Čerpací stanice vlastníma rukama: schémata zapojení a pravidla montáže

Čerpací stanice je skvělé zařízení, které umožňuje automatizovat proces odběru vody ze studny. Komplex technických zařízení aktivuje spuštění systému při potřebě doplnění zásob a v požadovaném okamžiku agregáty vypne. Neuvěřitelně se zvýší úroveň komfortu. Vždyť i na venkově je třeba si užívat vymoženosti civilizace, souhlasíte?

Avšak neuvěřitelně užitečné zařízení nestačí jen koupit, je třeba vědět, jak se provádí instalace a připojení. Nabízíme Vám přečíst si článek, který do nejmenších podrobností osvětluje všechny otázky. Tyto informace se hodí všem vlastníkům venkovských nemovitostí, ať už se čerpací stanice připojuje svépomocí, nebo jsou na její montáž najati zaměstnanci.

V našem článku se seznámíte s druhy čerpadel používaných v systémech odběru podzemní vody. Rovněž jsou zde uvedeny všechny možné varianty umístění zařízení a připojení k autonomnímu vodovodu. Informace jsou podloženy schématy, fotografickými materiály a videem.

Účel a uspořádání čerpací stanice

Stanice čerpacího zařízení plní dvě funkce – dodává vodu do vodovodního systému domu a automaticky v něm udržuje nastavený tlak.

To umožňuje vést rozvětvenou vodovodní síť a připojit k ní domácí spotřebiče – sprchový kout, bojler, myčku nádobí a pračku.

Typická konstrukce stanice zahrnuje:

• Čerpadlo;
• Hydroakumulátor;
• Blok automatizace;
• Vstupní sítový filtr – je nezbytný k zamezení vniknutí částic nečistot a možných znečištění do systému;
• Potrubí, hadice a potřebné fitinky.

Aby se zabránilo odtoku kapaliny ze systému při zastavení čerpadla nebo poklesu tlaku, instaluje se v oblasti odběru vody zpětný ventil. Je také potřeba zdroj odběru vody. K tomu se zřizuje studna nebo vrt.

Je možné použití nádrže (bazénu) s dováženou vodou a otevřených nádrží, pokud parametry agregátu umožňují přečerpávání znečištěné kapaliny.

Pokud se odběr provádí z přírodní nádrže (rybník, řeka, jezero), voda se používá pouze pro domácí potřeby a zalévání

Pokud se voda odebírá ze studny nebo vrtu, je nutné provést analýzu. Podle výsledků rozboru se určí, zda voda patří do kategorie pitné nebo užitkové

Čerpací stanice představuje kompaktní a zároveň funkční zařízení, které zajišťuje stabilní zásobování vodou rodinného domu

Podrobněji o konstrukci a principu činnosti čerpací stanice si můžete přečíst v našem dalším článku

Druhy používaných čerpadel

Hotové čerpací stanice jsou zařízení s povrchovým čerpadlem, které odebírá kapalinu ze studny pomocí podtlaku. Do konstrukce samotného čerpadla může být zahrnut ejektor, nebo může být externí – v tom případě je umístěn ve studni

Při vlastnoruční montáži a instalaci čerpací stanice lze však použít také ponorné nebo vrtné čerpadlo, zejména pokud je již k dispozici

Nejčastěji se používají hotové čerpací stanice, ve kterých jsou všechny hlavní prvky již sestaveny a nastaveny. Při instalaci stačí připojit napájecí kabel, odběrné a výtlačné potrubí.

Modely s vnitřním ejektorem

Stanice s vestavěným ejektorem jsou schopny zvedat vodu pouze z malé hloubky – až 8 m. Přitom však zajišťují silný tlak přesahující 40 m.

Nebojí se vniknutí vzduchu, proto není nutné před zahájením provozu plnit systém vodou – stanice nejprve přečerpá vzduch a poté začne dodávat vodu.

Vyznačují se dobrou výkonností a spolehlivostí. Nevýhodou je vysoká hladina hluku, a proto se v domě montují jen tehdy, pokud jsou k dispozici odhlučněné vedlejší místnosti.

Při montáži stanice s povrchovým ejektorovým čerpadlem je nutné brát v úvahu nejen hloubku vodní hladiny, ale i vodorovný úsek přiváděcího potrubí.

Modely s vnějším ejektorem

Stanice s vnějšími ejektory se zřizují při potřebě odběru kapaliny z velké hloubky – 20...50 m. V tomto případě je ejektor spuštěn do vrtu (studny) jako součást sacího uzlu. K němu jsou přivedeny dvě hadice ze zařízení – výtlačná a vakuová (sací).

První hadicí je kapalina přiváděna do ejektoru a vytváří oblast podtlaku v sací komoře, druhá hadice zvedá vodu z vrtu nahoru. Tyto agregáty se vyznačují nízkou hlučností. Nespotřebovávají mnoho elektrické energie, ale jejich účinnost dosahuje pouze 30–40 %.

Použití vnějšího ejektoru umožňuje vytvořit v přívodním potrubí potřebný tlak pro dopravu vody a výrazně zvýšit hloubku jejího odběru.

Ponorný typ čerpadel

Systémy s ponorným (vrtanovým) čerpadlem prakticky nevydávají hluk, odběr vody lze provádět z libovolné hloubky a při dostatečné vzdálenosti vrtu nebo studny od budovy. Nebojí se malých netěsností v potrubí a nasávání vzduchu.

Ponorná čerpadla jsou však poměrně drahá. Vyžadují čistou vodu – instalace výkonného filtračního systému problém řeší, ale v tom případě bude nutné jej pravidelně čistit. Opravy a údržba jsou ztíženy nutností zvednout agregát na povrch.

Nehodí se pro zdroje s obsahem nečistot ve vodě větším než 2 g na 1 m³ – filtry se rychle ucpávají a čerpadlo přestává fungovat (+)

Uspořádání a princip činnosti hydroakumulátoru

Startovací proud čerpadla překračuje provozní 3–5krát a má destruktivní účinek na jeho konstrukci. Proto životnost čerpadla závisí na počtu spuštění. Aby se to snížilo, do systému se vždy instaluje membránový hydroakumulátor.

V domácím vodovodním systému plní následující funkce:

• Chrání čerpadlo před opotřebením a prodlužuje jeho životnost – díky zásobě kapaliny v membránové komoře se počet zapnutí agregátu výrazně snižuje.
• Udržuje v potrubí stálý tlak a chrání před výkyvy tlaku.
• Zabraňuje vzniku vodních rázů v systému, které mají ničivý účinek na připojená zařízení a potrubní armatury.
• Zajišťuje určitou rezervu vody pro případ výpadku elektrického proudu.

Přístroj představuje hermeticky uzavřenou nádobu, jejíž vnitřní objem je rozdělen pružnou membránou na dvě komory. Jedna je naplněna vzduchem a druhá je určena pro čerpání vody.

Stlačený vzduch v hydroakumulátoru vytlačuje vodu a po určitou dobu udržuje tlak i při výpadku elektrického proudu

Hydroakumulátor funguje následovně. Voda je čerpána do pružné komory, dokud není dosaženo horní hranice tlaku. Poté se čerpadlo vypne.

Tlak v systému je udržován vzduchovou vrstvou v hydroakumulátoru, stlačený vzduch plní roli tlumiče. Když se objem vody sníží (spotřebou) a tlak klesne na nastavenou spodní hranici, čerpadlo se znovu zapne a naplní hydroakumulátor vodou.

Hydroakumulátor se vybírá na základě výpočtů, které zohledňují počet obyvatel, počet odběrných míst vody, maximální povolený počet spuštění čerpadla a jeho výkon, a požadovaný tlak v systému.

Nedostatečný pracovní objem nádrže povede k neustálému spouštění čerpadla a jeho opotřebení. Nádrž s nadměrnou kapacitou hrozí stagnací vody a snížením její kvality, což má škodlivý vliv na vnitřní povrch membrány.

Řídicí jednotka čerpací stanice

Standardní sada řídicích zařízení čerpací stanice se skládá z nátrubku, tlakového spínače a manometru a instaluje se na výtlačné potrubí.

Manometr slouží ke kontrole aktuálního tlaku v systému, zatímco relé je nejdůležitějším prvkem řízení čerpací stanice. Řídí přívod vody do tlakové nádoby podle nastavených parametrů a zajišťuje automatický režim provozu čerpadla, jeho zapínání a vypínání.

Hlavní pracovní prvky relé jsou pružiny minimálního a maximálního tlaku, které se aktivují při dosažení tlaku v síti nastavené hodnoty. Při nízkém tlaku se pružina uvolní a sepne kontakt, který spouští motor čerpadla.

Překročení tlaku ji stlačí a při dosažení maximálního prahu se kontakt rozpojí. Čerpadlo se vypne a přívod vody se zastaví.

Blok automatiky – složitější zařízení s rozšířenými možnostmi. Kromě spínání elektrických obvodů při reakci na zvýšení a snížení tlaku chrání automatický blok systém před chodem nasucho.

Při výběru řídicího zařízení pro stanice odčerpávající vodu z mělkých jam je lepší upřednostnit variantu s ochranou proti chodu nasucho.

Ochrání čerpadlo před přehřátím a vypne jej, pokud z nějakého důvodu (nečistoty, pokles hladiny kapaliny ve zdroji pod sací místo) přestane do systému přitékat voda.

Citlivými prvky tlakového relé jsou dvě pružiny. Větší se nastavuje na minimální tlak, menší na rozdíl mezi minimálním a maximálním tlakem.

Provoz čerpací stanice probíhá v cyklech, z nichž každý lze rozdělit do dvou fází:

1. Zapne se čerpadlo a zvedne vodu ze zdroje. Ta naplní systém a hydraulický zásobník až do okamžiku, kdy tlak překročí horní práh. Poté tlakové relé vypne motor čerpadla a přívod vody se zastaví. Čerpací stanice přejde do režimu spánku.
2. Při zapnutí spotřebičů (otevření kohoutků, použití zařízení spotřebovávajících vodu) voda přitéká z nádrže hydroakumulátoru. Odběr kapaliny z hydrobaku probíhá až do poklesu tlaku na spodní práh. To vyvolá nové zapnutí čerpadla a vzestup vody.

Počet cyklů za hodinu nesmí překročit omezení maximálního počtu zapnutí, které je přípustné pro používané čerpadlo.

Výhody použití čerpací stanice

Zařízení autonomního zásobování vodou ve vlastním domě zajišťuje nezávislost a komfort.

Čerpací stanice poskytuje následující výhody:

• Zvyšuje účinnost systému zásobování vodou.
• Zvyšuje bezpečnost provozu zařízení a potrubí.
• Zajišťuje určitou (závisí na kapacitě hydrobaku) zásobu vody a její dodávku i při výpadku elektrického napájení.
• Udržuje konstantní tlak a stabilitu tlaku vody.
• Prodlužuje životnost spotřebičů a domácích zařízení připojených k systému zásobování vodou.
• Automatický režim provozu (včasné zapínání a vypínání čerpací jednotky) snižuje opotřebení zařízení a náklady na elektrickou energii.
• Možnost výběru místa montáže jednotky.
• Má kompaktní rozměry a nízkou hmotnost.
• Je snadno montovatelná.

Na venkově, v chatových a rekreačních oblastech komunikační sítě zásobování vodou často trpí nízkým tlakem a nestabilním průtokem.

V tomto případě lze čerpací stanici připojit ke stávajícímu hlavnímu vodovodnímu řadu – to vyřeší problémy s poklesem tlaku a nedostatkem průtoku ve vodovodu.

Použití čerpací stanice v schématu autonomního zásobování vodou nejen výrazně zvýší úroveň komfortu bydlení, ale také podstatně prodlouží životnost zařízení instalovaných ve vodovodu.

Technologie montáže čerpacího zařízení

Než začnete s montážními pracemi, je třeba rozhodnout o místě umístění čerpacího zařízení.

Krok #1 – výběr místa umístění

Při plánování umístění jednotky je třeba zvážit, že:

• Umístění čerpací stanice v bezprostřední blízkosti zdroje vody zajišťuje stabilní sání a plynulý chod zařízení.
• Místo instalace by mělo být suché a teplé, dobře větrané.
• Zařízení by se nemělo dotýkat stěn.
• Je nutné zajistit volný přístup pro opravy a preventivní prohlídky.

Variantu instalace čerpací stanice s povrchovou přečerpávací jednotkou, zejména s vnitřním vyhazovačem, je třeba pečlivě promyslet, protože takový systém má vysokou hladinu hluku.

Existuje několik možností montáže. Pojďme se na ně podívat podrobněji.

Varianta #1 – v domě

Nejoptimálnějším místem pro správné fungování stanice je vytápěná místnost. Ideální je, pokud má dům zvukově izolovanou kotelnu.

Krajní možností je instalace zařízení v místnostech společného užívání (chodba, koupelna, předsíň, komora). V tomto případě se však umísťuje dále od ložnic a zajišťuje se zvuková izolace – například se vytvoří plášť nebo skříň.

Za nejlepší variantu uspořádání čerpací stanice lze považovat její instalaci v samostatné místnosti v domě s vrtem přímo pod budovou.

Varianta #2 – ve sklepě

Poměrně často se čerpací stanice zřizuje v suterénu nebo sklepě. Je však nutné zajistit optimální podmínky pro umístění zařízení – místnost musí být zvukově, tepelně a vodotěsně izolována.

Lze vytvořit speciální box v podzemí s přístupem k zařízení přes průlez.

Teplý upravený sklep s dobrou hydro- a zvukovou izolací a větráním je ideální pro instalaci čerpacího zařízení.

Varianta #3 – ve studni

Čerpací stanice se instaluje na speciálně upravené plošině ve studni. Hloubka instalační plochy musí být taková, aby všechno zařízení bylo pod úrovní mrazu. Samotná studna se shora izoluje.

Nevýhodou tohoto schématu je ztížený přístup k zařízení.

Při dostatečné šířce a hloubce studny a také výkonu čerpadla lze stanici instalovat do studny na speciální konzolu nebo plošinu.

Varianta #4 – v kesonu

Kolem vrtu se zřídí místnost dostatečné šířky pro pozdější údržbu, zahloubená pod úroveň mrazu půdy. U povrchu země se keson zakryje a izoluje, přičemž zůstane pouze malý průlez pro údržbu.

Zařízení šachty umožní použít čerpadlo s vestavěným ejektorem v případě, kdy hloubka hladiny vody od povrchu země činí 9–11 metrů.

Instalace agregátu v kesonu vrtu zajišťuje ochranu zařízení před mrazem a úplnou zvukovou izolaci.

Varianta #5 – v samostatné budově nebo přístavbě

V tomto případě nebude v domě slyšet hluk. Pouhé zateplení takové místnosti však nebude stačit, bude potřeba i vytápění. To vede k dodatečným nákladům na elektřinu a provedení topného systému.

Při instalaci stanice s ponorným čerpadlem není problém s odhlučněním. Všechny prvky systému, kromě samotného čerpadla, se instalují v libovolné vytápěné místnosti domu.

Instalace čerpací stanice v pavilonu vybaveném venku ochrání před hlavní nevýhodou tohoto typu zařízení – hlukem během provozu

Po rozhodnutí o místě instalace stanice čerpacího zařízení se přistupuje k její montáži.

Krok #2 – provedení přípravných prací

Připraví se pevný základ pro čerpací agregát – betonový, cihlový nebo dřevěný, povrch pod instalací se vyrovná. Lze použít speciální kovový konzol.

Protože čerpadlo při práci poměrně silně vibruje, vznikají ve spojích potrubí vůle a objevují se netěsnosti. Pro snížení vibrací a jejich destruktivního účinku se pod podpěry čerpadla umisťují pryžové podložky nebo rohož a samotné zařízení se pevně upevní – nožky se přišroubují kotevními šrouby.

Hlavní podmínkou nepřetržitého provozu stanice čerpacího zařízení je nerušený přívod kapaliny od zdroje.

Hlavním problémem, který je třeba vyřešit při celoročním zásobování vodou, je ochrana před zamrzáním. Proto se pod potrubí hloubí rýha – od základů až po studnu nebo keson (šachtu) vrtu.

Rýha by měla být v půdorysu rovná, ideálně bez ohybů a zákrut, aby se nesnižoval tlak. Aby se vyloučil vliv záporných teplot na trubky, zakopávají se pod úroveň promrzání půdy v dané lokalitě.

Při vytváření rýhy je nutné zohlednit sklon 0,03 směrem k odběru vody pro vypouštění kapaliny z potrubí v období konzervace.

Při blízko umístěných podzemních vodách se vodovod pokládá nad kritickou úroveň, ale v tomto případě se izoluje a navíc se používá topný kabel. Rovněž vážná tepelná izolace a vytápění bude vyžadováno, pokud je vodovod vyveden nad úroveň terénu.

Pokud potrubí vede vzduchem nebo je uloženo mělce, je nutné vytápění a vážné zateplení

Krok #3 – sestavení odběrného uzlu vody

Vodárenský uzel závisí na typu použitého čerpadla.

• Při standardním schématu zapojení – stanice s povrchovým čerpadlem a vestavěným ejektorem – je to zpětný ventil s síťovým filtrem připojený k polypropylenové trubce přes spojku.
• Instalace s externím ejektorem. Na sací oddělení ejektoru se našroubuje zpětný ventil s síťovým filtrem, shora se připojí dvě trubky.
• Při použití ponorného (vrtného) čerpadla je filtr hrubého čištění součástí jeho konstrukce. Proto se k agregátu připojí zpětný ventil a trubka. Čerpadlo má značnou hmotnost, proto se zavěšuje na pevné lano.

Uzel se spustí do potřebné hloubky s ohledem na to, že minimální vzdálenost od něj ke dnu zdroje je 1 m při použití povrchových čerpadel a 0,5 m pro ponorné (vrtné).

Mějte také na paměti, že hladina vody se v průběhu roku mění – v létě klesá. Pokud je sací hloubka na hranici, můžete v tomto období přijít o dodávku vody úplně.

V závislosti na průměru vrtu se konstrukce ejektorové jednotky liší. Cirkulace vody probíhá buď dvěma trubkami, nebo na principu trubka v trubce.

Krok #4 – montáž povrchových prvků stanice

Principiálně se schémata instalace čerpací stanice liší v závislosti na tom, jaké čerpadlo se používá.

Základní pravidlo: každé přídavné zařízení se instaluje přes kulové kohouty s americkým spojem a zpětné ventily. To umožní zařízení sejmout pro výměnu nebo opravu bez nutnosti vypouštět všechnu vodu ze systému.

Je třeba také zajistit možnost vypuštění vody ze systému – k tomu se v potrubí vytvoří odbočka instalací T-kusu, ke kterému se připojí vypouštěcí kohout.

Na přívodní potrubí je vhodné nainstalovat hrubý filtr. Na výtlačné potrubí (do vedení k odběratelům) – jemný filtr.

Montáž hotové stanice povrchového typu není složitá, protože hlavní prvky systému jsou již vzájemně propojeny. Představuje tlakovou nádobu s nainstalovaným elektrickým čerpadlem a řídicí jednotkou.

Kromě hlavní armatury se do takového systému instaluje zařízení pro naplnění vodou před prvním spuštěním. Podobně jako u vypouštěcího zařízení se do potrubí vloží T-kus s připojeným kulovým kohoutem a nálevkou.

Při montáži potrubí je třeba všechna spoje těsnit lnem, PTFE páskou nebo těsnicí pastou, aby se zabránilo nasávání vzduchu do systému

Více informací o vlastnostech výběru čerpací stanice a hodnocení nejlepších nabídek na trhu podle názorů majitelů zařízení naleznete v tomto článku.

V ostatních případech se prvky systému montují samostatně. Při instalaci povrchové stanice se potrubí (nebo dvě potrubí, pokud se používá externí ejektor) od vrtu připojí k čerpadlu.

Dále se instaluje tlaková nádoba a řídicí jednotka. U stanice s ponorným čerpadlem to jsou všechny hlavní povrchové prvky v schématu. Nejpohodlnější je k tomu použít 5vývodovou spojku, která se namontuje na výtlačné potrubí na vhodném místě. Do ní se zašroubuje tlakový spínač a manometr.

K bočnímu vstupu spojky se připojí tlaková nádoba. Pro usnadnění údržby se připojuje přes kulový kohout s americkým spojem a je zajištěno vypouštění.

Provádějí připojení spotřebitelů k čerpací stanici. Nejčastěji je prvním prvkem rozdělovací kolektor studené vody.

Takový systém je méně citlivý na vnikání vzduchu, avšak všechny spoje musí být těsné.

Krok #5 – první spuštění stanice

Elektrický motor čerpadla má velký výkon, proto je lepší zajistit stanici čerpacího zařízení vlastní napájecí linkou, vytvořit uzemnění a nainstalovat stabilizátor napětí.

Kontroluje se tlak vzduchové komory hydroakumulátoru. Měl by být o 10 % nižší než tlak pro zapnutí čerpadla. Toto nastavení se však provádí v provozním režimu. Předběžně je nutné dosáhnout následujících hodnot: pro hydroakumulátor o objemu 20-30 l – 1,4…1,7 baru, o objemu 50-100 l – 1,7…1,9 baru.

Před prvním spuštěním zařízení s povrchovým čerpadlem naplní pracovní část systému vodou. Za tím účelem odšroubují zátku z plnicího otvoru, který se nachází v horní části čerpadla.

Pokud je v potrubí k dispozici plnicí nálevka, je lepší ji použít. Kapalina se nalévá až do úplného naplnění, dokud nezačne přetékat. Poté se otvor (ventil) pevně uzavře.

Při plnění systému kapalinou přes plnicí otvor čerpadla je vhodné použít běžnou nálevku.

Postup spuštění:

1. Čerpadlo se připojí k elektrické síti.
2. Ventil plnicí nálevky potrubí s povrchovým čerpadlem se mírně pootevře, aby se odstranily zbytky vzduchu, který se dostal do systému.
3. Zapne se agregát – během 2-3 minut by měla z výstupního otvoru tlakového potrubí (nebo otevřeného kohoutku vodovodu) začít téct voda.
4. Pokud kapalina neteče, čerpací zařízení se vypne, doplní se voda do systému a znovu se zapne.

Po úspěšném spuštění je třeba zařízení „zajet“ a v případě potřeby upravit nastavení hydraulického bloku a tlakového spínače.

Základní pravidla provozu

Po uvedení čerpací stanice do provozu se provádí její periodická údržba. Je nutné včas čistit filtr hrubého čištění. Bez toho se výkon zařízení postupně snižuje, voda teče trhaně a zcela ucpaný filtr povede k režimu „suchého běhu“ a odstavení systému.

Frekvence čištění závisí na obsahu nečistot v čerpané vodě.

Informace o často se vyskytujících poruchách čerpací stanice a o způsobech jejich odstranění si můžete přečíst v následujícím článku.

Jednou měsíčně, nebo po dlouhé odstávce, zimní konzervaci nebo opravách, se kontroluje tlak ve vzduchové komoře hydroakumulátoru. Pokud je to nutné, dočerpá se vzduch.

Při používání stanice pouze v letním období je nutné před příchodem mrazů vypustit z celého systému vodu.

Závěry a užitečné video k tématu

Základní pravidla připojení čerpací stanice vám předvede video:

Instruktážní video o nastavení a provozu čerpací stanice:

Jak vyrobit čerpací stanici na bázi ponorného čerpadla:

Správná instalace čerpací stanice zajistí rodinnému domu vodovod s parametry, které se vyrovnají městskému bytu – stálý tlak a dostatečný průtok.

Aby systém fungoval co nejefektivněji, měli byste se před výběrem a montáží zařízení poradit s odborníkem a provést orientační výpočet.

Pokud máte zkušenosti s vlastní montáží a instalací čerpací stanice, podělte se prosím o své znalosti v komentářích k tomuto článku. Pokud máte po přečtení materiálu dotazy, neváhejte je položit v komentářích níže.