В бытовых котлах один циркуляционный насос зачастую работает и для обеспечения циркуляции теплоносителя через теплообменник системы горячего водоснабжения. При таком режиме работы циркуляционные насосы оказываются существенным потребителем электроэнергии в масштабах здания, а для частных домов — зачастую крупнейшим, в сравнении со всеми остальными бытовыми электроприборами.

Обычно циркуляционные насосы, входящие в состав индивидуальных тепловых пунктов, располагаются внутри обслуживаемых зданий. В этом случае к насосам применяются жёсткие требования по уровню звука. Для выполнения этих требований в системах отопления зданий в подавляющем большинстве случаев применяются циркуляционные насосы с мокрым ротором. На текущий момент наиболее востребованным являются стандартные циркуляционные насосы с двумя-тремя скоростями вращения ротора. Насосы данного класса имеют низкий КПД, не превышающий, как правило, 40–50%. Более прогрессивным является применение так называемых «электронных насосов с мокрым ротором», имеющих более высокий КПД (до 75%) и встроенную систему снижения потребляемой мощности при изменении отопительной нагрузки.

Однако по причине высокой стоимости электронных насосов доля их на рынке в Российской Федерации составляет, по оценкам автора, всего около 3%. Несмотря на то, что даже при относительно невысоких тарифах на электроэнергию в России электронные насосы окупаются по разным оценкам в срок от пяти до семи лет, изначальная разница в стоимости препятствует массовому переходу со стандартных на электронные насосы.

При относительно невысокой номинальной мощности циркуляционных насосов (45–2500 Вт) количество эксплуатируемых агрегатов в масштабах страны огромно. По оценкам автора, ежегодно в России реализуется около 2 млн насосов данного типа. Исходя из составляющего десять лет нормативного срока службы насосов, можно сделать вывод о том, что общее количество эксплуатируемых в Российской Федерации насосов данного типа превышает 20 млн штук. Если принять среднюю потребляемую одним насосом мощность равной 150 Вт, то суммарная мощность насосов систем отопления составит 3 ГВт. Это сопоставимо с общей генерирующей мощностью, например, Чернобыльской АЭС, которая на момент аварии составляла 4 ГВт.

Таким образом, переход на электронные насосы позволит существенно повысить энергоэффективность в соответствующей отрасли народного хозяйства. С этой целью был разработан и утверждён Технический регламент Евразийского экономического союза «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств» [1].

Данный регламент распространяется в основном на такое бытовое электрооборудование, как холодильники, телевизоры, стиральные и посудомоечные машины, лампы, вентиляторы и т. п. Под действие регламента также подпадают циркуляционные насосы с мокрым ротором (в том числе встроенные в настенные котлы и прочее оборудование) для отопления и охлаждения с номинальной гидравлической мощностью от 1 до 2500 Вт, то есть подавляющее большинство насосов данного типа. Применение насосов для систем ГВС, имеющих маркировку «Данный циркуляционный насос предназначен только для питьевой воды», вышеозначенным регламентом не нормируется.

Регламент вступает в силу с 1 сентября 2022 года и будет обязательным к выполнению всеми членами ЕАЭС, что уже сейчас подразумевает использование положений регламента при проектировании новых систем.

Автором была проведена оценка соответствия регламенту стандартных и электронных циркуляционных насосов известного европейского производителя. Критерием энергоэффективности циркуляционных насосов является индекс энергетической эффективности Energy Efficiency Index (EEI). Согласно вводимым 1 сентября 2022 года требованиям, величина EEI не должна превышать 0,27. В табл. 1 для примера приводятся результаты расчёта EEI двух насосов по методике, изложенной в регламенте.

Таким образом, рассчитанные значения EEI позволяют сделать вывод, что введённым регламентом будут запрещены к использованию насосы, не оснащённые электронным регулированием и, как следствие, не способные выдать удовлетворительные значения EEI. Методика расчёта индекса предполагает определение среднегодового потребления мощности с учётом различной загрузки насоса по сезонам. При этом расчёт для стандартных насосов производится по максимальной напорной и, соответственно, мощностной характеристикам. Полученные таким образом индексы превышают допустимое значение приблизительно на 80%, соответственно, стандартный циркуляционный насос, максимальный КПД которого составляет примерно 50%, для соответствия регламенту должен иметь КПД примерно в 1,8 раз больший, чем он имеет на данный момент, и его величина будет приближаться к 90%, что недостижимо для данного уровня развития технологий показателем. Таким образом, насосы данного типа (со ступенчатым регулированием числа оборотов) в принципе не могут соответствовать требованиям данного регламента, а значит будут постепенно запрещены к производству и поставке на территории ЕАЭС уже начиная с 2022 года. Хотелось бы ещё раз отметить, что доля стандартных насосов составляет около 97% от общего рынка циркуляционных насосов с мокрым ротором для систем отопления.

Соответствовать регламенту смогут только насосы, оснащённые преобразователем частоты и режимом поддержания переменного перепада давления ∆p-v, который заложен в методику расчёта индекса энергетической эффективности электронных насосов.

Рассчитанные значения индексов для стандартного и электронного насосов показывают, что потенциал экономии электроэнергии при реализации регламента может достигать 70%. Подобные требования введены в странах Европейского союза уже несколько лет назад и полностью исключили использование стандартных циркуляционных насосов.

  

Повышение энергоэффективности насосного оборудования при этом сопряжено с увеличением затрат на его приобретение при строительстве и реконструкции систем отопления. Однако массовое производство электронных компонентов приводит к их удешевлению, и сегодня самый простой электронный циркуляционный насос дороже своего стандартного «аналога» всего на 8–20%.

Итак, введение Технического регламента ЕАЭС «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств» позволит в перспективе существенно сократить энергопотребление циркуляционными насосами с мокрым ротором при незначительном удорожании строительства систем отопления в целом, которое будет окупаться за счёт снижения расходов на электроэнергию в процессе эксплуатации.

Положительный эффект от реализации регламента почувствуют все заинтересованные стороны. Государство получит существенный рост энергоэффективности в масштабах страны, снижение выбросов парниковых газов. Конечные потребители получат экономичные системы циркуляции, в которых отсутствует вероятность возникновения шумов и оптимизирована подача теплоносителя. Проектным организациям будет проще избежать ошибок при подборе насосов, труд монтажников по наладкам систем отопления будет значительно облегчён.

Компании-производители насосов получат мощный импульс для дальнейшего совершенствования электронных насосов и развития производства.