Как утеплить водопроводную трубу в земле: способы теплоизоляции

Подача воды в индивидуальный дом от любого источника водоснабжения всегда производится через подземный трубопровод, вероятность замерзания которого в зимнее время довольно высока. Не всегда погружение водопровода на большую глубину под землю эффективно и технически возможно, многим хозяевам земельных участков с автономным водоснабжением приходится решать задачу — как утеплить водопроводную трубу в земле.

Для подачи воды в дом никто не использует подземные металлические трубы, запрещенные для укладки под землей без гидроизоляции строительными нормативами, лидером по использованию в быту является трубопровод из полиэтилена низкого давления (ПНД) диаметром от 1 до 2 дюймов. Хотя полиэтилен обладает низкой теплопроводностью в отличие от стали и более устойчив к промерзанию благодаря своей эластичности, при закладке на небольшие глубины его следует утеплять одним из многочисленных методов, применяемых в строительной отрасли.

Глубина промерзания почвы в Московской области (в сантиметрах)

Зачем необходимо утепление

Существует несколько причин, по которым следует утеплять подземный водопровод, все они связаны с правилами прокладки коммуникаций и экономией финансовых средств — ее получают после осуществления утеплительных работ. Основные причины для проведения теплозащиты водопровода:

1. При прокладке подземной водопроводной линии учитывают возможность слива воды из системы, для этого трубопровод укладывают с уклоном около 20 мм на погонный метр в сторону источника. Если дом или дача расположены на большом расстоянии от скважины или колодца, из которых забирается вода, к примеру в 50 м, то при укладке трубопровода около дома на средней глубине промерзания около 1,5 м при входе в источник придется закапывать трубу на 2,5 м (0,02 х 50 = 1 м). Это экономически нецелесообразно и довольно сложно для технического исполнения.
2. Для забора воды из скважин часто используют кессонные колодцы, в которые помещают насосное оборудование и производят техническое обслуживание электронасоса. Стандартный кессонный резервуар имеет глубину погружения под землю около 2 м, при этом верхняя труба обсадной колонны по нормативам располагается выше уровня пола на 50 см. Таким образом, на выходе из кессонной камеры, являющейся неотапливаемым помещением, трубопровод размещается на нижней отметке глубины промерзания в 1,5 м, а учитывая, что при подводке к дому через подвал нужен уклон, весь участок водопровода будет находиться выше точки замерзания — соответственно его необходимо утеплять. Читайте подробнее про пластиковые кессоны.

Теплопроводность утеплителей

Устройство саморегулирующегося электрокабеля

Методы утепления подземных водопроводов

Существует несколько способов, по которым утепляют водопроводные магистрали, многие используют в быту или только в народном хозяйстве, основные из них:

• Применение теплоизоляционных материалов. Утеплители, которыми изолируют водопровод от контакта с грунтом, широко используют во всех отраслях народного хозяйства и бытовых условиях, они занимают лидирующее положение по соотношению эффективности и материальных затрат.
• Электрообогрев. Электрический кабель, оболочка которого нагревается при прохождении переменного тока, является популярным средством для борьбы с промерзанием труб в промышленной сфере и бытовых условиях. Современные самонагревающиеся кабели работают в автоматическом режиме с минимальными энергозатратами благодаря внутреннему устройству, которое увеличивает энергопотребление при снижении температуры окружающей среды. Электрокабели влагоустойчивы и могут работать в воде, поэтому их часто прокладывают внутри водопроводных труб, а сочетание электрообогрева с наружной термоизоляцией — самый эффективный метод борьбы с промерзанием труб.

Варианты укладки обогревательного электрокабеля

• Непрерывный поток. Движущаяся вода не замерзает, поэтому небольшое регулярное водопотребление или циркуляция по замкнутому контуру способны предотвратить промерзание трубопровода в зимнее время.
• Обогрев воздухом. Технология применяется в коммунальных службах и промышленной отрасли, для ее реализации подземный водопровод помещают в оболочку из труб большого диаметра, а в пространство между оболочками нагнетают нагретые воздушные массы.

На заметку: В бытовых условиях иногда применяют аналог данного метода без нагнетания теплого воздуха, для этого ПНД водопровод помещают в полипропиленовый ПП или поливинилхлоридный ПВХ трубопровод большего диаметра из канализационных труб — воздушная прослойка между трубными поверхностями является отличным тепловым изолятором.

• Повышение давления. Один из популярных интернет-мифов — утверждение, что можно понизить точку замерзания воды за счет повышения давления в системе. Ее действительно можно опустить на 1 °С при нагнетании водного потока в трубопровод с напором 132 атм., что невероятно для бытового водопровода с максимальным порогом по давлению около 5 атм.

Сравнение лучших утеплителей

Требования к утеплительным материалам

Чтобы утеплить водопроводную трубу в земле, расположенную на небольшой глубине, чаще всего используют строительные утеплители, которые обязаны соответствовать следующим критериям:

• Низкая тепловая проводимость. Это главное условие, чем больше материал препятствует теплопередаче между трубной оболочкой и грунтом, тем эффективнее его использование и соответственно экономия финансовых средств.
• Высокая химическая устойчивость. Почва содержит большое количество минералов, которые оказывает негативное воздействие на структуру помещенного в землю материала, поэтому утеплитель не должен поддаваться быстрому разложению при помещении в землю.
• Водостойкость. В грунте всегда есть влага, поэтому материал не должен пропускать воду или напитывать ее своей оболочкой — это резко снижает его теплоизоляционные свойства.
• Температурная стойкость. Теплоизоляционный материал при подземном расположении обязан выдерживать низкие температуры окружающей среды в холодное время года и высокие в летний период, а также их значительные перепады.

Примеры теплоизоляции труб в кессонной яме

• Биостойкость. В земле находится большое количество органики из микробов, бактерий, плесени, материал не должен разрушаться под их воздействием, также его не должны поглощать подземные живые организмы.
• Жесткость. Опущенный под слой земли материал испытывает значительные нагрузки верхнего слоя грунта, поэтому к нему предъявляют повышенные требования по прочности и жесткости. Из-за этих качеств большое количество строительных трубных утеплителей не подходит для подземной укладки.
• Высокий эксплуатационный срок. Желательно, чтобы опущенный в землю материал приходилось менять как можно реже — это позволит сэкономить финансовые ресурсы и сберечь личное время.

Теплоизоляционные материалы для подземного водопровода и их особенности

В строительной сфере применяют разнообразные утеплители, которые выпускает в рулонах или листах, понятно, что для изоляции труб лучше подойдут оболочки, имеющие форму их поверхности. Практически все материалы, применяемое для теплоизоляции, выпускают в виде трубных оболочек, некоторые из них имеют встроенные каналы для укладки электронагревательного кабеля.

Пенопластовая трубная оболочка

Пенопласт

Пенополистирол ППС (пенопласт) благодаря своим физическим параметрам и жесткости является наиболее приемлемым вариантом для теплоизоляции подземных трубопроводов, его отличительные качества:

• Один из самых низких коэффициентов теплопроводности со средним значением около 0,04 Вт/м·°С.
• Высокая жесткость (зависит от марки) делает материал незаменимым при использовании в среде с высокими нагрузками на оболочку, его плотность достигает 50 кг/м 3 .
• Пенопласт не пропускает и не напитывает воду, водопоглощение зависит от плотности материала и в среднем не превышает 2%.
• Низкая стоимость, благодаря которой пенопласт доступен широкому ряду потребителей.
• Срок службы пенопластовой скорлупы под землей достигает 40 лет.
• Температурный диапазон использования пенопласта лежит в пределах от -50 до +70 °С.
• Пенополистирол устойчив к химическому и биологическому воздействию подземной среды, не разлагается под влиянием плесени, бактерий, микробов и других микроорганизмов.
• Пенопластовая скорлупа обладает легким весом и легко монтируется одним человеком короткое время без дополнительной помощи.

Аналогом пенополистирола является экструдированная разновидность (Пеноплекс оранжевого цвета), обладающая более высокими прочностными характеристиками, плотностью, низким водопоглощением порядка 0,2% и теплопроводностью около 0,3 Вт/м·°С. Из экструдированного пенопласта также делают скорлупу для теплоизоляции трубопроводов, стоит она чуть дороже обычного пенопласта.

Трубный пенополиуретан

Пенополиуретан

Пенополиуретан ППУ является лидером среди всех утеплителей по коэффициенту теплопроводности, благодаря этому качеству его широко используют при изготовлении утепленных труб с цинковой или полимерной наружной оболочкой промышленным способом. На строительном рынке представлены скорлупы из пенополиуретана различного диаметра, их характерные особенности:

• Более высокая цена по сравнению с пенопластом.
• Коэффициент теплопроводности 0,025 Вт/м·°С.
• Температурный диапазон использования от -160 до +150 °С.
• Пенополиуретан обладает высокой жесткостью и прочностью, его плотность достигает 250 кг/м 3 .
• Материал устойчив к химическому и биологическому воздействию, не пропускает воду, его водопоглощение составляет 1 — 2%.

Пенополиэтилен

Оболочки и вспененного полиэтилена ППЭ (Пеноплекс, Энергофлекс) широко используют для тепловой изоляции наружных трубопроводов в индивидуальных домах, их можно применять на улице для герметизации открытых участков труб, находящихся в кессонном колодце или входящих в дом на сваях.

Пенополиэтиленовые трубки

Благодаря низкой жесткости пенополиэтиленовые трубки сминаются при подземном использовании без жесткой оболочки и из-за уменьшения толщины значительно теряют свои теплоизолирующие качества, основные параметры пенополиэтилена:

• Теплопроводность 0,31 — 0,55 Вт/м·°С (зависит от марки, показатель ниже у изделий, изготовленных по технологии сшивания).
• Температурный диапазон -60 — +75 °С.
• Плотность от 25 до 100 кг/м 3 .
• Пенополиэтилен не пропускает и не напитывает влагу, его коэффициент водопоглощения не превышает 1%.

Минеральная вата

Утеплители из стеклянной и базальтовой ваты пользуется широкой популярностью у потребителя из-за своей ценовой доступности и экологической безвредности, допускающей их применение внутри жилых помещений. Стеклянная вата обладает невысокой жесткостью и легко сминается, материал на базальтовой основе жестче, но из-за основного недостатка — высокой впитываемости влаги, скорлупу из кварца и базальта не укладывают под землю. Как и другими мягкими материалами, минеральными ватами утепляют наружный водопровод в кессонных колодцах и точках подводки к дому.

Скорлупы из минеральной ваты

Минеральная вата отличается следующими характеристиками:

• Коэффициент теплопроводности 0,033 — 0,05 Вт/м·°С.
• Водопоглощение около 10%.
• Температурный диапазон от -60 до +450 °С для стекловаты и -100 — +700 °С для базальта (зависит от технологии изготовления).
• Плотность 30 — 225 кг/м 3 .
• Минваты устойчивы к воздействию большинства химических веществ, негорючи и не поддерживает горение.
• Стоимость минеральных ват в 2 раза выше, чем у пенополистирола.

Теплоизоляционные краски

Данный вид теплоизолятора относят к высокотехнологичным продуктам, в состав краски на акриловой основе входят перлитные, пеностеклянные частицы, кварцевые волокна и микроскопические гранулы, содержащие внутри оболочки вакуум. Теплокраску наносят на обрабатываемую поверхность кистью или распылителем в несколько слоев толщиной до 4 мм, в основном ее применяют для обработки поверхностных трубопроводов, емкостей в народном хозяйстве, в быту использование данного продукта экономически нецелесообразно из-за высокой стоимости.

Применение теплоизолирующих красок

К тому же многие специалисты не уверены в правдивости предоставляемых производителем сведениях о теплопроводности краски ниже показателей воздуха (0,0012 Вт/м·°К против 0,022 — 0,025 Вт/м·°К), и указывают другие данные в самостоятельных подсчетах — 0,07 Вт/(м·°К.) — это ниже значений любого из типовых теплоизоляторов.

Напыляемые теплоизоляторы

В промышленности часто используют напыление на утепляемые поверхности жидкого полиуретана или полистирола, при этом смешиваются два компонента и состав наносится на оболочку труб пульверизатором. После распыления вещество увеличивается в объеме и обеспечивает надежную теплоизоляцию объекта без мостиков холода с высокой герметичностью.

Из-за высокой стоимости технология редко применяется в быту отдельными домовладельцами, но теоретически можно использовать данную установку для покрытия труб ПНД, если договориться с ее обладателями по цене.

Напыление пенополиуретана

Как утеплить трубы водоснабжения самому

Перед тем, как утеплить водопроводную трубу в земле, выбирают подходящий вариант с учетом финансовых расходов на закупку материалов и осуществление работ, чаще останавливаются на использовании дешевых пенопластовых скорлуп высокой плотности. Некоторые домовладельцы используют оболочку из труб канализации сечением 110 мм, помещая в них ПНД трубопровод — воздух является самым лучшим теплоизолятором.

В последнее время популярность приобретает метод нагрева наружной или внутренней оболочки труб саморегулирующимся электронагревательным кабелем, в торговой сети реализуются готовые системы с фитингами для ввода электрокабеля внутрь трубопровода. Таким образом, достигается наивысшая эффективность работ по прогреванию водопровода.

Утепление ППС скорлупой

Скорлупа из пенопласта вследствие низкой цены, доступности и подходящих физических характеристик является оптимальным вариантом для решения задачи, чем утеплить трубу подземного водопровода на улице. Монтаж скорлупы своими руками на трубопровод из ПНД не представляет особых трудностей для любого хозяина и проводится в следующей последовательности:

• На поднятый из траншеи трубопровод одевают пенопластовую оболочку, защелкивая замки и сдвигая каждый сегмент приблизительно на 1/3 по отношению к противоположному элементу. Элементы фиксируют на поверхности скотчем или пластиковыми стяжками.
• После фиксации сегментов ППС трубопровод опускают в траншею на заранее подготовленную песчаную подушку толщиной 150 — 200 мм — это предотвратит перекос теплоизоляционной оболочки с возможным изломом.
• Затем траншею засыпают поднятым на поверхность грунтом, выкладывают снятый дерн.

Монтаж ППС скорлупы

Утепление водопровода саморегулирующимся электрокабелем

Утепление подземного водопровода способом подогрева трубы электрическим кабелем — один из эффективных методов борьбы с промерзанием при неглубоком расположении водоподающей магистрали. Нагревательный кабель можно использовать по всей длине трубопровода или на отдельном участке, также его погружают внутрь трубной оболочки или оставляют снаружи, на поверхности трубы. На строительном рынке реализуют электрические кабели с фитингами для ввода в трубопровод, оснащенные герметизирующими резиновыми сальниками, сам провод имеет небольшую длину и обычно размещается на выходе напорной трубы из скважины. В этом месте эффективность его использования наиболее высока — нагретая вода будет поступать по всей магистрали от скважины до дома, предотвращая промерзание труб. К тому же прокладку кабеля в точке состыковки напорного трубопровода от электронасоса с водопроводной линией проще реализовать технически, чем в любом другом более труднодоступном месте, которого на протяжении всей водопроводной магистрали обычно нет.

Комплект с саморегулирующимся кабелем для помещения в трубопровод

Утепление трубы, когда водопровод находится в земле, а греть его электрокабелем нужно снаружи, проводят следующим образом:

• Располагают трубопровод ПНД на поверхности земли рядом с траншеей, очищают участок в местах прокладки электрокабеля от грязи.
• Обматывают трубную поверхность в месте контакта с электрокабелем фольгированным алюминиевым скотчем — это повышает теплопроводность оболочки в точке соприкосновения. Если провод размещают по прямой вдоль длины трубы, наклеивают одну или несколько прямых полосок фольгированного скотча, при спиральном размещении кабеля обматывают лентой полностью всю трубу.
• После укладки нагревательного провода прикручивают его тем же фольгированным скотчем к поверхности трубы по всей длине.
• Для снижения тепловых потерь обязательно используют наружную скорлупу из пенопласта ППС, пенополиуретана ППУ, которую одевают сверху разогревающего провода и фиксируют скотчем или пластиковыми стяжками.

Совет: Если провод располагается по прямой, лучше приобрести скорлупу с прорезанной канавкой на внутренней оболочке для размещения электрокабеля.

• После монтажа нагревательного участка прикручивают к трубопроводу по всей длине кабель для подачи электропитания изолентой или скотчем и опускают собранную конструкцию в траншею, после чего ее присыпают землей.

Монтаж нагревательного электрокабеля на трубу

Для утепления водопроводных труб при индивидуальном водоснабжении чаще других используют недорогую скорлупу из пенопласта и самонагревающийся электрокабель, нередко оба способа совмещают. Проведение монтажных работ по размещению теплоизолирующей скорлупы и подогревающего провода не вызывает особых сложностей и не требует высокой квалификации, при знании технологии все действия в короткое время без больших трудозатрат может совершить один человек.