Как утеплить скважину на зиму: лучшие методы + полезные советы

Зачем утеплять скважину на зиму?

В теории регулярный забор воды не даст ей замерзнуть. Однако в таком случае человеку придется даже ночью вставать для того, чтобы спустить жидкость. Раньше трубы изготавливали только из металла. Материал достаточно часто трескался и оставлял целые районы без воды на несколько дней.

Ситуация возникала только в том случае, если коммунальные службы забывали сделать качественную теплоизоляцию. Земля неотвратимо замерзает зимой, поэтому в случае ее отсутствия трубы могут порваться.

Как подготовить скважину к утеплению

Подготовительные работы начинают с расчетов. Нужно проанализировать все данные, от которых зависит технология процедуры. Первым делом учитывают климатические условия местности.

Способ подготовки к утеплению зависит от климатических условий местности и частоты пользования водоснабжением

Анализируя климатические условия, выясняют:

• глубину промерзания почвы зимой;
• среднегодовой показатель температуры;
• продолжительность зимы и самые низкие температуры, характерные для местности в холодное время года.

Важно знать глубину водяного зеркала, не располагается ли оно выше уровня промерзания почвы.

Внимание! Во время анализа климатических условий узнают глубину расположения грунтовых вод. Если они с приходом потепления на улице весной способны затопить скважину, одновременно с утеплением нужно принять меры гидроизоляции.

Следующим этапом подготовки проводят анализ режима пользования скважиной:

1. При круглогодичном водоснабжении вода постоянно движется внутри системы. Риск ее замерзания зимой снижается. Достаточно для утепления скважины и водопровода в частном доме уложить внутрь короба идущий по улице трубопровод, поставить оголовок над источником.
2. При периодическом водоснабжении в момент простоя вода способна замерзнуть внутри трубопровода, проходящего по улице. Риску подвергается насосное оборудование и автоматика внутри холодного кессона. Здесь дополнительно по коробу можно проложить греющий кабель. Включать его зимой, когда происходит этот момент простоя.
3. При не пользовании водоснабжением зимой, идущий по улице трубопровод надежно утепляют. Источник воды консервируют, теплоизоляцию закладывают на глубину промерзания грунта.

Подготовка к консервации требует четкого выполнения всех мероприятий. В первую очередь с системы полностью сливают воду. Ее не должно остаться даже в бойлере, бачке унитаза и других бытовых приборах. Насосное оборудование с автоматикой продувают высоким давлением воздуха. Если водоснабжение осуществлялось погружным насосом, его можно оставить внутри скважины. Зимой он не нуждается в воде.

Особенности защиты скважины от холодов

Неграмотное обустройство водозаборной выработки нередко создает препоны для нормальной работы источника. Особенно остро ошибки и недочеты проявляются в зимний период.

Эксплуатацию скважины, не защищенной от промерзания надежной теплоизоляцией, в морозы затрудняет формирование наледи по зеркалу воды и образование ледяных пробок в трубопроводе.

В итоге насосное оборудование и система в целом работает с повышенной нагрузкой. Крупная пробка может деформировать или вовсе разорвать трубы ПНД, из которых чаще всего сооружают наружные ветки водопровода.

Пробки и ледяная корка в скважине появляются, если водозабор работает “не в полную силу”. Т.е. если в эксплуатации есть перерывы, достаточные для кристаллизации воды. Даже если хозяева автономного водопровода не рассчитывают на подобные паузы в функционале, средства их профилактики в виде устройства системы утепления должны быть проведены.

Мероприятия по утеплению водопроводной системы проводятся от точки ввода в дом до глубины, которая на 20-30 см ниже уровня сезонного промерзания грунта. Это значение можно найти в сборниках по строительной климатологии СП за номером 131.13330.2012 и в СНиПе за номером 23-02-99.

Глубина промерзания определяется в соответствии с условиями региона и типом грунта, охватываемым зоной промерзания. Ее значение получают эмпирическим путем на основании многолетних наблюдений.

Грамотное обустройство водяной скважины избавит от формирования наледи и ледяных пробок в водопроводе (+)

Если водопровод вводится в дом через фундамент неутепленного подвала, ветку до входа в отапливаемое помещение тоже необходимо утеплять. Использование материалов для утепления объектов расположенных в земле имеет свою специфику.

Утеплители должны обладать следующими свойствами:

• Не впитывать воду либо иметь защитную водонепроницаемую оболочку. Если вода впитается в утеплитель, а затем замерзнет, то с большой вероятностью по причине увеличения объема воды при переходе в лед, слой утепления будет разрушен.
• Под давлением грунта не терять своих свойств. Давление массы земли сверху или ее подвижки могут смять утеплитель и увеличить его теплопроводность.
• Не представлять интереса или не поддаваться воздействию насекомых и грызунов.

Последний пункт очень важен, потому что летом мыши могут растащить утеплитель по гнездам, а зимой прорыть в нем ходы, чтобы добраться до теплых труб. Все это приведет к прямому доступу холода к элементам водопровода.

Защита утеплителя от мышей и насекомых – одна из главных проблем при утеплении объектов, расположенных на улице под землей

Иногда для защиты скважины и системы подачи воды от холода достаточно выполнения процедур, не требующих специальных знаний о принципах утепления подземной системы водоснабжения. Вода, которая подается в систему из глубины, имеет положительную температуру (обычно от 7 до 13 градусов Цельсия).

Если есть риск замерзания воды, то необходимо настроить режим работы системы таким образом, чтобы подача воды происходила небольшими порциями, но как можно чаще. Постоянное циркуляция подземной воды, температура которой по определению выше 0º С, будет препятствовать обледенению.

Утеплить оголовок и трубы при не очень холодных зимах в южных регионах России или при глубоком залегании водопровода можно без особых изысков с помощью опилок или соломы. Для этого необходимо вырыть яму возле оголовка и канаву вдоль залегания трубы водопровода, засыпать их сухими опилками или соломой и снова зарыть яму.

Проводить эту процедуру надо каждый год осенью, чтобы к зиме опилки и солома не успели сгнить. Для устранения промерзания на более длительное время или если предложенные способы не гарантирует положительный результат, необходим другой подход к решению проблемы.

Восстановить водоснабжение зимой тяжелее и дороже, чем провести грамотное утепление с учетом конструктивных особенностей системы и климатических условий

Чем утеплить скважину с водой

Источник забора воды ассоциируется с постоянной сыростью. По этой причине и материалы выбирают влагостойкие для утепления. Они не должны утрачивать свои теплоизоляционные свойства от воздействия экстремальных температур.

Исключением являются южные регионы. Зима здесь короткая, а температура на улице редко опускается ниже — 15 оС. Временно оголовок скважины можно засыпать природным материалом: опилками, соломой, сосновой хвоей. Если обсадная труба выходит выше уровня грунта, а возле нее установлено насосное оборудование, весь узел прячут под деревянным ящиком, укрытым сверху не промокающим материалом.

Совет! Неплохим утеплителем для обсыпки с наружной стороны стенок кессона считается керамзит.

Для утепления трубопровода оптимально применять скорлупу или рукав из вспененного полиэтилена

Для холодных регионов к выбору теплоизоляции подходят ответственно. Для трубопровода оптимально использовать специальную скорлупу. Фасонные изделия выполнены из пенопласта, пенополиуретана и других материалов. Из вспененного полиэтилена выпускают эластичные рукава, которые тоже легко надевать на трубопровод.

Кессон изнутри и снаружи утепляют пенопластом, но лучше всего подходит Пеноплэкс. Для внутреннего утепления еще подойдет рулонный вспененный полиэтилен с фольгированным покрытием. Все виды минеральных ват являются не лучшим выбором. Утеплитель при контакте с влагой утрачивает свои теплоизоляционные свойства. Минвату можно уложить только внутрь герметичного оголовка, укрыв обсадную трубу с трубопроводом.

Напыляемый пенополиуретан считается самым лучшим утеплителем на сегодняшний день

Самым стойким и качественным материалом является пенополиуретан. Утеплитель напыляют специальным оборудованием по стенкам кессона и трубопроводу. После застывания скважина надежно утеплена и дополнительно защищена гидроизоляцией, так как материал не пропускает влагу.

Греющий кабель дает возможность предотвратить замерзание, а также оттаять замерзшие участки системы водоснабжения

Одновременно с теплоизоляционным материалом применяют греющие кабели. Они бывают резистивные и саморегулирующиеся. Первый тип греет по методу обычной спирали. Второй тип способен менять температурный режим, подстраиваясь под температуру обогреваемого объекта.

Как правильно утеплить скважину при монтаже

Чтобы дважды не обустраивать одну и ту же скважину, утеплить ее на улице лучше во время монтажа. Оптимальным решением является установка кессона. Внутри емкости располагают насосное оборудование, автоматику, а за ее пределы выводят подводящий к дому трубопровод.

Пластиковый кессон обеспечит удобный доступ к насосному оборудованию, защитит скважину зимой от замерзания

Лучшим считается пластиковый кессон. Емкость не боится грунтовых вод, коррозии, легкая для самостоятельной установки без привлечения спецтехники. Среди других вариантов можно выстроить кессон из кирпича, шлакоблока, бетонных колец. Такие конструкции снаружи требуют надежной гидроизоляции. Утеплитель по стенкам кессона крепят снаружи, изнутри или сразу с обеих сторон. Вместе со стенками утепляют крышку.

Совет! Для поддержания зимой внутри кессона положительной температуры применяют греющий кабель с терморегулятором.

Защита оголовка скважины от замерзания

Кессон для скважины – это заглубленный в грунт резервуар, расположенный над устьем выработки. Он необходим для удобного доступа к основным элементам водозаборной системы с целью проведения ремонта и регулярного обслуживания.

Внутри утепленного кессона монтируют гидроаккумулятор, насосное оборудование и фильтры, чтобы вынести их из дома и убрать шум. Если оборудование размещается в отапливаемом помещении, кессон не устраивают, а устанавливают адаптер.

Как скважину с кессоном, так и без него необходимо утеплить так, чтобы на всю толщу промерзающих грунтов был исключен прямой контакт элементов системы водоснабжения с замерзшими горными породами.

Основные принципы утепления кессона

Даже если оголовок скважины расположен ниже глубины промерзания грунта, то основная часть кессона находится выше этой отметки. Если его стены обладают значительной теплопроводностью, то отрицательные температуры могут опуститься до оголовка и вода в системе замерзнет значительно ниже, чем указывает Строительная Климатология.

По геометрии кессоны для скважин могут быть цилиндрическими или прямоугольными, это не влияет на способ утепления. С позиций затрат утеплителя более выгодными являются объекты цилиндрической формы, а с позиции простоты монтажа материала, поставляемого в формате жестких плит, более просто утеплить объекты прямоугольной формы.

По материалу кессоны могут быть бетонными, металлическими и пластиковыми, хотя бетонные конструкции сейчас используют редко ввиду сложности их монтажа и недолговечности бетона при воздействии влаги.

Металлические и пластиковые кессоны водонепроницаемы, поэтому при внутреннем утеплении можно не обращать внимания на устойчивость материала к воде

Утепление кессона изнутри актуально, если его корпус герметичен благодаря свойствам материала или выполнения надежной гидроизоляции. В этом случае нет необходимости защищать утеплитель от воздействия влаги.

Кроме того, подвижки грунта или иные внешние воздействия не окажут влияния на целостность слоя утепления. Как правило, при внутреннем утеплении применяют изделия на основе пенопласта или пенополистирола.

Утепление кессона снаружи проводят для сохранения внутреннего пространства или если используют сыпучие материалы. Снаружи желательно утеплять пластиковые конструкции, оберегая их от сильных морозов, при которых пластик становится хрупким.

Наружное утепление проводят любыми материалами, однако необходимо учитывать возможное движение грунта, воздействие воды и опасность повреждения слоя утепления насекомыми и грызунами.

При применении наружного утепления необходимо защитить материал от воды, насекомых и мышей, иначе со временем придется проводить работы заново

Так как теплопотери при любом утеплении скважины все равно будут иметь место, то необходима их компенсация за счет притока тепла. Она и так будет происходить по причине положительной температуры воды в трубах, проходящих через кессон и выделения тепла работающими устройствами.

Если есть вероятность, что утепления может не хватить, то можно установить элементарный нагревательный элемент в комплекте с датчиком температуры.

Так как внутреннее пространство кессона небольшое, то при нормальном утеплении в качестве нагревательного элемента достаточно использовать обыкновенную лампу накаливания мощностью 40-60 Ватт или греющий провод длины 3-5 метров.

Установка обсадной трубы для оголовка

Если при проектировании водоснабжения кессон не был предусмотрен, а оголовок находится выше уровня промерзания грунта, то утеплить его можно с помощью дополнительной обсадной трубы, Ø  которой больше Ø стационарной обсады на две толщины утеплителя.

Для установки дополнительного отрезка обсадной трубы необходимо вырыть яму вокруг оголовка на глубину промерзания грунта плюс 0,3 м и утеплить оголовок. Поверх надо установить дополнительную трубу, а пространство между обсадками заполнить стекловатой или минеральной ватой.

Нежелательно заполнять зазор между двумя обсадными трубами напыляемыми вариантами теплоизоляции из-за невозможности проконтролировать равномерность нанесения утепляющего слоя.

Защита оголовка от мороза с помощью установки обсадной трубы требует меньше материала и проще чем утепление кессона

Труба должна быть металлической, так как на морозе пластик становится более хрупким и подвижки грунта могут повредить его.

Необходимо также обеспечить отсутствие воды в пространство между обсадной трубой и оголовком. Минеральная вата теряет теплоизоляционные свойства при впитывании влаги, а пенополистирольная скорлупа может быть деформирована при образовании льда.

Чтобы исключить намокание перед укладкой теплоизоляции в зазор между обсадами необходимо установить сальник. Внешний размер сальника должен быть равен диаметру дополнительной обсадной трубы, а внутренний – диаметру основной обсадки.

Режимы эксплуатации скважины и способы изоляции

Выбор того или иного способа утепления должен зависеть, прежде всего, от того, насколько часто скважина будет использоваться.

1. Если речь идет о перманентной эксплуатации, то в трубах будет поддерживаться постоянный напор, а вода там, если теоретически, замерзать не должна. Но дело в том, что жидкость может перемещаться и не все время, а лишь тогда, когда используется вода, поэтому если наблюдается продолжительный простой (скажем, ночью), то она вполне может замерзнуть в трубах, даже будучи под напором. Более того, в оголовке могут располагаться специальные технические приборы (аккумулятор или насос), отличающиеся особой чувствительностью к минусовым температурам. По этой причине скважины необходимо утеплять эксплуатации, но и без пассивных способов в данном случае также не обойтись – речь идет о кессоне или термоизоляционном слое.
2. А как утеплить скважину, если трубопровод используется посезонно (к примеру, только летом), а зимой все насосной оборудование выключается? Причем сама скважина при этом консервируется? Да никак, следует попросту слить всю жидкость из системы, труб и кранов, после чего тщательно их законсервировать.
3. Наконец, в случае нерегулярной эксплуатации, когда вода будет набираться даже зимой, но, допустим, лишь в выходные дни, можно рядом с оголовком и снабжающей трубой оборудовать наружный электрический обогрев. Подобного рода оборудования можно включать, приехав на дачу, а уже спустя определенное время полноценно пользоваться скважиной.

Каким материалом и как лучше утеплять?

Выбор теплоизолирующих материалов производят с учетом климатических условий местности. Играет при этом роль и глубина залегания грунтовых вод в месте нахождения скважины. В регионах с мягким климатом, где столбик термометра редко опускается ниже минус 5-15 градусов, можно обойтись недорогими природными материалами: опилками, соломой, верховым торфом, сухими листьями. Вокруг скважинного ствола изготавливают короб и засыпают туда выбранный материал. Защищают теплоизолятор от попадания влаги, чтобы не снизить его теплоизоляционные свойства.

Верховой торф, используемый для утепления скважинного ствола, засыпается в сооруженный своими руками короб из бочек или труб широкого диаметра

Утеплители промышленного производства рекомендуется использовать в регионах с более суровым климатом, высоким уровнем грунтовых вод, приводящим в комплексе к значительному промерзанию грунта. Выбирают материалы с учетом технических характеристик и стоимости квадратного метра. Можно остановиться на полистироле, базальтовой вате, пеноизоле, стекловате, пенопласте. Данными утеплителями пользуются и при подготовке к зимней эксплуатации скважин, оборудованных электро-насосами.

Из школьного курса физики известно, что воздух обладает наихудшей теплопроводностью. Поэтому рекомендуется оставлять между обсадной трубой и слоем теплоизоляции воздушный зазор, толщиною в 5 см. Эта воздушная прослойка дополнительно защитит скважину от замерзания. К слову сказать, в современных утеплителях используется указанное свойство воздуха. Вспененные материалы включают в себя мельчайшие пузырьки воздуха, которые повышают их теплоизоляционные качества. Толщина утепляющего слоя должна составлять не менее 30-35 см.

Скважина, активно используемая летом для полива сада и водоснабжения частного дома, зимой нуждается в утеплении подручными материалами

Работы по утеплению водозаборной скважины обычно проводят в следующем порядке:

• обшивают стояка мелкоячеистой металлической сеткой, отступая от его стенок на расстояние, равное 5 см;
• далее надевают на конструкцию металлический кожух, оставляя между ним и сеткой необходимое пространство для размещения утеплителя;
• производят засыпку опилок или иного материала, выбранного для утепления скважины (засыпной материал не трамбуют);
• устанавливают под вентиль жестяной лоток, выходящий за пределы металлического кожуха, выдерживая небольшой уклон, чтобы предотвратить попадание влаги в утеплитель.

Для подстраховки можно провести утепление с помощью дополнительной системы прогрева. В скважину устанавливают небольшой нагреватель, а также плавающий датчик замерзания. При образовании тонкой ледяной корочки на поверхности воды в скважине датчик срабатывает и включается нагреватель, который способствует таянию льдинок. При таком обустройстве скважины удается защитить ее от замерзания, сократив энергетические затраты.

Установка утепленного короба

В регионах с мягким климатом и незначительными по силе заморозками устанавливать кессон не обязательно. Оголовок скважины вместе со всем оборудованием размещают в утепленном коробе, который открывают при необходимости. Защитное сооружение может быть построено из деревянных стройматериалов или выложено из кирпича. С внутренней стороны стенки покрываются теплоизолирующим материалом. Помимо утепления такая конструкция может выполнять и декоративную функцию, если в ее проект внести оригинальные идеи оформления.

Утепление скважины в регионах с теплым климатом производится путем строительства небольшого домика, в котором скрывают оборудование и разводку труб

Способы монтажа на водопровод

Утепление водопровода способом подогрева трубы кабелем подразумевает 2 способа установки нагревательного элемента:

• поверх водопроводной магистрали;
• внутри трубопровода.

Наружный

Линейный монтаж греющего кабеля

Нагревательный кабель для водопровода снаружи наматывается на предварительно очищенную от грязи и ржавчины поверхность. При укладке контролируется плотность контакта между обмоткой и поверхностью, перекосы не допускаются.

Если шнур укладывается на зону соединения магистралей сваркой, то поверхность зачищается от окалины и потеков металла. Не допускается наличие на трубопроводе острых элементов, способных повредить изоляционный слой нагревательного элемента.

Намотанный проводник крепится через каждые 300 мм металлизированной клейкой лентой или пластиковыми хомутами. Если планируется обустройство нескольких нитей обогрева, расположенных вдоль трубопровода, то элементы располагаются на нижней части магистрали (в зоне минимальной температуры). При установке между элементами соблюдается зазор, рекомендованный изготовителем (касается изделий резистивного типа).

Для обогрева труб водопровода используется методика намотки шнура по спирали. Нагревательный узел укладывается равномерно по поверхности трубопровода, делать резкие или многократные перегибы не рекомендуется из-за риска повреждения нагревательных жил.

Намотка начинается с крепления муфты, а затем равномерно распределяется оставшаяся длина шнура. Практикуется альтернативный способ монтажа, основанный на креплении провода с провисанием между опорами. Затем излишек нагревательного элемента наматывается на трубу и фиксируется лентой или хомутом.

Если труба с теплым кабелем изготовлена из пластика, то рекомендуется повысить теплопроводность материала путем нанесения металлизированной клейкой ленты. Поверх скотча наматывается кабель, который размещается и крепится по описанным выше методикам.

Если на маршруте встречаются тройники или вентили, то на каждом фитинге организуется несколько петель для обеспечения улучшенного нагрева. Правило касается как металлических, так и пластиковых трубопроводов.

Инструкция по монтажу греющего кабеля на трубу, смотрите видео:

Внутренний

Монтаж греющего кабеля внутри трубы

Владелец помещения может расположить греющий кабель внутрь трубы, имеющей диаметр от 40 мм. Устанавливать нагревательные элементы в магистралях с меньшим диаметром не рекомендуется из-за снижения пропускной способности.

Поскольку проложить шнур в длинных трубопроводах затруднительно, то методика используется для подогрева коротких отрезков труб (до 1,5-2,0 м). Провод размещается в прямолинейных магистралях, расположенных вертикально или горизонтально. Установить элемент в изогнутых трубопроводах затруднительно.

Подогревающий кабель внутри трубы имеет круглое сечение и изоляцию с повышенной устойчивостью к воздействию воды. В набор входит конический сальниковый узел, изготовленный из эластичного материла. Уплотнитель устанавливается в резьбовой втулке и закрывается сверху прижимной гайкой.

Узел позволяет вывести кабель из полости трубы для подсоединения к бытовой электрической сети. Для монтажа узла подключения на трубу наворачивается дополнительный тройник, 2 канала служат для подачи воды, а третий используется для размещения уплотнительного узла.

При монтаже кабеля внутри трубопровода учитывается допустимый радиус изгиба. Запрещено проводить нагревательный элемент через краны или задвижки и через участки магистрали с острыми кромками (например, резьбой). После размещения провода внутри трубы производится обжатие сальниковых уплотнений, а затем выполняется тестовый запуск нагревателя.

Инструкция по установке греющего кабеля внутрь трубы, смотрите видео:

Теплоизоляция греющих кабелей

После установки элементов производится дополнительная теплоизоляция поверхности, повышающая эффективность работы нагрева. Если магистраль используется для водопровода, то снаружи трубы наносится изолятор из вспененного материала.

Толщина слоя подбирается в зависимости от внешних условий. Например, при расположении трубопровода в грунте потребуется установить защитный слой толщиной 25-30 мм. При размещении магистрали над поверхностью земли толщина изолятора увеличивается до 55-60 мм.

Для защиты трубопровода используется вспененный пенополистирол или полиэтилен. Материалы не разрушаются под воздействием влаги и предохраняют трубопровод от повреждений при ударных нагрузках.

Сверху теплоизоляционный материал рекомендуется покрыть дополнительным защитным слоем (от механических повреждений). Для обеспечения повышенной защиты практикуется использование двойной трубы, промежуток между стенками заполняется изолирующим материалом.

Монтаж пассивной теплоизоляции скважины на зимний период

В зависимости от конструктивных особенностей скважины, а также объема потребляемой вами жидкости можете применить одну из следующих изоляционных технологий.

Вариант первый. Сооружение кессона

Сам кессон является традиционным способом утепления работающей скважины на зиму. Он представляет своего рода конструкцию вокруг того отрезка столба скважины, где пролегает промерзающая почва. При сооружении такого кессона могут использоваться самые различные материалы: от монолитного изделия, выполненного из бетона, до готовой металлической либо пластиковой конструкции. Помимо того, кессоны отличаются и по своей форме, хотя самым распространенным вариантом является именно бочкообразное строение.

Как построить кессон. Пошаговое руководство

Шаг первый. Подготавливается емкость (из металла или пластика) требуемых размеров, можно, как вариант, использовать бочку на двести литров. И если в кессоне не планируется монтаж дополнительных приборов, то такой емкости будет более чем достаточно.

Шаг второй. Вокруг оголовка вырывается яма. Важно, чтобы дно вырытого котлована располагалось где-то на 35-45 сантиметров под уровнем промерзания почвы (расчет идет на очень холодную зиму). Что же касается диаметра котлована, то он должен выступать от оголовка приблизительно на 50 сантиметров с каждой стороны.

Шаг третий. Дно ямы укрывается «подушкой», выполненной из гравия и песка. Слой «подушки» должен составлять примерно 100 миллиметров.

Шаг четвертый. В днище бочки проделывается отверстие под трубу, а в боковой ее части – под подвод трубопровода.

Шаг пятый. Бочка устанавливается на дно ямы, как бы надеваясь на оголовок.

Шаг шестой. Внутри этой бочки оголовок соединяется с трубопроводом. Собственно, в такой большой бочке можно оборудовать даже специальный поверхностный насос или, как вариант, оборудование для распределения воды. Кроме того, в ее дно можно врезать даже специальную дренажную трубу для отвода скопившегося конденсата вглубь почвы.

Шаг седьмой. Вокруг бочки укладывается термоизоляционный слой. Важно, чтобы для этого использовался такой утеплитель, который невосприимчив к агрессивному воздействию грунта (к примеру, пенополистирол). Кроме того, бочка может быть обернута по сторонам слоем минваты, но в таком случае поверх нее обязательно следует уложить гидроизоляцию.

Шаг восьмой. Кессон закрывается крышкой, к которой закреплена вентиляционная труба. Верх бочки также необходимо изолировать при помощи того же утеплителя.

Шаг девятый. Котлован засыпается. Все, миниатюрный кессон можно использовать! Подобная конструкция подойдет для небольшой скважины.

Вариант второй. Сооружение обсадной трубы.

Еще одним способом того, как утеплить скважину, является обсадная труба. В таком случае гидротехнические приборы не получиться установить в непосредственной близости к водозаборной точке, но если в системе имеется поверхностный насос, то в этом и вовсе нет необходимости. Алгоритм действий в данном случае должен быть следующим.

Шаг первый. Вокруг оголовка вырывается котлован, глубина его должна равняться линии замерзания почвы в конкретном регионе.

Шаг второй. Труба скважины оборачивается термоизоляционным материалом (можно взять, скажем, минеральную вату).

Шаг третий. Поверх образовавшейся конструкции одевается другая труба, имеющая больший диаметр.

Шаг четвертый. Прежде вырытый котлован засыпается.

Опилки

Дешевый, а оттого и доступный материал, который можно с легкостью достать в любой местности. Используются опилки для утепления различных объектов, следовательно, мы можем применить их для нашей скважины.

Вначале вокруг скважины вырывается котлован диаметром в 55-60 сантиметров глубиной, несколько большей линии замерзания почвы. В полученный котлован засыпаются опилки. К слову, опилки лучше смешивать с жидкой глиной. Такой раствор будет и утеплением, и укреплением одновременно.

Вариант третий. Используем для этого подручные средства

Для термоизоляции скважины вполне можно применить и подручные средства. Этот вариант приемлем в областях, где климат теплый, а температура в зимний период не падает ниже пятнадцати градусов. Есть несколько вариантов, ознакомимся с ними.

Листья, солома

Это еще более простой способ термоизоляции скважины. Когда данный материал будет разлагаться, то будет выделять тепловую энергию. Но вполне очевидно, что такой «утеплитель» долговечностью не отличается, а уже через два-три года его необходимо будет обновить.

Вариант четвертый. Берем греющий кабель для термоизоляции

Данная технология изоляции считается, пожалуй, самой дорогостоящей, но зато и самой эффективной из всех вариантов, которые описаны в статье. Для монтажа такой система нам понадобится особый греющий кабель, который применяется для трубопроводов. Такой кабель отличается, в первую очередь, тем, что он крайне устойчив к внешнему механическому воздействию. Для пущей эффективности функционирования подобного рода конструкцию можно дополнительно оснастить автоматической системой активации с температурным датчиком. Благодаря этому нехитрому ходу мы сумеем избежать ненужных трат электрической энергии.

Сама процедура утепления должна выглядеть примерно следующим образом.

Шаг первый. Вокруг скважины вырывается котлован, глубина которого должна несколько превышать аналогичный показатель промерзания почвы.

Шаг второй. Далее вокруг обсадной трубы, а также вокруг отрезка трубопровода, примыкающего к скважине, необходимо обернуть тот самый греющий кабель. Что касается частоты витков, то она в данном случае должна соответствовать техническим параметрам изделия и, как правило, эту информацию легко можно найти в инструкции изготовителя. Но есть и другой вариант: греющий кабель вполне можно укладывать «по прямой».

Шаг третий. Продолжаем рассматривать очередной вариант того, как утеплить скважину. На трубы, обернутые нагревательным кабелем, укладывается термоизоляционный слой. Для этого вполне можно использовать как уже готовые изоляционные кожухи для магистралей, так и минеральную вату.

Обратите внимание! При выборе того или иного утеплителя необходимо в обязательном порядке обращать внимание на предельно возможную температуру его эксплуатации. Данная температура должна как минимум равняться той предельной температуре, которую дает установленный кабель при подаче электротока. Если это соотношение не будет соблюдаться, то слой утеплителя может попросту расплавиться.

Шаг четвертый. Поверх утепляющего слоя надевается гидроизоляционный слой, необходимый для защиты всей конструкции от подземных вод.

Шаг пятый. Котлован обратно засыпается. Все, наша скважина теперь надежно утеплена!

Рекомендации и монтажные инструкции

Закрыть водопровод теплоизоляцией не так сложно, как подключить греющие кабели, поэтому рассмотрим технические нюансы монтажа, касающиеся именно электрооборудования.

Наружный монтаж греющего кабеля

Крепление вдоль наружной поверхности трубы часто практикуется, когда нужно обогреть открытые участки водопровода, расположенные в цоколе, подвале, кессоне.

Зафиксировать провод на трубе можно двумя способами:

• протянуть вдоль поверхности по всей длине;
• обмотать спиралью.

Первый вариант более экономичный и практичный, если мощности кабеля хватит для обогрева трубы. На особо холодных участках можно применить второй способ, но расход провода увеличится.

Крепление происходит в следующем порядке:

Это наиболее простой в монтаже способ крепления греющего кабеля.

Рекомендации по устройству:

1. Чтобы обогреть полипропиленовую трубу водопровода диаметром до 32 мм, достаточно закрепить кабель вдоль одной стороны – какой именно, не имеет значения. Однако если потребуется утеплить канализацию, провод фиксируется исключительно снизу.
2. Если существует выбор утеплителя, то нужно взять более толстый. Перегрев саморегулирующемуся кабелю не грозит, зато теплопотери значительно снизятся. Чем толще «шубка», тем меньше самрег будет трать электричества, тем больше экономия.
3. Алюминиевая самоклейка – лучший материал для крепления к трубе. Акриловый клей не разрушается под воздействием тепла, которое равномерно распределяется по всей обогреваемой поверхности.
4. Солнечные лучи разрушают некоторые виды утеплителя и креплений, поэтому для открытых участков лучше подбирать черные хомуты и скотч, не реагирующий на у/ф излучение.

Если кабель крепить не по прямой, а спиралью, то утепление будет происходить по тому же принципу – надевание «шубки» и закрепление хомутами. Без утеплителя часть энергии потратится впустую, на обогрев воздуха.

Нюансы подключения саморегулирующегося кабеля

Тянуть провода к трубе от щитка нецелесообразно, поэтому самрег подключают к кабелю питания, который, в свою очередь, просто при необходимости включают в розетку. Для работы потребуется строительный фен, нож, комплект термоусадочных трубок для обжима и гильз для соединения контактов.

Следует помнить, что электрическое оборудование во влажной среде становится более опасным, поэтому герметичности нужно уделить особое внимание.

Фотоинструкция по подключению:

Как видите, сложностей при внутренней установке кабеля нет, просто все манипуляции надо выполнять очень аккуратно и последовательно.

При выборе кабеля питания необходимо учитывать расположение розетки. Если она находится рядом с трубой, можно купить самое короткое изделие, но чаще приходится приобретать 4-5-метровый шнур.

Осталось обжать конец самрега:

С герметично обработанным концом кабель полностью готов к эксплуатации. Чтобы водопроводная труба не замерзала, остается закрепить самрег по всей длине магистрали, утеплить его и вставить вилку в розетку.

В некоторых случаях установка наружного кабеля считается неудачной, например, если он проходит через плиты перекрытия или бетонные блоки скважины. Тогда применяют внутренний монтаж.

Если для наружного обогрева лучше использовать изделие плоского типа, то для внутреннего подходит специальный кабель с круглым сечением и особо надежной гидроизоляцией.

Схема монтажа греющего кабеля внутри трубы. Для установки необходим тройник, комплект сантехнической оснастки и сальниковый узел с уплотнителем из резины

Внутренний монтаж греющего кабеля требует особой осторожности и соблюдения некоторых правил. Например, нельзя проводить шнур через узлы, где с внутренней стороны выступают резьбовые соединения – острые края могут повредить защитную оболочку.

Утепляем входную водопроводную трубу

Помимо самой шахты, в теплоизоляции нуждается и трубопровод, входящий в скважину и дом. Как правило, на даче магистраль, ведущую от источника в дом, укладывают неглубоко. Это связано с технически узкими возможностями проведения работ. Именно поэтому приходится ее дополнительно утеплять.

Метод одна в другой

Возьмем пластиковую или металлическую трубу диаметром больше водопроводной. Уложим ее на основание в траншею и подведем к скважине, дому и оборудованию. Фактически она будет выступать в качестве гильзы или футляра.

В ствол шахты заводить не надо, достаточно 10 сантиметров внутри, именно ее и будем изолировать. Чтобы облегчить процесс, в траншею сначала насыпают 20 – 25 сантиметров опилок, на которые кладут трубу. Сверху бросают мягкий утеплитель, стекловату, или пенофлекс. Конструкцию можно засыпать грунтом. В футляр просовываем водопроводную трубу, заводя ее в дом и скважину.

Воздушная подушка между утепленной гильзой и водопроводной трубой создаст дополнительное препятствие холоду.

Важно: для дополнительной гидроизоляции футляр с утеплителем обматывают рубероидом или полиэтиленом.

Теплоизоляция с применением пенофлекса

Современный материал, гибкий и прочный. Имеет вид цилиндров длиной от 3 до 6 метров. Различаются толщиной и плотностью. Под каждый диаметр трубы существует свой пенофлекс. В таком случае не нужно использование гильзы. Трубу перед укладкой полностью изолируют, проклеивая все стыки металлизированным скотчем. Утепление магистралей под землей, технологией пенофлекс, возможно на глубине от 70 сантиметров.

Утепление обсадной своими руками

Во время непосредственной установки обсадки невозможно ее изолировать должным образом. Поэтому утепление скважины на воду происходит после монтажа.

Теплозащита ствола шахты по внутренней стенке трубы приведет к обязательному сужению проходного диаметра, поэтому обсадную утепляют только снаружи.

Первый шаг. Обкапываем источник со всех сторон по кругу на глубину до трех метров. Считать следует от верхнего среза земляной насыпи. Стены грунта укрепляем деревянными щитами или досками. Можно также использовать металлические листы, скрутив их вокруг траншеи.

Второй шаг. Уплотнив основание ямы, на дно насыпаем утепляющий материал. Это может быть что угодно, даже старые пуховики или телогрейки. Укладывать утеплитель нужно аккуратно, плотно прижимая друг к другу.

Читайте также:  Когда и сколько нужно платить налога на скважину

Третий шаг. Постепенно заполнив всю яму обсадной, ее закрывают. Верхняя часть шахты, которую мы утеплили, находится в агрессивной среде. Поэтому ее нужно закрыть крышкой. Ее делают из листа металла или деревянного щита, диаметром больше выкопанной ямы. Это нужно, чтобы дождевая вода не промочила утеплитель.

Защитить верхнюю часть скважины можно, построив над ней небольшой короб с крышей.

В качестве теплоизоляционного материала можно использовать пенопластовую скорлупу. Этот способ очень прост и надежен. Достаточно только подобрать нужный диаметр и закрепить половинки на трубе.

Утепление скважины с высоким уровнем грунтовых вод происходит сложнее. Помимо теплоизоляции, потребуется гидроизоляция самого утеплителя либо выбор материала, который не боится воды.

Электрический кабель постоянного нагрева

В местах с глубоким промерзанием земли и высокий УГВ, которые в зимний период замерзают, требуется дополнительная защита. Нагревательный шнур делится на две категории:

1. С монтажом внутри трубопровода.
2. Наружная обмотка.

Для прокладки кабеля внутри трубы устанавливают специальный тройник под разным углом. Он абсолютно герметичный. После монтажа магистрали в нее внедряют шнур, который проходит по всей длине нитки и выходит через тройник по обеим сторонам трубы. Обязательным условием является последующая теплоизоляция трубы снаружи. Кабель усилен дополнительной гидроизоляцией и безопасен. Требуется обязательная установка терморегулятора во избежание перерасхода электроэнергии.

Шнур внешнего обогрева крепится к трубе по всей длине скотчем или пластиковыми хомутами. Скотчем проклеиваем и весь кабель целиком, затем укладываем теплоизоляцию. Шнур не должен провисать или отходить, только плотное его соприкосновение с трубопроводом обеспечит хороший нагрев. Скважину тоже можно утеплить кабелем, однако из-за того, что диаметр обсадной намного больше, шнур обматывают вокруг. Шаг в пять сантиметров.

Заключение

Об утеплении скважины следует задуматься хорошему хозяину еще летом. Иногда даже ранней осенью бывают сильные заморозки, которые могут привести к порче труб. Работы простые и понятные, поэтому их вполне можно быстро и качественно выполнить своими руками.

Физические основы

Новый способ нагрева ствола скважины основан на функционировании гравитационной тепловой трубы (рис. 1), представляющей полую колонну насосных штанг. Типичная тепловая труба представляет собой цилиндрический контейнер, который был вначале вакуумирован, а затем заполнен определенным количеством рабочей жидкости и загерметизирован. Если один конец трубы нагревается, а другой конец охлаждается, то в середине трубы происходит разделение пара/жидкости и двухфазный перенос тепла.

В нагреваемой секции рабочая жидкость будет кипеть и испаряться, поглощая при этом скрытую теплоту испарения. Генерируемый пар будет поступать под давлением к охлажденной секции, где он конденсируется при соприкосновении с холодной стенкой, освобождая скрытую теплоту и передавая ее к источнику холода снаружи стенки. Конденсирующаяся жидкость под действием силы тяжести будет стекать вниз и повторять цикл испарения и конденсации. Типичный принцип тепловой трубы может быть использован в штанговых насосных агрегатах без изменения работы существующих механических насосов.

В новом методе полая колонна насосных штанг преобразуется в специальную тепловую трубу путем очистки внутренней полости колонны, заполнения ее рабочей жидкостью и герметизации соединений. Рисунок 2 показывает передачу тепла колонной от забоя до устья скважины. Непрерывный восходящий поток добываемой жидкости (нефти или воды) в колонне НКТ обеспечивает как тепло, так и холод.

В нижней части ствола скважины высокая температура добываемого флюида обеспечивает для тепловой трубы тепло, передаваемое от добываемой жидкости. В верхней части ствола скважины добываемая жидкость постепенно становится холоднее, чем рабочая жидкость в тепловой трубе. Тепло передается от тепловой трубы к добываемым флюидам. Рабочая жидкость в тепловой трубе постоянно циркулирует и передает тепло от забоя скважины к ее устью. Тепловая труба из колонны насосных штанг конструктивно проста и удобна в эксплуатации. Эта недорогая, не требующая обслуживания система автоматически использует геотермальные ресурсы недр.

Предварительный технико-экономический анализ

Хотя гравитационная тепловая труба из колонны насосных штанг имеет характеристики тепловой трубы и работает в соответствии с принципом теплопередачи за счет фазовых изменений теплоносителя, конструкции тепловой трубы из колонны насосных штанг и типичной гравитационной тепловой трубы различны. Тепловая труба из колонны насосных штанг имеет меньший внутренний диаметр (менее 30 мм), но может иметь длину в сотни или тысячи метров.

Для длинной тепловой трубы необходимо рассмотреть три аспекта:

1. Если высота столба жидкости в трубе слишком большая, условия кипения в ней могут нарушаться.
2. При большой скорости потока пара и малом диаметре трубы может возникать препятствие стеканию жидкости вниз за счет эффекта уноса капель жидкости потоком пара.
3. При больших расстояниях и высоком сопротивлении течению пар в тепловой трубе может не достигать ее конца.

Для успешной оценки процесса необходимо учитывать конструкцию, условия работы и рабочую жидкость. Для этого целесообразно обратиться к результатам предварительного технико-экономического анализа тепловой трубы из колонны насосных штанг [1,2].

Результаты расчета теплопереноса с типичными данными показывают, что тепло, переносимое тепловой трубой из колонны насосных штанг, составляет 25 — 30% от исходной энтальпии перекачиваемой жидкости. Это составляет около 80% от количества тепла, рассеянного жидкостью в пласт. По сравнению с обычными скважинами, эксплуатируемыми с помощью штанговых труб, температура добываемой жидкости на выходе из скважин с использованием тепловой трубы из колонны насосных штанг увеличилась на 8 — 10 °С.

Сравнение физических параметров, условий кипения, сопротивления потоку пара и предельного уноса капель жидкости показывает, что Раствор А лучше функционирует, чем вода, и что он может быть использован в качестве рабочей жидкости в тепловой трубе из колонны насосных штанг (табл. 1).

Лабораторные эксперименты

Исходя из подземных условий функционирования тепловой трубы, была сконструирована и изготовлена установка для проведения экспериментов по теплопереносу в тепловой трубе из колонны насосных штанг (рис. 3). Результаты лабораторных экспериментов по теплопередаче показывают, что Раствор А превосходит воду и не приводит к закупориванию трубы или большому перепаду давления.

Оптимальное количество рабочей жидкости составляет 20% от внутреннего объема тепловой трубы. Отношение температур в секции конденсации и секции испарения тепловой трубы больше, чем 0,7. Улучшение распределения температур в скважине вполне возможно с помощью тепловой трубы из колонны насосных штанг. Гравитационная тепловая труба из колонны насосных штанг может быть опробована на месторождении.

Сборка тепловой трубы на месторождении

Примерами процесса сборки на месте сверхдлинной тепловой трубы из колонны насосных штанг могут служить три скважины (Huan-127-26-34, Huan-127-Lian-H4 и Qi-108-20-26) на месторождении Liaohe.

Полые насосные штанги марки KGW36 — 60DZ изготовлены машиностроительным заводом геологоразведочной экспедиции Liaohe.

Они имеют следующие размеры: наружный диаметр 36 мм, внутренний диаметр 25 мм, толщина стенки 5,5 мм.

В скважине Huan-127-26- 34 насос расположен на глубине 780 м, а длина колонны полых насосных штанг составляет 770 м. Длина одной штанги 8 м, т. е. требуются 96 полых насосных штанг и 1 полый полированный шток глубинного насоса. Для каждой из скважин Huan-127-Lian-H4 и Qi-108-20-26 требуются 133 полые насосные штанги. Рабочей жидкостью служил Раствор А, разработанный Северо-Восточным нефтяным университетом. Степень заполнения ею объема тепловой трубы составляла 10 — 20% (табл. 2).

Оборудование, необходимое для сборки на месте гравитационной тепловой трубы из колонны насосных штанг, включает устройство для соединения штанг с герметизацией верхнего конца, устройство для нагнетания рабочей жидкости и вакуумный насос.

В устройство для соединения штанг с герметизацией верхнего конца входят специальные клапаны, труба, тройник и регулируемые фитинги из нержавеющей стали.

Устройство для нагнетания рабочей жидкости включает насос-дозатор, бак-емкость, манометр и шланг высокого давления. Скорость откачки вакуумного насоса должна быть 2 л/сек с минимальной степенью вакуума 0,06 Па.

Последовательность сборки гравитационной тепловой трубы представлена на рисунке 4.

Применение в полевых условиях

Технология геотермального обогрева ствола скважины с помощью гравитационной тепловой трубы из колонны насосных штанг была применена в трех скважинах с интенсификацией притока путем закачки пара на месторождении Liaohe (табл. 3). Это была первая сборка и промысловое испытание гравитационной тепловой трубы с неводной рабочей жидкостью. После применения технологии с использованием тепловой трубы, средняя температура на устье трех скважин повысилась на 10°С. Такое повышение температуры продлевает срок нормальной эксплуатации скважин и увеличивает добычу нефти.

До применения технологии тепловых труб в добывающих скважинах использовали методы снижения вязкости за счет электрического нагрева или циркуляции горячего флюида.

В процессе испытательного цикла скважина Huan-127-26-34 эксплуатировалась в течение 191 суток, а эффективное время работы тепловой трубы из колонны насосных штанг (при температуре на устье, превышающей 51°С) составило 155 суток. В испытательных циклах скважин Huan-127-Lian-H4 и Qi-108-20-26 средняя температура на устье была на 10°С выше, чем в предыдущих циклах обычной эксплуатации.

Скважина Huan-127-26-34 была выбрана в качестве примера для дальнейшего анализа и обсуждения.

В предыдущем цикле обычной эксплуатации средняя температура добываемой жидкости на устье скважины Huan-127-26-34 составляла 41°С; во время испытательного цикла она увеличилась до 51°С.

Постоянная высокая температура на устье скважины показывает, что тепловая труба может успешно функционировать и поддерживать рабочее состояние скважины, передавая тепло от ее забоя к устью (рис. 5, табл. 4). Представленные технические параметры, а также процесс сборки на месте и испытания являются осуществимыми, что подтверждено результатами промысловой практики.

На скважинах с интенсификацией притока путем закачки пара может быть достигнута добыча с малыми затратами за счет саморегулируемого поглощения геотермальной энергии тепловой трубой и обогрева ствола скважины без дополнительных энергетических затрат.