Применение водонапорного бака связано с рядом неудобств. Эту громоздкую конструкцию, имеющую немалый вес, нужно располагать выше жилых помещений, буквально над головой, да еще и утеплять. Иногда удобнее воспользоваться схемой нижнего размещения бака (например, в подвале), а напор на его выходе (взамен самотека) создавать искусственным путем. По такой схеме работает мембранный бак, или гидроаккумулятор, — резервуар, разделенный на две части гибкой мембраной. В основную камеру бака закачивается вода, а по другую сторону мембраны, в воздушную камеру, закачан воздух. Когда насос закачивает воду в водяную камеру, объем воздушной камеры из-за растяжения мембраны уменьшается и давление воздуха возрастает до нужного значения, поддерживаемого автоматикой. Через мембрану это давление передается воде и гонит ее из подвала наверх, в жилые помещения. Компрессор с помощью автоматики включается и выключается, поддерживая необходимое давление в системе. Объем водяной камеры обычно невелик — 20-25 л.

Недостаток этой системы — зависимость подачи воды от электричества (напомним, что водонапорный бак, наоборот, является запасным накопителем и может снабжать водой какое-то время даже без ее подачи из источника). На рис. 1 изображена гидропневматическая водоподъемная установка, состоящая из погружного насоса и гидроаккумулятора, работа которых управляется системой автоматики.

Наряду с гидропневматическими установками имеются так называемые насосные станции. Такая насосная станция выполнена в виде компактного блока, состоящего из насоса и мембранного бачка. Поскольку станция установлена в подвале дома, то есть выше зеркала воды в колодце, насос работает на всасывание. Поэтому данная система может быть использована лишь для подъема воды из неглубоких водоносных горизонтов, а также из скважин с естественным подпором воды.

Рис. 1. Гидропневматическая водоподъемная установка: а - погружной насос в колодце или скважине; б - гидроаккумулятор; 1 - водяная камера; 2 - воздушная камера; 3 - мембрана; 4 - блок управления.

Если источник воды с электронасосом дополнить системой доставки воды в дом и водораздачи внутри дома, то мы получим автономную систему водоснабжения.

Такая система содержит:

колодец или скважину;

электронасос;

подземную магистраль "источник — дом";

домовую водопроводную сеть;

водонапорный бак или гидропневматическую установку;

приборы потребления воды (душ, ванна, умывальник, унитаз, кухонная мойка, посудомоечная машина, стиральная машина и пр.).

Водонапорный бак.

На рис. 1 показаны два варианта схемы автономного водоснабжения загородного дома.

Рис. 1. Схема автономного водоснабжения загородного дома с водонапорным баком (а) и с гидропневматической установкой (б): 1 - подвальное помещение, 2 - жилые помещения, 3 - водонапорный бак, 4 - вводы водоснабжения в помещения, 5 - душевой резервуар, 6 - летний душ, 7 - гидропневматическая станция, 8 - подземная теплоизолированная магистраль от источника водоснабжения.

В первом варианте вода из колодца или иного источника воды поступает в водонапорный бак, расположенный выше жилых помещений. Этот бак должен иметь объем 100-150 л, иначе говоря, около 15% суточного потребления воды. Водонапорный бак предназначен для того, чтобы обеспечить необходимый расход воды независимо от производительности насоса и водообильности колодца. Он снабжен автоматикой для включения и выключения электронасоса, обеспечивающей поддержание заданного уровня воды в баке.

Таким образом, насос включается не в тот момент, когда вы начинаете потреблять воду (его производительность может быть и меньше, чем скорость потребления), а лишь тогда, когда требуется пополнить запас воды в водонапорном баке. Если бак установлен в неотапливаемом помещении (на чердаке), его надо теплоизолировать. Устройство бака показано на рис. 2. Лучше всего сделать водонапорный бак из нержавеющей листовой стали или из готовой бочки (из нержавеющей стали, обычной стали, изнутри покрытой антикоррозионной краской, годной для холодной питьевой воды, либо из пищевого пластика). Если бак изготовлен из слишком тонкой листовой стали (0,5-1 мм) и не имеет ребер жесткости, то снаружи на него надевают бандаж из стального уголка либо иного профиля в виде горизонтальной рамы, расположенный примерно на середины высоты. Бак устанавливают на деревянных брусьях в металлический поддон, снабженный сливом. Наливной патрубок (ввод воды) располагают в верхней части боковой стенки бака, на 50-80 мм ниже верхней кромки, и снабжают поплавковым клапаном (такой же конструкции, как в бачке унитаза). Подводящую трубку соединяют с патрубком через отсекающий вентиль — он понадобится при очистке или ремонте бака.

Рис. 2. Водонапорный бак (размеры в мм): 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - вырезы (закрытые сеткой, для связи с атмосферой и для датчиков уровня); 4 - подающая труба с поплавковым клапаном; 5 - сигнальная труба; 6 - перелив; 7 - поддон; 8 - слив из поддона; 9 - труба (шланг) водослива; 10 - настил поддона; 11 - балка под баком; 12 - потолочная балка; 13 - отводная труба.

Отводящая (сливная) труба врезается заподлицо в боковую стенку бака на расстоянии 50 мм от дна. Кроме того, бак должен быть оборудован системами перелива, сигнализацией о понижении уровня ниже контрольной отметки и слива. Переливная воронка расположена на уровне 100 мм от верхней кромки бака, а сливная — в днище бака. Под сливной воронкой устанавливают отсекающий вентиль. Сигнальная труба врезана в боковую стенку бака на 150 мм ниже верхней кромки бака, на 50 мм ниже уровня перелива. Слив поддона и бака, перелив и сигнальная труба соединены со сливным стояком. Переливная воронка защищает бак от переполнения в случае поломки или неправильной регулировки поплавкового клапана, а сигнальная трубка позволяет следить за снижением уровня воды: если он опускается ниже места врезки трубки в бак, то вода из нее, естественно, не течет. Для того чтобы исключить замерзание воды в баке в зимнее время, его надо теплоизолировать. Для этого на бак надевают кожух с двойными стенками из фанеры, досок и т. п. По внутренней стенке устанавливают гидроизоляцию, а поверх нее укладывают тепловую изоляцию (например, минвату) (рис.3). Обычно в этот же кожух помещают расширительный бак водяного отопления (если дом оборудован им).

Рис. 3. Схемы утепления водонапорного и расширительного баков: 1 - расширительный бак; 2 - водонапорный бак; 3 - кожух; 4 - внутренняя стенка кожуха; 5 - гидроизоляция; 6 - теплоизоляция; 7 - внешняя стенка кожуха.

Ничто не мешает механизировать операцию подъема воды из колодца — хотя бы ручным насосом. Можно на этой полумере не останавливаться и прибегнуть к помощи электричества. Электронасос не только извлечет воду из колодца, но и доставит ее в дом. Промышленность предлагает нам ряд малогабаритных насосов. Как выбрать нужный насос? И где его размещать: на уровне воды или наверху?

Дело в том, что всякий насос — это устройство, создающее перепад давлений: на выходе больше, чем на входе (наше сердце действует тем же образом). Представим, что нужно перекачать воду из бочки, стоящей на земле, в резервуар на крыше душевой кабины, поднятый на три метра. Разберем два варианта (рис. 1).

Рис. 1. Схема действия насоса при работе на всасывание (а) и нагнетание (б): 1 - нижний резервуар; 2 - всасывающий патрубок; 3 - насос; 4 - нагнетательный (напорный) патрубок; 5 - верхний резервуар.

В первом случае насос расположен рядом с баком, то есть тоже на высоте три метра. Его всасывающий патрубок спускается в бочку с водой, а напорный соединяется с душевым резервуаром. В этом случае на напорном патрубке давление атмосферное, а на всасывающем насос создает разрежение, благодаря чему вода засасывается из бочки и через насос передается в верхний резервуар. Как известно, атмосферное давление составляет 10 метров водяного столба, а вакуум соответствует 0 м вод. ст. Насос не может создать разрежение на всасывающем патрубке ниже этого значения.

Поэтому при рассмотренной схеме невозможно поднять воду выше, чем на 10 м, — это ограничение наложено законами физики и распространяется на любую конструкцию всасывающего насоса. Высота же в три метра вполне по силам насосу, установленному рядом с верхним резервуаром. Теперь рассмотрим ситуацию, когда насос находится на уровне нижнего резервуара. В этом случае уже на всасывающем патрубке давление равно атмосферному, а на напорном — соответствует параметрам насоса.

Рассмотренный нами пример показывает, что насос, установленный на поверхности земли (около колодца или скважины либо в доме), теоретически способен поднять воду из колодца или скважины только в том случае, если зеркало воды находится не глубже 10 м, а практически — не глубже 8 м. Поэтому обычно насосы и устанавливают поближе к водоносному горизонту. Способ установки зависит от конструкции насоса. Погружные (вибрационные) опускают прямо в воду, обычные (центробежные) устанавливают на полке, укрепленной выше максимального сезонного уровня воды в колодце, а еще лучше — на поплавке.

Вода из колодца поднимается насосом, поступает к крану, расположенному на крыше колодца, а также непосредственно в дом по магистральному трубопроводу. Его нужно прокладывать под землей во избежание замерзания в зимний период. Глубина прокладки должна быть больше глубины промерзания грунта в вашей местности; кроме того, подземный трубопровод следует покрыть сначала слоем теплоизоляции, а затем гидроизоляции — вплоть до ввода в отапливаемое помещение. Рекомендуемый диаметр трубы для магистрали — 3/4" труб., или же 20 мм (внутренний диаметр). Можно использовать звенья оцинкованной стальной трубы с нарезанной на концах резьбой, соединяя их муфтами (в точках ветвления — тройниками) либо прокладывать магистраль из пластиковых армированных, металлопластиковых и т.п. труб.

Колодезная бадья привычна всем. Ее можно опускать и поднимать на колодезной цепи или веревке, навитой на подъемный ворот или прикрепленной к серьге перевеса журавля (см. рис. 1).

Рис. 1. Подъем воды из колодца: а - с помощью ворота; б - с помощью журавля; 1 - ворот, 2 - веревка или цепь, 3 - перевес журавля; 4 - противовес; 5 - баба журавля (столб с развилкой).

Погрузить в воду и набрать до краев бадью или ведро не так просто; иногда к одной из проушин, за которые крепится дужка ведра, привязывают гирьку, которая помогает зачерпнуть воду. Гораздо удобнее устроить в бадье донный обратный клапан (рис. 2). Тогда проблем с наполнением не возникнет.

Рис. 2. Колодезная бадья с донным колпаком: 1 - дужка, 2 - бадья, 3 - резиновый язычок клапана, 4 - отверстие клапана.

При погружении бадьи в воду язычок клапана приподнимается давлением воды и она заполняет емкость; при подъеме бадьи наполнившая ее вода прижимает язычок к дну и вода не выливается. Бадьей такой же конструкции можно извлекать воду и из скважины, если диаметр этой скважины составляет не менее 100-150 мм. Диаметр такой бадьи должен быть 80-130 мм соответственно, а высота — 500-600 мм.

После установки фильтра и водоподъемных труб шурф засыпают, разобрав деревянные обшивки и настилы, затем устанавливают ручной или электрический насос, устраивают вокруг места выхода скважины глиняный замок и отмостку (рис. 1). При желании вокруг насоса сооружают сруб с крышкой или деревянный навес.

Рис. 1. Колодец-скважина: 1 - фильтр, 2 - водоприемная часть, 4 - ручной насос, 5 - отмостка, 6 - скважина.

Забивной (абиссинский) колодец.

Забивной колодец, называемый абиссинским, известен давно. Его конструкция представляет собой буровую штангу небольшого диаметра с буровой головкой (в виде конического или пирамидального долота), оснащенной фильтром. Чтобы устроить абиссинский колодец, нужно просто забить на нужную глубину буровую штангу, наращивая ее по мере необходимости. Когда буровая головка пройдет водоносный слой, колодец готов: бур с фильтром служит водоприемной частью, а буровая колонка — водоподъемной и обсадной трубой. Остается только оформить наземную часть, установив насос и устроив вокруг него глиняный замок и отмостку.

Нехитрое устройство колодца делает такую конструкцию необычайно привлекательной. Однако не может же быть все так просто! Действительно, абиссинский колодец можно устроить только в мягкой породе, не содержащей галечников, и при глубине водоносного слоя 6-7 м, в крайнем случае — до 12м.

Почему так? Во-первых, при наличии галечных включений забивное бурение буровой колонкой малого диаметра просто невозможно, во-вторых, такая колонка при длинах более 7 м обладает недостаточной устойчивостью на сжатие — она начнет при забивании изгибаться, пружинить, уходить в сторону от вертикали. Если же увеличить диаметр буровой штанги, понадобится слишком мощный копер — без специализированной техники, своими силами не обойтись.

Но если с породой повезет, то абиссинский колодец — просто подарок. Его легко устроить, и он имеет вполне достаточную производительность — примерно полтора ведра в минуту. А если этого мало — всегда есть возможность устроить еще один такой колодец. Конструкции абиссинского колодца и самодельного копра показаны на рис. 2. Забойный трубный абиссинский колодец сооружают на глубину не более 7 м.

Рис. 2. Конструкция копра забивного колодца.

Рабочая головка абиссинского колодца представляет собой массивный стальной конус, над которым приварен водоприемный участок в виде трубы несколько меньшего диаметра с окнами, защищенными металлической сеткой-фильтром. На фильтр навинчена основная труба с шариковым клапаном в нижней части. Упрощенная технология сооружения абиссинского трубчатого забивного колодца заключается в следующем. Роют шахту 0,8 х 0,8 х 1 м. Фильтр жестко соединяют с трубой. На трубу насаживают груз до 30 кг (бабу), который может свободно перемещаться вверх и вниз по трубе. На расстоянии метра от фильтра крепят стальной хомут — подбабок. На 1-1,5 м выше подбабка устанавливают второй хомут с двумя блоками. Трубу с фильтром, клапаном и наконечником устанавливают в центре подготовленной шахты и засыпают грунтом. Уплотняя грунт вокруг вывешенной трубы, обеспечивают ее устойчивое вертикальное положение.

Вместо рытья шахты глубиной в 1 м можно пробурить ствол диаметром 150-200 мм обычным буром, что также обеспечит устойчивое вертикальное положение трубы. Трубу в грунт забивают ударами падающего груза (бабы) по подбабку до тех пор, пока подбабок достигнет поверхности земли. Затем его вновь перемещают на 1 м вверх и закрепляют. Так продолжают до тех пор, пока не появится вода. Забивают трубу до погружения фильтра в водоносный слой, причем уровень воды должен быть выше верхнего края фильтра на 0,5-1 м. Воду откачивают до полного осветления, на что, как правило, достаточно 15-30 мин. Наличие воды в трубе можно проверить, опустив в нее маленькую трубку на шнуре. При соприкосновении с водой трубка издает специфический хлопок.