Pompy obiegowe i cyrkulacyjne w budynku inteligentnym

We współczesnej technice grzewczej układy pompowe (takie, w których woda krąży między źródłem ciepła a grzejnikiem dzięki różnicy ciśnienia wytworzonej przez pompę obiegową) wciąż są najpopularniejszym rozwiązaniem. Koszty pracy pomp obiegowych mogą stanowić do 10–15% kosztów całkowitej energii elektrycznej zużywanej w budynku. Wskaźnik ten jest tym wyższy, im gorzej dobrana została pompa (np. w przypadku przewymiarowania), a także przy braku jej regulacji. Problemy te były przez wiele lat charakterystyczne dla instalacji grzewczych.

Dzięki coraz szerszym możliwościom regulacji i sterowania technika pompowa ma istotny wpływ na energooszczędność i inteligencję budynku. Ta druga rozumiana jest jako:

1. autonomiczne (bez ingerencji użytkownika) reagowanie na dynamikę warunków panujących w budynku poprzez optymalne dostosowanie parametrów pracy systemów budynkowych do bieżącej sytuacji, ze szczególnym uwzględnieniem równowagi między komfortem, wydajnością i oszczędnością;

2. gromadzenie i analiza danych pomiarowych, co umożliwia prognozowanie problemów, ale też korektę pracy instalacji w budynku.

Wymagania dotyczące energooszczędności

Od 2015 r. pompy wprowadzane na rynek, podlegające dyrektywie ErP (ekoprojekt) [1], muszą mieć wskaźnik efektywności energetycznej (Energy Efficiency Index – EEI) niższy niż 0,23 [2, 3, 4]. Od początku 2020 r. wartość ta dotyczy także wszystkich pomp przeznaczonych do serwisu, zarówno wyprodukowanych przed 1 stycznia 2015 r., jak i bezdławnicowych pomp stałoobrotowych pracujących poza źródłem ciepła, wyprodukowanych przed 10 października 2013 r. W jednym z europejskich rozporządzeń określono kryterium odniesienia dla najbardziej energooszczędnych pomp cyrkulacyjnych – EEI ≤ 0,20 [3, 4]. Na rynku dostępne są także pompy o wskaźniku EEI jeszcze niższym, np. 0,15.

Rzeczywiście energooszczędny układ z pompą zużywającą minimum energii do efektywnej pracy musi spełniać kilka warunków:

• prawidłowy dobór pompy do instalacji;
• zastosowanie płynnej regulacji prędkości obrotowej – wymaganie dyrektywy ErP [1, 2];
• zastosowanie rozwiązań „inteligentnych”: umożliwiających automatyczną reakcję na zmieniające się warunki w budynku; zapewniających zdalne sterowanie i chociaż częściową diagnostykę; pozwalających na zbieranie i analizę dużych zbiorów danych, dzięki którym można chociażby skorygować reżimy pracy urządzeń i podwyższyć energooszczędność całego układu.

Prawidłowy dobór pompy – podstawa energooszczędności

Pierwszym krokiem jest prawidłowy dobór pompy do konkretnej instalacji. Pompy dobiera się na podstawie:

• Q [m3/h] – natężenia przepływu wody grzewczej do przepompowania,
• H [m] – wysokości podnoszenia, na którą składają się straty (opory przepływu) liniowe i miejscowe (na wartość tę wpływa m.in. rozbudowanie instalacji, obecność zaworów termostatycznych i średnice rur – im mniejsze, tym większe opory przepływu).

Pompa powinna być dobierana tak, by punkt pracy instalacji grzewczej przecinał się z charakterystyką pompy możliwie blisko jej parametrów nominalnych, czyli w obszarze największej sprawności pompy. W tym obszarze pompa ma największą możliwość wykorzystania wszystkich swoich funkcjonalności. Zbyt mała nie umożliwi odpowiedniego przepływu przez obiegi o największych stratach hydraulicznych. Zastosowanie zbyt dużej pompy wpływa z kolei na zwiększenie poboru mocy, przyczynia się do głośnej pracy instalacji i naraża urządzenie na szybsze zużycie (niszczenie elementów). Szczególnie niekorzystna dla efektywności i trwałości pompy jest praca z granicznymi parametrami charakterystyki (np. maksymalną wydajnością i wysokością podnoszenia) – pompa pracuje głośno i szybciej się zużywa.

Producenci pomp dają projektantom możliwość łatwego i szybkiego doboru swoich urządzeń dzięki specjalnym programom doborowym, do których wprowadza się parametry pracy zarówno pompy, jak i instalacji grzewczej. Dodatkowym narzędziem cyfrowym, adresowanym głównie do projektantów bardziej rozbudowanych instalacji, są biblioteki produktowe dla programów do projektowania zintegrowanego (BIM). Umożliwiają one symulację zmienności pracy instalacji z konkretnym urządzeniem (a także z jego zamiennikiem) i dynamiczną korektę w przypadku zmian w projekcie.

--

Literatura

1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią (Dz.Urz. UE L 285/10 z 31.10.2009).

2. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 547/2012 z dnia 25 czerwca 2012 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp do wody (Dz.Urz. UE L 165/28 z 26.02.2012).

3. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 641/2009 z dnia 22 lipca 2009 r. w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych wolnostojących i pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych zintegrowanych z produktami (Dz.Urz. UE L 191/35 z 23.07.2009).

4. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 622/2012 z dnia 11 lipca 2012 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 641/2009 w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych wolnostojących i pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych zintegrowanych z produktami (Dz.Urz. UE L 180/4 z 12.07.2012).

5. PN-C-04607:1993 Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania i badania jakości wody.

6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/844 z dnia 30 maja 2018 r. zmieniająca dyrektywę 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków i dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej (Dz.Urz. UE L 156/75 z 19.06.2018).

7. Lachman Paweł (red.), Poradnik „Dom bez rachunków”, Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, Kraków 2019.

8. Krysik Piotr, Najważniejsze zmiany w dyrektywach EPBD oraz EED wprowadzone dyrektywą 2018/844/EU, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2018, rynekinstalacyjny.pl.

9. Materiały firm: DAB, Dambat/IBO, Ferro, Grundfos, Hel-Wita, Hydro-Vacuum, KSB, Xylem, Wilo.

Materiał pochodzi z czasopisma "Rynek Instalacyjny" z numeru 1-2/2021.