Jak dobrać pompę i jaką?

POMPY NAWIERZCHNIOWE

Podstawowym kryterium podziału pomp jest głębokość na jakiej znajduje się woda. Przy głębokości lustra wody do 8 m można zastosować pompę nawierzchniowąco znacznie obniża koszty zakupu i eksploatacji pompy. Podana wielkość jest graniczną dla większości typów opisywanych pomp. Warto wziąć zapas na okresowe wahania poziomu lustra wody w ziemi i przyjąć tę wielkość jako 6-7 m.
POMPA NAWIERZCHNIOWA ZAGŁĘBIONA
Gdy poziom lustra wody jest poniżej 8 m można nieco zagłębić pompę w przystosowanej do tego celu studni, podraża to znacznie koszt wykonania studni i powstaje ryzyko zalewania jej wodą w czasie intensywnych opadów.
POMPY GŁĘBINOWE
Jeżeli poziom lustra wody układa się poniżej 8 m należy zastosować pompę głębinową tzn. wpuszczoną do studni, całkowicie zanurzoną w wodzie. Niezmiernie ważnym elementem decydującym często o wyborze jest średnica odwiertu. Musi być większa na tyle aby pomieścić pompę. Najmniejsza wewnętrzna średnica studni wynosi 80 mm.
pompa głębinowa może być również zastosowana przy głębokości lustra wody mniejszej niż 8 m w przypadku braku pomieszczenia dla pompy nawierzchniowej,
pompa głębinowa nie hałasuje - dla osób ceniących komfort.

POMPA NAWIERZCHNIOWA DŁUGOŚĆ RURY H+L
Pompa nawierzchniowa może być umieszczona blisko studni lub nawet w znacznym oddaleniu od źródła.
Jak daleko?
Zależy to od głębokości poziomu lustra wody,
od średnicy rurociągu,
ilości pompowanej wody.
W domach jedno i wielorodzinnych, działkach zwykle stosowane jest przyłącze o średnicy 1 1/4" (cal) lub w przypadku rury z tworzywa sztucznego oznakowana jest jako 40 mm. Rura taka stawia pompowanej wodzie opór, wyrażony w (m) jednostce takiej samej ja głębokość ssania. Odcinek 100 m takiej rury stawia opór około 5m (cieńszej większy). Analogicznie odcinek 20-metrowy około 1 m, zatem jeżeli całkowita długość rury będzie wynosić około 20m (np. 10m głęboko i 10 m odległości) to poziom lustra wody nie powinien spadać poniżej 8 - 1 = 7m.
Co wybrać? Samą pompę, czy zestaw hydroforowy?
Podstawowa różnica polega na sposobie załączenia pompy ręcznie czy automatycznie.
W domu sprawa jest prosta oczekujemy, że po odkręceniu kranu będzie leciała z niego woda, zatem pompa musi włączać się automatycznie -hydrofor. Na działce też znacznie przyjemniej jest użyć kranu, dopuszczalne jest również ręczne załączanie pompy a wtedy kupujemy samą pompę.
UWAGA! jeżeli chcemy, żeby woda przestała lecieć, należy pompę wyłączyć, a nie zakręcać jakiś kran. Większość pomp nie powinna pracować bez przepływu przez nie wody (chłodzenie i inne ...).
Jak wybrać pompę?
Ile potrzebujemy wody? Opisując ilość wody mamy na myśli dwie wielkości.

Ile wody wylaliśmy - to określamy w litrach np. wanna - 150 l (Większość pomp jest dostosowana do pracy ciągłej zatem nie będziemy zajmowali się ilością wody lecz),
Jak szybko - to określamy w litrach/min np. 150l/min
Przy takiej wydajności można by było wannę napełnić w ciągu 1 min. Oczywiście w zwykłym domu nie potrzebujemy tego robić aż tak szybko, poza tym kran z którego wylewamy wodę nie jest w stanie takiej ilości wody przepuścić przez siebie.

Praktycznie o wydajnościach:

gdy napełniamy wannę, wylewamy zwykle nie więcej niż 30 l/min,
prysznic to 6-12 l/min zależnie od przyzwyczajeń,
myjemy ręce w około 3-8 l/min,
pralka, zmywarka, i inne urządzenia nie biorą zwykle więcej niż 5-10 l/min poza tym robią to bardzo krótko tak, że można byłoby je pominąć w liczeniu (dla pralki automatycznej jest to około 80l wody w ciągu godziny lub dwóch).

W ten sposób możemy wyliczyć, że 2-3 osób nie bierze jednorazowo więcej niż 30 l/min, 3-6 osób nie bierze więcej niż 50l/min.
Wyjątkiem jest podlewanie ogrodu, trwa ono długo i pochłania często ogromne ilości wody.
Jeden mały ogrodowy zraszacz wylewa w ciągu minuty 10-20 lirtów wody. Jeżeli ma być ich kilka warto sprawdzić ile, lub zaplanować zakup odpowiedniej wielkości zraszaczy.
Jak sprawdzić?
Nalewać wodę do wiadra na czas. Jeżeli 10 litrowe wiadro napełni się w 60 sek wydajność zraszacza wynosi 10 l/min 20 l/min to 30 sek itd.
UWAGA ! Planując zraszanie nie można wybrać nieskończenie dużej pompy. Często jesteśmy ograniczeni wydajnością źródła wody - studni. Zraszanie można rozdzielić na kilka linii załączanych zegarem czasowym.
Gdy chcemy zraszać np dwudziestoma zraszaczami po 10 l/min, a wydajność studni wynosi max 50 l/min nie możemy użyć pompy o wydajności np. 200 l/min lecz pompę o wydajności 50 l/min a zraszanie jest rozciągnięte w czasie poprzez kolejne włączanie po jednej z czterech linii.

Do zapotrzebowania domowego należy dodać zużycie wody w ogrodzie i znamy już nasze zapotrzebowaniena wodę.

Jakie ciśnienie?
Aby dostarczyć wodę do miejsca poboru - kranu, zraszacza potrzebne jest określone ciśnienie. Dla większości urządzeń (domowa armatura, piece, termy, podgrzewacze przepływowe, zraszacze ogrodowe i inne) wystarczające jest ciśnienie na wypływie około 1,5 - 2 bar. Do tego ciśnienia należałoby dodać około 0,5 - 1 bar spadków ciśnienia w rurach, wężach itp., zatem nasza pompa musi wytworzyć ciśnienie nie mniejsze niż 2-2,5 bar. Wyłącznik ciśnieniowy będzie się wtedy złączał przy ok 2-2.5 bar co zapwewni minimalne opisane wyżej ciśnienie, ale wyłącza się przy wyższym o około 1 - 1.5 bar. Pompa powinna wytważać co najmniej ciśnienie 3.5-4 bar.

Podawane przez producentów i handlowców parametry pomp nie dają się w prosty sposób przełożyć na opisane wcześniej wielkości (wyjaśnienie dalej).
Podając wydajnść pompy jako Q = 50 l/min producent ma na myśli to, że nie można z pompy odebrać więcej niż określone powyżej. Nie znaczy to wcale, że tyle wody poleci z kranów (może istnieć konieczność wybrania pompy o większej max wydajności). Kolejna wielkość podawana przez producentów to wysokość podnoszenia H np. H = 40 m oznacza, że pompa od poziomu lustra wody może podnieść max wodę na wys. 40 m. Jest to wielkość mierzona bezpośrednio przy pompie nie uwzględnia oporów jakie stwarza instalacja.

Przykład:
2-3 osobowa rodzina (30 l/min) korzystająca z podlewania dwoma zraszaczami o wydajności łącznej 20 l/ min chce mieć pełen komfort użytkowania również w czasie gdy ogród jest zraszany, przy normalnej niezbyt rozległej instalacji o właściwie dobranych przekrojach rur. Pompa powinna zapewnić 50 l/min przy ciśnieniu 2 bar.


Głębokość ssania 5 m
Opory instalacji ssącej 1 m
Opory instalacji tłocznej 5 m
Oczekiwane ciśnienie 2 bar 20 m
Razem min 31 m
Różnica ciśnień na
wyłączniku ciśnieniowym 1.5 bar 15 m
Zapas mocy 10 m
Razem max 56 m



Charakterystyka pracy pompy powinna wskazywać na możliwość osiągnięcia wydajności 50 l/min przy wysokości podnoszenia 31 m, oraz max wysokości podnoszenia 56m.
CHARAKTERYSTYKA PRACY POMPY
Pompa o charakterystyce "A" nie spełnia oczekiwań - tylko 37 l/min, H max=40 m.
Pompa o charakterystyce "B" jest nieco większa od potrzeb - 73 l/min, H max=58 m, zapewnia ich zaspokojenie oraz daje spory zapas możliwości.


INNE CZYNNIKI WYBORU POMPY

Podział pod względem zasilania

* JEDNOFAZOWE

Silniki jednofazowe mają zastosowanie dla pomp o niskiej mocy do 1.5 kW
Zalety:
o większy poziom bezpieczeństwa - tylko 220V , a nie 380V
o łatwość w obsłudze (popularna wtyczka),
o niski koszt zabezpieczenia silnika przed przeciążeniem, przegrzaniem (często wbudowane w silniku),
o niezależny od dostawy prądu trzyfazowego, w przypadku braku określonej fazy prądu wystarczy przełączyć pompę do zainstalowanego obok gniazda z inną fazą pradu,
Wady:
o obciążenie jednej linii - przy większych mocach - (W przypaadku nowoczesnej miedzianej instalacji mało istotne, np.: czajnik bezprzedodowy to 1.5 kW, żelazko to 1.2 kW itp.)
o nieco słabszy moment rozruchowy - (w nowoczesnych pompach o mniej istotne; może wpływać na większe zużycie prądu - skala problemu - około 3 lub mniej zł rocznie)


* TRZYFAZOWE

o Pompy trzyfazowe są stosowane dla silników o dużych mocach,
o tam gdzie istnieje konieczność załączania wielu silników w tym samym czasie,
o tam gdzie występują bardzo duże wahania w napięciu prądu,
o w instalacjach nie mogących przenosić prądu o wysokim natężeniu,
o w pompach napędzanych z agregatów prądotwórczych, zastosowanie silnika trzyfazowego obniża koszty zakupu urządzenia.
Istnieje dość przestarzały pogłąd o wyższości silników (na siłę) nad silnikami jednofazowym, wynika on z konstrukcji silników. Wiele let temu silniki jednofazowe były konstrukcyjnie słabsze (szczotki, komutatory, psujące się urządzenia rozruchowe, słabe kondensatory itp.).
Teraz jakość tych silników jest porównywalna a zalety silników jednofazowych czynią je atrakcyjnymi.

POMPY JEDNO I WIELOSTOPNIOWE

Pompy jednostopniowe to zwykle pompy mniejsze, o prostej konstrukcji, wyposażone w jeden wirnik pompujący.

Wielostopniowe mają wirników kilka np.: dwa, trzy, i więcej. Dodanie w określonym typie pompy kolejnego wirnika, zwiększa wytwarzane przez nią ciśnienie. Pompa dwustopniowa będzie wytważać wyższe ciśnienie niż pompa jednostopniowa tego samego typu.

CHARAKTERYSTYKA PRACY POMPY UWAGA! stopień pompy nie jest wielkością służącą do określania ciśnienia, często bywa tak, że pompa 4-stopniowa jednego typu, daje mniejsze ciśnienie niż inna 2-stopniowa.

Podstawą doboru pompy nie jest zatem ilość stopni, lecz charakterystyczne wielkości ciśnienia i wydajności pompy jak na rys.

POMPY NORMALNIE SSĄCE I SAMOZASYSAJĄCE

UWAGA! Zarówno pompy samozasysające jaki i normalnie ssące muszą być napełnione wodą. Różnica tkwi w tym, czy może przepompowywać powietrze, czy też nie. Pompy samozasysające charakteryzują się zdolnością podjęcia samodzielnie pracy po odcięciu od żródła wody. Gdy np. na skutek wypompowania wody ze zbiornika, do rury ssącej dostanie się powietrze, po napełnieniu zbiornika pompa samodzielnie zassie wodę i podejmie dalszą pracę. Podobna sytuacja zdaża się gdy pompa jest przenośna (po włożeniu rury ssącej ponownie do wody), lub gdy zabraknie wody w studni.

Pompa normalnie ssąca będzie wymagała usunięcia powietrza z niej i z części ssącej rurociągu.

* Dla pompy stacjonarnej podłączonej do studni samozasysanie jest zaletą: przy pierwszym podłączeniu - napełnia się cieczą tylko pompę a rura ssąca może zawierać powietrze. Pompa samossąca wypompuje powietrze i tym samym zassie wodę,
* przy wielokrotnym podłączaniu (na niezamieszkałych działkach, wiele osób musi odłączać i zabierać pompy ze sobą),
* gdy występuje możliwość chwilowego braku wody,
* w awarii odcinka ssącego rurociągu,

Zastosowanie pompy normalnie ssącej jest możliwe i brak samozasysania nie jest wadą gdy:
* do pompy nie przedostaje się powietrze,
* rura ssąca jest zagłębiona więcej niż 10m (pompy mają zdolność ssania tylko do głębokości około 8-9m, więc nie ma możliwości obniżenia lustra wody tak, aby dostało się do rury ssącej powietrze),
* zastosuje się dobry zawór zwrotny (bezpieczniej jest zamontować dwa) w odcinku ssącym,
* instalacja ssąca jest wykonana prawidłowo - szczelnie (zastosowanie pompy samossącej do ukrycia ewentualnych nieszczelności w instalacji, nie jest rozwiązaniem właściwym - nieopłacalnym).

HYDROFORY
Bez zbiornika

Pompa połączona z odpowiednim wyłącznikiem ciśnieniowym zapewniającym niewielką ilość załączeń pompy nawet przy bardzo małych odbiorach wody.

Zalety:
Małe gabaryty zapewniające możliwość montażu w niewielkich pomieszczeniach, studzienkach, wnękach itp.
Pompa łatwa w przenoszeniu
Wyłącznik ciśnieniowy najczęściej ma wbudowane zabezpieczenie pompy przed pracą bez wody (na sucho)

Wady:
Przy małych odbiorach wody pompa pracuje ciągle pobierając tyle samo energii co przy dużych odbiorach. (Warto wybrać pompę odpowiednio małą)

Zbiornikowe
Zadaniem zbiornika ciśnieniowego jest magazynowanie nadmiaru wody powstającego w czasie pracy pompy (różnica pomiędzy ilością pompowaną a odbiorem) oraz oddawanie zgromadzonej wody w okresie gdy pompa nie pracuje.

Właściwość tę zbiornik zapewnia tylko wtedy gdy znajduje się w zbiorniku zarówno woda jak i powietrze. Ściśliwe powietrze w czasie pompowania ustępuje miejsca wodzie. W czasie odbioru wody - bez pracy pompy - ściśnięte powietrze wypycha wodę do instalacji i kranów.

W normalnie pracującym zestawie, woda dostępna pomiędzy wyłączeniem pompy a jej kolejnym załączeniem (zapas wody) stanowi około 30-50% pojemności zbiornika.
Praca pompy jest sterowana wyłącznikiem ciśnieniowym. Gdy ciśnienie w czasie pracy pompy osiągnie maksymalny ustawiony pułap np. 3.5 bar. Pompa zostaje odłączona. Gdy w czasie poboru wody ciśnienie wody spadnie od ustawionego poziomu załączania np. 2,5 bar pompa się włączy uzupełniając zapas wody w zbiorniku.

Zmiany ciśnienia w układzie są nieuniknione i im mniejsze tym mniej odczuwalne dla użytkownika (np. zmiana natężenia wypływu wody w czasie używania prysznica, mogą wystąpić zmiany temperatury wypływającej wody, zmienny zasięg zraszania), (jest na to rada - reduktor ciśnienia).

Jaką wybrać wielkość zbiornika?

- Co jest dobre dla pompy?

Jaki najmniejszy?
Wielkość zbiornika musi zapewnić mniejszą niż dopuszczalna ilość załączeń pompy w czasie. Na przykład dla pompy pompującej 50 l/min i przy maksymalnej dopuszczalnej liczbie załączeń wynoszącej 4/min. Wielkość zbiornika nie powinna być mniejsza niż około 20l.
Nie warto się tym przejmować - nie ma w sprzedaży urządzeń nie spełniających tego warunku.

A jaki największy?
Dla pompy nie posiadającej ograniczeń co do czasu pracy, nie ma ograniczeń, co do dopuszczalnej wielkości zbiornika.
Dla pomp z ograniczonym czasem pracy, są to wielkości naprawdę duże - powyżej 300l.

- Co jest dobre dla użytkownika?

Jak widać pompa ma niewielkie wymagania. Trudniejszy jest wybór mając na względzie potrzeby człowieka.
Zasada wydawałaby się prosta im większy tym lepszy. Postaram się podać wszystkie wady i zalety dużych zbiorników

Zalety

* wraz ze wzrostem objętości wzrasta czas wykonania cyklu włączenia i wyłączenia pompy - zmiany ciśnień są mniej odczuwalne.
(Odczuwanie zmiany ciśnień można ograniczyć stosując tzw reduktory ciśnienia powodują one zmniejszenie ciśnienia w części instalacji za reduktorem np. do 2,5 bar i jeżeli (jak w przykładzie) pompa będzie się załączać przy spadku ciśnienia do 2.5 bar efektem będzie względnie stałe ciśnienie w kranach, zasięg zraszania będzie jednakowy),
* w przypadku braku prądu pozostaje zapas wody,
* niewielkie odbiory wody nie powodują załączania pompy co ma znaczenie gdy pompa jest hałaśliwa lub umieszczona w pomieszczeniu mieszkalnym,
- najlepiej słychać w nocy - nie każe użycie wody musi wszystkich budzić,
- gdy każde załączenie denerwuje - lepiej żeby załączała się jak najmniej,
- z kranu o dużej przepustowości lub jednocześnie z kilku punktów, można krótkotrwale odebrać większe ilości wody niż wynika to z maksymalnej wydajności pompy,
* daje to możliwość zastosowania mniejszej pompy, lub
* nie powoduje problemów gdy przyjdą znajomi z liczną rodziną i po meczu wszyscy na raz będą używać wody ze wszystkich możliwych ujęć.

Wady

* wzrastający z wielkością koszt,
* wzrasta zapotrzebowanie na miejsce,
* czasem z powodu dłuższego pobytu woda w zbiorniku, szczególnie w zbiornikach zwykłych, gdzie przestrzeń powietrzna nie jest oddzielona od wodnej, po napowietrzeniu, może zmieniać właściwości fizyczne: smak, barwę, zapach, wtedy uzasadnione wydaje się stosowanie możliwie małych zbiorników,




Rozsądną wielkością w gospodarstwie domowym wydają się zbiorniki o wielkości od 80 do 300l. Najczęściej są używane zbiorniki 150 l w kolejności 100 i 200 litrowe

Działkowicze najczęściej zaopatrują się w hydrofory o najmniejszej możliwej objętości, ceniąc ich niską cenę, łatwość w wielokrotnym transportowaniu, rezygnując z komfortu użytkowania wody.

ZBIORNIKI PRZEPONOWE i ZWYKŁE

* W zbiornikach zwykłych przestrzeń wodna nie jest niczym odzielona od powietrza. Powoduje to ciągłe rozpuszczanie się powietrza w wodzie i jego ubytek. Konieczne jest ciągłe uzupełnianie zapasu powietrza. W zestawach z pompą nawierzchniową konieczne jest stosowanie aspiratorów powietrza lub okresowe uzupełnianie za pomocą sprężarki.

Zalecane jest stosowanie takich zbiorników w zestawach gdzie montowane są filtry odżelaziające.

* Zbiorniki przeponowe wyposażone są w gumową membranę (worek) oddzielającą wodę od przestrzeni powietrzne