Prawidłowa regulacja pomp

Dostosowana do wymogów konkretnej instalacji regulacja pomp obiegowych i cyrkulacyjnych jest jednym z najważniejszych aspektów optymalnej, efektywnej energetycznie pracy samych urządzeń oraz całej instalacji grzewczej i przygotowania c.w.u. Zastosowanie płynnej regulacji prędkości obrotowej wymagane jest przez unijną dyrektywę ErP właśnie ze względu na oszczędności energii podczas eksploatacji. Dodatkowo z punktu widzenia użytkowego pompa nieregulowana pracowałaby głośno (nadwyżka ciśnienia dyspozycyjnego, szumy przy przepływie przez zawory).

Sama obecność regulacji to jednak za mało. Współczesna technika pompowa w znacznym stopniu koncentruje się na dobraniu najlepszego sposobu regulacji dla danej instalacji – np. przełączanie na pracę charakterystyki maksymalnej w przypadku instalacji z priorytetem c.w.u. Konstrukcja i wyposażenie nowoczesnych pomp sprawiają, że wyregulowanie pompy i ustawienie regulacji jest bardzo proste i przyjazne dla instalatora. Pompa może być regulowana według kilku trybów – najczęściej są to: regulacja ciśnieniowa proporcjonalna, ciśnieniowa stała, ze stałą prędkością obrotową oraz ze stałą różnicą temperatury.

Utrzymanie stałej różnicy ciśnień między zasilaniem i powrotem z instalacji (Dp-c) jest jednym z najczęściej stosowanych trybów regulacji pomp obiegowych. Polega na pomiarze bieżącej różnicy ciśnień i porównaniu go z wartością zadaną. Wykryte uchyby korygowane są przez zmianę (zwiększenie lub zmniejszenie) prędkości obrotowej. Ten rodzaj regulacji najlepiej sprawdzi się przy dużych stratach ciśnienia na odbiorniku ciepła/chłodu w stosunku do oporów liniowych. Jest to także rozwiązanie „bezpieczne” – dobre np. w przypadku wymiany pompy w instalacji modernizowanej, dla której nie jest znana dokumentacja projektowa. Dzięki temu trybowi można ustawić odpowiednie ciśnienie dyspozycyjne bez znajomości rozkładu strat ciśnienia w instalacji.

W regulacji proporcjonalnej (Dp-v) różnica ciśnienia (opory hydrauliczne) zmienia się w zakresie 0,5 · Hs – Hs (Hs – wysokość ssania), zależnie od wielkości przepływu – zmiana różnicy ciśnień jest wprost proporcjonalna do kwadratu prędkości. Prędkość może zmniejszać się np. wskutek przymknięcia zaworów termostatycznych. Można wówczas zmniejszyć wysokość podnoszenia pompy, zachowując wymagane ciśnienie dyspozycyjne na odbiorniku – znacząca redukcja obrotów silnika pozwala ograniczyć energię elektryczną pobieraną przez pompę. Regulacja ta jest bardziej korzystna energetycznie niż regulacja stałociśnieniowa.

Ten rodzaj regulacji, jako najbliższy charakterystyce instalacji grzewczej, często stosowany jest jako domyślny. Właśnie dla takiej regulacji producenci podają współczynnik EEI (Energy Efficiency Index), zatem w innym trybie efektywność energetyczna pompy może być inna. Regulacja ta znajduje zastosowanie przede wszystkim w instalacjach z dużymi stratami ciśnienia, kiedy straty na przewodach zasilających są większe niż na odbiorniku (np. układy o długich przewodach rozprowadzających).

W regulacji stałoobrotowej, odpowiedniej dla instalacji bez elementów regulacyjnych i wymagających stałego przepływu, ustawia się optymalną dla danej instalacji charakterystykę stałoobrotową (prędkość obrotowa jest ustawiana bardzo precyzyjnie). Pompa zachowuje się wówczas jak jednobiegowa, co np. pozwala unikać niewłaściwej pracy wynikającej z dobrania zbyt dużej pompy.

W regulacji stałotemperaturowej chodzi o zachowanie stałej temperatury na zasilaniu – pompa zmienia wielkość przepływu, by dostarczyć odpowiednią do bieżącego zapotrzebowania ilość energii. Temperatura cieczy monitorowana jest w zależności od lokalizacji pompy – na przewodzie powrotnym pompa utrzymuje stałą temperaturę, wykorzystując wbudowany przetwornik; na przewodzie zasilającym konieczny jest dodatkowy przetwornik podłączony do modułu sterującego. Regulacja taka wymaga dłuższego czasu reakcji sterownika niż przy regulacji ciśnieniowej. Stosowana jest w przypadku pomp cyrkulacyjnych do zapewnienia właściwej cyrkulacji c.w.u. Dzięki temu unika się zarówno niepotrzebnej pracy pompy, jak i wychłodzenia zbiornika c.w.u.

Wydajność pompy, wysokość podnoszenia i zużycie energii można dopasować do danej instalacji. Parametry ustawia się za pomocą potencjometru, który we współczesnych pompach zwykle przenoszony jest na ich obudowę. Umożliwia to ustawienie punktu pracy bez otwierania pokrywy.

Bardziej zaawansowaną odmianą regulacji ciśnieniowej proporcjonalnej jest funkcja automatycznego ustalania punktu pracy pompy (występuje ona pod różnymi nazwami). Pompa dostosowuje wydajność, moment obrotowy oraz zużycie energii do warunków w instalacji, optymalizując jej pracę. Funkcja ta umożliwia również korektę ustawień, jeśli dobrana pompa jest przewymiarowana. Dodatkową funkcją jest ograniczenie wielkości przepływu, który nie przekroczy zadanej wartości granicznej.

Nowoczesne pompy umożliwiają wybór charakterystyki regulacji, według której mają pracować. Można tego dokonać za pomocą pojedynczego przycisku (pokrętła) serwisowego umieszczonego wygodnie na obudowie pompy. Wybrać można tryb pracy odpowiedni do rodzaju instalacji ogrzewczej (grzejnikowa/płaszczyznowa) i do jej wielkości, np. ustawiając pokrętło na odpowiednim polu. Można także ustawić jeden z dwóch lub trzech najczęściej stosowanych sposobów regulacji – według ciśnienia stałego, ciśnienia proporcjonalnego i stałej prędkości obrotowej.

Na obudowie pompy umieszcza się także panel serwisowy. W niektórych rozwiązaniach panel umieszczony jest w przedniej części pompy i można go obracać zależnie od położenia urządzenia, co umożliwia wygodny odczyt. Na panelu mogą być wyświetlane bieżące parametry pracy pompy (np. wysokość podnoszenia dla wybranej krzywej oraz bieżąca wysokość podnoszenia, przepływ czy zużycie energii), liczba przepracowanych godzin lub komunikaty o błędach. Może być także wskazana aktualna charakterystyka regulacji (np. za pomocą trzech kolorów diody elektroluminescencyjnej – LED). Inną możliwością ustawienia charakterystyki regulacji (dla pomp wyposażonych w odpowiedni moduł komunikacyjny) jest zastosowanie aplikacji mobilnej lub zdalnego panelu sterowania (aplikacji dostępnej z poziomu przeglądarki na komputerze).

Regulacja pompy może zostać uzupełniona o dodatkowe funkcje, które uruchamiane są automatycznie i przyczyniają się do zwiększenia zarówno trwałości urządzenia, jak i bezpieczeństwa użytkowania. Funkcja zatrzymania pompy przy braku przepływu czynnika zapobiega jej uszkodzeniu. Automatyczne odpowietrzanie zapobiega blokadzie wału silnika. Sygnalizacja awarii pozwala na szybką reakcję. Automatyczny powrót do ustawionych parametrów pracy jest użyteczny w razie zaniku napięcia. Jeśli pompa nie pracuje, odpowiedni układ może ją uruchomić raz na kilka dni na krótki czas, by zapobiec blokadzie w wyniku stagnacji wody. Pompa może być też ważnym elementem ochrony instalacji przed zamarzaniem – jeśli na czujniku temperatury kotła wartość spadnie poniżej 6°C, pompa załączy się i będzie pracować do osiągnięcia temperatury o zadanej wartości (np. 7°C). Funkcją związaną z regulacją jest także tryb nocny, kiedy zapotrzebowanie na ciepło jest mniejsze, a temperatura w instalacji spada. Układ sterowania wykrywa spadek temperatury w instalacji poniżej wartości zadanej, a pompa przełącza się na charakterystykę minimalną.

Regulacja pracy pojedynczego urządzenia może być uzupełniona o sterowanie układem pomp. Pompy obiegowe mogą pracować według kilku scenariuszy, sterowanych przez odpowiedni układ automatyki:

• naprzemiennie – w danym momencie pracuje tylko jedna pompa – pompy obciążone są równomiernie, co zwiększa trwałość całego układu;
• pompa główna oraz pompa rezerwowa – jedna pompa pracuje ciągle, a druga automatycznie uruchamia się w przypadku usterki;
• kaskadowo – osiągi pompy dostosowywane są do zapotrzebowania (włączanie i wyłączanie pomp) – w takim układzie szczególnego znaczenia nabiera funkcja tzw. łagodnego rozruchu (miękkiego startu), dzięki czemu częste wyłączanie i włączanie nie wpływa na trwałość pomp.

Praca pompy (lub układu pomp) może też zostać zaprogramowana dzięki włączeniu urządzeń do systemu sterowania budynkiem (Building Management System). Warunkiem jest wyposażenie pomp w moduły komunikacyjne (M-Bus lub BACNet) – w coraz większej liczbie rozwiązań taka możliwość jest standardem.

Dzięki odpowiedniej regulacji pompa nie tylko dostosowuje się do wymogów danej instalacji, ale także przyczynia się do jej optymalnej pracy. Zoptymalizowana współpraca pompy i instalacji sutkuje np. mniejszym zużyciem energii przez źródło ciepła. Poziom regulacji i sterowania powinien być też dostosowany do stopnia rozbudowania i skomplikowania instalacji grzewczej oraz jej dynamiki – w układach mniejszych czy też o małych stratach miejscowych płynna regulacja prędkości obrotowej wpływać będzie na energooszczędność instalacji w niewielkim stopniu.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!