Čerpadlá sú základnou súčasťou mnohých systémov a procesov v modernom svete. Od zaistenia pitnej vody v našich domovoch až po funkciu v rozsiahlych priemyselných aplikáciách - čerpadlá sú neoceniteľným nástrojom, ktorý nám pomáha riešiť rôzne problémy spojené s pohybom tekutín. Medzi rôznymi typmi čerpadiel zohrávajú dôležitú úlohu aj ručné kalové čerpadlá, ktoré sú obľúbeným riešením na čerpanie vody zo studní, najmä v oblastiach bez elektrickej energie. Tento článok sa zameriava na princíp fungovania, typy a využitie ručných kalových čerpadiel.
Základné princípy fungovania čerpadiel
Hlavným účelom čerpadla je preprava tekutiny z jedného miesta na iné. To dosahuje tým, že vytvára tlak, ktorý potom tekutinu posúva. Tento tlak sa vytvára pomocou mechanického pohybu, ktorý zvyšuje kinetickú energiu tekutiny a tým ju premieňa na potenciálnu energiu.
Typy čerpadiel
Podľa spôsobu fungovania a účelu použitia sa čerpadlá delia na niekoľko základných typov:
Odstredivé čerpadlo: Je najčastejší typ čerpadla, ktorý sa využíva ako v domácnostiach, tak aj v priemysle. Funguje na princípe odstredivej sily, ktorú generuje rýchlo sa otáčajúci rotor (tzv. lopatkové koleso). Toto koleso je umiestnené vo vnútri čerpadla a vytvára tlakový rozdiel, ktorý potom tekutinu poháňa.
Objemové čerpadlo: Objemové čerpadlá, do ktorých patria čerpadlá lamelové, závitovkové, piestové a membránové, vytvárajú tlak tým, že mení objem komory, v ktorej sa tekutina nachádza. Sú ideálne pre aplikácie, kde je požadovaný vyšší tlak a menší prietok.
Prečítajte si tiež: Výber a použitie náradia pre PE potrubie
Každý z týchto typov čerpadiel má svoje špecifické varianty a podtypy, ktoré sú optimalizované pre rôzne aplikácie.
Využitie ručnej pumpy na vodu
Stojanové ručné čerpadlo sa vám zíde na chate, chalupe aj v záhradke - ak žijete v rodinnom dome. Pokrýva najmä drobnú potrebu vody na záhrade i v domácnosti a zároveň plní funkciu záložného čerpadla v prípade výpadku elektrického prúdu. Ručná pumpa by mala byť súčasťou výbavy každého záhradkára s vlastným prírodným zdrojom vody.
Princíp fungovania ručnej pumpy
Ako funguje ručná pumpa na vodu? V skratke nasledovne: Pre vtiahnutie tekutiny do zásobníka sa využíva podtlak na vstupe a následne pretlak pre jej vypustenie. Pohybom nadol tlak kvapaliny uvoľňuje ventil a kvapalina sa dostane nad uzáver. Pri snímaní tlak kvapaliny pôsobí znova, ale v opačnom smere. Ventil sa zatvorí a kvapalina sa posunie nahor. Opakovaním tohto postupu sa kvapalina postupne transportuje do požadovanej výšky.
Druhy ručných púmp na vodu
Poznáme 2 základné druhy ručných čerpadiel:
- s integrovaným pracovným valcom v tele pumpy - disponuje sacou schopnosťou do 7 metrov hĺbky,
- s externým pracovným valcom na výtlačnom potrubí - disponuje sacou schopnosťou do 30 metrov hĺbky.
Pred výberom pumpy by ste mali poznať výšku hladiny a hĺbku samotnej studne. Ručné pumpy vám pomôžu prepraviť vodu minimálne z hĺbky cca 7 metrov.
Prečítajte si tiež: Solárny systém a ručné čerpadlo
Kalové čerpadlá
Kalové čerpadlo, známe tiež ako čističkové čerpadlo alebo čerpadlo na kalové jamy, je zariadenie navrhnuté na prečerpávanie a manipuláciu s kalom a splaškovými vodami v čističkách odpadových vôd. Princíp činnosti kalového čerpadla je založený na hydraulickom a mechanickom princípe. Kalové čerpadlo má saciu a výstupnú hadicu alebo potrubie. Kal sa nasáva do čerpadla pomocou sacieho potrubia zo spodnej časti kalovej jamy alebo nádrže.
Typy kalových čerpadiel
- Centrifugálne kalové čerpadlá: Tieto čerpadlá vytvárajú tlak a prečerpávajú kal pomocou rotujúceho kolesa s lopatkami (rotora) vo vnútri čerpadla. Vzduchový ventil sa často používa na zabránenie ucpania hadice pri nasávaní kalu.
- Pákové kalové čerpadlá: Tieto čerpadlá sú ručné a používajú sa tam, kde nie je k dispozícii elektrický prúd alebo kde je potrebné prečerpať menšie množstvo kalu.
Kalové čerpadlá sú dôležité pre správne fungovanie čističiek odpadových vôd, pretože umožňujú efektívne odstraňovať a spracovávať kal, čo zvyšuje účinnosť a spoľahlivosť čističiek.
Využitie kalových čerpadiel
Kalové čerpadlo zvládne veľké množstvo úloh, ale záleží na tom, aké silné ho máte. Odčerpanie vody zo suda, kde sa usadzuje len piesok alebo trochu blata, je ešte jedna z tých ľahších úloh. Odčerpávanie splaškov a fekálií zo septika je už ťažšia výzva, na ktorú budete potrebovať kvalitnejší prístroj. Nepríjemnou záležitosťou je tiež vyčerpávanie vody z pivnice po povodni. Profesionáli si vyberú z tých najvýkonnejších modelov, pokiaľ hľadajú pomocníka na čerpanie vody z rybníkov, potokov alebo úplne zatopených priestorov.
Typy kalových čerpadiel podľa umiestnenia
- Povrchové kalové čerpadlo: Inštalujeme na súš nad hladinu čerpanej vody. Pri výbere sa potom pozeráme najmä na to, aká je maximálna hĺbka sania, teda z akej hĺbky môže čerpadlo vodu odčerpávať.
- Ponorné kalové čerpadlo: Môžeme umiestniť priamo do odčerpávanej vody. Pri týchto typoch je sacia hĺbka irelevantným parametrom. Ponorné čerpadlo totiž jednoducho čerpá vodu, ktorá je nad ním. Výrobcovia ale uvádzajú, aká je maximálna hĺbka ponoru. Pre ponorné kalové čerpadlá rozhodne odporúčame modely s plavákom. Plavák je ochranný element, znižuje riziko prehriatia v dôsledku práce na sucho. Ako to funguje: plavák, podobne ako je to u klasických plavákov v bazéne, sa drží na hladine, zatiaľ čo samotné čerpadlo je úplne ponorené. Ako motor čerpadla usilovne pracuje na odčerpaní vody, hladina postupne klesá. Keď klesne na úroveň motora, plavák motor vypne.
Dôležité parametre pri výbere kalového čerpadla
- Maximálny priemer častíc: Klasické ponorné čerpadlá tento údaj obvykle neuvádzajú, pri čerpaní vody napríklad z bazéna nepočítame s časticami zeminy, minerálmi alebo kamienkami. V čistej vode tieto sedimenty nie sú, ale pri kalovej vode s nimi rozhodne počítať musíme. Čerpadlo musí byť schopné tieto nečistoty nasať bez toho, aby zablokovali motor. Ak sa pozrieme na čerpadlá používané profesionálmi, teda tie drenážne, tie bývajú opatrené ochrannou klietkou, ktorá zabraňuje vstupu väčších častíc. Také čerpadlo je možné použiť napríklad na odčerpanie výkopov alebo rybníkov.
- Maximálny výtlak a prietok: Nesmieme sa čudovať, keď lacnejšie ponorné čerpadlá majú výtlak vyšší ako kalové - kalové musia zastať ťažšiu prácu vzhľadom na prítomnosť nečistôt, pracujú logicky pomalšie.
- Výtlak: Je to výškový rozdiel medzi čerpadlom a úrovňou výtoku hadice. Sčítať musíme nielen hĺbku studne, ale aj výšku terénu, do ktorého chceme tekutinu vytlačiť. A pozor ešte na dĺžku hadice.
Materiál kalového čerpadla
Kalové čerpadlo pracuje v mimoriadne agresívnom prostredí, preto by malo byť zhotovené z kvalitného materiálu. Lacné plastové čerpadlá pri nasadení v nádrži alebo septiku dlho nevydržia. Dobrý materiál je liatina, ktorá je síce o niečo ťažšia, ale má lepšie úžitkové vlastnosti a odoláva hrdzi. Aj keď máte kvalitné kalové čerpadlo z odolného materiálu, pamätajte, že prostredie septiku je agresívne a nie je preto dobré v ňom nechávať čerpadlo večne. Pokiaľ ho dlho nepoužívate, vytiahnite ho a uložte ho na nejaký čas do sucha.
Domáce vodárne
Domáce vodárne sa používajú pre automatické zabezpečenie dodávky vody pod požadovaným tlakom. Používajú sa pre zásobovanie domácnosti vodou, pre zvyšovanie tlaku vody v rozvode, pre zalievanie, splachovanie, prevádzku práčky alebo iné účely, kde je vhodná automatická prevádzka čerpadla. Samostatné čerpadlo je nutné pred zahájením čerpania vždy ručne zapnúť a následne vypnúť, čo je pre niektoré inštalácie, ako je napríklad zásobovanie domácnosti vodou, nepraktické. Domáce vodárne sa najčastejšie používajú pre zásobovanie domácnosti pitnou alebo úžitkovou vodou z vlastného zdroja. Zvyčajne sa teda používajú v miestach, kde nie je k dispozícii pripojenie k vodovodnej sieti.
Prečítajte si tiež: Komfort a úspora vody s Hansgrohe
Princíp fungovania domácej vodárne
Princíp fungovania domácej vodárne je jednoduchý - vodáreň spustí čerpadlo pri odbere vody a opäť ho vypne po ukončení odberu, takže činnosť čerpadla je úplne automatická. Čerpadlo domácej vodárne môže byť povrchové alebo ponorné, pričom povrchové čerpadlo sa väčšinou používa pre čerpanie vody z plytkej studne (do 8 metrov) alebo zo sudov a nádrží. Vodárne s ponorným čerpadlom sa väčšinou využívajú pre hlboké studne alebo vrty.
Typy domácich vodární
- Klasické domáce vodárne s tlakovým spínačom a tlakovou nádobou: Sú veľmi rozšírenou formou vodární, ktoré sú u nás známe tiež pod názvom "Darling" podľa vodární tradičného českého výrobcu Sigma. Tlakový spínač čerpadlo zapína a vypína podľa nastaveného zapínacieho a vypínacieho tlaku, takže tlak v rozvode kolíše, čo sa prejavuje zmenou prietoku a tlaku v odbernom mieste. Najčastejšia hodnota zapínacieho tlaku je 2 bary a vypínacieho tlaku 3,5 baru. Tlaková nádoba kompenzuje zmeny v rozvode vody a zaisťuje, aby tlak a prietok boli rovnomerné a aby čerpadlo nespínalo príliš často. Veľkosť tlakovej nádoby je tak dôležitá pre životnosť čerpadla a rovnomernosť dodávky vody, nemá však vplyv na celkový prietok a výtlak vody (tie ovplyvňuje iba čerpadlo). Je dôležité, aby tlaková nádoba nemala príliš veľký ani malý objem. Vodáreň s malou tlakovou nádobou bude totiž čerpadlo spínať príliš často. Pri veľkej tlakovej nádobe zase hrozí zníženie kvality vody, lebo v nádobe vždy zostáva časť vody a pri malých odberoch sa voda môže kaziť.
- Domáce vodárne s prietokovým spínačom (Presscontrol): Prietokový spínač čiže Presscontrol je samostatné zariadenie ktoré zapne čerpadlo pri poklese tlaku vody v rozvode (tj. napr. otvorenie ventila) a vypne ho pri ukončení odberu vody a naplnenia tlakovej nádoby, ak je súčasťou vodárne. Oproti klasickej domácej vodárni tak nedôjde pri vypnutí čerpadla k obmedzeniu maximálneho tlaku v rozvode a je dosiahnutý maximálny tlak, ktorý čerpadlo dokáže vyvinúť. Domáce vodárne s presscontrolom je vhodné doplniť malou tlakovou nádobou (zvyčajne 15 až 24 litrov) a to z toho dôvodu, aby sa zamedzilo prípadnému častému spínaniu čerpadla pri netesnostiach v potrubí. Hlavnou výhodou vodárne s presscontrolom je, že tlak pri stálom odbere nekolíše a že pri vypnutí čerpadla dôjde k natlakovanie rozvodu na maximálny tlak čerpadla, ktorý čerpadlo dokáže vyvinúť.
- Domáce vodárne ovládané riadiacou jednotkou s frekvenčným meničom: Pracujú na rovnakom princípe ako presscontrol, ale umožňujú plynulú reguláciu čerpadla a tým udržujú v rozvode konštantný tlak vody bez ohľadu na to, aký je celkový prietok. Riadiaca jednotka plynule ovláda výkon elektromotora čerpadla v závislosti od tlaku a dodávky vody v rozvodoch, takže bez ohľadu na aktuálny odber vody je tlak v sústave stále rovnaký a čerpadlo spotrebováva len toľko energie, koľko ku svojej činnosti potrebuje. Vedľajším prínosom domáce vodárne s frekvenčným meničom je teda aj úspora elektrickej energie.
Dôležité rady pre výber čerpadla
Či už sa jedná o čerpadlá pre domáce alebo profesionálne použitie, v oboch prípadoch je dôležité začať s určením základných parametrov ako prietok (symbol "Q", v litroch za minútu) a dopravná výška (symbol "H", v metroch). Najjednoduchší prepočet je 1 bar = 10 metrov dopravnej výšky. Tieto parametre (Q+H) hľadajte u čerpadiel, v t.z. "optimálnom pásme". Vyhýbajte sa zbytočne vysokým výkonom a samozrejme vyvarujte sa aj poddimenzovaniu. Zásadne tým ovplyvníte životnosť výrobku a hlavne prevádzkové náklady.
Každé čerpadlo má svoju výkonovú charakteristiku. U odstredivých čerpadiel je to krivka vyjadrujúca vzájomný pomer medzi prietokom a tlakom. Všeobecne platí, že čím väčší prietok odoberáme z čerpadla, tým menší tlak dokáže čerpadlo vyvinúť. Naopak, čím menej vody budeme odoberať, tým bude tlak čerpadla vyšší.
POZOR! Každé čerpadlo má schopnosť dopraviť isté množstvo vody do určitej výšky, a teda vyvinúť tlak. Požadovaný tlak v systéme je to väčšinou tlak okolo 3 - 3,5 bar, čo sa rovná 0,3-0,35 MPa. Vyjadrené v metroch to znamená 30 až 35 metrov vodného stĺpca.
Vychádzajte z toho, že pri prietoku okolo 50 litrov/min. cez plastovú rúru s priemerom 32 mm je tlaková strata (strata trením) 0,11 baru na každých 10 metrov potrubia. U starších kovových potrubí so svetlosťou 1" je to približne 0,17 baru na každých 10 m. potrubia.
Keď sme si stanovili základné hodnoty (prietok (Q) a dopravnú výšku (H), budeme hľadať pracovný bod v optimálnych pásmach jednotlivých čerpadiel.
- Na narážané studne (5/4“-6/4“ oceľová rúra narazená do zeme) použite samonasávacie čerpadlo. Vzdialenosť medzi saním samonasávacieho čerpadla a hladinou podzemnej vody je optimálne do 6 metrov, nesmie prekročiť 7 m.
- Ak máte kopanú, alebo vŕtanú studňu (priemer od 100 mm vyššie) použite radšej ponorné čerpadlo.
Správne umiestnenie ponorného čerpadla
Správne umiestnenie ponorného čerpadla do vŕtanej alebo kopanej studne je kľúčové pre jeho efektívnu a dlhodobú prevádzku.
- Vzdialenosť od steny studne: Čerpadlo by malo byť umiestnené aspoň 1- 1,5 cm od stien studne. Čím zabezpečíme dostatočné chladenie čerpadla prúdením vody v studni, zabránime nechcenému vibrovaniu čerpadla, minimalizujeme nasávanie piesku alebo usadenín, ak je studňa z vnútornej strany obložená perforovanou rúrou.
Ďalšie kroky:
- Umiestnite čerpadlo mierne šikmo (napr.
- Pripojte tlakové potrubie (PE hadicu) k výtlaku čerpadla.
- Pripojte bezpečnostné lano k záchytnej svorke na čerpadle a k stabilnému bodu na povrchu.
Údržba ponorného čerpadla
- Odvzdušnenie: Odvzdušnenie ponorného čerpadla je dôležité, pretože vzduchové bubliny môžu brániť jeho správnemu fungovaniu.
- Vytiahnutie čerpadla: Vytiahnutie ponorného čerpadla zo studne môže byť jednoduché alebo komplikované, v závislosti od hĺbky studne, spôsobu upevnenia čerpadla a prípadných prekážok.
- Ručné vytiahnutie (pri plytších studniach, do 15 m): Postavte sa nad studňu a pevne uchopte výtlačnú hadicu alebo lano. Pomaly ťahajte nahor, snažte sa nekrútiť hadicou, aby sa nepoškodila. Ak cítite odpor, jemne s čerpadlom pootočte alebo ním pohýbte, aby sa uvoľnilo.
- Použitie kladky (pri hlbších studniach, nad 15 m): Ak je čerpadlo hlboko, použite kladku na trojnožke alebo ručný navijak na uľahčenie zdvíhania. Navlečte lano alebo reťaz cez kladku a pomaly navíjajte.
- Čistenie: Čistenie ponorného čerpadla je dôležité pre jeho správne fungovanie a dlhú životnosť. Usadeniny, piesok alebo vodný kameň môžu znížiť výkon a spôsobiť jeho zablokovanie.
- Odstránenie hrubých nečistôt: Opláchnite čerpadlo vodou a jemne ho vyčistite kefou alebo handrou.
- Vyčistenie sacieho filtra: Skontrolujte sací filter (nachádza sa na spodnej časti čerpadla). Ak je zanesený bahnom alebo pieskom, vypláchnite ho vodou alebo jemne vykefujte.
- Odstránenie vodného kameňa:
- Metóda s octom alebo kyselinou citrónovou (jemnejšia): Namočte čerpadlo do nádoby s teplou vodou a octom (1:1) alebo roztokom kyseliny citrónovej.
- Metóda s kyselinou chlorovodíkovou (HCl) (silnejšia, ak je čerpadlo veľmi zanesené): Zrieďte kyselinu chlorovodíkovú (max. 5% roztok) s vodou. Nalejte roztok do nádoby a namočte čerpadlo na 15-30 minút.