економія єнергії в системах водопостачання з насосами зі змінною швидкістю.
Насоси зі змінною швидкістю стали стандартом в численних практичних додатках. Однак, чи багато фахівців з вибору насосного обладнання можуть пояснити принципи роботи насоса зі змінною швидкістю? Або визначити вартість експлуатації такого насоса? Або визначити кількість енергії, яку ми можемо економити, використовуючи такий насос? Ці питання задають «екологічно відповідальні» споживачі, які планують використовувати насоси зі змінною швидкістю в побутовому секторі водопостачання.
В основі всього лежить аксіома того, що перекачування води в побутовому секторі - завжди додаток, що вимагає насоса зі змінною швидкістю. Відцентрові насоси - це гідравлічні машини, здатні використовувати ВСІ ПЕРЕВАГИ ЗАКОНІВ ПОДОБИ.
Закони Подоби встановлюють наступні залежності:
Закон 1. Продуктивність насоса прямо пропорційна швидкості обертання або діаметру робочого колеса. Подвоюється швидкість -продуктивність насоса збільшується в 2 рази.
Закон 2. Напір насоса пропорційний квадрату швидкості обертання або діаметру робочого колеса. Подвоюється швидкість - тиск насоса збільшується в 4 рази.
Закон 3. Потужність насоса пропорційна кубу швидкості обертання або діаметру робочого колеса. Подвоюється швидкість - споживана потужність насоса збільшується в 8 разів! насоса.
Закон 4. Механічний момент насоса пропорційний квадрату швидкості обертання або діаметру робочого колеса.
Ці закони діють в двох напрямках: ми міняємо або швидкість обертання робочого колеса, або діаметр робочого колеса. Так як у насоса вже є робоче колесо з незмінним діаметром, завжди простіше змінювати швидкість його обертання.
Насос водопостачання працює вздовж характеристичної кривої в межах продуктивності від проектної до мінімальної. Вам слід звернути увагу на три зони графіка: розрахункову робочу точку, точку максимального напору насоса, що працює зі швидкістю 50 Гц і характеристическую криву гідравлічної системи, в яку інсталюється насос. Крива насоса з постійною швидкістю при зсуві убік високого напору зростає, збільшуючи максимальний тиск, створюваний насосом при зниженні продуктивності. Диференціал між здатністю насоса створювати максимальний тиск і необхідним тиском визначає швидкість насоса і потенціал економії енергії. У цій зоні можливе досягнення мінімальних швидкостей. Ми повинні підтримувати мінімальний тиск для забезпечення необхідного тиску на верхніх поверхах точках будівлі. Так як зміна швидкості насоса пропорційна зміні напору в квадраті, ми обмежені в здатності змінювати швидкість. Диференціал між максимальним напором насоса і необхідним напором задає значення мінімальної швидкості для насоса.
Наприклад, максимальний напір насоса Pedrollo PLURIJET 4/200 становить 60 метрів, а системні вимоги до мінімального натиску - 30 метрів. Для визначення мінімальної швидкості насоса застосовуємо Другий Закон подоби:
nmin = n1 /√ (Hmax / H2) = 2900 /√ (60/30) = 2900 / 1,41 = 2060 об / хв.
Таким чином, мінімальна швидкість, яка дозволяє насосу підтримувати мінімальний тиск в системі, дорівнює 2060 оборотів в хвилину.
Звичайно ж, мінімальна швидкість може змінюватися, якщо змінюється тиск на вході в насос. Якщо тиск на вході зростає насосу легше виконувати задану роботу і навпаки. В даному випадку ми не враховуємо наявність тиску на вході в насос.
Наступний крок - визначення профілю навантаження в системі водопостачання будівлі. Застосування правила 80/20 полегшить Вам завдання визначення профілю навантаження. Звичайно ж, правило 80/20 не відповідає точно реальному профілю навантаження, але є усередненим профілем навантаження для більшості типів побутових водопровідних систем. Це правило не застосовується для всіх без винятку додатків і єдиний спосіб точно оцінити експлуатаційні витрати - використовувати вимірювальні прилади. Однак, застосування правила 80/20 дає нам можливість максимально реалістично наблизиться до оцінки реальних експлуатаційних витрат. Типовий профіль навантаження згідно правила 80/20 може виглядати так: 80% часу роботи насоса споживання води в системі дорівнює близько 20% від проектного споживання; 10% часу роботи насоса споживання води в системі дорівнює близько 50% від проектного споживання; 5% часу роботи насоса споживання води в системі дорівнює близько 80% від проектного споживання; 5% часу роботи насоса споживання води в системі дорівнює близько 90% від проектного споживання. Розрахунок споживаної енергії повинен бути виконаний для кожної ділянки профілю.
Отримавши профіль навантаження можемо приступати до розрахунку експлуатаційних витрат. Почнемо з мінімальної швидкості, розрахованої раніше. Перший Закон подоби встановлює прямо пропорційну залежність зміни швидкості і продуктивності насоса. Для того, щоб визначити глибину регулювання насоса потрібно відняти мінімальну швидкість з проектної швидкості (2900 - 2060 = 840 об / хв). Мінімальна швидкість (2060 об / хв) плюс 20% глибини регулювання швидкості (20% х 840 = 168? 170 об / хв) задовольняють правилу 80/20. Таким чином насос буде працювати зі швидкістю 2230 об / хв 80% часу.
Визначаємо споживану потужність відповідно до Третього Закону Подоби.
Р2 / Р1 = (n2 / n1) 3
При проектній продуктивності споживана потужність насоса PLURIJET 4/200 становить Потужність 2200 Вт. Протягом 80% часу роботи насоса PLURIJET 4/200 відповідно до правила 80/20 споживана потужність буде дорівнює:
Р2 = 2200 (2230/2900) 3 = 1000 Вт.
При вартості 1 кВт · год для населення 1,68 грн у 2020 році, за умови середньодобового періоду роботи насоса 15 годин тільки за період роботи насоса протягом 80% часу з продуктивністю в 20% економія електроенергії складе:
2,2 кВт - 1 кВт х (15х80%) х 1,68 грн = 16,1 грн на добу або 5890 грн на рік. Остання цифра вже порівнянна з вартістю насоса або вартістю перетворювача частоти. У багатоквартирних будинках зазвичай застосовують для підвищення тиск на вході води відцентрові насоси більшої потужності, відповідні розрахункової продуктивності.
Точне визначення профілю навантаження і вибір енергетично ефективних насосних станцій - сучасний екологічний стандарт в області підвищення тиску води в побутовому секторі.
