Princip fungování a konstrukce typické čerpací stanice vodovodu

Věřte, rodinný dům lze vybavit tak vysokou úrovní komfortu, že bydlet v něm bude mnohem pohodlnější než v městském bytě. V každém případě vodovod lze používat s nemalým pohodlím. Stejně tak k získání vody bude stačit pouze otevřít kohoutek, což zatím není příliš slučitelné s příměstskou infrastrukturou, souhlasíte?

Ale to není vůbec žádná „růžová“ představa. K uskutečnění záměru stačí do schématu vodovodu zahrnout čerpací stanici. Ta za majitele odvede obrovský objem nelehké fyzické práce. Pravda, pro její správné připojení a provoz je třeba dobře znát zařízení vybavení.

Nabízíme vám cenné informace o specifikách použití uvedené techniky. Náš článek pomůže pochopit princip činnosti čerpací stanice a seznámí s pravidly instalace. Námi uvedené informace jsou doplněny velmi srozumitelnými schématy, fotografiemi a video návody.

Zařízení stanice pro dodávku vody

Pro organizaci vodovodu v rodinném domě obchody nabízejí čerpací stanice ve formě kompaktního bloku skládajícího se z hydroakumulátoru, automatické řídící jednotky a elektrického čerpadla. Také je možné sestavit podobné zařízení pro dodávku vody z jednotlivých dílů a vybavení.

Oba varianty jsou přijatelné, ale je lepší vybrat hotový komplet se zárukou výrobce. To vyjde levněji a je praktičtější při dalším servisu.

Základní pracovní součásti

Podle konstrukce se čerpací stanice vodovodu smontovaná v továrních podmínkách liší od povrchového čerpadla přítomností systému řízení podle hodnot tlaku.

Součástí jsou následující funkční komponenty:

1. Povrchové elektrické čerpadlo.
2. Hydroakumulátor s vsuvkou a vnitřní gumovou “hruškou”.
3. Manometr.
4. Tlakový spínač.
5. Spojovací armatura.

Pro odběr vody se k ní připojuje sací trubka se zpětným ventilem a síťovým filtrem. K výstupnímu otvoru zařízení se připojuje hlavní potrubí, které dopravuje přečerpávanou kapalinu k odběrným místům. Pokud má stanice vestavěný filtr a ventil, sací hadici není nutné jimi doplňovat.

Čerpací stanice představuje komplex zařízení, zahrnující hydroakumulátor, tlakový spínač, manometr a samotné povrchové elektrické čerpadlo. Pokud existuje možnost provozu jednotky v režimu “suchého chodu”, doporučuje se zakoupit automatická čerpadla vybavená regulátorem průtoku a blokem automatizace (+).

Hydraulický membránový zásobník spolu s odstředivým čerpadlem je schopen udržovat v domovním vodovodu tlak 1,5 atmosféry. To je zcela dostačující pro stabilní provoz všech domácích spotřebičů, které se instalují v rodinných domech. Navíc většina modelů hydroakumulátorů je konstruována na maximální tlak 4,5 atmosféry, což s rezervou postačuje i pro dvou až třípatrový dům.

Automatická stanice je kompaktní a nevyžaduje těžké betonování plochy pod zařízením. Jejím největším prvkem je nádrž na akumulaci vody. K její instalaci je však kvůli provoznímu hluku zapotřebí samostatná místnost. Nejčastěji se celá sestava montuje v přízemí nebo v suterénu, kde je nejpohodlnější její provoz a údržba.

Čím větší je kapacita nádrže hydroakumulátoru, tím méně často bude muset motor čerpadla najíždět do provozu a tím menší bude jeho opotřebení (+).

Poněkud dražším, ale zcela rozumným řešením pro umístění zařízení může být keson, ve kterém může být umístěn jak celý komplex agregátů, tak i čerpadlo s automatikou bez hydroakumulátoru instalovaného v domě. Rozpočtová varianta umístění stanice na chatě předpokládá vybudování samostatného pavilonu, který chrání agregát před nepříznivými atmosférickými vlivy.

Práce a vlastnosti řídící jednotky

Úkolem automatizace řídicí čerpací stanice je sledování tlaku v systému a zapínání/vypínání motoru hydraulického čerpadla podle potřeby. K tomu řídicí jednotka obsahuje manometr a relé. První kontroluje aktuální tlak, druhé ovládá čerpadlo.

Hlavními prvky relé jsou dvě pružiny. Větší je nastavena na sepnutí obvodu při nejnižším tlaku v membránové nádrži, když je v ní málo vody. Menší řídí maximální tlak a rozpojuje obvod při jeho dosažení.

Tlakové relé automaticky spouští čerpadlo stanice, když tlak klesne například na 1,4 baru, a vypíná při dosažení maximální hodnoty stanovené výrobcem. Nedoporučuje se měnit tovární nastavení relé, protože jsou navržena pro možnosti uzavíracích armatur.

Při nákupu čerpací stanice pro práci v okruzích s možností krátkodobého provozu bez vody je nutné věnovat pozornost přítomnosti zařízení regulátoru průtoku.

Je určen k ochraně motoru před přehřátím v případě nedostatku vody v odběru. V takových agregátech je řídicí jednotka zaměřena nikoli na mezní hodnoty tlaku, ale na pokles průtoku.

V tom, jak správně vybrat čerpací stanici pro vybavení chaty, vám pomůže náš navrhovaný článek. Kromě cenných doporučení kupujícím zařízení obsahuje také hodnocení nejlepších nabídek na tuzemském trhu.

Interakce čerpadla s hydroakumulátorem

Kapacita membránové nádoby se volí s ohledem na objem spotřeby vody. Pro pár zcela postačí varianta o objemu 25–40 litrů, pro rodinu o několika lidech bude nutné zvolit zařízení od 100 litrů.

Nádoby menší než 15 litrů se doporučuje kupovat pouze pro sezónní použití na chatě. Kvůli neustálému čerpání vody se membrána v nich rychle opotřebovává.

Do hydroakumulátoru je v počátečním stavu přes vsuvku (vzduchový ventil) natlakován vzduch, který vytváří tlak 1,5 atm. Během provozu je do membrány pod tlakem čerpána voda, která stlačuje vzdušnou “rezervu”. Při otevření kohoutku vytlačuje stlačený vzduch vodu.

Má se za to, že čím větší kapacita, tím déle vydrží čerpací zařízení, protože počet cyklů zapnutí/vypnutí se sníží. Nicméně nádoba s velkým objemem stojí nemalé peníze.

Podle pravidel se hydroakumulátor volí na základě výpočtů, vycházejících z hodnot tlaku zapnutí a vypnutí udaných výrobcem, skutečné spotřeby vody při současně otevřených odběrných místech.

Zásoba kapaliny v hydraulické nádobě obvykle tvoří asi třetinu celkového objemu. Veškerý zbývající prostor je vyhrazen pro stlačený vzduch, který je potřebný pro udržení stálého tlaku vody v potrubí.

Pokud je hydroakumulátor vestavěn do systému zásobování vodou za účelem minimalizace rizik spojených s hydraulickými rázy, lze zvolit nádobu menší velikosti. V tomto případě není důležitý objem, ale přítomnost membrány a vzduchu za ní. Právě ty v případě potřeby absorbují ráz a zmírní jeho následky.

Výkon čerpadla musí odpovídat objemu membránové nádoby (pro objem 20–25 l se doporučuje použít čerpadlo s výkonem 1,5 m³/h, pro 50 litrů – 2,5 m³/h, a pro nádrž o objemu 100 l – nejméně 5 m³/h).

Automatická čerpací stanice pracuje ve dvou cyklech:

1. Nejprve je čerpadlem z vodního zdroje čerpána voda do hydroakumulátoru, čímž se v něm vytváří přetlak vzduchu.
2. Při otevření kohoutku v domě se membránová nádoba vyprázdní, načež automatika znovu spustí čerpací zařízení.

Konstrukce hydroakumulátoru pro čerpací stanici zásobování vodou je velmi jednoduchá. Skládá se z kovového tělesa a utěsněné membrány, která rozděluje vnitřní prostor na dvě části. V první z nich je vzduch, do druhé je čerpána voda.

Čerpadlo čerpá kapalinu do membránové nádoby pouze tehdy, když tlak v systému klesne na hodnotu kolem 1,5 atm. Po dosažení nastavené maximální hodnoty tlaku se stanice vypne (+).

Po naplnění tlakové nádoby relé vypne čerpadlo. Otevření kohoutku u umyvadla vede k tomu, že voda vytlačovaná tlakem vzduchu na membránu začne postupně přetékat do vodovodního systému. V okamžiku, kdy je nádrž vyprázdněna natolik, že tlak slábne, se čerpadlo opět zapne a spustí nový cyklus čerpací stanice.

Při prázdné nádrži se membránová přepážka zmačkne a přitiskne k přírubě vstupního potrubí. Po zapnutí hydročerpadla se membrána narovná tlakem vody, stlačuje vzduchovou část a zvyšuje v ní tlak vzduchu. Právě tato interakce plyn-kapalina přes měnící se bariéru je základem principu činnosti membránové nádrže čerpací stanice.

Kritéria výběru zařízení

Čerpací stanice továrního uspořádání jsou dodávány s povrchovým hydročerpadlem, často s vnitřním nebo vnějším ejektorem. Tlakové nádoby však lze použít také s ponorným čerpacím zařízením, ale používá se pro ně poněkud odlišný technický termín “čerpací systém”.

V případě práce v tandemu se stanicí mohou být membránové nádrže objemově menší než tlakové nádrže pro systémy s ponornými čerpadly. Je to proto, že u ponorných čerpacích agregátů je povolený počet zapnutí/vypnutí za hodinu nižší než u povrchových čerpacích strojů.

Čerpací stanice, plně připravené k provozu ve výrobním závodě, je třeba pouze připojit k příslušným potrubím a elektrickému napájení (+)

Povrchová čerpadla, mající vnitřní ejektor, mají vážná omezení hloubky odběru vody. Jsou schopna zvednout vodu pouze ze 7–8 metrů. Poskytují však silný vodní tlak na výstupu s výškou vodního sloupce 40–60 metrů (4–6 bar).

Vnitřní ejektor se nebojí vzduchových kapes. Nejprve pročerpá vzduch bez jakýchkoli negativních následků pro sebe, a poté začne do systému čerpat samotnou vodu ze studny.

Hlavní nevýhoda stanic s vnitřním ejektorem je vysoká hlučnost při provozu. Pokud se tyto modely čerpacího zařízení pro autonomní zásobování vodou plánují instalovat v soukromém domě, doporučuje se to provádět pouze v technických místnostech s dobrou zvukovou izolací.

Použití externího ejektoru umožňuje odebírat vodu z hloubek až 50 metrů. Tato čerpadla jsou úspornější, ale mají nízkou účinnost (ne více než 40%). Zato vydávají mnohem méně hluku než analogy s vestavěným ejektorem.

Výběr typu čerpacího agregátu pro stanici závisí na kvalitativních charakteristikách plánovaného média k přečerpávání:

Určení místa pro stanici vodovodu

Při výběru umístění čerpací stanice je nutné se řídit charakteristikami hydročerpadla. Každých deset metrů vodorovného potrubí mezi zdrojem vody a čerpadlem snižuje jeho sací schopnost o 1 m.

Pokud se předpokládá jejich vzdálenost větší než deset metrů, je třeba zvolit model čerpacího agregátu s větší sací hloubkou.

Automatickou stanici systému autonomního zásobování vodou lze umístit:

• venku v kesonu u studny;
• v účelově postaveném zatepleném pavilonu pro čerpací zařízení;
• v suterénu domu.

Stacionární venkovní varianta zahrnuje vybudování kesonu a položení od něj tlakového potrubí k domu pod úroveň mrazu v půdě. Při zařizování celoročně používaného potrubí je jeho položení pod hloubku sezónního promrzání povinné.

Při zařizování dočasných letních tras na dobu pobytu na chatě se potrubí neukládá hlouběji než 40 – 60 cm nebo se pokládá na povrchu.

Teplý větraný suterén s protihlukovou izolací je ideálním místem pro montáž čerpací stanice, tam v zimě určitě nezmrzne ani ona, ani potrubí (+)

Pokud se stanice namontuje v suterénu nebo podsklepení, není třeba se obávat zamrznutí čerpadla v zimě. Stačí pouze položit sací potrubí pod hranici promrzání půdy, aby v silných mrazech nezmrzlo.

Nejednou se vrtá studna přímo v domě, čímž se podstatně zkracuje délka potrubí. Ale ne v každém domě je takové vrtání možné.

Instalace čerpacích stanic vodovodu v samostatné budově je možná pouze v případě provozu zařízení v období kladných teplot. Nicméně pro oblasti s velmi nízkými zimními teplotami je nutné tuto variantu, určenou pro celoroční provoz, zateplit nebo zařídit topný systém. Je lepší instalovat čerpací stanici přímo do vytápěného domu.

Při výběru místa pro umístění vodovodní stanice je nutné zohlednit teplotní limity uvedené v jejím pasu výrobcem:

Parametry tlaku v hydroakumulátoru

Pro správnou funkci domácích sanitárních zařízení ve vodovodu domu je nutné udržovat tlak 1,4–2,6 atmosféry. Aby se membrána hydroakumulátoru neopotřebovávala příliš rychle, výrobci doporučují nastavit v něm tlak o 0,2–0,3 atm vyšší než ve vodovodu.

Tlak ve vodovodu jednopodlažního domu obvykle činí 1,5 atm. Od tohoto údaje je třeba vycházet při regulaci hydraulického zásobníku. Ale u větších obytných budov je nutné tlak zvýšit, aby voda byla ve všech nejvzdálenějších kohoutcích od stoupacího potrubí. Zde jsou zapotřebí složitější hydraulické výpočty s ohledem na délku a konfiguraci potrubí a také počet a typ sanitárních zařízení.

Zjednodušeně lze potřebný tlak pro vnitřní vodovod vypočítat podle vzorce:

(H+6)/10,

kde «H» je výška od čerpadla k nejvyššímu místu dodávky vody do sanitárního zařízení v nejvyšším patře domu.

Pokud však vypočtená hodnota tlaku v autonomním vodovodu překročí přípustné parametry stávajících sanitárních a domácích spotřebičů, pak při nastavení takového tlaku tyto přístroje selžou. V takovém případě je nutné zvolit jiné schéma rozvodu vodovodního potrubí.

Regulace tlaku ve vzduchové části tlakové nádoby se provádí přes ventil vypouštěním přebytečného vzduchu nebo jeho dofouknutím automobilovou pumpou.

Možné poruchy v provozu zařízení

Pokud se čerpadlo zapíná příliš často a ihned vypíná, je nutné okamžitě zkontrolovat tlak vzduchu v tlakové nádobě. Při nízkých hodnotách bude nutné ji dofouknout. Problém však lze tímto způsobem odstranit pouze v případě, že membrána a těleso nádrže nejsou poškozeny. V takovém případě pomůže pouze kontaktování servisního střediska pro opraváře.

Ventil pro dofukování vzduchu je nejčastěji umístěn na opačné straně nádrže od přívodu vody, ale jsou možné i varianty z boku.

Pokud se na ventilu vzduchového ventilu tlakové nádoby objeví kapky vody, je třeba jej okamžitě odpojit od vodovodního systému. To je přímý příznak poškození membrány. Bez její výměny se v takové situaci neobejdete. Vzduch by se neměl dostávat do vodovodního systému rodinného domu přes membránovou nádrž.

Pokud se čerpadlo vůbec nechce zapnout, měli byste se podívat na nastavení tlakového spínače. Někdy bývá nastaven na příliš vysoký tlak. Možná je však i varianta s nasátím vzduchu do sací hadice, což vede k aktivaci ochrany proti chodu nasucho.

Přednosti čerpacího agregátu s hydroakumulátorem

Čerpací agregát je neoddělitelnou součástí autonomního systému zásobování vodou. Zajišťuje dodávku vody ze studny nebo vrtu, přičemž další rozvod vody po chatě se provádí pomocí samotného čerpadla, použití vodojemu nebo tlakové nádoby.

Hydropneumatické vodní čerpadlo a tlaková nádoba jsou určeny k udržování konstantního tlaku ve vnitřním vodovodním systému.

Použití pouze jednoho čerpadla při rozvodu vody po chatě je spojeno s mnoha problémy. Při takovém uspořádání autonomního zásobování vodou je čerpací zařízení nuceno se neustále zapínat/vypínat, což výrazně zkracuje jeho životnost. A v případě výpadku elektrického napájení zůstane obydlí zcela bez vody.

Aby se snížilo opotřebení čerpadel a zajistila bezpečnost domu v případě výpadků elektrické sítě, je do domovního vodovodního systému zařazen další zásobník. Může to být tlaková nádrž na půdě, ze které voda teče samospádem k sanitárním zařízením, nebo hydroakumulátor (též membránová nádrž nebo hydronádrž), který uměle udržuje tlak v síti.

V obou případech se čerpadlo zapíná pro vytvoření zásoby vody v nádrži. Pouze ve druhém případě je zásoba vytvářena automaticky řídicím systémem na základě tlakových parametrů. Zásobní nádrž umožňuje vytvořit rezervu vody pro případ výpadku elektřiny, zatímco systém s hydronádrží bez elektrické energie nebude fungovat vůbec.

Zásobník v plném stavu však má značnou hmotnost a při instalaci v podkroví vyžaduje zpevnění stropu a tepelnou izolaci.

Varianta s membránovou nádrží je pohodlnější a praktičtější. Princip fungování vodovodního systému s takovou čerpací stanicí je založen na umělém udržování vodního tlaku v potrubí. Samotné čerpadlo, které čerpá vodu z odběru, se zapíná pouze pro naplnění nádrže. Poté je voda do systému dodávána pomocí stlačeného vzduchu.

Hydročerpadlo čerpací stanice umístěné v suterénu pracuje na principu sání, což umožňuje jeho použití pouze v mělkých zvodních nebo u studní s přirozeným vztlakem vody.

Na rozdíl od varianty s expanzní nádrží je hydropneumatická jednotka kompaktnější. Použití membránového hydroakumulátoru navíc zaručuje absenci vodních rázů v síti a stálý tlak v potrubí vodovodu, a také zjednodušuje údržbu systému zásobování vodou v rodinném domě.

Jedinou nevýhodou čerpacích stanic s hydroakumulátorem je jejich závislost na elektřině. Akumulační nádrž na vodu má často malý objem 25–50 litrů. Čerpadlo se musí pro její naplnění často zapínat a při výpadku proudu vystačí zásoba vody jen na krátkou dobu. Aby se předešlo takovým situacím, je vhodné mít k dispozici autonomní generátor.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Z jakých hloubek je čerpací zařízení schopno vytáhnout vodu:

Video #2. Jak si sami sestavit čerpací stanici z domácího odstředivého čerpadla:

Video #3. Vše o principu činnosti hydroakumulátoru, který je součástí čerpací stanice:

Automatické autonomní systémy zásobování vodou umožňují při bydlení v rodinném domě nenamáhat se nošením vody v kbelících. Díky jednoduché konstrukci jsou čerpací stanice snadné na montáž i údržbu.

S jejich instalací si poradí prakticky každý. Naštěstí existuje mnoho konfigurací čerpacího zařízení různých typů s hydroakumulátory, takže pro každý dům lze vybrat optimální řešení.

Chcete se podělit o vlastní zkušenosti s používáním čerpací stanice, máte otázky nebo jste našli nedostatky v článku? Napište prosím komentáře do bloku níže.