Je nutné betonovat dno studny?

Studny a studny vyrobené na osobních pozemcích jsou často jediným zdrojem pitné vody pro venkovské domy. V teplé sezóně nejsou žádné problémy s jejich provozem, ale s nástupem zimy existuje riziko zamrznutí potrubí, jak přívodu, tak pláště – to může způsobit přerušení dodávky vody. Aby k takovým problémům nedocházelo, měl by se majitel studny postarat o její tepelnou izolaci.

Zásady izolace studní

Doporučuje se provést dobře izolační práce předem, aniž byste čekali na nástup mrazivého počasí. Pokud jsou ve vašem okolí kruté zimy a vysoká hladina spodní vody, vodní zdroj bez tepelné izolace jistě zamrzne. Pokud s tímto problémem zacházíte nedbale, riskujete, že nejen v zimě zůstanete bez vody, ale také zcela odmrazíte systém, který bude nutné na jaře obnovit.

Základní principy izolace studní a studní jsou stejné, ale při plánování práce byste měli věnovat pozornost některým nuancím. Jak správně a spolehlivě izolovat vodní zdroj? Nejprve se rozhodneme, před čím se musíme chránit. Hlavní problémy pro zdroj zásobování vodou umístěný na ulici budou:

• podzemní vody a sedimenty,
• průvan studeného vzduchu,
• zimní zamrzání půdy.

Všechny výše uvedené negativní faktory naznačují, že hlavní práce při izolaci se budou týkat utěsnění studny, navíc budou zaměřeny na zvýšení odporu prostupu tepla uzavíracích konstrukcí a potrubí. Po rozhodnutí o hlavních úkolech musíte vybrat potřebné stavební a tepelně izolační materiály. Část práce za nás udělá půda, která je sama o sobě dobrým tepelným izolantem (stačí jít dostatečně hluboko), ale bez izolace se zpravidla neobejdete. V tomto případě je velmi důležité vzít v úvahu typ půdy, například písčité půdy zamrzají hlouběji než hlíny. Účinnost ochrany studny před zamrznutím ale závisí především na kvalitě a správné volbě tepelné izolace, jejíž nákup by měl zohledňovat klimatické podmínky a hladinu spodní vody.

Před prováděním izolačních prací se musíte ujistit, že studna je čistá a suchá. Při přípravě na zimu by bylo také dobré zkontrolovat stav uzavíracích ventilů, všech vodovodních potrubí a filtrů. V případě potřeby byste z nich měli odstranit nečistoty a rez, vyměnit všechna podezřelá místa, protože v chladném počasí bude docela problematické provést kontrolu.

Jaké materiály jsou lepší pro izolaci?

Pokud jsou ve vaší oblasti zimy relativně teplé a nejsou dlouhotrvající silné mrazy, mohou být pro tepelnou izolaci studny vhodné všechny druhy „přírodních“ a „improvizovaných“ prostředků. Může to být: sláma, suché listí, piliny, velké dřevěné hobliny, vrchní rašelina. Někdy používají starou pěnovou gumu, mikiny, péřové bundy a bavlněné přikrývky. Aby bylo zajištěno efektivní využití sypkých materiálů, doporučuje se postavit kolem pláště a tlakového potrubí krabici nebo plášť. Může být vyroben z pozinkovaného železa, ale je lepší použít pěnový plech nebo dřevěné desky. Krabice se smontuje přímo na místě a poté se naplní sypkými materiály.

V regionech se skutečnou zimou je pro izolaci studní nejlepší použít moderní tepelně izolační materiály, které zabraňují zamrznutí potrubí a studní i při velmi nízkých teplotách. Doporučuje se použít následující izolaci:

• minerální vlna;
• expandovaný polystyren;
• pěnový polyethylen;
• EPPS.

Ecowool a další organické produkty nejsou vhodné pro izolaci studní, protože mohou vlivem vysoké vlhkosti rychle hnít.

Tato nebo ta izolace se vybírá s ohledem na snadnost použití a některé další parametry. Například stěny cihlového čtvercového kesonu lze snadno izolovat pomocí desek z polystyrenové pěny nebo extrudované polystyrenové pěny. Pro válcové kesony je nejvýhodnější použít minerální vlnu v rolích nebo rohožích. Hotové izolační válce z kamenné vlny nebo polystyrenové pěny jsou velmi vhodné pro práci s trubkami a výrazně zkracují dobu operací. Vynikající možností pro izolaci studní je použití tepelných izolátorů vyztužených sítí a potažených fólií.

Pokud mluvíme o tloušťce, pak pro tepelnou izolaci dobře zapuštěných kesonů bude stačit použít izolační vrstvu o tloušťce 15-20 cm, protože se bude ohřívat zespodu. Pro povrchové studny a studny, jejichž jáma se nachází blízko povrchu, by měla být použita izolace, jejíž tloušťka je nejméně 30 cm.

Každý ví, že vzduch má nízkou tepelnou vodivost. Proto se doporučuje ponechat mezi vrstvami izolace malé vzduchové mezery. Tato vrstva vzduchu poskytne dodatečnou ochranu, ale je třeba dbát na to, aby do mezer nepronikl průvan.

Základní izolační metody

Použití kesonu pro studnu a její izolaci

V regionech, které nelze nazvat jižními, je nejúčinnější izolovat studnu pomocí kesonové studny. Pokud se zhlaví zdroje vody a potrubí nachází pod bodem mrazu, nebudete se muset příliš starat o tepelnou izolaci. K tomu je kolem vrtu vykopána jáma o hloubce 1,5 až 2,5 metru a v ní je instalován keson. Tato hloubka jímky ochrání plášť a přívodní potrubí před povrchovým chladem a teplota vody v nich neklesne pod nulu.

Keson je kontejner vykopaný kolem studny nebo smontovaný na místě. To znamená, že je to nádrž nebo struktura. Keson může být:

• kovový;
• plastický;
• z betonových prstenců;
• z cihel;
• zalité do betonového bednění.

Praxe ukazuje, že plastové kesonové modely jsou nejméně náchylné k zamrznutí. Ideální variantou je dvouplášťová nádrž.

Aby byla zajištěna 100% spolehlivost, je tělo kesonu, stejně jako kryt poklopu, izolováno polystyrenovou pěnou nebo minerální vlnou. Vnější strana musí být vodotěsná, aby se zabránilo vnikání podzemní vody do studny. Dno kesonu je vyplněno betonem, velikost komory musí být dostatečně velká, aby se do ní vešel žebřík, po kterém člověk snadno sestoupí a pracuje uvnitř.

Pokud teplota v zimě klesne na extrémně nízkou úroveň, instaluje se přímo nad studnu v kesonu přídavný kryt s izolací, který chrání potrubí před zamrznutím. Nedoporučuje se otevírat poklop při silných mrazech, proto je předem nainstalován další izolační kryt, pro který se používá penofol, EPS (například Penoplex) nebo polystyrenová pěna. Pro zajištění tuhosti lze použít desky z překližky nebo OSB. Existují dvě možnosti výroby dodatečného izolačního krytu:

• První je, že disk o průměru rovném průměru kesonu je vyříznut ze silnostěnné pěny a instalován uvnitř studny.
• Druhým je vyříznout kotouč z listu překližky, zakrýt ho penofolem a umístit do kesonu. Je třeba poznamenat, že taková konstrukce bude tužší než konstrukce z pěnového plastu a její životnost bude poměrně dlouhá.

V horní části kesonu je instalován další izolační kotouč. Tímto způsobem se odřízne proudění studeného vzduchu do studny a vlivem kladné teploty půdy se keson dodatečně zahřeje. V tomto případě je důležité nezapomenout na jaře vyjmout izolační kotouč z kesonu, aby se zabránilo tvorbě kondenzátu ve studni.

Jak zateplit, aby ve studni nic nezamrzlo

Jak vidíte, problém izolace přívodu vody ze studny lze zcela vyřešit instalací kesonu nebo instalací adaptéru studny. Co ale dělat se studnou, zvláště při vysoké hladině vody?

Pokud je hladina vysoká, může tlakové potrubí vycházející z čerpadla zamrznout jako první, protože se vždy nachází nad hloubkou mrazu. Řešením je použití schématu se dvěma čerpadly a akumulační nádrží. Jeho podstata je v tomto případě následující – v přívodním potrubí bude voda pouze při běžícím čerpadle. Po zbytek času by měla být trubka prázdná, takže nebude co zamrzat. K implementaci tohoto řešení nepoužívejte zpětný ventil v blízkosti hlubinného čerpadla.

Jak funguje okruh se dvěma čerpadly:

• voda je do domu přiváděna pomocí ponorného odstředivého čerpadla č. 1, přičemž mezinádrž je naplněna;
• nádrž je vybavena plovákovým spínačem, který ve správný čas vypne čerpadlo č. 1, po vypnutí čerpadla teče voda z přívodního potrubí zpět do studny;
• ventil umístěný v mezinádrži neumožňuje vytékání vody z něj a celého systému v domě;
• posilovací čerpadlo č. 2 dodává vodu z mezinádrže do domovního vodovodního systému.

Pokud ve svém domě bydlíte celoročně a teplota v místnosti, kde je umístěna mezinádrž, je vždy kladná, pak bude stačit izolovat pouze nástavbu studny. K tomu můžete použít pěnový polystyren, který se vykope do hloubky 1,5 metru kolem studny. Nad studnou můžete postavit i srub, který spolehlivě ochrání zdroj vody před mrazem.

Pokud je jáma studny obložena dřevěnými trámy, není třeba se obávat promrzání – dřevo je dobrým tepelným izolantem a nedovolí, aby voda zamrzla. Studny z dřevěných kulatin se izolují pouze zhotovením ochranného krytu. Ale beton nebo železobeton vyžaduje spolehlivější tepelnou izolaci. Beton se vyznačuje vysokou tepelnou vodivostí a při mrazech promrzá přesně do stejné hloubky, jako zamrzá půda. Pokud je voda v betonové studni výrazně pod úrovní terénu, pak je možné se obejít bez globální izolace. V opačném případě je nutné se postarat o tepelnou izolaci.

Výběr způsobu izolace bude záviset na počtu betonových prstenců a hloubce studny. Na vnější straně můžete pro izolaci použít pěnové polokroužky, hlavní věcí je vybrat je správně v průměru. Každý půlkroužek má čepy a drážky, což zajišťuje těsné přilnutí k betonu. Pro spolehlivost jsou švy utěsněny tmelem, pěna neumožňuje průchod vlhkosti tělem. Jedinou nepříjemností v tomto případě bude to, že polokroužky bude třeba zakrýt omítkou nebo barvou. To je nezbytné pro ochranu pěny před přímým slunečním zářením, které má škodlivý vliv na její strukturu. Nad úrovní terénu lze minerální vlnu použít i k izolaci betonových prstenců, ale měla by být chráněna nějakým obalem před vlhkostí.

Izolace vodorovného potrubí

Voda, která se čerpá ze studny nebo vrtu, se do domu dopravuje potrubím uloženým v zemi. Je zřejmé, že potrubí musí být umístěno pod hloubkou mrazu (může být pro každý region jiné), pak nebude nutná další izolace. Pokud to však nelze provést, budete muset zakoupit speciální materiály a provést řadu technických manipulací.

Hlavním řešením bude použití topného elektrického kabelu a izolace potrubí tepelně izolačním pláštěm-objímkou. Přečtěte si více o izolaci potrubí v jednom z našich dalších článků.

Klimatické podmínky moskevské oblasti kladou zvláštní požadavky na uspořádání autonomního zdroje vodovodního systému. Provoz v zimním období není možný bez izolace ústí vrtu, výpustného místa a přívodu vody. Zamrznutí vody v systému povede k prasknutí potrubí a selhání čerpadla. Instalace kesonu s hloubkou pod bodem mrazu pomůže zajistit normální podmínky pro provoz zařízení a chránit hlavu vrtu před nízkými teplotami.

Postroj od Buralyans je:

přesný výběr vybavení
správná instalace
vody v domě na 1 den

• přechodový bod svislého přívodu vody do vodorovného potrubí je spolehlivě chráněn před zamrznutím;
• studna je navíc chráněna před nečistotami, hmyzem a hlodavci;
• zabraňuje vnikání podzemní vody nebo taveniny do pouzdra;
• všechna zařízení pro zvedání vody a řídicí automatika jsou umístěny – není třeba přidělovat samostatnou místnost v domě;
• spolehlivá ochrana zařízení před neoprávněným přístupem.

V kesonu je dostatek volného prostoru pro instalaci výstupního rozvodu více vodovodních trubek. Můžete připojit letní vodovodní systém, lázeňský dům, samostatný bazén nebo několik spotřebitelů v sousedních oblastech.

Jak vybrat keson

Po několik desetiletí se kesony stavěly z cihel nebo betonových prstenců. Tyto konstrukce lze postavit vlastníma rukama, bez zapojení svářečů nebo montérů. Tento typ kesonu vyžaduje spolehlivý základ, který unese váhu betonových prstenců nebo cihel. Potřeba nalít základ zvyšuje náklady na projekt. Mezi výhody betonových konstrukcí patří:

• vysoká pevnost;
• odolnost vůči vzdouvajícím se půdám;
• nízká cena použitých materiálů.

Betonové a cihlové konstrukce mají důležité nevýhody:

• vysoká hygroskopicita – voda se absorbuje, nad bodem mrazu zamrzne a ničí strukturu;
• podzemní voda a voda z taveniny postupně rozrušují spáry zdiva a pronikají do kesonu. To může vést ke kontaminaci zdroje, kontaminaci odpadních vod;
• potřeba dodatečné hydroizolace pomocí drahých bitumenových materiálů zvyšuje náklady na uspořádání a činí jej nerentabilním;
• Životnost v agresivních podmínkách se snižuje na 20-30 let, což je méně než životnost studny.

Betonové konstrukce vyžadují dodatečnou izolaci, což zvyšuje náklady.

Kovové konstrukce jsou vyrobeny z oceli o tloušťce 3-4 mm. Vnitřní i vnější povrchy jsou ošetřeny antikorozními směsmi. Vyrábí válcové a obdélníkové nádoby. Válcové modely lépe odolávají tlaku půdy při pohybu a mají delší životnost. Obdélníkové kontejnery mají více využitelného prostoru pro instalaci zařízení na zvedání vody. Tyto modely se doporučují instalovat v oblastech s hlubokou podzemní vodou nebo při stavbě studny určené pro 3-4 spotřebitele.

Hlavní výhody ocelových konstrukcí:

• odolnost vůči tlaku půdy;
• životnost až 50 let;
• vysoká úroveň těsnosti;
• rychlá instalace;
• odolnost vůči hmyzu;
• neplavat, když hladina podzemní vody stoupá.

Nevýhody – pro instalační práce je potřeba speciální vybavení, vysoké požadavky na kvalitu svarů a antikorozní ochranu.

Plastové výrobky jsou odolné vůči korozi, mezi další výhody:

• vysoká těsnost;
• dobré vybavení – vnitřní police pro montáž hydraulické nádrže, automatizace, pohodlný žebřík;
• životnost – 50-70 let;
• vysoká biologická stabilita;
• nízká hmotnost – instalace je možná pomocí malého manipulátoru nebo ručního nářadí;
• hermetické spojení s plášťovou trubkou pomocí krimpovací spojky.

Nevýhody plastového kesonu:

• vysoká cena;
• někdy plavou, když hladina podzemní vody stoupá;
• Při opravě studny nemusí unést váhu těžké speciální techniky.

Plastové nádoby musí být připevněny k betonovému základu a jejich pevnostní charakteristiky se zvyšují nasypáním pískocementové směsi po obvodu. To zvyšuje náklady. Při výběru modelů vyrobených z polymerů se upřednostňují nádoby s tloušťkou stěny 20-40 mm a přídavnými výztužnými žebry.

Vladimír Lagutin
Hydrogeologický inženýr
Komentář odborníka

Nádrže vyrobené z ocelového plechu mají výhody v řadě technických parametrů. Tyto návrhy se nejčastěji používají pro studnu instalovanou na osobním pozemku nebo ve venkovském domě. K přepravě kontejnerů se používají lehká užitková vozidla nebo osobní automobily s přívěsem. Instalační práce se provádějí pomocí manévrovatelných manipulátorů. To umožňuje vybavit studnu v omezeném prostoru a organizovat dodávku zařízení do hustě zastavěné oblasti.

Instalace kesonu na místě: hlavní fáze práce

Uspořádání s kesonem obnáší velké množství výkopových prací. Než začnou, je místo označeno a vyrovnáno. Rozměry standardního kontejneru jsou 2 metry na výšku, 1 m v průměru (nebo obvod – 1×1 m). Hrdlo výrobku by mělo být umístěno 10-15 cm nad úrovní země, což chrání před vniknutím bouřkové a roztavené vody. S ohledem na tyto požadavky je nutné nastavit nulovou úroveň.

Hloubka jámy by měla zohledňovat nejen výšku nádoby, ale také parametry pískového polštáře a základové desky. Je vytvořen pískový polštář o výšce 15-20 cm, je nutné vyrovnat místo a zajistit odvodnění v místě, kde je instalován plastový keson. U plastových nádob je povinná základová deska 10-15 cm. Jsou v ní instalovány kotvy, které při zvýšení hladiny spodní vody udrží konstrukci v plavání. Takový základ zajišťuje stabilní polohu nádoby i ve velkých hloubkách. Při instalaci kovového kesonu se můžete vyhnout dodatečným nákladům.

Kovový keson má velkou váhu, nádoba stlačuje zeminu a váhu zvyšuje vodní zdvihací trubka s vodou. Výrobek i s plastovou pažnicovou trubkou tvoří díky přídavnému ocelovému vodiči (keson je k němu přivařen) jeden celek a při hloubce studny i 20 metrů dosahuje celková hmotnost velkých hodnot. Pokud je podzemní voda blízko, nesvařená nádoba může plavat (připevněná na krimpovací spojky) a systém může selhat. U jímek v plastových konstrukcích se doporučuje na vodivé kovové trubce nešetřit a nádobu k ní dodatečně upevnit svařováním.

Spodní značka takové jámy je umístěna ve vzdálenosti 2-2,3 m od úrovně terénu. Šířka jámy by měla být o 20-30 cm širší než rozměry instalované nádoby. To je nutné pro snadnější instalaci. Je třeba vzít v úvahu, že mokrá půda se nebude rozpadat do otvoru a nebude překážet při práci. Pokud se konstrukce provádí pomocí tekutého písku, je třeba dbát na zpevnění stěn deskami, překližkami nebo OSB.

Po dokončení výkopových prací se instalace kesonu provádí v následujícím pořadí:

• ocelová plášťová trubka se odřízne ve výšce 30-50 cm od dna jámy. Plastový sloupek je lepší zkrátit až po instalaci krimpovací spojky;
• na dně jámy je vytvořen pískový polštář a v případě potřeby zesílená základová deska (plastové nádoby);
• Keson je instalován tak, že hlava vrtu je umístěna ve středu nádrže. Při použití asymetrického modelu je otvor pro plášťovou trubku umístěn pod hrdlem šachty. Pokud je osa otvoru pro studnu umístěna pod horní stěnou asymetrického kesonu, snižuje se užitečný objem, ve kterém se provádějí instalační práce. Instalace čerpadla a jeho demontáž během oprav se stává obtížnou a zvyšuje se riziko poškození pláště;
• plášťová trubka je vložena do nádoby přes objímku a po jejím obvodu svařena. Použití utěsněných krimpovacích spojek je povoleno. To je důležité při použití výrobků vyrobených z polymerních kovů při instalaci na plášťovou trubku vyrobenou z PVC nebo HDPE;
• ve studni je instalován vodní zdvihací sloup (čerpadlo, elektrický kabel, vodovodní potrubí, bezpečnostní kabel);
• hlava je namontována;
• je instalován hydraulický akumulátor a automatické řízení přívodu vody;
• potrubí pro zvedání vody je připojeno k potrubí, elektrický kabel je vyveden přes utěsněnou spojku;
• kontroluje se provoz všech instalovaných zařízení a těsnost spojů;
• Jáma a potrubí jsou zasypány.

V případě potřeby se provádí vnitřní vedení pro 2-3-4 vodovodní potrubí.

Při instalaci ocelové konstrukce se výplň provádí zeminou. Instalace modelů vyrobených z polymerních materiálů v této fázi má své vlastní zvláštnosti. Posyp se provádí směsí cementu a písku v poměru 1:5. Souběžně se zásypem se směs nalévá vodou. V důsledku toho vzniká beton s nízkou pevností. Chrání plast před deformací, která může způsobit odtlakování pouzdra. Tyto práce vyžadují další materiály a čas, což zvyšuje náklady na stavbu studny.

Hlavní chyby při instalaci kesonu

Doporučuje se svěřit instalaci kesonu odborníkům, kteří mají zkušenosti s prací v oblastech s různými geologickými vlastnostmi. Vyhnete se tak běžným chybám:

• nesprávný výpočet nulové hladiny – v důsledku toho může být hladina bouřkové a záplavové vody vyšší než poklop kesonu. To povede k zaplavení nádrže, selhání veškerého instalovaného zařízení a kontaminaci zdroje pitné vody. Bude nutné opravit nebo vyměnit potrubí, čerpání studny na čistou vodu a povinné prodloužení hrdla šachty;
• Při izolaci konstrukce sami majitelé stránek instalují vrstvu tepelné izolace na podlahu kesonu – zakryjí ji expandovanou hlínou a položí extrudovanou polystyrenovou pěnu. Výsledkem je, že teplo přicházející z hlubin půdy v zimě je odříznuto od nádoby. To může způsobit zamrznutí vody v potrubí instalovaném v kesonu během silných mrazů;
• přídavná vodovodní přípojka – kesony jsou vybaveny utěsněnými vývody potrubí. Pokud chtějí nainstalovat další přívod vody na svůj osobní pozemek nebo do lázeňského domu, provedou vlastníci vlastní instalaci. To vede k odtlakování, vniknutí vody do nádoby a rozvoji korozních procesů;
• odmítnutí žebříku – je instalován žebřík pro sestup do kesonu, jedná se o malý, ale dodatečný náklad. Při absenci organizovaného sestupu se kolektory používají jako schůdky, které nejsou navrženy tak, aby udržely váhu osoby. Při naložení selhávají a hrozí zaplavení nádoby vodou;
• organizace vstupu potrubí přes vsuvku se závitovými spoji – během provozu vsuvka koroduje, hnije a vyžaduje opravu. Vsuvku umístěnou uvnitř kesonu lze monitorovat a proces koroze lze včas zastavit nebo provést nouzové opravy. Vnější část vsuvky bude rychleji hnít a následky si vyžádají výkopové práce k nalezení místa úniku.

Odborná montáž tyto chyby eliminuje. Keson je instalován v souladu se všemi technologickými požadavky; zařízení a potrubí jsou spojeny spolehlivými armaturami. Vnitřní prostor je využíván racionálně a je vybaven žebříkem a víko je vybaveno „úponkami“ pro zámek. Při stavbě hlubokých vrtů se instaluje naviják, který zajišťuje plynulé spouštění čerpadla a demontáž jednotky s potrubím na zdvihání vody. Zapojení montážníků se zkušenostmi vám umožní dokončit potrubí během jednoho pracovního dne.