Pompa wodna wysokiego ciśnienia: zasada działania, rodzaje, zasady doboru i eksploatacji

Mieszkańcy osiedli podmiejskich, których tereny nie są podłączone do centralnych magistral wodociągowych, rozwiązują kwestię doprowadzenia wody poprzez budowę systemów autonomicznych. W realizacji tego zadania kluczową rolę odgrywa pompa wodna wysokiego ciśnienia. Jej głównym zadaniem jest stabilizacja ciśnienia w systemie.

Opowiemy, jaki asortyment pomp wodnych oferuje rynek i według jakich kryteriów wybierać urządzenia. Zapoznamy z wiodącymi producentami w segmencie. U nas dowiecie się o cechach konstrukcyjnych techniki, leżących u podstaw podziału na rodzaje.

Dla lepszego zrozumienia informacji uzupełniliśmy tekst przydatnymi schematami, zestawami zdjęć i poradnikami wideo.

Przeznaczenie i rodzaje agregatów

Niezależnie od tego, skąd pobierana jest woda – z najbliższego zbiornika, specjalnie wykonanego odwiertu, studni – automatyczne dostarczanie jej na działkę można zrealizować za pomocą zwykłej pompy.

Ale do normalnej pracy urządzeń domowych ciśnienie wody w systemie musi wynosić co najmniej 2,5 atmosfery i nie przekraczać 6 atmosfer. A ten parametr można osiągnąć tylko poprzez zainstalowanie systemu utrzymywania stałego ciśnienia. W tym celu wykorzystuje się różne rodzaje pomp wysokiego ciśnienia do wody.

Kiedy potrzebna jest pompa wysokiego ciśnienia?

Urządzenie do zwiększania i utrzymywania ciśnienia wody w systemie autonomicznym stosuje się wtedy, gdy ciśnienie jest tak niskie, że korzystanie z wody do pracy urządzeń gospodarstwa domowego nie jest możliwe.

Instalacja pompy jest dopuszczalna, ale niezbyt zalecana do stabilizacji parametrów ciśnienia w obwodzie mieszkaniowym, jeśli mieszkańcy odczuwają realny niedobór wody.

Ten typ pomp wodnych ma za zadanie zwiększać ciśnienie w indywidualnie urządzonym wodociągu, jeśli do zapewnienia normalnego ciśnienia brakuje mocy pompy podnoszącej wodę.

Użycie urządzenia będzie aktualne, jeśli ciśnienie w systemie wynosi nie więcej niż 1 – 1,5 atmosfery. Niewielki rozmiarem przyrząd można instalować zarówno na wspólnym rurociągu, jak i na wyjściu do poszczególnego urządzenia gospodarstwa domowego. Na przykład, podłączając do rury doprowadzającej wodę do bojlera lub pralki.

W pierwszym przypadku trzeba będzie nabyć wydajne urządzenie o dobrych parametrach eksploatacyjnych, w drugim można zadowolić się instalacją małej, niskomocnej, automatycznej pompy.

Funkcjonowanie agregatu może odbywać się poprzez:

• Sterowania ręcznego – zakłada ciągłą pracę urządzenia niezależnie od tego, czy w danym momencie odbywa się dostarczanie wody, ale pod warunkiem, że wyłączenie urządzenia odbywa się przymusowo ręcznie. Stosuje się przy urządzaniu „ciepłych podłóg”, gdzie utrzymywanie ciśnienia w obiegach grzewczych na odpowiednim poziomie jest wymagane stale.
• Trybu automatycznego – włączenie urządzenia realizuje system automatyki, na przykład przy otwarciu kranu. Pracę reguluje specjalny czujnik przepływu: w momencie zakręcenia kranu działanie pompy ustaje.

Główną funkcją systemu regulacji jest włączanie agregatu przy spadku ciśnienia i wyłączanie, gdy osiągnie ono zadaną wartość. Spadek ciśnienia w magistrali i nadmierny jego wzrost niszczy połączenia rur i szkodliwie wpływa na pracę urządzeń gospodarstwa domowego.

Alternatywne sposoby podnoszenia ciśnienia

Jednak instalacja pompy, mającej na celu stymulowanie ciśnienia, będzie zupełnie bezużyteczna w przypadku, gdy źródło ma małą wydajność. Nie pomoże ona również, jeśli system jest od czasu do czasu odcinany. Optymalnym rozwiązaniem w takiej sytuacji będzie zastosowanie samozasysającej stacji pomp.

Stacja pomp jest wyposażana na bazie kategorii pomp o tej samej nazwie, wyposażonych w inżektory lub bez nich. Ponadto jest uzupełniana o hydroakumulator, przeznaczony do magazynowania wody. Zewnętrznie przypomina zwykły zbiornik, tylko wewnątrz umieszczona jest gumowa membrana z powietrzem. Zestawem urządzeń i akcesoriów steruje przekaźnik ciśnienia wody.

W procesie eksploatacji stacji w okresie nieprzerwanego dostarczania wody pompa napełnia zbiornik magazynowy wodą, skąd jest ona następnie wykorzystywana.

Instalacja samozasysającej stacji pomp jest skuteczna również w przypadku, gdy w piwnicy domu ciśnienie jest normalne, a na wyższych piętrach go zupełnie brak.

Zakumulowaną wodę można później zużywać niezależnie od tego, czy woda jest w systemie, co jest szczególnie istotne przy częstych przerwach w jej dostawie. Istotną wadą takich instalacji jest gabarytowość konstrukcji ze względu na zbiornik hydroforowy oraz hałaśliwość urządzenia podczas pracy.

Zamiast zbiornika hydroforowego można zastosować zwykły zbiornik akumulacyjny, w którym woda będzie gromadzona w okresie dostaw z normalnym ciśnieniem. Można go umieścić na wysokiej estakadzie lub na dachu domu, a w przypadku przerw wykorzystywać zapas.

Jednym ze sposobów rozwiązania problemu niedoboru ciśnienia – jest instalacja zbiornika akumulacyjnego. Umieszcza się go w najwyższym możliwym punkcie, najczęściej na ocieplonym strychu.

Rodzaje i działanie pomp wysokiego ciśnienia

Przed podjęciem decyzji o instalacji urządzenia pompującego należy ocenić stan rurociągu. Niewykluczone, że niedobór ciśnienia wynika z zatkanych osadem rur. Jeśli wyjście z trudnej sytuacji jest możliwe tylko poprzez montaż urządzenia, to warto zapoznać się bliżej z jego specyfikacją techniczną.

Zasada działania pomp wysokiego ciśnienia, niezależnie od wariantu elementu roboczego i typu konstrukcji, jest taka sama. Urządzenie podczas pracy węzła roboczego tworzy wewnątrz komory próżnię, dzięki czemu następuje zasysanie wody.

Dzięki wytworzeniu próżni woda jest „wciągana” ze źródła do komory, a następnie pod wpływem wysokiego ciśnienia przepychana przez rurę wylotową.

W sprzedaży dostępne są modele uniwersalne, odpowiednie do wody o dowolnej temperaturze, oraz takie, które można stosować tylko w zimnej lub tylko w gorącej wodzie.

W zależności od sposobu chłodzenia silnika roboczego agregaty dzielą się na dwa typy: z suchym i mokrym wirnikiem.

Agregaty z suchym wirnikiem

Modyfikacje z suchym wirnikiem trudno pomylić z mokrymi odpowiednikami. Mają asymetryczny kształt z wyraźną przewagą w kierunku części silnikowej urządzenia. Wynika to z faktu, że silnik jest wyposażony w wentylator chłodzący, ponieważ nie jest obmywany wodą podczas pracy.

Ze względu na asymetryczny kształt i przesunięcie osi w stronę silnika, “suche” modele są wyposażone w wsporniki konsolowe do dodatkowego mocowania na ścianie.

Urządzenia pompujące wyposażone w suchy wirnik słyną z wysokiej wydajności i są wykorzystywane przy potrzebie zaopatrzenia w wodę dużych powierzchni.

Dzięki temu, że w tych modelach silnik jest oddzielony od części hydraulicznej za pomocą uszczelnienia dławnicy na końcu wału, działają one znacznie dłużej niż “mokre”. Prawda, że uszczelnienie, podobnie jak łożysko toczne, ma tendencję do zużywania się i wymaga okresowej wymiany.

Z tego powodu urządzenia wyposażone w suchy wirnik wymagają częstszej konserwacji i regularnego smarowania trących się części. Kolejną wadą – “suche” urządzenia hałasują, dlatego miejsce ich instalacji należy dokładnie przemyśleć.

Urządzenia z mokrym wirnikiem

Agregaty przepływowe zakładają chłodzenie za pomocą przepompowywanej wody. Przy tym wirnik urządzenia umieszczony jest w środowisku wodnym i izolowany wodoodporną przegrodą od stojana.

Agregaty z mokrym wirnikiem charakteryzują się niskim poziomem generowanych zakłóceń hałasowych. Pompy obiegowe z mokrym wirnikiem przeznaczone są do aranżacji systemów grzewczych, ale często stosowane są w systemach zaopatrzenia w wodę podczas ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych.

Urządzenia tego typu mają konstrukcję modułową, dzięki czemu bez trudu demontują się na zespoły składowe w razie potrzeby wymiany pojedynczego elementu.

Stosowane przy montażu konstrukcji łożyska ślizgowe nie wymagają dodatkowej konserwacji. Jednak “mokre” pompy działają krócej i ustępują “suchym” agregatom pod względem parametrów wytwarzanego ciśnienia. Istnieją ograniczenia co do kierunku montażu – możliwy jest wyłącznie montaż poziomy.

Istotną wadą pomp tego typu jest podatność na działanie brudnej wody, której obce wtrącenia mogą doprowadzić do uszkodzenia urządzenia.

Podział ze względu na sposób tworzenia komory próżniowej

Mechanizm działania urządzeń tego typu opiera się na reakcji wypierania. Proces wypompowywania odbywa się pod wpływem zmiany rozmiarów komory roboczej. Wielkość powstającej próżni zależy bezpośrednio od stopnia szczelności komory roboczej.

Wielkość próżni może podlegać regulacji. Dzięki temu ciśnienie w poszczególnych miejscach systemu może się zwiększać lub, przeciwnie, zmniejszać.

Pompy próżniowe w większości konfiguracji mają kształt cylindra, wewnątrz którego wbudowany jest wał wyposażony w koło robocze lub impeler.

Wał – główny narzędzie robocze mechanizmu. Wyposażone w łopatki koło robocze wykonuje ruchy obrotowe. Pod wpływem poruszających się po okręgu łopatek następuje wychwytywanie cieczy znajdującej się w komorze roboczej. W miarę obrotu formuje się siła odśrodkowa. To właśnie ona prowadzi do utworzenia pierścienia cieczowego. Powstająca wewnątrz pierścienia niewypełniona przestrzeń stanowi próżnię.

W zależności od sposobów, za pomocą których tworzona jest komora próżniowa, pompy wysokiego ciśnienia do wody bywają odśrodkowe, wibracyjne i wirowe.

Urządzenia typu odśrodkowego

Centrifugalne pompy tłoczące – najpopularniejszy rodzaj urządzeń pompujących, zdolnych do zapewnienia wysokiego ciśnienia w systemie. Tłoczą one wodę dzięki obrotowi zamocowanego wewnątrz spiralnej obudowy wirnika. Wirnik składa się z dwóch połączonych tarcz, pomiędzy którymi umocowane są łopatki w kierunku przeciwnym do przepływu dopływającej cieczy.

Stacje odśrodkowe wyposażone są w zbiorniki hydroforowe, zapewniające zapas wody na wypadek niedoboru i wahań ciśnienia, oraz urządzenia automatycznego sterowania

Podczas obrotu powstaje siła odśrodkowa, która stymuluje wypieranie strumieni wody ze środka komory, odrzucając je do dalszych części. Dzięki temu poziom ciśnienia w środku obracającego się wirnika obniża się, a woda zaczyna napływać do wnętrza obudowy.

Urządzenia odśrodkowe w większości wykonawczych są wyposażone w hydroakumulatory. Z przewodami ciśnieniowymi łączą się za pomocą króćców o różnych średnicach.

Jeżeli objętość hydroforu stacji pomp jest niewystarczająca, może być ona wykorzystana jako agregat dostarczający wodę do zbiornika akumulacyjnego

Urządzenia odśrodkowe są w stanie zapewnić nieprzerwane dostarczanie wody przy wysokim ciśnieniu. Jedynym warunkiem eksploatacji jest konieczność napełnienia obudowy wodą przy uruchamianiu agregatu. Odmiana odśrodkowa ma ograniczenia: nie mogą pompować wody z głębokości większej niż 8 m, ale jako uzupełnienie w systemie podwyższania ciśnienia składającym się z kilku pomp i zbiorników są całkiem odpowiednie.

Wibracyjne pompy elektromagnetyczne

Zasada działania pomp wibracyjnych opiera się na zdolności magnesu, dzięki działaniu prądu zmiennego, do naprzemiennego przyciągania, a następnie puszczania tandemu kotwica-tłok. Zmiana polaryzacji powoduje, że kotwica wykonuje ruchy naprzemienne. W ciągu jednej sekundy położenie kotwicy może zmieniać się kilkadziesiąt razy.

Dzięki brakowi obracających się części w elektromagnetycznych urządzeniach wibracyjnych są one uważane za najbardziej niezawodne i trwałe.

W wyniku drgań wibracyjnych woda jest najpierw zasysana do komory roboczej, a następnie wypychana przez zawór do przewodu tłocznego. Agregat wibracyjny może pracować w parze z pompą odśrodkową lub tłoczyć wodę do zbiornika akumulacyjnego.

Wirowe modele pomp

W komorze korpusu takich agregatów znajduje się płaski dysk wyposażony w promieniowo zamocowane łopatki. Obrót koła z łopatkami peryferyjnymi wytwarza próżnię.

Pod wpływem obrotu dysku ciecz trafia do specjalnie ukształtowanej komory korpusu, a następnie, po przejściu przez komorę, jest wypychana na zewnątrz.

Urządzenia wirowe słyną z wysokiej siły ssania. Nie boją się obecności pęcherzyków powietrza w wodzie. Są jednak wrażliwe na obecność cząstek stałych w cieczy, przez co mają ograniczony zakres zastosowania. Ponieważ urządzenia wirowe szybko się psują podczas przepompowywania brudnej wody, nie zaleca się ich stosowania przy budowie piaszczystych studni i odwiertów.

Wiodący producenci i popularne modele

Wśród sprawdzonych światowych marek, cieszących się największą popularnością, warto wymienić:

• «Grundfos» – duńska firma stawia na pompy z cyrkulacyjnym systemem pracy, które charakteryzują się niewielkimi gabarytami.
• «CatPums» – cechą charakterystyczną urządzeń produkowanych pod tą marką jest niska pulsacja mechanizmów przy maksymalnie wysokim ciśnieniu.
• «Wilo» – niemiecki koncern specjalizuje się w produkcji małych stacji pomp wyposażonych we wbudowane hydroakumulatory.
• «Sprut» – cechą pomp do podnoszenia ciśnienia tej marki jest wymóg dotyczący czystości i temperatury wody.

Wymienieni powyżej producenci wytwarzają swoje produkty według sprawdzonej technologii, gwarantującej niezawodność sprzętu pompującego. Posiadają one zabezpieczenie przed przeciążeniami, cyklowaniem i pracą na sucho ('suchy bieg').

Zakres cenowy modeli pomp o małej mocy waha się w granicach 30-50 USD. Bardziej wydajne egzemplarze, wyposażone w system automatyki, można nabyć w cenie około 70-100 USD. Stacje pomp będą kosztować w przedziale 80-150 USD.

Kompaktowe i lekkie agregaty są wygodne w użyciu zarówno przy budowie indywidualnego zaopatrzenia w wodę, jak i do użytku w mieszkaniu.

Wśród modeli średniego segmentu cenowego dobrze sprawdziły się:

• «Sprut 15WBX-8» – konstrukcja pojedyncza z suchym wirnikiem ma wydajność 480 l/h przy poborze mocy 90 W. Lekki i kompaktowy przyrząd montuje się bezpośrednio na rurze.
• «Euroaqua 15WB-10» – wirowy agregat elektryczny łatwo radzi sobie z cieczą, w której składzie znajduje się powietrze lub gaz.
• «Cristal 15GRS-10» – model słynie z niskiego zużycia energii i wysokiej sprawności, wyróżnia się zdolnością podgrzewania strumienia wody do 65 stopni.

Nie warto oszczędzać i kupować chińskich podróbek. Fachowcy nie podejmują się ich naprawy. Nieuczciwi producenci składają je w taki sposób, że awaria pojedynczego elementu natychmiast prowadzi do konieczności całkowitej wymiany agregatu.

Specyfika wyboru sprzętu

Przy wyborze pompy do zapewnienia ciśnienia warto kierować się szeregiem parametrów.

Określenie wydajności agregatu

Ten parametr zależy od zadania postawionego przed pompą oraz wymaganego przepływu wody. Przy obliczaniu całkowitego przepływu wody uwzględnia się potrzeby gospodarcze i domowe, opierając się na sumarycznych wartościach maksymalnego przepływu wody we wszystkich aktywnych punktach poboru w jednostce czasu.

Określić zależność wydajności i ciśnienia urządzenia pomoże wykres, który większość producentów dołącza do instrukcji obsługi pomp.

Wydajność pomp średniego segmentu cenowego wystarcza do podniesienia ciśnienia co najmniej o 1-1,5 atmosfery. Jeśli to nie wystarcza, system uzupełnia się pompami podwyższającymi ciśnienie lub stabilizującymi ciśnienie reduktorami.

Budżetowy wariant zwiększania ciśnienia – montaż reduktora w punkcie wejścia instalacji do domu lub mieszkania. Urządzenie automatycznie stabilizuje ciśnienie w obwodzie.

Przy wyborze agregatu należy również wziąć pod uwagę, aby wydajność pompy nie przekraczała wydajności studni lub ujęcia. W przeciwnym razie, przy szybkim opróżnieniu źródła i jego nieterminowym uzupełnieniu, urządzenie będzie po prostu pracować na sucho. Może to prowadzić do jego uszkodzenia.

Zalecane ciśnienie urządzenia

Ten parametr określa wartość wysokości w metrach, na jaką agregat może podnieść wodę. Przy określaniu wymaganego ciśnienia należy uwzględnić odległość tłoczenia wody poziomo oraz standardowe straty ciśnienia podczas jej transportu przez rurociąg.

Jeśli ten parametr oblicza się według uproszczonego wzoru, to jego wartość przyjmuje się jako jedną dziesiątą całkowitej długości poziomej magistrali. Na przykład jednej dziesiątej długości węża podłączonego do pompy do podlewania zielonych nasadzeń.

Na przykład przy urządzaniu studni o głębokości 10 metrów do dostarczania wody do domu położonego 12 metrów od ujęcia wody, pod warunkiem wprowadzenia jej na wysokość 4 metrów od ziemi, ciśnienie agregatu oblicza się, sumując wartości: 10+4+(12:10)=15,2 metra.

Aby jednak uzyskać dokładniejsze obliczenia, należy również uwzględnić średnicę rurociągu oraz straty ciśnienia przy podnoszeniu wody rurami, a także przy przejściu przez załamania i węzły. W końcu przy niewystarczającym ciśnieniu ciśnienie na wyjściu będzie niskie. Z tego powodu przy urządzaniu systemów poboru wody wybiera się pompy zdolne do utrzymania ciśnienia w systemie w granicach 2-6 bar.

Nie warto do potrzeb domowych wybierać agregatów o wyższych parametrach, ponieważ tworząc zwiększone obciążenia, mogą spowodować szybkie zużycie rurociągu i armatury sanitarnej

Przy wyborze sprzętu należy również wziąć pod uwagę:

• zakres temperatur roboczych;
• poziom hałasu generowany podczas pracy.

W sprzedaży dostępne są modele elektryczne oraz agregaty na paliwo ciekłe. Pierwsze zasilane są wyłącznie z sieci elektrycznej. Mogą być dwufazowe i trójfazowe. Drugie – wyposażone są w silnik spalinowy. Jako paliwo używają oleju napędowego lub benzyny.

Obecność automatyki znacznie podnosi koszt sprzętu. Ale wysoka cena zautomatyzowanych mechanizmów, posiadających wysoki poziom ochrony elektrycznej, w pełni się zwraca, ponieważ urządzenia tego typu bardziej precyzyjnie reagują na zmiany sytuacji i zużywają mniej energii elektrycznej.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przegląd wideo pompy do podnoszenia ciśnienia:

Opcja aranżacji systemu z wykorzystaniem urządzenia podnoszącego ciśnienie wody:

Asortyment sprzętu pompującego jest dostępny na rynku w szerokiej gamie. Jednak specjaliści zalecają zakup w autoryzowanych sklepach. Tam pomogą wybrać optymalny wariant w zależności od warunków technicznych obiektu i zapewnią gwarancję serwisową, co jest szczególnie istotne przy zakupie drogiego sprzętu.

Czy chciałby Pan opowiedzieć o tym, jak wybierał Pan pompę wysokiego ciśnienia, lub o zastosowaniu tego typu sprzętu w praktyce? Prosimy pisać w bloku komentarzy poniżej. Tutaj również można zadać pytania lub podzielić się ciekawymi faktami.