Автономное водоснабжение загородного дома

Владельцы загородных особняков очень часто сталкиваются с проблемой водоснабжения своего жилища - к сожалению, в провинции централизованный водопровод либо отсутствует вовсе, либо его качество, мягко говоря, неудовлетворительно. Средневековые условия "ведерного" водопровода из ближайшего колодца, понятное дело, не соответствуют даже самым минимальным современным понятиям о комфорте. Выход один - домовладелец должен озаботиться обустройством полноценного автономного водоснабжения. Благо, подобные системы уже успешно функционируют во многих регионах нашей страны.

Как устроена система автономного водоснабжения? Упрощенно говоря, она состоит из устройств, подающих воду (насос, скважина) и устройств водоподготавливающих (очистные фильтры, водонагреватели). Также в систему автономного водоснабжения входят гидроаккумулирующие баки, системы автоматического управления насосами, устройства, поддерживающие давление в отопительных системах и т.д. Весь этот комплект стоит немалые деньги: для обеспечения безупречного автономного водоснабжения дома может потребоваться сумма в $10000-20000, и это, как говорится, не предел.

Стоимость систем автономного водоснабжения во многом зависит от конкретных особенностей земельного участка: уровня залегания подходящего водоносного горизонта и степени минерализации содержащейся в нем воды. Также на стоимость "частного водопровода" влияет максимальный расход воды, на который он запроектирован. Чем больше расход, тем больше денег придется заплатить за систему водоснабжения, причем сумма растет в геометрической прогрессии.

Основным источником воды для систем автономного водоснабжения являются скважины, пробуренные "на известняк" -до уровня залегания водонасыщенных известковых пород, расположенных, как правило, на глубине 40-250 м, и "на песок" - до уровня залегания водонасыщенных песков, глубиной 10-40 м. У известковых скважин масса преимуществ по сравнению со скважинами песчаными:

- Срок службы этих скважин составляет 20, 30 и более лет. Скважины, пробуренные "на песок", конечно, обойдутся гораздо дешевле, но они недолговечны и выходят из строя через 4-6, максимум 8 лет из-за засорения частицами грунта;

- Только известковые скважины способны обеспечить стабильный расход воды, который не будет заметно уменьшаться с течением времени, и не зависеть от сезона года. Песчаные скважины не могут гарантировать такую же стабильность;

- Вода из известковых скважин не изменяет со временем свой биохимический состав. Это особенно важно (даже при наличии качественной системы водоочистки) - вода из песчаных скважин внезапно может оказаться загрязненной различными "источниками" с поверхности земли. Например, вы пробурили скважину, сделали анализ воды и подобрали фильтры - а через месяц сосед построил септик и начинает сброс сточных вод на "ваш" водоносный горизонт.

В последнее время проблемой снабжения людей качественной водой озабочено и государство. После трагических событий, связанных с эпидемией холеры в Татарстане, разработана государственная программа "Вода питьевая", в которой прямо говорится, что в качестве источника питьевой воды должны использоваться только воды подземные, а не грунтовые. Подземные воды рекомендованы к использованию для бытового водоснабжения в большинстве развитых стран Европы и США. Вывод очевиден: если вы строите дом, которым собираетесь пользоваться многие годы, в качестве водоисточника лучше всего использовать долго служащие и надежные известковые скважины. В дальнейшем речь пойдет исключительно про них. Разумеется, если вам нужна вода "неизвестного качества" и на непродолжительный срок, можно обойтись скважиной песчаной, а еще проще - воспользоваться так называемым "открытым водозабором": рекой, озером, колодцем.

Водонасыщенные известняки залегают на большей части территории нашей страны. Исключение, пожалуй, составляют лишь "места выхода коренных парообразующих пород", проще говоря, горы. Но глубина заложения водоносных известняков в разных районах разная, отсюда возникают и значительные колебания в стоимости бурильных работ. Скважины глубиной 40-60 метров обойдутся заказчику в $30-50 за погонный метр, стоимость погонного метра скважин глубиной свыше 100 метров доходит до $80-100, важное значение имеет также используемая при бурении технология (об этом речь пойдет ниже). Таким образом, "одна и та же" известковая скважина будет стоить от $ 1200 до $25000. На глубину скважины (и, соответственно, стоимость) оказывает влияние истощенность верхнего водоносного известкового слоя и его относительная загрязненность - подобные явления характерны для густонаселенных районов с развитой промышленной инфраструктурой. Увы, Подмосковье смело можно отнести к подобным районам, верхний водоносный слой известняка во многих его местах уже непригоден к эксплуатации, приходится бурить более глубокие скважины. Конечно же, потратить несколько десятков тысяч долларов на (пусть даже очень хорошую) систему водоснабжения пока что по карману далеко не каждому жителю с провинции. Этим пользуются недобросовестные бригады строителей, которые берутся иногда бурить скважины за существенно меньшие деньги. К сожалению, попытки сэкономить средства за счет привлечения таких "летучих голландцев" частенько заканчиваются плачевно - скважины в скором времени перестают работать, вода в них загрязняется и становится непригодной для употребления. Через год-другой хозяину ничего не остается, как снова обратиться к другим строителям, чтобы они пробурили ему новую скважину.

Отличить добросовестных строителей от халтурщиков можно по технологии бурения, которую они используют. Шабашники, работающие быстро, дешево и некачественно, прокладывают трубы в скважине до верхних слоев известняка, а в известняке продолжают бурение открытым стволом до водонасыщенного слоя. После того, как в скважине появляется вода, скважину прокачивают в течение нескольких часов, и когда начинает поступать прозрачная вода, бутыль с ней торжественно вручается заказчику. ' Все, работа закончена.

При этом строителей нисколько не смущает тот факт, что известняк - мягкая порода, которая очень легко выкрашивается в ствол скважины. Со временем между трубами и грунтом может образоваться зазор, по которому в известняк поступает загрязненная вода с верхних песчаных горизонтов. Скважина заиливается, падает ее производительность, качество воды становится неприемлемым из-за увеличения числа микроорганизмов. Иногда горе-строители предпочитают соединять трубы в скважине при помощи сварки, что недопустимо. Сварные швы легко поддаются коррозии и разрушению, выступая в роли "дополнительных" источников загрязнения. Трубы в скважине можно соединять лишь резьбовым соединением.

Таким образом, известковая скважина, сделанная кое-как, оказывается немногим лучше скважины, пробуренной на песок. Самое неприятное, что качество воды в ней ухудшается постепенно, незаметно для ее хозяев. Анализ воды, сделанный вскоре после , бурения, может дать отличные результаты, но гарантии, что все показатели останутся в норме после нескольких лет эксплуатации, нет никакой.

Более ответственные строители учитывают выкрашиваемость известковых пород и предотвращают его разрушение следующим образом. Скважина пробуривается до известняка, ставится металлическая труба, а затем в нее закачивается некоторое количество цементного раствора, который "пломбирует" возможные трещины известняка, не давая ему разрушаться. Такой способ существенно уменьшает вероятность заиливания скважины и подмеса в нее загрязненной воды. Обычная гарантия на подобные скважины - пять лет.

Однако даже цементная "подушка" не всегда помогает. Иногда известняк оказывается настолько рыхлым, что даже локальное укрепление его цементом не предотвращает выкрашивания. Единственный способ избежать "скважинных проблем" со стопроцентной вероятностью - использовать европейскую технологию бурения. В этой технологии на известняк ставится обсадная металлическая колонна большего, нежели обычно диаметра, ниже, в известняке скважина бурится уже обычного диаметра. В металлическую колонну помещаются эксплуатационная колонна, выполненная из пищевого пластика с перфорированной поверхностью, а межтрубный зазор заполняется в нижней части трубы - слоем отборного мелкого гравия, а в верхней - слоем специальной глины "компактонита". Гравий предохраняет скважину от заиливания, играя роль фильтра, а компактонит, обладающий свойством увеличиваться в объеме под воздействием влаги, играет роль герметичной пробки, наглухо перекрывающей доступ в известковые слои загрязненной воды из верхних горизонтов. Такая технология обеспечивает работу скважины в течение десятков лет, один лишь гарантийный срок на такую скважину составляет 30 лет.

Помимо чисто технических проблем всякий потенциальный устроитель автономного водоснабжения столкнется с необходимостью решения ряда правовых вопросов. Для бурения скважин на известняк необходимо получить разрешение на производство буровых работ, согласованное с природоохранными организациями. Стоимость всего пакета "разрешительных" документов составляет около 200000 рублей - сумма, сопоставимая с затратами на бурение самой скважины. При этом в расчет не берутся нервы и время, потраченные на получение разрешения - неудивительно, что в таких условиях многие землевладельцы предпочитают бурить скважины незаконно, без всяких разрешений. При обнаружении инспекцией таких скважин, они, конечно, будут закрыты п забетонированы, либо (если скважина, в принципе, соответствует санитарным нормам и требованиям) их владельцам будет предложено оформить скважину должным образом.

Наиболее "продвинутые" строительные организации могут в качестве дополнительной услуги брать на себя процедуру оформления документов, разрешающих бурение. Стоимость оформления, разумеется, немного увеличится, но зато владелец скважины будет избавлен от утомительной бюрократической возни.

Напоследок стоит упомянуть еще один важный документ, имеющий к скважинам прямое отношение — паспорт скважины. Этот паспорт составляется после проведения всех производственных работ, а также контрольных измерений рабочих показателей скважины. В нем указываются все необходимые технические характеристики скважины - ее расход, статический и динамический уровень воды в ней. Паспорт скважины может потребоваться в случае ухудшения ее водоподачи, а также для правильного подбора необходимого насосного оборудования.

А вместо сердца - скважинный насос...

Итак, скважина пробурена, вода есть, господа оформители из СЭС удовлетворены -пора выбирать "правильный" скважинный насос и элементы подводящего водопровода. Выбранный насос должен обеспечивать необходимый расход, способный удовлетворить потребность в воде всех пользователей в доме в пиковый период, т.е. включенных одновременно. Приблизительно требуемый расход насоса можно прикинуть, исходя из количества установленных в доме водопроводных кранов (расход одного крана составляет, в среднем, 0,6 мЗ/час). В загородных особняках со всеми возможными удобствами расход воды в пиковый период может составлять 2-5 мЗ/час и более. Помимо расхода, скважинный насос должен обеспечивать необходимый напор. Величина требуемого напора определяется высотой, на которую воду приходится поднимать из скважины, расстоянием от скважины до дома (так называемые потери напора дли длине трубопровода) и рабочим давлением в системе водоснабжения, которое необходимо для нормального функционирования бытовой техники (к примеру, в системах горячего водоснабжения напор воды должен составлять не менее 20 метров). Потери напора по длине

трубопровода зависят от материала, из которого сделан трубопровод, и скорости движения воды по нему; сумма потерь колеблется от долей метра до нескольких метров на каждые 100 м. трубопровода и может составлять значительную величину при удаленном расположении скважины от дома. Исходя из полученных значений расхода и напора выбирается нужная модель насоса. Удобнее всего при ее подборе использовать диаграммы характеристик моделей, на которых одновременно представлены и напор и расход. Дело в том, что конструкция абсолютного большинства насосов такова, что максимальный расход достигается при минимальном напоре и наоборот. Одновременно эти величины достигнуты быть не < могут. Насос же работает с наибольшим КПД в некотором среднем диапазоне, который обычно хорошо просматривается на диаграмме.

Скважинные насосы являются высокотехнологичными механизмами, которые должны работать в течение многих лет в достаточно агрессивной среде (вода с растворенными в ней минеральными солями, частицы песка). Кроме того, эти насосы расположены в крайне труднодоступном месте, отчего стоимость их демонтажа и ремонта составляет весьма значительную сумму, $500-800, сравнимую со стоимостью нового насоса. Поэтому экономить на покупке насоса, выбирая модель подешевле, не имеет смысла -риск себя не оправдывает. Лучше всего сразу обратиться к продукции компаний, давно и хорошо зарекомендовавших себя на рынке насосного оборудования, таких как GRUNDFOS, WILO (обе - Германия), NOCCH1 (Италия), EBARA (Италия-Япония). Лидером по объему продаж скважинных насосов является компания GRUNDFOS. Насос этой фирмы SQE снабжен электронным регулятором частоты вращения, который позволяет поддерживать постоянное давление в сети водоснабжения дома. Традиционные системы водоснабжения не способны поддерживать постоянное давление при изменении расхода.

К другим устройствам, наличие которых крайне желательно в скважинном насосе относятся системы защиты двигателя от перепадов напряжения в сети и датчики сухого хода. Последние предохраняют насос от работы всухую, чреватую перегревом и выходом из строя. Подобными устройствами снабжены практически все скважпнные насосы ведущих фирм-производителей.

В комплект насосной установки для водоснабжения помимо самого насоса входят датчики давления, запорная арматура и мембранные гидроаккумуляторы, представляющие собой баки для воды емкостью от 8... 1000 л. Гидроаккумуляторы необходимы для стабилизации режима работы насоса - импульсный режим работы с частыми кратковременными включениями и выключениями является серьезной нагрузкой на двигатель насоса и может стать причиной его преждевременного выхода из строя Необходимо понимать, что гидроаккумулятор не является аналогом цистерны водонапорной башни, и для обеспечения надежной работы насоса вполне достаточен бак емкостью 50-100 л.

Любая, даже самая "кристально чистая" вода из подземных источников содержит в себе, массу растворенных химических веществ, большинство которых ухудшает ее органолептические свойства и неблагоприятно воздействуют на трубопровод, сантехнику, системы водяного отопления и т.д. К наиболее распространенным явлениям можно отнести накипь, образующуюся на нагревательных элементах отопительных систем и стиральных машин; ржавые подтеки на сантехнике, коррозию металлических деталей... Избавиться от всех этих напастей можно только при помощи комплекта фильтров для водопоготовки.

Фильтры различаются между собой по конструкции на кувшинные, картриджные и регенерируемые системы засыпного типа. В системах автономного водоснабжения используются картриджные и засыпные фильтры, причем картриджные фильтры используются, как правило, при небольших расходах воды, сопоставимых по величине с расходом одного водопроводного крана. Для очистки воды в больших объемах подходят только регенерируемые системы засыпного типа. Такие фильтры являются единственным видом водоочистного оборудования, способного справиться с расходами воды в 3-4 мЗ/ч, кроме того, в них предусмотрено периодическое восстановление фильтрующей способности за счет промывки, проводимой в автоматическом режиме. Их единственный недостаток - высокая цена, доходящая до нескольких тысяч долларов за комплект.

Подбор фильтров производится после лабораторного химического анализа воды из скважины. В зависимости от результатов анализа могут потребоваться фильтры грубой очистки, фильтры-обезжелезиватели, фильтры-умягчители, обеззараживающие установки, сорбционно-осветлительные фильтры. Фильтры грубой очистки удаляют из воды нерастворимые частицы - песок, взвеси, ржавчину. Такие фильтры могут быть сетчатыми (JUDO, RUSCO, HONEYWELL), лепестковыми, дисковыми. Обезжелезиватели предназначены для удаления из воды ионов железа и марганца, окисляющихся в естественных условиях кислородом воздуха при отстаивании воды В этих фильтрах используется либо метод принудительной аэрации (интенсивного обогащения воды воздухом), либо метод реагентного обезжелезивания, сводящийся к к пропусканию воды через наполнители-засыпки, содержащие в своем составе двуокись ' марганца.

Фильтры-умягчители нейтрализуют содержащиеся в воде ионы кальция и магния, которые являются причиной хорошо знакомой всем жесткости воды. В воде эти ионы содержатся в форме карбонатов, сульфатов, хлоридов и других солей. Соли угольной кислоты - карбонаты, бикарбонаты, гидрокарбонаты - разлагаются при нагревании, образуя нерастворимый осадок и углекислый газ, отчего карбонатную жесткость называют временной. Остальные соли образуют некарбонатную или постоянную жесткость воды, которая сохраняется после кипячения (поэтому - заблуждаются те люди, которые считают, что кипяченая и дисциллированная вода есть одно и то же). Для полного устранения жесткости (или, как говорят, "умягчения воды") используются химические методы -засыпки на основе ионообменных смол. Восстановление химических свойств смол производится путем их обработки раствором поваренной соли.

Для устранения органических соединений используются сорбционно-осветлительные фильтры. Рабочей средой в них является активированный древесный уголь, мелкий кнарцевый песок либо другие пористые материалы. Также для обеззараживания используются ультрафиолетовые установки и обратноосмотические фильтры. Установки ультрафиолетового обеззараживания уничтожают опасных микроорганизмов и относительно дешевы, но не удаляют из воды органические примеси, способные ухудшить ее вкус и запах; поэтому они чаще всего применяются для обработки больших количеств воды, не предназначенной для приготовления пищи, например, для обеззараживания воды в бассейнах. Обратноосмотические фильтры, в которых фильтрующей средой является тонкая мембрана с микроскопическими отверстиями, способны очистить воду от примесей чуть ли не на 100% (на этих мембранах задерживаются даже вирусы!). Увы, они обладают весьма малой производительностью, измеряющейся литрами в. час, кроме того, вода должна уже быть предварительно слегка очищена, иначе эти фильтры быстро выйдут из строя. Поэтому такие фильтры используются исключительно для подготовки питьевой воды и воды для приготовления пищи.

Для правильного подбора фильтров важно точно знать предполагаемые расходы воды в системе водоснабжения. Если подать на фильтр расход, превышающий его пропускную способность, то вода будет проходить через него неочищенной. Ставить фильтры с "большим запасом мощности" нецелесообразно из-за их сравнительно высокой стоимости, которая может доходить до $4000-5000 за весь комплект, причем сумма затрат заметно возрастает даже при небольшом увеличении расчетного расхода Из-за высокой стоимости фильтров и наполнителей к ним излишней роскошью может оказаться полная очистка всей воды, поступающей в дом. Для уменьшения расходов в Европе (а в последнее время и у нас) применяется разводка инженерных коммуникаций с раздельной очисткой воды. Поступающая в дом вода проходит очистку до "технического уровня", пригодного для хозяйственных нужд, а небольшая ее часть (порядка 3-5% от всего объема), предназначенная для питья и приготовления пищи, доочищается на отдельных фильтрах (обычно это обратноосмотические системы либо картриджные фильтры). Такой подход удешевляет систему водоочистки на 20-30%.

Пожалуй, горячее водоснабжение является роскошью только в российской провинции, во всем остальном "цивилизованном" мире это - жизненная необходимость. Зачастую "горячие" вопросы решаются в едином комплексе с установкой отопительной системы на газовом или жидком топливе, оснащенной бойлером, обеспечивающим необходимое количество горячей воды. Подробное обсуждение отопительных систем выходит за рамки данной статьи - ограничимся лишь общими рекомендациями. Прежде всего, отопительные системы можно разделить по типу используемого ими горючего (газ либо дизельное топливо). Газ предпочтительнее, так как он полностью сгорает и практически не засоряет продуктами сгорания сопла горелок. Отопительные котлы, работающие на дизельном топливе, требуют профилактического осмотра и прочистки в среднем раз в год. Поэтому дизельные системы отопления используются обычно только при невозможности подключения к газовым коммуникациям.

Среди фирм, занимающихся производством систем отопления, наибольшим авторитетом пользуются такие компании как BUDERUS, VIESSMANN, VAILLANT (все - Германия). Отопительные котлы этих производителей отличаются высоким КПД и надежностью в работе; рабочие детали котлов изготавливаются из чугуна и стали. В качестве источника горячей воды для бытовых нужд используется водо-водяной бойлер емкостью до 1000 л. Такой бойлер может нагревать воду буквально тоннами (например, модель Logalux ST 300, BUDERUS способна производить за час до 1700 литров воды с температурой 45*С).

Помимо, так сказать, "централизованного" горячего водоснабжения, в загородных домах широко используются локальные водонагревательные устройства, которые, конечно же, дешевле и экономичнее (но не всегда удобнее) полномасштабных сетей ГВС. Это - автоматические газовые водонагреватели, хорошо известные в народе "АГВ", настенные газовые колонки, электрические водонагреватели проточные и накопительные и т.д. Наибольшую "автономию" среди всех этих нагревателей демонстрируют накопительные электрические нагреватели, производством которых занимаются фирмы S

TIEBEL ELTRON (Германия), ELECTROLUX (Швеция), АСУ (Бельгия), DeDIETRJCH (Франция) и многие другие компании. Емкость этих нагревателей составляет от 5 до 150 л, при этом для "нормальной" ванны необходим нагреватель емкостью как минимум 100 л. Простые и надежные в управлении, такие нагреватели могут рассматриваться в качестве "аварийного" варианта горячего водоснабжения, либо как полноценный источник горячей воды.