Erpadlo do hluboké studny – princip činnosti ponorných čerpadel a typů

Čerpadlo pro hluboké studny je nezbytné pro použití na soukromých pozemcích rodinných domů, farem a průmyslových podniků. Jeho oblíbenost je dána širokým rozsahem použití: zařízení je potřeba k získávání vody, odvodňování zatopených studní nebo sklepních prostor. V našem článku budeme hovořit o vlastnostech jeho provozu, typech a také zvážíme výhody a nevýhody zařízení a poskytneme doporučení pro výběr této techniky.

Co je hlubinné čerpadlo, princip činnosti a hlavní typy

• dodávka vody do soukromých domů;
• použití při hašení požárů;
• zavlažování osobních pozemků, zemědělských pozemků;
• vytvoření požadovaného tlaku ve vodovodním systému;
• odčerpávání a plnění velkých nádob: bazény, nádrže, studny.

Relevance aplikace určila popularitu této techniky. Toto zařízení je určeno k získávání vody umístěné v hloubce až 80 m a také k její přepravě potrubím. Průmyslové modely s výkonnými motory jsou schopny čerpat ve větších hloubkách: až 1000 m.

Čerpací zařízení poskytne vodu soukromé chatě, zahradním pozemkům a přístavkům venkovského domu. Průmysl vyrábí tato zařízení různých typů. Uvažujme o konstrukci čerpadla pro hlubinné vrty, společné pro většinu typů.

Společné součásti konstrukce zařízení jsou:

• elektrický motor;
• vestavěný filtrační prvek;
• ochranný obal;
• oddělení čerpadla;
• ventil;
• napájecí kabel;
• drenážní zařízení (zátka nebo síť);
• výstupní potrubí.

Nasávání kapaliny se provádí nasáváním kapaliny hydraulickými stroji v závislosti na typu modelu přes spodní nebo horní část. Filtr chrání zařízení před pronikáním pevných úlomků.

Typy čerpadel pro hluboké studny

Princip činnosti všech typů čerpadel pro hluboké studny závisí na aplikaci.

Existují tyto typy:

1. Čerpadla do vrtu nebo do hloubky. Vodu sbírají v hloubce až třiceti metrů. Během provozu musíte zajistit, aby voda vstupující do systému byla extrémně čistá – jsou náladoví vůči vzhledu různých nečistot v ní.
2. Wells. Výrobní zařízení nižšího výkonu, nenáročná na kvalitu vody.
3. Odvodnění Takové modely provádějí odvodnění v suterénech, bažinách a rybnících. Jsou také vhodné pro odčerpávání kanalizačních kapalin.
4. Fekální. Instalují se pro čištění žump a septiků. Vybavení konstrukcí skartovačkami vám umožní rozemlít nečistoty, které se setkají.

Kromě toho jsou ponorná čerpadla pro instalaci do studny klasifikována podle principu jejich činnosti.

Existují následující typy:

• Odstředivá čerpadla pro sběr vody ze studny;
• vírová zařízení;
• se šroubovým provedením;
• vibrační.

Podívejme se krátce na každý z těchto typů.

Odstředivé

Zařízení tohoto typu se vyznačuje dlouhou životností a spolehlivostí při provozu.

• rotační kola;
• čepele;
• přihrádka pro odsávání kapaliny;
• tlakové vedení;
• filtr;
• zpětný ventil;
• kryt.

Po připojení k elektrické síti se kolo začne pohybovat. Odstředivá síla vytvářená lopatkami tlačí vodu ze sacího kanálu do tlakového kanálu.

Díky malým rozměrům a hmotnosti je jednotka vhodná pro instalaci. Systém je nenáročný na čistotu kapaliny a poradí si s nečistotami.

Vír

Hlavní hnací silou kapaliny v tomto provedení jsou lopatky. Jsou to oni, kdo přivádí vodu do výstupního potrubí. Vortexová čerpadla se vyznačují vytvářením silného tlaku, schopností vytvářet tlak potřebný pro provoz a mají samonasávací funkci. Jejich nevýhodou je nízká účinnost, fungují pouze s čistou vodou.

Auger

Pod krytem z nárazuvzdorného materiálu je instalován šnek. Po zapnutí tlačí vodu do výstupu. Kapalina neproudí v opačném směru díky nainstalovanému těsnění.

Tento design je produktivní, funguje tiše a snadno se instaluje. Je vhodný pro čerpání vody i viskóznějších materiálů.

Vibrační

Zařízení tohoto typu hlubinných čerpadel má složitou konstrukci. Podívejme se na komponenty:

• elektrárna s elektromagnetem;
• píst spolupracující s vibrátorem;
• přihrádka pro uložení nasáté kapaliny;
• výstupní potrubí;
• komora vstupního kapalného média;
• tlumič, který stabilizuje činnost pístu;
• tyč, která pohání píst;
• zpětný ventil.

Po zapnutí vibrátor spustí píst do provozu. V oddílech se vytváří zředěný tlak, který umožňuje naplnění komory kapalinou. Prochází ventilovými mechanismy a jde do výfukového potrubí.

Klady a zápory použití čerpadel pro hlubinné vrty pro údržbu studní a studní

Všimněme si pozitivních a negativních aspektů instalace hlubinných čerpacích zařízení. Začněme výhodami této techniky:

1. Vysoká účinnost, produktivita práce získaná čerpáním kapaliny ze země.
2. Malé rozměry zařízení. To platí pro čerpadla jakéhokoli typu, bez ohledu na princip činnosti.
3. Rychlá instalace zařízení, jednoduchá údržba a obsluha.
4. Získání dobrého tlaku při čerpání.
5. Velká životnost dosažená díky jednoduchosti a spolehlivosti zařízení.

Upozorněme také na nedostatky – jsou pouze dva. Prvním je neopravitelnost takového zařízení. Většina zařízení je vyráběna v pouzdře s nerozebíratelnou konstrukcí, která znemožňuje odstranění závad v případě poruchy.

Další nevýhodou je, že zařízení také nebude fungovat v podmínkách silně znečištěných kapalných médií.

Doporučení pro výběr

Ponorná hlubinná čerpadla se instalují přímo do kapalného média. Toto umístění poskytuje efektivnější provoz než zařízení umístěná na povrchu místa.

Produktivní modely mohou zásobovat vodou několik soukromých pozemků se stávajícími skleníky a budovami.

Pro výběr správného modelu mezi velkým množstvím typů hlubinných zařízení se majitel domu musí rozhodnout pro následující otázky:

1. Objem přitékající kapaliny. Pokud je vrt vrtán odbornou vrtnou firmou, poskytují tyto údaje zástupci spolu s uzavřením smlouvy o dílo. Při vrtání na vlastní pěst musí být objem vypočten nezávisle. Chcete-li to provést, musíte změřit dobu, za kterou kapalina naplní nádobu známé velikosti.
2. Výkon. Normální zařízení přečerpá asi 1 litrů za 50 minutu. Na základě údajů, že průměrná tříčlenná rodina spotřebuje zhruba 180 litrů, bude tento výkon majiteli privátu vyhovovat.
3. Moc. Vrty pracující v hloubkách do 30 m musí mít minimální výkon 1,5 kW. Nízkoenergetická zařízení jsou užitečná v případech, kdy se vodonosná vrstva nachází blízko povrchu země.
4. Indikátor tlaku. Podle teorie se jeden vertikální metr rovná deseti horizontálním. Pokud je studna umístěna v hloubce 30 m, měl by být parametr tlaku asi 70 m. Pokud má instalace nízký tlak, kapalina nemusí dosáhnout bodu příjmu vody. Příliš silný bude naopak působit nečinně.

Povinným faktorem musí být také přítomnost ochrany zařízení. Přítomnost relé průtoku vody a plovákového spínače chrání čerpadlo před selháním.

Navzdory skutečnosti, že všechna čerpadla pro hluboké vrty jsou kompaktní, musíte se ujistit, že velikost zakoupeného produktu je menší než průměr vrtané studny. Účinnost dodávky vody do soukromého domu závisí na výběru správného modelu.

Nákup výkonné, a tedy drahé instalace, se může ukázat jako nerentabilní pro majitele venkovského domu s nízkou spotřebou vody.

Chcete-li nainstalovat plnohodnotný systém zásobování vodou v soukromém domě, nestačí pouze vykopat studnu, musíte také zorganizovat dodávku vody. Pokud je hloubka studny větší než 10 m a je umístěna v dostatečné vzdálenosti od domu, je pro zásobování vodou instalováno ponorné čerpadlo. Tato zařízení mohou dodávat vodu do výšky až 50-80 m pod tlakem, přičemž spotřebují mnohem méně energie, na rozdíl od povrchových čerpadel.

Také jednoznačnou výhodou ponorných čerpadel do studní je jejich relativní tichost při provozu. Při provozu v zimě je ponorné čerpadlo chráněno před zamrznutím, proto pracuje hladce a stabilně. Nejdůležitější při provozu ponorného čerpadla je vybrat správné zařízení aby vyhovovalo vašim potřebám a správně nainstalujte čerpadlo do studny, bezpečně jej upevněte v zavěšené poloze a dodržujte některé požadavky.

Jak vybrat ponorné čerpadlo do studny

Hlavní rozdíl mezi ponorným čerpadlem a povrchovým čerpadlem je v tom, že pracuje kompletně ve vodě, která ochlazuje tělo a motor zařízení. Pokud hladina vody ve studni klesne na kritickou hodnotu, čerpadlo se vypne, aby se nepřehřálo a zabránilo „chodu nasucho“. Vhodné i pro použití ve studních používají se i čerpadla do vrtů. Jsou navrženy téměř identicky a liší se pouze velikostí, tvarem a cenou. Náklady na ponorné čerpadlo jsou o něco nižší než náklady na čerpadlo do vrtu.

Studniční čerpadlo má totiž malý průměr a podlouhlý válcový tvar, aby bylo možné zařízení ponořit do úzké studny. Ale pro studnu je to spíše nevýhoda. Pro ponorné čerpadlo platí jedno pravidlo: hladina vody v horní a spodní části čerpadla musí být alespoň metr. Pokud nainstalujete studniční čerpadlo o rozměru 90 centimetrů a studna je mělká, pak je téměř nemožné tento požadavek splnit. V každém případě, pokud čerpadlo umístíte svisle. Ale i přes to se čerpadla do vrtů instalují do studní ještě častěji než čerpadla do studní, a to pouhým výběrem správné velikosti.

Existuje celkem několik typů čerpadelkteré lze instalovat do studní:

• vír;
• odstředivý;
• vibrační;
• šroubová čerpadla.

Liší se způsobem práce.

Vibrační čerpadla

Hlavní rozdíl mezi vibračními čerpadly je v tom, že tato zařízení nemají žádné rotační prvky nebo části. Pouzdro obsahuje jádro s vinutím, když je na něj aplikována elektřina, objeví se kolem něj magnetické pole. Toto pole přitahuje tyč připojenou k pístu.

V této době je do vstupní komory nasávána voda, protože v ní vzniká vakuum. Po několika sekundách magnetické pole zmizí a tyč se vrátí do původní polohy. V této době se uzavře zpětný ventil a vlivem tlaku pístu vystupuje voda ze vstupní komory do komory za pístem. Když se tyč s pístem dále přiblíží k jádru, voda z komory za pístem vystupuje do vodovodního systému vedoucího na místo určení.

Všechny pohyby tyče jsou vibrace, odkud pochází i název zařízení – vibrační pumpa. Tyto vibrace nepoškozují studnu, protože zde nejsou zničeny žádné části. Pokud je však studna umístěna na tekutém písku, je instalace vibračních čerpadel nežádoucí, protože mají negativní vliv na křehké půdy. Také, když je čerpadlo umístěno blízko dna studny, je vysoká pravděpodobnost, že zařízení začne vibrovat malé částečky prachu a písku ze dna a nasávat je dovnitř. V důsledku toho bude z kohoutku vytékat špinavá voda. V ostatních případech lze vibrační modely bezpečně instalovat do studny.

Odstředivá čerpadla

Tato zařízení mají zásadně odlišnou strukturu a fungují odlišně. Uvnitř skříně je oběžné kolo s lopatkami zakřivenými proti pohybu oběžného kola. Ve skříni je také elektromotor, který pomocí hřídele pohání oběžné kolo. Při otáčení kola se objevuje odstředivá síla, nasává vodu a tlačí ji k výstupu do vodovodu. Uprostřed kola se objevuje snížený tlak a naopak zvýšený tlak u stěn lopatek. Pod vlivem tohoto tlakového rozdílu se voda pohybuje nejprve do středu a poté míří nahoru k vodovodnímu potrubí.

Odstředivé čerpadlo smí být instalováno pouze zcela ponořené ve vodě. „Provoz nasucho“ v těchto zařízeních je nepřijatelný. Úplné ponoření jej také chrání nejen před chodem na sucho, ale také před přepětím nebo jinými nouzovými situacemi. Proto jsou odstředivá čerpadla vybavena automatikou nebo plováky, které signalizují, když voda klesne na kritickou úroveň.

Těleso čerpadla může být vyrobeno z nerezové oceli nebo plastu. Čerpadla z nerezové oceli jsou odolnější a dražší zařízení. Nebojí se abrazivních částí, písku a mají vynikající výkonnostní vlastnosti.

Jak určit výkon čerpadla

Požadovaný výkon zcela závisí na spotřebě vody. Musí být stejná nebo mírně vyšší než vaše potřeba vody. Zjistěte požadovaný průtok vody Můžete sečíst celkovou spotřebu např. umyvadla, kuchyňského dřezu, pračky a sprchového koutu. Nejprve si musíte vytvořit seznam všech instalatérských zařízení, která používáte, poté se podívat na hodnoty jejich spotřeby a sečíst je.

Dalším krokem je určení skutečného průtoku. Vzhledem k tomu, že současné zapnutí všech vodovodních armatur je nepravděpodobné, skutečná spotřeba je mnohem nižší. Často se místo tabulek určuje spotřeba vody vynásobením celkové spotřeby spotřebitelů 0.6-0.8. To znamená, že 60–80 % zařízení pracuje současně. Tato metoda však není příliš správná, zvláště pokud vezmeme v úvahu zásobování vodou velkého domu, který může mít mnoho instalatérských zařízení, ale málo obyvatel.

Příklad výpočtu průtoku, pokud má dům následující sanitární zařízení:

• Sprcha s baterií – 0,08 l/s;
• Elektrokotel – 0,10 l/s;
• Kuchyňský dřez – 0,14 l/s;
• Zavlažovací kohoutek – 0,2 l/s;
• WC – 0,10 l/s;
• Umyvadlo – 0,08 l/s.

Shrňme si tyto náklady: 0,08+0,10+0,14+0,2+0,10+0,08=0,80 l/s.

Jak určit tlak čerpadla

Potřebný tlak závisí na vzdálenosti studny od domu, vodní hladině a hloubce studny. Pro výpočet použijte vzorec:

Ntr=Ngeo+Nsvob+Nloss, kde:

• Ntr – požadovaný tlak;
• Nloss je součet celkových tlakových ztrát ve vodovodním systému v důsledku tření vody o materiál potrubí, T-kusů a v rotačních jednotkách. Tento ukazatel se vypočítává individuálně pro každý projekt. Nebudeme se obtěžovat a do výpočtů přidáme 25 %.
• Nsvob je volný tlak, který je potřebný pro pohodlné používání vodovodních armatur. Aby při otevírání kohoutku byl dostatečný tlak a ne tenký proud. Zpravidla se tento ukazatel bere 10-25 m, minimální hodnota je 5 metrů.
• Ngeo je výškový rozdíl mezi hloubkou vrtu a nejvyšším bodem v potrubním systému.

Příklad výpočtu, pokud je dodávka vody prováděna tímto způsobem:

• Výška vody ve studni je 4 m od vrcholu;
• Hloubka studny – 12 m;
• Studna se nachází ve vzdálenosti od objektu – 15 m;
• Hloubka čerpadla – 9 m;
• Objekt je dvoupodlažní, vodovod do druhého podlaží je 6m.

Celkem, Ngeo=9+6=15 m.

Ztrátu v horizontálním vodovodním systému vypočítáme takto: na 10 metrů dodávky vody se ztratí metr tlaku a přidá se 25%, to znamená, že ztráta tlaku se rovná:

• Nztráta = 1 + 2 = 3 m.
• Vezměme 25 m.

Celkem, Ntr=15+3+25=43 min.

Závěr: potřebujeme čerpadlo o výkonu 1730 l/hod. a spádu 43-45m.

Rozměry čerpadla a další funkce

Při výběru ponorného čerpadla musíte věnujte pozornost jeho velikosti. Obvykle není důležitý průměr čerpadla, ale délka velmi ovlivňuje bezpečnost provozu. Například, když má naše studna stejné ukazatele, jaké jsou popsány výše – hloubka 12 m a voda z 3 m shora, můžete nainstalovat jakékoli čerpadlo, protože je dostatek vody jak nahoře, tak dole. Pokud je ve studni málo vody, například od dna k vrcholu vody je 1,2 m, nelze instalovat dlouhá čerpadla. V těchto případech je třeba věnovat pozornost modelům studní.

Na rozdíl od studňových čerpadel mají ponorná čerpadla lepší chlazení a nejsou tak citlivá na pískové nečistoty. Navíc jsou vybaveny plovákovými spínači, které chrání zařízení před chodem na sucho.

Instalace ponorného čerpadla

Po zakoupení ponorného čerpadla vyvstává otázka, jak jej nainstalovat do studny. Tento úkol není tak těžký, ale tam jsou také některé nuance, což je třeba vzít v úvahu.

Zemní práce

Pro začátek, ještě před instalací čerpadla do studny, musíte položit přívod vody ze studny do domu. K tomu uděláme příkop, je nejlepší, aby neměl ohyby ani zatáčky. Hloubka příkopu se provádí pod úrovní mrazu půdy, to znamená přibližně 1,2-1,6 m.

Takže uděláme příkop hluboký 1,6 m a široký asi půl metru. Vyrábíme pískový polštář s vrstvou asi 25 cm Poté je třeba rozložit geotextilii, do ní se obalí vodovodní potrubí. Nyní můžete začít pokládat potrubí.

Pokládání vodovodního potrubí

Pro zásobování vodou si můžete vybrat z následujících typů potrubí: kovoplastové trubky, ocelové, polypropylenové, nerezové a jednoduché zahradní hadice. Hadice slouží pouze k dočasnému zásobování vodou pro zalévání zahrady na jaře a v létě. Ocelové trubky podléhají korozi, takže pro zásobování vodou se zpravidla používají kovoplastové, nerezové nebo polypropylenové trubky.

Části trubek k sobě připojujeme na délku od domu ke studni. Poté je zabalíme do termoizolační hmoty a umístíme do trubky většího průměru. Zpravidla se jedná buď o azbestovou nebo kanalizační plastovou trubku. Systém potrubí v potrubí je ochranou proti mechanickému poškození a chrání tepelnou izolaci před zničením.

Skládáme sendvičové potrubí v příkopu a označte místa, kde bude potrubí zasunuto do studny a do zdi domu. Potrubí pak může být dočasně odstraněno, aby se vytvořily otvory v základu nebo stěně studny.

Ve stěně studny se udělá otvor o velikosti 15 cm Dovnitř osadíme manžetu o velikosti minimálně 50 cm, otvor kolem manžety utěsníme cementovou maltou a po vytvrdnutí zaizolujeme bitumenovým tmelem.

Trubku opět nainstalujeme do výkopu a její konec protáhneme objímkou. Trubka musí zasahovat do studny minimálně 30 cm.

Na konec potrubí nainstalujeme vypouštěcí ventil s T-kusem. Kohoutek je nezbytný pro nouzové vypuštění vody z potrubí.

Poté musíte určit vzdálenost od kohoutku k umístění čerpadla a odříznout kus trubky této velikosti. Další pokračujte v instalaci čerpadla.

Čerpadlo se instaluje do studny pomocí kabelu. Jelikož je potřeba konec kabelu k něčemu připevnit, vyrobíme si nejprve montážní rámeček. Nejjednodušší způsob je svařit čtvercový rám z kovového rohu a nainstalovat jej na hlavu studny. V jednom rohu je vytvořen otvor, kde je konec kabelu vytažen a upevněn.

Čerpadlo umístíme na konec části potrubí, které jej spojuje s odpalištěm a vede k přívodu vody. Odmotáme drát pro připojení čerpadla k síti a položíme ho blízko potrubí. Poté na výstupní otvor nainstalujeme zpětný ventil, pokud není dodáván z výroby. Ke zpětnému ventilu připojíme mosaznou nebo plastovou spojku.

Poté drátek připevníme na vodovodní potrubí, aby ve studni nevisel. Na co můžete použít elektrickou pásku nebo plastové svorky?

Pro závěsné vybavení si můžete vybrat nylonové, pozinkované nebo ocelové lanko. To druhé je zbytečné používat, protože rychle zreziví. Proto zbývají dvě možnosti: nylon a pozink. Kabel provlékneme očky na hlavě a upevníme.

Když jsme to všechno položili do řady: potrubí, drát a kabel, začneme čerpadlo opatrně spouštět. To vyžaduje minimálně dva lidi. Když je zařízení spuštěno do požadované hloubky, druhý konec kabelu je připevněn k rámu. Proč je konec provlečen otvorem a zajištěn.

Připojení automatizace

Pro automatizaci provozu čerpacího zařízení se používá hydraulický akumulátor a automatizační relé.

Hydraulický akumulátor je membránová nádrž, částečně naplněný vodou a částečně vzduchem. Když se nádrž na vodu naplní, tlak vzduchu se zvýší, když hladina vody klesne, tlak klesne. Hydraulický akumulátor je obecně přenosovým bodem vody mezi studnou a spotřebiteli. Aby se zabránilo neustálému zapnutí zařízení, pokud je otevřen kohout vodovodního zařízení, je nainstalován hydraulický akumulátor. Jeho kapacita vystačí na několik hodin práce.

Když tlak klesne na kritickou úroveň, relé se automaticky aktivuje a zapne zařízení a okamžitě naplní akumulátor vodou. Když je nádoba plná, relé automaticky signalizuje vypnutí. Hydraulický akumulátor a relé jsou umístěny uvnitř.

Sčítání

Instalace ponorného automatického čerpadla do studny spojené pouze s jednou obtíží – s tím, že pro připojení trubek je potřeba sestoupit do studny na úroveň objímky. Tomu se ale lze vyhnout, pokud pro přívod vody zvolíte ohebnou trubku nebo hadici. V tomto případě lze veškerou práci provádět nahoře, aniž by se šlo dolů do studny. Také, pokud nemáte možnost položit přívod vody pod úroveň mrazu půdy, nemůžete přívod vody zakopat, ale zabalit jej topným kabelem, aby trubky nezamrzly.