1. Ce este o pompă solară de suprafață
A pompa solara de suprafata este o unitate de pompare instalată deasupra solului care atrage apa dintr-o sursă de apă deschisă din apropiere, cum ar fi un râu, un iaz, un canal, un lac sau o fântână de mică adâncime, alimentată în întregime sau în principal de panouri solare fotovoltaice (PV). Motorul și pompa sunt ambele montate la suprafață, conectate la un controler al pompei solare care reglează puterea de intrare și de ieșire.
Pompele de suprafață funcționează pe principiul aspirare : creează presiune negativă la admisie pentru a trage apa în sus printr-o țeavă de admisie înainte de presurizare și descărcare prin partea de livrare. Acest lucru le diferențiază de pompele submersibile, care împing apa de jos în sus. Ridicarea practică de aspirație pentru pompele de suprafață este limitată de presiunea atmosferică la aproximativ 7 până la 8 metri în condițiile lumii reale.
Ca parte a portofoliului de soluții de sisteme de apă al Deye Group, sistemele de pompe de suprafață completează liniile de produse de pompe submersibile ale companiei, abordând aplicațiile în care sursele de apă sunt accesibile la sau aproape de nivelul suprafeței.
2. Componentele de bază ale unui sistem solar de pompă de suprafață
- Panouri solare fotovoltaice: Generați electricitate DC din lumina soarelui pentru a alimenta sistemul de pompare.
- Controler pompe solare: Gestionează funcțiile de urmărire a puterii MPPT, de reglare a vitezei motorului și de protecție; poate suporta intrare hibridă solară și rețea.
- Unitate de pompare de suprafata: Include motorul și corpul pompei montate pe un cadru de bază comun la locul de instalare.
- Conductă de admisie și supapă de picior: Transporta apa de la sursa la admisia pompei; supapa de picior previne refluxul și menține amorsarea pompei.
- Sita sau filtru: Montat la admisie pentru a preveni intrarea resturilor, frunzelor și sedimentelor în corpul pompei.
- Conductă de refulare și manometru: Furnizează apă sub presiune în sistemul de distribuție; un manometru monitorizează presiunea de lucru.
- Port de amorsare: Folosit pentru a umple pompa și conducta de admisie cu apă înainte de pornirea inițială pentru a stabili aspirația.
3. Tipuri de pompe solare de suprafață
3.1 Prin proiectare hidraulică a pompei
| Tip pompa | Principiul de lucru | Caracteristica debitului | Utilizare tipică |
| Pompă centrifugă de suprafață | Rotorul rotativ transformă energia cinetică în presiune | Debit mare, cap moderat | Irigare, transfer de apă, pompare iaz |
| Pompă de suprafață cu autoamorsare | Centrifugă cu recirculare internă pentru amorsare | Debit și debit moderat | Aprovizionare internă, irigații la scară mică |
| Pompă de suprafață cu mai multe trepte | Mai multe trepte ale rotorului în serie | Debit mai mic, cap mai mare | Distribuție sub presiune, umplere ridicată a rezervorului |
| Pompă periferică (regenerativă). | Creșterea presiunii asistată de vortex | Debit scăzut, presiune mai mare | Apa curata uz casnic, irigatii gradini |
3.2 După tipul de motor
- Pompă de suprafață cu motor DC: Direct compatibil cu ieșirea panoului fotovoltaic; proiectare a sistemului mai simplă, cu mai puține etape de conversie. Potrivit pentru game mici de putere.
- Pompă de suprafață cu motor AC cu controler cu invertor solar: Motor cu inducție AC standard acționat de un invertor/controler cu pompă solară. Acceptă game mai largi de putere și este compatibil atât cu puterea solară, cât și cu intrarea în rețea.
4. Parametrii tehnici cheie
| Parametru | Descriere |
| Înălțime maximă de aspirație (m) | Distanța verticală maximă sub admisia pompei din care poate fi extrasă apa; de obicei 6 până la 8 m în practică |
| Înălțimea totală (m) | Presiunea totală pe care o poate dezvolta pompa, inclusiv ridicarea de aspirație, înălțimea de livrare și pierderile prin frecare |
| Debit (m3/h) | Volumul de apă livrat pe oră în condițiile nominale de funcționare |
| Puterea motorului (kW) | Puterea nominală de intrare a motorului pompei în condiții de proiectare |
| Eficiența pompei (%) | Raportul dintre puterea hidraulică de ieșire și puterea de intrare a arborelui mecanic |
| Diametrul de intrare/ieșire | Dimensiunea racordului conductei, care determină viteza maximă de curgere și trebuie să fie adaptată la sistemul de conducte |
| Gradul de protecție (IP) | Protecție la pătrunderea prafului și a apei a motorului; IP44 sau IP55 este tipic pentru instalațiile de suprafață în aer liber |
5. Scenarii de aplicare
- Irigarea cu apă de suprafață: Extragerea apei din râuri, canale sau rezervoare pentru a iriga câmpurile prin metode prin picurare, stropire sau brazde în zone fără conexiune la rețea.
- Transfer de apă la iaz și lac: Transferul apei între iazuri de stocare, canale de irigare sau bazine de tratare pe teren plat.
- Alimentare cu apă puțin adâncă: Extragerea apei din puțuri de mică adâncime deschise sau căptușite pentru uz casnic, creșterea animalelor sau agricultură la scară mică, unde adâncimea forajului nu depășește puterea de aspirație practică.
- Gestionarea inundațiilor și a drenajului: Îndepărtarea apelor de suprafață acumulate de pe terenurile agricole joase sau șantierele de construcții.
- Umplerea rezervorului de apă: Pomparea apei de la o sursă la nivelul solului într-un rezervor de stocare înălțat pentru distribuție alimentată prin gravitație către clădiri sau sisteme de irigare.
- Acvacultură și managementul iazului de pește: Furnizarea de apă dulce a iazurilor cu pești sau menținerea circulației în instalațiile de acvacultură.
6. Pompă solară de suprafață vs. Pompă solară submersibilă
| Criterii | Pompă solară de suprafață | Pompă solară submersibilă |
| Instalare | Deasupra pământului, lângă sursa de apă | Scufundat în foraj, puț sau rezervor |
| Sursă de apă adecvată | Apă de suprafață deschisă, fântâni de mică adâncime | Foraje adânci, puțuri închise |
| Lift practic maxim | 7 până la 8 m de aspirație, variază în funcție de înălțimea totală | 200 m sau mai mult (în mai multe etape) |
| Amorsare | Necesar înainte de prima pornire (tipuri fără autoamorsare) | Nu este necesar |
| Acces de întreținere | Accesibil direct la suprafață | Necesită extracție din foraj |
| Nivel de zgomot | Mai mare (motor și pompă expuse) | Jos (motor scufundat) |
| Costul initial | În general mai scăzut | În general, mai mare datorită construcției etanșe |
| Risc de furt sau deteriorare | Mai înalt (echipament expus) | Jos (ascuns sub pământ) |
7. Considerații de instalare
- Amplasarea pompei: Pompa trebuie instalată cât mai aproape de sursa de apă și cât mai jos posibil pentru a minimiza ridicarea de aspirație și a reduce riscul de cavitație.
- Lungimea și diametrul conductei de admisie: Țevile de admisie mai lungi sau mai înguste cresc pierderile prin frecare și reduc capacitatea efectivă de aspirație. Diametrul conductei trebuie să fie egal sau mai mare decât orificiul de admisie al pompei.
- Instalarea supapei de picior: O supapă de picior la baza conductei de admisie reține apa în conductă atunci când pompa se oprește, permițând repornirea fără amorsare manuală.
- Adăpost și protecție: Motoarele și controlerele montate pe suprafață ar trebui să fie protejate de ploi directe, praf și radiații solare extreme pentru a prelungi durata de viață a componentelor.
- Montare sigură: Cadrul de bază al pompei trebuie să fie ancorat pe o suprafață stabilă pentru a preveni slăbirea și nealinierea induse de vibrații în timpul funcționării.
8. Întrebări frecvente
Î1: De ce ridicarea de aspirație este limitată la aproximativ 7 până la 8 metri pentru pompele de suprafață?
Presiunea atmosferică la nivelul mării poate susține teoretic o coloană de apă de aproximativ 10,3 metri. În practică, pierderile prin frecare în conducta de aspirație, temperatura apei, altitudinea și presiunea vaporilor reduc limita efectivă de aspirație la 7 până la 8 metri . Depășirea acestei limite provoacă cavitație, care deteriorează rotorul pompei și reduce performanța.
Î2: Poate o pompă solară de suprafață să gestioneze apa care conține sedimente sau alge?
Pompele centrifuge standard de suprafață sunt proiectate pentru apă relativ curată. Apa cu conținut ridicat de sedimente, nisip sau alge va accelera uzura rotoarelor și a etanșărilor. An sita de admisie este esențial, iar în sursele puternic contaminate trebuie luată în considerare o etapă de prefiltrare înainte de intrarea pompei.
Î3: O pompă solară de suprafață are nevoie de un controler dedicat?
Da. A controler pompe solare cu MPPT este necesar pentru a converti eficient ieșirea variabilă a panoului fotovoltaic în putere stabilă de antrenare a motorului. Fără un controler, motorul este supus fluctuațiilor de tensiune care reduc eficiența și riscă deteriorarea motorului. Controlerul oferă, de asemenea, protecții esențiale, cum ar fi oprirea în regim uscat și întreruperea supracurentului.
Î4: Ce se întâmplă dacă nivelul apei scade sub conducta de admisie în timpul funcționării?
Dacă admisia este expusă aerului, pompa pierde amorsarea și începe să funcționeze uscat. Funcționarea uscată provoacă supraîncălzirea rapidă a garniturilor pompei și a rulmenților motorului. A protecție împotriva funcționării uscate caracteristica din controlerul pompei solare detectează starea anormală prin scăderea curentului sau prin senzorul de nivel al apei și oprește automat pompa pentru a preveni deteriorarea.
Î5: Câte panouri fotovoltaice sunt necesare pentru o pompă solară de suprafață?
Capacitatea necesară a matricei fotovoltaice depinde de puterea nominală a motorului, de orele zilnice de vârf ale soarelui la amplasament și de pierderile de eficiență ale sistemului. Ca un ghid general, puterea totală a panoului ar trebui să fie de aproximativ de 1,2 până la 1,5 ori puterea nominală a motorului în wați. O evaluare a iradierii solare specifice locației oferă cea mai precisă bază de dimensionare.