Таблицы
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Что же делать в создавшейся ситуации? Путь один — повышать энергоэффективность производства и потребления. В том числе и за счет планомерной замены оборудования на новое, более экономичное. Государственная программа «Энергоэффективность и развитие электроэнергетики» прогнозирует снижение энергоемкости валового внутреннего продукта (ВВП) Российской Федерации к 2020 году на 13,5 %. С одной стороны, цифра не очень впечатляет, если принять во внимание наше отставание от мировых показателей. Однако с учетом изношенности оборудования и она выглядит прорывом. Чтобы добиться такого снижения, как всегда предусмотрены и «пряник» — поощрение инноваций в области энергоэффективности, и «кнут» — ежегодный рост тарифов естественных монополий.
Очевидно, что при заданном росте больше всего пострадают крупные промышленные объекты и ЖКХ, основные потребители электроэнергии (свыше 46 % — промышленность, свыше 23 % — быт и сфера услуг, по данным интернетресурса www.e-apbe.ru). А поскольку значительная ее часть расходуется на содержание инженерных систем зданий и сооружений, сократить расход без кардинальной модернизации всей системы электрои теплоснабжения нельзя.
Например, насосное оборудование, без которого невозможно функционирование инженерных коммуникаций, потребляет до 50 % всей электроэнергии. Ясно, что изменив качество потребления только в этом секторе, можно добиться реальной экономии.
Ее легко подсчитать. Так, для работы в системах отопления и ГВС практически любого здания широко применяются циркуляционные насосы с «мокрым ротором», количество которых в здании может исчисляться десятками. Для удобства расчетов возьмем для примера сравнительно небольшое офисное помещение и рассчитаем потенциальную экономию.
Система отопления помещения
Параметры системы — офисное помещение высокого класса теплоизоляции 950 м2. Требуемая тепловая мощность на 1 м2 — 100 Вт. Общая требуемая тепловая мощность — 950 × 100 Вт = 95 кВт. Температура в подающем водопроводе — 60 °С. Температура в обратном трубопроводе — 45 °С. Разность температур в системе — 60 °С – 45 °С = 15 °С. Расход составит 95/(1,16 × 10) = 5,45 м3/ч. Δр при максимальном расходе (5,45 м3/ч): (радиаторы + трубы/вентили, задано по ТЗ) 1,0 + 2,5 + 3,5 = 7 м.
Возьмем стандартный циркуляционный насос класса энергопотребления «D», которыми оборудованы большинство инженерных систем, требующих модернизации. Произведем несложный расчет и посмотрим, какое количество электроэнергии потребляет данный насос.
Итак, наш насос работает круглый год, то есть 8760 часов. Его мощность составляет 550 Вт. Очевидно, что расход горячей воды нестабилен, поэтому примем, что на максимуме агрегат работает лишь четверть времени, еще четверть — на 75 %, а оставшиеся доли — на 50 и 25 %, соответственно. Для удобства сведем все данные в таблицы.
Вариант 1 – нерегулируемый циркуляционный насос класса энергоэффективности «D»
Выбранный насос — стандартный циркуляционный насос для систем отопления. Условия регулирования — работа по постоянной кривой. Мощность двигателя — 0,55 кВт (550 Вт). Время работы за год — 8760 часов (табл. 1). Энергопотребление (кВт⋅ч) = Потребляемая мощность (Вт) × Время (ч).
Исходя из актуальной среднероссийской цены 3 руб. за 1 кВт⋅ч электроэнергии (она варьируется в зависимости от региона и формы собственности потребителя), получим, что затраты на эксплуатацию одного насоса будут составлять 9234 руб. Уточним, что таких насосов в здании в разных системах может быть не один и не два.
Единственным способом для снижения расходов на обслуживание зданий в текущей ситуации является тотальная модернизация инженерных систем и выбор наиболее энергоэффективных насосов, которые способны обеспечить необходимые потребности системы при минимальном энергопотреблении. До недавнего времени одним из лучших (если не лучшим) в своем классе являлся широко известный циркуляционный насос Grundfos серии UPS, относящийся к классу энергоэффективности «В». Давайте «примерим» его на нашу систему и посмотрим, как изменятся затраты на его эксплуатацию.
Вариант 2 – трехскоростной циркуляционный насос UPS серии 200
Выбранный насос — Grundfos UPS 32-120 F. Условия регулирования — работа по постоянной кривой. Мощность двигателя — 400 Вт. Время работы за год — 8760 часов (табл. 2). Энергопотребление (кВт⋅ч) = Потребляемая мощность (Вт) × Время (ч). Исходя из расчетов видно, что энергопотребление при использовании UPS более чем в два раза меньше, чем при использовании стандартного циркуляционного насоса энергоэффективности класса «D»! Но это не предел, поскольку техническое развитие не стоит на месте, и появляются продукты, способные совершить настоящую революцию на рынке существующих энергоэффективных циркуляционных насосов.
К ним, безусловно, относится новый бессальниковый насос Grundfos серии Magna1, предназначенный для циркуляции воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Он пришел на смену насосам Grundfos серии UPS, зарекомендовавших себя на протяжении многих лет эталоном производительности и надежности.
В отличие от них, Magna1 особо эффективен при работе в системах с переменным расходом. Этот агрегат имеет девять встроенных режимов управления, которые позволяют подобрать наиболее оптимальный режим работы насоса в изменяющихся условиях эксплуатации. Все модели насосов Magna1 соответствуют европейским нормам по энергоэффективности EuP’2015 и относятся к высшему ее классу, превосходя требования EEI4. Заметим, что среднее значение коэффициента энергоэффективности (EEI) для этих насосов до 0,22, что является лучшим показателем в своем классе.
Применение циркуляционных насосов, отвечающих стандарту EuP, позволит сократить энергопотребление до 80 % по сравнению с обычными насосами (класса «D»), представленными на рынке, и свыше 50 % по сравнению с насосами серии UPS.
Вернемся к нашему примеру. Заменим насос в системе циркуляции ГВС на новый Magna1. С учетом требуемых параметров системы в нашем примере необходимо использовать насос Magna 25-120. Оценим его преимущества.
Вариант 3 – высокоэффективный циркуляционный насос Magna1
Выбранный насос — Grundfos Magna 25-120. Условия регулирования — работа по постоянной кривой. Мощность двигателя — 172 Вт. Время работы за год — 8760 часов (табл. 3). Энергопотребление (кВт⋅ч) = Потребляемая мощность (Вт) × Время (ч). Итак, исходя из стоимости одного киловатт-часа энергии в 3 руб., за год насос потребит электроэнергии на сумму 1833 руб., то есть в 2,5 раза меньше, чем даже экономичный насос UPS! Кроме того, усовершенствованная конструкция насоса Magna1 позволяет осуществлять монтаж, управление и оптимизацию системы проще, чем когдалибо прежде. Теперь установить насос на трубопроводе можно еще быстрее и без особых усилий, не применяя специальных инструментов. После включения в сеть насос готов к работе.
Циркуляционные насосы Grundfos серии Magna1 могут обеспечивать оптимальную работу в трех основных режимах, каждый из которых имеет по три рабочие характеристики. Во-первых, это режим пропорционального давления, разработанный специально для компенсации потерь на трение в крупных трубопроводных сетях и обеспечивающий значительную экономию электроэнергии (до 20–30 %) по сравнению со стандартным режимом поддержания постоянного давления.
Режим пропорционального давления имеет три варианта рабочей характеристики (PP1, PP2, PP3), выбор которых определяется потребностями системы. Графики различных вариантов рабочих характеристик для данного режима приведены на рис. 1.
Во-вторых, режим постоянного давления, который оптимален для систем с незначительной потерей давления в распределительных трубопроводах. Для режима постоянного давления также свойственны три варианта рабочих характеристик (CP1, CP2, CP3), графики которых приведены на рис. 2.
И, в-третьих, для систем с постоянным расходом на максимальном или минимальном уровне существует режим постоянной характеристики, когда Magna1 работает как нерегулируемый насос. Графики различных вариантов рабочих характеристик для данного режима приведены на рис. 3.
Таким образом, новый насос Magna1 способен не только без проблем заменить менее экономичное оборудование, но и предоставить потребителю новые возможности при модернизации инженерных сетей без технических сложностей. Подобный подход в условиях непрерывного роста тарифов в свете все более ужесточающихся требований к энергоэффективности ведет к очевидной выгоде и для конечного потребителя, и для эксплуатирующих организаций.
