Pompy obiegowe i cyrkulacyjne

Głównym motorem prac nad pompami obiegowymi i cyrkulacyjnymi jest osiągnięcie jak najniższego współczynnika efektywności energetycznej EEI (Energy Efficiency Index), zgodnie z wymaganiami dyrektywy 2009/125/WE (ErP – Energy related Products, czyli produkty związane z energią) oraz zapisami rozporządzeń: 641/2009 w sprawie wymagań dotyczących ekoprojektu dla pomp bezdławnicowych wolnostojących i zintegrowanych z produktami i zmieniającym je rozporządzeniem 622/2012.

Od 2015 roku współczynnik EEI dla pomp obiegowych musi być niższy niż 0,23, a w 2020 roku wejdą w życie wymagania dla zamontowanych pomp (patrz tabela).

Producenci, po znacznych zmianach ofertowych dokonanych przed 2015 rokiem, dążą do osiągnięcia jak najniższego wskaźnika EEI bez strat dla wydajności i funkcjonalności pompy.

Kryterium odniesienia dla najbardziej energooszczędnych pomp cyrkulacyjnych wynosi EEI ≤ 0,20, a w praktyce dostępne na rynku pompy mają już wskaźniki wynoszące 0,17, a nawet 0,15 i mniej.

Wskaźnik EEI można obniżać nie tylko dzięki rozwiązaniom konstrukcyjnym, ale też odpowiednio dostosowując pompę do obsługiwanej instalacji, np. przez zrównoważenie hydrauliczne wspierane nowoczesnymi technologiami cyfrowymi.

Silnik podstawą energooszczędności

Podstawą wysokiej efektywności energetycznej pompy są odpowiednie rozwiązania konstrukcji pompy, a przede wszystkim silnika.

Zastosowanie silników synchronicznych z magnesem trwałym (PM) i komutacją elektroniczną (EC) pozwala obniżyć straty podczas eksploatacji (np. wynikające z poślizgu wirującego wirnika), uzyskać odporność na prąd przy zablokowaniu i zintegrować z silnikiem układ automatycznej regulacji z przetwornikiem częstotliwości (falownikiem). W takie rozwiązanie wyposażone są np. pompy Grundfos Alpha, Wilo-Yonos PICO, DAB Evoplus czy WITA Delta (Hel-Wita).

Wśród przykładowych rozwiązań technicznych silnika można wymienić rozwiązania zastosowane w pompach firmy Grundfos:

• opatentowany przetwornik różnicy ciśnienia,
• kompozytowa tuleja osłonowa wirnika silnika
• oraz kompaktowy stojan minimalizujący straty w uzwojeniu.

Napęd może mieć też specjalną konstrukcję zmniejszającą zużycie energii (np. koncepcja HED /High Efficiency Drive/ zastosowana w pompie Wilo-Stratos GIGA).

Przy pompach obiegowych zastosowanie tego rodzaju silnika umożliwia obniżenie zużycia energii o 70–80% w stosunku do pomp obiegowych o stałej prędkości obrotowej (dane producentów).

Wielką zaletą silnika EC jest jego podatność na regulację i możliwość płynnego dostosowania się do warunków pracy. Zastosowanie odpowiedniej automatyki umożliwia optymalną – efektywną i energooszczędną – pracę pompy w całym zakresie jej wydajności w najbardziej korzystnym trybie.

Producenci szukają też w konstrukcjach pomp rozwiązań trwałych i jednocześnie niedrogich. Przykładowo w pompach Lovara ecocirc bezwałowy silnik o kształcie sferycznym wymaga tylko jednego łożyska, które dodatkowo jest samopoziomuąjce, co przyczynia się do znacznego zmniejszenia liczby drogich i skomplikowanych części.

Stosuje się też ochronę pomp przed zablokowaniem, np. pompa DAB Evosta jest uruchamiana zawsze z najwyższym momentem rozruchowym, aby zapobiec zablokowaniu urządzenia, a następnie wraca do ustawień użytkownika. Liczy się zarówno energooszczędność, jak i trwałość.

Regulacja automatyczna – coraz większe możliwości

Regulacja automatyczna pozwala pompie szybko i płynnie dostosować się do zmiennych warunków pracy. Znaczne oszczędności można uzyskać szczególnie w rozbudowanych instalacjach grzewczych, w których jest duża zmienność chwilowego zapotrzebowania.

Nowe modele pomp dają możliwość wyboru charakterystyki (tryby), wedle której wysokość podnoszenia ma być dopasowywana do przepływu:

• proporcjonalna (zmiennociśnieniowa),
• ze stałą różnicą ciśnień (regulacja stałociśnieniowa),
• ze stałą prędkością obrotową,
• proporcjonalna, w zależności od temperatury,
• stałociśnieniowa, w zależności od temperatury,
• ze stałą różnicą temperatury.

Przykładowo firma Hel-Wita dla pomp WITA Delta HE 35/55 oferuje funkcję One Touch, która umożliwia wybór siedmiu różnych charakterystyk mocy:

• cztery według zasady proporcjonalnego ciśnienia,
• trzy o stałych ilościach obrotów

oraz dodatkowo funkcję nocnego spadku temperatury.

Dla większości instalacji grzewczych najlepsza jest regulacja proporcjonalna i dla takiego trybu większość producentów podaje wartości współczynnika EEI. W przypadku pracy w innym trybie EEI może się więc okazać wyższy.

System regulacji należy zawsze dobierać do konkretnej instalacji.

Przykładowo potencjał oszczędności wynikający z płynnej regulacji obrotów pompy nie zostanie wykorzystany w instalacjach o małych stratach miejscowych w stosunku do wysokości statycznej – pompa będzie pracować ze stałą prędkością obrotową.

Nieumiejętną regulacją można obniżyć sprawność układu kilku pomp z falownikiem. Powinny one być regulowane równomiernie – jeśli przy mniejszym zapotrzebowaniu część pomp zostanie wyłączona, a pozostałe będą regulowane, mogą one wyjść poza obszar pracy optymalnej.

Dodatkowe oszczędności można osiągać dzięki większej kontroli pracy pomp – np. przez zastosowanie programów pracy, które dostosują działanie urządzenia do schematu pracy instalacji, lub włączenie pompy (choć nie wszystkie modele dają taką możliwość) poprzez protokół M-Bus lub BACNet do systemu sterowania budynkiem (BMS). Można wówczas kontrolować pracę pompy w kontekście całej instalacji, łatwiejszy jest też monitoring i szybsza reakcja na ewentualną awarię.

Duża efektywność pracy – zarówno wydajność, jak i energooszczędność pompy – wynika jednak nie tylko z samych rozwiązań konstrukcyjnych i regulacyjnych urządzenia. Równie ważny jest prawidłowy dobór i instalacja pompy. Dzięki temu pracuje ona w optymalnym zakresie i w pełni wykorzystuje możliwości, jakie daje wbudowana technologia.

Dobór pompy idealnej wspomagany cyfrowo

Stosowanie nowoczesnych rozwiązań regulacyjnych wydajności pracy pompy, np. możliwość płynnego przechodzenia przez cały zakres obrotów dzięki zastosowaniu falownika, nie może zastąpić prawidłowego doboru urządzenia.

Zadaniem regulacji nie jest korekta błędów projektowych, ale umożliwienie dostosowania do zmiennych warunków pracy instalacji w sposób optymalny. W tym celu projektant musi trzymać się prostej zasady – żeby wysokość podnoszenia i przepływ mieściły się w charakterystyce pompy podanej przez producenta.

Pompa źle dobrana pomimo regulacji nie będzie pracowała w zakresie optymalnym – przewymiarowana będzie działała głośno i z niską sprawnością z powodu pracy na zbyt niskich obrotach, a niedowymiarowana będzie przez długi czas pracować na najwyższych obrotach, co obniża jej trwałość. Prawidłowy dobór pompy jest więc zadaniem kluczowym, zwykle mocno wspieranym przez dział techniczny producenta.

Oprócz typowej asysty technicznej mamy takie możliwości, jak dobór pompy poprzez narzędzie obliczeniowe zawarte na stronie producenta czy za pomocą specjalnej aplikacji mobilnej (np. Doradca Wilo).

Producenci oferują też tzw. biblioteki urządzeń, dzięki którym rozwiązanie można w łatwy sposób umieścić w projekcie wspomaganym cyfrowo, zarówno od strony umieszczenia urządzenia na rysunku technicznym, jak i przygotowania jego karty katalogowej.

Coraz częściej w ofercie spotyka się też biblioteki produktowe przeznaczone dla programów do projektowania zintegrowanego (BIM). Do modelu instalacji można więc wprowadzić konkretne urządzenie i zasymulować jego wpływ na pracę instalacji, a także dostosować się do ewentualnych zmian w projekcie, np. zastosowania zamiennika urządzenia pierwotnie planowanego. Można zaobserwować zmianę funkcjonowania instalacji – zamienniki rzadko pozwalają dokładnie zachować parametry – na etapie projektu, a dokonując korekt, uniknąć dodatkowych kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Ułatwienia dla instalatora i energooszczędna eksploatacja

Efektywna pompa, idealnie dobrana do danej instalacji, do pełnego wykorzystania wszystkich walorów techniczno-użytkowych wymaga jeszcze prawidłowej instalacji oraz rozruchu.

Producenci oferują instalatorom coraz ciekawsze rozwiązania wspierające – poczynając od praktycznych rozwiązań, polegających np. na przenoszeniu przełączników na obudowę, by można było ustawić wymagane parametry bez otwierania pokrywy pompy, po rozwiązania cyfrowe.

Po podłączeniu pompę trzeba ustawić na odpowiedni tryb pracy – pozostawienie parametrów fabrycznych oznaczałoby jej niedopasowanie do konkretnej instalacji, co wpływałoby negatywnie na komfort w pomieszczeniach i koszty użytkowania instalacji.

Zadaniem instalatora, zarówno przy instalacji, jak i późniejszej kontroli prawidłowości pracy urządzenia, jest wyposażenie go w odpowiedni panel. Zwykle jest to ekran (np. dotykowy) z wyświetlaczem LCD lub LED pokazujący parametry pracy i rzeczywiste zużycie energii.

Przykładowo dla pomp z oferty Hel-Wita wyświetlacz LED wskazuje aktualny pobór mocy, wybraną charakterystykę oraz funkcję nocnego spadku temperatury. Ciekawym rozwiązaniem jest „zielone pokrętło” do prostej i precyzyjnej nastawy pomp Wilo-Yonos PICO 2.0 – aby nastawić urządzenie do pracy w konkretnej instalacji, należy ustawić pokrętło na odpowiednim polu i uzupełnić informacje o instalacji przez intuicyjny interfejs graficzny.

Z kolei w pompie Lovara ecocirc znaleźć można cyfrowy wyświetlacz, który zmienia się automatycznie i pokazuje bieżący pobór energii [W], wysokość podnoszenia [m] i przepływ [m3/h].

Bardzo dużym ułatwieniem są aplikacje mobilne, których zadaniem jest w tym kontekście umożliwienie instalatorowi łatwego i szybkiego dostępu do wszystkich informacji o urządzeniu.

Na przykład pompa obiegowa ALPHA3 z oferty firmy Grundfos współpracuje z rozwiązaniem, które umożliwia szybkie i dokładne równoważenie hydrauliczne instalacji.

• Na pompie montuje się przenośny moduł komunikacyjny, który poprzez Bluetooth łączy się z aplikacją mobilną.
• Aplikacja, odczytując sygnał z pompy, prowadzi instalatora przez cały proces, który dzięki temu przebiega szybko i bezbłędnie.
• Moduł komunikacyjny jest urządzeniem uniwersalnym – po zakończeniu instalacji wykonawca może użyć go ponownie przy rozruchu kolejnego urządzenia.

Aplikacje mobilne ułatwiają pracę instalatorom pracującym w terenie także przy wymianie czy serwisie urządzeń. Stanowią nie tylko interaktywny podręcznik serwisanta, obejmujący błędy i sposoby radzenia sobie z nimi, umożliwiają też szybkie znalezienie zamiennika pompy, jeśli urządzenie trzeba wymienić.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!