POMPELE DIN INSTALATII DE INCALZIRE Pompele din centralele de termoficare reprezint elemente componente eseniale ale

acestora, deoarece ele asigur circulaia agentului termic (apei calde) ntre surs i

consumatori, participnd astfel cu o cot energetic important la consumul de

energie electric total pe perioada de funcionare a instalaiei. Numrul, poziia i

caracteristicile de funcionare ale acestor aparate se stabilesc n funcie de sistemul

de nclzire adoptat, puterea termic i regimul de funcionare. Prin variaia turaiei

pompelor se poate controla continuu presiunea n funcie de sarcina termic la un

moment dat.

Pe durata de funcionare a unui sistem de nclzire, se urmrete ca, la consumatori,

s se asigure debitele de agent termic corespunztoare condiiilor de confort interior

cerute din faza de proiectare, i n concordan cu parametrii climatici exteriori; din

acest motiv, instalaia trebuie prevzut cu un sistem de reglare calitativ, cantitativ

sau mixt.

Reglarea cantitativ impune o variaie a debitului de agent termic n timpul

funcionrii instalaiei pstrnd constant temperatura agentului termic, i se poate

realiza:

- cu pompe cu caracteristici tehnice diferite (debit i nlime de pompare);

- cu pompe cu turaie variabil, avnd posibilitatea de a modifica debitul i

nlimea de pompare n funcie de necesiti, pentru a minimiza puterea

electric consumat de pomp

Asigurarea debitelor de agent termic, respectiv a debitelor de cldur solicitate de

consumatori, impun asigurarea unei reglri pe traseul reelei de conducte, ntre surs

i consumatori. n funcie de metodele de reglare, adoptate n exploatare,

consumurile energetice sunt destul de diferite. n figura de mai jos sunt prezentate,

spre comparaie, curbele de consum energetic pentru dou metode de reglare: cu

turaie constant i cu turaie variabil, n funcie de diverse procente din debitul

nominal al pompei (maxim).

Consumul de energie in funcie de tipul pompei

Forma unei curbe de consum energetic depinde i de randamentul global al

instalaiei, configuraia reelei de conducte, punctul de funcionare i natura

echipamentului de reglare i comand. Dependena randamentului de variaia turaiei

unei pompe este dat de relaia:

( )5,0

2

112 11

=

nn

De fapt, la majoritatea pompelor, modificarea randamentului se poate neglija la un

domeniu de variaie a turaiei la 1/3 din turaia nominal.

n figura de mai jos se prezint variaia caracteristicilor: H, G, P, ale pompelor

centrifuge cu turaia n, constatnd c prin reducerea cu 20% a turaiei, puterea

absorbit scade cu 50%, iar randamentul pompei rmne neschimbat, de unde

reiese posibiliatea reducerii consumului de energie la pompare prin reglarea turaiei

pompelor.

O dat cu aplicarea procedeelor electronice la acionarea motoarelor electrice,

reglarea turaiei a fost extins n unele ri la scar industrial. Variaia turaiei

motorului de antrenare a pompei se poate realiza cu urmtoarele soluii:

convertizoare de frecven, motoare de curent continuu, controlul tensiunii i cuplaje

cu cureni turbionari. Dintre acestea motorul asincron cu rotorul n scurtcircuit,

asociat cu un convertizor static de frecven cu tiristoare sau tranzistoare de putere

(200 Kw i respectiv 25 kW) formeaz un echipament electric de acionare cu turaie

reglabil n limite largi.

Analiza energetic comparativ a procedeelor de reglare optimizat Eficiena energetic a procedeelor de reglare prezentate se evideniaz printr-un

exemplu de analiz comparativ a funcionrii unei pompe a patru turaii diferite

(vezi figura).

Variaia caracteristicilor pompelor centrifuge cu turaia

Dac ncrcarea maxim este de 350 m3/h la o nlime de pompare de 28 m,

puterea de alimentare va fi de 42,5 Kw. Prin vana de reglare, debitul este redus la

100 m3/h, iar nlimea de pompare crete la 50 m. Puterea necesar de alimentare

scade la 23 kW, la o turaie constant de 1650 ro/min. Curbele de funcionare sunt

marcate cu A-B pe diagrama H-G i cu A-B n diagrama de putere.

Prin utilizarea de pompe cu turaie variabil, reglarea se bazeaz pe meninerea

constant a diferenei de presiune de 8 m H2O ntr-un anumit loc din centrala

termic. Presiunea realizat de pomp va urmri curba D-A, dup cum debitul de

ap crete.

Corespondena cu relaiile de putere este prezentat n graficul punctat din diagrama

de putere. Astfel este posibil compararea necesarului de putere de alimentare a

pompelor n cele dou variante: reglare cu vane i reglare cu turaie variabil. Prin

urmare, dac se cunoate distribuia ncrcrilor pe perioada unui an, se poate

calcula consumul de energie aferent.

Curbele de functionare si necesarul de putere pentru pompa, la turatii diferite

Din analiza efectuat pe cazul prezentat, se constat o scdere a consumului annual

de energie de la 275 064 kWh la 124 173 kWh prin reglarea turaiei, realiznd o

economie de energie de 151 000 kWh, respective de 55%.

Orice modalitate de reglare a turaiei implic pierderi de energie. Pentru a calcula

pierderile de energie n motorul unei pompe aplicnd reglarea debitelor cu ajutorul

vanelor, trebuie luate n considerare randamentul motorului i puterea sa de

alimentare. n cazul reglrii debitului prin variaia turaiei, randamentul sistemului

motor-convertizor de frecven, mai sczut, trebuie corelat cu scderea substanial

a puterii de alimentare.

Pompa analizat n exemplul precedent va fi conectat la un motor standard de 45

Kw. Randamentul unui astfel de motor este 90% i se menine constant pentru valori

ale puterii de alimentare (P) ntre 50% i 100% din valoarea nominal a acesteia

(Pn). Randamentul convertizorului de frecven este de 96% la ncrcare nominal,

fr pierderi suplimentare n motor.

n figura de mai jos este prezentat graficul randamentului n funcie de puterea de

alimentare. innd seama de aceste randamente i de puterile de alimentare

calculate n tabelul 1, se obin pierderile de putere prezentate n tabelul 2. Rezult c

prin procedeul variaiei turaiei, fa de procedeul cu van de reglare, s-a realizat o

scdere a pierderilor anuale de energie de la 30660 kWh la 27243 kWh, adic 11%.

Randamentul motorului pompei functie de putere

Distribuia Vane de reglare Turaie variabil Debitul G

(m3/h) % ore Puterea P

(kW)

Energia E

(kW)

Puterea P

(kW)

Energia E

(kW)

350 5 438 42,5 18615 42,5 18614

300 15 1314 38,5 50589 29,0 38106

250 20 1752 35,0 61320 18,5 32412

200 20 1752 31,5 55188 10,0 17520

150 20 1752 28,0 49056 6,5 11388

100 20 1752 23,0 40296 3,5 6132

TOTAL 100 8760 - 275064 - 124173

Tabelul 1: Puterea de alimentare i consumul de energie al unei pompe n cazul reglrii prin vane, respectiv cu variaia turaiei

Vane de reglare Turaie variabil Debitul

G

(m3/h)

Ore

Puterea P

(kW)

M (%) Pierderi

de

putere

(kW)

Pierderi

de

energie

(kWh)

Puterea

P (kW)

M (%) Pierderi

de

putere

(kW)

Pierderi

de

energie

(kWh)

350 438 42,5 90 4,7 2059 42,5 86 6,9 3022

300 1314 38,5 90 4,3 5650 29,0 85 5,1 6701

250 1752 35,0 90 3,9 6833 18,5 84 3,5 6132

200 1752 31,5 90 3,5 6132 10,0 79 2,7 4730

150 1752 28,0 90 3,1 5431 6,5 74 2,3 4030

100 1752 23,0 90 2,6 4555 3,5 70 1,5 2628

TOTAL 8760 - - - 30660 - - - 27243

Tabelul 2: Pierderile de putere din motor n cazul reglajului prin vane i cu variaia turaiei

Aspectul economic Practica a artat c, costurile de investiie cu instalaiile auxiliare de meninere a

siguranei pompelor cu turaie variabil, reprezint circa 10% din totalul cheltuielilor

de exploatare. Aadar, 90% reprezint consumul energetic pe durata vieii unei

pompe, durat ce se poate estima ntre 15 i 20 ani. De asemenea, trebuie subliniat

c, economia de energie realizat, utiliznd pompele cu turaie variabil, duce la

amortizarea investiiei ntr-un timp relativ scurt.

Orientativ, n diagrama de mai jos se poate calcula economia de energie electric,

prin utilizarea de pompe cu turaie variabil, n funcie de puterea motorului pompei,

raportul G/Gmax i durata de funcionare anual a pompei. Astfel, pentru o putere a

motorului pompei de 15 kW, cu o funcionare a pompei la un debit mediu de 70% din

debitul nominal, pe o durat de 60% din totalul orelor dintr-un an (5300 ore), se

realizeaz o economie de aproximativ 43000 kWh.

Generalizarea utilizrii pompelor cu turaie variabil n sistemele de nclzire este de

preferat, pe de o parte pentru economia de energie, iar pe de alt parte, pentru

fiabilitatea lor.

Economia de energie anuala in cazul pompelor cu turaie variabila