Большой солнечный водяной насос: полное руководство по выбору размеров, мощности, напора и выбора

Если вам нужно перекачивать воду для орошения, животноводства или автономного проживания, большой солнечный водяной насос обычно определяется как система мощностью 4 кВт или выше. Правильный большой солнечный насос может подавать от 10 до 50 кубических метров в час при высоте от 30 до 150 метров, но только тогда, когда кривая насоса, солнечная батарея и контроллер правильно согласованы. В этом руководстве объясняется, как работают большие солнечные насосы, как их определить и где их разместить для надежного и недорогого водоснабжения.

Большие солнечные насосы — это не просто увеличенные версии маленьких насосов на 12 В. Они используют высоковольтные двигатели постоянного тока, многоступенчатые рабочие колеса и гибридные контроллеры переменного/постоянного тока, которые плавно переключаются между солнечной энергией и резервной сетью или генератором. Поскольку они перемещают гораздо больше воды, они требуют более крупных солнечных батарей и более тщательного проектирования, чем небольшие установки.

Что определяет большой солнечный водяной насос?

С практической точки зрения солнечный водяной насос считается большим, если мощность его двигателя превышает 4 кВт или диаметр насоса составляет 4 дюйма или больше. Эти насосы рассчитаны на высокую скорость потока или высокий напор, а не для полива сада.

Типичные характеристики больших солнечных насосов

Типичный большой солнечный насос имеет следующие характеристики.

• Мощность: от 4 до 13 кВт, иногда выше.
• Диаметр насоса: погружные корпуса 4 или 6 дюймов.
• Расход: 10-60 м3/ч в зависимости от напора
• Напор: 50-200 м для многоступенчатых моделей.
• Контроллер: автоматическое переключение переменного/постоянного тока с MPPT

Ключевые компоненты большой солнечной насосной системы

Полная большая солнечная насосная система состоит из четырех важных частей: солнечной батареи, контроллера, насоса и резервуара для хранения воды.

Солнечная батарея

Массив должен быть рассчитан на двигатель насоса плюс потери. Большие насосы обычно используют напряжение постоянного тока 48 В или выше, чтобы снизить стоимость кабеля.

Контроллер

Контроллер выполняет MPPT, защищает от обратного тока и управляет переключением переменного/постоянного тока при наличии резервного питания.

Насосный агрегат

Насос может быть погружным или поверхностным; погружные агрегаты имеют двигатель и рабочие колеса внутри герметичного корпуса, опущенного в скважину.

Хранение воды

Резервуар или резервуар отделяют производство воды от ее использования, поэтому вам не нужны батареи или постоянный поток, соответствующий прерывистому солнечному свету.

Сколько солнечной энергии нужно большому насосу?

Как правило, большому солнечному насосу требуется примерно в 1,3–1,5 раза мощность двигателя по мощности солнечной панели, поэтому для насоса мощностью 5,5 кВт требуется солнечная батарея мощностью 7–8 кВт.

Потери системы из-за проводки, преобразования MPPT и эффективности накачки означают, что вы не можете ожидать, что один ватт панели будет равен одному ватту насоса. В таблице ниже приведены реалистичные диапазоны для средних и крупных систем.

Контроллер — это мозг системы. Для больших насосов контроллер с автоматическим переключением переменного/постоянного тока позволяет насосу работать напрямую от солнечной батареи в течение дня и переключаться на сеть или генератор только при необходимости, что снижает общую стоимость системы без ущерба для надежности.

Контроллер переменного/постоянного тока с автоматическим переключением для солнечных насосов мощностью 5500–13 000 Вт Этот мощный контроллер автоматически определяет приоритет работы солнечной энергии и переключается на сеть переменного тока, когда солнечного света недостаточно, обеспечивая бесперебойную подачу воды для крупномасштабных ирригационных или общественных систем. Посмотреть продукт →

Расход, напор и эффективность: с чем сравнивать

Два числа, которые определяют, достаточно ли велик насос, — это расход и общий напор, и они всегда работают вместе; Увеличение напора снижает производительность насоса.

Общий напор – это не просто глубина до воды. Он включает статический подъем, высоту нагнетания, потери на трение в трубе и любое необходимое давление на выходе. Насос, рассчитанный на напор 100 м, будет производить меньший расход на расстоянии 120 м и больший расход на расстоянии 70 м.

Погружные и поверхностные насосы

В крупных системах преобладают погружные насосы, поскольку их можно опускать в скважины и они не требуют заливки.

• Погружные насосы: лучше всего подходят для глубоких скважин, имеют высокий напор, бесшумную работу и большую производительность.
• Поверхностные насосы: более легкий доступ для обслуживания, но высота всасывания ограничена примерно 7-8 м; лучше всего подходит для прудов, резервуаров и мелких колодцев.

Материал рабочего колеса также имеет значение. Пластиковые крыльчатки легкие и дешевые, но крыльчатки из нержавеющей стали устойчивы к истиранию в песчаной воде и служат дольше при непрерывном орошении. Если ваша вода содержит осадок, выберите нержавеющую сталь.

Всегда проверяйте кривую насоса производителя. Кривая показывает расход при разном напоре, и это единственный надежный способ сравнить насосы разных линеек продукции.

Как правильно выбрать большой солнечный водяной насос

Выбирайте насос только после того, как рассчитаете требуемый расход, общий напор и количество солнечных часов в сутки; поменять массив легко, но поменять насос дорого.

Контрольный список выбора

Используйте этот контрольный список в том же порядке, чтобы не пропустить важные данные.

1. Измерьте статический уровень воды и общий вертикальный подъем.
2. Добавьте потери на трение от труб и фитингов; для длинных трубопроводов это может добавить напор на 5-10 м.
3. Оцените ежедневную потребность в воде в кубических метрах и разделите ее на часы пиковой солнечной активности, чтобы получить требуемый расход.
4. Выбирайте между погружным и поверхностным способом в зависимости от глубины скважины.
5. Подберите солнечную батарею, используя как минимум 1,3-кратную мощность двигателя.
6. Если вам требуется резервное питание, выберите контроллер с MPPT и автоматическим переключением переменного/постоянного тока.

Например, ферме, которой требуется 60 м3/день с 5 часами пиковой солнечной активности, необходим средний расход 12 м3/час. На высоте 40 м это обычно покрывает погружной насос мощностью 4 кВт с блоком мощностью 5,5 кВт. При высоте 100 м для той же потребности может потребоваться насос мощностью 7,5 кВт.

Погружной солнечный насос с крыльчаткой из нержавеющей стали, 6 дюймов (800–3000 Вт) Этот насос, изготовленный из проточных частей из нержавеющей стали, обеспечивает подачу больших объемов воды в песчаные или агрессивные скважины, что делает его надежным выбором для крупных ферм или деревенских проектов водоснабжения, которым требуется надежная работа. Посмотреть продукт →

Распространенные ошибки при выборе размера и риски при покупке

Самая дорогая ошибка — покупка насоса по мощности, а не по характеристике насоса, поскольку насос мощностью 5,5 кВт, рассчитанный на малый напор, не может обслуживать глубокую скважину.

Чего следует избегать

Следите за этими пятью проблемами во время проектирования.

• Недостаточный размер солнечной батареи: приводит к частым запускам/остановкам и снижению суточной выработки.
• Игнорирование потерь на трение: может снизить расход на 20–30 процентов на длинных участках трубопровода.
• Неправильный материал рабочего колеса: пластиковые рабочие колеса быстро изнашиваются в песке или абразивной воде.
• Нет защиты контроллера: без отключения по низкому напряжению аккумуляторы и двигатели могут быть повреждены.
• Неправильный размер кабеля: падение напряжения при длительной работе постоянного тока приводит к отключению контроллера.

Реальные применения больших солнечных насосов

Большие солнечные насосы наиболее ценны там, где сетевое электричество недоступно, дорого или ненадежно, а потребность в воде слишком высока для небольшого насоса мощностью 1–2 кВт.

Орошение

При орошении сельскохозяйственных культур большие солнечные насосы часто заменяют дизельные насосы. Система мощностью 5,5-7,5 кВт может обслуживать несколько гектаров в день; увидеть солнечный ирригационный насос страница с примерами размеров для конкретных культур.

Автономная жизнь и домашний скот

В отдаленных домах и ранчо для ежедневного домашнего использования используются большие погружные насосы. С помощью гибридного контроллера переменного/постоянного тока насос может переключаться в режим автономное водоснабжение резервное копирование в пасмурные периоды.

Аквакультура и обслуживание рек

Пруды и инкубаторы требуют постоянной циркуляции воды. Большие солнечные насосы могут аэрировать и обменивать воду в течение дня, не прокладывая топливопроводы к объекту.

Хранение воды also matters. Large systems often pump into a tank or reservoir, allowing the pump to run during sunlight and supply water at night. This design avoids battery cost and keeps the pump in its efficient operating range.

4-дюймовый высокоскоростной погружной солнечный насос (5500–13 000 Вт) с пластиковым рабочим колесом Этот мощный погружной насос, предназначенный для очень крупных ирригационных или животноводческих систем, днем работает от солнечной энергии и может автоматически переключаться на резервный источник переменного тока в сочетании с контроллером автоматического переключения. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы о больших солнечных насосах

Сколько солнечных панелей мне нужно для большого солнечного водяного насоса?

Насосу мощностью 4 кВт обычно требуется солнечная батарея мощностью 5,5–6 кВт, а насосу мощностью 7,5 кВт — панели мощностью 10–11 кВт.

Может ли большой солнечный насос работать ночью или в пасмурную погоду?

Да, если контроллер представляет собой гибридную модель переменного/постоянного тока, вы можете переключиться на питание от сети или генератора при падении солнечной энергии.

Насколько глубоко большой солнечный погружной насос может поднять воду?

Многоступенчатые погружные насосы большого размера могут выдерживать общий напор 100–200 м, но по мере увеличения напора расход падает.

Требуются ли для больших солнечных насосов батареи?

Большинству систем не нужны батареи; они качают воду, когда светит солнце, и вместо хранения электроэнергии используется хранилище воды.

Каков срок окупаемости большого солнечного насоса?

Для ферм, заменяющих дизельное топливо, окупаемость обычно составляет 2–4 года, в зависимости от цен на топливо, ежедневного времени работы насосов и местной солнечной энергии.