envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa

Advertisement











Stefan Przeworski

 

     Niniejszy artykuł ma na celu zwrócenie uwagi na istotne, a często pomijanie aspekty eksploatacji instalacji w budynkach, bezpośrednio związane z wielkością zużycia energii i generowaniem kosztów.

 

 

2013-05-38-1

 

 

     Trudno dziś wyobrazić sobie budynek funkcjonujący bez pomp obiegowych. Wszystkie nowoczesne instalacje wymagają urządzeń, które wytwarzając niewielką różnicę ciśnień, zapewniają stałą cyrkulację czynnika roboczego. Pompy obiegowe stosuje się więc powszechnie i często w dużej liczbie. Na przykład w średniej wielkości budynku użyteczności publicznej pracuje ich zwykle kilkadziesiąt. Kwestie związane ze sprawnością pomp obiegowych oraz czasem ich pracy, bezpośrednio przekładające się na poziom zużycia energii, nie mogą więc być bagatelizowane

 

 

Co wpływa na sprawność?

 

     Pompy obiegowe pracujące w instalacjach to przeważnie pompy odśrodkowe. Ich historia sięga przeszło 150 lat, mogłoby się więc wydawać, że wiemy o nich wszystko. Jeżeli chodzi o konstrukcję, teorię i zastosowania – raczej tak jest. Konstruktorzy i projektanci instalacji tworzą coraz doskonalsze modele, łączące osiągnięcia inżynierii materiałowej oraz doświadczenia zebrane przez lata produkcji i eksploatacji pomp. Jednak codzienność pokazuje, że nawet 150 lat doświadczeń nie chroni przed popełnieniem błędów, mających wpływ na straty mocy.

 

 

 

 

     Dlatego przypomnę, że sprawność pomp może być ograniczana przez straty mocy wynikające z następujących czynników:

  • strat hydraulicznych spowodowanych oporami przepływu przez wirnik i dyfuzor pompy oraz innych zjawisk, np. kawitacji;
  • strat hydraulicznych spowodowanych nieprawidłową zabudową;
  • oporów mechanicznych tarcia w łożyskach pompy;
  • oporów mechanicznych tarcia w uszczelnieniu pompy (tzw. dławicy);
  • zużywania mocy do napędu wentylatora silnika.

 

 

Straty hydrauliczne

 

     Producenci pomp, walcząc o rynek, dbają o jak najmniejszą energochłonność swoich produktów. Stosują w tym celu wymyślne metody projektowania i modelowania geometrii elementów pompy. Technologie materiałowe i produkcyjne nie pozostają w tyle, wydawałoby się więc, że otrzymujemy produkty doskonałe. Tak jest w momencie, gdy pompy opuszczają fabrykę. Gdy zestawimy ze sobą dokumentacje porównywalnych typów pomp różnych producentów, zobaczymy jedynie minimalne różnice w sprawności tych urządzeń, ale po zamontowaniu pomp w obiekcie, będzie już gorzej – nie osiągną one zadanych parametrów albo wykażą wyższe zużycie energii. Przyczyną takiego stanu rzeczy mogą być opisane poniżej czynniki.

 

Zły dobór pompy do instalacji

     Każda pompa jest polecana do konkretnej instalacji, o określonej charakterystyce przepływów i oporów hydraulicznych. W tym zakresie osiąga najwyższą sprawność. Jeżeli jest źle dobrana, będzie pracować, ale z dużo niższą sprawnością, a więc przy większym zużyciu energii. Różnorodność oferty producentów jest tak duża, że w tym przypadku możemy mówić tylko o niechlujstwie lub niewiedzy projektanta.

 

Zła regulacja prędkości pompy

     Charakterystyka sprawności pompy jest dopasowana do zakresu prędkości obrotowych założonych przez producenta. Zmuszanie pompy do pracy poza tym zakresem to istotny błąd. Spotyka się jednak instalacje, w których pompa stałoobrotowa jest używana jako pompa z regulacją prędkości w zakresie 0-100% przy pomocy falownika. Innym, często spotykanym grzechem jest dobieranie pomp zmiennoobrotowych „na styk”. Wymusza to ciągłą pracę takiej pompy z maksymalną nastawą obrotów lub ciśnienia spiętrzenia (zależnie od sposobu regulacji), a to z kolei powoduje wzrost zużycia energii przez pompę i ogranicza jej trwałość. Zapomina się, że nawet najlepiej zaprojektowane pompy zmiennoobrotowe osiągają maksimum sprawności na ogół między ½ a ¾ parametrów maksymalnych.

 

Lekceważenie problemu ciśnienia napływu

     Producenci podają dla pomp minimalną wartość ciśnienia napływu, tj. ciśnienia mierzonego w króćcu ssawnym pompy. Chodzi tu przede wszystkim o wyeliminowanie kawitacji, która prowadzi do spadku sprawności i nadmiernej hałaśliwości pompy, a także zagraża mechanicznym zużyciem wirnika i dyfuzora przez powstawanie wżerów kawitacyjnych. Sposobem na ochronę przed kawitacją teoretycznie może być zabezpieczenie przed suchobiegiem, ale pod warunkiem, że jest zabudowane we właściwym punkcie instalacji, a nastawa wyłączenia pomp odpowiada minimalnemu ciśnieniu napływu określonemu przez producenta. I z tym niestety bywa różne. Częstym przypadkiem jest np. niezrozumienie różnicy między ciśnieniem statycznym instalacji a ciśnieniem napływu do pompy. Powszechny jest także argument: „tak się zawsze nastawiało” oraz całkowite zlekceważenie wskazań zawartych w dokumentacji urządzeń. Jeżeli dotyczy to instalacji, w której pompy są zamontowane w najniższym punkcie budynku, np. w węźle c.o. lub zespole wytwornic wody lodowej umieszczonych w piwnicy, to zazwyczaj nie powoduje to większych problemów. Spadek ciśnienia w instalacji do wartości zadziałania zabezpieczenia przed suchobiegiem na ogół wiąże się z potężnym wyciekiem i zalaniem części budynku, a więc można dowiedzieć się o awarii zanim zagrozi ona pompom. Sprawa jest poważniejsza w odniesieniu do instalacji, w których pompy zamontowano w najwyższym punkcie budynku – wytwornice wody lodowej lub kotłownia gazowa są na dachu. Rozwiązania te, korzystne z punktu widzenia eksploatacji i bezpieczeństwa, są coraz częściej stosowane, ale ich wadą jest możliwość występowania problemów z ciśnieniem na pompach. Użytkownicy mają skłonność do obniżania ciśnienia statycznego instalacji w najniższym punkcie (obniżania ciśnienia na grzejnikach czy klimakonwektorach), a to prowadzi do sytuacji, gdy ubytek nawet niewielkiej ilości czynnika może obniżyć ciśnienie na pompach poniżej dopuszczalnej granicy.

 

Brak konserwacji pomp

     W trakcie eksploatacji na wirniku i dyfuzorze osadów stopniowo osadza się kamień. Powoduje to utratę gładkości powierzchni oraz zmianę geometrii tych elementów, czyli pogorszenie parametrów, które decydują o stratach hydraulicznych. Do rzadkości należą konserwatorzy, którzy np. przy okazji płukania wymienników sprawdzają stan wewnętrzny pompy. Sprawność pompy może także obniżyć osadzenie się kamienia na elementach zaworów zwrotnych.

 

Zła zabudowa

     W obszarze zabudowy mamy czasem do czynienia z „radosną twórczością” monterów i konserwatorów, prowadzącą do istotnych strat hydraulicznych. Do najczęściej spotykanych błędów należą:

  • ograniczenie światła kanału ssawnego lub tłocznego przez zastosowanie w złączach kołnierzowych ręcznie wycinanych uszczelek o niewłaściwym kształcie lub wymiarze otworu; również mimośrodowe ułożenie uszczelki może dać taki efekt;
  • niestaranny montaż złącz kołnierzowych z przesunięciem mimośrodowym kołnierzy;.
  • nadużywanie złączek redukcyjnych przy złączach gwintowanych;
  • stosowanie niewłaściwych kołnierzy od strony instalacji.

 

(...)

 

 

2013-05-40-1a

 

 

O stratach mechanicznych, stratach mocy na napęd wentylatora, zużyciu energii w czasie pracy pomp można przeczytać w PI 05/2013.

 


 

pi