Princíp práce a usporiadanie typickej čerpacej stanice na zásobovanie vodou

Verte, rodinný dom možno zariadiť s takou vysokou úrovňou pohodlia, že bývať v ňom bude oveľa pohodlnejšie ako v mestskom byte. V každom prípade, vodovod možno používať s rovnakým pohodlím. Rovnako na získanie vody bude stačiť len otvoriť kohútik, čo zatiaľ nie je veľmi kompatibilné s vidieckou infraštruktúrou, súhlasíte?

A predsa to vôbec nie je «ružový» sen. Na uskutočnenie zámeru stačí do schémy vodovodu zahrnúť čerpaciu stanicu. Tá za majiteľov vykoná obrovský objem namáhavej fyzickej práce. Pravda, pre jej správne pripojenie a prevádzku treba dobre poznať zariadenie prístroja.

Ponúkame vám cenné informácie o špecifikách používania uvedenej techniky. Náš článok vám pomôže pochopiť princíp činnosti čerpacej stanice a oboznámi vás s pravidlami inštalácie. Nami uvedené informácie sú doplnené mimoriadne zrozumiteľnými schémami, fotokolážami a videonávodmi.

Zariadenie stanice na dodávku vody

Pre organizáciu vodovodu v rodinnom dome obchody ponúkajú čerpacie stanice vo forme kompaktného bloku z hydraulického akumulátora, bloku automatizácie a elektrického čerpadla. Takisto je možné podobné zariadenie na dodávku vody zostaviť z jednotlivých častí a vybavenia.

Oba varianty sú prijateľné, ale lepšie je vybrať hotový komplet so zárukou výrobcu. To vyjde lacnejšie a je to praktickejšie pri ďalšej údržbe.

Základné pracovné komponenty

Z hľadiska konštrukcie sa čerpacia stanica vodovodu zmontovaná v továrenských podmienkach líši od povrchového čerpadla prítomnosťou riadiaceho systému podľa hodnôt tlaku.

Súčasťou sú nasledujúce funkčné komponenty:

1. Povrchové elektrické čerpadlo.
2. Hydroakumulátor s vsuvkou a vnútornou gumovou „hruškou“.
3. Manometer.
4. Tlakový spínač.
5. Spojovacie armatúry.

Na odber vody sa k nej pripája sacia rúrka so spätným ventilom a sitkovým filtrom. K výstupnému otvoru zariadenia sa pripája hlavné potrubie, ktoré dopravuje prečerpávanú kvapalinu k odberným miestam. Ak má stanica vstavaný filter a ventil, saciu hadicu nie je potrebné nimi dopĺňať.

Čerpacia stanica predstavuje súbor zariadení zahŕňajúci hydroakumulátor, tlakový spínač, manometer a samotné povrchové elektrické čerpadlo. Ak existuje možnosť prevádzky agregátu v stave “suchý chod” odporúča sa kupovať automatické čerpadlá vybavené regulátorom prietoku a automatickým blokom (+).

Hydraulická membránová nádrž spolu s odstredivým čerpadlom je schopná udržiavať v domovom vodovode tlak 1,5 atmosféry. To je úplne postačujúce pre stabilnú prevádzku všetkých domácich spotrebičov inštalovaných v rodinných domoch. Navyše väčšina modelov hydroakumulátorov je dimenzovaná na maximálny možný tlak 4,5 atmosféry, čo s rezervou postačuje aj pre dvoj- až trojposchodový dom.

Automatická stanica je kompaktná a nevyžaduje ťažké betónovanie plochy pod zariadením. Jej najväčším prvkom je zásobník na vodu. Na jej inštaláciu je však potrebná samostatná miestnosť kvôli hluku vznikajúcemu počas prevádzky. Najčastejšie sa celé zariadenie montuje na prízemí alebo v suteréne, kde je najvhodnejšie ho prevádzkovať a udržiavať.

Čím väčšia je kapacita nádrže hydroakumulátora, tým menej často bude musieť motor čerpadla zapínať a tým menšie bude jeho opotrebenie (+).

Trochu drahším, ale celkom rozumným riešením pre umiestnenie zariadenia môže byť kesón, v ktorom môže byť umiestnený ako celý komplex agregátov, tak aj čerpadlo s automatickým riadením bez hydroakumulátora inštalovaného v dome. Rozpočtová varianta umiestnenia stanice na chate predpokladá vybudovanie samostatného pavilónu, ktorý chráni agregát pred atmosférickými vplyvmi.

Činnosť a vlastnosti riadiacej jednotky

Úlohou riadiacej automatizácie čerpacej stanice je sledovanie tlaku v systéme a zapínanie/vypínanie motora hydročerpadla podľa potreby. Na tento účel riadiaci blok obsahuje manometer a relé. Prvý kontroluje aktuálny tlak, druhé riadi čerpadlo.

Základné prvky relé sú dve pružiny. Veľká pružina je nastavená na uzavretie okruhu pri najnižšom tlaku v membránovej nádrži, keď je v nej málo vody. Menšia pružina kontroluje maximálny tlak a rozopína obvod pri jeho dosiahnutí.

Tlakové relé automaticky spúšťa čerpadlo stanice pri poklese tlaku na 1,4 baru, napríklad, a vypína ho pri dosiahnutí maximálnej hodnoty uvedenej výrobcom. Neodporúča sa meniť výrobné nastavenia relé, pretože sú navrhnuté na možnosti uzatváracej armatúry.

Pri kúpe čerpacej stanice pre prácu v okruhoch s pravdepodobnosťou krátkodobej práce bez vody je potrebné venovať pozornosť prítomnosti zariadenia regulátora prietoku.

Je určený na ochranu motora pred prehriatím v prípade nedostatku vody v odbere vody. V takýchto agregátoch je riadiaci blok orientovaný nie na hraničné hodnoty tlaku, ale na pokles prietoku.

V tom, ako správne vybrať čerpaciu stanicu na vybavenie chaty, pomôže sa zorientovať nami navrhovaný článok. Okrem cenných odporúčaní pre kupujúcich zariadení sú v ňom uvedené aj hodnotenia najlepších ponúk na domácom trhu.

Interakcia čerpadla s hydraulickým akumulátorom

Kapacita membránovej nádrže sa vyberá s ohľadom na objem spotreby vody. Pre manželský pár úplne postačí variant 25–40 litrov, pre rodinu s niekoľkými osobami bude potrebné vybrať zariadenie od 100 litrov.

Nádrže s objemom menej ako 15 l sa odporúča kupovať iba na sezónne použitie na chate. Kvôli neustálemu doplňovaniu vody sa membrána v nich rýchlo opotrebováva.

Do hydronádrže je v pôvodnom stave cez vsuvku (vzduchový ventil) napumpovaný vzduch, ktorý vytvára tlak 1,5 atm. Počas prevádzky sa do membrány pod tlakom čerpá voda, ktorá stláča vzduchovú “zásobu”. Pri otvorenom kohútiku stlačený vzduch vytláča vodu.

Predpokladá sa, že čím väčšia kapacita, tým dlhšie vydrží čerpacie zariadenie, pretože počet cyklov zapnutia/vypnutia sa zníži. Avšak nádrž s veľkou kapacitou stojí nemálo.

Podľa pravidiel sa hydronádrž vyberá na základe výpočtov, vychádzajúc z hodnôt tlaku zapnutia a vypnutia uvedených výrobcom, skutočnej spotreby vody pri súčasne zapnutých odberných miestach.

Rezerva kvapaliny v hydraulickej nádrži zvyčajne tvorí približne tretinu celkového objemu nádoby. Všetok zvyšný priestor je vyhradený pre stlačený vzduch, ktorý je potrebný na udržanie konštantného tlaku vody v potrubí.

Ak je hydroakumulátor zabudovaný do vodovodného systému na minimalizáciu rizík spojených s vodnými rázmi, potom je možné vybrať nádrž malej veľkosti. V tomto prípade nie je dôležitý objem nádoby, ale prítomnosť membrány a vzduchu za ňou. Práve ony v prípade potreby prevezmú náraz a zmiernia jeho dôsledky.

Výkon čerpadla musí zodpovedať objemu membránovej nádrže (pre kapacitu 20–25 l sa odporúča brať hydročerpadlo na 1,5 m3/h, pre 50 litrov – 2,5 m3/h, a pre nádrž na 100 l – najmenej 5 m3/h).

Automatická čerpacia stanica pracuje v dvoch cykloch:

1. Najprv sa do hydroakumulátora čerpá voda čerpadlom z vodného zdroja, čím sa v ňom vytvára nadmerný tlak vzduchu.
2. Pri otvorení kohútika v dome sa membránová nádrž vyprázdni, potom automatika znovu spustí čerpacie zariadenie.

Konštrukcia hydroakumulátora pre čerpaciu stanicu vodovodu je veľmi jednoduchá. Skladá sa z kovového telesa a hermetickej membrány, ktorá rozdeľuje celý vnútorný priestor na dve časti. V prvej z nich sa nachádza vzduch, do druhej sa čerpá voda.

Čerpadlo čerpá kvapalinu do membránovej nádrže iba vtedy, keď tlak v systéme klesne na hodnoty okolo 1,5 atm; po dosiahnutí nastavenej maximálnej hodnoty tlaku sa stanica vypne (+).

Po naplnení hydroakumulátora relé vypne čerpadlo. Otvorenie kohútika v umývadle spôsobí, že voda vytláčaná tlakom vzduchu na membránu začne postupne prúdiť do vodovodného systému. V určitom okamihu sa nádrž vyprázdni natoľko, že tlak slabne. Potom sa čerpadlo opäť zapne a spustí nový cyklus čerpacej stanice.

Pri prázdnej nádrži sa membránová prepážka stlačí a pritlačí k prírube vstupného hrdla. Po zapnutí hydročerpadla sa membrána roztiahne vodným tlakom, čím stlačí vzduchovú časť a zvýši v nej tlak vzduchu. Práve táto interakcia plyn-kvapalina cez meniacu sa bariéru je základom princípu činnosti membránovej nádrže čerpacej stanice.

Kritériá výberu zariadenia

Čerpacie stanice v továrenskej úprave sú vybavené povrchovým hydročerpadlom, ktoré má často vnútorný alebo vonkajší ejektor. Hydroakumulátory sa však dajú použiť aj s ponorným čerpacím zariadením, ale vtedy sa im priraďuje trochu iný technický termín “čerpacia sústava”.

Pri práci v tandeme so stanicou môžu byť membránové nádrže objemovo menšie ako hydroakumulátory pre systémy s ponornými čerpadlami. Je to preto, že ponorné čerpacie agregáty majú menší povolený počet zapnutí/vypnutí za hodinu ako povrchové čerpacie stroje.

Čerpacie stanice, plne pripravené na prevádzku v závode výrobcu, je potrebné iba pripojiť k príslušným potrubiam a elektrickému napájaniu (+)

Povrchové čerpadlá, ktoré majú vnútorný ejektor, majú vážne obmedzenia v hĺbke odberu vody. Vodu dokážu zdvihnúť iba zo 7 – 8 metrov. Poskytujú však silný vodný tlak na výstupe so stĺpcom vody 40 – 60 metrov (4 – 6 barov).

Vnútornému ejektoru neprekážajú vzduchové bubliny. Najprv bez akýchkoľvek negatívnych následkov prečerpáva vzduch a potom začne do systému tlačiť samotnú vodu zo studne.

Hlavnou nevýhodou staníc s vnútorným ejektorom je vysoká hlučnosť počas prevádzky. Ak sa tieto modely čerpadlového zariadenia pre autonómne zásobovanie vodou plánujú inštalovať v súkromnom dome, odporúča sa to robiť len v pomocných miestnostiach s dobrou zvukovou izoláciou.

Použitie externého ejektora umožňuje odoberať vodu z hĺbky až 50 metrov. Tieto čerpadlá sú hospodárnejšie, ale majú nízku účinnosť (maximálne 40%). Zato vydávajú oveľa menej hluku ako analógy so vstavaným ejektorom.

Výber typu čerpadlového agregátu pre stanicu závisí od kvalitatívnych charakteristík plánovaného média na prečerpávanie:

Určenie miesta pre stanicu vodovodu

Pri výbere umiestnenia pre čerpaciu stanicu je potrebné orientovať sa podľa charakteristík hydročerpadla. Každých desať metrov horizontálneho potrubia medzi zdrojom vody a čerpadlom znižuje jeho saciu schopnosť o 1 m.

Ak sa predpokladá ich vzdialenosť viac ako desať metrov, model čerpadlového agregátu treba vyberať so zvýšenou hĺbkou sania.

Automatickú stanicu systému autonómneho zásobovania vodou je možné umiestniť:

• vonku v kesóne pri studni;
• v zateplenom pavilóne postavenom špeciálne pre čerpadlové zariadenie;
• v suteréne domu.

Stacionárny vonkajší variant zahŕňa vybudovanie kesónu a uloženie tlakového potrubia z neho do chaty pod úroveň zamrznutia pôdy. Pri zriaďovaní celoročne prevádzkovaného potrubia je jeho uloženie pod hĺbku sezónneho zamrznutia povinné.

Pri zriaďovaní dočasných letných vedení na obdobie pobytu na chate sa potrubie neukladá hlbšie ako 40 – 60 cm alebo sa ukladá na povrchu.

Teplý vetraný suterén s protihlukovou izoláciou je ideálnym miestom na montáž čerpacej stanice, tam stanica a vodovodné potrubia v zime určite nezmrznú (+)

Ak sa montáž stanice vykoná v suteréne alebo pivnici, netreba sa obávať zamrznutia čerpadla v zime. Stačí len uložiť sacie potrubie pod hranicu zamrznutia pôdy, aby v silných mrazoch nezmrzlo.

Často sa studňa vŕta priamo v dome, čím sa podstatne skracuje dĺžka potrubia. Nie v každej vile je však takéto vŕtanie možné.

Inštalácia čerpacích staníc vodovodu v samostatnej budove je možná len v prípade prevádzky zariadenia v období kladných teplôt. Avšak pre oblasti s veľmi nízkymi zimnými teplotami je potrebné takúto možnosť, určenú na celoročnú prevádzku, izolovať alebo vybaviť vykurovacím systémom. Lepšie je ihneď namontovať čerpaciu stanicu priamo vo vykurovanom dome.

Pri výbere miesta pre umiestnenie vodárenskej stanice je potrebné zohľadniť teplotné limity uvedené v jej technickom liste výrobcom:

Parametre tlaku v hydraulickom akumulátore

Pre správnu činnosť domácich sanitárnych zariadení vo vodovode vily je potrebné udržiavať tlak 1,4–2,6 atmosféry. Aby sa membrána hydroakumulátora neopotrebovávala príliš rýchlo, výrobcovia odporúčajú nastaviť v ňom tlak o 0,2–0,3 atm vyšší, ako je tlak vo vodovode.

Tlak vo vodovode jednopodlažného domu zvyčajne dosahuje 1,5 atm. Od tohto čísla by sa malo vychádzať pri nastavovaní hydraulického zásobníka. Pri väčších obytných budovách je však potrebné tlak zvýšiť, aby voda bola vo všetkých kohútikoch najvzdialenejších od stúpačky. Tu sú potrebné zložitejšie hydraulické výpočty s ohľadom na dĺžku a konfiguráciu potrubí, ako aj na počet a typ sanitárnych zariadení.

Zjednodušene vypočítať potrebný tlak pre vnútorný vodovod možno podľa vzorca:

(H+6)/10,

kde «H» je výška od čerpadla po najvyšší bod prívodu vody k sanitárnym zariadeniam na hornom poschodí domu.

Ak však vypočítaný ukazovateľ tlaku v autonómnom vodovode bude presahovať prípustné charakteristiky existujúcich sanitárnych a domácich zariadení, potom pri nastavení takéhoto tlaku tieto zariadenia zlyhajú. V tomto prípade je potrebné vybrať inú schému rozvodu vodovodných potrubí.

Regulácia tlaku vo vzduchovej časti hydroakumulátora sa vykonáva cez ventil vypúšťaním prebytočného vzduchu alebo jeho dofukovaním automobilovou pumpou.

Možné poruchy v prevádzke zariadenia

Ak sa čerpadlo zapína príliš často a hneď sa vypína, je potrebné ihneď skontrolovať tlak vzduchu v hydroakumulátore. Pri nízkych hodnotách ho bude potrebné dofúkať. Ale problém týmto spôsobom odstránite iba vtedy, ak membrána a telo nádrže nie sú poškodené. Tu už pomôže iba obrátenie sa na servisné stredisko k opravárom.

Vsuvka na dofukovanie vzduchu sa najčastejšie nachádza na opačnej strane nádrže od prívodu vody, ale sú možné aj varianty zboku.

Pri výskyte kvapiek vody na vsuvke vzduchového ventilu je potrebné hydroakumulátor ihneď odpojiť od vodovodného systému. Je to priamy znak poškodenia membrány. Bez jej výmeny sa v takejto situácii nezaobídete. Vzduch do vodovodného systému rodinného domu cez membránovú nádrž nesmie vstupovať.

Ak sa čerpadlo vôbec nechce zapnúť, stojí za to pozrieť sa na nastavenie tlakového spínača. Sú prípady, keď je nastavené na príliš vysoký tlak. Ale možný je aj variant s nasávaním vzduchu do sacieho hadice, čo vedie k aktivácii ochrany proti chodu nasucho.

Výhody čerpacieho agregátu s hydraulickým akumulátorom

Čerpacia jednotka je neoddeliteľnou súčasťou autonómneho systému vodovodu. Zabezpečuje prívod vody zo studne alebo vrtu, pričom rozvod vody ďalej po chate sa uskutočňuje vďaka práci samotného čerpadla, použitiu vodnej nádrže alebo aplikácii hydroakumulátora.

Hydropneumatické vodné zdvíhacie zariadenie a vodárenská nádrž sú určené na udržiavanie konštantného tlaku vo vnútornej vodovodnej sieti domu.

Použitie iba jedného čerpadla pri rozvode vody po chate je spojené s mnohými problémami. Pri takejto konfigurácii autonómneho vodovodu je čerpacie zariadenie nútené neustále sa zapínať/vypínať, čím sa jeho životnosť prudko skracuje. A v situácii s výpadkom elektrickej energie zostáva dom úplne bez vody.

Aby sa znížilo opotrebenie čerpadiel a zabezpečil dom v prípade porúch na elektrických sieťach, do systému zásobovania domu vodou sa zaraďuje dodatočný zásobník. Môže to byť vodná nádrž na povale, z ktorej voda tečie samospádom k sanitárnym zariadeniam, alebo hydroakumulátor (tiež membránová nádrž alebo hydronádrž), ktorý umelo udržiava tlak v sieti.

V oboch prípadoch sa čerpadlo zapína na vytvorenie zásoby vody v nádrži. Iba v druhom prípade sa zásoba vytvára automaticky riadiacim systémom podľa parametrov tlaku. Pritom zásobná nádrž umožňuje vytvoriť rezervu vody pre prípad výpadku elektrického napájania, zatiaľ čo systém s hydronádržou bez elektriny nebude fungovať vôbec.

Avšak zásobník v naplnenom stave má značnú hmotnosť a pri inštalácii v priestore podkrovia vyžaduje spevnenie stropu a tepelnú izoláciu.

Variant s membránovou nádržou je pohodlnejší a praktickejší. Princíp fungovania systému zásobovania vodou s takou čerpacou stanicou je založený na umelom udržiavaní vodného tlaku v potrubiach. Samotné čerpadlo, ktoré čerpá vodu z odberu vody, sa zapína iba na naplnenie nádrže. Ďalej sa jej dodávka do systému uskutočňuje pomocou stlačeného vzduchu.

Hydročerpadlo čerpacej stanice inštalovanej v suteréne pracuje na nasávanie, čo umožňuje jej použitie len pri plytkých vodonosných vrstvách alebo so studňami s prirodzeným podporným tlakom vody.

Na rozdiel od variantu s expanznou nádržou je hydropneumatické zariadenie kompaktnejšie. Navyše použitie hydroakumulátora membránového typu zaručuje absenciu vodných rázov v sieti a stály tlak v potrubiach vodovodu, ako aj zjednodušuje údržbu systému zásobovania vodou pre spotrebiteľov v rodinnom dome.

Jedinou nevýhodou čerpacích staníc s hydroakumulátorom je závislosť od elektriny. Nádrž akumulujúca vodu má často malé rozmery 25–50 litrov. Čerpadlo sa musí na jej naplnenie často zapínať a pri výpadku prúdu rezerva vody nevydrží príliš dlho. Aby sme predišli takýmto situáciám, je vhodné zaobstarať si autonómny generátor.

Závery a užitočné video k téme

Video č. 1. Z akých hĺbok dokáže čerpacie zariadenie zdvihnúť vodu:

Video č. 2. Ako si sami zostaviť čerpaciu stanicu z domáceho odstredivého čerpadla:

Video č. 3. Všetko o princípe fungovania hydroakumulátora, ktorý je súčasťou čerpacej stanice:

Automatické autonómne systémy zásobovania vodou umožňujú pri bývaní v vidieckom dome nezaťažovať sa prenášaním vody vo vedrách. Vďaka jednoduchej konštrukcii sú čerpacie stanice nenáročné na montáž a údržbu.

S ich inštaláciou si poradí prakticky každý. Našťastie, existuje množstvo konfigurácií čerpacieho zariadenia rôzneho typu s hydroakumulátormi, pre každú vilu sa dá vybrať optimálne riešenie.

Chcete sa podeliť o vlastné skúsenosti s používaním čerpacej stanice, máte otázky alebo ste v článku objavili nedostatky? Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie.