Urządzenie studni z kesonem: instruktaż etapowy + analiza niuansów technicznych

Urządzenie studni przy domu rozwiązuje problem nieprzerwanego zaopatrzenia w wodę. Aby to źródło działało prawidłowo, należy umiejętnie zorganizować cały proces – od wiercenia studni po jej wyposażenie i uruchomienie.

Przy stałym zamieszkaniu w domu najrozsądniejszym rozwiązaniem jest urządzenie studni z kesonem. Ta wersja ma wiele zalet, o których dowiecie się Państwo z naszego artykułu. W nim będzie również mowa o etapowej realizacji projektu.

Zalety studni z kesonem

Przy całorocznym korzystaniu ze studni nie da się obejść bez montażu kesonu w jej wylocie. Ta konstrukcja osłonowa to wodoodporna komora, umieszczona w nasyconym wodą gruncie. Z punktu widzenia wygody obsługi i eksploatacji studnia z kesonem jest najbardziej optymalnym wariantem.

Oprócz kesonu, nieodłącznymi elementami studni wodnej są hydroakumulator, pompa powierzchniowa lub typu zatapialnego, rury, armatura odcinająca i regulująca, a także, w razie chęci właścicieli, głowica.

Zimą wewnątrz kesonu utrzymywana jest stabilna temperatura. Zazwyczaj nie spada poniżej 0°C. W takich warunkach sprzęt pompowy może być eksploatowany przez cały rok.

Takie rozwiązanie ma szereg zalet:

1. Całe wyposażenie wodociągowe jest umieszczone kompaktowo w komorze i nie trzeba dla niego przeznaczać osobnego miejsca w domu. Podobnie jak w przypadku centralnego zaopatrzenia w wodę, do domu trzeba będzie doprowadzić tylko rurę oraz kabel zasilający dla pompy.
2. Jeśli dom jest przeznaczony wyłącznie do letniego zamieszkania, to aby usunąć wodę z instalacji na zimę, wystarczy otworzyć kran spustowy znajdujący się w kesonie.
3. Gdy trzeba dostarczyć wodę do kilku punktów na działce, bardzo prosto można zrealizować ten pomysł, wyprowadzając z kesonu potrzebną liczbę rurociągów. Regulacja procesu odbywa się przy tym za pomocą zaworów.
4. Wyciągarka zamontowana w górnym przedziale komory uprości proces wyciągania pompy z głębokiej studni w razie potrzeby jej naprawy lub wymiany.
5. Keson ochroni przed zamarznięciem znajdujące się w nim urządzenie studni. Jeśli montaż kesonu został wykonany prawidłowo, nie trzeba martwić się o zachowanie jego zawartości nawet przy temperaturze -35°C.

Tak więc, przy obecności kesonu, niekorzystne czynniki zewnętrzne nie wpłyną na jakość zaopatrzenia domu w wodę.

Podstawowym wymaganiem dla kesonu jest szczelność. W przypadku naruszenia tego warunku, przez rurę osłonową do warstwy wodonośnej może dostać się brudna woda z komory. Zanieczyszczenie poziomu wodonośnego jest niedopuszczalne, dlatego głowica studni i keson zawsze powinny pozostać suche.

Do zaopatrzenia w wodę domu i przydomowego terenu najlepszym wyborem kesonu jest plastikowy. Zapewnia 100% szczelność. Niewielka waga ułatwia jego dostawę i montaż.

Przy obliczaniu wysokości tej konstrukcji należy kierować się głębokością przemarzania gruntu. Aby keson znajdował się poniżej tego punktu, wymiar przyjmuje się równy dwóm metrom. Dla wygody wykonywania prac wewnątrz kesonu, średnica przestrzeni wewnętrznej powinna wynosić od 1 do 1,5 metra.

Komorę wykonuje się z metalu, tworzywa sztucznego, cegły lub żelbetowych kręgów. W jej dnie znajduje się miejsce do zamocowania konstrukcji na kolumnie osłonowej. Króćce do wyprowadzenia rur i kabli znajdują się w ściankach. Aby zapewnić wygodny dostęp do urządzeń, keson często jest wyposażany w drabinę. Komora jest zamknięta szczelną pokrywą.

Instrukcja krok po kroku urządzenia

Wszystko zaczyna się od wyboru miejsca na studnię oraz wyboru sposobu urządzenia źródła wody.

Technologia urządzenia źródła zaopatrzenia w wodę składa się z szeregu kolejnych i odpowiedzialnych kroków:

1. Studnia. Pierwszym z etapów jest wiercenie samej studni.
2. Keson. Drugim krokiem przystępuje się do procesu montażu kesonu.
3. Izolacja. Trzeci etap polega na tym, że zasypują wykop ziemią aż do samej pokrywy, a następnie izolują właz.
4. Montaż urządzeń. Etap czwarty – po zakończeniu prac przystępuje się do montażu urządzeń, które mają zapewnić nieprzerwaną i efektywną dostawę wody do domu i na działkę.

Proces montażu konstrukcji kesonu również składa się z kilku operacji.

Rozważmy główne z nich:

1. W dnie kesonu, z pewnym przesunięciem od jego środka, wykonuje się otwór do późniejszego zamontowania tulei pod kolumnę osłonową. Średnica tulei powinna przekraczać odpowiedni parametr rury, mierzony po zewnętrznym obwodzie, o 10-15 milimetrów.
2. W boczne ścianki kesonu wstawia się króćce pod rury wodociągowe i kabel.
3. Wykopuje się wykop w taki sposób, aby szyjka po zakończeniu instalacji wznosiła się nad ziemią nie więcej niż na 20 cm. Dla wygody połączenia komory z rurą osłonową średnica wykopu powinna być większa od jej własnego odpowiedniego wymiaru o 0,2-0,3 m.
4. Przycina się kolumnę osłonową na poziomie gruntu.
5. Układa się na wykopie podpory w postaci belek. Na nich umieszcza się keson.
6. Proszę połączyć rurę osłonową z tuleją kesonu, wyregulować konstrukcję poziomo, a następnie szczelnie przyspawać.
7. Proszę usunąć spod komory belki, a następnie opuścić ją do studni.
8. Proszę wprowadzić do odpowiednich nypli rury i kabel.

Woda w świeżo wywierconej studni jest zawsze brudna, dlatego w celu jej oczyszczenia należy przeprowadzić pompowanie. Wiertnicy radzą, aby nie używać do tego celu urządzeń przeznaczonych do stałego użytku. Z tym zadaniem doskonale poradzi sobie najtańsza tymczasowa pompa, a gdy studnia zostanie rozbita, można uruchomić stałą.

Wybierając wariant zabudowy studni, aby uniknąć nieuzasadnionych kosztów, lepiej zasięgnąć porady u specjalistów. Uwzględnią oni wszystkie czynniki i uzasadnią celowość realizacji danego projektu.

Należy zaznaczyć, że montaż takiego zbiornika ochronnego, jak keson, nie zawsze jest konieczny. Zdarza się, że pomieszczenie odpowiednie do umieszczenia urządzeń już istnieje w strefie lokalizacji studni.

W tym przypadku bardziej racjonalnym rozwiązaniem będzie wykorzystanie go zgodnie z przeznaczeniem i zaoszczędzenie na montażu kesonu.

Specyfika wyboru sprzętu

Podstawowymi elementami wyposażenia studni są:

• pompa;
• hydropneumoakumulator;
• głowica studni.

Podstawowym rodzajem urządzenia jest pompa. Do studni nadają się zarówno pompy powierzchniowe, jak i głębinowe. Pierwszy typ stosuje się do studni o stosunkowo niewielkiej głębokości – do 10 m, drugi – do głębszych.

Ważnym aspektem jest ustawienie automatycznej pracy urządzeń studni. Realizowane jest to przez tandem presostatu i hydroforu. Parametry robocze ciśnienia przyjmowane są zgodnie z ustawieniami fabrycznymi lub dokonuje się ich poprzez regulację presostatu zgodnie z wymaganiami właścicieli.

W skład schematu autonomicznego zaopatrzenia w wodę wchodzą: pompa (1), rura (2), linka asekuracyjna (3), złącze kablowe (4), kabel elektryczny (5), zawór spustowy (6), głowica (7), rurociąg tłoczny (8), osłona kabla (9), filtr (10), zawór czerpalny (11), presostat (12), manometr (13), hydrofor (14), panel sterowania (15), keson (16).

Należy szczegółowo przyjrzeć się każdemu z podstawowych urządzeń, ich roli w schemacie i przypisanym funkcjom.

Krok nr 1 – dobieramy optymalny typ pompy

Pompy powierzchniowe są przeznaczone do instalacji na powierzchni. W przypadku studni z kesonem umieszcza się je bezpośrednio w komorze. Montaż takiego urządzenia nie sprawia żadnych trudności, a same pompy są proste w obsłudze.

W zależności od konstrukcji pompy powierzchniowe dzielą się na wirowe i odśrodkowe. Pierwsze z nich stosuje się do podnoszenia wody z małej głębokości, a drugie mogą poradzić sobie z głębokością do 10 m.

Zewnętrzne urządzenia pompowe są zwykle sprzedawane już wyposażone w automatykę sterującą ich włączaniem i wyłączaniem. Obecność w sieci wodociągowej stacji pomp zapewnia stabilne ciśnienie robocze.

Wybierając pompę powierzchniową, należy sprawdzić, czy posiada ona funkcję taką jak zabezpieczenie przed suchobiegiem. W przeciwnym razie, jeśli poziom wody w studni spadnie, pompa może ulec awarii.

Pompy zatapialne są opuszczane bezpośrednio do studni. Pozwalają one na wydobywanie wody z dużych głębokości. Producenci czasami wyposażają takie urządzenia w wyłączniki pływakowe, które zabezpieczają je przed uszkodzeniem, jeśli poziom lustra wody w studni spadnie bardzo nisko.

Producenci oferują pompy do studni różniące się konstrukcją i zasadą działania. Na wybór typu tego urządzenia wpływają warunki eksploatacji.

Drogie warianty urządzeń powierzchniowych posiadają specjalne filtry, dzięki czemu mogą pompować wodę zawierającą stałe zanieczyszczenia.

Wybierając pompę głębinową dla własnego źródła wody, nie należy tracić z oczu parametru takiego jak jej średnica. Modele są różne, niektóre można stosować przy dość dużej średnicy studni, wtedy do studni o małym przekroju po prostu się nie zmieszczą.

Koszt urządzeń z tej kategorii jest dość wysoki, ale i tutaj istnieje widełka cenowa. Modele w obudowie ze stali nierdzewnej są droższe, produkty w obudowie plastikowej – tańsze.

Najlepszą wydajność mają pompy zatapialne, ale oprócz tego parametru należy uwzględnić również długość przewodu wodnego. Im jest on dłuższy, tym wyższe jest ciśnienie w systemie.

Za eksploatację pompy odpowiada właściciel studni, ponieważ zarządza pracą urządzenia. Jego konstrukcja umożliwia ustawienie pracy pompy w trybie nocnym, regulację w zależności od temperatury

Również ważne znaczenie mają wymiary pompy studziennej. Przekrój cylindra powinien być mniejszy od odpowiedniego wymiaru kolumny osłonowej o 2-3 cm. W związku z tym należy wybrać taką pompę, aby spełniała wymagania dotyczące mocy, ale jednocześnie nie przekraczała dopuszczalnych rozmiarów.

Krok nr 2 – hydroakumulator do studni

Przeznaczeniem hydroakumulatora jest zapewnienie płynnego uruchamiania i zatrzymywania urządzeń pompowych w miarę zapotrzebowania na wodę. Ponadto urządzenie to utrzymuje ustalone minimum wody krążącej w systemie i zapobiega uderzeniom hydraulicznym.

To urządzenie w systemie wodociągowym pełni tę samą rolę co zbiornik wyrównawczy w systemie grzewczym. W normalnym stanie zawsze znajduje się w nim określona ilość wody pod stabilnym ciśnieniem. Jego obecność w systemie gwarantuje wolniejsze zużycie urządzeń pompowych, ponieważ włączają się one rzadziej.

Hydroakumulator pełni 3 funkcje: ochronną, magazynującą, ograniczającą. Pierwsza — ochrona przed uderzeniem hydraulicznym, druga — posiadanie pewnego zapasu wody, trzecia — ograniczenie liczby włączeń pompy

Materiał, z którego wykonana jest obudowa hydroakumulatora oraz jego poszczególnych elementów, nie wchodzi w reakcję z wodą, więc nie wpływa na jej jakość. Podstawą zasady działania zbiornika hydraulicznego jest wykorzystanie sprężonego powietrza. Jest ono wtłaczane pod ciśnieniem 1,5–2 atm w przestrzeń między obudową a gumową membraną.

Proces roboczy składa się z następujących etapów:

• powietrze pod ciśnieniem oddziałuje na membranę przy otwarciu kranu wodociągowego;
• membrana ściska się i przez zawór wyjściowy wypiera ciecz;
• zawór wlotowy otwiera się, gdy objętość wody osiąga swoje minimum i wnęka zaczyna ponownie napełniać się wodą;
• proces powtarza się od pozycji zerowej.

Istnieją dwa rodzaje tego urządzenia ze względu na sposób montażu: pionowe i poziome. Jeśli trzeba będzie wybrać między tymi dwoma rodzajami, należy wiedzieć, że zawór do odpowietrzania nadciśnienia w jednostce pionowej znajduje się na górze. Cały proces odbywa się automatycznie.

Do wtłaczania powietrza do zbiornika hydraulicznego w celu wytworzenia ciśnienia przewidziano króciec. W zbiorniku mogą pojawić się zapowietrzenia podczas naprawy lub eksploatacji. Wtedy powietrze usuwa się przez specjalny zawór

Aby usunąć powietrze z konstrukcji poziomej, potrzebny jest pomocniczy przewód rurowy wyposażony w spust lub zawór kulowy. Tutaj konieczna jest interwencja człowieka.

Krok nr 3 – głowica w konstrukcji studni

Ten element studni (głowica) należy do wyposażenia ochronnego. Montuje się go na górze na czołowej części rury studziennej.

Jego zadaniem jest ochrona wylotu studni przed przedmiotami obcymi i zanieczyszczeniami. Służy również jako podpora do zawieszania urządzeń pompowych. Umieszcza się na nim także niektóre urządzenia.

Na głowicę studni nałożono wiele zadań: uszczelnienie studni i zwiększenie jej wydajności, ochrona przed brudem, ochrona przed zamarzaniem górnej części studni, możliwość zawieszania urządzeń, ochrona urządzeń przed kradzieżą

Osłonę wykonuje się z plastiku lub metalu — stali lub żeliwa. Głowica z plastiku może wytrzymać obciążenie do 0,2 t, metalowa — do 0,5 t.

Zazwyczaj niewielkie obciążenie doświadczają głowice studni o głębokości do 50 m. Do głębokich studni stosuje się mocne zestawy pompowe, przewody i ciężkie stalowe liny. Aby to wszystko pomieścić, potrzebna jest metalowa głowica.

Z zasadami i technologią montażu głowicy do studni własnymi rękami zapozna polecany przez nas artykuł.

Ważne kwestie przy urządzaniu

Biorąc pod uwagę pewne niuanse techniczne, można znacznie zaoszczędzić na urządzeniu studni wyposażonej w keson. Na przykład, użyć kesonu produkcji fabrycznej.

Jeśli umieścimy studnię bliżej domu, to:

• zmniejszy się objętość robót ziemnych;
• będzie potrzeba mniej rur;
• będzie potrzebna pompa o małej mocy, wystarczającej tylko do podniesienia wody na powierzchnię.

Zaoszczędzić można także przy wyborze metody wiercenia. Aby wykonać studnię do użytku osobistego, można wykonać pracę przy użyciu ręcznego wiertła. Czasami używa się narzędzi elektrycznych, urządzeń udarowych.

Niuans #1 – wybór metody wiercenia studni

Przy wyborze konkretnego narzędzia należy kierować się charakterystyką gruntu. Przy samodzielnym wierceniu studni metodą ręczną trzeba będzie włożyć sporo wysiłku, ale przy sprzyjających warunkach można dotrzeć do warstwy wodonośnej leżącej na głębokości do 15 m.

Zaleca się wykonać na jedno przejście nie więcej niż pięć obrotów wiertła, w przeciwnym razie trudno będzie je wyciągnąć.

Wiertło wykonane własnoręcznie daje lepszy rezultat. Powodem jest to, że jest wykonane pod konkretne warunki, dlatego praca nim jest wygodniejsza

Studnię o niewielkiej głębokości można przewiercić także za pomocą świdra. Obracanie go odbywa się zarówno ręcznie, jak i za pomocą mechanizmów. W każdym razie nad przyszłą studnią buduje się wieżę w postaci trójnogu, aby ułatwić podnoszenie narzędzia. Przy wyborze drugiego sposobu potrzebny będzie również silnik elektryczny o odpowiedniej mocy.

Do wykonania studni używa się również metody udarowo-linowej. Narzędziem roboczym jest tutaj rura o ostro zaostrzonych krawędziach (wbijany cylinder z wytrzymałą krawędzią na dolnym brzegu). Dzięki swojemu znacznemu ciężarowi wbija się z dużą siłą w ziemię, następnie jest wyciągana za pomocą systemu lin i opróżniana z gruntu.

Przy udarowo-linowej metodzie wiercenia stosuje się trójnóg o wysokości do dwóch metrów. W jego górnym punkcie znajduje się krążek z przerzuconą przez niego liną. Do niej mocuje się narzędzie udarowe

Kolumnę osłonową (rurę) bierze się o nieco większej średnicy niż odcinek rury zwany cylindrem. Należy ją ustawiać, ściśle przestrzegając pionowości. Jest to ważne przy każdej metodzie wiercenia. Jeśli zaniedbamy ten niuans, grunty mogą się zawalić.

Specjaliści zalecają stosowanie rur PCV o przekroju 12,5 cm. Pierwszą rurę opuszcza się po przejściu jednego metra. Następnie długość kolumny osłonowej zwiększa się w miarę pogłębiania. Odcinki łączy się za pomocą gwintu na końcach rur.

Niuans #2 – sekrety wiercenia studni

Wiercić studnię można o każdej porze roku, ale pracochłonność będzie przy tym różna. Najgorszym wariantem jest wiosna. W tym okresie wody gruntowe znajdują się na najwyższym poziomie. W takich warunkach trudno jest określić położenie głównej warstwy wodonośnej.

Budowa studni latem jest uważana za najlepszą opcję, ponieważ poziom wody stabilizuje się, a jej położenie łatwo określić. Jesienią najlepszym miesiącem na wykonanie tych prac jest wrzesień. O tej porze zwykle nie zaczyna się jeszcze pora deszczowa, a określenie warstwy wodonośnej nie sprawia trudności.

Opady w okresie zimowym nie wpływają na stan wód podziemnych. Ręczne wiercenie w zimie jest przeciwwskazane, ponieważ grunty silnie zamarzają.

Zimą można wiercić studnię, dopóki temperatura nie spadnie poniżej -20°. Z powodu podmarzania gruntu ściany studni są zabezpieczone przed osuwaniem. Wody gruntowe znajdują się na minimalnym poziomie.

Niuans #3 – optymalny materiał na keson

Istnieje kilka rodzajów kesonów:

• z kręgów żelbetowych;
• metalowe;
• plastikowe;
• ceglane.

Kregi żelbetowe i cegła. Taki rodzaj kesonów praktycznie nie zapewnia szczelności na dłuższy czas. Grozi to zalaniem urządzenia i późniejszą utratą sprawności.

Metal. Jeśli podczas produkcji kesonów metalowych spełnione zostały wszystkie wymagania, będą one charakteryzować się dobrą szczelnością.

Ziemia w stosunku do metalu jest środowiskiem agresywnym, dlatego konstrukcje osłonowe takich komór są podatne na utlenianie, w wyniku czego może nastąpić rozszczelnienie.

Plastik. Kesony wykonane z materiałów polimerowych są wygodne, mają niewielką wagę, są proste w montażu i eksploatacji. Prawdopodobieństwo rozszczelnienia jest dość małe, ponieważ materiał nie ulega korozji. Kesony plastikowe służą znacznie dłużej niż metalowe.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wyposażenie studni z kesonem betonowym:

Przewodnik wizualny montażu kesonu i wyposażenia studni:

Budowa studni własnymi rękami to proces odpowiedzialny i pracochłonny. Prace można wykonać fachowo tylko przy posiadaniu określonej wiedzy i umiejętności. Ale nie ma rzeczy niemożliwych – kluczem do sukcesu jest właściwe podejście i staranne przygotowanie.

Należy przyjąć kluczową zasadę: w budowie studni nie ma elementów drugorzędnych. Jeśli jakiś aspekt sprawia Panu/Pani problem, proszę powierzyć rozwiązanie kwestii specjalistom, aby później nie trzeba było budować nowej studni.

Proszę opowiedzieć o tym, jak budowali Państwo keson nad ujściem studni na działce podmiejskiej własnymi rękami. Proszę podzielić się niuansami technologicznymi, które przydadzą się odwiedzającym stronę. Proszę zostawiać komentarze w bloku poniżej, zadawać pytania, umieszczać zdjęcia na temat artykułu.