдированного пенополистирола, пенополиуретана, пеностекла.

В случае использования минеральной ваты и стекловаты обязательным условием для подземной прокладки является наличие фольгированной оболочки. Она предотвращает намокание утеплителя, из-за которого практически уничтожаются изоляционные свойства материала. Заменить оболочку можно обмоткой трубы с базальтовой изоляцией рубероидом.

Из-за способности беспрепятственно впитывать влагу в обустройстве подземных сетей не используется ватная теплоизоляция в виде нарезанных на плиты или или свернутых в тюки матов без гидроизоляционной внешней защиты. Исключением может быть прокладка трубопровода в бетонных лотках с засыпкой свободного пространства между лотком и трубой керамзитом или подобным материалом.

Наличие конструктивного шва у цилиндрических утеплителей на основе стекловаты позволяет с легкостью проводить установку изделия на водопровод

Теплоизоляционная скорлупа представляет собой готовые заготовки цилиндрической формы, чей внутренний диаметр совпадает с внешним диаметром труб. Изделия, длиной от 60 см до 2 метров состоят из цельной трубки с конструкционным швом, если утеплительный материал эластичный или из нескольких (чаще всего двух) секций. Основным плюсом секционного материала для утепления является простота монтажа изделия.

Соединение половин относительно тонкой скорлупы происходит с наложением края элемента на следующий элемент для избегания образования незащищенных участков трубопровода. Смещение метровых отрезков, как правило, составляет 15-20 см. Если необходимо использовать утолщенный утеплитель, лучше выбрать скорлупу с монтажной фаской по торцовому краю. Второй вариант обеспечения плотных соединений заключается в некотором смещении частей скорлупы относительно друг друга.

Для формирования прочных соединений скорлупы и повышения жесткости теплоизолирующей конструкции части скорлупы рекомендуют слегка смещать относительно друг друга

При креплении частей скорлупы используют сантехнический скотч. Защита примыкания отводов труб, поворотов и других узлов системы происходит с помощью специальных фасонных форм.

Теплоизоляционная краска и напыление пенополиуретаном

Одним из дополнительных решений по недопущению промерзания наружной магистрали водоснабжения, расположенной в земле, является жидкая или напыляемая теплоизоляция. Этот метод позволяет надежно, без швов и мостиков холода защитить участки со сложной геометрией, для которых затруднительно использование стандартных материалов для утепления.

Пенополиуретан имеет жидкую консистенцию и наносится на утепляемые объекты методом напыления. Обладая одним из лучших показателей по теплопроводности, а также рядом других положительных свойств, этот материал характеризуется веским минусом: для его нанесения необходимо специальное оборудование.

Найти фирмы, которые занимаются утеплением с помощью пенополиуретана нетрудно, так как его активно применяют на разных объектах. Однако у всех поставщиков услуг существует ограничения по минимальной площади напыления, поэтому отыскать приемлемый по цене вариант исключительно ради 10 или 20 метров трубопровода вряд ли удастся.

Пенополиуретан – один из лучших утеплителей для подземного водопровода. Однако его напыление – технологически сложный процесс, требующий дорогостоящего оборудования, соблюдения техники безопасности и профессиональных навыков

Специальная теплоизоляционная краска для утепления труб аналогично пенополиуретану может быть нанесена методом напыления. Ее продают в баллончиках, поэтому эту процедуру легко выполнить самостоятельно. Также существует вариант в жидком виде, что позволяет покрасить элементы водопровода с помощью обыкновенной малярной кисти.

Теплоизоляционная краска содержит добавки в виде керамических микросфер, пеностекла или перлита. Теплопроводность этого материала довольно низкая, однако по причине тонкого слоя нанесения, ее одной может быть недостаточно для решения задачи утепления участка водопровода, пересекающего толщу промерзающих грунтов.

По причине высокой стоимости нанесение толстого слоя теплоизоляционной краски дорого. Поэтому ее использование для утепления оправдано только на участках со сложной геометрией или в местах возможного возникновения мостиков холода.

Применение теплоизоляционной краски оправдано как для наружных, так и для расположенных в неотапливаемом подвале или в земле участков системы водоснабжения сложной геометрии

Однако в случае использования стальных труб, применение краски по всей длине совместно с другим утеплителем может быть целесообразно по другой причине. Наличие в составе пористого материала приводит к высокому показателю адгезии, устраняя возможность образования внешней коррозии, что актуально для металлических конструкций, расположенных в земле.

Готовые комплексные решения

Проблема промерзания уличной ветки водопровода весьма актуальна. Спрос рождает предложение и, поэтому, на рынке существует большое число готовых комплексных решений в виде теплоизолированных труб и соединительных элементов. Они представляют собой трубопроводы, окруженные утеплителем, который заключен в твердую оболочку.

Существуют как однотрубные, так и двухтрубные варианты готового решения утепления наружной прокладки труб. Для обычного холодного водоснабжения лучшим вариантом являются конструкции, содержащие пластиковые трубы. Они дешевле металлического аналога и отличаются высокой скоростью монтажа.

Утепленные трубы ПНД поставляют в бухтах длинной до 200 метров. Прокладка систем водоснабжения на их основе может быть выполнена с минимальным количеством стыков. Если в качестве внешней оболочки использовать гофрированный материал, то возможно проведение трубопровода без применения угловых соединений. Это возможно по причине простоты выполнения изгибов малого радиуса всех частей комплекта.

Существуют готовые комплексные решения для утепления систем подачи воды. Доступны варианты с одной и двумя трубами разного диаметра

Защита утеплителя от негативных факторов

Защита от перемерзания расположенного в земле водопровода имеет свою специфику. Материал не должен полностью или частично потерять своих теплоизоляционных свойств под действием внешних факторов. Повторное утепление или ремонт внешних слоев требует выполнения дорогих и трудоемких земляных работ, поэтому необходимо сразу позаботиться о сохранении целостности защитной структуры.

Деструктивное воздействие земли и воды

Подземный водопровод испытывает давление грунта, поэтому используемый при утеплении материал может быть смят. При этом может значительно увеличиться его теплопроводность. Для недопущения подобного развития событий необходимо создать твердую внешнюю оболочку с помощью труб большего диаметра или специальных лотков.

Минеральная вата гигроскопична и может быть смята небольшим усилием пальцев, поэтому слой земли спрессует материал, и он потеряет свойство низкой теплопроводности

В случае применения в качестве теплоизоляции трубопроводов гигроскопичных материалов, необходимо предотвратить возможность влияние на них грунтовой воды, всегда находящейся в земле независимо от степени водонасыщенности грунта.

Для защиты минеральной и стекловаты применяют дополнительные средства защиты — пластиковые трубы размера большего, чем водопроводные, что одновременно решает проблему смятия утеплителя. Также можно использовать следующие материалы для создания гидроизоляционной оболочки:

• рулонная алюминиевая фольга;
• армированный (сантехнический) скотч;
• рубероид;
• полиэтиленовая пленка высокой плотности.

Пенопласт, экструдированный пенополистирол слабо впитывают влагу, но со временем тоже приходят в негодность при постоянном размораживании. Полностью не подвержены смятию и воздействию влаги пеностекло, пенополиуретан, а также теплоизоляционная краска.

Защита объектов, расположенных в земле от воздействия влаги с помощью рубероида – давно используемый, но не самый практичный вариант

Решение проблемы насекомых и грызунов

Еще одной причиной повреждения утепления водопровода могут быть грызуны и насекомые. Муравьи прогрызают в привлекательной для них теплоизоляции многочисленные ходы, а мыши используют его для строительства гнезда. Эти действия оголяют части труб, что негативно влияет на качество утепления.

Ни насекомые, ни мыши не могут испортить пенополиуретан, пеностекло, но отлично расправляются с базальтовой ватой. Ее и подобные материалы для наружного утепления труб водопровода необходимо обязательно защитить от грызунов, если они расположены на глубине менее 2 метров. Земляные муравьи не проникают ниже 1 метра, а лесные при этом строят большой муравейник, надземную часть которого невозможно не заметить.

Для защиты от грызунов можно оборачивать утеплитель металлической мелкоячеистой сеткой. Чтобы воспрепятствовать доступу не только мышей, но и муравьев необходимо обернуть материал алюминиевой фольгой, армированным скотчем или использовать в качестве внешней оболочки пластиковые трубы или лотки любой формы.

Скорлупа из пенополиуретана или пеностекла выдерживает давление грунта, воздействие находящейся в земле влаги, а также не может быть испорчена грызунами и насекомыми

Обогрев внешних систем подачи воды

Если рассматривать любую систему, то утепление – это всего лишь способ увеличить время снижения ее температуры до значения, соответствующего окружающей среде. Поэтому, иногда приходится прибегать к другому варианту предотвращения перемерзания водопровода – обогреву. Нагрев воды происходит за счет внешних источников энергии и существует несколько способов организации этого процесса.

Организация циркуляции воды

Простейшим источником дополнительной тепловой энергии служит вода, температура которой выше, чем в утепляемом участке водопровода. Если более теплая вода постоянно замещает охлажденную, то система не замерзает. По этой причине работает метод «приоткрытого крана», когда организуют медленное, но постоянное движение жидкости по трубам.

Для холодного водоснабжения индивидуального жилья можно организовать периодическое замещение воды в наружной ветке на более теплую. В случае подачи из магистрального водопровода необходимо часто малыми порциями производить слив, обеспечивающий замещение жидкости. Рационально для этого использовать расположенную в доме специальную емкость, выполняющую также функции отстойника, из которой впоследствии забирать воду для своих нужд.

Слив воды для предотвращения замерзания может быть в то время, когда в ней нет необходимости. Использовать ее позже позволит накопительный бак

Если снабжение организовано из скважин, в которых температура воды обычно составляет от 7 до 10 градусов Цельсия, то необходимо чаще включать насос. Для хранения воды можно также использовать обычную накопительную емкость или гидробак.

Можно с помощью второй трубы и трехходового крана организовать циркуляцию жидкости со сливом ее обратно в колодец. За один раз достаточно прокачивать 1,5 – 2 объема отрезка водопровода, расположенного в земле между оголовком скважины и входом в дом.

В случае забора воды из скважины существует также вариант со сливом ее самотеком обратно после остановки насоса. Этот метод нецелесообразно использовать в случае металлических элементов системы водоснабжения. Постоянная смена жидкости и воздуха приводит к интенсивной коррозии внутренней поверхности труб и ухудшению качества воды.

Если существует вероятность длительного простоя воды и, как следствие, ее замерзания, то несмотря на утепление, необходимо применять другие способы обогрева.

Использование электрического кабеля

Наиболее часто в качестве дополнительного источника тепла для индивидуального водопровода, расположенного в земле, применяют электрические кабели. Их можно размещать как внутри трубы, подающей воду, так и на ее внешней поверхности. Принцип обогрева заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую.

Электрический кабель нагревает элементы водопровода, тепло от которых передается воде. Наружный утеплитель препятствует уходу тепла в землю

Расположенные внутри системы кабели обладают более высоким КПД, чем наружные по причине прямого нагрева жидкости. К минусам такого варианта расположения кабеля относят:

• более высокую цену за погонный метр из-за соответствия экологическим требованиям;
• сложность, а иногда и невозможность проведения через искривленные участки водопровода;
• настоятельные рекомендации специалистов производить подключение через УЗО, несмотря на сертификаты соответствия повышенным требованиям электрической защиты.

Монтаж обоих вариантов приблизительно равен по сложности. Кабель, проходящий внутри трубы, продают в комплекте со специальной оконечной муфтой. Его подключение производят через стандартный тройник. Наружный кабель крепят при помощи алюминиевого скотча, а сверху обязательно накладывают утепляющую скорлупу, чтобы энергия не уходило в землю.

В комплекте с резистивным кабелем, выделяющим постоянное количество тепла, для экономии электроэнергии лучше использовать термостат для автоматического включения и выключения обогрева. При использовании саморегулирующего варианта кабеля необходимо правильно подобрать его параметры, тогда в применении устройства регулирующего температуру нет необходимости.

Существуют готовые комплексные решения, которые помимо водопроводной трубы, утеплителя и жесткой водонепроницаемой оболочки имеют внедренный кабель для обогрева. Такие комплекты существенно сокращают время монтажа системы, однако покупка всех элементов по отдельности выйдет значительно дешевле.

Готовые решения для расположенных под землей водопроводов могут содержать кабель для обогрева, что практически исключает вероятность замерзания системы

Греющим кабелем можно обогревать как часть системы, так и полностью наружный участок трубопровода, благодаря чему становится необязательной прокладка магистрали ниже отметки сезонного промерзания грунтов.

Применение теплого воздуха

Еще одним действенным способом защиты проложенного в земле водопровода от перемерзания является обогрев его теплым воздухом из дома. Существует два варианта – с естественной и принудительной циркуляцией воздуха и для обоих необходима установка дополнительного закрытого лотка или трубы большего диаметра.

В случае с естественной циркуляцией воздуха на водопровод одевают трубу и утепляют ее снаружи. Она имеет выход в теплое помещение и, поэтому, происходит медленная циркуляция обволакивающего систему водоснабжения воздуха с передачей ему тепла из подвала или первого этажа дома.

Во втором случае, по всей длине водопровода крепят два швеллера (п-образных профиля) по которым проходит воздух. Их обматывают утеплителем и закрывают наружной трубой во избежание сдавливания землей утеплителя и профилей. В конце обогреваемого отрезка эти профили соединяют, получая, таким образом, замкнутую систему с входом и выходом внутри помещения. Подача воздуха происходит принудительно с помощью фена.

Схематичное представление утепленной конструкции подземного водопровода в случае его обогрева теплым воздухом из помещения. Вариант с принудительной циркуляцией включает использование фена, направляющего струю воздуха в один из профилей

Видео примеры утепления подземных водопроводов

Прокладка трубопровода в земле от скважины до дома с его утеплением и нюанс промерзания около фундамента:

Утепление водопровода, реализованного на основе пластиковой трубы и способ утепления колена с помощью цилиндра большего диаметра:

Подробная инструкция по креплению внешнего греющего кабеля с учетом правильного обхода крепежных элементов и кранов:

Качественное утепление или обогрев системы подачи воды, расположенной под землей, обеспечит ее бесперебойное поступление в зимний период. В случае пренебрежения правилами монтажа и защиты от холода, может последовать сложная процедура разморозки и дорогой ремонт водопровода.