1. Co to jest solarna pompa powierzchniowa
A pompa powierzchniowa solarna to zespół pompowy zainstalowany na powierzchni gruntu, który pobiera wodę z pobliskiego otwartego źródła wody, takiego jak rzeka, staw, kanał, jezioro lub płytka studnia, zasilany całkowicie lub głównie przez panele fotowoltaiczne (PV). Silnik i pompa są zamontowane na powierzchni i podłączone do sterownika pompy solarnej, który reguluje pobór mocy i moc wyjściową.
Pompy powierzchniowe działają na zasadzie ssanie : wytwarzają podciśnienie na wlocie, które zasysa wodę do góry przez rurę wlotową, a następnie zwiększa ciśnienie i odprowadza ją stroną tłoczną. To odróżnia je od pomp głębinowych, które wypychają wodę od dołu do góry. Praktyczna wysokość ssania dla pomp powierzchniowych jest ograniczona przez ciśnienie atmosferyczne do około 7 do 8 metrów w rzeczywistych warunkach.
Jako część portfolio rozwiązań systemów wodnych Deye Group, systemy pomp powierzchniowych uzupełniają linię produktów pomp głębinowych firmy, adresując je do zastosowań, w których źródła wody są dostępne na poziomie powierzchni lub w jej pobliżu.
2. Podstawowe elementy słonecznego systemu pomp powierzchniowych
- Panele fotowoltaiczne: Wytwarzaj prąd stały ze światła słonecznego w celu zasilania układu pomp.
- Sterownik pompy solarnej: Zarządza śledzeniem mocy MPPT, regulacją prędkości silnika i funkcjami zabezpieczającymi; może obsługiwać hybrydowe zasilanie energią słoneczną i sieciową.
- Jednostka pompy powierzchniowej: Obejmuje silnik i korpus pompy zamontowane na wspólnej ramie podstawy w miejscu instalacji.
- Rura wlotowa i zawór stopowy: Transportuje wodę ze źródła do wlotu pompy; zawór stopowy zapobiega przepływowi zwrotnemu i utrzymuje ciśnienie pompy.
- Sitko lub filtr: Zamontowany na wlocie, aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń, liści i osadów do korpusu pompy.
- Rura tłoczna i manometr: Dostarcza wodę pod ciśnieniem do systemu dystrybucji; manometr monitoruje ciśnienie robocze.
- Port zalewania: Służy do napełniania pompy i rury wlotowej wodą przed pierwszym uruchomieniem w celu ustalenia ssania.
3. Rodzaje pomp powierzchniowych do paneli słonecznych
3.1 Według projektu hydraulicznego pompy
| Typ pompy | Zasada działania | Charakterystyka przepływu | Typowe zastosowanie |
| Odśrodkowa pompa powierzchniowa | Obracający się wirnik zamienia energię kinetyczną na ciśnienie | Wysoki przepływ, umiarkowana piana | Nawadnianie, transport wody, pompowanie stawu |
| Samozasysająca pompa powierzchniowa | Odśrodkowy z wewnętrzną recyrkulacją do zalewania | Umiarkowany przepływ i wysokość | Zaopatrzenie krajowe, nawadnianie na małą skalę |
| Wielostopniowa pompa powierzchniowa | Wiele stopni wirnika połączonych szeregowo | Niższy przepływ, wyższa wysokość podnoszenia | Dystrybucja pod ciśnieniem, podwyższone napełnienie zbiornika |
| Pompa peryferyjna (regeneracyjna). | Wzrost ciśnienia wspomagany wirowaniem | Niski przepływ, wyższe ciśnienie | Czysta woda do użytku domowego, nawadnianie ogrodu |
3.2 Według typu silnika
- Pompa powierzchniowa z silnikiem prądu stałego: Bezpośrednio kompatybilny z wyjściem panelu fotowoltaicznego; prostsza konstrukcja systemu z mniejszą liczbą etapów konwersji. Nadaje się do małych zakresów mocy.
- Pompa powierzchniowa z silnikiem prądu przemiennego ze sterownikiem inwertera solarnego: Standardowy silnik indukcyjny prądu przemiennego napędzany przez falownik/sterownik pompy solarnej. Obsługuje szersze zakresy mocy i jest kompatybilny zarówno z zasilaniem słonecznym, jak i sieciowym.
4. Kluczowe parametry techniczne
| Parametr | Opis |
| Maksymalna wysokość ssania (m) | Maksymalna odległość w pionie poniżej wlotu pompy, z której można pobrać wodę; w praktyce zazwyczaj 6 do 8 m |
| Całkowita wysokość podnoszenia (m) | Całkowite ciśnienie, jakie może wytworzyć pompa, łącznie z wysokością ssania, wysokością tłoczenia i stratami tarcia |
| Natężenie przepływu (m3/h) | Objętość wody dostarczanej na godzinę w znamionowych warunkach pracy |
| Moc silnika (kW) | Znamionowa moc wejściowa silnika pompy w warunkach projektowych |
| Wydajność pompy (%) | Stosunek wyjściowej mocy hydraulicznej do mocy wejściowej wału mechanicznego |
| Średnica wlotu/wylotu | Rozmiar przyłącza rurowego, który określa maksymalną prędkość przepływu i musi być dopasowany do systemu rurociągów |
| Stopień ochrony (IP) | Ochrona silnika przed wnikaniem pyłu i wody; Stopień ochrony IP44 lub IP55 jest typowy dla instalacji natynkowych na zewnątrz |
5. Scenariusze zastosowań
- Nawadnianie powierzchniowe: Pobieranie wody z rzek, kanałów lub zbiorników wodnych w celu nawadniania pól za pomocą kroplówek, zraszaczy lub bruzd na obszarach bez połączenia z siecią.
- Transfer wody ze stawu i jeziora: Przesyłanie wody pomiędzy stawami magazynowymi, kanałami irygacyjnymi lub zbiornikami oczyszczającymi na płaskim terenie.
- Zaopatrzenie w wodę z płytkiej studni: Pobieranie wody z otwartych lub wyłożonych płytkich studni do użytku domowego, hodowli zwierząt lub rolnictwa na małą skalę, gdzie głębokość odwiertu nie przekracza praktycznej wysokości ssania.
- Zarządzanie powodziami i drenażami: Usuwanie nagromadzonych wód powierzchniowych z nisko położonych gruntów rolnych lub placów budowy.
- Napełnianie zbiornika na wodę: Pompowanie wody ze źródła znajdującego się na poziomie gruntu do podwyższonego zbiornika w celu dystrybucji grawitacyjnej do budynków lub systemów nawadniających.
- Gospodarka akwakulturą i stawami rybnymi: Zaopatrzenie stawów rybnych w świeżą wodę lub utrzymanie obiegu w obiektach akwakultury.
6. Słoneczna pompa powierzchniowa a słoneczna pompa głębinowa
| Kryteria | Słoneczna pompa powierzchniowa | Słoneczna pompa głębinowa |
| Instalacja | Nad ziemią, w pobliżu źródła wody | Zanurzony w odwiercie, studni lub zbiorniku |
| Odpowiednie źródło wody | Wody powierzchniowe otwarte, płytkie studnie | Głębokie odwierty, studnie zamknięte |
| Maksymalny poziom podnoszenia praktycznego | Ssanie od 7 do 8 m, zależy od całkowitej wysokości podnoszenia | 200 m lub więcej (wielostopniowe) |
| Gruntowanie | Wymagane przed pierwszym uruchomieniem (typy inne niż samozasysające) | Nie jest wymagane |
| Dostęp konserwacyjny | Dostęp bezpośrednio na powierzchni | Wymaga wydobycia ze studni |
| Poziom hałasu | Wyższa (odsłonięty silnik i pompa) | Niższy (silnik zanurzony) |
| Koszt początkowy | Generalnie niższe | Generalnie wyższa ze względu na szczelną konstrukcję |
| Ryzyko kradzieży lub uszkodzenia | Wyżej (odsłonięty sprzęt) | Niższy (ukryty pod ziemią) |
7. Uwagi dotyczące instalacji
- Umiejscowienie pompy: Pompę należy zainstalować jak najbliżej źródła wody i tak nisko, jak to możliwe, aby zminimalizować wysokość ssania i zmniejszyć ryzyko kawitacji.
- Długość i średnica rury wlotowej: Dłuższe lub węższe rury wlotowe zwiększają straty tarcia i zmniejszają efektywną wydajność ssania. Średnica rury powinna być równa lub większa niż króciec wlotowy pompy.
- Instalacja zaworu stopowego: Zawór stopowy u podstawy rury wlotowej zatrzymuje wodę w rurze po zatrzymaniu pompy, umożliwiając ponowne uruchomienie bez ręcznego ponownego zalewania.
- Schronienie i ochrona: Aby wydłużyć żywotność komponentów, silniki i sterowniki do montażu powierzchniowego należy chronić przed bezpośrednimi opadami deszczu, kurzem i ekstremalnym promieniowaniem słonecznym.
- Bezpieczny montaż: Rama podstawy pompy musi być zakotwiczona do stabilnej powierzchni, aby zapobiec poluzowaniu się i niewspółosiowości wywołanej wibracjami podczas pracy.
8. Często zadawane pytania
P1: Dlaczego wysokość ssania jest ograniczona do około 7 do 8 metrów w przypadku pomp powierzchniowych?
Ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza może teoretycznie utrzymać słup wody o wysokości około 10,3 metra. W praktyce straty spowodowane tarciem w rurze ssącej, temperatura wody, wysokość nad poziomem morza i ciśnienie pary zmniejszają efektywną granicę ssania do 7 do 8 metrów . Przekroczenie tego limitu powoduje kawitację, która powoduje uszkodzenie wirnika pompy i zmniejszenie wydajności.
P2: Czy solarna pompa powierzchniowa poradzi sobie z wodą zawierającą osady lub glony?
Standardowe odśrodkowe pompy powierzchniowe są przeznaczone do stosunkowo czystej wody. Woda z dużą zawartością osadów, piasku lub glonów przyspiesza zużycie wirników i uszczelek. An filtr wlotowy jest niezbędne, a w przypadku źródeł silnie zanieczyszczonych należy rozważyć etap filtracji wstępnej przed wlotem pompy.
P3: Czy solarna pompa powierzchniowa wymaga dedykowanego sterownika?
Tak. A sterownik pompy solarnej z MPPT jest wymagane do wydajnej konwersji zmiennej mocy panelu fotowoltaicznego na stabilną moc napędu silnika. Bez sterownika silnik narażony jest na wahania napięcia, które zmniejszają wydajność i stwarzają ryzyko uszkodzenia silnika. Sterownik zapewnia również niezbędne zabezpieczenia, takie jak wyłączenie przy pracy na sucho i odcięcie nadprądowe.
P4: Co się stanie, jeśli podczas pracy poziom wody spadnie poniżej rury wlotowej?
Jeśli wlot zostanie wystawiony na działanie powietrza, pompa traci siłę zasysania i zaczyna pracować na sucho. Praca na sucho powoduje szybkie przegrzanie uszczelek pompy i łożysk silnika. A zabezpieczenie przed suchobiegiem Funkcja w sterowniku pompy solarnej wykrywa nieprawidłowy stan poprzez spadek prądu lub czujnik poziomu wody i automatycznie wyłącza pompę, aby zapobiec uszkodzeniom.
P5: Ile paneli fotowoltaicznych potrzeba do zainstalowania słonecznej pompy powierzchniowej?
Wymagana wydajność panelu fotowoltaicznego zależy od mocy znamionowej silnika, dziennych godzin szczytowego nasłonecznienia w obiekcie i strat wydajności systemu. Ogólnie rzecz biorąc, całkowita moc panelu powinna wynosić w przybliżeniu 1,2 do 1,5 razy moc znamionowa silnika w watach. Ocena natężenia promieniowania słonecznego dla danego miejsca zapewnia najdokładniejszą podstawę doboru.