Dwie identyczne 3-calowe pompy głębinowe, zainstalowane kilkaset metrów od siebie w tym samym odwiercie, mogą zachowywać się zupełnie inaczej: jedna podnosi wodę przez całe popołudnie, druga przeciąga się przed południem. Pompy są takie same. Stojąca za nimi architektura zasilania poza siecią taka nie jest.
Oto krótka odpowiedź przed szczegółami. Pompa off-grid nie jest specjalnym rodzajem pompy. Jest to standardowa pompa głębinowa, powierzchniowa lub basenowa połączona ze źródłem energii, za którym nie ma sieci energetycznej – panelem słonecznym, zestawem akumulatorów, generatorem lub ich kombinacją – a także sterownikiem, który utrzymuje silnik w ruchu, podczas gdy sygnał wejściowy zmienia się z pochmurnego poranka do pełnej mocy w południe. Dopasuj głowicę, przepływ, kabel i sterownik do jednego punktu pracy, a pompowanie poza siecią będzie przebiegać bez zakłóceń. Jeśli je źle dopasujesz, awaria zwykle pojawia się najpierw w sterowniku, a dopiero w drugiej w pompie, dlatego kupujący, którzy porównują tylko ceny pomp, mają tendencję do dwukrotnej przebudowy układu.
Co liczy się jako pompa poza siecią
Pompa poza siecią to dowolna pompa, której główne źródło energii jest niezależne od sieci elektroenergetycznej, wraz z elektroniką, która pozwala jej pracować na tym źródle. Definicja ta cicho przesuwa środek ciężkości od korpusu pompy w kierunku łańcucha napędowego, ponieważ pompa widzi tylko to, co dostarcza jej sterownik i układ.
Cztery architektury obejmują prawie każdą rzeczywistą instalację:
- Bezpośrednie zasilanie słoneczne DC. Układ zasila silnik prądu stałego przez kontroler śledzący punkt mocy maksymalnej. Bez akumulatora i bez paliwa; woda porusza się, gdy świeci słońce.
- Bateria słoneczna plus. Układ ładuje zestaw akumulatorów, a akumulator napędza pompę, więc zasilanie jest kontynuowane po zmroku, kosztem dodatkowego sprzętu i strat ładowania.
- Hybrydowy automatyczny przełącznik AC/DC. Energia słoneczna DC jest źródłem priorytetowym; gdy natężenie promieniowania spadnie poniżej progu, sterownik przełącza się na zasilanie sieciowe prądu przemiennego lub generatora i przełącza z powrotem, gdy powraca słońce.
- Prąd przemienny wyłącznie z generatora. Najprostszy w specyfikacji i najdroższy w eksploatacji; nadal powszechne, gdy na miejscu istnieje już zestaw z silnikiem Diesla.
Cztery architektury obok siebie
| Architektura | Typowy zakres mocy | Przechowywanie | Najlepsze dopasowanie | Główne ryzyko |
|---|---|---|---|---|
| Bezpośrednie zasilanie słoneczne DC | 400-3000 W | Żadne | Zapotrzebowanie tylko w ciągu dnia, ciśnienie niskie do średniego | Zerowa wydajność podczas okresów pochmurnych |
| Bateria słoneczna plus | 400-2200 W | Zespół akumulatorów 24-48 V | Zasilanie gospodarstwa domowego, które musi działać po zachodzie słońca | Koszt wymiany baterii i straty związane z ładowaniem |
| Hybrydowy automatyczny przełącznik AC/DC | 1100-13000 W | Żadne, or a small buffer | Farmy, wsie i obiekty z zawodną siecią | Potrzebuje użytecznego źródła prądu przemiennego, na którym można polegać |
| Prąd przemienny wyłącznie z generatora | 2000-13000 W | Paliwo | Zaopatrzenie budowlane, awaryjne i tymczasowe | Paliwo, noise and scheduled maintenance |
Rozmiar: najpierw wysokość i objętość, potem waty
Dobieraj pompę w oparciu o całkowitą wysokość podnoszenia dynamicznego i dzienną objętość wody; moc wynika z tych obliczeń, a nie z nich wynika. Moc hydrauliczną można łatwo oszacować jako P = 1000 x 9,81 x Q x H / 3600, gdzie P to waty, Q to przepływ w metrach sześciennych na godzinę, a H to całkowite ciśnienie dynamiczne w metrach.
Pompa dostarczająca 5 m3 dziennie przez 45 m wysokości podnoszenia i przy sześciu użytecznych godzinach nasłonecznienia potrzebuje około 0,83 m3/h, co stanowi około 100 W mocy hydraulicznej. Podziel przez realistyczną wydajność pompy od 0,35 do 0,5, a otrzymasz silnik o mocy 250 W. Praktycznym punktem wyjścia staje się powiększenie zestawu o 1,3 do 1,5 raza w stosunku do mocy silnika i zestaw paneli o mocy 350–400 W.
Całkowita głowica dynamiczna składa się z dwóch części. Głowica statyczna to pionowa odległość od powierzchni wody do punktu zrzutu. Głowica cierna to wszystko, o co woda ociera się po drodze: długość rury, kolanka, zawory zwrotne i spadek powstający podczas pracy pompy. Dobór rozmiaru wyłącznie na podstawie statycznej główki jest najczęstszą przyczyną słabszych wyników działania systemu w pierwszym tygodniu.
Sprawdzony przykład
Studnia o głębokości 40 m, poziom wody 25 m w dół, zbiornik 8 m nad ziemią i 60 m rury o średnicy 32 mm. Głowica statyczna wynosi 33 m; tarcie dodaje około 4-6 m przy 1 m3/h, więc planuj na 38-40 m, a nie 33 m. Dodaj sezonową wypłatę, a liczba ponownie się poruszy.
Gdy ciśnienie spada poniżej około 8 m, pompa porusza się nad ziemią: samozasysająca jednostka powierzchniowa jest zwykle tańszym i łatwiejszym rozwiązaniem w przypadku stawów, zbiorników i płytkich studni.
Pompa zanurzeniowa czy powierzchniowa?
Decyduje głębokość. Powyżej około 7-8 m wysokości ssania pompa musi zanurzyć się w wodzie; powyżej tego pompa powierzchniowa jest tańsza i łatwiejsza w obsłudze. Pompy powierzchniowe unoszą się na skutek ssania, a ciśnienie atmosferyczne ustala twardy sufit na poziomie około 10,3 m na poziomie morza – w praktyce 7 do 8 m, jeśli uwzględni się tarcie, wysokość i zużyty wirnik. Naciśnij mocniej stronę ssawną, a usłyszysz kawitację: grzechotanie i wirnik, który cicho ulega erozji.
| Kryterium | Zatapialny | Powierzchnia (odśrodkowa lub samozasysająca) |
|---|---|---|
| Praktyczny limit głębokości | 60-200 m | Wysokość ssania 7-8 m |
| Wydajność na wysokim poziomie | Trzyma się dobrze | Szybko odpada |
| Ekspozycja | Chroniony przez słup wody | Mróz, kurz i światło słoneczne; potrzebuje pompowni |
| Dostęp serwisowy | Wymaga wyciągnięcia pompy | Na poziomie gruntu, szybko |
| Typowy obowiązek | Odwierty, studnie głębinowe, zwierzęta gospodarskie | Stawy, rzeki, zbiorniki, płytkie studnie |
Materiał wirnika ma znaczenie tak samo jak typ pompy. W przypadku czystej wody i pracy przerywanej, wirnik z tworzywa sztucznego jest rozsądnym i tańszym wyborem. W przypadku wody zawierającej piasek, agresywnych substancji chemicznych lub pracy niemal ciągłej stal nierdzewna jest znacznie lepiej odporna na ścieranie i erozję, a dodatkowy koszt jest niewielki w porównaniu z ceną dwukrotnego ciągnięcia pompy.
4-calowa słoneczna pompa głębinowa z wirnikiem ze stali nierdzewnej Pompa zanurzeniowa z wirnikiem ze stali nierdzewnej do piaszczystych wód gruntowych i pracy ciągłej, modele o mocy 800–3000 W i wieloma opcjami przepływu do projektów wiejskich i przemysłowych. Zobacz produkt → Kontroler wykonuje ciężkie podnoszenie
W niesprawnych instalacjach off-grid sterownik jest częściej słabym ogniwem niż pompa. Sterownik ma cztery zadania: śledzenie maksymalnego punktu mocy układu w miarę zmiany natężenia promieniowania, zabezpieczanie silnika przed pracą na sucho w przypadku spadku poziomu wody, łagodny rozruch silnika, tak aby prąd rozruchowy nie spowodował zapadnięcia się marginalnego układu oraz – w systemach hybrydowych – przesyłanie pomiędzy prądem stałym i przemiennym bez uderzania w uzwojenia. Pompa o mocy 3 kW będzie działać bez problemu ze sterownikiem obsługującym moc 12 kW; nie będzie dobrze działać z kontrolerem, który traci blokadę MPPT za każdym razem, gdy przechodzi chmura.
Pasma mocy mają tutaj znaczenie. Sterownik prądu stałego o mocy 400–1500 W sprawdza się w małych gospodarstwach domowych i przy hodowli zwierząt; Jednostki z automatycznym przełączaniem o mocy 1100–3000 W obsługują większość systemów hybrydowych na skalę rolniczą; Sterowniki o mocy 5500–13000 W przejmują zasilanie wsi i duże bloki nawadniające. Zakup opaski powyżej zmierzonego punktu pracy stanowi rozsądne zabezpieczenie przed spadkiem poziomu wody.
Solarny sterownik pompy AC/DC z automatycznym przełączaniem 1100–3000 W Pierwszy solarny sterownik AC/DC przełącza się na sieć elektryczną przy słabym oświetleniu, zapewniając nieprzerwane 24-godzinne zaopatrzenie w wodę; Obudowa IP65, MPPT, LCD i zabezpieczenia silnika pasują do projektów rolniczych i wiejskich. Zobacz produkt → Gdzie pompy off-grid zarabiają na utrzymanie
Prawie całe pompowanie poza siecią obejmuje cztery cykle pracy: zasilanie domowe, nawadnianie, cyrkulacja i przesył.
- Zaopatrzenie krajowe. Gospodarstwo domowe bez sieci lub zawodne potrzebuje średnio 1-3 m3 dziennie przy wysokości 20-60 m wysokości. The słoneczne pompy wodne do użytku poza siecią scenariusze szczegółowo opisują ten wzorzec.
- Nawadnianie. Bloki kroplowe i zraszacze pompują najintensywniej w południe, co zbiega się z szczytową mocą wyjściową układu, co powoduje, że: słoneczna pompa wodna do nawadniania cykl pracy najlepiej dopasowane obciążenie poza siecią.
- Akwakultura i utrzymanie rzek. Niższe podnoszenie, większe wolumeny, długie codzienne czasy pracy; napowietrzanie i cyrkulacja zwykle mają większe znaczenie niż ciśnienie.
- Cyrkulacja basenu. W sezonie filtracja trwa 6–10 godzin dziennie, co stanowi niemal idealny wynik w przypadku hybrydowej pompy basenowej wyposażonej w energię słoneczną.
Co sprawdzić przed złożeniem zamówienia
Zanim porównasz ceny, zapisz punkt pracy; specyfikacja wynika z siedmiu liczb.
- Zmierzona całkowita wysokość dynamiczna, uwzględniająca ssanie i tarcie, a nie głębokość odwiertu.
- Dzienna objętość w metrach sześciennych i liczba godzin słonecznych, na które realnie można liczyć w najgorszym miesiącu.
- Jakość wody: piasek, muł i żelazo decydują pomiędzy wirnikiem z tworzywa sztucznego a wirnikiem ze stali nierdzewnej.
- Długość i przekrój kabla, ponieważ spadek napięcia na odcinku prądu stałego o długości 60 m może kosztować więcej mocy wyjściowej, niż zyskałby większy układ.
- Funkcje sterownika: MPPT, zabezpieczenie przed pracą na sucho, wyłączniki nad- i podnapięciowe oraz czas przełączania AC.
- To, czy na miejscu istnieje źródło prądu przemiennego, co decyduje o wyborze pomiędzy konstrukcją zasilaną wyłącznie prądem stałym a konstrukcją hybrydową.
- Plan serwisowy: jak pompa wychodzi z ziemi i kto to robi.
Często zadawane pytania dotyczące pomp poza siecią
Czy pompa działająca poza siecią może działać bez baterii?
Tak i większość tak robi. Bezpośredni system solarny na prąd stały pompuje tylko wtedy, gdy układ wytwarza użyteczne napięcie, a woda trafia do zbiornika lub zbiornika, co jest znacznie tańszym sposobem przechowywania niż zestaw akumulatorów. Baterie mają sens, gdy woda jest zużywana w trakcie jej pompowania, a nie magazynowania.
Co dzieje się podczas tygodnia z chmurami?
Moc spada wraz z natężeniem promieniowania, a system bezpośredni może zostać całkowicie zatrzymany. Sterownik hybrydowy przełącza się na sieć prądu przemiennego lub generator, gdy szyna prądu stałego spadnie poniżej progu, a następnie automatycznie przełącza z powrotem, aby zbiornik nadal się napełniał. Systemy bez kopii zapasowych po prostu czekają na pogodę.
Wirnik z tworzywa sztucznego czy ze stali nierdzewnej?
W przypadku czystej wody i pracy przerywanej tworzywo sztuczne jest rozsądną, tańszą opcją. W przypadku wody zawierającej piasek, agresywnych substancji chemicznych lub niemal ciągłej pracy stal nierdzewna jest znacznie lepiej odporna na ścieranie i erozję.
Ile układu potrzebuję na kW pompy?
Z reguły należy pozostawić 1,3 do 1,5 kW panelu na każdy kW silnika lub więcej, jeśli pompa pracuje z dużą wydajnością lub w miejscu pracy występują długie, mgliste poranki. Dodatkowy panel jest zwykle tańszy niż dodatkowa bateria.
Czy jeden sterownik może obsługiwać kilka różnych pomp?
W swoim zakresie mocy tak – jednostka z automatycznym przełączaniem o mocy 1100–3000 W będzie napędzać szereg pomp głębinowych i powierzchniowych. Poza tym pasmem potrzebujesz większego kontrolera, a zmniejszenie jego rozmiaru jest powszechnym i kosztownym skrótem.
Pompowanie poza siecią nagradza nudne podejście: zmierz wysokość podnoszenia, policz dzienne litry, wybierz architekturę pasującą do aktualnej pogody, a następnie kup sterownik z zapasem i pompę z wirnikiem odpowiednim do danej wody. Wszystko inne – nachylenie panelu, rozmiar zbiornika, przekrój kabla – to optymalizacja wokół tych stałych punktów.
Jeśli nadal wybierasz pomiędzy architekturami, zacznij od punktu pracy i kieruj się wstecz do watów. Pompa to łatwa część.
