Jak ocieplić studnię na zimę: przegląd najlepszych sposobów + wybór materiałów

Jako źródła wody dla autonomicznego zaopatrzenia w wodę najczęściej wykorzystuje się studnię ujęciową. Jej eksploatacja odbywa się sezonowo lub całorocznie. Jeśli planuje się pobór wody zimą, należy pomyśleć o tym, jak ocieplić studnię na zimę i uniknąć problemów z przerwami w dostawie wody, awarią sprzętu i pęknięciem rur.

Opowiemy, jak przeprowadza się izolację termiczną niezależnego źródła wody, która wyklucza tworzenie się czopów lodowych w systemie. U nas dowiecie się Państwo, jak ociepla się szyb wyrobiska i odchodzące od niego linie wodociągowe. Nasze porady pomogą Państwu wybrać najlepszy sposób i materiał do ocieplenia.

W artykule szczegółowo omówiono podstawowe zasady i niuanse organizacji systemu ochrony niezależnego zaopatrzenia w wodę przed przemarzaniem. Dla lepszego zrozumienia tematu dołączono schematy, ilustracje zdjęciowe, poradniki wideo.

Cechy ochrony studni przed mrozem

Nieumiejętne zagospodarowanie ujęcia wodnego często stwarza przeszkody dla normalnej pracy źródła. Szczególnie ostro błędy i niedociągnięcia ujawniają się w okresie zimowym.

Eksploatację studni niechronionej przed przemarzaniem niezawodną izolacją termiczną, w czasie mrozów utrudnia tworzenie się lodu na zwierciadle wody i powstawanie czopów lodowych w rurociągu.

W efekcie sprzęt pompowy i cały system pracują ze zwiększonym obciążeniem. Duży czop lodowy może odkształcić lub wręcz rozerwać rury PE, z których najczęściej wykonuje się zewnętrzne odcinki wodociągu.

Zatory i lodowa skorupa w odwiercie pojawiają się, gdy pobór wody działa “nie na pełnych obrotach”. Tj. jeśli w eksploatacji są przerwy wystarczające do krystalizacji wody. Nawet jeśli właściciele autonomicznego wodociągu nie liczą na takie przerwy w funkcjonowaniu, środki zapobiegawcze w postaci zainstalowania systemu ocieplenia powinny być przeprowadzone.

Działania dotyczące ocieplenia systemu wodociągowego prowadzi się od punktu wejścia do domu do głębokości, która jest 20-30 cm poniżej poziomu sezonowego przemarzania gruntu. Wartość tę można znaleźć w zbiorach z zakresu klimatologii budowlanej SP nr 131.13330.2012 oraz w SNiP nr 23-02-99.

Głębokość przemarzania jest określana zgodnie z warunkami regionu i typem gruntu objętym strefą przemarzania. Jej wartość uzyskuje się empirycznie na podstawie wieloletnich obserwacji.

Rzetelne zagospodarowanie odwiertu wodnego uchroni przed tworzeniem się szadzi i lodowych zatorów w wodociągu (+)

Jeśli wodociąg jest wprowadzany do domu przez fundament nieocieplonej piwnicy, odgałęzienie aż do wejścia do ogrzewanego pomieszczenia również należy ocieplić. Stosowanie materiałów do izolacji cieplnej obiektów znajdujących się w ziemi ma swoją specyfikę.

Materiały izolacyjne powinny posiadać następujące właściwości:

• Nie wchłaniać wody lub posiadać ochronną, nieprzepuszczalną powłokę. Jeśli woda wchłonie się w izolację, a następnie zamarznie, to z dużym prawdopodobieństwem, z powodu zwiększenia objętości wody podczas przejścia w lód, warstwa izolacji zostanie zniszczona.
• Pod naciskiem gruntu nie tracić swoich właściwości. Nacisk masy ziemi z góry lub jej ruchy mogą zgnieść izolację i zwiększyć jej przewodność cieplną.
• Nie stanowić obiektu zainteresowania ani nie ulegać wpływowi owadów i gryzoni.

Ostatni punkt jest bardzo ważny, ponieważ latem myszy mogą rozciągnąć izolację po gniazdach, a zimą przekopać w niej tunele, aby dostać się do ciepłych rur. Wszystko to doprowadzi do bezpośredniego dostępu zimna do elementów wodociągu.

Ochrona izolacji przed myszami i owadami to jeden z głównych problemów przy ocieplaniu obiektów znajdujących się na zewnątrz, pod ziemią.

Czasami, aby zabezpieczyć studnię i system doprowadzania wody przed zimnem, wystarczy wykonanie procedur, które nie wymagają specjalistycznej wiedzy na temat zasad ocieplania podziemnego systemu wodociągowego. Woda doprowadzana do systemu z głębi ma dodatnią temperaturę (zwykle od 7 do 13 stopni Celsjusza).

Jeśli istnieje ryzyko zamarzania wody, należy tak skonfigurować tryb pracy systemu, aby dopływ wody odbywał się małymi porcjami, ale jak najczęściej. Stała cyrkulacja wody podziemnej, której temperatura z definicji jest powyżej 0°C, zapobiegnie oblodzeniu.

Ocieplenie głowicy i rur podczas niezbyt mroźnych zim w południowych regionach Rosji lub przy głębokim ułożeniu wodociągu można przeprowadzić bez specjalnych udziwnień za pomocą trocin lub słomy. W tym celu należy wykopać dół w pobliżu głowicy i rów wzdłuż ułożenia rury wodociągowej, zasypać je suchymi trocinami lub słomą i ponownie zakopać dół.

Zabieg ten należy przeprowadzać co roku jesienią, aby trociny i słoma nie zdążyły zgnić przed zimą. Aby wyeliminować przemarzanie na dłuższy czas lub jeśli proponowane metody nie gwarantują pozytywnego rezultatu, potrzebne jest inne podejście do rozwiązania problemu.

Przywrócenie dopływu wody zimą jest trudniejsze i droższe niż przeprowadzenie prawidłowego ocieplenia z uwzględnieniem cech konstrukcyjnych systemu i warunków klimatycznych.

Ochrona głowicy studni przed zamarzaniem

Keson dla studni to zagłębiony w gruncie zbiornik umieszczony nad ujściem otworu. Jest niezbędny do wygodnego dostępu do głównych elementów systemu poboru wody w celu przeprowadzenia napraw i regularnej konserwacji.

Wewnątrz ocieplonego kesonu montuje się hydroakumulator, urządzenia pompowe i filtry, aby wynieść je z domu i wyeliminować hałas. Jeśli urządzenia znajdują się w ogrzewanym pomieszczeniu, kesonu nie instaluje się, a zamiast niego stosuje się adapter.

Zarówno studnię z kesonem, jak i bez niego, należy ocieplić tak, aby na całej grubości przemarzających gruntów wykluczyć bezpośredni kontakt elementów systemu wodociągowego z zamarzniętymi skałami.

Podstawowe zasady ocieplania kesonu

Nawet jeśli głowica studni znajduje się poniżej głębokości przemarzania gruntu, główna część kesonu znajduje się powyżej tego poziomu. Jeśli jego ściany mają znaczną przewodność cieplną, ujemne temperatury mogą dotrzeć do głowicy, a woda w systemie zamarznie znacznie głębiej, niż wskazuje Klimatologia Budowlana.

Pod względem geometrii kesony dla studni mogą być cylindryczne lub prostokątne, nie ma to wpływu na sposób ocieplania. Z punktu widzenia kosztów izolacji korzystniejsze są obiekty cylindryczne, a z punktu widzenia łatwości montażu materiału dostarczanego w formie sztywnych płyt, łatwiej jest ocieplić obiekty prostokątne.

Pod względem materiału kesony mogą być betonowe, metalowe i plastikowe, chociaż konstrukcje betonowe są obecnie rzadko używane ze względu na trudność ich montażu i nietrwałość betonu pod wpływem wilgoci.

Kesony metalowe i plastikowe są wodoodporne, dlatego przy izolacji wewnętrznej nie trzeba zwracać uwagi na odporność materiału na wodę.

Ocieplenie kesonu od wewnątrz jest istotne, jeśli jego obudowa jest szczelna dzięki właściwościom materiału lub wykonaniu niezawodnej hydroizolacji. W takim przypadku nie ma potrzeby chronić izolacji przed działaniem wilgoci.

Ponadto ruchy gruntu lub inne czynniki zewnętrzne nie wpłyną na integralność warstwy izolacji. Zazwyczaj przy izolacji wewnętrznej stosuje się wyroby na bazie pianki lub polistyrenu ekspandowanego.

Ocieplenie kesonu od zewnątrz wykonuje się w celu zachowania przestrzeni wewnętrznej lub gdy stosuje się materiały sypkie. Z zewnątrz warto ocieplać konstrukcje plastikowe, chroniąc je przed silnymi mrozami, podczas których plastik staje się kruchy.

Izolację zewnętrzną wykonuje się dowolnymi materiałami, jednak należy uwzględnić możliwe ruchy gruntu, działanie wody oraz ryzyko uszkodzenia warstwy izolacji przez owady i gryzonie.

Przy zastosowaniu izolacji zewnętrznej należy zabezpieczyć materiał przed wodą, owadami i myszami, w przeciwnym razie z czasem konieczne będzie ponowne wykonanie prac.

Ponieważ straty ciepła przy każdym ociepleniu studni nadal będą występować, konieczna jest ich kompensacja poprzez dopływ ciepła. Będzie ona następować ze względu na dodatnią temperaturę wody w rurach przechodzących przez keson oraz wydzielanie ciepła przez pracujące urządzenia.

Jeśli istnieje prawdopodobieństwo, że izolacja może być niewystarczająca, można zainstalować prosty element grzejny w zestawie z czujnikiem temperatury.

Ponieważ przestrzeń wewnętrzna kesonu jest niewielka, przy normalnym ociepleniu jako element grzejny wystarczy zastosować zwykłą żarówkę o mocy 40-60 watów lub przewód grzejny o długości 3-5 metrów.

Montaż rury osłonowej dla głowicy

Jeśli przy projektowaniu systemu zaopatrzenia w wodę nie przewidziano kesonu, a głowica znajduje się powyżej poziomu zamarzania gruntu, można ją ocieplić za pomocą dodatkowej rury osłonowej, której średnica jest większa od średnicy stałej rury osłonowej o dwie grubości izolacji.

Aby zamontować dodatkowy odcinek rury osłonowej, należy wykopać dół wokół głowicy na głębokość przemarzania gruntu plus 0,3 m i ocieplić głowicę. Na wierzchu należy zamontować dodatkową rurę, a przestrzeń między rurami osłonowymi wypełnić wełną szklaną lub mineralną.

Nie zaleca się wypełniania szczeliny między dwiema rurami osłonowymi natryskowymi materiałami izolacyjnymi, ponieważ trudno jest kontrolować równomierność nałożenia warstwy ocieplającej.

Ochrona głowicy przed mrozem poprzez montaż rury osłonowej wymaga mniej materiału i jest prostsza niż ocieplanie kesonu.

Rura powinna być metalowa, ponieważ na mrozie plastik staje się bardziej kruchy, a ruchy gruntu mogą go uszkodzić.

Konieczne jest również zapewnienie braku wody w przestrzeni między rurą osłonową a głowicą. Wełna mineralna traci właściwości izolacyjne po wchłonięciu wilgoci, a skorupa z polistyrenu ekspandowanego może ulec deformacji w wyniku tworzenia się lodu.

Aby zapobiec zawilgoceniu, przed ułożeniem izolacji w szczelinie między rurami osłonowymi należy zainstalować dławik. Zewnętrzny wymiar dławika powinien być równy średnicy dodatkowej rury osłonowej, a wewnętrzny – średnicy głównej rury osłonowej.

Ocieplenie podziemnego systemu rur

Izolacja odcinka wodociągu prowadzącego do domu może nie być konieczna, jeśli zostanie on umieszczony poniżej poziomu przemarzania gruntu. Jednak im głębiej znajduje się system wodociągowy, tym bardziej skomplikowany jest jego montaż i naprawa.

W takim przypadku izolacja rur może być tańsza pod względem kosztu materiału izolacyjnego i prostsza pod względem wymaganego nakładu pracy.

Przy dolnym doprowadzeniu potrzeba mniej nakładów na izolację, jednak wymaga to bardziej skomplikowanych prac zarówno podczas montażu, jak i w przypadku naprawy.

Zastosowanie nowoczesnych materiałów termoizolacyjnych

Najstarszym i sprawdzonym sposobem izolacji rur jest wypełnienie wykopu keramzytem. Wełna mineralna bez zewnętrznej powłoki hydroizolacyjnej nie jest stosowana przy układaniu podziemnych instalacji.

Obecnie liczba oferowanych w sprzedaży różnych rodzajów izolacji termicznej pozwala rozwiązać to zadanie dla dowolnych warunków temperaturowych. Do układania podziemnych linii na odcinkach powyżej poziomu przemarzania produkuje się “skorupy” z pianki poliuretanowej i polistyrenu ekspandowanego z foliową powłoką hydroizolacyjną.

Do izolacji podziemnych odcinków wodociągu produkuje się izolatory z PPS i PPU z powłoką hydroizolacyjną. Jako rozwiązanie alternatywne stosuje się rury HDPE z już przymocowaną na nich izolacją.

Rozważmy główne rodzaje materiałów, które najczęściej stosuje się przy izolacji podziemnego wodociągu:

• Wełna mineralna lub wata szklana ulega ściśnięciu pod ciężarem ziemi, dlatego w przypadku jej zastosowania konieczne są dodatkowe prace w postaci wykonania wytrzymałej osłony.
• włókno bazaltowe pokryte folią aluminiową do hydroizolacji jest dość drogim materiałem, ale łatwo się z nim pracuje;
• styropian i polistyren łatwo się tnie, dobrze utrzymują ciepło, jednak konieczna jest ochrona przed gryzoniami;
• pianka poliuretanowa dobrze utrzymuje ciepło i jest odporna na wilgoć.

Do węzłów i zakrętów dostępne są specjalne kształtowe osłony, co ułatwia montaż izolacji. Pozwalają one bez problemów przeprowadzić montaż izolacji termicznej na odcinkach rurociągu o dowolnym stopniu skomplikowania.

Szybko i niezawodnie można zaizolować linię wodociągową za pomocą natryskowej pianki poliuretanowej. W takich przypadkach rurę należy ułożyć na poduszce z keramzytu, ponieważ spód rurociągu może pozostać niepokryty materiałem izolacyjnym.

Natryskowa pianka poliuretanowa ma bardzo niską przewodność cieplną, nie przemaka, nie pęka pod ciężarem ziemi i nie jest gryziona przez myszy i mrówki.

Do trudno dostępnych miejsc, gdzie zastosowanie materiałów objętościowych jest problematyczne, można użyć farby termoizolacyjnej – nowoczesnego uniwersalnego płynnego izolatora. Taka farba może być nakładana zwykłym pędzlem lub wałkiem, a także za pomocą natrysku. Oprócz głównej funkcji dobrze chroni rury metalowe przed korozją.

Zastosowanie kabla grzejnego

Zasada działania materiałów termoizolacyjnych sprowadza się do tak zwanej “ochrony pasywnej”. Dzięki sąsiedztwu izolacji woda w rurach nie będzie się ochładzać, dopóki płynie do ogrzewanego pomieszczenia.

Należy rozumieć, że w zamkniętym systemie bez zewnętrznego źródła ciepła, system izolacji nie zapobiega zamarzaniu, a jedynie wydłuża okres do momentu krystalizacji wody pod wpływem ujemnych temperatur.

W przypadku rzadkiego korzystania z wody ze studni, takie ocieplenie na zimę może okazać się niewystarczające. W przypadku przerw w pracy dłuższych niż doba, konieczne jest podgrzewanie rur, po spuszczeniu z nich wody, za pomocą specjalnego kabla elektrycznego.

Istnieją dwa sposoby umieszczenia kabla grzejnego: wewnątrz ogrzewanej rury i na zewnątrz.

Do wprowadzenia wewnętrznego kabla grzejnego przewidziano specjalny system składający się z trójnika i końcowej złączki, co pozwala łatwo przeprowadzić tę procedurę.

Do montażu wewnętrznego stosuje się specjalne kable. Nie są toksyczne, spełniają podwyższone wymagania ochrony elektrycznej (choć specjaliści zalecają podłączenie przez wyłącznik różnicowoprądowy) i są sprzedawane w komplecie z hermetyczną końcową złączką. Montaż takiego kabla jest prosty i wykonuje się go przez zwykły trójnik.

Główną zaletą opcji instalacji wewnętrznej jest wysoka efektywność systemu ogrzewania, a w konsekwencji – redukcja kosztów energii elektrycznej. Główną wadą jest trudność przeprowadzenia kabla przez zakrzywione odcinki wodociągu.

Przy zewnętrznej instalacji kabla należy przede wszystkim zapewnić jego ścisłe przyleganie do dobrze oczyszczonej powierzchni. Kabel mocuje się do rury za pomocą taśmy aluminiowej, następnie taśmę przeprowadza się po całym kablu, aby nie stykał się on z materiałem izolacji termicznej.

Rury z tworzywa sztucznego są wstępnie oklejane folią w celu równomiernego rozprowadzenia ciepła.

Aby zwiększyć oddawanie ciepła, można zamocować kilka kabli liniowo lub spiralnie. W przypadku skoku spirali wynoszącego 5 cm długość przewodu zwiększy się 1,7 razy w stosunku do długości obejmowanej rury wodociągowej.

Instalacja termostatu pozwala znacznie oszczędzać energię elektryczną, ponieważ włączenie ogrzewania następuje dopiero po osiągnięciu zadanej temperatury. Za optymalne wartości temperatury włączania uważa się od 3 do 5 stopni Celsjusza.

Kabel grzejny jest zawsze instalowany w komplecie z izolacją termiczną, w przeciwnym razie ogrzewanie otoczenia będzie bardzo kosztowne.

Dodatkowa ochrona na etapie montażu

Dla wariantu studni z zastosowaniem pompy zatapialnej przed dłuższym przestojem przeprowadza się konserwację systemu. W tym celu rurociągi układa się ze spadkiem w stronę źródła wody, a zawór zwrotny instaluje się na wylocie rury tłocznej z otworu.

Po wyłączeniu pompy, wraz z rurami doprowadzającymi, jest ona wyciągana z odwiertu, a woda grawitacyjnie spływa do studni. Przy stosowaniu tej metody pożądane jest, aby nie było “kieszeni”, w których mogłaby pozostać woda. Wadą tej metody przy użyciu metalowych rur jest zwiększenie szybkości korozji metalu.

Jedną z rzadko stosowanych metod jest stworzenie systemu “rura w rurze”, polegającego na nałożeniu na rurę wodociągową rury o większej średnicy, którą izoluje się termicznie od zewnątrz. Utworzona w ten sposób warstwa powietrza stanowi dodatkową ochronę przed zimnem.

Jeśli wprowadzić zewnętrzną rurę do piwnicy domu, zapewniając cyrkulację powietrza między warstwą a piwnicą, można uzyskać dodatkowe ogrzewanie podziemnej instalacji wodociągowej.

Ogrzewanie warstwy powietrza dzięki temperaturze pomieszczenia technicznego – to jeden z najprostszych sposobów na zapewnienie ciepła w bezpośrednim sąsiedztwie wody.

Kolejna opcja – wymuszona cyrkulacja wody. W tym celu należy zainstalować drugą rurę prowadzącą z piwnicy do studni oraz system zaworów do przełączania dopływu wody do domu lub do tej rury.

Włączając pompę zgodnie z harmonogramem, można tłoczyć do systemu ciepłą wodę gruntową, a do studni odpompowywać zimną wodę z systemu. Ta opcja jest wygodna podczas długotrwałej nieobecności właścicieli domu, gdy nie ma zapotrzebowania na wodę.

Istnieje powszechne przekonanie, również w Internecie, że zapobieganie zamarzaniu wody można osiągnąć poprzez wytworzenie nadciśnienia w systemie. Jednak temperatura przejścia wody w stan lodu obniża się zaledwie o 1 stopień na każde 130 atmosfer ciśnienia statycznego. Zbudowanie instalacji wodociągowej wytrzymującej takie ciśnienie jest nierealne.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Podstawowe ocieplenie ścian i pokrywy kesonu styropianem od wewnątrz:

Wideo #2. Aranżacja studni za pomocą kesonu, z rozwinięciem tematu ocieplenia:

Zamarznięcie studni i instalacji wodociągowej grozi nie tylko przerwaniem dopływu wody, ale także uszkodzeniem urządzeń i elementów systemu, których naprawa będzie wymagać pieniędzy i niemałych wysiłków. Lepiej raz solidnie wykonać prace ociepleniowe i uzyskać stały dostęp do wody na długie lata.

Prosimy pisać komentarze w bloku znajdującym się poniżej. Czekamy na Wasze opowieści o własnym doświadczeniu w ocieplaniu autonomicznego źródła wody. Być może macie pytania lub ciekawe informacje, którymi chcielibyście się podzielić z nami i odwiedzającymi stronę.