Pompa zatapialna wałowa vs. odśrodkowa – różnice i zastosowanie

Produkty dopiero przygotowujemy.

Natomiast możesz oglądać inne kategorie.

Pompa zatapialna wiertnicza wirowa vs. śrubowa – różnice i zastosowanie

Kiedy rozważamy na atria.sk zapytanie o pompę do studni lub wiertła, pierwsze pytanie, na które musimy sobie odpowiedzieć, to nie marka ani cena, ale zasada pompowania. Na rynku spotykamy się zasadniczo z dwiema zasadniczo różnymi konstrukcjami pomp zatapialnych – wirowymi (często wielostopniowymi, z kółkami wirującymi) i śrubowymi (z elastyczną włożką statorową i wirnikiem). Obie kategorie mają swoje stałe miejsce w praktyce, ale myląc je lub wybierając „na oko” prowadzi niemal zawsze do przedwczesnego zużycia, zbędnej zużycia energii lub do tego, że pompa po prostu nie potrafi przepompować wody tam, gdzie trzeba. W tym artykule zajmiemy się tym, jak obie konstrukcje działają, w czym różnią się pod względem hydrauliki, jaką wodę obsługują, jak długo trwają i jaką mają konserwację, a na koniec zobrazujemy to na konkretnych typach studni i wiertł, z którymi spotykamy się u klientów.

Zasada działania wirowej pompy zatapialnej

Pompa wirowa działa na zasadzie zamiany energii kinetycznej wirującego kółka wirującego na energię ciśnienia cieczy. Wewnątrz obudowy pompy znajduje się jedno lub (typowo u pomp zatapialnych do studni) kilka kółek wirujących połączonych szeregowo – mówimy o pompie wielostopniowej. Woda wchodzi do pierwszego stopnia, kółko wirujące nadaje jej prędkość, dyfuzor zamienia tę prędkość na ciśnienie, a tak samo postępuje kolejne stopnie, aż do momentu, gdy na wylocie mamy wymagane ciśnienie (wysokość podnoszenia). Im więcej stopni, tym większa wysokość podnoszenia, jaką pompa jest w stanie wygenerować.

Przyczyną tej modułowej konstrukcji jest to, że pompy wirowe typu IBO 3" STM 20 są tak powszechne – producent po prostu tworzy szereg pomp z tym samym silnikiem i jednostką hydrauliczną, tylko z różną liczbą stopni, pokrywając w ten sposób cały zakres wymaganych wysokości podnoszenia od niskich (kilkanaście metrów) aż po bardzo wysokie (150 i więcej metrów).

Kółka wirowe pomp wirowych są zazwyczaj wykonane z technopolimeru (np. norylu) lub z nierdzewnej stali, w zależności od klasy pompy. Wirnik silnika znajduje się w komorze wypełnionej olejem lub wodą, oddzielonej uszczelką mechaniczną od części hydraulicznej. To ułożenie jest wrażliwe na cząstki abrazyjne – piasek działa jak papier ścierny na łożyska i uszczelki, dlatego producenci pomp wirowych zgadzają się, że zawartość substancji stałych nie powinna przekraczać około 50 mg/l, u lepszych modeli z ceramicznymi uszczelkami maksymalnie do 150 mg/l. Przy wyższej zawartości piasku żywotność znacznie się skraca – w praktyce widzieliśmy przypadki, w których źle zamontowana pompa w studni piaskowej „zmarła” w ciągu trzech miesięcy, choć typowa żywotność przy czystej wodzie to 8–15 lat.

Zasada działania śrubowej pompy zatapialnej

Pompa śrubowa działa na zupełnie innej zasadzie – jest to pompa objętościowa, a nie wirowa. Wewnątrz znajduje się metalowy (zazwyczaj chromowany lub nierdzewny) wał o kształcie ekscentrycznym, który obraca się wewnątrz elastycznej gumowej (elastomerowej) włożki statora. Wirnik nie obraca się osiowo, ale wykonuje ruch planetarny – tworzy w ten sposób między sobą a statorami zamknięte komory, które kolejno przesuwają się od ssania do wypływu i „przenoszą” w nich zamkniętą wodę jak w zamkniętych workach. Dlatego właśnie ten typ nazywa się również pompą Mohra (od wynalazcy tej zasady).

Dzięki tej zasadzie działania pompa śrubowa jest wyjątkowo tolerancyjna wobec mechanicznych zanieczyszczeń i piasku – gumowy stator częściowo dostosowuje się do ziarna piasku, które dostanie się do komory, i „przepuszcza” je dalej, bez poślizgu, jak to ma miejsce w przypadku kółka wirującego. Dlatego pompy śrubowe są pierwszym wyborem właśnie przy wąskich wiertłach z wyższą zawartością piasku lub mułu, gdzie pompa wirowa szybko by się zawaliła. Typowym przedstawicielem tej konstrukcji w naszej ofercie jest Pompa zatapialna śrubowa do wąskiego wiertła STING 2", przeznaczona dokładnie do wąskich wiertł o średnicy od 2 cali, gdzie klasyczna pompa 3" czy 4" fizycznie się nie zmieści.

Właściwości hydrauliczne – przepływ, ciśnienie i charakterystyka

Różnica między obiema typami wyraźnie się odbija również na kształcie charakterystyki hydraulicznej, czyli na tym, jak zmienia się przepływ w zależności od wysokości podnoszenia (ciśnienia).

Pompa wirowa ma charakterystykę malejącą – przy zerowej wysokości podnoszenia dostarcza maksymalny przepływ, a z rosnącą wysokością (oporem rurociągu, różnicą wysokości) przepływ stopniowo maleje aż do zera w punkcie zamkniętej armatury. Oznacza to, że przepływ pompy wirowej jest zawsze kompromisem między tym, ile wody potrzebujemy, a jak wysoko/tyle musimy ją dostarczyć. Przy projektowaniu zawsze poszukujemy punktu pracy, w którym krzywa pompy przecina się z krzywą sieci rurociągowej.

Pompa śrubowa ma natomiast przepływ praktycznie niezależny od ciśnienia (w rozsądnym zakresie) – jest to pompa objętościowa, więc przy danym liczbie obrotów dostarcza mniej więcej ten sam objętość wody niezależnie od tego, czy tłoczy do 20 czy do 60 metrów wysokości (ograniczone oczywiście mocy silnika i maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniem). To zaleta przy zmiennej wysokości podnoszenia, ale wada przy pracy „na suchym” lub przy zamkniętym wypływie – bez czujnika przepływu ciśnienie w systemie może wzrosnąć aż do uszkodzenia statora lub rurociągu.

Praktyczny skutek: przy pompie wirowej warto dokładnie dobrać wysokość podnoszenia, inaczej dostaniemy albo zbyt duży przepływ bez ciśnienia, albo odwrotnie – niewystarczający przepływ. Przy pompie śrubowej regulacja przepływu jest prostsza (często przez zmiennik częstotliwości lub zawór zwężający), ale zawsze trzeba zapewnić ochronę przed pracą suchą i zapychaniem wylotu.

Czułość na piasek, muł i zanieczyszczenia mechaniczne

To jest jedna z najczęściej pojawiających się pytań, z którymi spotykamy się przy doborze pompy do konkretnej studni. Realność na Słowacji jest taka, że duża część kopanych studni oraz wiele wierceń (szczególnie starszych, niedoskonale wykończonych, albo wierceń w mniej stabilnych skałach) dostarcza wody z pewnym udziałem piasku, zwłaszcza po intensywniejszych deszczach lub przy spadku poziomu.

Pompa wirowa – odpowiednia do czystej a lekko zanieczyszczonej wody. Piasek powoduje erozję kół napędowych, zużycie łożysk i zapychania, w ekstremalnym przypadku zaciskanie wirnika. Zalecany udział substancji stałych do 50-150 mg/l w zależności od modelu.
Pompa śrubowa – tolerująca większy udział piasku i drobnych zanieczyszczeń, w katalogowych danych zwykle radzi sobie z 150-200 mg/l i więcej, u niektórych modeli nawet znacznie więcej na krótko. Elastyczny stator potrafi „przepuścić” ziarna piasku bez zaciskania.

Nieważne, jak duża jest tolerancja pompy śrubowej na piasek, to jednak żadna pompa nie lubi grubego piasku i drobnych kamieni w dużych ilościach – jeśli studnia lub wiercień trwale „ciągnie” dużo piasku, to jest sygnał, że trzeba rozwiązać przyczynę (niedostateczna lub uszkodzona rura studniowa, niewłaściwie umieszczony filtr, zbyt nisko umieszczona pompa podnosiąca osad ze dna). W takich przypadkach zalecamy także dobrać Filtr odpiaskowujący 1" na ssanie, który zatrzyma zanieczyszczenia mechaniczne jeszcze przed tym, jak trafią do rozdzielania wody w domu, a nawet do zbiornika ciśnieniowego i armatury, gdzie mogłyby powodować przedwczesne zużycie.

Średnica wiercenia i fizyczne wymiary pomp

Pompy śrubowe mają zazwyczaj większy, walcowaty, „gruby” kształt z dłuższym ciałem, co czyni je idealnym wyborem do wąskich wierceń o średnicy 2" (około 50 mm), gdzie standardowa 3" lub 4" pompa wirowa po prostu się nie zmieści. Przypadek typowy to właśnie STING 2" – klasyczne rozwiązanie dla takich sytuacji: stare, wąskie wiercenia, gdzie przy budowie przewidywano tylko pompę ręczną lub małą pompę, a dziś potrzebujemy dostarczyć większą moc bez rozszerzania wiercenia (co oznaczałoby nowe prace wiertnicze i znaczne koszty).

Pompy wirowe produkowane są w średnicach 3" i 4", przy czym IBO 3" STM 20 należy do uniwersalnych rozwiązań dla typowych wierceń o średnicy od 3 cali (około 76 mm) w górę. Dokładne różnice między poszczególnymi średnicami oraz sposób pomiaru średnicy własnego wiercenia omawiamy szczegółowo w artykule Jaką średnicę wiercenia potrzebujesz: różnica między 2", 3" a 4" pompami.

Porównanie obu typów

Właściwość	Pompa wirowa	Pompa śrubowa
Zasada działania	Obrotowa, kółka napędowe	Objętościowa, wirnik w elastycznym statorze
Typowa średnica	3", 4"	od 2" w górę
Tolerancja piasku	niska aż średnia (do ~150 mg/l)	wysoka (200 mg/l i więcej)
Charakterystyka przepływu	maleje wraz z wysokością podnoszenia	prawie stała
Praca sucha	krotkotrwałe – bardziej tolerancyjna	bardzo ryzykowna dla statora
Żywotność statora/zapychania	zawór – długotrwała żywotność	elastomer – zużycie, wymiana
Typowe zastosowanie	zwykłe studnie i wiercenia, czysta woda	wąskie wiercenia, piaskowa/mułowa woda

Czułość na pracę suchą i uruchamianie

Praca sucha (bez wody w pompie) jest niebezpieczna dla obu konstrukcji, ale z różnych powodów. Przy pompie wirowej brak wody oznacza utratę chłodzenia i smarowania mechanicznego zaworu oraz łożysk – silnik przegrzewa się, zawór spala się, w gorszym przypadku cały wirnik może się zablokować. Przy pompie śrubowej sytuacja jest jeszcze bardziej krytyczna – guma statora jest smarowana i chłodzona właśnie pompowaną wodą, a bez niej po kilku sekundach aż kilkudziesięciu sekund pracy suchej stator spala się i odkształca nieodwracalnie. Dlatego właśnie przy pompach śrubowych absolutnie zaleca się montaż czujnika poziomu lub elektronicznego zabezpieczenia przed pracą suchą, najlepiej w połączeniu z czujnikiem ciśnieniowym lub przepływowym.

Uruchamianie pompy śrubowej wymaga dodatkowo nieco większego momentu rozruchowego, ponieważ wirnik musi pokonać początkowe tarcie w statorze (szczególnie jeśli stator „oschł” po dłuższym postoju) – to jest powód, dla którego u niektórych modeli zaleca się zmiennik częstotliwości z zwiększonym momentem rozruchowym lub miękki start.

Jakość wody, skład chemiczny i temperatura

Elastyczny stator pompy śrubowej jest wrażliwy także na skład chemiczny wody – agresywna woda z wysokim udziałem żelaza, manganu, siarkowodoru lub z ekstremalnym pH może stopniowo degradować gumę statora szybciej, niż byłoby to przy typowej wodzie pitnej. Przy pompach wirowych z kółkami nierdzewnymi lub technopolimerowymi ta wrażliwość jest niższa, choć i tam żelazo i mangan z czasem powodują osadzanie się i zasmarowanie dyfuzyjników.

Temperatura wody odgrywa również rolę – większość typowych pomp (obu typów) jest przeznaczona dla wody do 30-35 °C, wyjątkowo do 40 °C przy ciągłym obiegu z odpowiednim przepływem wokół silnika do chłodzenia. Dla cieplejszej wody (np. wierceń geotermalnych) trzeba specjalistycznych pomp, o których można się oddzielnie informować – standardowy asortyment dla studni nie jest do tego przeznaczony.

Praktyczne scenariusze z codziennej praktyki

Aby nie poruszać się tylko na poziomie teorii, zajrzyjmy do typowych sytuacji, z którymi u nas Klienci najczęściej się kontaktują:

Scenariusz 1: Stary wąski wiercień po pompe ręcznej

Domyki letniskowe, wiercień wywiercony 30-40 lat temu, średnica rury tylko 2", pierwotnie z pompą ręczną lub membranową. Klient chce automatyczne zaopatrzenie wodą w domu. Rozwiązanie: pompa śrubowa STING 2", ponieważ pompa wirowa 3"/4" fizycznie się do takiego wiercenia nie zmieści, a ponadto u starych wierceń częściej pojawia się także lekka zawilgoconość po dłuższym postoju.

Scenariusz 2: Nowa studnia wiertnicza 4" z czystą wodą

Nowy wiercień z certyfikowanym wykończeniem, ustabilizowana czysta woda, głębokość poziomu 25 m, potrzebna wysokość podnoszenia do domu i do zbiornika ciśnieniowego około 35-40 m. Idealnym rozwiązaniem jest pompa wirowa, np. seria IBO 3" STM 20 z odpowiednio dobraną liczbą stopni w zależności od potrzebnej wysokości podnoszenia (szczegółowy sposób obliczeń znajduje się w artykule Jaką moc i wysokość podnoszenia pompy dobrać w zależności od głębokości studni).

Scenariusz 3: Kopana studnia z okazjonalnym zawilgoconiem po deszczu

Klasyczna studnia kopana o średnicy 1-1,2 m, po intensywniejszych opadach pojawia się zwiększona mętność i piasek. Jeśli studnia jest wystarczająco szeroka na 4" pompę, można rozważyć pompę wirową z wyższą tolerancją na piasek w połączeniu z filtrem odpiaskowującym na wylot, albo od razu przejść na pompę śrubową, jeśli zawilgoconie jest wyraźniejsze i powtarzające się. Zawsze zalecamy dobrać Filtr odpiaskowujący 1" na ssanie, który ochroni zarówno pompę, jak i kolejne rozdzielacze oraz armatury w domu.

Montaż i montowanie pompy – na co zwrócić uwagę

Niezależnie od typu pompy obowiązują kilka podstawowych zasad, które omawiamy szczegółowo także w osobnym artykule Montaż pompy zatapialnej do studni lub wąskiego wiercenia:

Pompa zawsze zawieszana jest na nerozpuszczalnym lnieniu lub odpowiednim rurociągu tłocznym, nigdy tylko na kablu elektrycznym.
Minimalna odległość pompy od dna studni/wiercenia powinna wynosić przynajmniej 0,5-1 m, aby uniknąć ssania osadu.
Pompa musi być trwale zanurzona o zalecaną wartość nad kołem ssawnym (zazwyczaj przynajmniej 0,3-1 m w zależności od modelu), aby nie doszło do wystawienia przy spadku poziomu.
Przyłącze elektryczne musi być przez odpowiednio dobrany bezpiecznik i w przypadku pomp śrubowych idealnie także przez zabezpieczenie przed pracą suchą.
Przy pompach śrubowych trzeba sprawdzić kierunek obrotu przy pierwszym uruchomieniu (przy złym kierunku grozi uszkodzenie statora nawet przy krótkiej pracy).

Serwis, zużycie i koszty utrzymania

Z punktu widzenia długoterminowych kosztów eksploatacji oba typy pomp mają swoje „słabe” komponenty. W przypadku pomp wirowych najczęściej to są uszczelki mechaniczne i łożyska, a także zużycie kół napowietrzających przy obecności piasku. Żywotność przy czystej wodzie i prawidłowym montażu wynosi zwykle od 8 do 15 lat, przy gorszych warunkach znacznie mniej.

W przypadku pomp śrubowych typowym elementem zużycia jest sam elastomerowy stator, który w niektórych modelach można wymienić oddzielnie, bez konieczności zakupu całej pompy – to może znacząco obniżyć koszty długoterminowej eksploatacji, ponieważ wymiana statora jest znacznie tańsza niż zakup nowej pompy. Częstotliwość wymiany zależy od jakości wody i zawartości piasku, ale orientacyjnie przy średnio wymagających warunkach mówimy o okresach kilku lat.

Typowe usterki, ich objawy i sposoby rozwiązania (zablokowany wirnik, spalone uszczelki, przeciekająca instalacja, zużyty stator, zaszumienie systemu) szczegółowo omawiamy w artykule Najczęstsze usterki pomp zatapialnych i jak je rozwiązać – polecamy go przeczytać jeszcze przed podjęciem decyzji o reklamacji lub wymianie pompy, ponieważ część problemów można rozwiązać bez interwencji serwisu.

Zużycie energii i sprawność

Pompy wirowe przy pracy w optymalnym punkcie charakterystyki (tam, gdzie krzywa pompy przecina krzywą sieci blisko punktu maksymalnej sprawności) osiągają wysoką energooszczędność. Problem pojawia się, jeśli pompa jest wyraźnie nadmiarowo lub niedostatecznie wymiarowana względem rzeczywistej wysokości podnoszenia – praca poza optymalnym punktem oznacza zbędne zużycie energii i szybsze zużycie.

Pompy śrubowe mają często przewagę nad małymi pompami wirowymi pod względem sprawności przy niskich przepływach i wysokich ciśnieniach, ponieważ nie wymagają wielu stopni do osiągnięcia wysokiego ciśnienia przy małym przepływie. Przy większych przepływach z kolei często lepsze są pompy wirowe. Dokładne porównanie konkretnych modeli STING i IBO pod względem mocy, przepływu i zużycia znajdziesz w osobnym artykule Porównanie pomp STING i IBO – co wybrać.

Jak podjąć decyzję – podsumowanie kryteriów wyboru

Przy podejmowaniu decyzji końcowej zalecamy postępować według poniższych kroków, które omawiamy bardziej szczegółowo w artykule Jak wybrać pompę do studni: kluczowe kryteria wyboru:

Zmierz średnicę studni/otworu – przy średnicy poniżej 3" (76 mm) praktycznie automatycznie kierujesz się do pompy śrubowej typu STING 2".
Zbadaj jakość wody – jeśli studnia/otwór trwale lub często wytwarza piasek lub muł, preferuj pompę śrubową lub pompę wirową z dodatkowym filtrem odpiaskowym.
Oblicz potrzebną wysokość podnoszenia – głębokość poziomu + różnica wysokości do odbiorników + straty ciśnienia w rurach + wymagane ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym.
Zastanów się nad wymaganym przepływem – liczba osób, odbiorników, ewentualnie podlewania ogrodu.
Zaplanuj ochronę przed pracą suchą – szczególnie istotne przy pompach śrubowych.

Szczegółowy opis, jak prawidłowo wybrać konkretny model zgodnie ze średnicą otworu i głębokością studni, znajdziesz również w artykułach Jak wybrać pompę zatapialną do studni lub otworu oraz Jaka średnica pompy jest potrzebna – 2" czy 3" otwór, które kontynuują ten temat.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czy mogę wymienić pompę wirową na śrubową w tym samym otworze bez modyfikacji?

W większości przypadków tak, o ile średnica otworu odpowiada obu typom i zasilanie elektryczne jest kompatybilne. Należy jednak przeliczyć wysokość podnoszenia i przepływ, ponieważ charakterystyki obu typów różnią się znacznie, a przy pompie śrubowej należy dodać ochronę przed pracą suchą, jeśli jeszcze nie jest zainstalowana.

Czy pompa śrubowa zawsze jest lepszym wyborem przy wodzie z piaskiem?

W większości przypadków tak, ponieważ lepiej toleruje mechaniczne zanieczyszczenia. Nie należy jednak zapominać, że nawet pompa śrubowa ma swoje limity – przy ekstremalnie dużym ilości piasku lub żwiru należy najpierw rozwiązać przyczynę (np. uszkodzoną rurę studniową lub niewłaściwą głębokość montażu), a nie tylko zmieniać typ pompy.

Dlaczego pompa śrubowa przy pierwszym uruchomieniu nie tłoczy, mimo że jest podłączona?

Najczęstsza przyczyna to nieprawidłowy kierunek obrotu silnika (w przypadku silników trójfazowych wystarczy zamienić dwie fazy) lub wysuszonego statora po dłuższym okresie bezużytkowania, który wymaga nieco większego momentu rozruchowego. Jeśli problem nie ustąpi po sprawdzeniu kierunku obrotu, należy sprawdzić pompę w serwisie.

Jaka jest różnica cen między pompą wirową a śrubową?

Pompy śrubowe o małej średnicy (2") zazwyczaj są droższe niż porównywalne pod względem mocy pompy wirowe o większej średnicy, ze względu na bardziej skomplikowaną technologię produkcji statora i wirnika. Decydującym czynnikiem powinna być jednak średnica otworu i jakość wody, a nie sama cena zakupu.

Czy można użyć pompy śrubowej w szerokim 4" otworze z czystą wodą?

Technicznie tak, ale nie jest to zazwyczaj najbardziej opłacalne rozwiązanie – przy czystej wodzie i wystarczająco szerokim otworze zwykle lepsze są pompy wirowe, które mają przy porównywalnej mocy często niższą cenę zakupu i prostszą utrzymanie.

Z jaką częstotliwością należy wymieniać stator w pompie śrubowej?

Dokładny interwał zależy od jakości wody i zawartości piasku, orientacyjnie przy średnio wymagających warunkach mówimy o kilku latach eksploatacji. Sygnałem do kontroli jest spadek przepływu lub ciśnienia przy niezmienionym ustawieniu pompy.

Podsumowanie

Wybór między pompą śrubową a wirową nie jest kwestią „która jest lepsza” w absolutnym sensie, ale kwestią, która odpowiada konkretnym warunkom danej studni lub otworu. Wąska studnia, woda z piaskiem, potrzeba stabilnego przepływu przy zmieniającej się wysokości podnoszenia – to sytuacje, w których pompa śrubowa typu STING 2" pokaże swoje zalety. Zwykła, wystarczająco szeroka studnia z czystą wodą i wyraźnie zdefiniowaną wysokością podnoszenia to z kolei domena niezawodnych i cenowo opłacalnych pomp wirowych serii IBO. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości dotyczących średnicy otworu, jakości wody lub potrzebnej wysokości podnoszenia warto nie podestymować konsultacji – źle wybrana pompa w praktyce może się przejawiać szybkim zużyciem lub trwającym niesatisfakcjonującym wydajnością, a wymiana po kilku miesiącach eksploatacji zawsze będzie droższa niż dobry wybór od samego początku.

Masz pytanie na ten temat?

Nie możesz się zdecydować lub rozstrzygasz konkretną sytuację w swoim domu? Napisz nam - chętnie doradzimy.