Энергоэффективность современного насосного оборудования

Общее определение энергоэффективности

Энергоэффективность, или энергетическая эффективность - характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю [1].

Класс энергоэффективности - характеристика продукции, отражающая ее энергетическую эффективность [1].

Мерой энергоэффективности является либо реальное, либо расчетное количество тепловой и электрической энергии, требуемое для удовлетворения различных потребностей при стандартной эксплуатации здания. Снижение энергопотребления зданий осуществляется как за счет повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций, так и применением инженерных решений по оптимизации затрат на потребление энергии. Одним из таких инженерных решений является применение энергоэффективного насосного оборудования.

Энергоэффективность насосного оборудования может достигаться двумя способами: первый уменьшение затрат электроэнергии путем повышения КПД насоса; второй это использование электродвигателей с электронной регулировкой частоты вращения, что позволяет экономить как электрическую так и тепловую энергию.

Среди оборудования выпускаемого концерном Wilo SE есть насосы, в которых энергоэффективность достигается как с помощью увеличения КПД, так и с применением электронной регулировки частоты вращения электродвигателя. А в последних поколениях насосов Wilo (Stratos-Eco, Stratos-Giga, Helix-Excel) для повышения энергоэффективности используются оба способа.

Если с принципом экономией электроэнергии при увеличении КПД насоса все относительно понятно (при увеличении КПД для перекачивания одного и того же объема жидкости требуется затратить меньше энергии), то на вопросе экономии электрической и тепловой энергии при электронной регулировке частоты вращения остановимся подробнее.

В качестве примера рассмотрим систему отопления. Для поддержания требуемой температуры в помещении необходимо пропустить через отопительные приборы определенное количество теплоносителя. Причем, чем холоднее на улице и чем больше разница температур на улице и в помещении, тем большее количество теплоносителя необходимо пропустить и, наоборот, при потеплении нужно меньшее количество теплоносителя, проходящего через систему отопления.

При регулировке системы отопления дросселированием (например, при помощи радиаторных кранов с термостатическими регулирующими элементами) и использовании циркуляционного нерегулируемого насоса с постоянной скоростью вращения электродвигателя при закрытии кранов количество теплоносителя, протекающего через радиаторы, уменьшится, что приведет к уменьшению температуры в помещении. Но, даже при полностью закрытых радиаторных кранах, насос будет прогонять теплоноситель через трубопроводы (байпасы) отопительной системы. При этом температура в помещении (за счет теплоотдачи трубопроводов) все равно может превышать необходимую, и потребители будут регулировать температуру, но уже при помощи форточек. По факту мы будем иметь перерасход как электрической, так и тепловой энергии и об энергоэффективности, в этом случае говорить не приходится. Кроме того сопротивление системы возрастет, рабочая точка насоса сместится влево, увеличится давление на выходе из насоса, а это далеко не лучшим образом может сказаться на ресурсе как насоса, так и арматуры отопительной системы.

Применение в данной ситуации насосов с электронной регулировкой частоты вращения электродвигателя позволяет экономить энергию более эффективно. При способе регулирования Δр-c (постоянный перепад давления) электроника поддерживает создаваемый насосом перепад давления на заданном уровне. Это позволяет значительно уменьшить потребляемую электроэнергию. Например, минимальная мощность, с которой работает насос Wilo-Stratos-PICO, составляет всего 3 Вт. При способе регулирования Δр-v (переменный перепад давления) экономия будет еще выше. Например, минимальная мощность, с которой работает насос Wilo-Stratos-PICO, составляет всего 3 Вт, а экономия энергии может достигать 90%, по сравнению с нерегулируемыми насосами.

Сравним ежегодное потребление электроэнергии (кВт/год) стандартным и высокоэффективным циркуляционными насосами (DN30), работающими с неравномерной нагрузкой, изображенное на приведенной ниже диаграмме.

Режим нагрузки в течение 5500 рабочих часов в год:

2% (110 часов) при 100% (полная нагрузка);
25% (1375 часов) при 65% (частичная нагрузка);
40% (2200 часов) при 30% (небольшая нагрузка);
33% (1815 часов) в экономичном режиме.

Энергоэффективное насосное оборудование Wilo для различных систем

Для использования в системах отопления и вентиляции Wilo представляет высокоэффективные циркуляционные насосы с «мокрым» ротором серий Stratos. Это насосы с электронной регулировкой частоты вращения, имеющие класс энергоэффективности – А. Они позволяют экономить до 80% электроэнергии по сравнению с обычными циркуляционными насосами с мокрым ротором.

На большую мощность существуют серии энергоэкономичных насосов с «сухим» ротором Wilo IP-E, Wilo IL-E.

К последним разработкам концерна Wilo SE в области энергоэффективности относятся высокоэффективные насосы серий Wilo Helix EXCEL и Wilo Stratos-GIGA. В этих насосах применены новая высокоэффективная гидравлика и высокоэффективные электродвигатели, относящиеся, по Европейским стандартам, к классу IE4 – "супер-премиум" класс КПД. Сочетание высокого КПД и электронной регулировки частоты вращения двигателя позволяет снизить потребление электроэнергии этими насосами до 70%, по сравнению со стандартными насосами, не имеющими электронной регулировки.

Для систем водоснабжения Wilo производит полностью готовые к подключению установки повышения давления, созданные на базе высокоэффективных насосов.

Помимо насосов с «сухим» ротором для комплектации подобных установок применяются насосы с «мокрым» ротором (Wilo-MVIS и Wilo-MVISE). Конструктивное исполнение этих насосов обеспечивает:

бесшумность работы по сравнению с насосами других производителей использующихся в установках повышения давления (уровень шума меньше на 20 дБ, по сравнению с насосами с «сухим» ротором такой же мощности);
нет необходимости в техническом обслуживании, так как в конструкции насоса нет скользящего торцевого уплотнения (СТУ), и применяются подшипники скольжения, которые имеют больший ресурс, по сравнению с подшипниками качения, использующихся в насосах с «сухим» ротором;
отсутствие возможности протечек через СТУ.

Энергоэффективные решения возможны также при использовании стандартных насосов Wilo, у которых отсутствует встроенная электронная регулировка частоты вращения. Этого можно достичь применением шкафов управления насосными установками с преобразователями частоты и систем управления Wilo-MPS. Это очень удобно в тех случаях, когда проводится модернизация установок повышения давления, где электронная регулировка электродвигателей не была предусмотрена. В этом случае нет необходимости в замене установки, достаточно только провести модернизацию систему управления насосами.

В водоотведении, в силу стоящих перед насосом задач, электронная регулировка частоты вращения не требуется. Соответственно, в свете проблемы энергосбережения, КПД насоса выходит на первый план. По этой причине концерн Wilo SE постоянно ведет работы по усовершенствованию производимого насосного оборудования. Образцом этого служит разработанное рабочее колесо SOLID. Оно объединяет преимущества закрытых и надежность свободновихревых рабочих колес:

экономичная работа с высоким КПД (экономия электроэнергии до 20%, по сравнению с существующими типами рабочих колес);
возможность перекачивать сильнозагрязненные сточные воды;
низкая вибрация;
защита от отложений твердых частиц.

Кроме того, рабочее колесо SOLID можно устанавливать в насосы, которые уже эксплуатируются на различных объектах, тем самым повышая эффективность работы насосов.

Специальное покрытие Wilo-Ceram, разработанное для работы с агрессивными жидкостями, так же позволяет предотвратить коррозию и абразивный износ насоса.

Список использованной литературы.

СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий [Текст]. – Взамен СНиП II-3–79*; введ. 2003–10–01. – М.: ОАО «ЦПП», 2008.
МГСН 2.01–99. Энергосбережение в зданиях [Текст]. – Взамен МГСН 2.01–94 и дополнений к ним №1, №2, №3; введ. 1999–02–23. – М.: ГУП «НИАЦ», 2000.