La définition académique de « ascenseur » fait référence au travail effectué par une pompe à eau solaire sur une unité de poids de liquide, c'est-à-dire l'augmentation de l'énergie d'une unité de poids de liquide après son passage à travers la pompe à eau solaire.

Cependant, dans les applications pratiques, la portance n’est pas exprimée en unités d’énergie, mais plutôt en hauteur de colonne de liquide (H), mesurée en mètres (m). Les autres unités courantes de levage comprennent les kilogrammes (kg) et les mégapascals (mpa), la relation de conversion étant la suivante : 1mpa = 10 kg = 100 m.

L'élévation de la pompe à eau solaire est un paramètre de fonctionnement crucial pour la pompe à eau solaire et joue un rôle clé dans la sélection des pompes à eau solaires. Il détermine si la pompe à eau solaire peut fournir de l'eau à l'endroit requis.

Si l’ascenseur est trop bas, l’eau n’atteindra pas sa destination. À l’inverse, si la portance est trop élevée, cela peut entraîner une augmentation de la consommation d’énergie et des coûts d’électricité, et potentiellement provoquer une surchauffe et une panne du moteur.

Pour les professionnels de l’industrie, calculer la hauteur de tête d’une pompe à eau solaire est une compétence essentielle. Hober va maintenant détailler la méthode de calcul de la hauteur de pompe à eau solaire.

Calcul de la tête de pompe à eau solaire

Selon les formules standard, la hauteur de la pompe à eau solaire (H) est calculée comme suit : H = z + hw

• « z » représente la montée verticale de l'eau, ou la différence de hauteur entre la surface de l'eau au point d'entrée et celle au point de sortie.
• « hw » est la perte de charge, qui comprend à la fois la perte de charge le long du trajet (hf) et la perte de charge locale (hw).

La perte de charge (hf) est calculée à l'aide de la formule de Darcy ou de la formule de Xie Cai :

hw = ξ * v² / 2g

• ξ est le coefficient de perte de charge locale. Pour sa valeur, veuillez vous référer à la littérature pertinente.
• v est la vitesse d'écoulement dans le tuyau. Généralement, les dommages se produisent à des points tels que l'entrée, les coudes, les vannes et les sorties.

Cependant, ce calcul n’est souvent pas effectué dans les applications pratiques. Concentrons-nous sur la façon de calculer la hauteur de tête de pompe solaire dans les budgets réels du projet.

Calcul pratique de la tête de pompe à eau solaire

Considérez ce scénario : transporter l’eau d’une piscine jusqu’au toit du troisième étage. Avec « A » représentant la pompe à eau solaire et « 123 » indiquant les étages, dans des conditions idéales, l'élévation de la pompe à eau solaire peut être simplement comprise comme la distance verticale du point B au point C. Cette hauteur, généralement en mètres, représente la pompe. tête.

Notez que la hauteur de B à C fait référence à la hauteur verticale et non à la longueur du pipeline. Si le parcours de B à C est en pente, la hauteur verticale doit être calculée.

Dans les opérations réelles, le liquide pompé ne se déplace pas directement vers le haut ou vers le bas, mais se déplace horizontalement et à travers des virages et des tés. Celles-ci représentent des pertes, elles doivent donc être prises en compte dans le calcul de la montée de la pompe.

Si le liquide est de l'eau propre à température normale et que la canalisation est en PVC ou en acier, les estimations approximatives suivantes peuvent être utilisées :

• 1 coude ≈ 0,5 mètre de perte de charge de la pompe à eau solaire
• 10 mètres de distance horizontale ≈ 1 mètre de perte de charge de pompe

En utilisant l'exemple ci-dessus, si la distance horizontale de A à B est de 10 mètres, la hauteur verticale de B à C est de 20 mètres et la distance horizontale de C à D est de 10 mètres, alors la tête de pompe requise est :

1 + 0,5 + 20 + 0,5 + 1 = 23 mètres [10 mètres de distance horizontale AB + perte de coude au point B + distance verticale BC + perte de coude au point C + 10 mètres de distance horizontale CD]

Avec cette méthode de calcul rapide, vous avez essentiellement suivi un cours de base sur le calcul de la hauteur de tête de pompe à eau solaire. Cependant, dans les applications réelles, les canalisations ne sont souvent pas strictement horizontales ou verticales et peuvent comporter des sections inclinées.

Ne vous inquiétez pas, Hober présentera ci-dessous la méthode ultime de calcul de la levée de la pompe à eau solaire.

La méthode de calcul de la tête de pompe à eau solaire est la suivante :

Tête de pompe = hauteur verticale + perte dans la canalisation + pression de sortie

Décomposons-les :

1. Hauteur verticale
   • Il s'agit de la différence de hauteur verticale entre le point central de la sortie de la pompe à eau solaire et le point final du pipeline.
   • Si la différence de hauteur est importante (plus de 100 mètres), elle est considérée comme la différence de hauteur entre le plan horizontal et l'extrémité du pipeline, ignorant ainsi la hauteur d'aspiration de trois à cinq mètres.
2. Perte de pipeline
   • La perte dans le pipeline fait référence à la perte d'énergie lorsque le liquide s'écoule dans le pipeline, y compris la perte par friction et la perte d'accessoires (comme les vannes et les coudes).
   • Le calcul des pertes dans les pipelines est complexe et nécessite de connaître le débit (Q en m³/h), le diamètre du tuyau (DN en mm), la longueur totale du pipeline (en mètres), le matériau du pipeline et le nombre d'accessoires tels que des vannes, des tés ou des coudes.
3. Pression de sortie
   • C'est la pression de l'eau à l'extrémité du tuyau.
   • Souvent, l'objectif n'est pas seulement de soulever l'eau mais aussi d'assurer une pression spécifique à la sortie. Par exemple, si l’on pompe l’eau d’une rivière en haut d’une montagne pour l’irrigation par aspersion, l’eau a besoin d’une pression suffisante au sommet de la montagne pour faciliter la pulvérisation.

Exemple pratique

Appliquons ceci à un scénario du monde réel :

Supposons qu'un projet nécessite un débit de 200 m³/h, une longueur totale de pipeline de 1 100 mètres, une hauteur verticale inconnue, une pente de 30 degrés, un plan d'utilisation de tuyaux en acier sans soudure DN200 mm et une pression de sortie requise de 10 kg. Quelle serait la levée de la pompe ?

• Calculez la hauteur verticale : à 30 degrés, la valeur de la fonction sinusoïdale est d'environ 0,523. Ainsi, 1 100 mètres * 0,523 = 575 mètres, ce qui indique une hauteur verticale de 575 mètres.
• Perte dans le pipeline : Pour DN200 mm et Q=200 m³/h, la perte par 100 mètres est de 2,1 mètres. Pour 1100 mètres, cela équivaut à 23,1 mètres.
• Pression de sortie requise : 10 kg, soit environ 100 mètres.

Ainsi, la hauteur totale de conception de cette pompe à eau solaire est : 575 + 23,1 + 100 = 698,1 mètres. En incluant les pertes dues aux vannes et aux coudes, la hauteur de la pompe ne doit pas être inférieure à 700 mètres.

Considérations clés lors de la sélection d'une pompe à eau solaire

Il est crucial de déterminer le levage approprié pour une pompe à eau solaire. Une sélection incorrecte de l'ascenseur peut entraîner des inefficacités, une consommation d'énergie excessive et même des pannes mécaniques ou un grillage du moteur. Par exemple, une pompe solaire submersible en acier inoxydable avec une élévation de 15 mètres peut être sélectionnée pour une application industrielle, mais si seulement 10 mètres sont nécessaires, cela peut entraîner des problèmes opérationnels tels que des vibrations excessives. Le réglage de la vanne à la sortie de la pompe peut atténuer ce problème, mais cela entraîne également un gaspillage d'électricité et une augmentation des coûts.

Par conséquent, calculez la portance proche des besoins réels et évitez les marges importantes. Par exemple, si la hauteur de la pompe à eau solaire est de 20 mètres et que le tuyau horizontal est un tuyau DN50 s'étendant sur 100 mètres, tenez compte de la perte du tuyau horizontal et de facteurs supplémentaires tels que les coudes et les vannes. Pour le transport par eau, une pompe solaire de 27 à 30 mètres pourrait convenir. Pour des calculs de pertes spécifiques, il est conseillé de consulter les ingénieurs Hober.

Lors du calcul de la tête, évitez les idées fausses. La hauteur ne se limite pas à la hauteur verticale ou à la longueur du pipeline. Il est essentiel de prendre en compte le débit, la longueur totale, le diamètre et le matériau du pipeline, afin d'équilibrer l'investissement initial et les coûts d'exploitation. N'oubliez pas la méthode de conversion d'unité et confirmez les détails auprès du personnel technique du fabricant si nécessaire.