Keskipakopumpun hyötysuhteen ja vähimmäishyötysuhdeindeksin laskennallinen tausta

Abstract

Työssä tarkasteltiin keskipakopumpun hyötysuhteeseen vaikuttavia tekijöitä sekä vähimmäishyötysuhdeindeksiä MEI (Minimum Efficiency Index) ja Euroopan komission asetuksessa 547/2012 sille asetettuja rajoituksia. Lisäksi työssä arvioitiin sähkötehossa saavutettuja säästöjä, kun pumpun vähimmäishyötysuhdeindeksi on vaadittua korkeampi ja pyrittiin arvioimaan sitä, miksi Euroopan komissio on määrännyt vähimmäishyötysuhdeindeksin raja-arvoksi juuri 0,4. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena ja siinä käytiin läpi keskipakopumpun toimintaperiaate sekä sen energiankulutukseen liittyvät taustatekijät ja laskukaavat. Keskipakopumpuista työssä tutkittiin pumpputyypeistä aksiaalisesti imevää omalla laakeroinnilla varustettua pumppua (ESOB), aksiaalisesti imevää suoraan kytkettyä pumppua (ESCC) ja aksiaalisesti imevää suoraan kytkettyä inline-pumppua (ESCCi). Työssä myös perehdyttiin vähimmäishyötysuhdeindeksin laskukaavaan, sen merkitykseen Euroopan komission lainsäädännössä sekä muihin tärkeimpiin energiatehokkuuden mittareihin. Näiden kaavojen perusteella tutkittiin, mitä vähimmäishyötysuhdeindeksin eri arvot kertovat pumpun hyötysuhteesta, energiankulutuksesta sekä sen toiminnasta osa- ja ylikuormalla. Työn yhteydessä luotiin MATLAB-koodi havainnollistamaan kuvaajien avulla työssä käsiteltyjen pumpputyyppien hyötysuhteen vaihtelua riippuen ominaispyörimisnopeudesta ja tilavuusvirrasta. Koodi luo vertailukäyrästön halutulle pumpputyypille halutulla vähimmäishyötysuhdeindeksin arvolla. Vähimmäishyötysuhdeindeksin tarkastelun perusteella arvioitiin sen soveltuvuutta vesipumppujen ekologisuuden säätelyn mittariksi. Tarkastelussa huomattiin, että pumpun sähkönkulutus vaihtelee samalla vähimmäishyötysuhdeindeksin arvolla riippuen siitä, toimiiko se parhaan hyötysuhteen pisteessä, osakuormalla vai ylikuormalla. Vuositasolla myös pumppumallien keskimääräinen vuosittainen käyttöaika vaikuttaa sähkönkulutuksen vaihteluun samalla vähimmäishyötysuhdeindeksin arvolla. Tarkastelun tulosten sekä työssä käytetyn aineiston perusteella arvioitiin, että vähimmäishyötysuhdeindeksi luo hyvän pohjan tälle säätelylle, mutta kasvavaa energiantarvetta hillitsemään tarvitaan myös muita mittareita pumpun tehokkuudelle.