Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 3/2017 vyšlo
tiskem 15. 3. 2017. V elektronické verzi na webu bude ihned. 

Téma: Amper 2017 – 25. mezinárodní elektrotechnický veletrh

Hlavní článek
Problémy elektromobility

Aktuality

MSV 2017 zacílí na Průmysl 4.0, automatizaci, environmentální technologie, dopravu a logistiku Již potřetí se na MSV 2017 upře pozornost na nové trendy průmyslové výroby. Průmysl 4.0 s…

Současné možnosti elektromobility představí AMPER Motion 2017 Největší přehlídka elektromobility v ČR proběhne 21.- 24. 3. na brněnském výstavišti a…

Startuje 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže Odstartoval již 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže E.ON Energy Globe.…

V distribuční soustavě (DS) ČEZ Distribuce, a. s. je vyhlášen kalamitní stav Od 9 h dne 24.2.2017 je vyhlášen kalamitní stav v Karlovarském kraji - okres Karlovy Vary…

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Více aktualit

Technologie měničů frekvence zajišťuje energetickou hospodárnost budov

Danfoss, s. r. o.
 
Většinou pracují skrytě, ale efektivně: čerpa­dla, ventilátory a kompresory hrají význam­nou úlohu v mnoha oblastech každoden­ního života. Musejí den co den spolehlivě pracovat. Bez jejich spolehlivé práce spo­čívající např. ve větrání a chlazení budov by byl náš život dosti obtížný. Veškeré tyto ob­lasti využití vyžadují dokonale pracující čer­padla, ventilátory a kompresory.
 
Již mnoho let neustále rostou ceny energií a v důsledku toho vzrůstá potřeba energetic­kých úspor v průmyslu, obchodu i v jiných oblastech podnikání. Snížení celkových ná­kladů a úspora energií jsou v současné době aktuální jako nikdy předtím, a to právě kvůli drastickému zvyšování cen. A tento růst i na­dále pokračuje.
 
Regulace otáček čerpadel a ventilátorů snižuje energetickou spotřebu a náklady
 
Vlastníci a provozovatelé proto naléha­vě požadují řešení přinášející úspory ener­gií ve výrobních halách, stejně jako v obyt­ných a administrativních budovách. Možnosti úspor energií spočívají rovněž v automatiza­ci technického zařízení budov (TZB). Klí­čovou technologii pro zvýšení energetické účinnosti představuje technika měničů frek­vence. V této době reprezentují nejúčinnější řešení k rychlému a znatelnému snížení spo­třeby energie.
 

Regulace otáček čerpadel a ventilátorů s kvadratickým průběhem zatěžovacího momentu

 
Čerpadla a ventilátory jsou vynikající ob­jekty k docílení energetických úspor. Velký počet těchto zařízení je v současné době vy­užíván rovněž v oblasti TZB. Právě u venti­látorů a rotačních čerpadel, tj. u průtočných strojů s kvadratickou zatěžovací charakteris­tikou, klesá spotřeba energie se třetí mocni­nou otáček.
 
Jedno z rozšířených řešení spočívá v tom, že se tyto stroje s kvadratickou zatěžovací charakteristikou vybaví moderními měniči frekvence, čímž se jejich otáčky optimálně přizpůsobí aktuálnímu výkonu. Je tomu tak proto, že ve většině případů jsou čerpadla a ventilátory TZB dimenzovány na nejhorší případ, což např. u klimatizací znamená di­menzováno na nejteplejší den v roce, ve kte­rém musí pracovat na plný výkon. V celém zbývajícím období pak pracují logicky pou­ze v režimu částečného zatížení. Toto platí analogicky i pro tlaková zařízení ve výško­vých budovách.
 
A právě v tomto případě vstupují do hry měniče frekvence. K tomu se přidává i sku­tečnost, že pořizovací cena měničů stále kle­sá, což činí toto opatření ještě atraktivnějším. Ale pozor – ne všechna čerpadla a ventilátory jsou vhodné pro regulaci otáček.
 

Regulace otáček jako úsporný faktor

 
Abychom se při regulaci otáček čerpadel a ventilátorů nedočkali nepříjemných pře­kvapení, měl by provozovatel ve fázi pro­jektu dbát na to, aby se změnou otáček ne­došlo ke změně polohy pracovního bodu, a v důsledku toho i účinnosti průtočného stroje. K odstranění nehospodárných a kon­traproduktivních opatření je proto nezbytné zvážit všechny aspekty jak z technického, tak také z komerčního a logistického hle­diska. Aby zůstaly náklady a účinnost sou­visející se zavedením čerpadel a ventiláto­rů s regulací otáček v rovnováze, měl by se uživatel při výběru měniče frekvence řídit nejenom nejpříznivější cenou, ale také jiný­mi faktory, kterými jsou především hospo­dárnost a spolehlivost provozu během celé životnosti zařízení.
 

Průběh účinnosti u průtočných strojů

 
Ve starších systémech, ale také v nových zařízeních, se často u čerpadel a ventiláto­rů používají k nastavení tlaku nebo čerpa­ného objemu otočné klapky a škrticí či troj­cestné ventily.
 
Je-li regulace rotačního čerpadla vyko­návána pomocí škrticí klapky, posunuje se na charakteristice čerpadla v důsledku ome­zení průtoku pracovní bod stroje.
 
U průtočných strojů s kvadratickou zatěžovací charakteristikou, klesá spotřeba energie se třetí mocninou otáček
 
V porovnání se jmenovitým pracovním bodem čerpadla dochází pouze k minimální­mu snížení spotřeby energie.
 
Je-li regulace rotačního čerpadla vykoná­vána změnou otáček, posunuje se pracovní bod na charakteristice zařízení. Přitom dochá­zí ve srovnání s regulací škrcením ke snížení spotřebované energie – jak již bylo uvedeno, ve třetí mocnině! Takže např. ventilátor spo­třebuje při polovičních otáčkách pouze osmi­nu energie. Toto platí analogicky pro všech­ny průtočné stroje s kvadratickým průběhem charakteristiky.
 
V grafickém znázornění charakteristik (obr. 1) jsou vedle průběhů čerpadel a za­řízení znázorněny také mezní hodnoty účin­nosti. Jak vlivem regulace škrcením, tak vli­vem regulace otáček dochází k pohybu pra­covního bodu směrem ven z optima účinnosti.
 
Důležitá je nejen cena, ale také hospodárnost a spolehlivost provozu během celé životnosti zařízení
 
Jak již bylo uvedeno, musí se systémy TZB dimenzovat na špičkové zatížení. Vý­sledkem je velký podíl provozu při částeč­ném zatížení. K této skutečnosti musí přihlí­žet výrobci průtočných strojů. Agregáty jsou proto zčásti konstruovány tak, aby bylo do­saženo optimální účinnosti při asi 70 % prů­točného objemu. Z tohoto důvodu by měli uživatelé při dodatečném vybavování provo­zovaných zařízení nebo při výběru průtočné­ho stroje v rámci nové koncepce dbát na op­timum účinnosti a při částečném zatížení si ověřit správnost své úvahy, aby měla taková­to volba pro jejich zařízení smysl.
 

Další optimalizace pracovních bodů

 
V kombinaci průtočného stroje a měniče frekvence se vyskytuje oblast, ve které systém šetří energii. V tomto rozsahu by měl stroj pra­covat po většinu své provozní doby. Je-li příliš velký rozdíl mezi maximálním požadovaným výkonem a průměrným částečným zatížením, musí provozovatel zvolit jiné řešení.
 
V těchto případech se osvědčuje provoz s několika stroji, který rovněž poskytuje zmí­něné výhody. Jako příklad lze uvést zařízení pro zvýšení tlaku či rozvod vody (zavlažovací systémy), vícenásobné ventilátory chladicích věží, sekundární čerpadlové systémy vysky­tující se v chladicích zařízeních nebo čerpací systémy v dálkových rozvodech tepla.
 
Zvažovat optimální účinnost i při částečném zatížení systému
 
Existuje mnoho důvodů pro používání ta­kovýchto konstrukcí. Nejdůležitější důvod spočívá v optimálním nastavení pracovního bodu v závislosti na příslušném požadova­ném výkonu v systému. To může při použití čerpadla, které je dimenzováno na nejhorší případ a pracuje v širokém regulačním roz­mezí, představovat účinnost jen 10 až 20 %. Systémy s více čerpadly mají naproti tomu účinnost i přes 70 %.
 
Proto je důležité použít kaskádní zapo­jení. V tomto případě se investice vložená do přestavby provozovaného zařízení v krátké době vrátí. V případě kaskády čerpadel pra­cuje čerpadlo s regulací otáček po dobu zá­kladního zatížení. Vzrůstá-li spotřeba, zapí­ná měnič frekvence postupně za sebou další čerpadla; tato pak pracují co možná nejblíže svému optimálnímu pracovnímu bodu z hle­diska účinnosti. Regulace čerpadla tak vždy zajišťuje energeticky nejlepší využití systé­mu. Stejným systémem je možné analogicky řídit ventilátory. Příslušné regulátory kaská­dy jsou k dispozici jako externí příslušenství.
 

Konzultace s odborníky

 
Při volbě optimálního řešení s maximální energetickou účinností musí uživatel v kaž­dém případě vyhodnotit, jaké jsou výhody a nevýhody příslušného technického řešení. Přitom je třeba si uvědomit, že s rostoucí kvalitou technického řešení většinou roste i cena. Protože je v současné době pro uži­vatele téměř nemožné znát všechna technic­ká zařízení do nejmenších detailů – a rovněž vzhledem ke zvyšující se složitosti a návaz­nosti všech součástí, je naprosto nezbyt­né si přizvat na konzultaci odborníky a ob­jasnit si s nimi všechny technické výhody a nevýhody.
 
 
Obr. 1. Charakteristiky čerpadla, zařízení a účinností systému
Obr. 2. Specifická spotřeba energie vybraného čerpadla při frekvenční regulaci otáček
Obr. 3. Pro systémy s více čerpadly je ideální kaskádní řazení