1. ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร
A ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นหน่วยปั๊มที่ติดตั้งเหนือพื้นดินเพื่อดึงน้ำจากแหล่งน้ำเปิดใกล้เคียง เช่น แม่น้ำ สระน้ำ คลอง ทะเลสาบ หรือบ่อน้ำตื้น ซึ่งใช้พลังงานทั้งหมดหรือโดยหลักจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) มอเตอร์และปั๊มติดตั้งอยู่ที่พื้นผิว โดยเชื่อมต่อกับตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ที่ควบคุมกำลังไฟฟ้าขาเข้าและขาออก
ปั๊มผิวดินทำงานบนหลักการของ การดูด : สร้างแรงดันลบที่ทางเข้าเพื่อดึงน้ำขึ้นผ่านท่อไอดีก่อนจะอัดแรงดันและระบายออกทางฝั่งจ่าย สิ่งนี้ทำให้พวกเขาแตกต่างจากปั๊มจุ่มซึ่งดันน้ำขึ้นจากด้านล่าง การยกดูดในทางปฏิบัติสำหรับปั๊มพื้นผิวถูกจำกัดโดยความดันบรรยากาศอยู่ที่ประมาณ 7 ถึง 8 เมตร ภายใต้สภาวะโลกแห่งความเป็นจริง
ในฐานะส่วนหนึ่งของกลุ่มผลิตภัณฑ์โซลูชันระบบน้ำของ Deye Group ระบบปั๊มพื้นผิวช่วยเสริมกลุ่มผลิตภัณฑ์ปั๊มจุ่มของบริษัทโดยจัดการกับการใช้งานที่แหล่งน้ำสามารถเข้าถึงได้ที่ระดับพื้นผิวหรือใกล้ระดับพื้นผิว
2. ส่วนประกอบหลักของระบบปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์
- แผงเซลล์แสงอาทิตย์ PV: สร้างไฟฟ้ากระแสตรงจากแสงแดดเพื่อจ่ายให้กับระบบปั๊ม
- ตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์: จัดการการติดตามกำลัง MPPT การควบคุมความเร็วมอเตอร์ และฟังก์ชันการป้องกัน อาจรองรับอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์และกริดแบบไฮบริด
- หน่วยปั๊มพื้นผิว: รวมถึงมอเตอร์และตัวปั๊มที่ติดตั้งบนโครงฐานทั่วไปที่สถานที่ติดตั้ง
- ท่อทางเข้าและวาล์วเท้า: ลำเลียงน้ำจากแหล่งไปยังทางเข้าปั๊ม ฟุตวาล์วป้องกันการไหลย้อนกลับและรักษาอัตราการปั๊มไว้
- ตะแกรงหรือตัวกรอง: ติดตั้งที่ทางเข้าเพื่อป้องกันเศษ ใบไม้ และตะกอนเข้าสู่ตัวปั๊ม
- ท่อระบายและเกจวัดความดัน: ส่งน้ำแรงดันไปยังระบบจำหน่าย เกจจะตรวจสอบแรงดันใช้งาน
- พอร์ตรองพื้น: ใช้เพื่อเติมน้ำลงในปั๊มและท่อทางเข้าก่อนเริ่มสตาร์ทเพื่อสร้างการดูด
3. ประเภทของปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์
3.1 โดยการออกแบบปั๊มไฮดรอลิก
| ประเภทปั๊ม | หลักการทำงาน | ลักษณะการไหล | การใช้งานทั่วไป |
| ปั๊มผิวน้ำแบบแรงเหวี่ยง | ใบพัดหมุนจะแปลงพลังงานจลน์เป็นความดัน | ไหลสูง หัวปานกลาง | การชลประทาน การถ่ายเทน้ำ การสูบน้ำในบ่อ |
| ปั๊มพื้นผิวแบบ Self-การรองพื้น | แรงเหวี่ยงที่มีการหมุนเวียนภายในสำหรับการรองพื้น | การไหลและศีรษะปานกลาง | อุปทานภายในประเทศ การชลประทานขนาดเล็ก |
| ปั๊มพื้นผิวหลายขั้นตอน | ใบพัดหลายขั้นในชุด | ไหลต่ำ หัวสูงขึ้น | การกระจายแรงดัน การเติมถังแบบยกระดับ |
| ปั๊มอุปกรณ์ต่อพ่วง (รีเจนเนอเรชั่น) | การสะสมแรงดันโดยใช้ Vortex | การไหลต่ำ แรงดันสูง | น้ำสะอาดสำหรับใช้ในบ้าน, การชลประทานในสวน |
3.2 ตามประเภทมอเตอร์
- ปั๊มพื้นผิวมอเตอร์กระแสตรง: เข้ากันได้โดยตรงกับเอาต์พุตแผง PV; การออกแบบระบบที่เรียบง่ายขึ้นโดยมีขั้นตอนการแปลงน้อยลง เหมาะกับช่วงกำลังขนาดเล็ก
- ปั๊มพื้นผิวมอเตอร์ AC พร้อมตัวควบคุมอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์: มอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับมาตรฐานที่ขับเคลื่อนโดยอินเวอร์เตอร์/ตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ รองรับช่วงพลังงานที่กว้างขึ้นและเข้ากันได้กับทั้งอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์และกริด
4. พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญ
| พารามิเตอร์ | คำอธิบาย |
| ระยะดูดสูงสุด (ม.) | ระยะห่างแนวตั้งสูงสุดใต้ทางเข้าปั๊มซึ่งน้ำสามารถดึงออกมาได้ โดยทั่วไป 6 ถึง 8 เมตรในทางปฏิบัติ |
| หัวรวม (ม.) | แรงดันทั้งหมดที่ปั๊มสามารถพัฒนาได้ รวมถึงการยกดูด ส่วนหัวส่ง และการสูญเสียแรงเสียดทาน |
| อัตราการไหล (ลบ.ม./ชม.) | ปริมาณน้ำที่ส่งต่อชั่วโมงภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด |
| กำลังมอเตอร์ (กิโลวัตต์) | กำลังไฟฟ้าเข้าพิกัดของมอเตอร์ปั๊มภายใต้สภาวะการออกแบบ |
| ประสิทธิภาพปั๊ม (%) | อัตราส่วนของกำลังเอาท์พุตไฮดรอลิกต่อกำลังอินพุตเพลากล |
| เส้นผ่านศูนย์กลางขาเข้า/ทางออก | ขนาดการเชื่อมต่อท่อ ซึ่งกำหนดความเร็วการไหลสูงสุด และต้องจับคู่กับระบบท่อ |
| ระดับการป้องกัน (IP) | ป้องกันฝุ่นและน้ำเข้าของมอเตอร์ IP44 หรือ IP55 เป็นเรื่องปกติสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวภายนอกอาคาร |
5. สถานการณ์การใช้งาน
- การชลประทานน้ำผิวดิน: ตักน้ำจากแม่น้ำ คลอง หรืออ่างเก็บน้ำเพื่อชลประทานในทุ่งนาด้วยวิธีหยด สปริงเกอร์ หรือร่องในพื้นที่ที่ไม่มีการเชื่อมต่อโครงข่าย
- การถ่ายโอนน้ำในบ่อและทะเลสาบ: การถ่ายเทน้ำระหว่างบ่อกักเก็บ ช่องทางชลประทาน หรืออ่างบำบัดบนพื้นที่ราบ
- น้ำประปาตื้น: สูบน้ำจากบ่อน้ำตื้นแบบเปิดหรือเรียงรายเพื่อใช้ในครัวเรือน ปศุสัตว์ หรือเกษตรกรรมขนาดเล็ก โดยที่ความลึกของหลุมเจาะไม่เกินค่าแรงดูดที่ใช้งานได้จริง
- การจัดการน้ำท่วมและการระบายน้ำ: กำจัดน้ำผิวดินที่สะสมออกจากพื้นที่เกษตรกรรมหรือสถานที่ก่อสร้างที่อยู่ต่ำ
- การเติมถังน้ำ: สูบน้ำจากแหล่งระดับพื้นดินไปยังถังเก็บน้ำแบบยกสูงเพื่อจ่ายน้ำตามแรงโน้มถ่วงไปยังอาคารหรือระบบชลประทาน
- การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและการจัดการบ่อปลา: จัดหาน้ำจืดให้กับบ่อปลาหรือรักษาการไหลเวียนในสถานเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
6. ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์กับปั๊มจุ่มพลังงานแสงอาทิตย์
| เกณฑ์ | ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์ | ปั๊มจุ่มพลังงานแสงอาทิตย์ |
| การติดตั้ง | เหนือพื้นดิน ใกล้แหล่งน้ำ | จมอยู่ในหลุมเจาะ บ่อ หรือถัง |
| แหล่งน้ำที่เหมาะสม | น้ำผิวดินเปิด บ่อน้ำตื้น | หลุมเจาะลึก, บ่อน้ำปิด |
| ลิฟท์ในทางปฏิบัติสูงสุด | ระยะดูด 7 ถึง 8 ม. แตกต่างกันไปตามหัวทั้งหมด | 200 ม. ขึ้นไป (หลายสเตจ) |
| Priming | จำเป็นก่อนเริ่มครั้งแรก (ชนิดไม่รองพื้นตัวเอง) | ไม่จำเป็น |
| การเข้าถึงการบำรุงรักษา | เข้าถึงได้โดยตรงที่พื้นผิว | จำเป็นต้องสกัดจากหลุมเจาะ |
| ระดับเสียงรบกวน | สูงกว่า (มอเตอร์และปั๊มแบบสัมผัส) | ล่าง (มอเตอร์จมอยู่ใต้น้ำ) |
| ต้นทุนเริ่มต้น | โดยทั่วไปจะต่ำกว่า | โดยทั่วไปจะสูงขึ้นเนื่องจากโครงสร้างที่ปิดสนิท |
| ความเสี่ยงของการโจรกรรมหรือความเสียหาย | สูงกว่า (อุปกรณ์สัมผัส) | ล่าง (ซ่อนอยู่ใต้ดิน) |
7. ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง
- ตำแหน่งปั๊ม: ควรติดตั้งปั๊มให้ใกล้กับแหล่งน้ำมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดการยกดูดและลดความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศ
- ความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทางเข้า: ท่อทางเข้าที่ยาวหรือแคบลงจะช่วยเพิ่มการสูญเสียแรงเสียดทานและลดความสามารถในการดูดที่มีประสิทธิภาพ เส้นผ่านศูนย์กลางท่อควรเท่ากับหรือใหญ่กว่าช่องทางเข้าปั๊ม
- การติดตั้งวาล์วเท้า: ฟุตวาล์วที่ฐานของท่อทางเข้าจะกักเก็บน้ำไว้ในท่อเมื่อปั๊มหยุดทำงาน ทำให้สามารถรีสตาร์ทได้โดยไม่ต้องทำการรองพื้นอีกครั้งด้วยตนเอง
- ที่พักพิงและการป้องกัน: มอเตอร์และตัวควบคุมที่ติดตั้งบนพื้นผิวควรได้รับการปกป้องจากฝนตก ฝุ่น และการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่รุนแรงโดยตรง เพื่อยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบ
- การติดตั้งที่ปลอดภัย: จะต้องยึดโครงฐานปั๊มไว้กับพื้นผิวที่มั่นคงเพื่อป้องกันการคลายตัวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนและการวางแนวที่ไม่ตรงระหว่างการทำงาน
8. คำถามที่พบบ่อย
คำถามที่ 1: เหตุใดการยกดูดจึงจำกัดไว้ที่ประมาณ 7 ถึง 8 เมตรสำหรับปั๊มพื้นผิว
ความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลในทางทฤษฎีสามารถรองรับระดับน้ำได้ประมาณ 10.3 เมตร ในทางปฏิบัติ การสูญเสียแรงเสียดทานในท่อดูด อุณหภูมิของน้ำ ระดับความสูง และความดันไอจะลดขีดจำกัดการดูดที่มีประสิทธิภาพลง 7 ถึง 8 เมตร . เกินขีดจำกัดนี้จะทำให้เกิดโพรงอากาศ ซึ่งจะทำให้ใบพัดปั๊มเสียหายและลดประสิทธิภาพลง
คำถามที่ 2: ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจัดการกับน้ำที่มีตะกอนหรือสาหร่ายได้หรือไม่
ปั๊มผิวน้ำแบบแรงเหวี่ยงมาตรฐานได้รับการออกแบบสำหรับน้ำที่ค่อนข้างสะอาด น้ำที่มีตะกอน ทราย หรือสาหร่ายสูงจะเร่งการสึกหรอของใบพัดและซีล อ ตัวกรองทางเข้า ถือเป็นสิ่งสำคัญ และในแหล่งที่มีการปนเปื้อนอย่างมาก ควรพิจารณาขั้นตอนการกรองล่วงหน้าก่อนถึงทางเข้าปั๊ม
คำถามที่ 3: ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องมีตัวควบคุมเฉพาะหรือไม่
ใช่. ก ตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ ต้องใช้ MPPT เพื่อแปลงเอาท์พุตแผง PV แบบแปรผันให้เป็นกำลังขับเคลื่อนมอเตอร์ที่เสถียร หากไม่มีตัวควบคุม มอเตอร์จะต้องเผชิญกับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งลดประสิทธิภาพและเสี่ยงต่อความเสียหายของมอเตอร์ คอนโทรลเลอร์ยังให้การป้องกันที่จำเป็น เช่น การปิดระบบแบบ dry-run และการตัดกระแสไฟเกิน
คำถามที่ 4: จะเกิดอะไรขึ้นหากระดับน้ำลดลงต่ำกว่าท่อทางเข้าระหว่างการทำงาน?
หากช่องทางเข้าสัมผัสกับอากาศ ปั๊มจะสูญเสียกำลังหลักและเริ่มทำงานแห้ง การทำงานแบบแห้งทำให้ซีลปั๊มและแบริ่งมอเตอร์เกิดความร้อนสูงเกินไปอย่างรวดเร็ว ก การป้องกันน้ำแห้ง คุณสมบัติในตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์จะตรวจจับสภาวะที่ผิดปกติผ่านกระแสไฟหยดหรือเซ็นเซอร์ระดับน้ำ และปิดปั๊มโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันความเสียหาย
คำถามที่ 5: ปั๊มพื้นผิวพลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งเครื่องต้องใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์กี่แผง
ความจุอาร์เรย์ PV ที่ต้องการขึ้นอยู่กับกำลังไฟพิกัดของมอเตอร์ ชั่วโมงแสงแดดสูงสุดในแต่ละวันที่ไซต์งาน และการสูญเสียประสิทธิภาพของระบบ ตามแนวทางทั่วไป กำลังไฟฟ้ารวมของแผงควรอยู่ที่ประมาณ 1.2 ถึง 1.5 เท่า กำลังไฟพิกัดของมอเตอร์เป็นวัตต์ การประเมินการแผ่รังสีแสงอาทิตย์เฉพาะสถานที่ให้พื้นฐานการกำหนดขนาดที่แม่นยำที่สุด