Как организовать водоснабжение дома: схемы и оборудование

Система водоснабжения современного коттеджа

Как с минимальными затратами организовать водоснабжение индивидуального дома? Сегодня мы познакомимся с несколькими популярными схемами водоснабжения из разных источников  и необходимым для их создания оборудованием.

Источники водоснабжения

Что может стать источником воды для вашего дома:

• Магистральный водопровод. В этом случае вам нужно лишь получить технические условия на подключение к нему и проложить ввод в грунте ниже уровня его промерзания. Водомерный узел можно разместить в утепленном помещении или непосредственно в колодце;

Нюанс: СП 30.13330.2016 требует, чтобы производитель установленного в колодце водосчетчика гарантировал его работу при затоплении.

• Во многих садовых кооперативах существует летнее водоснабжение для полива. Вода подается по мелкозаглубленному или проложенному по поверхности грунта водопроводу по графику. При этом в теплых регионах (в частности, в Крыму, где живет автор этой статьи) такие водопроводы нередко функционируют круглый год;

Водопровод для полива в садовом кооперативе

• Подачу воды можно организовать из расположенного неподалеку от дома открытого водоема — из реки или озера;

 Нюанс: в этом случае реализацию проекта стоит  начать с микробиологического исследования качества воды.

• Практически везде можно получить воду из колодца или скважины. Их глубина может варьироваться от 5-7 до 70-100 метров. При этом глубинные артезианские источники (с водоносным горизонтом, запертым  между водоупорными пластами) обычно обеспечивают более высокое качество воды;
• Наконец, там, где бурение скважины или рытье колодца нерентабельно из-за большой глубины водоносных пластов, можно обеспечить дом привозной водой.

Доставка питьевой воды, г. Алма-Ата

Нормативные требования

Основные принципы водоснабжения дома и требования к системе водоснабжения можно найти в уже упоминавшемся своде правил 30.13330.2016. Давайте углубимся в чтение документа. Чтобы не перегружать читателя лишней информацией, мы выберем лишь те пункты, которые актуальны для владельца коттеджа.

• При монтаже внутреннего водопровода нельзя использовать бывшие ранее в употреблении стальные трубы;
• Температура в водоснабжении дома горячей водой в точках водоразбора должна укладываться в диапазон 60-65°С;
• К сливному бачку и писсуару можно подводить воду непитьевого качества (то есть воду из скважины, открытого водоема или колодца, не прошедшую фильтрацию);
• Норма давления во внутреннем водопроводе — 1-4,5 кгс/см2;
• Розливы ГВС и ХВС нуждаются в изоляции. На холодной воде она предотвращает конденсацию воды, на горячей — уменьшает потери тепла;
• Розливы нужно прокладывать с постоянным уклоном. Уклон не должен быть меньше миллиметра на погонный метр трубы. В нижней точке водопровода, а также в находящихся ниже его уровня скобах следует предусмотреть сбросы для воды;

Краны для сброса воды

Подсказка: уклон и сбросники помогут осушить водопровод для ремонта или для предотвращения его разморозки.

• В тамбурах и у входов водопроводные трубы нужно утеплять. При прокладке по холодному чердаку и другим неотапливаемым помещениям с температурой, опускающейся ниже +2 градусов, трубам нужен кабельный обогрев;
• Арматура и трубы должны обладать гигиеническими сертификатами и служить не меньше 25 лет на ХВС и 50 лет на ХВС;
• На вводе, перед сливными бачками и водонагревателями, а также перед группами из пяти и более сантехнических приборов нужны краны;

Перед сливным бачком должен стоять отсекающий его кран

• При расходе воды до 10 м3/сутки (то есть практически в любом частном доме или в квартире) диаметр водосчетчика на вводе (разумеется, при централизованном водоснабжении) должен быть равным 1/2 дюйма (ДУ 15);
• Счетчик должен стоять в помещении с положительной температурой и освещением;
• Перед счетчиком устанавливается механический фильтр, предотвращающий его засорение и остановку.

Центральный водопровод

Организовать домашнее водоснабжение от магистрального водопровода — достаточно простая задача. На вводе должны стоять:

1. Шаровый кран. Этот тип арматуры наиболее надежен и всегда закрывается герметично, в отличие от пробковых и винтовых кранов;
2. Фильтр (недорогой механический, с нержавеющей сеткой);
3. Водосчетчик диаметром 15 мм.

Водомер в колодце

Водомерный узел может быть дополнен краном или обратным клапаном после счетчика. Он позволит демонтировать прибор учета, не сбрасывая воду из внутренней системы водоснабжения.

Там, где давление воды превышает нормативное (это бывает при неровном рельефе местности или при подключении коттеджа к общему с высотными домами сегменту магистрали водоснабжения), после водомера дополнительно устанавливается редуктор давления.

Ввод с редуктором и контрольным манометром

Ввод воды лучше всего проложить полиэтиленовой напорной трубой на компрессионных фитингах. Она эластична во всем диапазоне эксплуатационных температур, поэтому ввод не будет бояться подвижек или пучения грунта. Даже замерзание воды не принесет вреда полиэтиленовому вводу: труба растянется и после таяния льда вернется к прежнему размеру.

Полиэтиленовый ввод на компрессионных фитингах

Верховодная скважина, колодец, открытый водоем

Как может быть устроено водоснабжение современного дома из источника небольшой глубины — колодца, скважины на верховодку,  озера или речки? Основа такой системы — насосная станция.

Поверхностная насосная станция

Это, фактически, готовый комплект для водоснабжения дома, включающий:

• Насос (в большинстве случаев центробежный поверхностный);
• Гидроаккумулятор;
• Механическое или (реже) электронное реле, управляющее питанием насоса в зависимости от давления в гидроаккумуляторе.

Любопытно: электронное реле позволяет реализовать технологии, широко известные как умный дом — водоснабжение выключится при прорыве водопровода или при сухом ходе насоса.

Знакомьтесь: электронное реле, предусматривающее защиту от сухого хода

Насосные станции делятся на две категории по глубине всасывания.

Большая их часть поднимает воду от ее статического уровня до высоты расположения насоса только за счет создающегося крыльчаткой разрежения в рабочей камере. В этом случае перепад давлений между камерой и внешней средой не может превышать одной атмосферы (на практике он, разумеется, несколько меньше). А поскольку избыточное давление в 1 кгс/см2 поднимает водяной столб на 10,3 метра, практическая глубина всасывания не превышает 8-9 метров.

Поверхностный насос способен поднять воду с глубины до 8-9 метров

Так называемые насосы с выносным эжектором могут  поднимать воду с глубины до 50 метров.

Насосная станция с подготовленным к подключению к ней внешним эжектором

За счет чего?

Эжектором называется открытое сопло, направленное прямо во всасывающую трубу насоса. Вода к этому соплу подается по дополнительной напорной трубе. Поток из сопла за счет трения вовлекает в движение по всасывающей трубе окружающие массы воды.

Работа эжектора

Вне зависимости от типа насосной станции ее всасывающая труба должна комплектоваться обратным клапаном, исключающим сброс воды обратно в источник водоснабжения при выключении насоса. Клапан часто дополняется сеткой, предотвращающей всасывание мелких камней и песка.

Клапан донный с сеткой от песка и камней

Особый случай

Водоснабжение вашего дома из открытого водоема имеет еще пару тонкостей:

1. Водоем редко находится в непосредственной близости от дома, поэтому насосной станции приходится компенсировать гидравлическое сопротивление водопровода. Чем дальше от водоема она расположена, тем большей должна быть глубина всасывания: на 10 метров трубы, которой проложено водоснабжение от реки до дома, теряется примерно метр напора;

Капитан Очевидность подсказывает: именно поэтому для открытых водоемов обычно применяются станции с внешними эжекторами даже при небольшой глубине зеркала воды.

2. Всасывающая труба с донным клапаном должна быть зафиксирована на некотором расстоянии от дна, иначе сетка фильтра быстро заилится. Всасывающую трубу можно подвесить на растяжке между грузом и поплавком или соорудить для нее массивную опору, установленную на дно водоема.

Расположенный рядом с домом водоем полностью решает проблему непитьевого водоснабжения

Глубинная скважина

При глубине зеркала воды свыше 35-50 метров ни один существующий поверхностный насос не справится с ее подъемом.

В этом случае используется другая технология водоснабжения дома:

• В скважину устанавливается погружной насос;
• Между его выходом и напорной трубой монтируется обратный клапан, выполняющий те же функции, что и в предыдущей схеме;
• Реле давление и мембранный бак располагаются в произвольной точке водопровода (обычно вблизи ввода в дом).

Оборудование для подачи воды из скважины

Особо стоит оговорить выбор типа насоса.

Так называемые мембранные (вибрационные) насосы наиболее просты конструктивно: вода приводится в движение соленоидом с эластичной мембраной и проходит через систему обратных клапанов, обеспечивающих ее движение в нужном направлении.

Преимущество вибрационного насоса — невысокая цена. Недостатки — небольшой напор, быстрое заиливание скважины за счет вибрации и небольшой (не больше пары лет) ресурс мембраны.

Устройство отечественного вибрационного насоса «Ручеек»

Вихревые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо и минимальные зазоры между ним и стенками рабочей камеры. Они относятся к средней ценовой категории, достаточно долговечны и обеспечивают напор до сотни метров, но плохо переносят загрязнение воды взвесями: оно приводит к быстрой эрозии камеры и крыльчатки.

Насос вихревой со вскрытой рабочей камерой

Многоступенчатый насос оснащается несколькими рабочими колесами на валу электромотора в последовательно соединенных камерах. Каждая камера увеличивает напор на фиксированную величину.

Максимальное значение напора может измеряться сотнями метров; при этом достаточно большие зазоры в рабочих камерах позволяют устройству невозбранно перекачивать умеренно загрязненную взвесями воду.

Конструкция и особенности многоступенчатого насоса для глубинных скважин

Емкость

Из емкости можно организовать как основное, так и резервное водоснабжения для дома. В первом случае бак наполняется привозной водой, во втором — подключается к летнему или центральному водопроводу и наполняется через поплавковый клапан (такие используются в сливных бачках).

Любопытно: в доме автора 500-литровый бак резервного водоснабжения наполняется из магистрального водопровода через обычной заливной клапан для бачка примерно за полчаса. При значительном объеме емкости (2 и более кубометра) и при лимитированной по времени подаче воды лучше использовать заливные клапаны большего сечения. Они производятся с размером ДУ 20 и ДУ 25.

Клапаны размером 1/2, 3/4 и 1 дюйм

Что входит в состав системы водоснабжения из емкости? Водоснабжение может быть реализовано двумя способами: с подачей воды самотеком и насосом.

Самотечный водопровод

Вот краткая инструкция по монтажу системы первого типа:

• Бак устанавливается на возвышении рельефа, на расположенной на улице сварной подставке (в том случае, если вам нужно обеспечить водоснабжение летнего дома) или на теплом чердаке. Холодный чердак заставит вас озаботиться утеплением и кабельным обогревом бака;
• На нижнюю врезку бака устанавливается шаровый кран. Он позволит вам прервать подачу воды во внутренний водопровод без слива содержимого емкости;

Кран на выходе бака

• Непосредственно к крану подключается водопровод. Вода попадает в него самотеком. Напор обеспечивается только высотой расположения бака над точками водоразбора.

Справка: при напоре меньше 3 метров смесители и сливные бачки будут продолжать работать, а вот использующая воду бытовая техника может отказаться включаться. Например, все проточные безнапорные водонагреватели Атмор снабжаются датчиком давления, который разрывает цепь питания, если в бачке с ТЭНами меньше 0,3 атмосфер.

Безнапорный водопровод с подачей воды из скважины и баком-ресивером

У самотечного водопровода с баком на чердаке есть серьезный недостаток: запас воды волей-неволей ограничивается прочностью перекрытия. Например, на водоснабжение в каркасном доме неразумно устанавливать бак больше 500 литров без распределения нагрузки от него по нескольким балкам или монтажа дополнительных подпорок.

Этой проблемы в водоснабжении дома лишена схема с насосом: она позволяет расположить  емкость в подвале или подполе. Практически неограниченная несущая способность пола подвала сочетается с круглогодичной положительной благодаря термическому контакту с грунтом температурой.

Размещение бака в подвале снимает проблемы несущей способности основания и замерзания воды

Водопровод с насосом

Что надо для водоснабжения дома из емкости насосом:

• Уже знакомая нам насосная станция;
• Обратный клапан. Он монтируется между выходным патрубком емкости и входным патрубком насоса;
• Кран на выходе емкости, позволяющий отключить и вскрыть насосную станцию для ремонта или обслуживания без потери воды в баке;

Между насосом и врезкой бака стоят краны и обратный клапан

• Если бак наполняется из летнего или центрального водопровода — дополнительный обратный клапан между врезками в ввод поплавкового клапана, отвечающего за наполнение бака, и напорной линии насоса. Если его не будет, насос станет подавать воду не во внутренний, а в наружный водопровод.

Обратите внимание на обратный клапан после отвода на поплавковый

Расчеты

Как выглядит расчет водоснабжения в жилых домах?

В коттедже с его небольшим количеством сантехнических приборов расчет можно выполнить по упрощенной схеме, не учитывающей вероятность одновременного использования смесителей, бачков и т.д.

Собственно, нам нужно рассчитать всего три параметра:

1. Максимальный расход воды. Он нужен для расчета минимального диаметра водопровода. Кроме того, он позволяет оценить минимум производительности насосной станции или погружного насоса;
2. Диаметр водопровода, обеспечивающий пиковый расход воды при скорости потока не больше 1,5 м/с;

Справка: при большей скорости возникают гидравлические шумы на фитингах  и регулирующей арматуре.

3. Напор, необходимый для нормальной работы водопровода и сантехнических приборов, с учетом высоты установки насоса.

Расход

Как рассчитать максимальный расход воды? Очень просто — по нормативному потреблению отдельных сантехприборов. Взять их можно из таблицы строчкой ниже.

Нормы потребления воды сантехникой и приборами бытовой техники

В качестве примера нам послужит довольно типичная ситуация: в пике водопотребления открыты краны в мойке, умывальнике, душевой кабине, набирается бачок унитаза и наполняется бак стиральной машины. Потребление воды равно 0,12+0,12+0,12+0,1+0,25=0,71 л/с.

На основании этих данных уже можно рассчитать минимальную производительность  насоса. Обычно она приводится  в литрах в минуту или кубометрах в час. Для пересчета секундного расхода в эти величины его значение нужно умножить на 60 и 3600 соответственно. В описанном выше случаем нам нужен насос производительностью не менее 42,5 л/мин,  или 2556 л/час.

Диаметр

Диаметр водопровода по расходу воды можно подобрать, воспользовавшись еще одной таблицей.

Внутренний диаметр трубопровода и расход воды

В нашем случае максимальный расход воды для трубы ДУ 15 (3 м3/час, или 3000 литров в час) перекрывает потребности дома .

Примечание: как мы помним, при суточном расходе воды в 10 кубов и менее СП 30.13330.2016 рекомендует устанавливать приборы учета с диаметром присоединяемой резьбы ДУ 15. Если пропускная способность ввода ограничена водосчетчиком, увеличение сечения внутреннего водопровода приведет лишь к незначительному  снижению его гидравлического сопротивления.

Штатный диаметр водосчетчика для коттеджа — 15 мм

Обратите внимание, что ДУ стальной трубы близок к ее внутреннему диаметру. Между тем полимерные и металлопластиковые трубы обозначаются внешним диаметром. Поэтому при монтаже таких труб правильное решение — увеличить расчетный размер  на один шаг (в частности, вместо стальных труб ДУ 15 нужны пластиковые DN 20).

Не путайте условный проход с наружным диаметром

Напор

Как своими руками вычислить оптимальное значение напора насоса?

Оно складывается из:

• Высоты верхнего в доме крана над насосом;
• Избыточного напора, который обеспечит эффективную работу сантехники (в отсутствие особых требований он принимается равным 10-15 метрам);
• Гидравлических потерь в водопроводе (метр напора на 10 метров трубы).

Слагаемые расчетного напора насоса

Для погружного насоса в 60-метровой скважине, высоты верхнего крана в 5 метров  и суммарной длины ввода с внутренним водопроводом в 40 метров минимум напора насоса — 60+5+10+4=79 метров.

Подсказка: если от одной скважины организовано, к примеру, водоснабжение на три дома, нужно учитывать гидравлические потери в самой длинной ветке.

Нагрев воды

Как организовать горячее водоснабжение нового дома? Самое простое и популярное решение — установка электрического бойлера.

Бойлеры электрические

Его единственный недостаток — достаточно высокая стоимость тепловой энергии (по нынешним тарифам 3-6 рублей за киловатт-час).

Он компенсируется:

• Относительной компактностью водонагревателя;
• Простотой монтажа и подключения;
• Стабильной температурой воды на выходе;
• Умеренной (1-3 кВт) нагрузкой на сеть.

Входной патрубок бойлера подключается к подводке ХВС, выходной — к ГВС. На входе монтируется односторонний предохранительный клапан, выполняющий функции собственно предохранительного и обратного. Зачем он нужен?

На фото — бойлер с группой безопасности перед входным патрубком

Дело в том, что вход бойлера открывается в его внутренний бак чуть выше дна. Подача холодной воды в нижнюю часть бака обеспечивает сохранение ее теплового расслоения  и дает возможность отбирать горячую воду из верхней части замкнутого объема. Но если магистральный водопровод отключается и сбрасывается, вместе с холодной водой в него уйдет и содержимое бойлера.

Принципиальная схема работы электробойлера

Обратный клапан на входном патрубке решает эту проблему, но порождает новую. При нагреве воды в замкнутом контуре ее давление начинает стремительно расти благодаря тепловому расширению. Чтобы предотвратить повреждение бойлера, предохранительный клапан сбрасывает избыточный объем воды в дренаж.

При большом объеме бойлера в контур ГВС дополнительно устанавливается расширительный бачок: для водоснабжения дома он играет роль демпфера, вмещающего избыточный объем горячей воды без ее потери.

Кроме бойлера, горячее водоснабжение собственного дома можно обеспечить с использованием других видов водонагревателей:

Изображение	Описание
Патрубки для подключения газовой колонки к воде и газу	Проточный газовый нагреватель на магистральном газе обеспечивает минимальную стоимость тепла. Он подключается между подводками ХВС и ГВС с обязательной установкой крана на входном патрубке. Недостаток колонок с механическими термостатами — крайне низкая точность регулировки температуры горячей воды.
Котел с дополнительным теплообменником ГВС	Газовый котел с встроенным проточным нагревателем (двухконтурный) — прекрасная альтернатива газовой колонке. Современные турбированные котлы способны обойтись без использования дымохода или вентканала,  отбирая воздух с улицы и отводя туда же продукты сгорания по коаксиальной трубе.
5-киловаттный проточник	Проточные электрические нагреватели экономичнее бойлеров, поскольку не хранят запас нагретой воды и не рассеивают тепло через теплоизоляцию бака. Однако при мощности от 3,5 до 24 кВт они требовательны к возможностям проводки.
Принципиальная схема ГВС и отопления с косвенником	Бойлеры косвенного нагрева могут эксплуатироваться с любым отопительным оборудованием: для нагрева воды они используют проходящий через внутренний теплообменник теплоноситель.
Схема водоснабжения, использующая для нагрева воды солнечные коллекторы	Солнечный коллектор использует для нагрева воды инфракрасную часть солнечного спектра. Неприятные особенности водоснабжения дома с коллекторами — в нестабильности их тепловой мощности, зависящей от времени суток и текущей погоды, поэтому система ГВС дополняется теплоаккумулятором и вспомогательным источником тепла.

Разводка воды

Как и чем развести водоснабжение для дома по сантехприборам?

Две основные схемы разводки — последовательная и лучевая. В первом случае приборы подключаются отводами к общей подводке, во втором — индивидуальная подводка каждого прибора ведет к общему коллектору.

Последовательная разводка

Очевидные преимущества первого решения:

• Низкая материалоемкость;
• Возможность открытой прокладки;
• Простое подключение новых потребителей.

Лучевая разводка удобнее последовательной лишь по одному параметру: если открыть до отказа кран на одном смесителе, напор воды на других не упадет, а останется прежним. Наполняя кастрюлю холодной водой на кухне, вы не ошпарите кипятком принимающую душ в ванной  супругу.

Коллекторный шкаф на центральном водоснабжении

Чтобы выбрать подходящий вид труб, достаточно вспомнить рабочие параметры водоснабжения коттеджа.

Вот их описание:

• Давление ХВС держится в диапазоне 1-4,5 атмосферы. При более высоком давлении в магистральном водопроводе излишки отсекаются редуктором на вводе;
• Давление ГВС при локальном приготовлении горячей воды в точности равно давлению ХВС;
• Гидроудары при минимальной адекватности владельца дома невозможны в принципе;
• Температура воды полностью подконтрольна и, в соответствии с требованиями СП 30.13330.2016, составляет 60-65 градусов.

В столь тепличных условиях наиболее осмысленным будет выбор недорогих труб на основе полимерных материалов:

Изображение	Описание
Сварное соединение на трубе ППР	Полипропиленовых. Они рассчитаны на давление до 20-25 кгс/см2 и температуру до 90°С. Соединения — муфтовые, с помощью низкотемпературной сварки.
Фитинговое соединение трубы из сшитого полиэтилена	Изготовленных из сшитого и термостойкого полиэтилена. Эти трубы обычно используют для коллекторной скрытой разводки воды.
Пресс-фитинговое соединение металлопластика	Металлопластиковых на пресс- и компрессионных фитингах.

Заключение

Надеемся, что из нашей статьи о водоснабжении дома читатель почерпнет полезную для себя информацию. Как обычно, дополнительные материалы  можно найти в видео в этой статье. Успехов!