Použitím inteligentní čerpací techniky lze dosáhnout vynikající energetické účinnosti
Energetickou náročnost lze snížit mnoha způsoby a ukazuje se, že zejména optimalizace systémů vytápění nebo chlazení přináší velmi rychlou návratnost investice. Mimořádné energetické účinnosti může být však dosaženo pouze využitím inteligentních produktů a komponent v celém hydronickém systému.
Proto se tento článek zaměřuje na to, jak může inteligentní čerpací technika výrazně zlepšit energetickou účinnost nejen celého hydronického systému, ale také samotných čerpadel.
Cíle EuP a požadavky na oběhová čerpadla a motory
Požadavky na ekodesign energetických spotřebičů dle směrnice EuP (směrnice 2005/32/ES) jsou velmi vysoké a mají za cíl snížit spotřebu energie u širokého sortimentu produktů. Překvapujícím faktem pro mnohé je, že 10 % veškeré elektrické energie v Evropě spotřebovávají motory, které pohání čerpadla.
Potenciální roční úspory el.energie do roku 2020 plynoucí z uplatnění nařízení směrnice EuP
Motory:135 TWh (ES 640/2009)
Oběhová čerpadla:23 TWh nebo 11 milionů tun CO2 (ES 641/2009)
(EU 622/2012)
Výše uvedených potenciálních úspor bude dosaženo postupným zpřísňováním požadavků na energetickou účinnost čerpadel a jejich motorů.
Požadavky směrnice EuP na motory čerpadel
- Od roku 2011 musí všechny motory splňovat normu účinnosti IE2 a všechny motory, které ji nesplní, se nesmí uvádět na trh.
- Od roku 2015 musí všechny motory s výkonem od 7,5 do 375 kW splňovat normu energetické účinnosti IE3, nebo normu IE2, přičemž ve druhém případě musí být vybaveny pohonem s frekvenčním měničem.
- Od roku 2017 musí všechny motory s výkonem od 0,75 do 375 kW splňovat normu IE3, nebo normu IE2, přičemž ve druhém případě musí být vybaveny pohonem s frekvenčním měničem.
Požadavky Směrnice EuP na bezucpávková oběhová čerpadla
Směrnice EuP definuje Index energetické účinnosti (EEI), který zjednodušeně nahrazuje dřívější označování čerpadel energetickými štítky A–G. Čím je EEI nižší, tím je oběhové čerpadlo účinnější.
- Od 1. 1. 2013 musí mít samostatná bezucpávková oběhová čerpadla (s výjimkou těch speciálně navržených pro primární okruhy tepelných solárních systémů a tepelných čerpadel) index energetické účinnosti (EEI) nejvíce 0,27.
- Od 1. 1. 2015 musí mít samostatná bezucpávková oběhová čerpadla, která jsou integrována do výrobků, index energetické účinnosti (EEI) nejvíce 0,23.
Jednejte a dosáhněte okamžitých energetických úspor
Potenciál k dosažení úspor spočívá zejména ve faktu, že asi 2/3 dnes instalovaných čerpadel běží neustále na maximální výkon, přičemž plný výkon je skutečně zapotřebí jen asi v 4–5 % provozní doby čerpadla. Optimalizací čerpadel lze snížit spotřebu energie až o 60 % a v případě cirkulace vody pro vytápění se mohou energetické úspory vyšplhat až na 75 %. Stačí pouze vyměnit zastaralá oběhová čerpadla za nová, která se automaticky přizpůsobí variabilnímu průtoku. Těchto úspor lze dosáhnout s relativně nízkou investicí. Z našich zkušeností vyplývá, že návratnost investice se pohybuje mezi 1–3 roky.
Směrnice EuP nepochybně přinese obrovské úspory energie, které však nenastanou, dokud neproběhne přirozená výměna starých čerpadel v důsledku opotřebení. Takže dosažení úspor v rámci směrnice EuP představuje poměrně dlouhodobý proces. Pokud budou energetické renovace čerpacích systémů urychleny, bude rovněž možné dosáhnout energetických úspor mnohem rychleji.
Pouhým přechodem k čerpadlům s vysokou účinností lze ušetřit 4 % z celkové světové spotřeby elektrické energie, což se rovná spotřebě elektrické energie domácnostmi tvořenými 1 miliardou lidí!
Snadná optimalizace systému – inteligentní oběhové čerpadlo MAGNA3
Společnost Grundfos nabízí účinná oběhová čerpadla již několik let a v nedávné době uvedla na trh inovované oběhové čerpadlo MAGNA3. Čerpadlo MAGNA3 je nástupcem úspěšného modelu MAGNA ovšem nabízí nové unikátní inteligentní funkce a neuvěřitelně nižší spotřebu energie. Oběhové čerpadlo MAGNA3 využívá pouze 25 % elektrické energie ve srovnání se staršími standardními čerpadly s pevnými otáčkovými stupni (jako např. standardní čerpadlo UPS). Oběhové čerpadlo MAGNA3 má však navíc o 40 % menší spotřebu, než požaduje nařízení směrnice EuP od 1. 1. 2013.
To znamená, že samotné čerpadlo představuje významnou energetickou úsporu. V kombinaci s nejnovějšími funkcemi čerpadla MAGNA3 je možné zvýšit účinnost celého systému a dosáhnout tak ještě větších úspor energie.
Kompletní řada pro širokou řadu systémů
MAGNA3 je kompletní typová řada, která obsahuje více než 150 různých jednoduchých a zdvojených oběhových čerpadel v provedení z litiny nebo korozivzdorné oceli. Maximální dopravní výška je 18 m a průtok 70 m³/h. Široká typová řada umožňuje zvolit optimální velikost čerpadla na míru daného systému.
MAGNA3 ideální čerpadlo pro otopné a chladicí aplikace, jakož i pro použití v domovních teplovodních oběhových soustavách. Čerpadlo MAGNA3 je navrženo pro čerpání kapalin, které vykazují teplotu od −10 °C, a je tak vhodným řešením pro vysoce náročné průmyslové aplikace a systémy geotermálního vytápění (GSHP). Navíc je nyní teplota čerpané kapaliny (−10 °C až +110 °C) nezávislá na okolní teplotě (0 °C až +40 °C).
Inteligentní provozní režimy
Oběhové čerpadlo MAGNA3 umožňuje aplikovat plný rozsah možností řízení. Díky svým inteligentním řídícím funkcím AUTOADAPT a FLOWADAPT vyniká čerpadlo MAGNA3 nad jinými čerpadly na trhu. Řídící funkce FLOWLIMIT a Redukovaný noční provoz lze použít v rámci všech režimů řízení.
Funkce AUTOADAPT neustále přizpůsobuje křivku proporcionálního tlaku a automaticky nastavuje vždy nejúčinnější křivku s ohledem na měnící se požadavky a komfort uživatele. Funkce AUTOADAPT je vhodná pro cca 80 % instalací.
Funkce FLOWADAPT je kombinací funkcí AUTOADAPT a FLOWLIMIT. Čerpadlo MAGNA3 neustále monitoruje velikost průtoku a dbá na to, aby nebyla překročena jeho mezní hodnota FLOWLIMIT. Tím šetří náklady spojené s vyvažovacím ventilem, který už tak není potřeba.
Oběhové čerpadlo MAGNA3 je vybaveno dále režimem regulace na konstantní tlak, režimem regulace na proporcionální tlak, režimem regulace na konstantní teplotu a režimem provozu dle konstantní křivky.
Integrovaný měřič spotřeby tepla
Čerpadlo MAGNA3 je vybaveno patentovaným integrovaným měřičem spotřeby tepla, který monitoruje distribuci a spotřebu tepelné energie a eliminuje tak nadbytečné placení účtů v důsledku nevyváženosti otopné soustavy. Měřič spotřeby tepla má přesnost měření ±1 % až ±10 % v závislosti na provozním bodě a může vám ušetřit náklady spojené s instalací samostatné jednotky měření spotřeby tepla v rámci vaší soustavy.
Menší potřeba vyvažovacích ventilů
Nová funkce FLOWLIMIT a řídící funkce FLOWADAPT vám umožňují nastavit pro vaše čerpadlo MAGNA3 mezní hodnotu průtoku. Čerpadlo pak bude kontinuálně monitorovat průtočné množství kapaliny a zajišťovat, aby za stabilních provozních podmínek nebyl překročen požadovaný průtok. Tím se snižuje riziko nevyváženosti soustavy, redukuje potřeba použití vyvažovacích ventilů a v konečném důsledku se zlepšuje celková energetická účinnost soustavy. K dodržení požadavků mezního průtoku v soustavě bude čerpadlo přizpůsobovat své výkonové parametry danému provoznímu bodu, což se projeví ve výrazně nižší spotřebě elektrické energie.
Komunikace a integrace
Grundfos GO
Ovládací panel čerpadla MAGNA3 umožňuje rychlé uvedení do provozu, nastavení požadovaného provozního režimu, detekci poruch apod. Software čerpadla je dostupný v několika jazycích včetně češtiny a slovenštiny.
Čerpadlo MAGNA3 může také bezdrátově komunikovat s chytrým mobilním telefonem pomocí aplikace Grundfos GO Remote a přídavného hardware. Grundfos GO Remote umožňuje intuitivní ruční řízení čerpadla. Šetří cenný čas potřebný pro řízení čerpadla, výkazy a sběr dat. Grundfos GO Remote funguje se všemi elektonickými čerpadly Grundfos a komunikuje prostřednictvím rádiového přenosu a také pomocí infračervené technologie. Nabízí lehkou nápovědu a pokyny spolu s aktuálními daty z čerpadla.
Díky volitelným komunikačním modulům CIM, které podporují všechny standardní systémy komunikace a činí tak čerpadlo MAGNA3 ideálním doplňkem jakéhokoliv systému obsluhy a řízení budov.
Čerpadlo MAGNA3 se dodává s vybavením pro bezdrátovou komunikaci a může tak být snadno připojeno k jinému čerpadlu MAGNA3. Díky integrovanému průvodci nastavením je připojení k čerpadlu v paralelním zapojení rychlé a snadné. Obě čerpadla pak mohou být řízena společně v kaskádovém provozním režimu, střídavém režimu nebo v režimu se záložním čerpadlem.
Úspora energie dosažená použitím čerpadla s vysokou účinností
Tento příklad ilustruje výhody účinného čerpadla MAGNA3 ve srovnání se standardním čerpadlem UPS s třemi otáčkovými stupni.
Požadovaný průtok je 22,5 m³/h × 4,1 mVc a provozní bod je mezi druhým a třetím otáčkovým stupněm. Pokud nebude provedena žádná úprava, činí stávající průtok v systému 24 m³/h při zhruba 4,9 mVc. Aby bylo zajištěno, že průtok nepřekročí požadovaných 22,5 m³/h, je obvykle instalován vyvažovací ventil čerpadla, který je částečně zavřený, což zvyšuje odpor v systému. Takže nový provozní bod, znázorněný modrou tečkou, bude 22,5 m³/h × 5,2 mVc. Související dodatečný tlak 1,1 mVc má za následek zvýšení spotřeby energie o 0,14 kW každou hodinu, kdy je čerpadlo v provozu.
Výpočet spotřeby energie
Charakteristiky čerpadla MAGNA3
Jelikož s sebou dosažení požadované dopravní výšky / tlaku přináší vždy určité náklady, znamená každá hodina provozu čerpadla dodatečné náklady v podobě 0,14 kW. V případě celoročního provozu čerpadla budou tyto náklady činit 1 226 kč.
S čerpadlem MAGNA3 tomu můžete snadno předejít nastavením funkce FLOWLIMIT na přesně požadovaný průtok (22,5 m³/h). Svislá červená čára znázorňuje funkci FLOWLIMIT, kterou lze snadno nastavit buď přímo na čerpadle, nebo prostřednictvím chytrého telefonu s aplikací Grundfos GO Remote.
Další výhodou je celkové zvýšení účinnosti použitím čerpadla MAGNA3, které má roční spotřebu energie 3,124 kWh. Ve srovnání se standardním čerpadlem UPS se jedná o úsporu energie 3,008 kWh/rok neboli 49 %. Takže z roční spotřeby standardního čerpadla 6 132 kWh je 20 % způsobeno nutností překonání odporu ve škrticím ventilu.
A v případě systému s variabilním průtokem (což je obvyklá varianta) by byly navíc úspory ještě větší. Tento příklad ale také ukazuje, že variabilní průtok již není předpokladem pro dosažení vyšší energetické účinnosti elektronicky řízeného čerpadla s variabilním průtokem – díky funkci FLOWLIMIT to platí i pro konstantní průtok.
Roční produkce více než 16 milionů kusů čerpadel činí ze společnosti Grundfos jednoho z předních výrobců čerpací techniky. Grundfos se dlouhodobě zaměřuje na vývoj energeticky úsporných a účinných čerpadel. Součástí výrobního sortimentu jsou čerpadla ...
