Które rury są najlepsze do studni: przegląd i porównanie wszystkich rodzajów odpowiednich rur

Planując organizację niezależnego zaopatrzenia domu w wodę, należy zapoznać się z technologią i niuansami tworzenia studni. Jednym z kluczowych elementów aranżacji autonomicznego wodociągu jest wybór osłony.

Trzon studni wykonuje różnorodne zadania i w dużej mierze determinuje trwałość i nieprzerwaną pracę autonomicznego systemu zaopatrzenia w wodę. Zgodzi się Pan/Pani, że inwestując sporo środków i wysiłku w urządzenie studni, najmniej chce się zajmować eliminowaniem problemów związanych ze słabą jakością ujęcia wody.

Dlatego na etapie projektowania należy z pełną odpowiedzialnością podejść do wyboru kolumny osłonowej. Opowiemy, które rury są najlepsze do studni, jaki materiał i rodzaj połączenia segmentów trzonu preferować w danej sytuacji. Zdobyta wiedza uchroni przed zakupem nieodpowiedniego towaru.

Wymagania dotyczące trzonu studni

Urządzenie indywidualnego źródła wody pitnej to proces kosztowny i pracochłonny. Inwestując środki w wiercenie studni, każdy właściciel działki rekreacyjnej lub domu prywatnego liczy na uzyskanie długoterminowego rezultatu.

Żywotność, ciśnienie studni i jakość składu wydobywanej wody w dużej mierze zależą od charakterystyki rur używanych do stworzenia kolumny osłonowej.

Podczas wiercenia w grubości gruntu powstaje kanał, w którym później umieszczane jest urządzenie pompowe. Aby zapewnić izolację pionowego trzonu od skorupy ziemskiej, do studni zanurza się rury osłonowe. Odstęp między ziemią a ściankami kanału wypełnia się betonem lub mieszanką żwirowo-piaskową.

Rurociąg podnoszenia wody rozwiązuje szereg ważnych zadań:

• chroni ściany wykopu przed zawaleniem do przestrzeni studni;
• zapewnia integralność studni pod wpływem ciśnienia i ruchów gruntu;
• zapobiega zanieczyszczeniu – przedostawaniu się nieoczyszczonych wód ściekowych i gruntowych (wody wierzchownej) do trzonu;
• zapobiega zamuleniu studni.

Podczas wiercenia w jedną rurę kolumna osłonowa jest jednocześnie kolumną eksploatacyjną – akumuluje wodę z warstwy wodonośnej, którą pompa transportuje w górę.

Z reguły wiercenie studni na terenie przydomowym, jeśli jest przeznaczone wyłącznie do nawadniania i innych celów gospodarczych, wykonuje się w postaci jednej kolumny. W przypadku poboru wody pitnej przewód studni składa się z dwóch rur: rury osłonowej i rury nośnej filtra.

Dlatego stawiane są wysokie wymagania co do jakości i materiału stosowanych rur:

• wysoka wytrzymałość i odporność na odkształcenia przez cały okres eksploatacji (około 20 lat);
• pełna szczelność ścianek i połączeń;
• odporność na korozję i negatywne oddziaływanie chemicznie aktywnych pierwiastków;
• ekologiczność – materiał nie powinien wpływać na skład pozyskiwanej wody;
• prostoliniowość kolumny eksploatacyjnej.

W przypadku standardowego zastosowania dopuszczalne jest odchylenie na długości rury osłonowej w granicach 0,7 mm na metr bieżący.

Próg odchylenia równości dla kanału wysokiej dokładności: 0,5 mm – przy średnicy rury w zakresie 108-146 mm, 0,3 mm – dla rur o średnicy 33,5-89 mm. Dane podano na 1 mb.

Parametry wyboru kolumny osłonowej

Nie istnieje jedyny prawidłowy standard wiercenia. Metoda organizacji odwiertu jest ustalana indywidualnie.

Uwzględnia się wiele wskaźników: strukturę gruntu, poziom wód gruntowych i warstw wodonośnych, parametry urządzeń pompowych, jakość wody, średnicę i głębokość wiercenia.

Projektowanie odwiertu lepiej powierzyć wyspecjalizowanej firmie. Pracownicy porównają wszystkie parametry, zaproponują optymalną konstrukcję, obliczą wydajność odwiertu z uwzględnieniem statycznego i dynamicznego poziomu wody (+).

Każda firma wiertnicza zaproponuje własny wariant realizacji projektu i zarekomenduje, ich zdaniem, optymalny typ rury. Ostateczną decyzję dotyczącą wyboru kolumny osłonowej podejmuje Zamawiający.

Organizacja wykonawcza przede wszystkim broni własnych interesów, dlatego ich decyzja nie zawsze jest obiektywna. Niektórzy podwykonawcy specjalizują się w jednym typie systemu odwiertu i próbują «narzucić» korzystny dla nich wariant.

Jedynie słuszne rozwiązanie – wcześniej zdecydować, jaką rurę wybrać i zastosować do odwiertu, porównując wszystkie argumenty «za» i «przeciw», a dopiero potem – zwrócić się o opracowanie i wdrożenie projektu.

Podczas podejmowania decyzji należy uwzględnić podstawowe parametry wyboru rury podnoszącej wodę:

1. Materiał wykonania. Ten parametr określa budżet prac montażowych, nośność na obciążenia formacji, łatwość naprawy i trwałość odwiertu.
2. Sposób łączenia elementów kolumny. Wybór metody zależy od materiału rurociągu, głębokości wiercenia i średnicy kolumny osłonowej. W każdym razie połączenie musi być całkowicie szczelne, w przeciwnym razie z czasem jakość wody ulegnie pogorszeniu, a pompa i cały odwiert ulegną awarii.
3. Średnica rury. Obliczenie wartości dokonuje się z uwzględnieniem maksymalnego możliwego dobowego przepływu wody.

Im większa średnica rurociągu doprowadzającego, tym wyższa wydajność odwiertu.

Specjaliści zalecają stosowanie rur o średnicy 110 mm i większej. Taki rozmiar jest optymalny dla normalnej wydajności głębokiego odwiertu i ułatwia wybór pompy głębinowej.

Rodzaje materiałów i ich charakterystyka

Rury odwiertowe produkowane są z metalu, azbestocementu lub tworzywa sztucznego. Bardzo rzadko przy organizacji ujęcia wody stosuje się wyroby drewniane – są one całkowicie ekologiczne, ale pomimo ochronnej obróbki są wrażliwe na wilgoć gruntu i podatne na odkształcenia.

Rodzaj #1 — wytrzymałość i trwałość metalu

Metalowe rury doprowadzające są dostępne w dwóch wariantach:

• żeliwne;
• stalowe, które mogą być emaliowane, ocynkowane, wykonane ze stali nierdzewnej.

Bardzo rzadko do obudowy stosuje się żeliwne odpowiedniki. Wśród metalowych odpowiedników te rury są najtańsze, ale materiał jest bardzo kruchy i ciężki.

Wiele firm odmawia pracy z żeliwem ze względu na trudności montażu. Ponadto nie można zagwarantować trwałości i szczelności rury – podczas przesunięć warstwy gruntu metal może pęknąć.

Stal to tradycyjny, sprawdzony od dziesięcioleci materiał na kolumnę obudowy. Stal w prawie 100% spełnia wymagania stawiane rurom studziennym.

Wyroby z metalu żelaznego z powodzeniem wytrzymują próby w studniach o różnej głębokości niezależnie od rodzaju gruntu.

Standardowa grubość ścianek wynosi 5-6 mm, okres eksploatacji – około 50 lat. Trwałość określa się przez szybkość korozji stali – 0,1 mm rocznie.

Argumenty na rzecz rur ze stali walcowanej:

• sztywność konstrukcji – materiał jest równie dobry dla małych studni (50 m) jak i dla głębokiego wiercenia (do 300 m);
• dokładne osiowe centrowanie montażu i niezawodność złączy między rurami;
• stabilność materiału – w kontakcie z wodą stal nie wydziela szkodliwych substancji;
• możliwość konserwacji – dzięki wytrzymałości mechanicznej i odporności na wibracje w zamontowanej kolumnie obudowy dopuszczalne jest czyszczenie kanału studni, dowiercanie w przypadku zamulenia lub zablokowania.

Główną wadą stalowej instalacji jest wysoki koszt materiału. Producenci tańszych odpowiedników, wychwalając swoje produkty, odwołują się do kolejnej wady stali – powstawania rdzy.

Istnieje opinia, że pojawiające się zanieczyszczenia pogarszają jakość wody i zwiększają zawartość żelaza. Jednak analizy wody ze studni pokazują, że to mit.

Rdza nie rozpuszcza się w wodzie. Cząsteczki utlenionego metalu może zatrzymać nawet filtr domowy. Możliwą niedogodnością z powodu rdzy jest uszkodzenie urządzeń pompowych zaprojektowanych do przepompowywania czystej wody.

Wyroby walcowane z ochroną antykorozyjną cenowo przewyższają zwykłe rury stalowe, ale techniczno-eksploatacyjne cechy materiałów podważają zasadność dopłaty.

Rury emaliowane. Powłoka zapobiega powstawaniu korozji, jednak jest bardzo krucha i prawdopodobnie nie da się uniknąć uszkodzeń podczas obudowy. Miejsca odprysków i mikropęknięć emalii są punktami powstawania rdzy.

Podczas niszczenia w uszkodzonym obszarze może wystąpić korozja przelotowa, ponieważ przy produkcji rur emaliowanych stosuje się metal o mniejszej grubości.

Emaliowany rurociąg spełnia wszystkie normy sanitarno-higieniczne i nie zmienia walorów smakowych wody. Wadą materiału jest brak możliwości dokładnego czyszczenia przewodu z powodu kruchości emalii.

Rura ocynkowana. Przy regularnym kontakcie z wodą na ściankach rury tworzy się tlenek cynku – substancja niebezpieczna dla zdrowia. Stosowanie ocynkowania jest dopuszczalne tylko przy budowie studni technicznej.

Standardowa grubość rury ocynkowanej wynosi 2-2,5 mm – to nie zawsze wystarcza do zapewnienia sztywności konstrukcji. Taki przewód jest podatny na odkształcenia spowodowane ruchami gruntu.

Stal nierdzewna. Materiał posiada wszystkie zalety stali walcowanej, a jeszcze wyższą cenę. Stal nierdzewna charakteryzuje się odpornością na korozję, co pozytywnie wpływa na jej okres eksploatacji.

Czy warto kupować stal nierdzewną, jeśli okres użytkowania studni wysokowydajnej jest równy okresowi eksploatacji rury stalowej? Należy kierować się możliwościami finansowymi i przeznaczeniem studni.

Instalacja metalowego przewodu jest ekonomicznie uzasadniona przy budowie głębokiej studni artezyjskiej przeznaczonej do regularnego użytkowania.

„Powierzchniowe” kanały piaskowe do użytku sezonowego warto wykonywać z bardziej dostępnych materiałów.

Rodzaj #2 — odporność na korozję azbestocementu

Rury z azbestocementu, używane przy organizacji odprowadzania wody od ponad 70 lat, przeszły wieloletnie testy.

Materiał charakteryzuje się pewnymi pozytywnymi cechami:

• azbestocement jest całkowicie odporny na korozję;
• neutralny skład materiału – składniki nie wchodzą w reakcje chemiczne;
• nieograniczony okres użytkowania – ponad 60-70 lat;
• niska cena.

Pomimo znaczących zalet, elementy azbestocementowe są dziś rzadko stosowane przy rozwoju „źródła wody”.

Główną wadą azbestocementu jest kruchość. W celu wzmocnienia ścianki rury są pogrubiane, co zwiększa wagę produktu i zmusza do kopania studni o większej średnicy.

Do negatywnych stron azbestocementu można zaliczyć:

1. Trudności montażu. Instalacja kruchej magistrali wymaga od wykonawców wysokich kwalifikacji. Prace wykonywane są przy użyciu sprzętu podnoszącego.
2. Brak gwintu. Sekcje magistrali są łączone ze sobą na styk – osiągnięcie pełnej szczelności miejsc mocowania bez gwintu jest problematyczne.
3. Wątpliwe bezpieczeństwo. Istnieje teoria, że we włóknach azbestu zawarty jest chryzotyl – źródło substancji rakotwórczych, szkodliwie wpływających na zdrowie. Jednak w praktyce twierdzenie to nie zostało udowodnione.
4. Utrudnione czyszczenie. Beton – materiał porowaty, w mikropęknięciach którego gromadzi się brud. Aby przeprowadzić jakościowe oczyszczenie ścian kolumny osłonowej, odwiert trzeba będzie całkowicie osuszyć.

Po zainstalowaniu azbestocementowej kolumny osłonowej dalsze prace wiertnicze w odwiercie są wykluczone.

Właściwości techniczne materiału nie pozwalają na stosowanie rur azbestocementowych do źródła «piaszczystego». Taka obudowa jest stosowana dla odwiertów artezyjskich o głębokości nie większej niż 100 m.

Rodzaj #3 — wytrzymały i dostępny plastik

Stosunkowo niedawno rynek produktów osłonowych został wzbogacony o rury plastikowe. Nowoczesne technologie stanowią godną konkurencję dla tradycyjnych rur stalowych.

Porównawcze zalety elementów z polimerów:

• odporność na wodę – nawet przy stałym kontakcie z wilgotnym środowiskiem na plastiku nie powstaje korozja;
• przez długi czas zachowują swoją strukturę i nie ulegają zniszczeniu;
• nie wpływają na skład wody pitnej;
• materiał nie prowokuje rozwoju chorobotwórczych mikroorganizmów;
• łatwość instalacji i transportu dzięki niewielkiej wadze;
• istnieje możliwość użycia do montażu kolumny połączenia gwintowego, zapewniającego absolutną szczelność złączy;
• ekonomiczność – odwiert z rurami plastikowymi będzie o rząd tańszy niż metalowa lub azbestocementowa obudowa.

Przewidywany okres eksploatacji magistrali wodnej z polimeru – około 50 lat. Teoria ta opiera się na odporności materiału na korozję.

Główną wadą plastiku jest niska wytrzymałość. Dlatego rury polimerowe można instalować tylko w odwiertach jednorurowych, nie przekraczających głębokości 50 m, lub w dwururowych jako wewnętrzna obudowa.

Dodatkowym argumentem przeciwko stosowaniu elementów plastikowych jest wrażliwość na zmiany temperatury i obciążenia mechaniczne. Plastikowa obudowa nie wytrzyma ruchów gruntu i ulegnie deformacji podczas silnych mrozów.

Polimerowe rury wodociągowe są produkowane z różnych rodzajów surowca: nieplastyfikowanego polichlorku winylu (nPVC), mrozoodpornego polipropylenu (MPP) i polietylenu niskiego ciśnienia (PEHD).

Wybór rury doprowadzającej dla pompy studziennej dokonywany jest na podstawie parametrów technicznych polimerów.

Najbardziej wytrzymałe są rury NPVC – moduł sprężystości wynosi 3000 MPa. Element o średnicy 12,5 cm po zanurzeniu w ziemi na głębokość 30 m wytrzymuje obciążenie 5 ton i więcej. Obsadę studni kolumną NPVC można wykonać prawie na wszystkich typach gruntu.

Słabym punktem elementów z nieplastyfikowanego polichlorku winylu jest wrażliwość na mróz. Problem ten rozwiązuje się poprzez zainstalowanie w studni kabla grzewczego.

Dobre wskaźniki mrozoodporności mają polimerowe rury MPP i PEHD. Jednak ich gęstość często jest niewystarczająca do użycia jako samodzielna kolumna obsadowa. Najczęściej taki plastik stosuje się jako rurę eksploatacyjną przy dwukolumnowej zabudowie studni.

Plastikowe elementy magistrali łączy się na różne sposoby. Do łączenia rur PP stosuje się specjalne zgrzewanie. Przy tworzeniu magistrali z innych polimerów stosuje się metodę kielichową lub gwintowaną.

Rodzaj #4 — kombinowany rurociąg

W celu zmniejszenia procesów korozyjnych i poprawy jakości dostarczanej wody niektóre firmy wiertnicze proponują obsadowić studnię zgodnie z technologią «rura w rurze».

W stalową magistralę wkładany jest plastikowy kanał z polimeru spożywczego PEHD.

Zalety metody kombinowanej:

1. Ochrona przed zanieczyszczeniami. Rura plastikowa stanowi swoistą barierę między wodą a stalowymi ścianami obsady – do magistrali dostaje się mniej rdzy, niebezpiecznej dla instalacji pompowej.
2. Możliwość naprawy. W przypadku uszkodzenia eksploatacyjnej rury polimerowej można ją zastąpić nową, zachowując integralność kolumny obsadowej;
3. Możliwość późniejszego pogłębienia studni. W razie potrzeby plastikowy «rękaw» jest wyciągany, otwór jest rozszerzany, a magistrala polimerowa jest instalowana z powrotem, opierając się na nowym horyzoncie.

Technologia «rura w rurze» pozwala na jakościowe serwisowanie studni – regularne przeprowadzanie czyszczenia i terminową wymianę filtra.

Z reguły plastikowa rura eksploatacyjna przechodzi przez wapień i zagłębia się w warstwach wodonośnych. W ten sposób stal nie ma kontaktu z dostarczaną wodą pitną. Wadą «podwójnej» magistrali jest wzrost kosztów projektu.

Który wariant montażu kolumny jest lepszy?

Zbiór wymagań dotyczących rur obsadowych i technologii łączenia segmentów kolumny studziennej jest określony w GOST 632-80. Przepisy dopuszczają stosowanie różnych metod montażu.

W zależności od metody łączenia dobiera się odpowiedni typ rury, dlatego tę kwestię należy rozstrzygnąć już na etapie projektowania studni.

Nr 1 — nierozłączny kontakt rur do spawania

Spawanie zapewnia najbardziej sztywne połączenie rur metalowych. Główna zaleta tej metody jest dziś kwestionowana przez przedstawicieli wielu firm wiertniczych.

Argumenty przeciwko stosowaniu spawania:

• prawdopodobieństwo niedostatecznej szczelności spoiny spawalniczej;
• możliwość odchylenia rury w osi pionowej, co utrudnia montaż kolumny w odwiercie;
• niedostateczna ochrona antykorozyjna spoiny.

Jednak przy wysokim poziomie profesjonalizmu spawacza, wymienione wady nie wystąpią. Większość konstrukcji budowlanych (mosty, kratownice, rurociągi naftowe) jest wykonana ze stali i zazwyczaj są spawane.

Inną kwestią jest to, że wysokiej jakości wykonanie pracy wymaga sprzętu spawalniczego i zaangażowania wykwalifikowanego spawacza elektrycznego. Środki te zwiększają koszt własny wykonywanych prac, zmniejszając zysk i konkurencyjność organizacji wykonawczej.

W elektrodach spawalniczych stosuje się powłokę ochronną, która zapewnia stopowanie spoiny. Zwiększa to wytrzymałość metalu i poprawia odporność korozyjną złącza.

Nr 2 — kanały podnoszenia wody z gwintem

Podczas obudowy odwiertu wyrobami stalowymi 90% firm wiertniczych stosuje połączenie gwintowane, powołując się na normy GOST. Brzmi to dość przekonująco, ale menedżerowie organizacji często przemilczają, że normy są aktualne dla rur o średnicy od 146 mm i grubości ścianki nie mniejszej niż 6 mm.

Zastosowanie technologii gwintowanej znacznie skraca żywotność kolumny obudowy.

W rurze o grubości 4,5 mm rozmiar gwintu nie zawsze osiąga 1,2-1,5 mm. Znając prędkość działania korozji (0,1 mm/rok), można przypuszczać, że po 12-15 latach w miejscu złącza rura ulegnie korozji.

Stosowanie połączeń gwintowanych w rurociągach plastikowych nie ma tak opłakanych skutków, wręcz przeciwnie, uważane jest za najbardziej niezawodne.

Przewidziano kilka wariantów łączenia rur polimerowych:

1. Nipplowe. Gwint jest nacinany od wewnętrznej strony rur plastikowych. Dwa elementy łączone są przez nippel z gwintem zewnętrznym. Średnica wykopu nie zwiększa się.
2. Muftowe. Na obu końcach rury przewidziano gwint zewnętrzny. Połączenie odbywa się za pomocą nakładanej mufty, która zwiększa średnicę przewiertu.
3. Kielichowe gwintowane. Stosuje się segmenty z gwintem na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej – łączenie odbywa się bez dodatkowych elementów.

Przy łączeniu kielichowym dopuszczalne jest niewielkie rozszerzenie średnicy w miejscach połączeń.

Metoda łączenia kielichowego bez gwintu nie jest stosowana w odwiertach – nie można kontrolować procesu osadzania rury w rurze. Ponadto połączenie nie zapewnia wymaganej szczelności kolumny i z czasem ulega osiadaniu.

Rurociąg ciśnieniowy czy bezciśnieniowy?

Jedynym właściwym rozwiązaniem jest zastosowanie rur ciśnieniowych. Tylko takie wyroby są w stanie wytrzymać dwustronne ciśnienie. Od zewnątrz na ściany kolumny oddziałuje wyporność gruntów, a od wewnątrz – napór wody.

Zabudowa magistrali ciśnieniowej zabezpieczy system wodonośny przed przedwczesną awarią. Przy wyborze rury wodociągowej porównuje się jej ciśnienie robocze z przewidywanym wydatkiem studni.

Przedstawione poniżej przeglądy wideo pomogą Państwu zdecydować się na najbardziej optymalną opcję obudowy studni.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Porównanie jakości połączenia gwintowanego na rurach z nieplastyfikowanego PVC:

Przegląd rur stalowych z połączeniem spawanym i gwintowanym:

Sprawdzenie właściwości wytrzymałościowych rury metalowej i plastikowej:

Z powyższego nasuwa się wniosek: dla domu z całorocznym zamieszkaniem, gdzie studnia jest jedynym stałym źródłem wody pitnej, ważne jest zapewnienie stabilności i niezawodności systemu wodociągowego.

Optymalnym rozwiązaniem jest kolumna dwururowa ze stali i plastiku. Polimer sprawdzi się w przypadku płytkiego szybu przy zabudowie studni „sezonowej”.

Poszukują Państwo odpowiedniego wariantu rury do zabudowy studni? A może już podjęli Państwo decyzję? Proszę pozostawić komentarze do artykułu i zadać nurtujące pytania. Formularz kontaktowy znajduje się poniżej.