A energiaosztályú szivattyúk a háztartásokban

2008/7-8. lapszám | Balkó Imre |  2074 |

Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Nemrég még az energiatakarékosság státusszimbólumának számított, ha egy szivattyú viselhette az „A” energiaosztályhoz tartozás előkelő címkéjét. Ezt a laikusok számára is könnyen érthető jelzésrendszert a háztartási gépektől vették át az európai szivattyúgyártók aktív szorgalmazására. Az új technológiának nagyobb a beruházási költsége, mint egy hagyományos szivattyúnak, emiatt először nagyobb, karimás csatlakozású méretekben hozták létre őket. Mostanra azonban a piacon elérhetővé váltak a legkisebb méretű lakóegységek fűtési és hűtési rendszereihez igazodó menetes kötésű szivattyúk is.

Milyen technológia teszi lehetővé ezt a műszaki színvonalat?

Az „A” energiaosztályhoz tartozó szivattyúk kivétel nélkül állandó mágneses motorú, elektronikusan kommutált (szénkefe nélküli), egyenáramú motorral készülnek. A működési elvük végtelenül egyszerű. Egy tengelyen csapágyazott nagyon erős állandó mágnes körül megforgatják a mágneses erőteret. Mivel a belül lévő mágnes pólusai mindig a körülötte lévő erőtér ellentétes pólusaihoz szeretnének csatlakozni, ezért a belső mágnes kénytelen ugyanolyan fordulatszámmal forogni, mint a körülötte pörgő erőtér. Ennek az egyszerű elvnek a magas hatásfokú megvalósításához azonban szuper erős mágnesek kellettek, a forgórészbe beépített stroncium-ferrit mágnesek gyártási technológiájának a megfelelő szintre kellett fejlődniük.

A külső elektromágneses erőtér forgatása ráadásul kis helyigényű, bonyolult elektronikát igényel. A viszonylag kis szivattyúteljesítmény miatt az elektronika tervezése során nagy hangsúlyt fektetnek arra, hogy lehető legkisebb legyen a szabályozás saját energiafogyasztása. A szivattyúkat 230 V 50 Hz-es váltóáramról kell megtáplálni, amit azonban egy kompakt felépítésű egyfázisú egyenirányítón keresztül vezetnek a motor állórészéhez. A létrejött egyenáramot folyamatosan váltakozva vezetik az állórész kettő pár, egymáshoz képest geometriailag 90 fokkal elforgatott, elektromágneses tekercseinek egyikéhez. A váltakozás sebessége meghatározza a forgórész fordulatszámát, azaz a külső erőtér 90 fokos továbbfordulásának sebességét. Az egyenirányított szinuszhullám egy részének elektronikus úton történő „levagdosásával”, feszültégének ki-bekapcsolásával pedig a motorteljesítményt változtatják. A motorok rendelkeznek hővédelemmel, rövidzárlat, túláram, túlfeszültség és alacsony feszültséggel szembeni védelemmel is. A vonatkozó szabványoknak történő megfelelés érdekében a beépített EMC filter integrált része a berendezésnek.

Státusszimbólum vagy valós szükséglet?

Korábban csak környezettudatosságra, bölcs előrelátásra vagy sznobizmusra lehetett apellálni, azonban az energiahordozók árának ijesztő megiramodását látva ma már mindenki lázasan töri a fejét, hogy milyen műszaki megoldásokkal járhatna jobban vagy, legalább kevésbé rosszul. Igaz, hogy az új technológiának még nagyobb a beruházási költsége, mint a hagyományos szivattyúknak, de a különbség már a mai árakon is többszörösen megtérül az alacsonyabb működési költségben a szivattyú élettartama során.

Mekkora megtakarítás várható?

A szivattyúk működése közben két tipikus üzemi terhelésfajta lép fel.

- A szállított térfogatáram és nyomásesés üzem közben nem változik (állandó munkapontban történő üzem).
- A szállított térfogatáram és nyomásesés üzem közben változik (változó munkapontban történő üzem).

Az állandó munkapont ismeretében a megfelelő szivattyú könnyen kiválasztható. A következő táblázatban a különböző szivattyúfajták ideális munkapontjaiban elvárható legjobb hatásfokokat összesítettük (1. táblázat).

Időrendi sorrendben tekintve a száraztengelyű szivattyúkat követték a hagyományos aszinkron motoros nedvestengelyű szivattyúk, amit most az állandó mágneses motor követ. Családi házas méreteknél a száraztengelyű szivattyúk nem jöhetnek szóba magasabb zajszintjük és gondozásigényük miatt, és mivel jelenleg csak nagyobb méretekben léteznek ami nagy kár, mivel azoknál számíthatnánk a legmagasabb hatásfokra. Az aszinkron forgórészű, háromfokozatú nedves tengelyű szivattyúk közül választva alacsonyabb hatásfokra kell számítanunk. Sajnos ez az ára annak, hogy az ilyen szivattyúk minimális zajjal és karbantartásmentesen üzemelnek. A korábbi villanyáram árak mellett azonban ez évtizedekig megfelelt mindenkinek. Az újonnan kifejlesztett állandó mágneses motorú szivattyúk, végre elég magas hatásfok mellett működnek, halkan és teljesen gondozásmentesen. Ez az új technológia azonban csak a mostanáig elterjedten használt nedvestengelyű szivattyúkkal összehasonlítva nyújt kb. 7% megtakarítást.

Az új technológia akkor kezd el igazán dolgozni, amikor változó munkapontokban, részterhelésen üzemelhet. Termosztatikus szelepekkel ellátott kétcsöves rendszerekben van erre szükség, ahol hosszú csőhálózathoz csatlakoznak a berendezések. Egy modern családi ház fűtése tipikusan ilyen. Egy jól méretezett fűtési rendszer Magyarország éghajlatán átlagosan 40%-os részterhelésen üzemel. A szivattyúnak teljes teljesítményen kell működnie, amíg a termosztatikus szelepek teljesen nyitva vannak. A szelepek részleges záródásakor a rendszerben keringő térfogatáramnak csökkennie kell. A szivattyú és a termosztatikus szelepek közötti csőszakaszokon ilyenkor biztosan csökken a nyomásesés. A szelepeken ekkor állandó vagy enyhén csökkenő nyomásesést kívánatos hogy szabályozni tudjanak és hangtalanul működhessenek. A szivattyúnak ezt érzékelnie kell, hogy megfelelő mértékben csökkenthesse a teljesítményét.

Az energiafogyasztás csökkenése ilyenkor arányos nyomáskülönbség automatikus szabályozásával jön létre. Ez azt jelenti, hogy nagyobb térfogatáram esetén nagyobb nyomáskülönbséget szabályoz a szivattyú, mint amikor a térfogatáram közelít a nullához. Mindehhez nem használ nyomáskülönbség mérést, helyette a forgórész fordulatszámából és a villamos teljesítményfelvételből számolja ki a beállítási értéket.

Az állandó mágneses motorú szivattyúk jelentős, akár 60%-os energia megtakarítást is képesek megvalósítani, a hagyományos háromsebességű aszinkron-motorú háromfázisú szivattyúkhoz, sőt akár a frekvenciaváltóval ellátott aszinkron-motorú szivattyúkhoz képest is. Ezen felül ezek a szivattyúk széles működési tartományban alkalmazhatók. A beállítási paraméterek nagy választéka lecsökkenti a kivitelező helytelen szivattyúválasztásból eredő kockázatát. A szivattyú biztosítja a rendszer zajtalan működését, nincsenek többé zajos radiátorszelepek. A hidraulikai egyensúly gyorsan beállítható, és nyugodt üzem biztosítható különböző üzemállapotok vagy különböző üzemmódok mellett. Általánosságban, a szivattyúk külső szabályzó nélkül alkalmazhatók a különféle hidraulikai rendszerekhez.

A szivattyúknak általában három, gyárilag beprogramozott arányos nyomáskülönbség jelleggörbéjük van: egy 50 W legnagyobb teljesítményű háztartási méretű szivattyú esetén például 4,5 m, 3,5 m és 2,5 m. Ugyanez a szivattyú csak 7 W-ot fogyaszt a legkisebb beállításnál, nulla térfogatáram mellett. A szivattyúk működhetnek állandó teljesítményű üzemmódban is, három előre beállított értéken, ami a klasszikus, aszinkron motoros háromfokozatú szivattyúk működési módját utánozza.

A lehetséges beállítások:
- névleges teljesítmény,
- névleges teljesítmény 2/3-a,
- névleges teljesítmény 1/3-a.

Teljesítmény a térfogatáram függvényében

A háztartási méretű új szivattyúk létrehozásakor a legfontosabb szempontok közé tartozott a könnyű kezelhetőség, és kivitelezőbarát kivitel.

- Kezelésük ezért egyetlen nyomógombbal történik.
- A klasszikus háromfokozatú szivattyúkkal azonos módon szerelhetők a hidraulikai rendszerbe, különleges szerszámokra nincs szükség.
- A villamos hálózatra kötésük után automatikusan indíthatók, további üzembe helyezésre nincs szükség.

 

1. táblázat: Különböző szivattyúfajták ideális munkapontjaiban elvárható legjobb hatásfok.
	Száraztengelyű szivattyúk	Nedvestengelyű, háromfokozatú aszinkron motoros szivattyúk	Nedvestengelyű, állandó mágneses motorú szivattyúk
Villamos motor legjobb hatásfoka	80%	55%	70%
Szivattyú legjobb hatásfoka	47%	47%	47%
Szivattyú+villamos motor legjobb összhatásfoka	38%	26%	33%

 

Az állandó mágneses motorú szivattyúk jelentős energia megtakarítást nyújtanak, ezáltal hasznosabbak a környezet számára az azonos méretű hagyományos nedvestengelyű szivattyúkhoz képest. Magasabb hatásfokuknak, okos nyomáskülönbség szabályozásuknak és egyre csökkenő áruknak köszönhetően megfelelnek a legszigorúbb EU előírásoknak, az „A” energiaosztálynak és felhasználóik pénztárcájának is. Mára az energiatakarékosság szimbóluma lett belőlük, hogy holnap hétköznapi használati tárggyá válhassanak.

---