Optimalisatie pompen

Er zijn diverse mogelijkheden om pompsystemen te optimaliseren. Het begint bij het selecteren van de juiste pomp, een efficiente aandrijving en een goede regeling. Daarnaast zijn grote besparingen te realiseren met een goed ontwerp van het leidingsysteem en de integratie van de pomp in het systeem. Een aantal veelvoorkomende besparingsmogelijkheden en aandachtspunten zijn hieronder beschreven:

Pompselectie

Voor het selecteren van de juiste pomp is het van belang om een goed beeld te hebben van het systeem waarin de pomp wordt ingezet. Een aantal aandachtspunten bij de selectie van de pomp zijn hieronder beschreven.

Pompcurve

Elke pomp heeft een bijbehorende pompkarakteristiek (pompcurve). Deze curve geeft de relatie aan tussen de opvoerhoogte en het debiet dat een pomp kan verplaatsen, zie ook de figuur hieronder. Voor het selecteren van de juiste pomp is het van belang om de systeemkarakteristiek te kennen. Deze karakteristiek geeft het verband aan tussen het debiet door een systeem en de drukval in het systeem. Het snijpunt tussen systeem- en pompkarakteristiek is het werkpunt van de pomp. Het is van belang dat het werkpunt binnen het inzetgebied van de pomp valt en de pomp hierbij een hoog rendement haalt. Dit is het geval bij systeemcurve A in de figuur hieronder.
Pompkarakteristiek
Als het werkpunt ver naar links of naar rechts op de pompcurve ligt (systeemcurve B in de figuur) wordt de pomp buiten het werkgebied gebruikt. Dit leidt tot een slecht pomprendement en een kortere levensduur van de pomp. Het vaststellen van de systeemkarakteristiek is daarom een belangrijke stap in het selectieproces van een pomp. In de praktijk blijkt dat bij veel pompen het werkpunt ver afwijkt van het optimale inzetgebied van een pomp. Een veel voorkomend geval is dat pompen te groot worden gekozen, waardoor deze slecht belast worden.

Pomprendement

In een pomphuis treden verliezen op. Het rendement van een pomp is gedefinieerd als de verhouding tussen de nuttige arbeid van de pomp (drukverhoging x volumestroom) en het opgenomen asvermogen van de pomp. Het rendement is veelal te beinvloeden door een goed ontwerp van de waaier en het pomphuis. Door het selecteren van een hoog rendement pomp wordt energie bespaard.
Curve pomprendement
In bovenstaand figuur is een typische cuve voor het pomprendement weergegeven. Als een pomp buiten zijn werkgebied wordt ingezet, zal ook het pomprendement sterk afnemen. Het is daarom van belang om een pomp zorgvuldig te selecteren.

Elektromotor

De pomp wordt aangedreven door een elektromotor. Een gedeelte van de energie die in elektromotoren wordt gestopt, komt in het motorhuis vrij in de vorm van warmte. Dit zijn verliezen. Het pomprendement wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het nuttige asvermogen en het opgenomen elektrisch vermogen. Met name bij deellast kan het rendement van een elektromotor sterk afnemen. Door het selecteren van een hoog rendement elektromotor wordt veel energie bespaard.

Er zijn meerdere klassen voor het motorrendement gedefinieerd: IE1, IE2, IE3 en IE4. Hoe hoger de klasse van de motor, hoe beter het rendement is. In 2009 is een EG-verordening m.b.t. het ecologische ontwerp van elektromotoren in werking getreden. Deze verordening is van toepassing op driefasige motoren die een nominaal vermogen tussen 0,75 kW en 375 kW hebben en stelt het volgende:

  • Met ingang van 16 juni 2011 moeten de elektromotoren voldoen aan het energie-efficiënte niveau IE2.
  • Per 1 januari 2015 dienen nieuwe elektromotoren met een nominaal vermogen van 7,5-375 kW ofwel te voldoen aan efficiëntieniveau IE3 ofwel te voldoen aan efficiëntieniveau IE2 en te zijn uitgerust met een snelheidsvariator.
  • Per 1 januari 2017 dienen nieuwe elektromotoren met een nominaal vermogen van 0,75-375 kW ofwel te voldoen aan efficiëntieniveau IE3 ofwel te voldoen aan efficiëntieniveau IE2 en te zijn uitgerust met een snelheidsvariator.

Regeling

Een pompsysteem kan op verschillende manieren worden geregeld. Door het selecteren van een juiste regeling kan energie worden bespaard.

Toerenregeling

Veel systemen bevatten regelkleppen om het waterdebiet te kunnen beïnvloeden. Een regelklep zorgt voor weerstand en is in feite een energie vernietiger. Door het toepassen van een frequentieregelaar kan de capaciteit van de pomp worden beïnvloed zodat het zelfde effect wordt bereikt met minder energie. Het regelen van het pomptoerental zorgt er voor dat de pompcurve wordt aangepast en daardoor het werkpunt op de systeemcurve wordt verlegd. Hierdoor kan de capaciteit van de pomp worden aangepast aan veranderingen in het systeem. Dit is in onderstaand figuur weergegeven.
Pompcurve toerenregeling
Bij het toepassen van een toerenregeling is het van belang dat de systeemcurve en de pompcurve goed op elkaar zijn afgestemd, zowel in vollast als in deellast.

Setpoint

Veel pompen met toerenregeling worden geregeld op basis van een vaste druk of een vast drukverschil. De meest eenvoudige besparing is om het setpoint te verlagen, indien mogelijk. Een andere mogelijkheid is het toepassen van een dynamische druk regeling, waarbij het set point voor de druk wordt aangepast aan het benodigde debiet.

Pomp manager

Veel systemen bevatten meerdere pompen die parallel zijn opgesteld en voorzien van een aan/uit regeling of een toerenregeling. Door goed in kaart te brengen wat de pompkarakteristiek is van de pompen afzonderlijk en gecombineerd, kan een slimme opstartstrategie worden bepaald, waarbij altijd de meest efficiente combinatie van pompen en toerentallen wordt gebruikt.

Systeem

Elk systeem is uniek. Door het juiste systeemontwerp kan veel pompenergie worden bespaard. Enkele aandachtspunten zijn:

Leidingdiameter

De keuze van leidingdiameters beïnvloedt de drukval in een systeem en daarmee de benodigde pompenergie. Vaak worden leidingdiameters aan de krappe kant gekozen om installatiekosten te besparen. Dit zorgt er echter voor een hoog energieverbruik gedurende de hele levensduur van de installatie. Door leidingsystemen standaard wat ruimer te dimensioneren, wordt over de gehele levensduur van de installatie pompenergie bespaard. De hogere installatiekosten worden hierdoor ruimschoots terugverdiend.

Overflow

Veel installaties bevatten inregelafsluiters of drukgeregelde kleppen om minimaal debiet in het systeem te kunnen behouden als er geen afname is. Door te veel overflow wordt continu onnodig water verpompt en energie verbruikt. Een juiste instelling van dergelijke kleppen is daarom van belang.

Appendages voor- en na pomp

De zuig- en persaansluiting op een pomp zijn meestal kleiner dan de leidingdiameter die benodigd is. Er is daarom een verjonging nodig in de zuig- en persleiding van de pomp. Een veelgemaakte fout is het plaatsen van de appendages tussen de verjonging en de pomp. Door de kleine diameter zijn de appendages goedkoper, echter de hoge vloeistofsnelheid door de appendages zorgt voor een grotere drukval. Deze extra drukval lijdt tot extra energieverbruik van de pomp. Dit is in onderstaande figuur weergegeven.
Foute installatie pomp
Door het plaatsen van de appendages in het leidingdeel met de grotere diameter zijn de investeringskosten voor de appendages hoger, echter dit wordt snel terugverdiend met de besparing op het energieverbruik.