Изолация на водопровода в земята: правила за топлоизолация на външни клони

Външната част на стационарната система за подаване на вода в частна къща обикновено се поставя в дебелината на почвата. По този начин тя не заема място на парцела и е защитена от механични въздействия. Въпреки това тя трябва да бъде защитена и от ниски температури през студения период. Какво да се направи, за да се избегне образуването на ледени тапи в тръбопровода през зимата?

За непрекъснато водоснабдяване през зимния период е необходимо да се извърши изолация на водопровода в земята. Ще ви разкажем как да защитите положените в почвата тръби от замръзване. В представената за запознаване статия са описани подробно изпитани на практика варианти за решаване на тази задача.

Правила за изграждане на подземен водопровод

Замръзването на подземния водопровод настъпва поради достигане на отрицателни температури на почвата. Един от начините за предотвратяване на проблема е полагането на тръби на дълбочина, където отрицателните температури са недостижими.

В случай че това изискване не е изпълнено, е необходимо да се предприемат други мерки за решаване на задачата за непрекъснато водоснабдяване.

Основни положения на нормативните документи

Съгласно т. 11.40 от правилника СП 31.13330.2012, дълбочината на положените тръби, считано до дъното, трябва да бъде с 0,5 метра по-голяма от изчислителната дълбочина на проникване на нулева температура в почвата. Това е необходимо, за да се избегне образуването на ледени тапи в тръбопровода и разкъсване на тръбите в местата на кристализация на водата, която се увеличава по обем при замръзване.

Изчислителната дълбочина, съгласно т. 11.41 от същите правила, трябва да се определи чрез натурни наблюдения на изолинията на замръзване на почвата, както и да се ръководи от опита от експлоатацията на тръбопроводи в този район.

Тази информация може да притежава хидрометеорологичният център или организациите, занимаващи се с водоснабдяване. При липса на натурни данни е необходимо да се определи дълбочината чрез топлотехнически изчисления.

В резултат на замръзване на водопровода често се случва разкъсване на тръбите. Ако те са разположени в земята, тяхната подмяна ще отнеме много време.

Съгласно т. 5.5.3 от правилника СП 22.13330.2011, нормативната дълбочина на сезонно замръзване на почвата при липса на данни от многогодишни наблюдения трябва да се определи на базата на топлотехнически изчисления, представени на фигурата по-долу.

Стойностите на средномесечната температура на въздуха по населени места на субектите на Руската федерация трябва да се вземат от таблица 5.1 на правилника СП 131.13330.2012.

Стойността на изчислителната нормативна дълбочина на сезонно замръзване на почвите зависи от техния тип и климатичните особености на студения период за тази територия

В случай на превишаване на получената стойност над 2,5 метра, както и за планински райони с рязка промяна на релефа на терена, климатични или инженерно-геоложки условия, е необходимо да се определи нормативната дълбочина на замръзване на почвата съгласно формулите от приложение “Г” на правилника СП 25.13330.2012.

Изчислителната дълбочина на замръзване съгласно т. 5.5.4 от правилника СП 22.13330.2011 за райони с неотрицателни средногодишни стойности на температурата се определя чрез умножаване на нормативната стойност по коефициент 1,1. За територии с отрицателни стойности тази величина се изчислява по СП 25.13330.2012.

Защита от въздействие на ниски температури

Не винаги е възможно да се прокара напълно или частично водоснабдителната система под нулевата изотерма. Понякога това е невъзможно по технически причини, например когато изходът на водопроводната тръба от кладенеца е над границата на зоната на замръзване на земята.

Дълбочинната маркировка на нивото на замръзване се определя според климатичните особености на региона, в който се изгражда водопроводът.

За средната полоса тази стойност е 1,0 – 1,3 м в зависимост от вида на почвата, а в области със сурови зими дълбочината на полагане на тръбите, според правилата, ще бъде над 2,0 – 2,5 метра, което е много скъпо както при полагането, така и при необходимост от ремонт.

В райони със студени и продължителни зими дълбочината на изкопа за полагане на водопровод може да бъде над 2,0 – 2,5 метра в зависимост от вида на почвата, в която се полага тръбопроводът.

При невъзможност или висока цена за разполагане на водопровода на голяма дълбочина, за неговата непрекъсната работа се прилагат други мерки. Те условно могат да се разделят на две категории:

• Изолация. Предназначена е за намаляване на загубата на топлина от обекта за единица време. Извършва се с помощта на материали с ниска топлопроводност.
• Отопление. Предназначено е за повишаване на температурата на обекта. За извършване на тази процедура е необходим външен източник на топлинна енергия.

Изборът на вариант за изолация или отопление на външния клон на водопровода зависи от условията на работа, температурния режим, геометрията на системата, простотата на извършваните работи, както и от ефективността, цената и надеждността на начина за решаване на проблема.

Методи за изолация на външното водоснабдяване

Съществуват множество начини за изолация на уличната водоснабдителна система, разположена в земята. Ако се подава само студена вода, поради малката температурна разлика топлопроводността на използваните материали не е толкова важна, колкото тяхната издръжливост, здравина или цена.

За горещо водоснабдяване, доставяно в крайградска къща чрез централизирана мрежа, се изолират надземните трасета. Поради голямата температурна разлика между горещата вода и околната среда, на топлопроводността на материала се обръща голямо внимание.

Прилагане на прости методи

В случай, че тръбите са разположени практически на границата на зоната на замръзване, за да се изключи вероятността от спиране на водоподаването, могат да се извършат елементарни действия, които не изискват големи инвестиции и квалифицирано изпълнение на работите.

За южните региони, където дълбочината на водопровода е малка, достатъчно е през есента да се изкопаят тръбите, да се засипят с екологично чист изолиращ материал и отново да се зарови изкопът.

За изолация могат да се използват листа, слама, стърготини или талаш. Те имат ниска топлопроводност, но до следващата зима ще успеят да изгният в земята, поради което тази процедура трябва да се повтаря ежегодно.

Ако според изчисленията тръбите са разположени малко над нивото, което гарантира незамръзване на системата, то вместо задълбочаване на водопровода проблемът може да се реши чрез повдигане на нулевата изотерма.

Това може да се направи по два начина:

• да се увеличи дебелината на земния слой, като се насипе пръст отгоре;
• да се използва за изолация падналия сняг.

И в двата случая центърът на ивицата за насипване на пръст или сняг е разположен по протежение на водопровода, а нейната ширина трябва да бъде поне два пъти по-голяма от дълбочината на полагане на тръбите.

Снегът е добър естествен изолатор. Дори 30-сантиметровият му слой е способен да намали наполовина дълбочината на замръзване на земята

Насипването на пръст ще промени ландшафта на парцела от прилежащата територия, а изолацията с помощта на растителни и дървесни отпадъци или сняг трябва да се извършва постоянно. Поради това за дългосрочно и надеждно решение на задачата за изолация на водопровода се използват специално разработени материали.

Водопроводът, положен под марката на сезонното замръзване на почвата в региона, се изолира само на участъка, преминаващ през дебелината на замръзващите през зимата скали. Топлоизолацията се изгражда от посоченото ниво до входа на тръбата в къщата.

Ако водопроводът се вкарва в къщата през неотопляемо мазе, изградено под дълбочината на замръзване, то изолацията се извършва в рамките на мазето. Тогава около участъка на водопровода се изгражда дървена кутия, а пространството между нея и тръбата се запълва с талаш или базалтова вата.

Видове и форми на материалите

За изолация на водопровода се използват материали, които са представени под формата на черупки – форми, повтарящи контурите на тръбите и възлите на системата. Те се изработват от базалтова вата, стъклена вата, пенопласт, екструдиран пенополистирол, пенополиуретан, пеностъкло.

В случай на използване на минерална вата и стъклена вата задължително условие за подземно полагане е наличието на фолийна обвивка. Тя предотвратява намокрянето на изолацията, поради което почти напълно се унищожават изолационните свойства на материала. Обвивката може да се замени с обвиване на тръбата с базалтова изолация и рубероид.

Поради способността безпрепятствено да абсорбира влага, в устройството на подземни мрежи не се използва ватна топлоизолация под формата на нарязани на плочи или навити на рула матове без хидроизолационна външна защита.

Изключение може да бъде полагането на тръбопровода в бетонни корита с запълване на свободното пространство между коритото и тръбата с керамзит или подобен материал.

Наличието на конструктивен шев при цилиндричните изолатори на основата на стъклена вата позволява лесно да се монтира изделието върху водопровод.

Топлоизолационната обвивка представлява готова цилиндрична форма, чийто вътрешен диаметър съвпада с външния диаметър на тръбите. Изделията с дължина от 60 см до 2 метра се състоят от цяла тръба с конструктивен шев, ако изолационният материал е еластичен, или от няколко (най-често две) секции. Основното предимство на секционния материал за изолация е лесният монтаж на изделието.

Свързването на половините на относително тънката обвивка става чрез припокриване на ръба на един елемент със следващия, за да се избегне образуването на незащитени участъци от тръбопровода. Отместването на метровите отрези обикновено е 15-20 см.

Ако е необходимо да се използва по-дебела изолация, по-добре е да се избере обвивка с монтажна фаска по крайния ръб. Вторият вариант за осигуряване на плътни съединения е чрез леко отместване на частите на обвивката една спрямо друга.

За формиране на здрави съединения на обвивката и повишаване на твърдостта на топлоизолационната конструкция се препоръчва частите на обвивката да се отместят леко една спрямо друга.

При закрепване на частите на обвивката се използва водопроводна лента. Защитата на прилежащите участъци на тръбопроводните отклонения, завои и други възли на системата се осъществява със специални профилни форми.

Топлоизолационна боя и пръскане с полиуретанова пяна

Едно от допълнителните решения за предотвратяване на замръзване на външния водопровод, разположен в земята, е течната или пръскана топлоизолация. Този метод позволява надеждно, без шевове и студени мостове да се защитят участъци със сложна геометрия, за които е затруднено използването на стандартни изолационни материали.

Пенополиуретанът има течна консистенция и се нанася върху изолираните обекти чрез пръскане. Притежавайки един от най-добрите показатели за топлопроводимост, както и редица други положителни свойства, този материал се характеризира с един съществен недостатък: за нанасянето му е необходимо специално оборудване.

Пенополиуретанът е един от най-добрите изолатори за подземен водопровод. Неговото пръскане обаче е технологично сложен процес, изискващ скъпо оборудване, спазване на безопасността и професионални умения.

Намирането на фирми, които се занимават с изолация чрез пенополиуретан, не е трудно, тъй като той се използва активно на различни обекти. Въпреки това всички доставчици на услуги имат ограничения за минималната площ за пръскане, поради което едва ли ще се намери приемлив вариант по цена само за 10 или 20 метра тръбопровод.

Специална топлоизолационна боя за изолиране на тръби, подобно на пенополиуретан, може да се нанесе чрез пръскане. Продава се в кутии, така че процедурата може лесно да се извърши самостоятелно. Съществува и вариант в течна форма, който позволява боядисване на водопроводните елементи с обикновена четка за боядисване.

Топлоизолационната боя съдържа добавки под формата на керамични микросфери, пеностъкло или перлит. Топлопроводимостта на този материал е доста ниска, но поради тънкия слой на нанасяне, само тя може да не е достатъчна за решаване на задачата за изолиране на участък от водопровода, който пресича дебелината на замръзващи почви.

Поради високата цена нанасянето на дебел слой топлоизолационна боя е скъпо. Ето защо нейното използване за изолация е оправдано само на участъци със сложна геометрия или на места с възможно възникване на студени мостове.

Приложението на топлоизолационна боя е оправдано както за външни, така и за разположени в неотопляемо мазе или в земята участъци от водоснабдителната система със сложна геометрия.

Въпреки това, в случай на използване на стоманени тръби, прилагането на боя по цялата дължина заедно с друг изолационен материал може да бъде целесъобразно по друга причина. Наличието на порест материал в състава води до висок показател на адхезия, като премахва възможността за образуване на външна корозия, което е актуално за метални конструкции, разположени в земята.

Готови комплексни решения

Проблемът със замръзване на уличния клон на водопровода е доста актуален. Търсенето създава предлагане и затова на пазара съществува голям брой готови комплексни решения под формата на топлоизолирани тръби и съединителни елементи. Те представляват тръбопроводи, заобиколени от изолация, която е затворена в твърда или гъвкава обвивка.

Съществуват както еднотръбни, така и двутръбни варианти на готовото решение за изолация на външното полагане на тръби. За обикновеното студено водоснабдяване най-добрият вариант са конструкциите, съдържащи пластмасови тръби. Те са по-евтини от металния аналог и се отличават с висока скорост на монтаж.

Изолираните HDPE тръби се доставят в рулони с дължина до 200 метра. Полагането на водоснабдителни системи на тяхна основа може да бъде извършено с минимален брой съединения.

Ако като външна обвивка се използва гофриран материал, тогава е възможно полагането на тръбопровода без използване на ъглови съединения. Това е възможно поради лекотата на изпълнение на завои с малък радиус на всички части от комплекта.

Съществуват готови комплексни решения за изолация на системи за подаване на вода. Достъпни са варианти с една и две тръби с различен диаметър.

Защита на изолацията от негативни фактори

Защитата от замръзване на водопровода, разположен в земята, има своя специфика. Материалът не трябва напълно или частично да загуби своите топлоизолационни свойства под въздействието на външни фактори.

Повторната изолация или ремонт на външните слоеве изисква извършването на скъпи и трудоемки земни работи, поради което трябва незабавно да се погрижим за запазване целостта на защитната структура.

Деструктивно въздействие на почвата и водата

Подземният водопровод изпитва натиск на почвата, поради което използваният при изолацията материал може да бъде смачкан. При това може значително да се увеличи неговата топлопроводимост. За предотвратяване на подобно развитие на събитията е необходимо да се създаде твърда външна обвивка с помощта на тръби с по-голям диаметър или специални канали.

Минералната вата е хигроскопична и може да бъде смачкана с леко усилие на пръстите, поради което слоят почва ще пресова материала и той ще загуби свойството на ниска топлопроводимост.

В случай на използване като топлоизолация на тръбопроводи на хигроскопични материали, е необходимо да се предотврати възможността за влияние върху тях на подпочвената вода, която винаги се намира в земята независимо от степента на водонасищане на почвата.

За защита на минералната вата и стъклената вата се използват допълнителни защитни средства – пластмасови тръби с размер по-голям от водопроводните, което едновременно решава проблема с смачкването на изолацията.

Също така можете да използвате следните материали за създаване на хидроизолационна обвивка:

• ролна алуминиева фолия;
• армирано (санитарно) тиксо;
• рубероид;
• полиетиленово фолио с висока плътност.

Пенопластът, екструдираният пенополистирол слабо абсорбират влага, но с времето също се развалят при постоянно размразяване. Напълно неподатливи на смачкване и въздействие на влага са пеностъклото, пенополиуретанът, както и топлоизолационната боя.

Защитата на обекти, разположени в земята, от въздействието на влага с помощта на рубероид – отдавна използван, но не най-практичният вариант

Решаване на проблема с насекоми и гризачи

Друга причина за повреждане на топлоизолацията на водопровода могат да бъдат гризачи и насекоми. Мравките прогризват в привлекателната за тях топлоизолация многобройни проходи, а мишките я използват за изграждане на гнездо. Тези действия оголват части от тръбите, което се отразява негативно на качеството на изолацията.

Нито насекомите, нито мишките не могат да развалят пенополиуретан, пеностъкло, но се справят отлично с базалтовата вата. Нея и подобни материали за външна изолация на тръбите на водопровода е необходимо задължително да се защитят от гризачи, ако са разположени на дълбочина под 2 метра. Земните мравки не проникват под 1 метър, а горските при това строят голям мравуняк, надземната част на който е невъзможно да не се забележи.

За защита от гризачи можете да увиете изолацията с метална мрежа с малки клетки. За да се предотврати достъпът не само на мишки, но и на мравки, е необходимо да се увие материалът с алуминиево фолио, армирано тиксо или да се използват като външна обвивка пластмасови тръби или канали с всякаква форма.

Черупката от пенополиуретан или пеностъкло издържа на натиска на почвата, въздействието на влагата в земята, а също така не може да бъде повредена от гризачи и насекоми.

Отопление на външни системи за подаване на вода

Ако разглеждаме която и да е система, то топлоизолацията е просто начин за увеличаване на времето за понижаване на температурата ѝ до стойност, съответстваща на околната среда. Затова понякога се налага да се прибегне до друг вариант за предотвратяване на замръзването на водопровода – отопление.

Става отопление на водопровода за сметка на външни енергийни източници и съществуват няколко начина за организиране на този процес.

Организация на циркулацията на вода

Най-простият източник на допълнителна топлинна енергия е водата, чиято температура е по-висока от тази на изолирания участък от водопровода. Ако по-топлата вода постоянно замества охладената, системата не замръзва. Поради тази причина работи методът “полуотворен кран”, при който се организира бавно, но постоянно движение на течността по тръбите.

За студено водоснабдяване на индивидуални жилища може да се организира периодична замяна на водата във външния клон с по-топла. При подаване от магистрален водопровод е необходимо често да се източва малки порции, осигуряващи замяна на течността.

Рационално е за целта да се използва специален резервоар, разположен в къщата, който изпълнява и функцията на утаител, от който по-късно да се взема вода за собствени нужди.

Източването на вода за предотвратяване на замръзване може да става по време, когато тя не е необходима. По-късното ѝ използване ще бъде възможно благодарение на акумулационния резервоар.

Ако захранването е организирано от сондажи, в които температурата на водата обикновено е от 7 до 10 градуса по Целзий, е необходимо по-често да се включва помпата. За съхранение на вода може също да се използва обикновен акумулационен съд или хидробак.

Може с помощта на втора тръба и трипътен кран да се организира циркулация на течността с изтичане обратно в кладенеца. Достатъчно е да се изпомпва 1,5 – 2 обема на участъка от водопровода, разположен в земята между главата на сондажа и входа на къщата.

В случай на вземане на вода от сондаж съществува и вариант с изтичането ѝ обратно гравитачно след спиране на помпата. Този метод не е целесъобразно да се използва при метални елементи на водоснабдителната система. Постоянната смяна на течност и въздух води до интензивна корозия на вътрешната повърхност на тръбите и влошаване на качеството на водата.

В автономните водоснабдителни системи на базата на сондажи е необходима топлоизолация на източника на вода, както и топлоизолация на самия тръбопровод. Препоръчваме да се запознаете със статията, посветена на методите за топлоизолация на водозахранващи сондажи.

Ако съществува вероятност за продължителен престой на водата и, като следствие, нейното замръзване, независимо от изолацията, е необходимо да се прилагат други методи за отопление.

Използване на електрически кабел

Най-често като допълнителен източник на топлина за индивидуален водопровод, разположен в земята, се използват електрически кабели. Те могат да се поставят както вътре в тръбата, подаваща вода, така и на външната ѝ повърхност. Принципът на отопление се състои в преобразуване на електрическата енергия в топлинна.

Електрическият кабел нагрява елементите на водопровода, чиято топлина се предава на водата. Външната изолация предотвратява загубата на топлина в земята.

Кабелите, разположени вътре в системата, имат по-висока ефективност от външните поради директното нагряване на течността.

Към минусите на този вариант на разположение на кабела спадат:

• по-висока цена за линеен метър поради съответствие с екологичните изисквания;
• сложност, а понякога и невъзможност за преминаване през извити участъци на водопровода;
• настойчиви препоръки на специалистите да се извърши свързване чрез УЗО, независимо от сертификатите за съответствие с повишените изисквания за електрическа защита.

Монтажът и на двата варианта е приблизително еднакъв по сложност. Кабелът, преминаващ вътре в тръбата, се продава в комплект със специална крайна муфа. Свързването му се извършва чрез стандартен тройник. Външният кабел се закрепва с алуминиево тиксо, а отгоре задължително се поставя изолационна обвивка, за да не отива енергията в земята.

В комплект с резистивен кабел, отделящ постоянно количество топлина, за икономия на електроенергия е по-добре да се използва термостат за автоматично включване и изключване на отоплението. При използване на саморегулиращ се вариант на кабела е необходимо правилно да се подберат неговите параметри, тогава няма нужда от прилагане на устройство за регулиране на температурата.

Съществуват готови комплексни решения, които освен водопроводна тръба, изолация и твърда водоустойчива обвивка включват вграден отоплителен кабел. Такива комплекти значително съкращават времето за монтаж на системата, но закупуването на всички елементи поотделно ще излезе значително по-евтино.

Готовите решения за водопроводи, разположени под земята, могат да съдържат кабел за отопление, което практически изключва вероятността от замръзване на системата.

С отоплителен кабел може да се отоплява както част от системата, така и изцяло външният участък на тръбопровода, поради което става незадължително полагането на тръбата под дълбочината на сезонно замръзване на почвата.

Прилагане на топъл въздух

Друг ефективен начин за защита на положен в земята водопровод от замръзване е отоплението му с топъл въздух от дома. Съществуват два варианта – с естествена и принудителна циркулация на въздуха, и за двата е необходима инсталация на допълнителен затворен улей или тръба с по-голям диаметър.

В случай на естествена циркулация на въздуха върху водопровода се поставя тръба и се изолира отвън. Тя има изход в топло помещение и затова се осъществява бавна циркулация на въздуха, обгръщащ системата за водоснабдяване, като му се предава топлина от мазето или първия етаж на къщата.

Във втория случай по цялата дължина на водопровода се закрепват два швелера (U-образни профила), през които преминава въздухът. Те се увиват с изолация и се покриват с външна тръба, за да се избегне притискането на изолацията и профилите от земята.

В края на отопляемия участък тези профили се свързват, получавайки по този начин затворена система с вход и изход вътре в помещението. Подаването на въздух става принудително с помощта на фен.

Схематично представяне на изолирана конструкция на подземен водопровод в случай на неговото отопление с топъл въздух от помещението. Вариантът с принудителна циркулация включва използване на фен, който насочва струята въздух в един от профилите.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Прокарване на тръбопровод в земята от сондаж до къщата с неговата изолация и нюанс на замръзване около основата:

Видео #2. Изолация на водопровод, изпълнен на основата на пластмасова тръба и начин за изолация на коляното с помощта на цилиндър с по-голям диаметър:

Видео #3. Подробна инструкция за закрепване на външен нагревателен кабел с отчитане на правилното заобикаляне на крепежните елементи и крановете:

Качествената изолация или отопление на системата за водоснабдяване, разположена под земята, ще осигури нейното непрекъснато подаване през зимния период. В случай на пренебрегване на правилата за монтаж и защита от студ, може да последва сложна процедура по размразяване и скъп ремонт на водопровода.

Искате ли да разкажете за собствен опит в устройството на топлоизолация на водопроводни тръби в извънградски парцел? Желаете ли да споделите полезна информация с нас и посетителите на сайта? Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок, задавайте въпроси, публикувайте снимки по темата.