1. Co je solární povrchové čerpadlo
A solární povrchové čerpadlo je čerpací jednotka instalovaná nad zemí, která čerpá vodu z blízkého otevřeného vodního zdroje, jako je řeka, rybník, kanál, jezero nebo mělká studna, poháněná zcela nebo primárně fotovoltaickými (PV) solárními panely. Motor i čerpadlo jsou namontovány na povrchu a jsou připojeny k regulátoru solárního čerpadla, který reguluje příkon a výstup.
Povrchová čerpadla fungují na principu odsávání : vytvářejí podtlak na vstupu, aby nasály vodu nahoru přes sací potrubí, než ji natlakují a vypustí přes výtlačnou stranu. To je odlišuje od ponorných čerpadel, která tlačí vodu zdola nahoru. Praktická sací výška u povrchových čerpadel je omezena atmosférickým tlakem na cca 7 až 8 metrů v podmínkách reálného světa.
Jako součást portfolia řešení vodních systémů společnosti Deye Group doplňují systémy povrchových čerpadel produktovou řadu ponorných čerpadel společnosti tím, že řeší aplikace, kde jsou vodní zdroje dostupné na úrovni povrchu nebo v jeho blízkosti.
2. Základní součásti systému solárního povrchového čerpadla
- FV solární panely: Generujte stejnosměrnou elektřinu ze slunečního světla pro napájení systému čerpadla.
- Regulátor solárního čerpadla: Spravuje sledování výkonu MPPT, regulaci otáček motoru a ochranné funkce; může podporovat hybridní solární a síťový vstup.
- Jednotka povrchového čerpadla: Zahrnuje motor a tělo čerpadla namontované na společném základním rámu v místě instalace.
- Vstupní potrubí a patní ventil: Dopravuje vodu ze zdroje do vstupu čerpadla; nožní ventil zabraňuje zpětnému toku a udržuje čerpadlo naplnění.
- Sítko nebo filtr: Namontováno na vstupu, aby se zabránilo vniknutí nečistot, listí a usazenin do těla čerpadla.
- Výtlačné potrubí a manometr: Přivádí tlakovou vodu do rozvodu; manometr sleduje provozní tlak.
- Primární port: Používá se k naplnění čerpadla a přívodního potrubí vodou před prvním spuštěním pro vytvoření sání.
3. Typy solárních povrchových čerpadel
3.1 Podle konstrukce čerpadla hydrauliky
| Typ čerpadla | Pracovní princip | Charakteristika průtoku | Typické použití |
| Odstředivé povrchové čerpadlo | Rotující oběžné kolo přeměňuje kinetickou energii na tlak | Vysoký průtok, mírná hlava | Zavlažování, přečerpávání vody, čerpání jezírka |
| Samonasávací povrchové čerpadlo | Odstředivá s vnitřní recirkulací pro plnění | Mírný průtok a hlava | Domácí zásobování, maloplošné zavlažování |
| Vícestupňové povrchové čerpadlo | Více stupňů oběžného kola v sérii | Nižší průtok, vyšší dopravní výška | Tlakový rozvod, zvýšené plnění nádrže |
| Periferní (regenerační) čerpadlo | Vírové vytváření tlaku | Nízký průtok, vyšší tlak | Čistá voda domácí použití, zavlažování zahrady |
3.2 Podle typu motoru
- Povrchové čerpadlo se stejnosměrným motorem: Přímo kompatibilní s výstupem FV panelu; jednodušší návrh systému s menším počtem fází konverze. Vhodné pro malé výkonové rozsahy.
- Povrchové čerpadlo se střídavým motorem se solárním invertorovým ovladačem: Standardní střídavý indukční motor poháněný invertorem/regulátorem solárního čerpadla. Podporuje širší rozsahy výkonu a je kompatibilní se solárním i síťovým napájením.
4. Klíčové technické parametry
| Parametr | Popis |
| Maximální sací zdvih (m) | Maximální vertikální vzdálenost pod vstupem čerpadla, ze které lze čerpat vodu; v praxi obvykle 6 až 8 m |
| Celková hlava (m) | Celkový tlak, který může čerpadlo vyvinout, včetně sací výšky, dopravní výšky a ztrát třením |
| Průtok (m3/h) | Objem vody dodané za hodinu při jmenovitých provozních podmínkách |
| Výkon motoru (kW) | Jmenovitý příkon motoru čerpadla za konstrukčních podmínek |
| Účinnost čerpadla (%) | Poměr hydraulického výstupního výkonu k mechanickému příkonu hřídele |
| Průměr vstupu/výstupu | Velikost připojení potrubí, která určuje maximální rychlost proudění a musí být přizpůsobena potrubnímu systému |
| Stupeň ochrany (IP) | Ochrana motoru proti vniknutí prachu a vody; IP44 nebo IP55 je typické pro venkovní povrchové instalace |
5. Aplikační scénáře
- Zavlažování povrchovou vodou: Čerpání vody z řek, kanálů nebo nádrží k zavlažování polí pomocí kapek, postřikovačů nebo brázd v oblastech bez připojení k síti.
- Převod vody z rybníka a jezera: Převod vody mezi zásobními jezírky, zavlažovacími kanály nebo čistícími nádržemi po rovném terénu.
- Zásobování vodou z mělkých studní: Čerpání vody z otevřených nebo lemovaných mělkých studní pro domácí použití, hospodářská zvířata nebo drobné zemědělství, kde hloubka vrtu nepřesahuje praktickou sací výšku.
- Řízení povodní a odvodnění: Odstraňování nahromaděné povrchové vody z nízko položených zemědělských pozemků nebo stavenišť.
- Plnění vodní nádrže: Čerpání vody z přízemního zdroje do vyvýšené skladovací nádrže pro distribuci s gravitací do budov nebo zavlažovacích systémů.
- Akvakultura a správa rybníků: Zásobování sladkou vodou do rybníků nebo udržování oběhu v zařízeních akvakultury.
6. Solární povrchové čerpadlo vs. solární ponorné čerpadlo
| Kritéria | Solární povrchové čerpadlo | Solární ponorné čerpadlo |
| Instalace | Nad zemí, v blízkosti vodního zdroje | Ponořený do vrtu, studny nebo nádrže |
| Vhodný zdroj vody | Otevřená povrchová voda, mělké studny | Hluboké vrty, uzavřené studny |
| Maximální praktický zdvih | 7 až 8 m sání, liší se podle celkové dopravní výšky | 200 m nebo více (vícestupňové) |
| Základní nátěr | Vyžadováno před prvním spuštěním (nesamonasávací typy) | Není vyžadováno |
| Přístup k údržbě | Přímo přístupné na povrchu | Vyžaduje těžbu z vrtu |
| Úroveň hluku | Vyšší (odkrytý motor a čerpadlo) | Dolní (motor ponořený) |
| Počáteční náklady | Obecně nižší | Obecně vyšší díky utěsněné konstrukci |
| Riziko krádeže nebo poškození | Vyšší (exponované vybavení) | Spodní (skryté pod zemí) |
7. Pokyny k instalaci
- Umístění čerpadla: Čerpadlo by mělo být instalováno co nejblíže ke zdroji vody a co nejníže, aby se minimalizovala sací výška a snížilo se riziko kavitace.
- Délka a průměr přívodního potrubí: Delší nebo užší přívodní potrubí zvyšují ztráty třením a snižují efektivní sací výkon. Průměr potrubí by měl být stejný nebo větší než vstupní port čerpadla.
- Instalace nožního ventilu: Nožní ventil na základně sací trubky zadržuje vodu v trubce, když se čerpadlo zastaví, což umožňuje opětovné spuštění bez ručního napouštění.
- Úkryt a ochrana: Povrchově namontované motory a ovladače by měly být chráněny před přímým deštěm, prachem a extrémním slunečním zářením, aby se prodloužila životnost součástí.
- Bezpečná montáž: Základový rám čerpadla musí být ukotven ke stabilnímu povrchu, aby se zabránilo uvolnění způsobenému vibracemi a vychýlením během provozu.
8. Často kladené otázky
Q1: Proč je sací výška u povrchových čerpadel omezena na přibližně 7 až 8 metrů?
Atmosférický tlak na hladině moře může teoreticky unést vodní sloupec přibližně 10,3 metru. V praxi ztráty třením v sacím potrubí, teplota vody, nadmořská výška a tlak par snižují efektivní sací limit na 7 až 8 metrů . Překročení tohoto limitu způsobuje kavitaci, která poškozuje oběžné kolo čerpadla a snižuje výkon.
Q2: Dokáže solární povrchové čerpadlo zpracovat vodu obsahující usazeniny nebo řasy?
Standardní odstředivá povrchová čerpadla jsou určena pro relativně čistou vodu. Voda s vysokým obsahem usazenin, písku nebo řas urychlí opotřebení oběžných kol a těsnění. An vstupní sítko je zásadní a u silně kontaminovaných zdrojů by se měla zvážit fáze předfiltrace před vstupem do čerpadla.
Q3: Potřebuje solární povrchové čerpadlo vyhrazený ovladač?
Ano. A regulátor solárního čerpadla s MPPT je vyžadována pro efektivní přeměnu variabilního výstupu FV panelu na stabilní výkon pohonu motoru. Bez regulátoru je motor vystaven kolísání napětí, které snižuje účinnost a hrozí poškození motoru. Ovladač také poskytuje základní ochranu, jako je vypnutí při chodu nasucho a odpojení nad proudem.
Q4: Co se stane, když hladina vody během provozu klesne pod vstupní potrubí?
Pokud je vstup vystaven vzduchu, čerpadlo ztratí plnění a začne běžet nasucho. Chod nasucho způsobuje rychlé přehřátí těsnění čerpadla a ložisek motoru. A ochrana proti chodu nasucho Funkce v ovladači solárního čerpadla detekuje abnormální stav prostřednictvím poklesu proudu nebo snímače hladiny vody a automaticky vypne čerpadlo, aby se zabránilo poškození.
Q5: Kolik FV panelů je potřeba pro solární povrchové čerpadlo?
Požadovaná kapacita FV pole závisí na jmenovitém výkonu motoru, denních špičkách slunečního svitu na místě a ztrátách účinnosti systému. Obecně platí, že celkový příkon panelu by měl být přibližně 1,2 až 1,5 krát jmenovitý výkon motoru ve wattech. Posouzení slunečního záření specifické pro dané místo poskytuje nejpřesnější základ pro stanovení velikosti.