1. پمپ سطحی خورشیدی چیست؟
A پمپ سطح خورشیدی یک واحد پمپ نصب شده در بالای زمین است که آب را از یک منبع آب باز مجاور مانند رودخانه، حوض، کانال، دریاچه یا چاه کم عمق می گیرد که انرژی آن را به طور کامل یا عمدتاً توسط پنل های خورشیدی فتوولتائیک (PV) تامین می کند. موتور و پمپ هر دو در سطح نصب شده اند و به یک کنترل کننده پمپ خورشیدی متصل هستند که ورودی و خروجی برق را تنظیم می کند.
پمپ های سطحی بر اساس اصل کار می کنند مکش : فشار منفی را در ورودی ایجاد می کنند تا آب را از طریق یک لوله ورودی به سمت بالا بکشند قبل از اینکه آن را تحت فشار قرار دهند و از سمت تحویل تخلیه کنند. این آنها را از پمپ های شناور متمایز می کند که آب را از پایین به سمت بالا می راند. بالابر مکش عملی برای پمپ های سطحی توسط فشار اتمسفر تا حدودی محدود می شود 7 تا 8 متر تحت شرایط دنیای واقعی
به عنوان بخشی از مجموعه راهحلهای سیستم آب گروه Deye، سیستمهای پمپ سطحی خطوط تولید پمپ شناور شرکت را با پرداختن به برنامههایی که منابع آب در سطح یا نزدیک به سطح در دسترس هستند، تکمیل میکنند.
2. اجزای اصلی یک سیستم پمپ سطحی خورشیدی
- پانل های خورشیدی PV: برای تامین انرژی سیستم پمپ، برق DC را از نور خورشید تولید کنید.
- کنترل کننده پمپ خورشیدی: ردیابی قدرت MPPT، تنظیم سرعت موتور و عملکردهای حفاظتی را مدیریت می کند. ممکن است از ورودی خورشیدی و شبکه هیبریدی پشتیبانی کند.
- واحد پمپ سطحی: شامل موتور و بدنه پمپ است که روی یک قاب پایه مشترک در محل نصب نصب شده است.
- لوله ورودی و شیر پایی: آب را از منبع به ورودی پمپ منتقل می کند. شیر پایی از جریان برگشتی جلوگیری می کند و پرایم پمپ را حفظ می کند.
- صافی یا فیلتر: برای جلوگیری از ورود زباله، برگ و رسوب به بدنه پمپ در ورودی تعبیه شده است.
- لوله تخلیه و گیج فشار: آب تحت فشار را به سیستم توزیع می رساند. یک گیج فشار عملیاتی را کنترل می کند.
- پورت پرایمینگ: برای پر کردن پمپ و لوله ورودی با آب قبل از راه اندازی اولیه برای برقراری مکش استفاده می شود.
3. انواع پمپ های سطحی خورشیدی
3.1 توسط پمپ هیدرولیک طراحی
| نوع پمپ | اصل کار | مشخصه جریان | استفاده معمولی |
| پمپ سطحی گریز از مرکز | پروانه چرخان انرژی جنبشی را به فشار تبدیل می کند | جریان بالا، سر متوسط | آبیاری، انتقال آب، پمپاژ حوضچه |
| پمپ سطحی خود پراینگ | گریز از مرکز با چرخش داخلی برای پرایمینگ | جریان و سر متوسط | تامین داخلی، آبیاری در مقیاس کوچک |
| پمپ سطحی چند مرحله ای | چند مرحله پروانه به صورت سری | جریان کمتر، سر بالاتر | توزیع تحت فشار، پر شدن مخزن بالا |
| پمپ محیطی (بازسازی). | افزایش فشار به کمک گرداب | جریان کم، فشار بیشتر | استفاده خانگی آب تمیز، آبیاری باغ |
3.2 بر اساس نوع موتور
- پمپ سطحی موتور DC: به طور مستقیم با خروجی پانل PV سازگار است. طراحی سیستم ساده تر با مراحل تبدیل کمتر مناسب برای محدوده های قدرت کوچک
- پمپ سطحی موتور AC با کنترل کننده اینورتر خورشیدی: موتور القایی AC استاندارد که توسط یک اینورتر/کنترل کننده پمپ خورشیدی هدایت می شود. از محدوده توان وسیع تری پشتیبانی می کند و با ورودی برق خورشیدی و شبکه سازگار است.
4. پارامترهای فنی کلیدی
| پارامتر | توضیحات |
| حداکثر مکش بالابر (متر) | حداکثر فاصله عمودی زیر ورودی پمپ که می توان از آن آب برداشت. معمولاً 6 تا 8 متر در عمل |
| کل سر (متر) | فشار کل پمپ می تواند ایجاد شود، از جمله بالابر مکش، سر تحویل و تلفات اصطکاک |
| نرخ جریان (m3/h) | حجم آب تحویلی در ساعت در شرایط عملیاتی نامی |
| قدرت موتور (کیلو وات) | توان ورودی نامی موتور پمپ در شرایط طراحی |
| راندمان پمپ (%) | نسبت توان خروجی هیدرولیک به توان ورودی شفت مکانیکی |
| قطر ورودی/خروجی | اندازه اتصال لوله، که حداکثر سرعت جریان را تعیین می کند و باید با سیستم لوله کشی مطابقت داشته باشد |
| رتبه حفاظتی (IP) | حفاظت از ورود گرد و غبار و آب موتور؛ IP44 یا IP55 برای نصب در سطح خارجی معمول است |
5. سناریوهای کاربردی
- آبیاری آب های سطحی: برداشت آب از رودخانهها، کانالها یا مخازن برای آبیاری مزارع از طریق روشهای قطرهای، بارانی یا شیار در مناطق بدون اتصال به شبکه.
- انتقال آب برکه و دریاچه: انتقال آب بین حوضچههای ذخیره، کانالهای آبیاری یا حوضههای تصفیه بر روی زمینهای هموار.
- تامین آب چاه کم عمق: برداشت آب از چاه های کم عمق روباز یا اندود شده برای مصارف خانگی، دامداری، یا کشاورزی در مقیاس کوچک که عمق گمانه از بالابر مکش عملی تجاوز نمی کند.
- مدیریت سیل و زهکشی: حذف آب های سطحی انباشته شده از زمین های کشاورزی کم ارتفاع یا سایت های ساختمانی.
- پر کردن مخزن آب: پمپاژ آب از یک منبع سطح زمین به یک مخزن ذخیره سازی مرتفع برای توزیع تغذیه شده توسط گرانش به ساختمان ها یا سیستم های آبیاری.
- مدیریت آبزی پروری و استخر ماهی: تامین آب شیرین استخرهای پرورش ماهی یا حفظ گردش در تاسیسات آبزی پروری.
6. پمپ سطحی خورشیدی در مقابل پمپ شناور خورشیدی
| معیارها | پمپ سطحی خورشیدی | پمپ شناور خورشیدی |
| نصب و راه اندازی | بالای زمین، نزدیک منبع آب | غوطه ور در گمانه، چاه یا مخزن |
| منبع آب مناسب | آب های سطحی باز، چاه های کم عمق | گمانه های عمیق، چاه های محصور |
| حداکثر آسانسور عملی | مکش 7 تا 8 متر، بر اساس کل سر متفاوت است | 200 متر یا بیشتر (چند مرحله ای) |
| پرایمینگ | قبل از شروع اول لازم است (انواع غیر خود پرکننده) | لازم نیست |
| دسترسی به تعمیر و نگهداری | دسترسی مستقیم در سطح | نیاز به استخراج از گمانه دارد |
| سطح نویز | بالاتر (موتور و پمپ اکسپوز) | پایین (موتور زیر آب) |
| هزینه اولیه | به طور کلی پایین تر | به طور کلی به دلیل ساخت و ساز مهر و موم بالاتر است |
| خطر سرقت یا آسیب | بالاتر (تجهیزات در معرض) | پایین (مخفی در زیر زمین) |
7. ملاحظات نصب
- محل قرارگیری پمپ: پمپ باید تا حد امکان نزدیک به منبع آب و تا حد امکان پایین نصب شود تا مکش بالابر به حداقل برسد و خطر ایجاد حفره کاهش یابد.
- طول و قطر لوله ورودی: لوله های ورودی بلندتر یا باریک تر باعث افزایش تلفات اصطکاک و کاهش ظرفیت مکش موثر می شود. قطر لوله باید برابر یا بزرگتر از درگاه ورودی پمپ باشد.
- نصب دریچه پا: یک سوپاپ پایی در پایه لوله ورودی آب را در لوله هنگام توقف پمپ نگه می دارد و امکان راه اندازی مجدد بدون پرایم مجدد دستی را فراهم می کند.
- پناهگاه و حفاظت: موتورها و کنترلرهای نصب شده روی سطح باید در برابر بارندگی مستقیم، گرد و غبار و تشعشعات شدید خورشیدی محافظت شوند تا عمر قطعات افزایش یابد.
- نصب ایمن: قاب پایه پمپ باید به یک سطح ثابت متصل شود تا از شل شدن و ناهماهنگی ناشی از ارتعاش در حین کار جلوگیری شود.
8. سوالات متداول
Q1: چرا بالابر مکش حدود 7 تا 8 متر برای پمپ های سطحی محدود شده است؟
فشار اتمسفر در سطح دریا از نظر تئوری می تواند یک ستون آب تقریباً 10.3 متری را پشتیبانی کند. در عمل، تلفات اصطکاک در لوله مکش، دمای آب، ارتفاع و فشار بخار، حد مکش موثر را کاهش میدهد. 7 تا 8 متر . فراتر از این حد باعث ایجاد کاویتاسیون می شود که به پروانه پمپ آسیب می رساند و عملکرد را کاهش می دهد.
Q2: آیا یک پمپ سطح خورشیدی می تواند آب حاوی رسوب یا جلبک را مدیریت کند؟
پمپ های سطحی گریز از مرکز استاندارد برای آب نسبتاً تمیز طراحی شده اند. آب با محتوای رسوب، ماسه یا جلبک بالا، سایش پروانه ها و مهر و موم ها را تسریع می کند. یک صافی ورودی ضروری است و در منابع بسیار آلوده، باید قبل از ورودی پمپ، مرحله پیش فیلتراسیون در نظر گرفته شود.
Q3: آیا یک پمپ سطح خورشیدی به یک کنترل کننده اختصاصی نیاز دارد؟
بله الف کنترلر پمپ خورشیدی با MPPT برای تبدیل موثر خروجی پانل PV متغیر به قدرت درایو موتور پایدار مورد نیاز است. بدون کنترلر، موتور در معرض نوسانات ولتاژ است که باعث کاهش راندمان و خطر آسیب موتور می شود. این کنترلر همچنین حفاظت های ضروری مانند خاموش شدن در حالت خشک و قطع جریان بیش از حد را فراهم می کند.
Q4: اگر سطح آب در حین کار از لوله ورودی پایین بیاید چه اتفاقی می افتد؟
اگر ورودی در معرض هوا قرار گیرد، پمپ پرایم را از دست می دهد و شروع به خشک شدن می کند. عملکرد خشک باعث گرم شدن بیش از حد سریع آب بندی پمپ و یاتاقان های موتور می شود. الف حفاظت در برابر خشکی ویژگی در کنترلر پمپ خورشیدی، وضعیت غیرعادی را از طریق افت جریان یا سنسور سطح آب تشخیص می دهد و پمپ را به طور خودکار خاموش می کند تا از آسیب جلوگیری کند.
Q5: چند پانل PV برای یک پمپ سطح خورشیدی مورد نیاز است؟
ظرفیت آرایه PV مورد نیاز به توان نامی موتور، ساعات اوج خورشید روزانه در محل و تلفات بازده سیستم بستگی دارد. به عنوان یک دستورالعمل کلی، کل وات پانل باید تقریباً باشد 1.2 تا 1.5 برابر قدرت نامی موتور بر حسب وات ارزیابی تابش خورشیدی خاص سایت دقیق ترین مبنای اندازه را فراهم می کند.