Μελέτη εξοικονόμησης ενέργειας και ανάλυση κύκλου ζωής (LCC) αντλίας ελεγχόμενη από inverter και αντλίας σταθερών στροφών

Abstract

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία έγινε ενεργειακή σύγκριση δύο μοντέλων κυκλοφορητών. Έναν συμβατικό σταθερών στροφών και έναν αντίστοιχο ηλεκτρονικό υψηλής ενεργειακής απόδοσης μεταβλητών στροφών. Επίσης πραγματοποιήθηκε μια ανάλυση του κόστους κύκλου ζωής των κυκλοφορητών (Life Cycle Cost – στο εξής LCC) σε ένα εύλογο βάθος χρόνου λειτουργίας. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται εν τάχει οι κατηγορίες φυγοκεντρικών αντλιών ανάλογα το είδος της ροής. Επίσης στην συνέχεια του κεφαλαίου αναλύονται τα βασικά μέρη των αντλιών. Στο δεύτερο και τρίτο κεφάλαιο αναλύονται τα χαρακτηριστικά των κυκλοφορητών με έλεγχο στροφών και η ενεργειακή κατανάλωση αυτών. Επίσης παρουσιάζονται οι τρόποι λειτουργίας τους και οι τρόποι λειτουργίας τους. Τέλος αναφέρονται τα περιθώρια εξοικονόμησης ενέργειας και οι βασικοί τρόποι μείωσης της παροχής που οδηγεί σε αυτήν. Έπειτα η δομή της εργασίας έχει τρείς ενότητες. Στην πρώτη ενότητα έγιναν μετρήσεις και προσομοιώθηκαν τα αποτελέσματα με τις χαρακτηριστικές καμπύλες που μας δίνει ο κατασκευαστής. Αποδείχτηκε η ορθότητα των θεωρητικών μεγεθών με τα μεγέθη που μετρήθηκαν στην εγκατάσταση μας όπως είναι για συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας (παροχή και μανομετρικό) η ισχύς, ο υδραυλικός βαθμός απόδοσης και οι στροφές λειτουργίας. Στην δεύτερη ενότητα έγιναν μετρήσεις κατανάλωσης ενέργειας του εκάστοτε μοντέλου κυκλοφορητή. Για την πληρότητα της μελέτης παρουσιάστηκαν ξεχωριστά οι δύο περιπτώσεις που συναντώνται συχνότερα στην πράξη: αυτονομία θέρμανσης (μονοσωλήνιο σύστημα) και κλασικό σύστημα (δισωλήνιο σύστημα). Είναι αναγκαίος αυτός ο διαχωρισμός στην μελέτη λόγω της διαφορετικής απαίτησης των συστημάτων αυτών σε παροχή στην διάρκεια του χρόνου. Στην τρίτη ενότητα έγινε ανάλυση κύκλου ζωής (LCC) των δύο μελετώμενων μοντέλων σε χρονικό ορίζοντα 15 ετών. Βασιζόμενοι σε παραδοχές από την ελληνική πραγματικότητα οι κύριοι παράγοντες που ελήφθησαν υπόψη στην ανάλυση κύκλου ζωής είναι το κόστος εγκατάστασης των κυκλοφορητών, το ετήσιο κόστος καταναλισκόμενης ενέργειας, το κόστος συντήρησης και το ενδεχόμενο κόστος επισκευής. Με βάση τα αποτελέσματα που των προσομοιώσεων, υπολογίστηκε ο χρόνος απόσβεσης της επένδυσης μας συνυπολογίζοντας και την αυξημένη τιμή μιας αντλίας ελεγχόμενη από μετατροπέα στροφών (inverter) σε σχέση με μία συμβατική αντλία.

In this thesis made energy comparison of two models of circulators . A conventional constant speed and an electronic energy efficient variable speed . Also performed an analysis of the life cycle cost of circulators (Life Cycle Cost - hereinafter LCC) to a reasonable depth uptime. The first chapter presents briefly the types of centrifugal pumps depending on the type of flow . Also the rest of the chapter analyzes the main pump components. In the second and third chapter analyzes the characteristics of pumps with speed control and energy consumption thereof. There are also several modes and ways of functioning. Finally out the scope for savings and basic ways of reducing the supply leading to it. Then the structure of work has three sections. In the first section , measurements and simulated results with the characteristic curves gives us the manufacturer. Proved the correctness of the theoretical sizes with sizes measured in our establishment as a given operating point (flow and head) the power , the hydraulic efficiency and operating speed. In the second section , measurements of energy consumption of each model pump. For completeness of the study were presented separately the two cases most frequently encountered in practice : central heating ( one-pipe system) and classic system ( two-pipe system ) . It is necessary to separate the study due to the different requirements of these systems to provide over time. The third section was a life cycle analysis (LCC) of the two studied models in time horizon of 15 years . Based on assumptions from the Greek reality the main factors taken into account in life cycle analysis is the cost of installing pumps , the annual cost of energy consumption , maintenance costs and the potential cost of repair. Based on the results of the simulations , the estimated payback time and our taking into account the increased value of a pump controlled by a speed converter (inverter) compared with a conventional pump.