Visokotlačna vodna črpalka: načelo delovanja, vrste, pravila izbire in uporabe

Prebivalci primestnih naselij, katerih ozemlja niso priključena na centralne vodovodne vode, rešujejo vprašanje oskrbe z vodo z vzpostavitvijo avtonomnih sistemov. Pri uresničevanju te naloge ima visokotlačna vodna črpalka ključno vlogo. Njena glavna naloga je stabilizirati tlak v sistemu.

Povedali vam bomo, kakšen izbor vodnih črpalk ponuja trg in po katerih merilih izbrati opremo. Seznanili vas bomo z vodilnimi proizvajalci v segmentu. Pri nas boste izvedeli o konstrukcijskih značilnostih naprav, ki so osnova delitve na vrste.

Za lažje razumevanje informacij smo besedilo dopolnili z uporabnimi shemami, izbori fotografij in video vodniki.

Namen in vrste agregatov

Ne glede na to, od kje se črpa voda – iz bližnjega vodnega telesa, posebej urejene vrtine, vodnjaka – je mogoče avtomatsko dovajanje vode na parcelo izvesti z običajno črpalko.

Toda za normalno delovanje gospodinjskih aparatov mora biti tlak vode v sistemu najmanj 2,5 atmosfere in ne sme preseči 6 atmosfer. Tega parametra pa je mogoče doseči le z vzpostavitvijo sistema za vzdrževanje konstantnega tlaka. V ta namen se uporabljajo različne vrste visokotlačnih vodnih črpalk.

Kdaj je potrebna visokotlačna črpalka?

Naprava za dvigovanje in vzdrževanje tlaka vode v avtonomnem sistemu se uporablja, kadar je tlak tako nizek, da vode ni mogoče uporabiti za delovanje gospodinjskih aparatov.

Namestitev črpalke je dopustna, vendar ni posebej priporočljiva za stabilizacijo tlačnih parametrov v stanovanjskem krogu, če stanovalci občutijo dejansko pomanjkanje vode.

Ta vrsta vodnih črpalk je namenjena dvigovanju tlaka v individualno urejenem vodovodu, če moč črpalke za dvigovanje vode ne zadostuje za zagotavljanje normalnega tlaka.

Uporaba naprave bo aktualna, če tlak v sistemu ne presega 1 – 1,5 atmosfere. Majhno napravo je mogoče namestiti tako na glavni cevovod kot na izhod do posameznega gospodinjskega aparata. Na primer, priključiti na cev, ki dovaja vodo v bojler ali pralni stroj.

V prvem primeru bo treba kupiti močno napravo z dobrimi obratovalnimi lastnostmi, v drugem pa zadostuje namestitev majhne avtomatske črpalke z nizko močjo.

Delovanje naprave lahko poteka s pomočjo:

• Ročnega upravljanja – pomeni neprekinjeno delovanje naprave ne glede na to, ali se v tistem trenutku dovaja voda, vendar pod pogojem, da se napravo ročno izklopi. Uporablja se pri vgradnji talnega ogrevanja, kjer je potrebno stalno vzdrževanje tlaka v ogrevalnih krogih na ustrezni ravni.
• Avtomatskega načina – vklop naprave opravi avtomatski sistem, na primer ob odprtju pipe. Delovanje uravnava poseben pretokovni senzor: v trenutku zapiranja pipe se delovanje črpalke ustavi.

Glavna funkcija regulacijskega sistema je vklop agregata ob znižanju tlaka in izklop, ko ta doseže nastavljen parameter. Znižanje tlaka v cevovodu in njegovo prekomerno povišanje namreč uničuje cevne spoje in škodljivo vpliva na delovanje gospodinjskih aparatov.

Alternativni ukrepi za povečanje tlaka

Vendar bo namestitev črpalke, namenjene spodbujanju tlaka, popolnoma neuporabna, če ima vir majhen pretok. Prav tako ne bo pomagala, če sistem občasno zapirajo. Optimalna rešitev v takšni situaciji bo uporaba samosesalne črpalne postaje.

Črpalna postaja je opremljena na podlagi istoimenske kategorije črpalk, opremljenih z injektorji ali brez njih. Poleg tega je dopolnjena s hidroakumulatorjem, namenjenim za shranjevanje vode. Navzven je podoben običajnemu rezervoarju, le da je v notranjosti nameščena gumijasta membrana z zrakom. Nabor opreme in pripomočkov upravlja tlačno stikalo za vodo.

Med obratovanjem postaje v obdobju neprekinjenega dovajanja vode črpalka napolni akumulacijski rezervoar z vodo, od koder se ta nato porablja.

Namestitev samosesalne črpalne postaje je učinkovita tudi v primeru, ko je v kletni etaži hiše tlak normalen, v višjih etažah pa ga sploh ni.

Akumulirano vodo boste lahko pozneje porabili ne glede na to, ali je v sistemu voda, kar je še posebej pomembno pri pogostih motnjah v njeni dobavi. Bistvena pomanjkljivost takšnih naprav je okornost konstrukcije zaradi hidravličnega rezervoarja in hrupnost opreme med delovanjem.

Namesto hidravličnega rezervoarja lahko uporabite običajno zbiralno posodo, v kateri se bo voda akumulirala v času dobave z normalnim tlakom. Namestite jo lahko na visokem nadvozu ali na strehi hiše, med izpadi pa uporabite zalogo.

Eden od načinov za odpravo težave s pomanjkanjem tlaka – namestitev zbiralne posode. Postavi se jo na najvišji možni točki, najpogosteje na izoliranem podstrešju.

Vrste in delovanje visokotlačnih črpalk

Preden se odločite za namestitev spodbujevalne črpalne naprave, je treba oceniti stanje cevovoda. Ni izključeno, da pomanjkanje tlaka nastane zaradi zamašenih cevi. Če je izhod iz zagate mogoč le z namestitvijo naprave, se je vredno podrobneje seznaniti z njeno tehnično specifikacijo.

Načelo delovanja črpalk visokega tlaka je enako, ne glede na različico delovnega organa in vrsto konstrukcije. Naprava med delovanjem delovne enote znotraj votline ustvari vakuumski prostor, zaradi katerega pride do sesanja vode.

Zaradi ustvarjanja vakuumskega prostora se voda »vleče« iz vira v komoro, nato pa se pod vplivom visokega tlaka potisne skozi izhodno cev.

V prodaji so modeli univerzalnega tipa, primerni za vodo katere koli temperature, in tisti, ki se lahko uporabljajo samo v hladnem ali samo v vročem okolju.

Glede na način hlajenja motorja so agregati dveh vrst: s suhim in z mokrim rotorjem.

Agregati s suhim rotorjem

Modifikacije s suhim rotorjem je težko zamenjati z mokrimi analogi. Imajo asimetrično obliko z očitno prevlado na strani pogonskega dela naprave. Dejstvo je, da je njegov motor opremljen z lopatičnim hladilnim sistemom, saj med delovanjem ni oblito z vodo.

Zaradi asimetrične oblike in premika osi proti motorju so “suhe” modele opremljene s konzolnimi pripomočki za dodatno pritrditev na steno.

Črpalne naprave, opremljene s suhim rotorjem, slovijo po visoki stopnji zmogljivosti in se uporabljajo pri potrebi po oskrbi z vodo na velikih površinah.

Ker je motor pri takšnih modelih od hidravličnega dela ločen na koncu gredi s tesnilom, delujejo veliko dlje kot 'mokri'. Res pa je, da se tesnilo, tako kot kotalni ležaj, obrabi in ga je treba občasno zamenjati.

Zato naprave s suhim rotorjem zahtevajo pogostejše vzdrževanje in redno mazanje drgnih delov. Dodatna pomanjkljivost je, da 'suhi' aparati povzročajo hrup, zato je treba njihovo namestitev skrbno načrtovati.

Naprave z mokrim rotorjem

Pretočne naprave predvidevajo hlajenje s pomočjo prečrpane vode. Pri tem je rotor naprave nameščen v vodnem okolju in je od statorja izoliran z vodoodporno pregrado.

Naprave z mokrim rotorjem se odlikujejo po nizki ravni hrupa. Cirkulacijske črpalke z mokrim rotorjem so namenjene za ogrevalne sisteme, vendar se pogosto uporabljajo tudi za vodovodne sisteme pri ogrevanju stanovanjskih prostorov.

Naprave te vrste imajo modularno konstrukcijo, zato jih je mogoče brez težav razstaviti na sestavne dele, kadar je treba zamenjati posamezen element.

Drsni ležaji, uporabljeni pri sestavi konstrukcije, ne potrebujejo dodatnega vzdrževanja. Vendar 'mokre' črpalke služijo krajši čas in zaostajajo za 'suhimi' napravami glede na parametre ustvarjenega tlaka. Obstajajo omejitve glede smeri namestitve – lahko le vodoravno.

Bistvena pomanjkljivost črpalk te vrste je ranljivost pri delu z umazano vodo, saj lahko tuji delci povzročijo okvaro naprave.

Delitev glede na način ustvarjanja vakuumske komore

Mehanizem delovanja te vrste naprav temelji na reakciji izpodrivanja. Proces črpanja poteka pod vplivom spreminjanja velikosti delovne komore. Velikost nastalega vakuma je neposredno odvisna od stopnje tesnosti delovne komore.

Velikost vakuma je mogoče uravnavati. Zaradi tega se lahko tlak na posameznih mestih sistema poveča ali, nasprotno, zmanjša.

Vakuumske črpalke imajo v večini konfiguracij obliko valja, v katerega je vgrajena gred z rotorjem ali impelerjem.

Gred je vodilno delovno orodje mehanizma. Rotor z lopaticami izvaja rotacijsko gibanje. Pod vplivom krožnega gibanja lopatic se zajame tekočina v delovni komori. Med vrtenjem nastane centrifugalna sila. Ta povzroči nastanek tekočinskega obroča. Nezapolnjen prostor znotraj obroča predstavlja vakum.

Glede na načine, s katerimi se ustvarja vakuumska komora, so visokotlačne črpalke za vodo centrifugalne, vibracijske in vrtinčne.

Naprave centrifugalnega tipa

Centrifugalne črpalne črpalke – najpogostejša vrsta prečrpavalnih naprav, ki lahko zagotavljajo visok tlak v sistemu. Črpajo vodo z vrtenjem delovnega kolesa, pritrjenega znotraj spiralnega ohišja. Delovno kolo sestavljata dva povezana diska, med katerima so pritrjene lopatice v smeri, nasprotni toku dovedene tekočine.

Centrifugalne postaje so opremljene s hidrobaki, ki zagotavljajo zalogo vode v primeru pomanjkanja in nihanj tlaka, ter z napravami za samodejno upravljanje.

Med vrtenjem nastaja centrifugalna sila, ki spodbuja izpodrivanje vodnih tokov iz središča komore ter jih odmetava v oddaljene dele. Zaradi tega se raven tlaka v središču vrtečega se delovnega kolesa znižuje in voda začne vstopati v notranjost ohišja.

Centrifugalne naprave so v večini izvedb opremljene s hidroakumulatorji. S tlačnimi cevovodi so povezane s pomočjo priključkov različnih premerov.

Če prostornina hidrobaka črpalne postaje ni zadostna, se lahko uporabi kot agregat, ki dovaja vodo v zbiralno posodo.

Oprema centrifugalnega tipa lahko zagotavlja neprekinjeno oskrbo z vodo pri visokem tlaku. Edini pogoj za delovanje je, da je pri zagonu agregata potrebno napolniti ohišje z vodo. Pri centrifugalni izvedbi obstajajo omejitve: ne morejo črpati vode z globine več kot 8 m, vendar so kot dodatek v sistemu za zvišanje tlaka iz več črpalk in zbiralnikov povsem primerne.

Vibracijske elektromagnetne črpalke

Načelo delovanja vibracijskih črpalk temelji na sposobnosti magneta, da zaradi delovanja izmeničnega toka izmenično privlači in nato spušča tandem sidro-bat. Zaradi spremembe polarnosti sidro izvaja izmenična gibanja. V eni sekundi se lahko položaj sidra spremeni več desetkrat.

Zaradi odsotnosti vrtljivih delov v elektromagnetnih napravah vibracijskega tipa veljajo za najbolj zanesljive in trajne.

Zaradi vibracijskih nihanj se voda najprej vsesa v delovno komoro, nato pa se skozi ventil potisne v tlačni priključek. Vibracijska enota lahko deluje skupaj s centrifugalno črpalko ali pa črpa zalogo vode v zbiralnik.

Vrtinčni modeli črpalk

V votlini ohišja takšnih enot je nameščen ploščati disk, opremljen z radialno pritrjenimi lopaticami. Vrtenje kolesa s perifernimi lopaticami ustvarja vakuum.

Pod vplivom vrtenja diska tekočina vstopi v posebej urejeno votlino ohišja, nato pa skozi komoro potisne ven.

Vrtinčne naprave slovijo po visoki sesalni moči. Prisotnost zračnih mehurčkov v vodi jim ne škodi. Vendar so občutljive na prisotnost suspendiranih delcev v tekočini in imajo zato omejeno področje uporabe. Ker se vrtinčne naprave pri črpanju umazane vode hitro pokvarijo, jih ne priporočamo za uporabo pri urejanju peščenih vrtin in vodnjakov.

Vodilni proizvajalci in priljubljeni modeli

Med preverjenimi svetovnimi znamkami, ki so najbolj priljubljene, velja izpostaviti:

• »Grundfos« – dansko podjetje stavi na črpalke s cirkulacijskim sistemom delovanja, ki so majhnih prostornin.
• »CatPums« – značilnost opreme, izdelane pod to blagovno znamko, je nizko pulziranje mehanizmov pri najvišjem tlaku.
• »Wilo« – nemški koncern je specializiran za proizvodnjo kompaktnih črpalnih postaj, opremljenih z vgrajenimi hidroakumulatorji.
• »Sprut« – značilnost črpalk za dvig tlaka te blagovne znamke so zahteve glede čistosti in temperature vode.

Zgoraj našteti proizvajalci svoje izdelke izdelujejo po preizkušeni tehnologiji, ki zagotavlja zanesljivost črpalne opreme. Imajo zaščito pred preobremenitvami, cikličnostjo in »suhim tekom«.

Cenovni razpon nizkozmogljivih modelov črpalk se giblje med 30-50 €. Bolj zmogljive primerke, opremljene z avtomatskim sistemom, je mogoče kupiti za okoli 70-100 €. Črpalne postaje bodo stale med 80-150 €.

Kompaktne in lahke enote je priročno uporabljati tako pri urejanju individualnega vodovoda kot tudi za uporabo v stanovanju.

Med modeli srednjega cenovnega razreda so se dobro izkazali:

• «Sprut 15WBX-8» – enojna konstrukcija s suhim rotorjem ima zmogljivost 480 l/h pri porabi moči 90 W. Lahek in kompakten aparat se namesti neposredno na cev.
• «Euroaqua 15WB-10» – vrtinčni električni agregat zlahka obvlada tekočino, ki vsebuje zrak ali plin.
• «Cristal 15GRS-10» – model slovi po nizki energijski porabi in visokem izkoristku, odlikuje pa ga sposobnost segrevanja vodnega toka do 65 stopinj.

Ne varčujte in ne kupujte kitajskih ponaredkov. Mojstri jih ne popravljajo. Nepošteni proizvajalci jih sestavljajo tako, da okvara posameznega elementa takoj povzroči potrebo po popolni zamenjavi agregata.

Posebnosti izbire opreme

Pri izbiri črpalke za zagotavljanje tlaka se je treba ozirati na vrsto parametrov.

Določanje zmogljivosti agregata

Ta parameter je odvisen od naloge, ki je dodeljena črpalki, in potrebnega pretoka vode. Pri izračunu skupnega pretoka vode upoštevamo gospodinjske potrebe, pri čemer se orientiramo po skupnih vrednostih največjega pretoka vode na vseh delujočih odjemnih mestih v eni časovni enoti.

Razmerje med zmogljivostjo in tlakom naprave lahko določite s pomočjo grafa, ki ga večina proizvajalcev priloži v navodilih za črpalke.

Zmogljivost črpalk srednjega cenovnega razreda zadostuje za dvig tlaka za vsaj 1–1,5 atmosfere. Če to ni dovolj, sistem dopolnimo s črpalkami za povišanje tlaka ali reduktorji za stabilizacijo tlaka.

Proračunsko ugodna možnost za povišanje tlaka je namestitev reduktorja na vstopni točki sistema v hišo ali stanovanje. Naprava samodejno stabilizira tlak v krogu.

Pri izbiri agregata je treba upoštevati tudi, da zmogljivost črpalke ne presega zmogljivosti vodnjaka ali studenca. V nasprotnem primeru, če se vir hitro izprazni in se ne napolni pravočasno, bo oprema preprosto delala »na suho«. To pa lahko povzroči njeno okvaro.

Priporočeni tlak naprave

Ta parameter določa vrednost višine v metrih, na katero lahko agregat dvigne vodo. Pri določanju zahtevanega tlaka je treba upoštevati razdaljo dovoda vode po horizontalni smeri in standardne izgube tlaka med transportom po cevovodu.

Če ta parameter izračunamo po poenostavljeni formuli, se njegova vrednost vzame kot ena desetina celotne dolžine vodoravnega voda. Na primer, ena desetina dolžine cevi, priključene na črpalko za zalivanje zelenih nasadov.

Na primer, pri ureditvi vodnjaka globine 10 metrov za dovajanje vode v hišo, ki je oddaljena 12 metrov od vodnega vira, in če vodo dvigamo na višino 4 metre od tal, se tlak črpalke izračuna s seštevanjem vrednosti: 10+4+(12:10)=15,2 metra.

Toda za natančnejše izračune je treba upoštevati tudi premer cevovoda in izgube tlaka pri dviganju vode po ceveh ter pri prehodu skozi zavoje in vozlišča. Pri premajhnem tlaku bo namreč tlak na izhodu nizek. Zato pri urejanju sistemov za zajem vode izbiramo črpalke, ki lahko vzdržujejo tlak v sistemu v območju 2–6 barov.

Za gospodinjske potrebe ni priporočljivo izbirati naprav z višjimi zmogljivostmi, saj lahko zaradi povečanih obremenitev povzročijo hitro obrabo cevovoda in sanitarnih napeljav.

Pri izbiri opreme je treba upoštevati tudi:

• območje delovnih temperatur;
• raven hrupa med delovanjem.

V prodaji so električni modeli in naprave na tekoče gorivo. Prvi se napajajo samo iz električnega omrežja. Lahko so dvofazni ali trifazni. Drugi so opremljeni z motorjem z notranjim zgorevanjem. Za gorivo uporabljajo dizel ali bencin.

Prisotnost avtomatizacijskega sistema bistveno podraži ceno opreme. Vendar se visoka cena avtomatiziranih mehanizmov z visoko stopnjo električne zaščite v celoti povrne, saj se tovrstne naprave bolj natančno odzivajo na spremembe razmer in porabijo manj električne energije.

Zaključki in koristen video na to temo

Video pregled črpalke za zvišanje tlaka:

Možnost ureditve sistema z uporabo naprave za zvišanje tlaka vode:

Ponudba črpalne opreme je na trgu zelo široka. Vendar strokovnjaki priporočajo nakup v specializiranih trgovinah. Tam vam bodo pomagali izbrati optimalno različico glede na tehnične pogoje objekta in zagotovili garancijsko storitev, kar je še posebej pomembno pri nakupu drage opreme.

Želite povedati, kako ste izbrali črpalko za visok tlak, ali o uporabi te vrste opreme v praksi? Pišite, prosimo, v spodnjem okvirju za komentarje. Tukaj lahko postavite vprašanja ali sporočite zanimive dejstva.