Úspora energie a znižovanie prevádzkových nákladov sú v dnešnej dobe kľúčové aspekty pri výbere vykurovacích systémov a ich komponentov. Obehové čerpadlá, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri cirkulácii teplonosnej látky v systéme, nie sú výnimkou. V tomto článku sa pozrieme na ekonomické porovnanie obehových čerpadiel, s dôrazom na ich účinnosť, spotrebu energie a návratnosť investície.
Úvod do problematiky obehových čerpadiel
Obehové čerpadlá sú zariadenia, ktoré zabezpečujú cirkuláciu teplonosnej látky (vody alebo nemrznúcej zmesi) v uzavretých vykurovacích systémoch. Používajú sa primárne vo vykurovacích systémoch (jednorúrkových alebo dvojrúrkových). Ich úlohou je prekonávať hydraulický odpor potrubí a radiátorov, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie tepla v celom objekte. Vhodný typ je potrebné zvoliť podľa objemu vykurovacieho systému a požiadavky na množstvo prečerpávanej vody.
Energetická efektívnosť moderných obehových čerpadiel
Veľkou prednosťou moderných obehových čerpadiel je ich vysoká účinnosť a nízka spotreba energie. Tá je daná tým, že nami ponúkané obehové čerpadlá zodpovedajú jednej z najvyšších energetických tried. Pri ich prevádzke dochádza k skutočne významnej úspore elektrickej energie. V niektorých prípadoch sa môže jednať až o 90 % celkového objemu elektrickej energie! Všetky ponúkané čerpadlá vyhovujú energetickej smernici Eup, ktorá je v platnosti od 1.1.2013.
V porovnaní so staršími, neregulovanými obehovými čerpadlami, ktoré sú stále prítomné v mnohých vykurovacích systémoch, dosahujú moderné elektronické čerpadlá výrazne nižšiu spotrebu energie. Výsledkom je výrazná nadspotreba elektrickej energie - až desaťnásobne vyššia, ako potrebuje najnovšia generácia obehových čerpadiel. Ich spotreba je optimalizovaná vďaka elektronickej regulácii, ktorá prispôsobuje výkon čerpadla aktuálnym potrebám vykurovacieho systému.
Faktory ovplyvňujúce ekonomickú efektívnosť
Pri výbere obehového čerpadla je dôležité zohľadniť niekoľko faktorov, ktoré ovplyvňujú jeho ekonomickú efektívnosť:
Prečítajte si tiež: Bezpečnosť a obehové čerpadlá
- Spotreba energie: Udáva sa vo wattoch (W) a predstavuje množstvo elektrickej energie, ktorú čerpadlo spotrebuje počas prevádzky. Nižšia spotreba energie znamená nižšie prevádzkové náklady.
- Účinnosť: Vyjadruje pomer medzi energiou, ktorú čerpadlo dodá teplonosnej látke, a energiou, ktorú spotrebuje. Vyššia účinnosť znamená menšie straty energie a nižšie prevádzkové náklady.
- Regulácia: Moderné obehové čerpadlá sú vybavené elektronickou reguláciou, ktorá umožňuje prispôsobovať výkon čerpadla aktuálnym potrebám vykurovacieho systému. To vedie k výrazným úsporám energie v porovnaní s neregulovanými čerpadlami.
- Životnosť: Kvalitné obehové čerpadlá majú dlhú životnosť, čo znižuje náklady na ich výmenu.
- Cena: Vyššia cena moderných elektronických obehových čerpadiel sa môže zdať ako prekážka, ale vďaka nízkym prevádzkovým nákladom a nízkej poruchovosti predstavujú investíciu s krátkodobou návratnosťou.
Príklad ekonomického porovnania
Pre lepšiu ilustráciu ekonomickej efektívnosti moderných obehových čerpadiel si uveďme príklad porovnania staršieho, neregulovaného čerpadla s novým, elektronicky regulovaným čerpadlom.
Staršie, neregulované čerpadlo:
- Spotreba energie: 100 W
- Ročná spotreba energie: 876 kWh (100 W x 24 hodín x 365 dní)
- Ročné náklady na energiu (pri cene 0,20 €/kWh): 175,20 €
Nové, elektronicky regulované čerpadlo:
- Spotreba energie: 20 W
- Ročná spotreba energie: 175,2 kWh (20 W x 24 hodín x 365 dní)
- Ročné náklady na energiu (pri cene 0,20 €/kWh): 35,04 €
Úspora: 140,16 € ročne
Z tohto príkladu je zrejmé, že výmena staršieho obehového čerpadla za nové, elektronicky regulované čerpadlo môže priniesť výrazné úspory energie a znížiť prevádzkové náklady. Navyše, v mnohých prípadoch sa výmenou obehového čerpadla môžu ušetriť finančné prostriedky a znížiť uhlíková stopa.
Experimentálne merania a ich výsledky
Experimentálne merania prebiehali v laboratóriu v Ústave TZB a tepelných pochodov Strojníckej fakulty Technicko-ekonomickej univerzity v Budapešti (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem). Pri uskutočnení experimentálnych meraní slúžil ako zdroj tepla jeden z nástenných plynových kondenzačných kotlov JUNKERS Cerapur Smart ZSB 22-3C s tepelným výkonom v rozpätí od 3,0 do 22,0 kW. Daný kondenzačný kotol zásobuje teplom časť laboratória, v ktorej prebiehali experimentálne merania. Od zdroja tepla vedú oceľové potrubné rozvody cez hydraulickú výhybku (anuloid) oddeľujúcu kotlové okruhy od vykurovacích okruhov. Následne pokračujú rozvody vykurovania do združeného rozdeľovača a zberača s piatimi vetvami. Na účely experimentálneho merania sa použila jedna vykurovacia vetva, ktorá reprezentovala simulovanú vykurovaciu sústavu.
Obeh teplonosnej látky na sledovanej vykurovacej vetve zabezpečuje obehové čerpadlo Grundfos MAGNA 3 32-120 F 220 osadené do oceľového potrubia dimenzie DN 32. Charakteristiku sústavy, resp. jej dynamické správanie, zastupuje regulačný ventil TA Hydronics DN 32 inštalovaný v spätnom potrubí danej vykurovacej vetvy.
Prečítajte si tiež: Efektívne vykurovanie a ohrev vody
Parametre obehového čerpadla sa analyzovali pri týchto okrajových podmienkach:
I. Simulovala sa vykurovacia sústava pri teplote teplonosnej látky okolo 40 °C, ktorá reprezentuje prechodné obdobia vykurovacej sezóny (jar, jeseň). Obehové čerpadlo bolo nastavené na rôzne charakteristiky pracovnej krivky.
II. Simulovala sa vykurovacia sústava pri teplote teplonosnej látky okolo 60 °C, ktorá reprezentuje vrchol vykurovacej sezóny (zima). Obehové čerpadlo (MAGNA 3 32-120 F 220) druhej vetvy rozdeľovača a zberača bolo pri oboch prevádzkových teplotách (40 , resp. 60 °C) nastavené na prevádzku na konštantné otáčky, proporcionálny tlak a na záver na funkciu AutoADAPT.
Dynamické správanie sa vykurovacej sústavy počas vykurovacej sezóny, resp. počas kratších období, sa demonštrovalo pomocou regulačného ventilu TA HYDRONICS inštalovaného vo vratnom potrubí. Číslo reprezentuje počet otáčok na regulačnom ventile, pričom hodnota 4,2 znamená, že ventil je úplne otvorený (nekladie žiadny odpor) a číslo 0 znamená, že je ventil úplne zatvorený (nepreteká cez neho žiadne množstvo teplonosnej látky), kladie najväčší odpor.
Na základe nameraných hodnôt možno konštatovať, že pri nastavení obehového čerpadla (OČ) na konštantný tlak bola daná hodnota výtlačnej výšky H = 9,5 m úspešne dodržaná, aj pri znižujúcom sa objemovom prietoku V (m3/h) obehové čerpadlo stále dodržiavalo konštantnú výtlačnú výšku. Pri nastavení OČ na reguláciu na proporcionálny tlak môžeme potvrdiť, že s klesajúcim objemovým prietokom adekvátne klesá aj dopravná výška obehového čerpadla H (m).
Prečítajte si tiež: Komplexný pohľad na obehové čerpadlo WM 66
Zaujímavosťou bolo, že pri nastavení ventilu na hodnotu 1,5 bolo počuť určité pískanie vo ventile a pri hodnote 1,0 nastavenia ventilu bolo dodatočne počuť aj syčanie. Nasledujúce nastavenie - regulácia podľa konštantnej krivky - predstavuje reguláciu, ktorú používali najstaršie modely obehových čerpadiel (NTV, NTR). Tu môžeme sledovať, že pri poklese prietoku ventilom (uzatváranie ventilu) klesá aj objemový prietok V (m3/h) teplonosnej látky obehovým čerpadlom, avšak paradoxne sa zvyšuje dopravná výška obehového čerpadla z hodnoty H = 9,8 m až do vysokých hodnôt H = 12,76 m. Hlavným negatívnym javom bola okrem zvyšujúcich sa otáčok veľká hlučnosť čerpadla a veľmi nekomfortná prevádzka.
Posledným meraným spôsobom regulácie bolo nastavenie obehového čerpadla na funkciu AutoADAPT, ktorá by mala samostatne zabezpečiť a vyhodnotiť požiadavky vykurovacej sústavy a podľa nich nastaviť prevádzku obehového čerpadla. Ako môžeme sledovať z tab. Dopravná výška H (m) obehového čerpadla bola skoro počas celého merania konštantná na úrovni približne H = 1,5 m. Potrebný príkon OČ klesal so znižujúcim sa objemovým prietokom, pričom otáčky a účinnosť OČ boli počas celého merania takmer identické. Čerpadlo išlo veľmi ekonomicky a nebolo ho takmer počuť.
Porovnanie príkonov obehových čerpadiel s rôznymi prevádzkovými nastaveniami je na obr. Môžeme konštatovať, že namerané hodnoty v laboratórnych podmienkach nám potvrdili údaje deklarované výrobcami a všeobecne zaužívané vedomosti o daných druhoch obehových čerpadiel.
DAB EVOSTA 40-70/180: Príklad moderného obehového čerpadla
Obehové čerpadlá EVOSTA2 so synchrónnym motorom s permanentným magnetom a frekvenčným meničom sú určené pre vykurovacie a klimatizačné systémy. Rad obehových čerpadiel EVOSTA2 zaisťuje vysokú účinnosť vo všetkých aplikáciách a prináša výraznú úsporu energie. Čerpadlo obsahuje elektronické zariadenie pre detekciu zmeny tlaku v systéme a automaticky prispôsobuje výkon, čo zaisťuje maximálnu účinnosť s minimálnou spotrebou energie.
Obehové čerpadlo EVOSTA2 je vhodné tiež pre nahradenie starých trojstupňových obehových čerpadiel, pretože má rovnakú stavebnú dĺžku a pripojenie ako napríklad rad VA a je schopné pokryť výtlak 4,5 až 6 metrov. Všetky modely majú odvzdušňovaciu zátku a umožňujú ručné uvoľnenie hriadeľa motora.
EVOSTA2 má jedno sekvenčné tlačidlo pre všetky nastavenia a je vybavená odvzdušňovacou zátkou pre odvzdušnenie systému a pre eventuálne uvoľnenie hriadeľa.
- prevádzkový rozsah od 0,4 do 3,6 m3 / h s výtlakom až do 6,9 metrov
- rozsah teploty kvapaliny od -10 °C do 110 °C
- pripojovací závit 6/4"
- pracovný tlak 10 bar (1000 kPa)
- stupeň krytia IPX5
- trieda izolácie F
- inštalácia s horizontálnou polohou hriadeľa motora
- napätie 230V, 50/60 Hz
- Čerpaná kvapalina: čistá bez pevných látok a minerálnych olejov, bez viskozity, chemicky neutrálne s vlastnosťami blízka vode (max.
tags: #obehove #cerpadlo #ekonomicke