Организуя индивидуальное водоснабжение дома с забором воды из колодца или скважины, необходимо принимать меры для нормальной работы системы водоснабжения в зимнее время, чтобы исключить замерзание воды в трубе. Поэтому вопрос, как утеплить водопроводную трубу в земле своими руками, является актуальным для всех пользователей собственной водопроводной линии. Чтобы произвести утепление напорного водопровода под землей, необходимо рассчитать и выбрать наиболее оптимальный вариант утеплителя и правильно произвести его монтаж с соблюдением технологии.
Рис. 1 Карта уровней промерзания грунта
Содержание:
Зачем нужно утеплять трубы
Если посмотреть на карту глубин промерзания, по можно увидеть, что в северных районах она достигает 2,4 метра – естественно, что копать ямы такой глубины на своем участке слишком затратно. К тому же это нерационально с точки зрения подвода воды от скважины или колодца в дом, проблемы возникнут со скважиной – напорная труба должна выходить из оголовка и для установки насосного оборудования придется выкапывать и обустраивать кессон или кессонную яму очень большой глубины. Используя утеплитель для водопроводных труб в земле, можно проложить водопроводную магистраль на небольшой глубине, сэкономив при этом средства и повысив удобство пользования и обслуживания насосного оборудования.
Еще одно преимущество утепления водопроводных труб в земле – экономия ресурсов. Поступающая в дом вода нагревается для бытовых нужд и отопления – понятно, что на подогрев более холодной воды потребуется больше электроэнергии. Если трубы изолированы от холодного грунта, то затраты на утеплитель и проведение работ с течением времени не только полностью окупятся, но и принесут существенную экономию.
Эффективным способом борьбы с замерзанием водных трубопроводов является использование электрического кабеля, который приклеивается к линии по всей длине и опускается в скважину. Помещение кабеля и трубопровода в качестве дополнительного утепления в теплую оболочку позволит значительно сэкономить электроэнергию при обогреве водопроводной магистрали.
Рис. 2 Таблица тепловых потерь в зависимости от толщины теплоизолятора
Основные способы утепления подземной водопроводной магистрали
Существует несколько способов утепления водопровода, имеющих разные принципы работы, некоторые из них используются только в промышленной сфере.
Использование утеплительных материалов
Применение строительных материалов с низким коэффициентом теплопроводности – один из самых простых способов, являющийся наиболее распространенным при утеплении труб в земле и на поверхности. Материалы могут размещаться вокруг труб или наноситься на их поверхность в виде краски, смолы или пены. Технология широко используется в промышленной сфере, для утепления водопровода и канализации в частных домах.
Подогревающий кабель
Электрический кабель для обогрева размещается внутри или вплотную к трубе и нагревает ее, предотвращая замерзание воды. Сами кабели продаются в специализированных магазинах, их мощность колеблется в пределах 10 – 20 ватт на один погонный метр, использование кабельной системы позволяет зарывать водопровод на расстоянии не более 50 см. от поверхности земли.
Преимущества использования кабеля – возможность размещения непосредственно в воде, это позволяет монтировать его внутри трубопровода и опускать в скважину на значительную глубину. Применение электрического кабеля внутри труб одновременно с устройством наружного утепления является самым эффективным и экономичным решением для защиты от замерзания водопроводной магистрали при индивидуальном водоснабжении.
Рис. 3 Теплопроводность различных материалов
Утепление воздухом
Более дорогостоящий метод, который используют в промышленной и коммунальной сфере. При его применении под землей магистраль изолируют сверху при помощи утеплителя, а снизу подают теплый воздух, согревающий водопровод.
Часто используют метод, когда трубопровод помещается в трубу большого диаметра, внутри которой проходит теплый воздух. Данный способ обычно используют для изоляции водопроводной магистрали, проходящей по поверхности, можно его применять и на индивидуальных участках, если трубопровод закопан в землю – воздушная прослойка исключит замерзание воды без подогрева.
Утепление давлением
При помощи давления водопровод от замерзания защищают в магистральных системах с подземным залеганием или в неотапливаемых помещениях, для повышения давления используют специальный ресивер. Давление в системе при такой методике превышает 5 атмосфер, в то время как стандартное насосное оборудование для организации индивидуальное водоснабжение рассчитано на работу с напором не более 3 бар.
Рис. 4 Электрический нагревательный кабель – внешний вид
Данная методика разработана на использование в промышленных и коммунальных инженерных коммуникационных системах, в быту использование высокого давления эффективно при наличии качественного трубопровода и приборов, рассчитанных на работу с высоким давлением. Для реализации метода необходимо с помощью электронасоса накачать воду в магистраль под давлением более 5 бар. и отключить насосное оборудование – теоретически вода при таком давлении не должна замерзать очень долгое время в отсутствие хозяев.
Основные требования к материалам
Материал, который может быть использован при проведении работ по теплоизоляции, должен удовлетворять следующим требованиям:
- Иметь низкую теплопроводность. Это основное требование, выбор товара с низким коэффициентом позволит эффективно защитить трубопровод от замерзания и сэкономить финансовые средства.
- Хорошо переносить воздействие химических и органических веществ, содержащихся в почве, иметь биологическую устойчивость к различным видам микроорганизмов и бактерий.
- Иметь длительный срок службы без потери своих физических характеристик.
- Утеплитель не должен бояться воздействия влаги, напитывать и пропускать воду, его физические параметры не должны изменяться в водной среде.
- Воздействие высоких и низких температур, а также их перепады, не должны разрушать изолятор и сказываться на его физических свойствах.
Утеплительные материалы для труб
Современная промышленность освоила выпуск готовых водопроводных труб в утеплительный оболочке, которая сверху закрывается слоем гидроизоляции. При бытовом использовании трубного водоснабжения утепление в большинстве случаев придется делать самостоятельно, решая, как лучше утеплить водопроводную трубу под землей, выбором одного из приведенных ниже способов.
Напыляемые утеплители (ППУ)
Редко используемый в быту способ состоит в теплоизоляции трубопровода методом напыления на его поверхность полиуретана. Достоинства метода состоит в том, что он обеспечивает стопроцентную герметичность и позволяет регулировать толщину заливки, к недостаткам можно отнести очень высокую стоимость материала и проводимых работ.
Помимо полиуретана утепляющую оболочку делают из жидкого пенопласта, стоимость которого ниже полиуретанового напыления.
Рис. 5 Теплоизоляция напылением полиуретана и пенопласта
Теплоизоляционная краска
Один из продуктов высоких технологий, представляет собой густую массу на акриловой основе, содержащую мельчайшие частицы перлита, стекловолокна, пеностекла и стеклокерамические микрогранулы с вакуумом и теплопроводностью 0,00083 Вт./(м.*К), обеспечивающие основную теплоизоляцию.
Рис. 6 Теплоизоляция труб водоснабжения краской
Обычно краска наносится на поверхность слоем до 4 мм., заменяя при этом утеплитель толщиной несколько десятков миллиметров. Теплоизоляционная краска поставляется в специальных емкостях, имеет вид пасты белого или серого цвета, которая может колероваться, для термоизоляции участков или всего трубопровода она наносится кистью или методом распыления. Преимуществами использования теплоизоляционной краски являются:
- Высокая степень агдезии, позволяющая наносить краску на стальные и пластиковые поверхности с хорошим сцеплением.
- Возможность эффективной работы в широком температурном диапазоне от -70 до +260 С.
- Утепление краской водопроводной трубы в земле надежно защищает ее от коррозии – это является большим преимуществом при использовании на участке водопровода из стали.
- Материал имеет высокий срок эксплуатации, доходящей до 15 лет, возможность его окрашивания в различные цвета позволяет использовать краску на открытых трубах внутри помещений, подбирая цвет, не нарушающий интерьер.
- По утверждению производителя, теплоизоляционная краска имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из всех утеплителей, равный 0,0012 Вт./(м.*К.)., у воздуха теплопроводность 0,023 – 0,026 Вт./(м.*К.). Некоторые эксперты обвиняют производителя в обмане потребителя и указывают другие цифры в своих расчетах – 0,0698 Вт./(м.*К.).
К основным недостаткам красок можно отнести высокую стоимость, покрытие одного квадратного метра тремя слоями (так достигается наилучшая эффективность) обойдется домовладельцу минимум в 15 у.е.
Наиболее известные марки утеплительной краски – Корунд, Изоллат, Термосилат выпускаются в пластиковых ведрах по 20 литров при весе 9,5 кг., могут разбавляться водой и обычно наносятся специальными видами безвоздушных распылителей.
Стекловата
Хотя стекловата в настоящее время используются не в таких масштабах, как раньше, для утепления труб выпускают специальные цилиндрические оболочки разных диаметров с одним разрезом, часто покрываемые фольгированный изоляцией. Вата имеет высокий срок службы, неплохие параметры по теплопроводности, не боится влаги, не подвержена влиянию высоких и низких температур.
К недостаткам можно отнести ее низкую плотность – при закапывании в землю необходимо принимать меры по упрочнению наружной оболочки, в противном случае сжатый землей слой утеплителя будет иметь более высокую теплопроводность.
Рис. 7 Теплоизоляр из стекловаты
Минеральная вата
Существует два вида минеральной воды: шлаковая и базальтовая, шлаковая минвата имеет такую же низкую плотность, как и стекловата и хорошо напитывается водой – из-за этих качеств она практически не применяется в качестве утеплительного материала. Базальтовый утеплитель намного плотнее, чем шлаковата, поэтому находит более широкое применение. Его выпускают в виде цилиндрических оболочек разных размеров с прорезью для установки, покрытых фольгоизолом или пергамином.
Такое утепление обладает достаточной плотностью для погружения в землю, устойчиво к температурному воздействию, однако напитывает воду, теряя при этом свои теплоизоляционные свойства. Также к недостаткам можно отнести довольно высокую стоимость базальтовой ваты.
Рис. 8 Оболочка из базальтовой ваты
Вспененный полиэтилен
Изоляция из вспененного полиэтилена является наиболее часто применяемым видом для защиты внутренних и наружных трубопроводов. Полиэтилен не боится воды, температурных перепадов в широком диапазоне, биологически и химически устойчив, обладает очень низкой плотностью. Изоляция выпускается без защитной твердой оболочки (некоторые виды имеют тонкое фольгированное покрытие, которые можно не принимать в расчет), поэтому его использование под землей без дополнительной защиты поверхности в виде прочных труб или коробов неэффективно.
Рис. 9 Полиэтиленовый изолятор
Пенополистирол
Пенополистирол, как утеплитель, имеет существенные преимущества перед ватой, краской и напылением, к его достоинствам можно отнести следующие параметры и физические характеристики:
- Низкий коэффициент теплопроводности.
- Самую высокую прочность и твердость среди всех утеплителей, его установка под землю на любой глубине не приводит к деформации.
- Устойчивость к высоким и низким температурам, а также к их перепадам.
- Высокий срок службы пенопласта, доходящий до 40 лет.
- Пенополистирол не подвержен воздействию биологических и химических веществ, содержащихся в почве, не гниет.
- Теплоизоляционные скорлупы из пенополистирола обладает малым весом, просты в монтаже – с работой может справиться один человек.
- Важным фактором для выбора пенопласта для утепления является его невысокая стоимость и возможность индивидуального изготовления оболочки под любой диаметр трубы.
- При необходимости теплоизоляционные скорлупы из пенопласта оснащаются канавкой для электрического кабеля – это создает дополнительные эксплуатационные удобства.
Какова должна быть толщина слоя утепления подземного участка трубы
Формулы для расчета толщины утеплителя довольно сложны, разобраться с ними под силу только квалифицированным специалистам в этой области. Для рядового потребителя в самостоятельном расчете толщины нет необходимости, всегда можно получить консультацию у продавца или воспользоваться онлайн калькулятором для вычислений. Обычно в такие калькуляторы встраивают данные фирменных утеплителей, среди которых можно найти вид, наиболее подходящий по параметрам к устанавливаемому и использовать его для расчетов. Также в калькулятор вносятся параметры трубопровода, температура воздуха и физические характеристики протекающей воды.
Рис. 10 Онлайн калькулятор для расчета толщины изоляции
Как утеплить водопроводную трубу в земле своими руками
Выбирая, чем утеплить водопроводную трубу на участке, учитывают материал ее изготовления, наружный диаметр, стоимость утеплителя и сложность монтажных работ.
Рис. 11 Расчет толщины трубного теплоизолятора
Монтаж утеплителя
Обычно для подвода воды при индивидуальном водоснабжении используют полиэтиленовые трубы низкого давления (ПНД) диаметром 1 дюйм, монтаж оболочки из утеплителя выполняется следующим способом:
- Устанавливают оболочку из стекловаты, минеральной ваты или пенопласта, вспененного полиэтилена, фиксируя ее при помощи липкой ленты. При монтаже минеральной или стеклянной ваты необходимо следить за герметичностью соединений – в противном случае в стык попадет вода и ее напитает вата, при этом теплоизолирующие свойства утеплителя существенно снизятся.
- После монтажа мягкий теплоизолятор можно защитить от сдавливания грунтом более прочным материалом, обычно используют рубероид, оборачивая им оболочку несколько раз и закрепляя его скотчем. Преимуществом его использования является гидрофобность, защищающая утеплитель от напитывания влагой.
- Утепленный трубопровод опускают в канал и засыпают легким сыпучим составом для уменьшения давления, обычно используется керамзит.
Понятно, что монтаж утеплителя из пенопласта, в отличие от видов с низкой плотностью, производить намного проще, и он не предъявляет высоких требований к герметичности стыков.
Следует учитывать, что монтаж пластиковых сегментов должен быть проведен скреплением друг с другом с небольшими сдвигом в 20 см., как соединение внахлест.
Рис 12 Утепление пластиковой водопроводной трубы в земле пенопластовой скорлупой
Укладка кабеля
Монтаж электрического кабеля обойдется дороже, однако глубина залегания трубопровода при этом минимальна. Греющий кабель может быть расположен внутри или снаружи трубопровода, в продаже имеются водопроводные трубы с установленным электрокабелем или с кабельным каналом для его монтажа. Чаще всего используется монтаж кабеля на поверхности, при этом глубина залегания трубопровода не превышает 50 см. Работы по монтажу кабельного обогревателя состоят из следующих этапов:
- Трубопровод в месте расположения кабеля (по спирали или прямой линии) оклеивается фольгированный липкой лентой.
- На приклеенную ленту укладывается электрический кабель и фиксируется такой же клейкой лентой.
- Сверху на полученную конструкцию устанавливается оболочка из базальтового утеплителя, которая соединяется скотчем. При монтаже нагревательного кабеля по линии практично использовать пенопластовый утеплитель со специальными канавками.
- Для контроля работы системы желательно установить по линии водопровода термодатчики.
Рис. 13 Как утеплить водопроводную трубу под землей электрокабелем
Решая, как лучше утеплить водопроводную трубу в земле своими руками, многие отдают предпочтение пенопластовой скорлупе – она удобна в монтаже, имеет лучшие физические параметры и обладает невысокой стоимостью. Электрический кабель практичнее использовать при неглубоком залегании водопроводных труб и скважинного оголовка – с его помощью можно одновременно подогревать воду в магистрали и скважине.
