» » » » Энергосбережение в системах водоснабжения

Энергосбережение в системах водоснабжения

Продолжительный режим работы S1В последнее время приобрело популярности слово "энергосбережение". Его часто употребляют, в контексте обсуждения чего либо, требующего значительных материальных и финансовых регулярных вложений. Имеются ввиду затраты на эксплуатацию и обслуживание неких энергопотребителей. Таковыми потребителями большей части электроенергии, вырабатываемой электростанциями являются электродвигатели. Они занимают самый весомый сегмент среди потребителей электроэнергии. Рассматривая отрасль коммунального водоснабжения, можно отметить, что реально потребляемый уровень электроэнергии далек от достаточного. Рост цен на электроенергию заставляет задуматься о реально достаточном уровне потребления последней электродвигателями насосных установок.

Завышеный уровень потребления электроенергии является следствием низкого КПД насосных установок и систем водоснабжения в целом.

Считается, что сегодня относительные затраты на производство некоторого колличества электроенергии вдвое больше, чем затраты на модернизацию оборудования с целью экономии того же колличества энергии.

Как показали многочисленные исследования причин неэффективной работы оборудования – основными факторами, снижающим КПД насосной станции, являются:

  • несоответствие рабочих характеристик (напор и подача) насоса параметрам системы. К тому же, производитель может завлять достаточно высокий уровень КПД для выпускаемых насосных установок, например от 60% до 75% для разных типов насосов.Но, на самом деле, как показывает эксплуатация, реальный КПД различных типов насосных станций находится в пределах 10 – 40%.
  • применение задвижек для регулирования режима работы насоса.
  • выбор насоса "с запасом" — с большими, чем необходимо, параметрами напора и подачи часто делается ещё на стадии проектирования на случай повышения нагрузки на систему при возможном увеличении объёмов водопотребления.
  • износ и коррозия трубопровода, замена труб при ремонте, снижение или увеличение нагрузки на сеть и другие причины...

Для уравновешивания реальных параметров насосов и необходимых характеристик систем водоснабжения, самым простым и наиболее распространенным способом является регулирование потока жидкости в трубопроводе с помощью задвижек. При этом происходит значительное увеличение потребляемой насосом мощности при снижении расхода воды. Как результат – снижение эффективности системы водоснабжения, сокращение срока службы оборудования и т.д.

Исследования возможных методов снижения энергозатрат на эксплуатацию насосных систем показали:

  • замена насосов на современные, более эффективные модели снижает энергопотребление на 1 – 2%;
  • замена электродвигателей – на 1 – 3%;
  • подрезка и замена рабочих колёс – на 10 – 20%;
  • параллельная установка насосов для каскадного регулирования подачи – на 10 – 30%;
  • снижение частоты вращения – на 5 – 40%;
  • регулирование подачи преобразователями частоты (по сравнению с регулированием задвижками) – на 10 – 60%.

Как видим, максимум экономии электроэнергии достигается за счет адаптации параметров насоса под требования системы (замена задвижек на преобразователи частоты или каскадное регулирование подачи насоса), наименьшая — за счёт замены насоса c идентичными (завышенными) характеристиками.

Подведём итоги:

  • при регулировании задвижкой с уменьшением расхода воды КПД насоса уменьшается, а значение напора растет. Следовательно, с уменьшением расхода воды удельный расход электроэнергии быстро возрастает;
  • если регулируем числом насосов, то КПД двигателя и насоса неизменно. Напор из-за уменьшения расхода и потерь в сети снижается, удельные расходы электроэнергии также снижаются;
  • при частотном регулировании электродвигателя КПД насоса и электродвигателя с уменьшением расхода снижаются, напор также снижается, удельные расходы электроэнергии изменяются незначительно.

Следовательно, наиболее экономично — изменение числа работающих насосов; далее — частотное регулирование насосов. Наилучшим решением является увеличение числа насосов и оснащение их частотными преобразователями.

При этом в системах с резко изменяющемся расходом рациональнее использовать частотное регулирование, а в системах с плавным изменением расхода более рационально каскадное регулирование.

Использование задвижек эффективно (в следствии их невысокой стоимости) для мелких насосов, а также когда регулирование производится в течение небольшого числа часов в году т.к. стоимость потребляемой электроенергии мала по сравнению со стоимостью внедрения энергоэффективного оборудования.