Praca pomp cyrkulacyjnych w instalacjach c.w.u. – stałoobrotowe kontra elektroniczne

Zmiana technologii zastosowania układów pompowych w technice instalacyjnej w związku z wprowadzeniem zapisów dyrektywy ErP w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych wolnostojących oraz zintegrowanych z produktami (UE NR 622/2012) pozwala w dalszym ciągu na stosowanie pomp stałoobrotowych o konstrukcji bezdławnicowej w układach wody pitnej. Jest to więc ostatni z wyjątków zapisanych z dyrektywie, która już od 2013 r. wprowadza etapowo zmiany w technice pompowej. Warto jednak przyjrzeć się bliżej problematyce pracy pomp cyrkulacyjnych w instalacjach cyrkulacji ciepłej wody.
Znając tendencje priorytetu ceny, którym zazwyczaj kieruje się inwestor, statystycznie w instalacjach pojawiać się będę w dalszym ciągu pompy stałoobrotowe, charakteryzujące się jak sama nazwa wskakuje stałą prędkością obrotową, a więc pracą idealną dla układów o stałej wartości przepływu. Czy jednak faktycznie instalacje cyrkulacji ciepłej wody użytkowej charakteryzują się stałą wartością przepływu oraz równomiernością rozbiorów względem projektowanego/obliczeniowego zapotrzebowania na wodę?
Analizując poniższy diagram (rys. 1), bądź tworząc nasz indywidualny profil użytkowania instalacji zauważymy, iż w ciągu doby występują znaczące różnice w wielkości rozbiorów ciepłej wody. W celu zabezpieczenia się przez stagnacją wody, pojawianiem się stref wychłodzonych, ale przede wszystkim celem błyskawicznego zapewnienia wypływu ciepłej wody z punktu czerpalnego, przy minimalizacji strat zimnej wody zrzutowej, projektuje się dodatkowe obiegi cyrkulacyjne wyposażone w pompę wodną.

1 Przykładowy profil dobowych rozbiorów wody w budynków mieszkalnym

Pomimo swoich wad tj. konieczność zastosowania dodatkowej nitki cyrkulacyjnej, konieczność zastosowania zaworów termostatycznych w rozległych instalacjach, a przede wszystkim dodatkowe straty ciepła i konieczność stosowania pomp, które konsumują pewną ilość energii elektrycznej, popularność zastosowanie instalacji cyrkulacji ciepłej wody użytkowej jest powszechna i dotyczy zarówno budownictwa domowego, jak również sektora mieszkaniowego, budynków publicznych oraz biurowo-komercyjnych. Im większa instalacja, tym większe straty ciepła, jak również tym większe koszty pracy pompy cyrkulacyjnej. W przeciwieństwie do instalacji ogrzewczych, czy chłodniczych tego typu układy pracują praktycznie cały rok, a więc możliwości osiągnięcia oszczędności poprzez wprowadzenia regulacją są tu znaczące.
Zmiana pompy cyrkulacyjnej na wysokosprawną pozwoli nie tylko na redukcję kosztów energii elektrycznej, ale również obniżenia wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną obliczanego w trakcie występowania o świadectwo energetyczne budynku. Z jakimi „zyskami” oszczędności mamy do czynienia? Zależy to w dużej mierze od typu instalacji, mocy pompy oraz charakterystyki regulacji budynku, bądź jej braku. Dla przykładu już w najmniejszych instalacjach tj. domy jedno- czy wielorodzinne napędy elektryczne pomp cyrkulacyjnych nie przekraczają mocy 40 W. Standardem jest tu również okresowe załączanie i wyłączanie pracy pomp za pomocą regulatora czasowego. Analogicznie dla dużych instalacji np. w budownictwie wielorodzinnym moc jednostki napędowej pompy wynosi 100 W lub więcej. Tu jednak w związku z charakterystyką instalacji, jak również wymagań krajowych norm i rozporządzeń, dotyczących zapewnienia stałego przepływu takie pompy pracują niemal przez 24 h, przez 365 dni w ciągu roku. Oznacza to, iż pompa może mieszać wodę przez niemal 8760 godzin w skali roku, chodź ciepło nie zawsze jest nam niezbędne. W celu zapewnienia regulacji instalacji popularnym, bądź często niezbędnym elementem pojawiającym się na pionach rozprowadzających wodę są zawory termostatyczne. Rozwiązanie to pozwala zbalansować rozdział wody w instalacji, nie wpływają jednak znacząco na obciążenia energetyczne stałoobrotowej pompy cyrkulacyjnej. Szczególnie w tego rodzaju instalacjach zastosowanie tzw. pomp elektronicznych (rys. 2) pozwala na niebagatelne oszczędności energii elektrycznej, które stanowią znaczącą wartości w całkowitym cyklu życia urządzenia.

2 Przykładowy profil obciążenia instalacji oraz układu pompowego – zestawienie pracy pompy stałoobrotowej (kolor czerwony) zgodnej z obecnymi przepisami oraz pompy elektronicznej (kolor zielony)

W artykule tym zwróciłem tylko i wyłącznie uwagę na możliwości redukcji kosztów energii elektrycznej pobieranej przez układy pompowe w instalacjach cyrkulacji ciepłej wody. Rzetelne zestawienie kosztów wymaga przedstawienia profilu pracy instalacji oraz wymaganego zapotrzebowania na ciepłą wodę, które jest wartością indywidulaną dla każdej instalacji. Warto jednak zwrócić uwagę, iż pompy elektroniczne nowej technologii nawet pracując na tej samej stałej maksymalnej wydajności gwarantują min 20% oszczędności energii w porównaniu z konwencjonalnymi pompami z silnikiem asynchronicznym. Im większa regulacja związana z dławieniem instalacji jaką zapewniają np. zawory termostatyczne, tym większa korzyść dla pomp z płynną regulacją.
Warto jeszcze zwrócić uwagę, iż większość z obecnie dostępnych na rynku elektronicznych pomp w klasie premium jest 50-60% droższa od standardowej pompy. Pozwala to zazwyczaj na osiągnięcie okresu zwrotu inwestycji w czasie nie dłuższym niż 3 lata. Dodając dodatkowe funkcje, jak: możliwość sterowania temperaturowego, zapewnienie minimalnego przepływu w instalacji, czy wbudowanie regulatorów czasowych zapewnia się pełne dostosowanie pracy pompy do potrzeb instalacji przy jednoczesnej minimalizacji strat ciepła na przesyle wody w przewodach cyrkulacyjnych.

Odpowiedzi udzielił: Bartosz Tywonek
Specjalista ds. technicznych, Dział Marketing Wilo

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2016 2/2016 11/2015