Pompy wirowe w ustawodawstwie Unii Europejskiej. Sprawność w instalacjach

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfa

Sprawność jest jednym z ważniejszych parametrów opisujących budowę i pracę pompy. W wypadku pomp dławnicowych sprawność pompy definiujemy jako stosunek mocy użytecznej P4, niezbędnej do zwiększenia energii wody przetłaczanej przez pompę, do mocy na wale pompy – P3. W przypadku stosowania sprzęgła sztywnego moc na wale pompy odpowiada mocy wyjściowej silnika, określanej jako P2.

Moc użyteczna jest zawsze niższa niż doprowadzona moc na wale pompy. Wynika to ze strat energii w trakcie pracy pompy, na które składają się straty hydrauliczne i mechaniczne. Straty hydrauliczne wynikają z oporów przepływu, zmian kierunku i prędkości oraz przepływu wstecznego przez szczelinę pomiędzy wirnikiem a korpusem pompy. Straty mechaniczne wynikają z tarcia w ruchomych elementach pompy (łożyska, uszczelnienie mechaniczne).

Sprawność całego agregatu pompowego jest iloczynem sprawności pompy i sprawności silnika. Sprawność silnika określa się z kolei jako stosunek mocy na wale P2 do mocy wejściowej pobieranej z sieci elektrycznej P1. Charakterystyki sprawności zarówno pompy, jak i kompletnego agregatu są często publikowane w kartach katalogowych pomp dławnicowych.

Nieco inaczej określamy sprawność pomp dławnicowych. Ponieważ nie można rozdzielić pod względem funkcjonalnym pompy i silnika, podaje się tylko sprawność całkowitą określoną jako stosunek mocy użytecznej do mocy wejściowej pobieranej z sieci elektrycznej.

Zasady doboru

Charakterystyki sprawności stanowią poza charakterystykami hydraulicznymi podstawowe narzędzie doboru pompy. Zasadą doboru jest, żeby punkt pracy pompy leżał możliwie blisko punktu najwyższej sprawności (BEP). Taki dobór gwarantuje nie tylko efektywną pod względem energetycznym pracę pompy, lecz zapewnia również najlepsze warunki pracy, w tym niski poziom hałasu i drgań. Chroni też pompę przed kawitacją i ogranicza siły osiowe działające na wirnik.

Kryterium oceny pomp poprzez sprawność zostało w pełni docenione w dyrektywach Unii Europejskiej wydanych w ramach Ekoprojektu. Najbardziej znana jest dyrektywa  nr EU 641/2009 dotycząca bezdławnicowych pomp obiegowych w instalacjach grzewczych. Wprowadziła ona pojęcie Wskaźnika Sprawności Energetycznej (EEI) pozwalającego na ocenę pomp poprzez sprawność energetyczną i możliwości regulacyjne. Z uwagi na powszechność stosowania pomp bezdławnicowych w budynkach jednorodzinnych, jak i wielorodzinnych, a także użyteczności publicznej, wymogi rozporządzenia stały się dobrze znane w środowisku pompowym. Nieco w cieniu tego rozporządzenia weszła w życie inna regulacja unijna dotycząca pozostałych pomp do wody. Rozporządzenie nr 547/2012 z dnia 25 czerwca 2012 r. określa procedurę ustalania minimalnej sprawności pomp w zależności od typu i prędkości obrotowej. Podstawowym parametrem określającym minimalną wymaganą sprawność pompy jest wskaźnik MEI. Wartość wskaźnika w dniu wejścia w życie rozporządzenia wynosi MEI > 0,1. Oznacza to, że w dniu wejścia w życie dyrektywy 10% oferowanych na rynku pomp nie będzie spełniać wymaganych parametrów. Kolejny termin zaostrzenia wymogów przypada na rok 2015. Wtedy minimalną dopuszczalną sprawność pomp obliczać się będzie dla wskaźnika MEI > 0,40.

Wydajność pompy

Wydajność pompy mierzy się w trzech punktach, dla wartości wysokości podnoszenia i wydajności odpowiadających optymalnemu punktowi pracy pompy (BEP – Best Efficiency Point), częściowemu obciążeniu (PL – Part Load) i przeciążeniu (OL – Over Load).

Wskaźnik MEI określa wartość stałej C, która służy do obliczenia minimalnej sprawności wg wzoru:

(ηΒΕΡ)min = 88,59 * x + 13,46 * y – 11,48 * x2 – 0,85 * y2 – 0,38 * x * y – C (typ pompy, rpm),

gdzie:

x = ln(ns);

y = ln(Q),

ln = logarytm naturalny,

Q = wydajność w [m3/h];

ns = wyróżnik szybkobieżności w [l/min];

C = wartość odpowiadająca wskaźnikowi MEI.

Im większa wartość wskaźnika MEI, tym stała C zmniejsza swoją wartość, a tym samym zwiększa się wymagana sprawność.

Zamieszczona tabela określa wartość C dla następujących typów pomp:

* pompy do wody z wlotem osiowym i korpusem łożyskowym (ESOB),

* monoblokowe pompy do wody z wlotem osiowym (ESCC),

* monoblokowe pompy do wody z wlotem osiowym in-line (ESCCI),

* pionowe wielostopniowe pompy do wody (MS-V),

* wielostopniowe głębinowe pompy do wody (MSS).

Warto wspomnieć, że uzupełnieniem pakietu norm dotyczących sprawności pomp jest rozporządzenie UE nr 640/2009 dotyczące silników elektrycznych. Wprowadziło ono nowe klasy sprawności silników (oznaczenie IE) oraz określiło minimalne wymagane wartości IE.

Uwaga na terminy!

Od 16 lipca 2011 r. silniki w zakresie mocy od 7,5 do 375 kW muszą legitymować się klasą sprawności IE2. Natomiast od 1 stycznia 2015 r. wymagana klasa sprawności to IE3. Wyjątek stanowią silniki z zabudowaną przetwornicą częstotliwości, dla których wymagana jest klasa IE2. Kolejny etap wprowadzania rozporządzenia nastąpi w 2017 r., kiedy to zostanie rozszerzony zakres obowiązywania normy i obejmie ona silniki od 0,75 kW.

Informacje o klasie sprawności oraz sprawności przy nominalnym obciążeniu muszą być zamieszczone na tabliczce znamionowej silnika.

Przytoczone akty prawne Unii Europejskiej jednoznacznie wskazują kierunek rozwoju techniki pompowej w najbliższych latach. Priorytetem dla producentów staje się sprawność pomp zarówno dławnicowych, jak i bezdławnicowych. Szczególny nacisk położono na wysokosprawne napędy. Stąd nowe konstrukcje silników z magnesem trwałym, a w wypadku silników standardowych klasa IE3 już dziś stała się standardem dla czołowych producentów.

Tabela

Ryszard Gawronek

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij