الدليل النهائي لمضخات المياه الشمسية العاصمة: الفوائد والاختيار والتركيب

مقدمة لمضخات المياه الشمسية العاصمة

يعد الوصول إلى المياه أمرًا أساسيًا ، سواء بالنسبة للري الزراعي أو سقي الماشية أو توفير إمدادات أساسية للمنازل البعيدة. ومع ذلك ، فإن طرق الضخ التقليدية تعتمد غالبًا على كهرباء الشبكة أو الوقود الأحفوري ، والتي يمكن أن تكون باهظة الثمن ، مؤثرة بيئيًا ، وغير متوفرة في المواقع خارج الشبكة. هذا هو المكان الذي تظهر فيه مضخات المياه الشمسية DC كحل ثوري.

ما هي مضخات المياه الشمسية DC؟

في قلبها ، تعد مضخة المياه الشمسية DC مضخة مياه متخصصة تعمل مباشرة على الكهرباء الحالية (DC) التي تم إنشاؤها بواسطة الألواح الشمسية. على عكس المضخات التقليدية التي تتطلب تيارًا بالتناوب (AC) من الشبكة ، تم تصميم المضخات الشمسية DC لتسخير طاقة الشمس مباشرة ، مما يجعلها مثالية للمناطق دون وصول موثوق للشبكة. إنها مكون رئيسي في أنظمة ضخ المياه خارج الشبكة ، مما يوفر إمدادات مياه مستدامة ومستقلة.

كيف يعملون؟ (المبدأ الأساسي لتحويل الطاقة الشمسية لضخ المياه)

مبدأ العمل من أ مضخة المياه الشمسية العاصمة هو واضح ومباشر بشكل كبير ولكنه فعال للغاية. تبدأ الرحلة بالألواح الشمسية ، والتي تتكون من خلايا الكهروضوئية (PV). عندما يصطدم أشعة الشمس بهذه الخلايا ، فإنه يثير الإلكترونات ، مما يولد تيارًا كهربائيًا DC. ثم يتم تغذية الكهرباء DC هذه مباشرة إلى مضخة مياه DC.

في كثير من الأحيان ، يتم دمج وحدة التحكم في المضخة (في بعض الأحيان تتضمن عاكسًا لمضخات التيار المتردد ، على الرغم من أن مضخات التيار المستمر ينظمها في المقام الأول) في النظام. تعمل وحدة التحكم هذه باعتبارها الدماغ ، مما يؤدي إلى تحسين نقل الطاقة من الألواح الشمسية إلى المضخة. بالنسبة لمضخات المياه الشمسية DC ، يدفع التيار المباشر من الألواح مباشرة محرك المضخة ، مما يؤدي إلى رسم المياه من مصدره (مثل البئر ، البئر ، البركة ، أو التيار) ودفعه عبر نظام أنابيب إلى وجهته المقصودة ، سواء كان ذلك خزان تخزين أو خطوط الري أو الحنفيات. كلما زادت أشعة الشمس ، زادت الطاقة التي تم إنشاؤها ، وبالتالي ، كلما زادت المياه التي يمكن أن تتحركها المضخة ، مما يجعلها محلًا للري أو إمداد المياه بالطاقة الشمسية بطبيعته.

فوائد استخدام مضخات المياه الشمسية DC

يوفر اعتماد مضخات المياه الشمسية DC عدد لا يحصى من المزايا التي تجعلها خيارًا متفوقًا لمجموعة متنوعة من احتياجات ضخ المياه ، وخاصة في الإعدادات خارج الشبكة أو عن بُعد.

وفورات في التكاليف (فواتير الكهرباء المنخفضة أو القضاء عليها): واحدة من أهم الفوائد هي التخفيض الكبير ، أو التخلص التام ، لتكاليف الطاقة المستمرة. بمجرد تركيبها ، تسترخ مضخات المياه الشمسية طاقتها مباشرة من الشمس ، مما يعني عدم وجود فواتير كهرباء شهرية لضخ المياه. بالنسبة لأولئك الذين يعتمدون على مولدات الديزل أو البنزين ، فإن توفير تكاليف الوقود أكثر دراماتيكية ، مما يؤدي إلى عائد سريع على الاستثمار.

صديقة للبيئة (مصدر الطاقة المتجددة): عن طريق تسخير الطاقة الشمسية ، ومصدر الطاقة المتجددة نظيف وغير مستقر ، ومضخات المياه الشمسية DC تقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون والاعتماد على الوقود الأحفوري. هذا يساهم في كوكب أكثر صحة ونهجًا أكثر استدامة لإدارة المياه ، ويتوافق مع الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ.

الموثوقية في المواقع البعيدة (القدرة خارج الشبكة): بالنسبة للمزارع أو المجتمعات الريفية أو المنازل النائية بعيدًا عن شبكة الطاقة الرئيسية ، توفر مضخات المياه الشمسية DC مستوى لا مثيل له من الموثوقية. إنها تعمل بشكل مستقل ، مما يضمن إمدادات المياه المتسقة حتى في المناطق التي تكون فيها البنية التحتية التقليدية للطاقة غير موجودة أو غير موثوقة. هذه القدرة خارج الشبكة أمر بالغ الأهمية للعمليات الزراعية المستمرة والحياة الأساسية.

منخفضة الصيانة: بالمقارنة مع المضخات التي تعمل بالطاقة التي تتطلب الوقود المنتظم ، وتغيرات الزيت ، وضبط المحرك ، فإن أنظمة مضخات المياه الشمسية منخفضة الصيانة بشكل ملحوظ. تم تصميم المكونات الأساسية ، والألواح الشمسية والمضخة نفسها ، من أجل المتانة والعمر الطويل مع الحد الأدنى من التدخل ، وعادة ما تتطلب تنظيفًا عرضيًا للألواح وفحص الاتصالات.

أنواع مضخات المياه الشمسية DC

يتم تصنيف مضخات المياه الشمسية DC على نطاق واسع إلى نوعين رئيسيين استنادًا إلى طريقة التثبيت الخاصة بهم وعمق مصدر الماء: مضخات الغرض ومضخات السطح. يعتمد الاختيار بين هذين الاثنين إلى حد كبير على التطبيق المحدد ، وعمق مصدر المياه ، وحجم الماء المطلوب والضغط.

المضخات الغاطسة

تم تصميم المضخات الغاطسة لتكون مغمورة بالكامل في مصدر المياه ، وعادة ما تكون مضخة بئر أو بئر. يتم وضع المحرك والمضخة في وحدة محكم مانعة للماء يتم تخفيضها مباشرة في الماء.

التطبيقات المثالية: فهي الأنسب للآبار العميقة والثقبات والتطبيقات التي يكون فيها مستوى المياه أقل بكثير من الأرض ، مما يتطلب رفع المياه من أعماق كبيرة. هذا يجعلها مثالية لإمدادات المياه الريفية والري العميق.

المزايا:

قدرة الرأس العالية: ممتازة لرفع المياه من مصادر عميقة مع متطلبات الرفع العمودي العالية.

مشكلات أقل تحضيرًا: نظرًا لأنها مغمورة ، فإنها لا تتطلب تحضيرًا (ملء المضخة بالماء لإنشاء شفط) مثل مضخات السطح.

عملية هادئة: كونها تحت الماء ، فإن تشغيلها صامت تقريبًا.

كفاءة للآبار العميقة: مزيد من الكفاءة في الطاقة لضخ المياه العميقة مقارنة بمحاولة رسم المياه بمضخة سطحية من بعيد.

عيوب:

التثبيت الأكثر تعقيدًا: يمكن أن يكون التثبيت أكثر مشاركة لأنه يتطلب معدات متخصصة لخفض المضخة في البئر.

الصيانة/الإصلاح الصعبة: إذا كانت هناك حاجة إلى الصيانة أو الإصلاح ، فيجب استرداد المضخة من البئر ، والتي قد تكون صعبة.

التكلفة الأولية الأعلى: عمومًا ، تميل المضخات الغاطسة إلى أن تكون أكثر تكلفة من المضخات السطحية ذات السعة المماثلة.

مضخات السطح

يتم تثبيت المضخات السطحية على الأراضي الجافة ، فوق مصدر الماء. يرسمون الماء عبر أنبوب شفط ثم يدفعونه إلى الموقع المطلوب.

التطبيقات المثالية: هذه المضخات مثالية لسحب المياه من الآبار الضحلة أو الأحواض أو الجداول أو الأنهار أو الخزانات التي يكون فيها مصدر المياه على بعد حوالي 20-25 قدمًا (6-7 متر) من المضخة. يتم استخدامها بشكل شائع لري السطح الزراعي ، ونقل المياه بين الخزانات ، أو للتطبيقات منخفضة الرأس.

المزايا:

تسهيل التثبيت والصيانة: كونها على السطح ، فهي أبسط بكثير لتثبيت والوصول والصيانة.

التكلفة الأولية المنخفضة: عمومًا أقل تكلفة من المضخات الغاطسة.

التنوع: يمكن نقله بسهولة بين مصادر المياه المختلفة إذا لزم الأمر.

عيوب:

رفع الشفط المحدود: لا يمكن رسم الماء من مصادر عميقة للغاية بسبب قيود الضغط في الغلاف الجوي.

يتطلب التحضير: غالبًا ما يجب تحضيره قبل العملية لإنشاء الشفط اللازم ، والذي يمكن أن يكون مهمة متكررة.

الضوضاء: يمكن أن تكون أكثر صاخبة في التشغيل مقارنة بالمضخات المغمورة.

عرضة للطقس: أكثر تعرضًا للعناصر البيئية ، والتي يمكن أن تؤثر على العمر إذا لم تكن محمية بشكل صحيح.

اعتبارات لاختيار النوع الصحيح من المضخة على أساس مصدر المياه والعمق

العوامل الأساسية التي تؤثر على اختيارك بين الغاطسة والمضخة السطحية هي عمق مصدر المياه الخاص بك والمسافة التي يجب نقلها للمياه (عموديًا وأفقيًا).

إذا كان مصدر المياه بئرًا عميقًا أو بئرًا (أكثر من 25 قدمًا/7 أمتار) ، فإن المضخة الغاطسة هي دائمًا الخيار الصحيح دائمًا بسبب قدراتها العالية.

إذا كان مصدر المياه الخاص بك عبارة عن بركة أو تيار أو نهر أو بئر ضحلة (أقل من 25 قدمًا/7 أمتار) ، ستكون المضخة السطحية أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة.

النظر في جودة الماء كذلك ؛ تم تصميم بعض المضخات الغاطسة للتعامل مع المياه القذرة بشكل أفضل من بعض المضخات السطحية.

مكونات نظام مضخة المياه الشمسية DC

نظام مضخة المياه الشمسية DC كاملة هو أكثر من مجرد مضخة ؛ إنه حل متكامل يشتمل على العديد من المكونات الرئيسية التي تعمل في وئام لتحويل أشعة الشمس إلى الماء المضخم. يعد فهم دور كل مكون أمرًا حيويًا للاختيار المناسب والتركيب والصيانة.

الألواح الشمسية

قلب أي نظام طاقة شمسية ، والألواح الشمسية (المعروفة أيضًا باسم وحدات الكهروضوئية أو الكهروضوئية) هي المسؤولة عن تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء التيار المستمر.

أنواع الألواح الشمسية (أحادي البلورة ، متعدد الكريستالات):

الألواح الشمسية أحادية البلورة: هذه الألواح مصنوعة من بلورة سيليكونة واحدة نقية. عادة ما تكون سوداء ومعروفة بكفاءتها العالية (تحويل نسبة أكبر من أشعة الشمس إلى الكهرباء) والمظهر الأنيق. تعمل الألواح أحادية البلورة بشكل جيد في ظروف الإضاءة المنخفضة ولها عمر أطول ، مما يجعلها خيارًا متميزًا. ومع ذلك ، فهي عمومًا أكثر تكلفة لكل واط.

ألواح شمسية متعددة البلورات: تتألف من بلورات من السيليكون المتعددة المذابة معًا ، تحتوي الألواح المتعددة الكريستالات على مظهر أزرق مرقوق. في حين أنها أقل كفاءة قليلاً من الألواح أحادية البلورة ، فهي أكثر تكلفة للتصنيع. إنها تؤدي بشكل جيد في ظروف ضوء الشمس القياسية ويقدمون توازنًا جيدًا في التكلفة والأداء ، مما يجعلهم خيارًا شائعًا للعديد من تطبيقات مضخة المياه الشمسية.

اعتبارات التحجيم والضغط: يجب أن يكون حجم القوة الكهربائية الإجمالية لألواح الطاقة الشمسية الخاصة بك بعناية لتلبية متطلبات الطاقة لمضخة مياه التيار المستمر. يتضمن ذلك النظر في جهد تشغيل المضخة والتيار ، وكذلك ساعات أشعة الشمس المتوفرة في موقعك. يمكن أن يضمن تكبير الألواح قليلاً الطاقة الكافية حتى في الأيام الملبدة بالغيوم ، في حين أن الحد الأدنى سيؤدي إلى انخفاض أداء المضخة. عادة ما يتم توصيل الألواح في سلسلة لتحقيق الجهد المطلوب للمضخة أو بالتوازي لزيادة التيار (وبالتالي ، الطاقة).

مضخة وحدة التحكم/العاكس

وحدة تحكم المضخة هي دماغ نظام ضخ الطاقة الشمسية. في حين أن بعض مضخات المياه الشمسية قد تكون أنظمة "محرك مباشرة" بسيطة حيث تتصل الألواح مباشرة بالمضخة ، فإن الإعدادات الأكثر كفاءة وموثوقة تستخدم وحدة تحكم. بالنسبة لمضخات المياه الشمسية DC ، تتمثل الوظيفة الأساسية في وحدة التحكم في تحسين تدفق الطاقة.

وظيفة وحدة التحكم (تنظيم الجهد ، حماية المضخة):

تنظيم الجهد: يمكن أن يتقلب ناتج اللوحة الشمسية مع شدة ضوء الشمس. تقوم وحدة التحكم بتثبيت الجهد الموفر للمضخة ، مما يضمن عمله ضمن نطاقه الآمن والفعال ، مما يمنع الأضرار من أوفر الجهد.

حماية المضخة: توفر وحدات التحكم الحديثة ميزات حماية حرجة ، بما في ذلك:

الحماية الجافة: يغلق المضخة إذا كان مستوى الماء في المصدر (البئر ، الخزان) منخفضًا جدًا ، مما يمنع الأضرار من الجفاف.

حماية الحمل الزائد: الحراس ضد السحب الحالي المفرط ، مما قد يلحق الضرر بمحرك المضخة.

حماية الجهد الزائد/أقل من الجهد: يمنع الأضرار الناجمة عن تقلبات الجهد.

عكس حماية القطبية: يحمي من الأسلاك غير الصحيحة.

تقنية MPPT (Maximum Power Point Tracking): تضم العديد من وحدات التحكم في المضخة المتقدمة تقنية MPPT. تتتبع هذه الميزة الذكية بشكل مستمر "نقطة الطاقة القصوى" للألواح الشمسية - الجهد المحدد والمجموعة الحالية التي تنتج فيها الألواح أعلى ناتج عن الطاقة. من خلال ضبط الحمل الكهربائي باستمرار لمطابقة هذه النقطة ، يمكن أن تزيد وحدة تحكم MPPT بشكل كبير من الكفاءة الإجمالية للنظام ، حيث تستخرج ما يصل إلى 10-30 ٪ من الطاقة من الألواح الشمسية ، وخاصة أثناء ظروف الإضاءة المتنوعة (على سبيل المثال ، الطقس الغائم أو عند الفجر/الغسق). هذا يعني المزيد من المياه التي يتم ضخها بنفس عدد الألواح.

مضخة المياه العاصمة

المضخة نفسها هي الجهاز الذي يحرك الماء جسديًا. كما تمت مناقشته سابقًا ، يمكن أن تكون هذه المضخات الغاطسة أو المضخات السطحية ، تعمل مباشرة على طاقة التيار المستمر.

مواصفات المضخة (معدل التدفق ، الرأس):

معدل التدفق: يقاس بالجالونات في الدقيقة (GPM) أو لتر في الساعة (LPH) ، وهذا يشير إلى حجم الماء الذي يمكن أن توفره المضخة على مدى فترة معينة. يعتمد معدل التدفق المطلوب على احتياجاتك المحددة للمياه (على سبيل المثال ، مقدار الماء اللازم للري أو الماشية أو الاستخدام المنزلي يوميًا).

الرأس: يشير هذا إلى المسافة العمودية التي يمكن للمضخة رفعها والضغط الذي يمكن أن يولده. عادة ما يتم قياسه بالأقدام (قدم) أو متر (م) من "رأس ديناميكي إجمالي" (TDH) ، والذي يتضمن الرفع الرأسي ، وخسائر الاحتكاك في الأنابيب ، وأي ضغط مطلوب عند نقطة التفريغ.

المواد (مقاومة التآكل): المواد المستخدمة في بناء المضخة أمر بالغ الأهمية لطول العمر ، خاصة عند ضخ المياه التي قد تحتوي على المعادن أو الرواسب. ابحث عن المضخات المصنوعة من مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو البرونز أو البلاستيك عالي الجودة ، وخاصة بالنسبة للمضخات الغاطسة التي غمرها باستمرار.

الأسلاك والحماية

الأسلاك المناسبة والحماية غير قابلة للتفاوض للتشغيل الآمن والفعال وطول العمر لنظام مضخة المياه الشمسية DC.

أهمية الأسلاك المناسبة والتأريض:

الأسلاك المناسبة: استخدام المقياس الصحيح (سمك) السلك للتيار والمسافة المعنية يقلل من انخفاض الجهد وتراكم الحرارة ، مما يضمن توصيل الطاقة الفعال من الألواح الشمسية إلى وحدة التحكم والمضخة. يمكن أن تؤدي الأسلاك الفضفاضة أو السفلية إلى ضعف الأداء وفقدان الطاقة وحتى مخاطر الحريق.

التأريض: نظام التأريض القوي أمر بالغ الأهمية للسلامة. يوفر مسارًا آمنًا لتيارات الصدع لتبديد الأرض ، وحماية المعدات من ضربات البرق ومنع مخاطر الصدمات الكهربائية لأي شخص يتفاعل مع النظام. جميع المكونات المعدنية للمصفوفة الشمسية (إطارات الألواح ، هياكل التثبيت) ، حاوية وحدة التحكم ، يجب أن تكون مضخة أساسًا بشكل صحيح.

الصمامات وقواطع الدوائر: هذه هي أجهزة أمان أساسية تحمي المكونات الكهربائية من التيارات الزائدة ، والدوائر القصيرة ، والعروض.

الصمامات: الأجهزة ذات الاستخدام الواحد تحتوي على سلك مصمم لذوبان الدائرة وكسرها عندما يتجاوز التيار مستوى آمن. أنها توفر حماية سريعة.

قواطع الدوائر: مفاتيح كهربائية قابلة لإعادة الاستخدام التي ترحل تلقائيًا (مفتوحة) عند اكتشاف دائرة زائدة أو قصيرة. يمكن إعادة تعيينها بعد مسح الخطأ.

كيفية اختيار مضخة المياه الشمسية العاصمة المناسبة

يعد اختيار نظام مضخة المياه الشمسية الأمثل DC أمرًا بالغ الأهمية لضمان توصيل المياه الفعال والموثوق به. يتطلب تقييمًا دقيقًا لاحتياجاتك من المياه ، وخصائص مصدر المياه ، والظروف البيئية. يمكن أن يؤدي تخطي أي من هذه الخطوات إلى نظام غير مؤثر أو ضخم أو سيئ الأداء.

تقييم احتياجات المياه

الخطوة الأولى هي تحديد كمية المياه التي تحتاجها بدقة على أساس يومي. سيؤثر هذا بشكل مباشر على معدل التدفق المطلوب للمضخة.

متطلبات المياه اليومية (غالون يوميًا): ضع في اعتبارك جميع الاستخدامات للمياه التي تم ضخها:

الري الزراعي: احسب المياه اللازمة لكل فدان/هكتار لمحاصيلك المحددة ، مع الأخذ في الاعتبار نوع التربة والمناخ وطريقة الري (التنقيط ، الرش ، الفيضان).

سقي الماشية: تقدير استهلاك المياه اليومي لكل نوع وعدد من الحيوانات.

إمدادات المياه الريفية: عامل في استهلاك الأسرة للشرب والطبخ والاستحمام والتنظيف ، وكذلك أي حديقة أو احتياجات للماشية البسيطة.

استخدامات أخرى: النظر في أي مطالب محددة أخرى مثل ملء البركة ، البناء ، إلخ.

نصيحة: من المفيد في كثير من الأحيان النظر إلى استخدام المياه التاريخي إذا كان ذلك متاحًا ، أو استشارة خدمات الإرشاد الزراعي لمتطلبات المياه النموذجية في منطقتك.

فترات الطلب الذروة: حدد متى يكون استهلاك المياه الخاص بك أعلى. هل تحتاج إلى كمية كبيرة من الماء في فترة قصيرة للري خلال أشهر الصيف الحارة؟ أم أن هناك طلبًا يوميًا ثابتًا؟ يساعد هذا في تحديد ما إذا كنت بحاجة إلى مضخة يمكنها التعامل مع تدفق الذروة العالية ، أو ما إذا كانت مضخة تدفق مستمرة أصغر مقترنة بخزان تخزين ستكون أكثر ملاءمة.

حساب الرأس الديناميكي الكلي (TDH)

ربما هذا هو الحساب الأكثر أهمية لتغيير حجم أي مضخة مياه. رأس الديناميكي الكلي (TDH) هو الارتفاع المكافئ الكلي الذي يجب أن ترفع المضخة المياه. يفسر كل من المصعد الرأسي والطاقة المفقودة بسبب الاحتكاك في الأنابيب.

الرفع الرأسي: هذا هو الفرق الفعلي في الارتفاع المادي من أدنى مستوى من المياه في المصدر (على سبيل المثال ، أسفل البئر أو البركة) إلى أعلى نقطة تصريف (على سبيل المثال ، الجزء العلوي من خزان التخزين أو أعلى رأس رش).

خسائر الاحتكاك في الأنابيب: بينما يتدفق الماء عبر الأنابيب ، والتجهيزات (المرفقين ، المحملات ، والصمامات) ، والتغيرات في قطر الأنابيب ، فإنها تواجه مقاومة ، مما يؤدي إلى فقدان الضغط بسبب الاحتكاك. كلما طالت الأنبوب ، وأصغر قطره ، والمزيد من التركيبات ، زاد فقدان الاحتكاك. ستحتاج إلى استشارة طاولات فقدان الاحتكاك (المتاحة عبر الإنترنت أو في كتيبات السباكة) لمختلف مواد الأنابيب وأقطارها لتقدير ذلك بدقة.

متطلبات الضغط: إذا كنت بحاجة إلى ضغط محدد عند نقطة التفريغ (على سبيل المثال ، بالنسبة للرشاشات ، والتي تتطلب بعضًا من PSI/BAR للعمل بشكل فعال) ، فيجب تحويل هذا الضغط إلى "رأس" مكافئ وإضافته إلى حساب الرأس الديناميكي الكلي.

صيغة لتحويل PSI إلى أقدام من الرأس: قدم من الرأس = PSI × 2.31

صيغة لتحويل شريط إلى متر من الرأس: متر من الرأس = شريط × 10.2

تلخيصه: TDH = احتكاك الرفع الرأسي يضيء رأس الضغط

تغيير حجم المضخة واللوحات الشمسية

بمجرد حصولك على متطلبات المياه اليومية و TDH المحسوبة ، يمكنك البدء في حجم مكونات النظام.

مطابقة مواصفات المضخة مع TDH واحتياجات المياه: ابحث عن منحنيات أداء المضخة التي توفرها الشركات المصنعة. تُظهر هذه المخططات معدل تدفق المضخة في مختلف الرؤوس. تحتاج إلى العثور على مضخة يمكن أن توفر حجم المياه اليومية المطلوبة (معدل التدفق) في TDH المحسوبة. تأكد من أن أقصى قدرة رأس المضخة تتجاوز TDH ، ومعدل التدفق في ذلك TDH يلبي احتياجاتك.

تحديد عدد الألواح الشمسية المطلوبة: يعتمد هذا على استهلاك الطاقة للمضخة (WATTS) وكمية ذروة ساعات أشعة الشمس المتوفرة في موقعك.

قوة المضخة (واط): عادة ما يتم سرد هذا في مواصفات المضخة.

ساعات أشعة الشمس (ساعات شمس الذروة): هذا هو العدد المكافئ للساعات في اليوم عندما يبلغ متوسط ​​شدة ضوء الشمس 1000 واط لكل متر مربع. هذا يختلف حسب الموقع الجغرافي ووقت السنة. يمكنك العثور على هذه البيانات من خرائط Disolation Solar أو موارد مثل حاسبة PVWATTS.

يجب أن يتطابق جهد لوحاتك (في السلسلة) مع نطاق الجهد العاملة لوحدة التحكم في المضخة ومضخة مياه DC.

يُنصح عمومًا بتوفير القوة الكهربائية أكثر قليلاً من الحد الأقصى للمضخة لحساب الظروف الأقل من المثالية ، وتدهور اللوحة بمرور الوقت ، والسماح لوحدة التحكم في MPPT بالعمل بكفاءة.

بالنظر إلى بنك بطارية (اختياري): بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تدفق المياه خلال ساعات غير الضوء (الليل ، أيام ملبدة بالغيوم) ، يمكن لبنك البطارية تخزين الطاقة الشمسية الزائدة. هذا يضيف التعقيد والتكلفة ولكنه يوفر توافر المياه على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. يتضمن ذلك عادةً وحدة تحكم وعاكس شحن إضافي (إذا كانت المضخة AC ، ولكن لمضخات التيار المستمر ، قد يكون لجهاز التحكم في المضخة إمكانات إدخال البطارية). من أجل البساطة وفعالية التكلفة ، تعتمد معظم أنظمة مضخة المياه الشمسية DC على أشعة الشمس المباشرة وخزان تخزين للمياه الليلية.

دليل التثبيت لمضخات المياه الشمسية العاصمة

يعد التثبيت المناسب أمرًا ضروريًا للأداء طويل الأجل والكفاءة والسلامة لنظام مضخة المياه الشمسية DC. على الرغم من أن الخطوات المحددة قد تختلف اختلافًا طفيفًا حسب نموذج المضخة وظروف الموقع ، إلا أن ما يلي يحدد العملية العامة والاحتياطات الحيوية. بالنسبة للمنشآت المعقدة ، يوصى بشدة بالتشاور مع كهربائي مرخص أو محترف شمسي.

عملية التثبيت خطوة بخطوة

إعداد الموقع والتخطيط:

موقع اللوحة: اختر منطقة للألواح الشمسية التي تتلقى أقصى أشعة الشمس دون عائق طوال اليوم ، وتواجه الجنوب الحقيقي بشكل مثالي (في نصف الكرة الشمالي) أو الشمال الحقيقي (في نصف الكرة الجنوبي). تجنب المناطق المعرضة للتظليل من الأشجار أو المباني أو العوائق الأخرى في أي وقت من اليوم.

موقع المضخة: بالنسبة للمضخات السطحية ، اختر موقعًا مستقرًا ومستوىًا ويمكن الوصول إليه بالقرب من مصدر المياه ، محميًا من الطقس المباشر إن أمكن. بالنسبة للمضخات الغاطسة ، تأكد من أن البئر أو البئر واضح ويعرف العمق.

توجيه الأنابيب: خطط لأقصر مسار الأنابيب وأكثرها كفاءة من المضخة إلى خزان التخزين أو نقطة التوزيع ، مما يقلل من الانحناءات والمصاعد الرأسية لتقليل خسائر الاحتكاك.

منطقة السلامة: ضمان مساحة كافية حول مكونات النظام للتثبيت والصيانة والتهوية.

التثبيت الألواح الشمسية:

هيكل التثبيت: قم بتثبيت بنية تصاعد قوية للألواح الشمسية الخاصة بك. تشمل الخيارات:

حوامل الأرض: إطارات الإمالة الثابتة أو حوامل قابلة للتعديل مدفوعة في الأرض أو وضعت على خطوط خرسانية. هذه توفر مرونة للميل والاتجاه الأمثل.

حوامل القطب: قطب قوي واحد يدعم لوحات متعددة ، وغالبًا ما يستخدم للأنظمة الأصغر.

حوامل السقف: إذا كانت مناسبة ، يمكن تركيب الألواح على هيكل سقف قوي.

الاتجاه والإمالة: زاوية الألواح لزيادة التقاط أشعة الشمس السنوية بناءً على خط العرض الخاص بك. تسمح حوامل التعديل بالتحسين الموسمي ، والتي يمكن أن تعزز الأداء بشكل كبير. قم بربط الألواح بشكل آمن بنظام الأرفف وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة ، مما يضمن أن يتمكنوا من تحمل الأحمال المحلية للرياح والثلوج.

توصيل النظام:

الأسلاك اللوحة: قم بتوصيل الألواح الشمسية في السلسلة ، بالتوازي ، أو مزيج ، كما هو محدد بواسطة جهد وحدة تحكم المضخة والمتطلبات الحالية. انتبه عن كثب إلى القطبية ( /-). استخدم كابلات DC المناسبة ذات التصنيف الشمسي (مثل الأسلاك الكهروضوئية) المصممة للاستخدام في الهواء الطلق ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية.

اتصال وحدة التحكم: قم بتوصيل خيوط مجموعة لوحة الطاقة الشمسية الإيجابية والسلبية إلى محطات الإدخال الشمسية المعينة على وحدة تحكم المضخة.

اتصال المضخة: قم بتوصيل كابلات الطاقة بمضخة المياه DC بأطراف إخراج المضخة على وحدة التحكم. تأكد من اتباع ترميز الألوان أو وضع العلامات باستمرار ، خاصة بالنسبة لمضخات DC ثلاثية الطور ، لضمان دوران المحرك الصحيح. بالنسبة للمضخات الغاطسة ، غالبًا ما يتضمن ذلك مجموعة لصق مقاومة للماء لتوصيل كابل المضخة بكابل الإسقاط الذي ينخفض.

أسلاك المستشعر (إن أمكن): إذا كان استخدام مستشعر الجفاف الجاف (مستوى المياه المنخفض في البئر) أو مستشعر الخزان الكامل ، قم بتوصيل أسلاكها بالمحطات المحطات المناسبة على وحدة التحكم.

إدارة الكابلات: تأمين جميع الأسلاك باستخدام روابط الكابلات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو القنوات لمنع الأضرار الناجمة عن التآكل أو الآفات أو الطقس. تسمية الأسلاك بوضوح.

تثبيت المضخة (الغاطسة أو السطح):

المضخة الغاطسة:

قم بتوصيل حبل أمان أو كابل من الفولاذ المقاوم للصدأ بعين الرفع المعينة للمضخة ؛ لا تعتمد أبدًا على الكابل الكهربائي لدعم وزن المضخة.

قم بتوصيل أنبوب الإسقاط بمنفذ المضخة.

اخفض المضخة بعناية في البئر أو البئر ، مما يضمن تأمين حبل الكابلات وحبل السلامة أثناء هبوطه. ضع المضخة في العمق الموصى به ، وعادة ما تكون أقدام فوق القاع لتجنب الرواسب ، وفوق مستشعر الجفاف (إذا كان منفصلاً).

تأمين غطاء/ختم البئر مع قناة للأسلاك والأنابيب.

مضخة السطح:

ضع المضخة على سطح مستقر ومستقر ، وعادة ما تكون وسادة خرسانية ، لتقليل الاهتزاز وحمايتها من العناصر.

قم بتوصيل أنبوب الشفط من مصدر الماء إلى مدخل المضخة. تأكد من أن أنبوب الشفط محكم لمنع تسرب الهواء ، مما قد يتسبب في فقدان المضخة الأولية.

قم بتوصيل أنبوب التفريغ بمنفذ المضخة.

بالنسبة لبعض المضخات السطحية ، قد تحتاج إلى وضع المضخة يدويًا قبل الاستخدام الأول عن طريق ملءها بالماء.

الاتصال بمصدر المياه والتخزين:

توصيلات الأنابيب: استخدم التركيبات والمواد المانعة للتسرب المناسبة لضمان أن تكون جميع اتصالات الأنابيب محكمة الغلق وخالية من التسرب.

فحص الصمام: قم بتثبيت صمام فحص في خط التفريغ (مهم بشكل خاص للمضخات الغاطسة) لمنع المياه من العودة إلى البئر أو المضخة عند إيقاف تشغيلها ، مما قد يتسبب في حدوث مطرقة في الماء.

خزان التخزين (إذا تم استخدامه): قم بتوصيل أنبوب التفريغ بخزان التخزين الخاص بك. إذا كنت تستخدم الخزان ، ففكر في دمج مفتاح تعويم أو مستشعر المستوى للإشارة إلى وحدة التحكم في المضخة لإيقافها عند امتلاء الخزان ، مما يمنع الطاقة المزيفة والهدوء.

بدء تشغيل النظام الأولي واختباره:

تحقق من جميع الاتصالات: قبل التشغيل ، تفقد جميع الاتصالات الكهربائية بدقة ، وتوجيه الأسلاك ، واتصالات السباكة.

تحقق من التأريض: تأكد من ترتكز جميع المكونات المعدنية بشكل صحيح.

Power On: قم بتفعيل الكسور أو المفاتيح في التسلسل الصحيح (عادةً صفيف الطاقة الشمسية أولاً ، ثم وحدة التحكم ، ثم الضخ).

مراقبة الأداء: راقب تشغيل المضخة. تحقق من تدفق المياه والضغط المناسب والاستماع إلى أي ضوضاء غير عادية. راقب شاشة وحدة تحكم المضخة للحصول على معلومات تشخيصية أو رموز الخطأ.

احتياطات السلامة

يتطلب العمل مع الكهرباء والمياه الالتزام الصارم ببروتوكولات السلامة.

السلامة الكهربائية (العمل مع جهد العاصمة):

دائمًا ما يتم إلغاء عملية التنشيط: قبل إجراء أي أسلاك أو صيانة ، تأكد من فصل جميع مصادر الطاقة (الألواح الشمسية ، وأي بطاريات) وإزالة التنشيط. قم بتغطية الألواح الشمسية بمواد غير شفافة أو افصلها في صندوق Combiner لمنع توليد الطاقة.

قفل/الوسم: قم بتنفيذ إجراءات القفل/الوشم لمنع إعادة تنشيط العرضية.

معدات الحماية الشخصية (PPE): ارتداء معدات معاهدة التعاونلتاع الشد المناسبة ، بما في ذلك القفازات المعزولة ، ونظارات السلامة ، والأحذية غير الموصلة.

العزل الأداة: استخدم أدوات معزولة عند العمل مع المكونات الكهربائية.

الوعي الجهد: يمكن أن يكون جهد التيار المستمر من الألواح الشمسية مرتفعًا ، حتى من بعض الألواح ، ويمكن أن يسبب صدمة شديدة. علاج جميع المكونات الكهربائية على أنها حية.

تحجيم الأسلاك الصحيح: استخدم مقاييس الأسلاك الصحيحة لمنع ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الجهد.

المساعدة المهنية: إذا لم تكن متأكدًا من أي عمل كهربائي ، فعليك دائمًا استئجار كهربائي مؤهل ومرخص.

سلامة المياه (الوقاية من التلوث):

النظافة: الحفاظ على النظافة خلال عملية التثبيت ، خاصة عند العمل مع مكونات البئر أو الأنابيب التي تحمل مياه الشرب.

الصرف الصحي: تأكد من أن جميع الأدوات والأنابيب ومكونات المضخة التي تتلامس مع مصدر المياه نظيفة وتطهيرها قبل التثبيت.

حماية رأس البئر: تأكد من أن غلاف البئر يمتد فوق مستوى الأرض (عادةً ما لا يقل عن 12 بوصة/30 سم) ويتم إغلاقه بشكل صحيح مع غطاء بئر محكم الماء لمنع الجريان السطحي أو الملوثات من دخول البئر. يجب أن تنحني المنطقة المحيطة برأس البئر بعيدًا عن الغلاف.

التطهير: بعد تثبيت مضخة في بئر لمياه الشرب ، يوصى بشدة بصدمة الكلورة البئر لقتل أي بكتيريا تم تقديمها أثناء عملية التثبيت. اتبع الإرشادات المحلية للتطهير والاختبار اللاحق.

الوقاية من التدفق الخلفي: فكر في تثبيت أجهزة الوقاية من التدفق الخلفي ، خاصةً في حالة الاتصال بإمدادات المياه البلدية أو نظام مشترك ، لمنع التلوث.

الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

حتى نظام مضخة المياه الشمسية DC الأكثر قوة يتطلب اهتمامًا دوريًا لضمان أدائه الأمثل وطول العمر. يمكن أن تمنع الصيانة المنتظمة مشكلات طفيفة من التصعيد إلى إصلاحات مكلفة ، مع فهم خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الأساسية يمكّن المستخدمين من معالجة المشكلات الشائعة بسرعة.

مهام الصيانة العادية

الصيانة الاستباقية هي حجر الزاوية في نظام ضخ شمسي موثوق. إنشاء روتين يعتمد على ما يلي:

تنظيف الألواح الشمسية:

لماذا: يمكن أن تتراكم الغبار والأوساخ وشرفات الطيور والأوراق والحطام الأخرى على سطح الألواح الشمسية ، مما يقلل من كمية أشعة الشمس التي تصل إلى الخلايا الكهروضوئية وبالتالي خفض ناتج الطاقة. حتى التظليل الجزئي من ورقة واحدة يمكن أن يقلل بشكل كبير من إخراج سلسلة لوحة كاملة.

كيف: بشكل دوري (أسبوعيًا أو شهريًا أو ربع سنوي اعتمادًا على بيئتك ، أو بعد نشاط الغبار/الطيور الثقيل) قم بتنظيف أسطح اللوحة بقطعة قماش ناعمة أو إسفنجة وماء عادي. تجنب عمال النظافة الكاشطة أو التنظيف القاسي الذي يمكن أن يخدش الزجاج. نظف في الصباح الباكر أو في وقت متأخر من بعد الظهر عندما تكون الألواح باردة لمنع الصدمة الحرارية واكتشاف الماء.

التحقق من اتصالات الأسلاك:

لماذا: يمكن أن تتسبب الاهتزازات وتقلبات درجة الحرارة والتعرض البيئي في تخفيف الاتصالات الكهربائية أو تآكلها بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى المقاومة ، وانخفاض الجهد ، ومخاطر السلامة المحتملة.

كيف: بانتظام (على سبيل المثال ، ربع سنوي أو نصف سنوي) تفقد بصريًا جميع الأسلاك ، بما في ذلك الاتصالات في الألواح الشمسية ووحدة التحكم في المضخة ومضخة المياه العاصمة. تأكد من أن جميع المحطات المحطات ضيقة وخالية من التآكل. ابحث عن أي علامات على التلاشي أو التكسير أو تلف العزل. تأكد من أن القنوات آمنة ومنع أضرار القوارض أو الأشعة فوق البنفسجية. تأكد دائمًا من إلغاء تنشيط النظام تمامًا قبل التحقق من الاتصالات الكهربائية.

فحص المضخة:

لماذا: المضخة عبارة عن جهاز ميكانيكي له أجزاء متحركة عرضة للارتداء والحطام والانسداد المحتملة.

كيف:

مضخات السطح: تفقد بصريًا للتسربات حول الأختام والتجهيزات. مسح أي حطام من شاشة السحب ومنطقة المكره. استمع إلى ضوضاء أو اهتزازات غير عادية ، والتي يمكن أن تشير إلى تحمل التآكل أو المكره غير المتوازن.

المضخات الغاطسة: في حين أن الفحص البصري المباشر صعب ، فإن معدل التدفق والضغط. إذا انخفضت هذه الانخفاض بشكل كبير ، فقد تشير إلى شاشة السحب الممسدة أو المكره. إذا كان للبئر تاريخ من الرمال أو الرواسب ، ففكر في سحب المضخة بشكل دوري للتفتيش والتنظيف ، على الرغم من أن هذه مهمة أكثر مشاركة.

تحقق من الصمامات: تأكد من أن أي صمامات فحص داخل الخط تعمل بشكل صحيح ولا تتعثر مفتوحة أو مغلقة.

مراقبة مستويات المياه والجودة:

لماذا: يعد تشغيل مضخة جافة (بدون ماء) أحد أسرع الطرق لتلفها ، خاصة للمضخات غير المصممة لحماية الجافة. يمكن أن تسرع جودة المياه السيئة (على سبيل المثال ، الرواسب العالية ، العناصر المسببة للتآكل).

كيف: إذا لم يكن لدى نظامك قطعًا تلقائيًا للمياه المنخفضة ، فقم بفحص مستوى المياه بانتظام في البئر أو البركة أو الخزان ، خاصةً خلال المواسم الجافة. بالنسبة للمضخات الغاطسة ، تأكد من وضع المستشعر منخفض المستوى بشكل صحيح وعملي. إذا ضخ من مصدر قذر ، فكر في الترشيح المسبق لحماية المضخة.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها المشاكل الشائعة

عندما تنشأ المشكلات ، يمكن أن يساعد اتباع نهج منهجي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها في تحديد وحلها بكفاءة.

المضخة لا تبدأ:

لا ضوء الشمس: هل هي ليلة ، ملبدة بالغيوم ، أم أن الألواح مظللة؟ لن تعمل المضخة بدون أشعة الشمس الكافية.

الألواح الشمسية القذرة: قم بتنظيف الألواح جيدًا.

الأسلاك الفضفاضة/التالفة: تحقق من جميع الاتصالات الكهربائية للضيق والنزاهة. ابحث عن الأسلاك أو علامات التآكل.

خطأ في وحدة التحكم: تحقق من عرض وحدة التحكم في المضخة لأي رموز خطأ (على سبيل المثال ، الجفاف الجاف ، الجهد الزائد ، غير الجهد ، التحميل الزائد). راجع دليل وحدة التحكم للحصول على معاني رمز الخطأ المحددة.

مستوى المياه المنخفض: إذا تم تثبيت مستشعر المياه المنخفضة ، فتأكد من وجود كمية كافية من الماء في المصدر. قد تكون المضخة مغلقة تلقائيًا.

Bown Fuse/Breated Breaker: تحقق من أي صمامات أو قواطع دوائر في النظام (بين اللوحات ووحدة التحكم ، ووحدة التحكم والمضخة). استبدل الصمامات أو إعادة تعيين الكسور حسب الحاجة بعد تحديد وتثبيت السبب الأساسي للتيار الزائد.

مضخة/وحدة تحكم معيبة: إذا تم تمرير جميع عمليات الفحص الأخرى ، فقد يكون محرك المضخة أو وحدة التحكم نفسها معيبة ، مما يتطلب تشخيصًا مهنيًا أو استبدالًا.

تدفق المياه المنخفض:

ضوء الشمس غير الكافي: الشمس ليست قوية بما فيه الكفاية. سيكون معدل التدفق بشكل طبيعي أقل خلال الفترات الغائمة ، أو الصباح الباكر ، أو في وقت متأخر بعد الظهر.

الألواح الشمسية القذرة: تنظيفها.

تظليل اللوحة الجزئية: حتى ظل صغير على خلية واحدة يمكن أن يقلل بشكل كبير من ناتج الطاقة. عوائق واضحة.

السحب/المرشح المسدود: قد يتم حظر شاشة تناول المضخة أو أي مرشحات داخل الخط جزئيًا بواسطة الرواسب أو الطحالب أو الحطام. تنظيفها.

انسداد/تسرب الأنابيب: تحقق من وجود انسداد في الأنابيب أو تسرب كبير في نظام الأنابيب الذي يقلل من الضغط والتدفق.

ارتداء المضخة: بمرور الوقت ، قد تلبس المكونات الداخلية للمضخة أو المكونات الداخلية ، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة.

التحجيم غير الصحيح: قد تكون المضخة أقل من متطلبات TDH أو المياه ، خاصة إذا كانت الحسابات الأولية متوقفة.

قضايا الجهد:

الجهد المنخفض (المضخة لا تعمل أو تعمل ببطء): يشير هذا عادةً إلى طاقة غير كافية من الألواح الشمسية (القذرة ، المظللة ، عدد قليل جدًا من الألواح لمتطلبات المضخة) أو انخفاض كبير في الجهد بسبب الأسلاك الطويلة أو الطويلة.

الجهد العالي (تعثر تحكم): على الرغم من أن الأنظمة ذات الحجم الصحيح ، إلا أن الجهد المفرط من الألواح (على سبيل المثال ، إذا تم توصيل عدد كبير جدًا من الألواح في سلسلة من إدخال MAX الخاص بالوحدة) ، فإنه يمكن أن يتسبب في إغلاق وحدة التحكم لحماية المضخة.

تحقق من اتصالات الأسلاك: يمكن أن تظهر الاتصالات فضفاضة كتقلبات الجهد.

مشكلة تحكم MPPT: إذا تم تجهيزها ، فتأكد من أن وحدة التحكم MPPT تعمل بشكل صحيح وتتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة.

تمديد عمر مضخة المياه الشمسية DC

إلى جانب الصيانة المنتظمة ، يمكن للعديد من الممارسات إطالة العمر التشغيلي لنظام الضخ الشمسي الخاص بك:

التحجيم المناسب: كما تمت مناقشته ، فإن نظامًا بحجمًا صحيحًا (مضخة ، لوحات ، وحدة تحكم) يعمل ضمن نطاق الكفاءة الأمثل سيشهد ضغوطًا وارتداء أقل.

تجنب الجافة الجافة: تأكد من أن مصدر الماء الخاص بك لا ينضب تمامًا أثناء تشغيل المضخة. الاستفادة من أجهزة استشعار الحماية الجافة أو اضبط كمية المضخة على مستوى مناسب.

حماية من العناصر: مضخات سطح الدرع من أشعة الشمس المباشرة ، ودرجات الحرارة القصوى ، وهطول الأمطار الثقيلة. تأكد من تركيب الألواح الشمسية بشكل آمن لتحمل الظروف الجوية المحلية.

إدارة جودة المياه: إذا ضخ مياه الكاشطة (محتوى رمل عالي) ، فكر في مضخة مصممة لمثل هذه الظروف أو تنفيذ الترشيح المسبق. للمياه المسببة للتآكل ، تأكد من أن مواد المضخة مناسبة.

مكونات الجودة: الاستثمار في مضخات المياه العليا عالية الجودة ، والألواح الشمسية ، ووحدات التحكم في المضخات من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة يؤدي عمومًا إلى زيادة المتانة وعمر خدمة أطول.

التثبيت المهني: في حين أن DIY ممكن للأنظمة البسيطة ، فإن المنشآت المعقدة تستفيد بشكل كبير من الخبرة المهنية ، مما يضمن دمج جميع المكونات بشكل صحيح والوفاء بمعايير السلامة.