BME – Grundfos – Rosenberg Szakmai Nap
Energetikai szabályozások hatása az épületekre és az iparra
Tisztelettel köszöntjük vendégeinket! 2016. május 3.
Program
Az EU rendeletek által generált új szivattyú- és motortechnológiák, és azok alkalmazása
Erdei István GRUNDFOS South East Europe Kft.
EuP/ErP - szivattyúkat érintő rendeletek ErP*
* Energy related Products - passzív elemek, amelyek befolyásolják az energiafelhasználást (pl. hőszigetelés)
EuP 641/2009/EK rendelet nedvestengelyű keringetőkre
640/2009/EK rendelet villanymotorokra 547/2012/EK rendelet szivattyúkra
4
Szivattyúk élettartam költségei Nedvestengelyű szivattyúk
Száraztengelyű szivattyúk
641/2009/EK rendelet 6
Mit is jelent az EuP2013 nedvestengelyű keringetőkre 641/2009/EK •
Azok a szivattyúk, amelyek nem teljesítik az „EuP” követelményeket, nem lehet forgalomba hozni.
•
Energiacímkézés megszűnik, helyette az EEI index szerinti osztályozás kerül bevezetésre (adattáblán).
• Az „Energy Efficiency Index” (EEI) követelmény EEI≤0.27 2013. január 1-től, és EEI≤0.23 2015. augusztus 1-től. •
Ezeket a követelményeket csak az elektronikusan szabályozott, állandó-mágneses motorral szerelt szivattyúk képesek teljesíteni !!! 7
EEI index meghatározása
Hőmérséklet éves változása:
H Q x H = max
January 1.
December 31. 25% 50% 75% 100%
Terhelési profil 44
35
15
6
Q
Oszt.
Energy Efficiency Index (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
Üzemidő a fűtési szezon %-ában 8
Energia-megtakarítás / EEI „fejlődés” EEI=0,85 100 90 80
80%
70 60
EEI=0,27
50
EEI=0,23
40
EEI=0,20
EEI=0,17
30 20 10 0 Typical installed circulator
EuP 2013
EuP 2015
Benchmark
MAGNA3
-0,01 EEI = 2-3 % energia-megtakarítás 9
Energia-megtakarítás állandó fordulaton Menetes, max. P1 [W] 70 60 50 43%
40
30 20 10 0 UPS 25-60
Alpha2 25-60
Karimás, max. P1 [W] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
23%
UPS 40-180
MAGNA3 40-180
10
640/2009/EK rendelet 11
EuP a villanymotorokra – 640/2009/EK rendelet IE1…3 az új hatásfok osztályok • Új IE szabvány (International Efficiency class) váltja le az összes nemzeti, és az európai EFF (CEMEP) kategóriákat. • IE3 a legmagasabb, IE1 a legalacsonyabb kategória
12
EuP a villanymotorokra – 640/2009/EK rendelet 2011. június 16-tól csak min. IE2 kategóriájú motorok, és azokkal szerelt berendezések hozhatók forgalomba. 2015. január 1-től 7,5 – 375 kW teljesítmény tartományban csak IE3, vagy frekvenciaváltóval ellátott IE2 motorok, ill. ezekkel szerelt berendezések forgalmazhatók. 2017. január 1-től az előző pontban meghatározott követelmény már a 0,75 – 375 kW tartományra lesz érvényes.
13
Villanymotorok - megtakarítási potenciál
14
IE osztályok bővülése
15
Motortechnológiák IE4 felett ?! Állandó mágneses szinkronmotor beépített frekvenciaváltóval • Motor hatásfok a tervezett „IE5 szinten”?! • IE4 hatásfok a frekvenciaváltóval együtt.
16
Grundfos fejlesztés – SAVER motorok IEC 60034-30-1 (CD) alapján 100% 95%
Hatásfok [%]
90% 85% SaVer total 80%
SaVer motor IE4 2-pole 50Hz
75%
IE3 2-pole 50Hz IE2 2-pole 50Hz
70% 65% 60% 0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
Motor [kW] 17
Piaci részesedés (új felhasználás)– IE hatásfok osztályok szerint 70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
2000
2015 IE0
IE1
IE2
IE3 18
Újratekercselés vagy csere ? • A motorok újratekercselésekor a hatásfok 5-7 %-kal csökken!!!!
• Fő oka a nem megfelelő horony kitöltés.
IE3 motorcsere megtérülése: 180 nap/év min. üzemidővel számolva IE1 motor felújításánál – kb. 1 év IE2 motor felújításánál – kb. 1,5-2 év
19
Hatékonyság növelésének módszerei Szabályozhatóság
Névleges hatásfok növelése
Csökkenő hozadék elve
Egyre bonyolultabbá váló eszközök
• •
Adaptív technikák megjelenítése (öntanuló algoritmusok) Kibővült mérő és diagnosztikai funkciók 20
Intelligens szivattyúk új generációja
E-szivattyúktól…
…a Grundfos iSOLUTIONS technológiáig
Száraztengelyű / nedvestengelyű TPE3 / MAGNA3 • • • •
Karbantartás mentes Alacsony zajszint Vízkőkiválás kritikus Nedvestengelyű ECM technológia
• • • •
TPE3 1- és 3-fázisú SAVER motorral (11 kW-ig) SAVER = IE4 feletti hatásfok, állandó mágneses szinkronmotor QH, 250m3/h 60m Közeghőmérséklet: • MAGNA3; -10 … 110°C, • TPE3 -25 … 120°C (folyamatos) Környezeti hőmérséklet: • MAGNA3 max 40°C, TPE3 50°C alap
•
MAGNA3
TPE3
iSolutions = érzékelők + szabályozás + komplex kommunikációs platform
MAGNA/TPE2000 és TPE3 sorozat Beépített Dptávadóval: - állandó nyomáskülönbség vagy - arányos nyomáskülönbség szab.
Dp
Állandó nyomás
Arányos nyomás
Szivattyú beépített távadóval
1000-es sorozat (TPE1000 és TPE2) – szabad választás Beépített távadó nélkül A távadótól függő szabályozásra: Nyomáskülönbség Kimenő nyomás Arányos nyomás Hőmérséklet szab. Térfogatáram szab. Állandó térfogatáram Állandó görbe Dp
Arányos nyomás
Hőmérséklet szab.
Állandó térfogatáram
p
t
Q
Szivattyú távadó nélkül
Diagnosztika és optimalizálás MAGNA3 / TPE3 szivattyúkkal Rendszer hidraulika • •
Nyomáskülönbség-mérés (közvetlen távadó) Pontosság: 2% (FS) Térfogatáram mérés (számított) Pontosság: 3-5% (FS), görbe 90%-ban
Relatív hiba max. üzemmódban Magna3 32-120 60
Relatív hiba [%]
50
40 1. mérés 30
2. mérés 3. mérés
20 10 0
0
5
10
QInd.mérő
[m3/h]
15
20
Diagnosztika és optimalizálás MAGNA3 / TPE3 szivattyúkkal Optimalizálás trend adatokkal
A.) eset C.) eset B.) eset
Ábrázolja a jellegmezőben a munkapontok múltbeli változását. Valós üzemi tartomány!!!!
A.) eset:
B.) eset: C.) eset:
Q > Qtervezett , beszabályozatlanság, túl nagy alapjel (statikus szab.), alacsony közeghőmérséklet (időjárásfüggő szab.) túlméretezett szivattyú, tervezettnél nagyobb ellenállás (Q < Qterv) Magas alapjel, beszabályozási probléma (FLOWlimit)
Diagnosztika és optimalizálás MAGNA3 / TPE3 szivattyúkkal Rendszer energetika •
Hőmennyiség-mérő (megosztó) funkció: • A mérési pontosság +/-1% és +/-10% között változik az üzemi körülményektől függően. • Külső hőmérsékletmérő (visszatérő ágba) közvetlenül csatlakozik. • Energia mérleg készítéséhez alkalmazható.
Újdonság Munkapont
FLOWADAPT
Üzemi tartomány Megtakarítás a szabályozatlan szivattyúhoz képest
[m]
FLOW LIMIT
Megtakarítás arányos nyomás szabályozáshoz képest Kiegészítő megtakarítás FLOW LIMIT -tel
0
25
50
75
100
[m3/h]
FLOWADAPT egyesíti az AUTOADAPT, valamint a térfogatáramot korlátozó FLOWLIMIT funkciót. A maximális térfogatáram beállításával növelhető az elérhető energiamegtakarítás. A MAGNA3 folyamatosan felügyeli az aktuális térfogatáramot. Kiváltható a térfogatáram korlátozó/ beszabályozó szelep beépítése.
WHAT’S NEW
Új irányítási módok FLOWADAPT / FLOWLIMIT
FLOWADAPT az AUTOADAPT and FLOWLIMIT kombinációja. A FLOWLIMIT kombinálható bármelyik szabályozási móddal. Segítségével korlátozható a max. térfogatáram a rendszerben.
INTELLIGENCE IN THE MAGNA3
FLOWADAPT/ FLOWLIMIT
•
FLOWLIMIT segítségével meghatározhatjuk a szivattyú maximális térfogatáramát.
•
Optimálisan alkalmazható statikus szelepekkel beszabályozott rendszerben.
•
FLOWADAPT = AUTOADAPT + FLOWLIMIT
Before
After
Szabályozási módok áttekintése FLOWLimit funkció
Állandó görbe + FLOWLimit
Példa: Hol hagyható el a statikus beszabályozó szelep MAGNA3 alkalmazásával?
Statikus beszabályozó (fojtó) szelep!!
• • •
Ennek a szelepnek a célja korlátozni a max. térfogatáramot. Ez beállítható a FLOWLIMIT funkcióval is. A hidraulikai beszabályozást nem hellyettesíti a FLOWLIMIT funkció.
Magna 3 – FLOWlimit funkció Kondenzációs kazánok kaszkádkapcsolása
H
Hidraulikus váltó vagy lemezes hőcserélő
•
•
Q1=25%
Q1+2+3+4=100%
Q
•
Példánkban, a méretezési állapotban, az egyes szivattyúk térfogatárama 25%, ami egyenlő a kazánok névleges értékével. Részterhelésnél ez megnő, ami a visszatérő hőmérséklet emelkedését eredményezi. Ez csökkenti a kondenzációs hőnyereséget, és így a hatásfokot.
Magna 3 – FLOWlimit funkció Kondenzációs kazánok kaszkádkapcsolása H
3 kazán üzemel •
Q1=30%
Q1+2+3
Az egyes kazánok térfogatárama a tervezetthez képest 20%-kal megnő.
Q
H
1 kazán üzemel •
Q1=38%
Q
Az egyedüli kazán térfogatárama a tervezetthez képest közel 50%-kal megnő.
Magna 3 – FLOWlimit funkció Kondenzációs kazánok kaszkádkapcsolása - MEGOLDÁS • •
MAGNA3 / TPE3 szivattyúk FLOWlimit funkcióval A beállított térfogatáramot nem lépi túl a szivattyú.
H
Q1=25%
Q1+2+3+4=100%
Q Állandó görbe + FLOWLimit
Magna 3 – FLOWlimit funkció Fűtő / hűtő kalorifer térfogatáramának beállítása – „régen” Motoros szelep Hőcserélő
Beszab. szelep
Visszacsapószelep
Éves villamos energia fogyasztás az új munkapontban:
𝐸𝑣𝑖𝑙𝑙 = 600∙8760 = 6132 𝑘𝑊ℎ 100 Fojtáson létrejövő veszteség: Ph = q ρ g h / (3.6 106) = hidr. telj. (kW) q = térfogatáram (m3/h) ρ = sűrűség (kg/m3) g = grav. állandó (9.81 m/s2) h = szállítómagasság(m) Ph= 22,5 X 1000 X 9,81 X 2,5 / 3,6 X 106= 0,153 kW = 0,34 kW 0,45
Tervezett munkapont Tényleges munkapont (fojtás vagy FLOWlimit nélkül)
Éves energiaveszteség: 0,34 X 8760 = 2978 kWh
Új (beállított) munkapont
Magna 3 – FLOWlimit funkció Fűtő / hűtő kalorifer térfogatáramának beállítása – „most” Motoros szelep Hőcserélő
Visszacsapószelep
Magna 3
H
Valós rendszer görbe
Új munkapont FLOWlimit funkcióval
FLOWlimit érték: 22,5 m3/h
„Megtakarítás” FLOWlimit funkcióval
Q
Szivattyú választás: MAGNA3 80-40 Villamos energia fogyasztás: 2331 kWh/év Régi megoldás: Új megoldás: Különbség:
6132 kWh 2331 kWh 3801 kWh = 62%
Miért osszuk meg a terhelést több gépre ? H [%] n=100% 50%
2.
1.
60% 70%
h=75% 70%
100
60% 50%
3.
n=50%
Állandó nyomáskülönbség vagy kimenő nyomás szabályozásnál a munkapont a fogyasztás csökkenésével egyre jobban balra tolódik, ami jelentős hatásfok csökkenést okoz.
25
50
100
Q [%]
1.
Fordulatszám szabályozás „állandó térfogatáramú” rendszerben.
2.
Állandó Dp-szabályozás változó térfogatáramú rendszerben.
3.
Térfogatárammal arányos Dp-szabályozás változó térfogatáramú rendszerben.
Szivattyúcsoport szabályozás • • •
• • • • •
Hagyományos elrendezés külső szabályozó egységgel. Csoportszabályozó bekerülési és telepítési költsége viszonylag magas. Megtérülés idő nagy térfogatáramok (>100 m3/h) esetén elfogadható.
MAGNA3 kétszivattyús / TPE3 max. négyszivattyús Nincs külső csoportszabályozó Egyes vagy ikerszivattyúk Szivattyúk között vezeték nélküli kommunikáció Irányítási mód: állandó görbe, vagy állandó nyomás GENIair
Grundfos GO
Újdonság
Grundfos GO Teljesen új távirányító koncepció: > szivattyú beállítás > szivattyú adatok > jelentések > adatgyűjtés > szivattyúcsoportok > adat klónozás On-line méretező, és kiváltó szoftver modul.
Meglévő rendszerek – egy felmérés eredménye • 5 év után a beépített elektronikus szivattyúk 80%-a
szabályozatlanul, max. fordulatszámon üzemel!
Üzemeltetők oktatása/képzése ?
42
Megtakarítási potenciál valós létesítményben • Szivattyúk – villamos energia megtakarítás
43
Környezetvédelmi szempontok • Szivattyúk – CO2 emisszió csökkenés
44
Megtérülési idő • Élettartam költség számítás
45
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
