Jak funguje čerpadlo do hlubokých studní?

“. A na dně studny bude navždy propast jako na Bermudách.“ Nicméně texty stranou. Nic takového předmětem našeho dalšího rozhovoru nehrozí. Budeme mluvit o ponorných studnich čerpadlech, která slouží k čerpání vody ze stejné studny, akumulační nádrže nebo blízké nádrže z hloubky až 30 m

Než začneme zvažovat různé typy ponorných čerpadel pro studny, odpovíme na dvě otázky:

1. Proč zvolit spíše ponorné čerpadlo než povrchové?

Existují tři hlavní faktory ve prospěch takových jednotek. První z nich je jednoduchý a účinný způsob chlazení ve vodném prostředí, kde je čerpadlo ponořeno. Navíc, pokud objem vody v nádrži klesne na kritickou úroveň, zařízení se automaticky vypne. Povrchové modely „chladí“ na vzduchu, který se s tímto úkolem díky své nižší tepelné kapacitě vyrovnává mnohem hůře než voda.

Druhý faktor se týká snadného spuštění. Jednotka, která je neustále ve vodě, je připravena k práci každou chvíli, stačí zapnout napájení. Povrchové čerpadlo musí být nejprve naplněno vodou.

Konečně, ponorné modely produkují výrazně méně hluku – pouze asi 22 dBA.

2. Jaký je rozdíl mezi ponorným čerpadlem do studny a čerpadlem do vrtu?

Studnové jednotky, určené ke zvedání vody z maximální hloubky 30 metrů, jsou vyrobeny ve formě většího válce než studniční jednotky a mají také kruhový chladicí okruh mezi pláštěm statoru a skříní, což umožňuje dokonalejší využití zdroje motoru. Rozdíl v průměrech hlavně a pumpy v tomto případě nehraje roli. Studniční čerpadla poskytují vyšší průtok a jsou levnější než studniční čerpadla se stejnou spotřebou energie a tlakem.

Má se za to, že voda čerpaná ponorným čerpadlem by měla obsahovat hmotnostní koncentraci nečistot ne větší než 0,01 % s neabrazivní velikostí částic do 1,5 mm. V tomto případě se nejčastěji hodí k pití. Řada firem však nabízí zařízení s méně přísnými požadavky na tyto ukazatele (samozřejmě je stále nutné zajistit filtraci vody z velkých vměstků). Z tohoto důvodu musí kupující nejprve určit, jakou kvalitu vody pro domácí potřeby uspokojuje, a teprve poté vybrat model čerpadla s odpovídajícími vlastnostmi.

Odstředivá ponorná čerpadla

Konstrukce jednotek zahrnuje nerezové pouzdro, asynchronní motor (oddělený od pracovní komory utěsněnou přepážkou), lopatkové kolo namontované na svislé hřídeli motoru a rozběhové relé.

Prostřednictvím přívodu vody vstupuje voda do rotačního lopatkového difuzéru, který zvyšuje tlak a průtok. Na výstupu z oběžného kola se řítí do spirály, kde se část kinetické energie přemění na energii tlakovou, a poté opouští čerpadlo přívodním potrubím.

U vícestupňových jednotek s několika oběžnými koly je tlak roven součtu tlaků všech stupňů, ale průtok zůstává stejný. Zpravidla je to 4–6,5 m³/h (67–110 l/min.), když voda stoupne o 20 m.

Díky vodnímu chlazení mohou zařízení pracovat nepřetržitě po dlouhou dobu, a pokud hrozí přehřátí čerpadla v důsledku poklesu hladiny vody, plovákový spínač zastaví motor. (Existují modely, ve kterých je motor navíc vybaven tepelným ochranným zařízením, které otevře elektrický obvod, když teplota překročí prahové hodnoty).

Rozsah provozních teplot vody pro ponorná čerpadla je od 1–2 do 35–40°C. Stupeň krytí zařízení je IP 68, třída elektrické izolace je F (155°C). Musí být vyloučen kontakt prvků vedoucích proud s vodou. Zařízení by měla být připojena k síti přes stabilizátor napětí

Přívod vody může být umístěn jak ve spodní, tak v horní části pouzdra. V prvním případě bude čerpadlo pracovat bez přerušení i při částečném ponoření. Aby se dovnitř nedostaly velké vměstky, je sací otvor uzavřen hrubým filtrem a samotné zařízení je instalováno minimálně metr ode dna nádrže (u studní s pitnou vodou je toto omezení zbytečné).

Pokud je vstupní ventil umístěn nahoře, není potřeba filtr a čerpadlo může sedět přímo ve spodní části zdroje. Důležitá podmínka: aby byl příjem vody možný, musí být vždy zcela ponořena ve vodě.

U některých modelů je voda nasávána speciální trubkou spojenou hadicí s plovákovým filtrem. Současně, aby se zabránilo vstřebání nečistot z vodní hladiny, je filtr do ní ponořen o několik centimetrů.

Čerpadla jsou vybavena zpětný ventil diskový nebo kulový typ, který zabraňuje proudění vody v opačném směru a plnění potrubí vzduchem při zastavení motoru, čímž zajišťuje rychlou dodávku vody po opětovném spuštění jednotky.

Ložiska z keramiky a grafitu, které nahradily ocelové a litinové, mají vyšší teplotní práh, ale teplotní čidlo je citlivé na přehřátí a vypíná čerpadlo, čímž brání „běhu nasucho“.

Praxe ukazuje, že hlavním problémem při použití ponorných čerpadel odstředivého typu může být únik oleje, který je důsledkem nesprávného provozu nebo poruchy jednotky způsobené odtlakováním komory. Odstranění olejového filmu z vodní hladiny je obtížný a nákladný podnik, proto výrobci doporučují přísně dodržovat všechny body v návodu k použití zařízení.

Vibrační ponorná čerpadla

Takové jednotky jsou mnohem jednodušší než odstředivé a stojí výrazně méně. Skládají se z pouzdra, elektromagnetu a vibračního mechanismu, nejsou v nich žádné rotující části ani ložiska. Některé modely mají tepelné relé na ochranu před přehřátím.

Vibrační čerpadla zvedají vodu pomocí pístu (elastické membrány) poháněného elektromagnetickými impulsy prostřednictvím vibrací kotvy. Tlaková hydraulická komora je oddělena od elektrické komory pryžovou membránou.

Vstupní ventil umožňuje vstup vody do pracovní komory a zabraňuje jejímu zpětnému toku. Aby pevné nečistoty přítomné v kapalině nezpůsobily rychlé opotřebení pryžového pístu, měl by být přívod vody vybaven filtrem, který je nutné pravidelně čistit a alespoň jednou ročně měnit.

Vibrační čerpadla nejsou schopna zajistit stejný tlak a průtok jako odstředivá čerpadla a mají kratší životnost, ale to vše je kompenzováno jejich nízkou cenou. I když zařízení vydrží jednu sezónu v náročných provozních podmínkách (a s jeho pomocí můžete nejen čerpat vodu pro domácí potřeby, ale také vypustit zatopený sklep, vyčistit nebo prohloubit studnu atd.), náklady na něj budou vyšší než oprávněné.

Ponorná studniční čerpadla obou typů se snadno instalují: stačí je spustit do zdroje a zavěsit za oka na polymerovou šňůru (kovový kabel rychle koroduje). Jediným omezením je, že vibrační jednotky by se neměly dotýkat povrchů nádrže

Tlak a průtok

Hlavními ukazateli čerpacího zařízení jsou tlak (N; měřeno v metrech vodního sloupce nebo barech), který určuje výšku stoupání vody, a průtok (Q; l/min. nebo m³/h), dříve označovaný jako průtok. nebo produktivitu. U ponorných čerpadel do studní s Q alespoň 1 m³/h dosahuje hodnota H 40 m. Protože tlak a průtok jsou vzájemně závislé parametry, projevují se ve formě obecné tlakové charakteristiky.

Nejvyšší průtok je zaznamenán na výstupu z čerpadla a nejmenší při maximálním tlaku: čím vyšší tlak, tím nižší průtok a naopak. V tomto případě by měl být maximální průtok roven součtu průtoků všech současně zapnutých odběrných míst vody. Tlak vody potřebný k zajištění maximálního průtoku závisí na třech veličinách. První je vzdálenost od vodní hladiny u zdroje k nejvyššímu bodu spotřeby vody; druhým je provozní tlak v systému (běžně 2 bary, což odpovídá 20 m tlaku) a třetím je tlaková ztráta po celé délce vodovodního potrubí, v sací a přívodní části.

Protože pro většinu běžných kupujících, mírně řečeno, je obtížné porozumět všem složitostem této „hydrauliky“, má smysl kontaktovat konzultanta prodávající společnosti, který vám pomůže vybrat správný model čerpadla. Stačí mu poskytnout potřebné údaje o zdroji vody, materiálu a průměru potrubí a poskytnout plán umístění odběrných míst vody.

Stanice čerpadel

Na základě odstředivého čerpadla můžete vytvořit čerpací stanici, která bude řízena automaticky. Kromě čerpadla obsahuje taková instalace membránovou nádrž, tlakový spínač a manometr, vzájemně propojené hadicemi a elektrickým kabelem. V závislosti na spotřebě vody si automatika sama určí, kdy má čerpadlo zapnout či vypnout a bude neustále sledovat parametry tlaku v systému.

Čerpací stanici si můžete pořídit plně vybavenou, nebo si ji můžete sestavit odborníkem z jednotlivých prvků

K udržení daného tlaku a zabránění vodnímu rázu ve vodovodním systému slouží membránová hydraulická akumulační nádrž o objemu 60 až 500 litrů. Relé, zaznamenávající tlak vody, dává při intenzivní spotřebě vody povel ke spuštění čerpadla a při jeho zastavení zastaví zařízení, ale předtím musí být nádrž naplněna vodou na maximální hodnotu tlaku. Když se tedy průtok obnoví, nádrž ho bude nějakou dobu poskytovat s vypnutým čerpadlem. Tento režim provozu může výrazně prodloužit životnost jednotky.

Pokud je systém provozován pouze v teplé sezóně, může být nádrž instalována ne uvnitř, ale přímo na místě. Nejproduktivnější zařízení čerpají až 8 m³/h vody, udržují tlak v potrubí 2–3 bary nebo i vyšší, což umožňuje používat domácí spotřebiče náročné na tento parametr.

Dnes jsou k prodeji regulátory Pampela ViStan-2, určené pro automatické řízení vodovodního systému na bázi ponorného čerpadla vibračního typu. Udržují tlak, stabilizují napětí, chrání proti zkratu a chodu nasucho, plynulý start a stop – to znamená, že vám vlastně umožňují vytvořit levnou čerpací stanici.