Bei der Entwicklung von HVAC Kreiselpumpen stand bei den Konstrukteuren bislang der höchste Wirkungsgrad im Fokus. Aufgrund der großen Anforderungsunterschiede bei Durchsatz und Druck in HVAC Systemen wurde in Xylems neuem White Paper untersucht, wie Pumpeneinheiten diesen unterschiedlichen Anforderungen nicht nur im Hinblick auf den optimalen Wirkungsgrad, sondern auch auf den optimalen Wirkungsbereich, einer so genannten „Effizienzinsel“, gerecht werden können.
„Bei der Überarbeitung unserer Pumpen wurde uns klar, dass unsere Kunden bei den meisten Anwendungen unterschiedliche Anforderungen haben“, erklärt Chris Johnson, Leiter von Global Engineering, Centrifugal Pumps, bei Xylem. „Bei herkömmlichen Pumpenkonstruktionen wird ein hoher Wirkungsgrad angestrebt. Aber im Kontakt mit Kunden, die Energie sparen wollen, indem sie ihre Ausrüstung an unterschiedliche Anforderungen anpassen und diese über drehzahlvariable Antriebe besser steuern möchten, wurde uns klar, dass wir Pumpen entwickeln müssen, die über einen großen Bereich effizient arbeiten.“
Laut Johnson bietet der Wechsel von einem optimalen Wirkungsgrad zu einem optimalen Wirkungsbereich klare Vorteile, da hierbei mit einbezogen wird, dass die meisten Systeme unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt werden und selten mit ihrem optimalen Leistungsgrad arbeiten.
„Wir erkannten im Verlauf unseres Designprozesses und beim Testen der Prototypen, dass ein White Paper erforderlich war“, fährt Johnson fort. „Daher arbeiteten wir daran, Pumpen zu entwickeln, die über einen breiten Bereich eine hohe Effizienz bieten. Das traditionelle Design mit einem optimalen Leistungsgrad bei konstanter Geschwindigkeit gehört der Vergangenheit an.“
Was ist eine Effizienzinsel?
Eine Effizienzinsel ist der Bereich, in dem eine Kreiselpumpe optimal arbeitet. In einem Diagramm wird der Bereich durch folgende Grenzen definiert:
– Maximale Leistung Flügelraddurchmesser
– Minimale Leistung Durchmesser
– Iso-Effizienzlinien
„Da die Iso-Effizienzlinien der breiten Effizienzflächen auf der Leistungskurve rund sind und an Inseln erinnern, haben wir den Ausdruck ‚Effizienzinsel‘ geprägt“, erklärt Johnson weiter. „Im Grunde handelt es sich hierbei um einen größeren optimierten Bereich für die Pumpenleistung.“
Dieser breite Leistungsbereich schließt den laut ANSI/HI bevorzugten Betriebsbereich von 70 bis 120 Prozent des optimalen Wirkungsgrads ein und stellt auch beim Optimieren der Flügelräder eine hohe Effizienz sicher.
Große Effizienzinseln führen zu Kostenreduktionen
Im White Paper werden die Betriebskosten eines Krankenhauses und einer Schule untersucht, und es zeigt sich, dass in beiden Fällen, bei denen ein System entwickelt oder so umgebaut wurde, dass eine größere Effizienzinsel entstand, eine Reduktion der Kosten erreicht wurde.
Besonders bemerkenswert sind natürlich die geringeren Betriebskosten, aber der Bericht kommt weiterhin zu dem Schluss, dass ein Schwerpunkt auf Effizienzinseln zudem dazu führen kann, dass in bestimmten Fällen kleinere Pumpen oder Antriebe installiert werden können. Außerdem könnte hierdurch der Einsatz drehzahlvariabler Antriebe gefördert werden, die auf das Jahr umgerechnet im Vergleich zu Antriebseinheiten mit festen Drehzahlen bei gleichen Wartungsanforderungen deutliche Kosteneinsparungen bieten.