Wytyczne do audytu wykonano w ramach projektu Doskonalenie poziomu edukacji w samorządach terytorialnych w zakresie zrównoważonego gospodarowania energią i ochrony klimatu Ziemi dzięki wsparciu udzielonemu przez Islandię, Liechtenstein i Norwegię ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego oraz Norweskiego Mechanizmu Finansowego. AUDYT NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO POMPY OBIEGOWE O MOCY DO 2,5 kw Wytyczne
POMPY OBIEGOWE O MOCY DO 2,5 kw Pompy tego typu stosowane są w wodnych instalacjach grzewczych, instalacjach klimatyzacyjnych, zamkniętych obiegach chłodniczych. Najczęściej są to pompy wirnikowe, bezdławnicowe z silnikiem elektrycznym. Pompy te od 2005 r. objęto dobrowolnym porozumieniem wprowadzającym system oznakowania klasą energetyczną. Dotyczy on pomp o mocy do 2,5 kw. System oznakowania pomp obiegowych został przygotowany przez Europump (Stowarzyszenie Europejskich Producentów Pomp) przy akceptacji Komisji Europejskiej. W zależności od wyznaczonego wskaźnika efektywności energetycznej pompy klasyfikowane są do kategorii efektywności energetycznej od A najlepsze, do G najgorsze. Poziom odniesienia stanowią pompy klasy D. Klasy sprawności w zależności od wskaźnika efektywności energetycznej pompy: Klasa efektywności energetycznej Wskaźnik Efektywności Energetycznej (EEI) A EEI < 0,40 B 0,40 EEI < 0,60 C 0,60 EEI < 0,80 D 0,80 EEI < 1,00 E 1,00 EEI < 1,20 F 1,20 EEI < 1,40 G 1,40 EEI W celu dalszej poprawy efektywności energetycznej tych urządzeń Komisja Europejska przyjęła Rozporządzenie 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. Rozporządzenie podaje dopuszczalną wartość wskaźnika efektywności energetycznej pomp EEI sprzedawanych na rynku UE. Niniejsze rozporządzenie będzie wdrażane zgodnie z następującym harmonogramem: od dnia 1 stycznia 2013 r. pompy cyrkulacyjne bezdławnicowe wolnostojące osiągają poziom efektywności określony współczynnikiem efektywności energetycznej (EEI), który nie przekracza wartości 0,27 (z wyjątkiem pomp specjalnie zaprojektowanych dla obwodów pierwotnych systemów cieplnych wykorzystujących energię słoneczną oraz pomp ciepła); od dnia 1 sierpnia 2015 r. pompy cyrkulacyjne bezdławnicowe wolnostojące oraz pompy cyrkulacyjne bezdławnicowe zintegrowane z produktami osiągają poziom efektywności określony współczynnikiem efektywności energetycznej (EEI), który nie przekracza wartości 0,23. Na etykiecie pominięto podanie aktualnego zapotrzebowania mocy lub rocznego zużycia energii. Liczba godzin pracy pompy zależy od warunków regulacji instalacji, od położenia geograficznego ogrzewanego obiektu. Zużycie energii elektrycznej przez pompę może zatem znacznie się różnić nawet w przypadku takiej samej geometrii instalacji czy zamontowanej pompy. Obciążenie hydrauliczne pomp, które przekłada się na zużycie energii, nie może być
bezpośrednio porównywane nawet w pompach tego samego typu, ponieważ zależy ono od rodzaju obiegu, w którym urządzenia te są zainstalowane. Możliwe jest ogólne przedstawienie różnic pomiędzy poszczególnymi klasami energetycznymi. Pompę o przeciętnej sprawności energetycznej oznaczono klasą energetyczną D, przyjmując jej zużycie energii jako 100%. Pompa o klasie energetycznej A może zużywać tylko około 30% energii pobieranej przez odpowiadającą jej pompę o klasie energetycznej D. Powszechnie stosowane w instalacjach grzewczych w Europie pompy uzyskały ocenę klasy energetycznej D i E. Zastosowane w pompach obiegowych klasy energetycznej A rozwiązania to m.in.: silnik elektryczny z wirnikiem z magnesami trwałymi sterowany elektronicznie; automatyczna regulacja ciśnienia dostosowana do przepływu. Realizowane sposoby regulacji w pompach obiegowych: linia niebieska praca nieregulowana linia brązowa regulacja ze stałym ciśnieniem linia pomarańczowa regulacja z proporcjonalną różnicą ciśnienia (obliczoną) linia zielona regulacja z proporcjonalną różnicą ciśnienia (mierzoną) Ponadto uzyskane oszczędności zależą od czasu pracy urządzenia oraz obciążenia napędu. Proponuje się przyjmowanie następujących czasów pracy uzależnionych od specyfiki systemu, w którym pompa ma być zainstalowana: instalacje grzewcze: do 5500 h/rok; instalacje chłodnicze (np.: przemysł spożywczy): do 5500 h/rok; całoroczne systemy kondycjonowania powietrza (klimatyzacji) do 8000 h/rok. Średnie obciążenie napędu pompy zwykle kształtuje się na poziomie 40 do 50% mocy nominalnej. Harmonogram pracy przyjęty w metodologii wyznaczania klasy energetycznej pomp tego typu pokazano poniżej. Wydajność, % Udział czasu pracy z daną wydajnością, % 100 6 75 15 50 35 25 44
Należy zwrócić uwagę, że podstawowym warunkiem wykorzystania walorów energooszczędnej pompy obiegowej jest prawidłowe określenie jej rzeczywistych parametrów pracy oraz prawidłowy dobór (właściwe zaprojektowanie). Pompy dobiera się na podstawie objętości czynnika, który należy przepompować oraz wymaganej wysokości podnoszenia. Pompę w instalacji grzewczej można niedowymiarować, gdyż jest ona projektowana na warunki ekstremalne a takie występują średnio od 5 do 8 dni w roku. Niedowymiarowanie pompy o kilka procent daje niezauważalny dyskomfort temperaturowy, ale za to duże oszczędności energetyczne. Nieprzewymiarowanie pompy ma również kluczowe znaczenie dla efektywności energetycznej w układach cyrkulacji ciepłej wody użytkowej. Zbyt duży strumień krążącej ciepłej wody wpływać będzie na wzrost strat ciepła. Stała cyrkulacja ciepłej wody użytkowej powoduje jej dostępność natychmiast po odkręceniu kranu czy prysznica. Pompa cyrkulacyjna musi umożliwić optymalną pracę instalacji, w zmieniających się warunkach hydraulicznych, wynikających z wpływu dynamiki rozbioru c.w.u. na opory przepływu. W instalacjach grzewczych zamkniętych bezpieczniejsze jest zainstalowanie pompy na instalacji powrotnej. W przypadku braku odpowiedniego zabezpieczenia regulacji temperatury kotła, często przekraczana jest temperatura tłoczonego medium. Zainstalowanie pompy na zasilaniu może doprowadzić do awarii pompy w momencie przekroczenia temperatury granicznej czynnika tłoczonego. Zastosowanie pompy klasy energetycznej A z automatyczną regulacją ciśnienia wymaga realizacji pomiaru: różnica ciśnienia mierzona na pompie (regulacja z proporcjonalną różnicą ciśnienia - obliczoną) różnica ciśnienia mierzona w wybranych punktach instalacji (regulacja z proporcjonalną różnicą ciśnienia - mierzoną) EFEKT ENERGETYCZNY Ze względu na opisane wcześniej uwarunkowania związane z eksploatacją pomp obiegowych proponuje się wyznaczenie efektu energetycznego w sposób orientacyjny poprzez porównanie szacunkowego zużycia energii przez dwie pompy o tej samej mocy maksymalnej i różnych klasach efektywności energetycznej. gdzie: Z 1,2 zużycie energii przez porównywane pompy 1 i 2; p współczynnik średniego obciążenia (zazwyczaj 40 50% P max ); P max moc maksymalna pobierana (wg danych producenta); t czas pracy pompy, h/rok; EEI współczynnik efektywności energetycznej pompy 1 i 2 zależny od klasy energetycznej urządzenia (wg danych producenta). (1) Szacunkowy efekt energetyczny wynosi: (2)
ANALIZA EKONOMICZNA Zaleca się prowadzenie analizy ekonomicznej dla przedsięwzięć związanych ze stosowaniem pomp obiegowych klasy energetycznej A w oparciu o analizę kosztów w cyklu życia urządzenia. W takim przypadku znaczenie ma czas życia pompy. W raporcie Komisji europejskiej EUP Lot 11: Circulators in buildings określono średni czas życia pomp cyrkulacyjnych na 10 lat. Sposób obliczeń i wyniki proponuje się przedstawić w formie tabeli: Lata (n) koszty nabycia koszty energii koszty inne przepływy pieniężne - suma przepływy zdyskontowane K n, PLN K en, PLN K i, PLN CF=Σ K CF/(1+i) n Pompa istniejąca lub nowa w klasie energetycznej innej niż A (1) 0 1 n LCC 1 = suma przepływów zdyskontowanych Pompa w klasie A (2) 0 1 n LCC 2 = suma przepływów zdyskontowanych Δ LCC = LCC 2 LCC 1 gdzie: K n koszty nabycia (zakup, transport, montaż), PLN/rok; K en średni koszt energii, PLN/rok; K en = c e *Z; c e średnia cena energii, PLN/kWh; K i koszty inne np.: konserwacja, PLN/rok. Wartość ujemna LCC świadczy o mniejszych kosztach ponoszonych w cyklu życia pompy w klasie energetycznej A. W przypadku analizy dotyczącej wymiany pompy pozycja koszty nabycia dla urządzenia istniejącego K n = 0. Koszt urządzenia Jednostkowy koszt zakupu pompy obiegowej w euro na kilowat mocy zainstalowanej (moc maksymalna pompy) pokazano na poniższym rysunku. Wykres ten sporządzono w oparciu o dostępne cenniki producentów pomp. Typoszereg rozpatrywanych pomp dotyczył urządzeń w zakresie mocy od 35 W do 1550 W (moc maksymalna). Koszty związane z montażem pompy można przyjąć na poziomie 5% kosztów zakupu.