Z poradnika eksperta: Jak działa pompa głębinowa i jak wybrać odpowiedni model.

Pompa głębinowa to urządzenie przeznaczone do poboru wody ze studni wierconych oraz innych ujęć, w których zwierciadło wody znajduje się poniżej zakresu pracy typowych pomp ssących. Pracuje jako pompa zanurzeniowa, a więc jest montowana bezpośrednio w odwiercie, poniżej dynamicznego poziomu lustra wody. Taki sposób instalacji eliminuje ograniczenia ssania charakterystyczne dla pomp powierzchniowych, a jednocześnie pozwala uzyskać stabilne parametry pracy w układach zaopatrzenia domu, instalacjach ogrodowych oraz mniejszych systemach gospodarczych korzystających z własnego ujęcia.

Z praktycznego punktu widzenia samo stwierdzenie, że pompa „jest do studni”, nie wystarcza. O trwałości i skuteczności działania decyduje przede wszystkim poprawny dobór hydrauliczny i montażowy. Najczęstszy błąd polega na ocenianiu urządzenia wyłącznie przez moc silnika albo maksymalną wydajność z karty katalogowej, bez odniesienia tych danych do rzeczywistych warunków pracy. Tymczasem pompę głębinową dobiera się do parametrów odwiertu, poziomu wody w czasie pompowania, wymaganej wydajności oraz ciśnienia niezbędnego w instalacji.

Pompa głębinowa tłoczy wodę z ujęcia do instalacji, pracując bezpośrednio w zanurzeniu. W odróżnieniu od pompy powierzchniowej nie zasysa wody przez przewód ssawny z zewnątrz, lecz podaje ją od razu z miejsca montażu ku górze. W praktyce oznacza to korzystniejsze warunki hydrauliczne, mniejsze ryzyko problemów z zassaniem oraz możliwość pracy przy znacznych głębokościach.

W domowych instalacjach studziennych najczęściej stosuje się wielostopniowe pompy odśrodkowe. Każdy stopień roboczy zwiększa energię przekazywaną wodzie, co pozwala osiągać odpowiednią wysokość podnoszenia przy zachowaniu założonego przepływu. Właśnie dlatego przy doborze pompy nie wystarczy patrzeć na pojedynczy parametr. Liczy się cały punkt pracy urządzenia, czyli zależność pomiędzy wydajnością a wysokością podnoszenia w konkretnym układzie.

Pompa głębinowa jest rozwiązaniem właściwym tam, gdzie pobór wody odbywa się z ujęcia o znacznej głębokości albo przy zmiennym poziomie lustra wody. Ponieważ pompa pracuje w zanurzeniu, nie obowiązują jej ograniczenia ssania typowe dla pomp powierzchniowych. Dzięki temu może efektywnie pracować tam, gdzie klasyczna pompa ustawiona na powierzchni po prostu się nie sprawdzi.

Z punktu widzenia eksploatacyjnego ma to jeszcze jedną zaletę. Pompa zanurzona pracuje ciszej, jest mniej narażona na zapowietrzanie układu i lepiej nadaje się do stabilnego zasilania instalacji bytowej. Oczywiście nie oznacza to, że każda pompa głębinowa będzie odpowiednia do każdej studni. Nadal trzeba uwzględnić średnicę odwiertu, wydajność źródła oraz docelowe warunki pracy instalacji.

Podstawą doboru pompy głębinowej są dwa parametry: wymagany przepływ oraz całkowita wymagana wysokość podnoszenia. Przepływ określa, jaką ilość wody instalacja ma otrzymać w jednostce czasu, natomiast wysokość podnoszenia pokazuje, jakie opory hydrauliczne i jakie różnice poziomów pompa musi pokonać, aby dostarczyć wodę do punktów poboru z oczekiwanym ciśnieniem.

W praktyce całkowita wysokość podnoszenia nie jest wyłącznie głębokością studni. Składają się na nią między innymi:

-wysokość podnoszenia od dynamicznego lustra wody do najwyższego punktu odbioru,

-straty ciśnienia w przewodach, armaturze, filtrach i osprzęcie,

-wymagane ciśnienie robocze w instalacji przy najwyżej położonym punkcie poboru.

Dopiero suma tych wartości pozwala określić rzeczywisty punkt pracy pompy. To kluczowe, ponieważ urządzenie dobrane zbyt słabo nie zapewni odpowiedniego ciśnienia i wydajności. Trzeba też pamiętać, że wartości maksymalne podawane w kartach katalogowych nie oznaczają parametrów, jakie pompa będzie stale osiągać w gotowej instalacji. Straty występujące w przewodach, armaturze, filtrach czy zbiorniku powodują, że dobór powinien uwzględniać rzeczywiste warunki pracy układu, a nie opierać się wyłącznie na wartościach „max”.

Uwaga:

"(…) sugerowanie się danymi z tabliczki znamionowej (...)Zauważ, że przy każdym z tych parametrów widnieje dopisek „max”, co oznacza, że są to wartości maksymalne, w praktyce niemożliwe do osiągnięcia w realnych warunkach eksploatacyjnych. Poszczególne elementy instalacji siłą rzeczy „dławią” pompę (kolanka, rury, zbiornik hydroforowy, ewentualnie stacja uzdatniania), dlatego urządzenie należy dobrać z odpowiednim zapasem, aby nie było później rozczarowania."
Źródło: https://sklep-hydros.pl/blog/poradnik/jak-poprawnie-dobrac-pompe-glebinowa-wystrzegaj-sie-tych-4-bledow.html

Nie chodzi jednak o kupowanie modelu z dużym, przypadkowym zapasem „na wszelki wypadek”. Znacznie rozsądniejsze jest uwzględnienie realnych strat instalacyjnych i dobranie urządzenia do rzeczywistego punktu pracy niż wybór pompy przewymiarowanej względem potrzeb całego układu.

Uwaga:

„Całkowita wysokość podnoszenia, którą pompa musi pokonać, jest sumą wysokości geometrycznej, strat wysokości wynikających z tarcia oraz strat miejscowych.” Tłumaczenie własne.
Źródło: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352938525001557

Dobór pompy musi uwzględniać nie tylko potrzeby budynku, ale również techniczne parametry samego ujęcia. Jednym z podstawowych ograniczeń jest średnica odwiertu. To ona decyduje, jaki korpus pompy można bezpiecznie zainstalować i czy pozostanie odpowiedni luz montażowy umożliwiający prawidłowe chłodzenie silnika oraz bezproblemowe opuszczenie urządzenia na docelową głębokość.

Równie ważna jest wydajność studni, czyli zdolność ujęcia do dostarczania określonej ilości wody bez nadmiernego obniżania lustra. W praktyce należy odróżniać poziom statyczny od poziomu dynamicznego. Poziom statyczny to zwierciadło wody w spoczynku, natomiast poziom dynamiczny pokazuje rzeczywiste położenie lustra podczas pompowania. To właśnie ten drugi parametr ma zasadnicze znaczenie przy doborze pompy, ponieważ opisuje realne warunki jej pracy. Pominięcie go prowadzi często do błędnych założeń projektowych i doboru urządzenia o niewłaściwej charakterystyce.

Wymagana wydajność pompy powinna wynikać z rzeczywistego sposobu użytkowania instalacji. Inne potrzeby będzie miał mały dom jednorodzinny z jedną łazienką, a inne budynek z kilkoma kondygnacjami, systemem nawadniania, dodatkowymi punktami poboru i większą liczbą użytkowników. Przy ocenie zapotrzebowania nie chodzi jednak o sumowanie maksymalnych przepływów wszystkich odbiorników tak, jakby wszystkie pracowały jednocześnie przez dłuższy czas. Trzeba brać pod uwagę realistyczny scenariusz eksploatacyjny.

To bardzo ważne, ponieważ przewymiarowanie pompy nie musi poprawiać komfortu użytkowania. Może pogarszać warunki pracy układu, obniżać efektywność

energetyczną, a w zależności od sposobu sterowania i konfiguracji instalacji prowadzić także do częstszego załączania pompy.

Przy doborze pompy nie można pomijać parametrów samej wody. Jeżeli w ujęciu występuje piasek albo inne drobne cząstki mineralne, wpływa to bezpośrednio na warunki pracy hydrauliki pompy oraz trwałość elementów roboczych. W takich sytuacjach szczególnego znaczenia nabiera odporność urządzenia na ścieranie, dobór materiałów konstrukcyjnych oraz poprawność montażu na odpowiedniej wysokości nad dnem odwiertu.

Uwaga:

„Ścieranie i erozja wynikające z obecności piasku są krytycznymi czynnikami przyczyniającymi się do zużycia elementów wewnętrznych pompy.” Tłumaczenie własne. Źródło: https://asmedigitalcollection.asme.org/energyresourcessubsurface/article/1/4/041003/1214776/Experimental-Study-of-Sand-Wear-and-Performance

Z punktu widzenia eksploatacji ma to istotne znaczenie, bo nawet prawidłowo dobrana pod względem parametrów hydraulicznych pompa może szybciej ulec zużyciu, jeżeli będzie pracowała w wodzie o podwyższonej zawartości cząstek ściernych. Dlatego przed zakupem warto znać nie tylko głębokość studni, ale też jakość pobieranej wody i warunki, w jakich ujęcie pracuje przez dłuższy czas.

Najlepsza pompa głębinowa nie jest po prostu najmocniejszym urządzeniem z oferty. To model, którego charakterystyka pracy odpowiada rzeczywistym parametrom studni i wymaganiom instalacji. W praktyce oznacza to konieczność połączenia kilku danych: średnicy odwiertu, poziomu dynamicznego, wydajności źródła, wymaganej wydajności użytkowej oraz całkowitej wysokości podnoszenia.

Dobrze dobrana pompa pracuje w swoim właściwym zakresie, zapewnia stabilny dopływ wody i nie wymusza ciągłego korygowania działania całego układu. To właśnie taki dobór jest w praktyce najważniejszy, bo w instalacjach domowych i użytkowych liczy się nie efektowna specyfikacja katalogowa, ale wieloletnia, przewidywalna i bezproblemowa eksploatacja.

Autor: Grzegorz Krysztofiak – ekspert branży hydrotechnicznej i hydraulicznej, właściciel sklep-hydros.pl oraz redaktor Hydroportal.pl. Zobacz profil autora.