1. Što je solarna površinska pumpa
A solarna površinska pumpa je pumpna jedinica instalirana iznad zemlje koja crpi vodu iz obližnjeg otvorenog izvora vode kao što je rijeka, ribnjak, kanal, jezero ili plitki bunar, a koja se u potpunosti ili prvenstveno napaja fotonaponskim (PV) solarnim pločama. I motor i crpka montirani su na površinu, spojeni na regulator solarne pumpe koji regulira ulaznu i izlaznu snagu.
Površinske pumpe rade na principu usisavanje : oni stvaraju negativni tlak na ulazu kako bi povukli vodu prema gore kroz usisnu cijev prije nego što dovedu do tlaka i ispuste je kroz isporučnu stranu. To ih razlikuje od potopnih pumpi, koje potiskuju vodu odozdo prema gore. Praktična usisna visina površinskih crpki ograničena je atmosferskim tlakom na približno 7 do 8 metara u stvarnim uvjetima.
Kao dio portfelja rješenja za vodene sustave Deye Grupe, sustavi površinskih pumpi nadopunjuju proizvodne linije tvrtke potopljene pumpe rješavanjem aplikacija gdje su izvori vode dostupni na ili blizu razine površine.
2. Osnovne komponente sustava solarne površinske pumpe
- PV solarni paneli: Generirajte istosmjernu električnu energiju iz sunčeve svjetlosti za napajanje sustava crpke.
- Kontroler solarne pumpe: Upravlja MPPT praćenjem snage, regulacijom brzine motora i zaštitnim funkcijama; može podržavati hibridni solarni i mrežni ulaz.
- Jedinica površinske pumpe: Uključuje tijelo motora i pumpe montirano na zajedničkom osnovnom okviru na mjestu ugradnje.
- Ulazna cijev i nožni ventil: Prenosi vodu od izvora do ulaza crpke; nožni ventil sprječava povratni tok i održava pumpu napunjenom.
- Cjedilo ili filtar: Postavlja se na ulaz kako bi se spriječio ulazak krhotina, lišća i sedimenta u tijelo pumpe.
- Ispusna cijev i manometar: Isporučuje vodu pod pritiskom u distribucijski sustav; manometar prati radni tlak.
- Priključak za punjenje: Koristi se za punjenje pumpe i ulazne cijevi vodom prije početnog pokretanja kako bi se uspostavio usis.
3. Vrste solarnih površinskih pumpi
3.1 Prema hidrauličkom dizajnu pumpe
| Tip pumpe | Princip rada | Karakteristika protoka | Tipična uporaba |
| Centrifugalna površinska pumpa | Rotirajući impeler pretvara kinetičku energiju u tlak | Visok protok, umjerena visina | Navodnjavanje, prijenos vode, crpljenje ribnjaka |
| Samousisna površinska pumpa | Centrifugalni s unutarnjom recirkulacijom za punjenje | Umjeren protok i visina | Domaća opskrba, malo navodnjavanje |
| Višestupanjska površinska pumpa | Više stupnjeva rotora u seriji | Niži protok, veći pritisak | Distribucija pod tlakom, povišeno punjenje spremnika |
| Periferna (regenerativna) pumpa | Povećanje tlaka potpomognuto vrtlogom | Mali protok, viši tlak | Čista voda za kućnu upotrebu, navodnjavanje vrta |
3.2 Prema vrsti motora
- Površinska pumpa istosmjernog motora: Izravno kompatibilan s izlazom PV panela; jednostavniji dizajn sustava s manje faza konverzije. Pogodan za male raspone snage.
- Površinska pumpa AC motora sa solarnim regulatorom pretvarača: Standardni AC indukcijski motor kojeg pokreće pretvarač/kontroler solarne pumpe. Podržava šire raspone snage i kompatibilan je sa solarnim i mrežnim napajanjem.
4. Ključni tehnički parametri
| Parametar | Opis |
| Maks. usisna visina (m) | Najveća okomita udaljenost ispod ulaza crpke iz koje se može crpiti voda; obično 6 do 8 m u praksi |
| Ukupna glava (m) | Ukupni tlak koji pumpa može razviti, uključujući usisnu visinu, visinu isporuke i gubitke zbog trenja |
| Protok (m3/h) | Količina isporučene vode po satu pri nazivnim radnim uvjetima |
| Snaga motora (kW) | Nazivna ulazna snaga motora pumpe u projektiranim uvjetima |
| Učinkovitost pumpe (%) | Omjer hidrauličke izlazne snage i mehaničke ulazne snage osovine |
| Ulazni/izlazni promjer | Veličina spoja cijevi, koja određuje maksimalnu brzinu protoka i mora biti usklađena sa sustavom cjevovoda |
| Ocjena zaštite (IP) | Zaštita motora od prašine i vode; IP44 ili IP55 tipični su za vanjske površinske instalacije |
5. Scenariji primjene
- Navodnjavanje površinskom vodom: Crpljenje vode iz rijeka, kanala ili rezervoara za navodnjavanje polja metodom kap po kap, prskanjem ili brazdama u područjima bez mrežne povezanosti.
- Prijenos vode ribnjaka i jezera: Prijenos vode između akumulacijskih bazena, kanala za navodnjavanje ili bazena za pročišćavanje preko ravnog terena.
- Opskrba vodom iz plitkog bunara: Izvlačenje vode iz otvorenih ili obloženih plitkih bunara za kućnu upotrebu, stočarstvo ili malu poljoprivredu gdje dubina bušotine ne prelazi praktičnu visinu usisa.
- Upravljanje poplavama i odvodnjom: Uklanjanje nakupljene površinske vode s niskog poljoprivrednog zemljišta ili gradilišta.
- Punjenje spremnika za vodu: Crpljenje vode iz prizemnog izvora u povišeni spremnik za gravitacijsku distribuciju u zgrade ili sustave za navodnjavanje.
- Akvakultura i upravljanje ribnjacima: Opskrba svježom vodom ribnjaka ili održavanje cirkulacije u objektima za akvakulturu.
6. Solarna površinska pumpa u odnosu na solarnu potopnu pumpu
| Kriteriji | Solarna površinska pumpa | Solarna potopna pumpa |
| Instalacija | Nadzemno, blizu izvora vode | Uronjen u bušotinu, bunar ili spremnik |
| Prikladan izvor vode | Otvorene površinske vode, plitki bunari | Duboke bušotine, zatvoreni bunari |
| Maksimalno praktično podizanje | 7 do 8 m usisavanja, ovisi o ukupnoj visini | 200 m ili više (više stupnjeva) |
| Temeljni premaz | Obavezno prije prvog pokretanja (tipovi koji nisu samousisni) | Nije potrebno |
| Pristup održavanju | Izravan pristup na površini | Zahtijeva vađenje iz bušotine |
| Razina buke | Više (izloženi motor i pumpa) | Donji (motor potopljen) |
| Početni trošak | Općenito niže | Općenito veći zbog zabrtvljene konstrukcije |
| Rizik od krađe ili oštećenja | Viša (izložena oprema) | Donji (skriven pod zemljom) |
7. Razmatranja instalacije
- Položaj pumpe: Crpku treba postaviti što je moguće bliže izvoru vode i što je moguće niže kako bi se usisna visina svela na minimum i rizik od kavitacije.
- Duljina i promjer ulazne cijevi: Dulje ili uže ulazne cijevi povećavaju gubitke zbog trenja i smanjuju učinkovit usisni kapacitet. Promjer cijevi treba biti jednak ili veći od ulaznog otvora pumpe.
- Ugradnja nožnog ventila: Nožni ventil na dnu ulazne cijevi zadržava vodu u cijevi kada se pumpa zaustavi, omogućujući ponovno pokretanje bez ručnog ponovnog punjenja.
- Sklonište i zaštita: Površinski montirani motori i kontroleri trebaju biti zaštićeni od izravne kiše, prašine i ekstremnog sunčevog zračenja kako bi se produžio život komponenti.
- Sigurno postavljanje: Osnovni okvir crpke mora biti pričvršćen za stabilnu površinu kako bi se spriječilo labavljenje uzrokovano vibracijama i neporavnanje tijekom rada.
8. Često postavljana pitanja
P1: Zašto je usisna visina ograničena na oko 7 do 8 metara za površinske pumpe?
Atmosferski tlak na razini mora teoretski može podržati vodeni stupac od otprilike 10,3 metra. U praksi, gubici trenja u usisnoj cijevi, temperatura vode, nadmorska visina i tlak pare smanjuju efektivnu granicu usisavanja na 7 do 8 metara . Prekoračenje ove granice uzrokuje kavitaciju, koja oštećuje rotor pumpe i smanjuje učinkovitost.
P2: Može li solarna površinska pumpa podnijeti vodu koja sadrži sediment ili alge?
Standardne centrifugalne površinske pumpe dizajnirane su za relativno čistu vodu. Voda s visokim sadržajem taloga, pijeska ili algi ubrzat će trošenje impelera i brtvila. An ulazno cjedilo je bitno, au jako kontaminiranim izvorima treba razmotriti stupanj predfiltracije prije ulaza pumpe.
P3: Treba li solarna površinska pumpa namjenski upravljač?
Da. A regulator solarne pumpe s MPPT-om je potreban za učinkovito pretvaranje varijabilnog izlaza PV panela u stabilnu snagu pogona motora. Bez kontrolera, motor je podložan fluktuacijama napona koje smanjuju učinkovitost i rizikuju oštećenje motora. Kontroler također pruža bitne zaštite kao što je isključivanje rada na suho i isključivanje preko struje.
P4: Što se događa ako razina vode padne ispod ulazne cijevi tijekom rada?
Ako je ulaz izložen zraku, pumpa gubi punjenje i počinje raditi na suho. Rad na suho uzrokuje brzo pregrijavanje brtvi pumpe i ležajeva motora. A zaštita od rada na suho značajka u regulatoru solarne crpke detektira nenormalno stanje putem pada struje ili senzora razine vode i automatski isključuje crpku kako bi se spriječilo oštećenje.
P5: Koliko je PV panela potrebno za solarnu površinsku pumpu?
Potreban kapacitet PV polja ovisi o nazivnoj snazi motora, dnevnim vršnim satima sunca na lokaciji i gubicima učinkovitosti sustava. Kao opća smjernica, ukupna snaga ploče trebala bi biti približno 1,2 do 1,5 puta nazivna snaga motora u vatima. Procjena sunčevog zračenja specifična za mjesto daje najtočniju osnovu za određivanje veličine.