1. Wprowadzenie
The Solarny hybrydowy sterownik pompy AC/DC w Zakres mocy od 1100 W do 3000 W służy do szerokiego spektrum zastosowań w obiegu wody — od zaopatrzenia w wodę w rolnictwie i gospodarstwie domowym po filtrację basenów i systemy sanitarne. W połączeniu z pompa solarna do basenu ta kategoria sterowników umożliwia operatorom basenów znaczne zmniejszenie zużycia energii elektrycznej poprzez uruchamianie cykli filtracji w godzinach dziennej generacji energii słonecznej, uzupełnionych energią z sieci prądu przemiennego lub generatora, gdy energia słoneczna jest niewystarczająca.
Grupa Deye produkuje pompy głębinowe, pompy do basenów i sterowniki pomp od 1990 roku. Zastosowania pomp basenowych stanowią odrębną dziedzinę projektowania w asortymencie produktów Deye, wymagającą sterowników, które spełniają zarówno wymagania hydrauliczne cyrkulacji basenu, jak i zmienny charakter poboru energii słonecznej.
2. Podstawowe koncepcje
2.1 Hybrydowy sterownik pompy solarnej AC/DC
A hybrydowy sterownik pompy solarnej AC/DC akceptuje zarówno wejście DC z paneli fotowoltaicznych, jak i wejście AC z sieci elektroenergetycznej lub generatora. Wewnętrzny mechanizm przełączający nadaje priorytet energii słonecznej, jeśli jest dostępna, i przełącza na prąd przemienny, gdy natężenie promieniowania słonecznego spadnie poniżej minimalnego progu działania. Kluczowe podsystemy wewnętrzne obejmują:
- MPPT (śledzenie punktu mocy maksymalnej): W sposób ciągły śledzi i blokuje maksymalny punkt mocy wyjściowej podłączonego układu fotowoltaicznego, dostosowując się w czasie rzeczywistym do zmian natężenia promieniowania i temperatury.
- Napęd o zmiennej częstotliwości (VFD): Reguluje prędkość silnika poprzez zmianę częstotliwości wyjściowej, umożliwiając proporcjonalną kontrolę przepływu i funkcję łagodnego rozruchu.
- Logika przełączania źródła AC/DC: Monitoruje warunki szyny DC i automatycznie przełącza na wejście AC bez interwencji operatora.
- Wielowarstwowe obwody zabezpieczające: Obejmuje silnik, półprzewodniki mocy i oba źródła wejściowe.
2.2 Słoneczna pompa do basenu
A pompa solarna do basenu to odśrodkowa pompa powierzchniowa zaprojektowana specjalnie do cyrkulacji wody w basenie, filtracji i integracji z systemem grzewczym, zasilana energią fotowoltaiczną za pośrednictwem kompatybilnego sterownika. W przeciwieństwie do pomp głębinowych, pompy basenowe są naziemne samozasysające pompy odśrodkowe z częścią mokrą (głowica pompy) i suchym silnikiem, połączone uszczelnionym wałem. Kluczowe wymagania projektowe obejmują kompatybilność ze środowiskiem chemicznym basenu, cichą pracę i zdolność do działania w zmiennym zakresie prędkości narzuconym przez sterownik solarny.
3. Typowe dane techniczne
| Parametr | Specyfikacja kontrolera | Specyfikacja pompy basenowej |
| Moc znamionowa | 1100 W / 1500 W / 2200 W / 3000 W | Dopasowane do mocy wyjściowej sterownika |
| Napięcie wejściowe prądu stałego | 100 V – 500 V DC (typowo) | Nie dotyczy |
| Napięcie wejściowe AC | Jednofazowe 220 V lub trójfazowe 380 V AC | Nie dotyczy |
| Częstotliwość wyjściowa | 0 – 50 Hz / 0 – 60 Hz (zmienna) | Nie dotyczy |
| Wydajność MPPT | Większa niż 99% | Nie dotyczy |
| Maksymalne natężenie przepływu | Nie dotyczy | Do 25 m3/h (w zależności od modelu) |
| Maksymalna głowa | Nie dotyczy | Do 25 m (w zależności od modelu) |
| Typ silnika pompy | Indukcja asynchroniczna 3-fazowa | Trójfazowy silnik indukcyjny |
| Stopień ochrony kontrolera | IP65 | IP55 (korpus pompy, typowy) |
| Temperatura otoczenia | -10 stopni C do 50 stopni C | 0 stopni C do 50 stopni C |
| Komunikacja | RS485 / opcjonalnie GPRS | Nie dotyczy |
4. Porównanie typów kontrolerów dla zastosowań pulowych
| Typ kontrolera | Wejście | Operacja nocna | Nadaje się do |
| Kontroler słoneczny zasilany wyłącznie prądem stałym | Tylko PV | Niemożliwe | Baseny poza siecią; wystarczająca filtracja w ciągu dnia |
| Hybrydowy sterownik AC/DC | Sieć/generator PV AC | Tak (przez AC) | Baseny podłączone do sieci wymagające wydłużonej filtracji |
| Standardowy sterownik VFD AC | Tylko sieć AC | Tak | Istniejące baseny zasilane z sieci bez energii słonecznej |
5. Słoneczna pompa basenowa a standardowa pompa basenowa o stałej prędkości
| Kryteria | System pomp solarnych do basenu | Standardowa pompa basenowa o stałej prędkości |
| Źródło energii | Panele fotowoltaiczne (główne) AC (zapasowe) | Tylko sieć AC |
| Prędkość robocza | Zmienna (proporcjonalna do energii słonecznej) | Naprawiono (pełna prędkość) |
| Koszt eksploatacji energii elektrycznej | Niższe w godzinach słonecznych | Pełna stawka za prąd sieciowy |
| Zużycie silnika przy niskim obciążeniu | Zredukowany (miękki start i zmienna prędkość) | Wyższa (rozruchy przy pełnym napięciu) |
| Początkowy koszt systemu | Wyższa (obejmuje panele fotowoltaiczne i kontroler) | Dolna (tylko pompa) |
| Poziom hałasu | Obniż przy pracy ze zmniejszoną prędkością | Naprawiono poziom hałasu przy pełnej prędkości |
6. Pola aplikacji
- Filtracja basenów mieszkalnych: Cyrkulacja zasilana energią słoneczną przez filtry piaskowe lub filtry kasetowe w ciągu dnia, uzupełniona zasilaniem sieciowym wczesnym rankiem lub wieczorem, zgodnie z wymaganiami harmonogramów filtracji.
- Systemy basenów komercyjnych i hotelowych: Ciągła filtracja z podtrzymaniem prądu przemiennego zapewniająca utrzymanie standardów higieny niezależnie od warunków pogodowych.
- Cyrkulacja ogrzewania basenu słonecznego: Przetłaczanie wody przez montowane na dachu kolektory słoneczne w celu pasywnego ogrzewania basenu, zgodnie z okresami szczytowego wytwarzania energii słonecznej.
- Cyrkulacja wody: Fontanny, stawy ozdobne i elementy wodne w parkach lub obiektach komercyjnych, gdzie preferowana jest cicha praca ze zmienną prędkością.
- Nawadnianie rolnicze (zakres 1100–3000 W): Pompy odśrodkowe napędzające powierzchnię do nawadniania kroplowego lub tryskaczowego z otwartych źródeł wody, takich jak stawy, kanały lub rzeki.
- Cyrkulacja wody w akwakulturze: Napowietrzanie i pompowanie obiegowe w stawach rybnych i obiektach akwakultury podczas cykli operacyjnych przy świetle dziennym.
7. Funkcje zabezpieczające i sterujące
| Funkcja | Opis |
| Ochrona przed suchobiegiem | Wykrywa stan silnika bez obciążenia i wyłącza się, aby zapobiec uszkodzeniu uszczelki pompy i silnika |
| Ochrona przeciwprzepięciowa (DC i AC) | Wyłącza się, gdy napięcie wejściowe DC PV lub napięcie sieciowe AC przekracza maksimum znamionowe sterownika |
| Zabezpieczenie podnapięciowe | Zapobiega uruchomieniu silnika, gdy napięcie wejściowe jest niewystarczające do stabilnej pracy silnika |
| Zabezpieczenie nadprądowe | Ograniczenie prądu wyjściowego i szybka izolacja usterek po stronie napędu silnika |
| Ochrona przed przegrzaniem | Wewnętrzny czujnik termiczny wyzwala obniżenie wartości znamionowych lub wyłączenie powyżej progu temperatury radiatora |
| Miękki start | Stopniowa rampa prędkości silnika przy uruchomieniu zmniejsza wstrząsy mechaniczne wirnika pompy i uszczelek |
| Wejście timera/harmonogramu | Zewnętrzny timer lub wewnętrzne planowanie sterownika dla zdefiniowanych dziennych okien operacyjnych |
| Automatyczne przełączanie AC/DC | Automatyczny transfer źródła pomiędzy PV i AC bez interwencji ręcznej |
8. Rozważania dotyczące rozmiaru systemu basenowego
- Wielkość puli i współczynnik obrotu: Pompa musi zapewniać cyrkulację całej objętości basenu co najmniej raz dziennie (w przypadku basenów mieszkalnych) lub częściej w przypadku basenów komercyjnych. Obrót określa minimalne wymagane natężenie przepływu w m3/h.
- Obliczanie głowicy systemu: Całkowity opór hydrauliczny, obejmujący spadek ciśnienia na filtrze, tarcie w rurze i straty na armaturze, określa wymaganą wysokość podnoszenia pompy przy projektowym natężeniu przepływu.
- Rozmiar panelu fotowoltaicznego: Moc szczytowa panelu fotowoltaicznego powinna wynosić około 1,2 do 1,5 krotności mocy znamionowej sterownika pompy. W przypadku sterownika o mocy 2200 W napędzającego pompę basenową odpowiada to około 2640 Wp do 3300 Wp zainstalowanej mocy fotowoltaicznej.
- Godziny filtracji dziennie: W trybie wykorzystującym tylko energię słoneczną lub z priorytetem energii słonecznej efektywne godziny filtracji są ograniczone do okresów szczytowej generacji energii słonecznej (zwykle 5–8 godzin). Rezerwowy prąd przemienny wydłuża ten czas do wymaganego dziennego czasu trwania filtracji.
- Kompatybilność chemiczna: Materiały części mokrej pompy basenowej (wirnik, dyfuzor, obudowa) muszą być przystosowane do ciągłego kontaktu z chlorowaną lub słoną wodą basenową. Standardowe materiały obejmują kompozyty polipropylenowe i norylowe z wypełnieniem szklanym.
9. Często zadawane pytania
P1: Czy hybrydowy sterownik AC/DC może obsługiwać pompę basenową w nocy?
Tak. The Funkcja wejścia AC sterownika hybrydowego umożliwia pracę pompy basenowej na zasilaniu z sieci lub generatora w nocy lub w okresach niskiego natężenia promieniowania. Sterownik automatycznie przełącza się z wejścia solarnego na wejście prądu przemiennego, gdy napięcie fotowoltaiczne spadnie poniżej skonfigurowanego progu, utrzymując ciągłą filtrację bez ręcznego przełączania.
P2: Czy zmniejszona prędkość pompy podczas niskiego natężenia promieniowania wpłynie na jakość wody w basenie?
Jakość wody w basenie zależy od całkowita dzienna objętość filtracji , a nie chwilowe natężenie przepływu. Zmniejszona prędkość podczas częściowego napromieniowania nadal przyczynia się do skumulowanego dziennego obrotu. Jeżeli włączone jest rezerwowe zasilanie prądem przemiennym, sterownik kompensuje to, pracując z pełną prędkością w okresach działania prądu przemiennego, zapewniając osiągnięcie całkowitej wymaganej objętości filtracji w ciągu dnia.
P3: Jaka jest zalecana liczba paneli fotowoltaicznych dla sterownika pompy basenowej o mocy 1500 W?
Stosując współczynnik nadwymiaru od 1,2 do 1,5, a Kontroler o mocy 1500 W wymaga około 1800 Wp do 2250 Wp mocy fotowoltaicznej. Przy zastosowaniu paneli monokrystalicznych o mocy 400 W przekłada się to na 5 do 6 paneli. Konfigurację stringu należy sprawdzić w odniesieniu do okna napięcia MPPT sterownika i maksymalnego napięcia wejściowego DC.
P4: Czy ten sam sterownik może sterować zarówno pompą basenową, jak i pompą nawadniającą?
Do sterowania przeznaczone jest pojedyncze wyjście sterownika jeden silnik na raz . Przełączanie pomiędzy pompą basenową a pompą nawadniającą wymaga albo oddzielnych sterowników dla każdej pompy, albo zewnętrznego układu styczników z odpowiednią blokadą. Podłączenie dwóch silników jednocześnie do jednego wyjścia sterownika nie jest obsługiwaną konfiguracją.
P5: Czy Deye Group produkuje zarówno pompę basenową, jak i kompatybilny sterownik?
Tak. Grupa Deye produkuje pompy basenowe, pompy głębinowe i sterowniki pomp dla wielu mocy znamionowych. Dostępne są dopasowane zestawy pomp basenowych i hybrydowych sterowników AC/DC, których parametry elektryczne silnika są weryfikowane w procesie produkcyjnym względem specyfikacji wyjściowych sterownika.
