Odborné články

ErP nařízení žádá vysokou účinnost, EU se zaměřila na „zelené“ ventilátory

V plnění Kyotského protokolu se Evropská Unie zavázala redukovat CO2 emise nejméně o 20 % do roku 2020. Jeden způsob k dosažení tohoto cílu je i EuP směrnice (Energy-using Product directive) přijaté EU v roce 2005, které bylo přejmenováno na ErP směrnice (Energy-related Product directive) v roce 2009.

Při tvorbě směrnice byly přezkoumány technologie s potenciálem energetických úspor a definovány minimální požadavky. Příkladem může být trh se žárovkami. Po přezkoumání existujících technologií mělo nařízení konkrétní dopad v podobě zákazu prodeje 100 W žárovek. V současné době jsou již definovány a schváleny přesné limity pro ventilátory.

Když ErP směrnice vejde v platnost pro ventilátory, jejich výrobci budou muset projektovat svoje výrobky určené pro evropský trh dle definovaných účinností, aby budoucí výrobky vedly ke snížení energetické spotřeby. Tato směrnice má zahrnovat všechny ventilátory s příkonem od 125 W do 500 kW, bez ohledu na to zda jsou provozována jako samostatné zařízení nebo jsou integrována jako komponent v systému. Zahrnuje to všechny myslitelné aplikace od chlazení a vzduchotechniku přes strojní inženýrství až po IT aplikace.

Dvojstupňový plán s pevně stanovenými standardy

EU specifikovala dvojstupňový plán se striktními standardy pro odstranění „energetických žroutů“ z evropského trhu. První „stupeň“ přijde v platnost 1.1.2013. Cca. 30 % všech aktuálně prodávaných ventilátorů po tomto datu již nebude splňovat směrnici pro regulaci. V druhém „stupni“, od roku 2015, dalších 20 % bude nahrazeno efektivnějšími ventilátory. Uživatel bude moct rozpoznat ventilátor splňující požadavek v CE značce, která mu dá stejnou jistotu, že produkt splňuje požadovanou energetickou účinnost jako fakt, že produkt splňuje směrnici o nízkém napětí a EMC směrnici. Označování energetických tříd, které je známé například z praček nebo ledniček, není plánováno.

Při rozhodování zda finální ventilátor splňuje směrnici ErP , účinnost ventilátoru se hodnotí jako celek. Příkladem je obrázek č. 1, kde finální účinnost se skládá z účinností řídící elektroniky (pokud je obsažena), motoru a lopatek. Odpovídající limity byly stanoveny velice vysoko. Graf č. 1 ilustruje limity, které jsou stanoveny pro dvě klíčová data, tj. 2013 a 2015, vykreslena v grafu jako černé čáry. Na stejném grafu jsou také vyneseny jako černé tečky účinnosti aktuálně prodávaných radiálních ventilátorů společnosti ebm-papst. Jak je zřejmé, ne všechny „tečky“ splňují energetickou účinnost požadovanou v budoucnu. Z grafu je ale také zřejmé, že ke všem ventilátorům, které již nebudou splňovat požadovanou účinnost, již v současné době existují jejich energeticky úsporné varianty, které požadovanou účinnost splňují bezezbytku, dokonce ji značně překračují.

Pro axiální, radiální dopředu i dozadu zahnuté lopatky, tangenciální a diagonální ventilátory EU specifikovala odpovídající vzorce pro kalkulaci výpočtu minimální požadované účinnosti. V závislosti na různých montážních postupech a příkonových rozsazích byly specifikovány různé hodnoty. Přehledně uspořádané v tabulce č. 1. Výsledná požadovaná účinnost pro axiální ventilátory v rozsahu 125 W až 10 kW, může být kalkulována dle následujícího vzorce:

Minimální účinnost ŋmin = 2,74 ln (příkon v kW) – 6,33 + N, kde N je konstanta definována směrnicí. Pro axiální ventilátory je to hodnota 36 pro požadavky od 1. 1. 2013 a 40 pro požadavky od 1. 1. 2015. Na tyto konstanty se můžeme dívat jako druh utahování příkonů ventilátorů v budoucnu. Pro axiální ventilátor HyBlade ® znázorněn na obrázku č. 2 s příkonem 0,69 kW v optimálním pracovním bodě dle vzorce propočteme, že minimální požadovaná účinnost je 28,65 % od roku 2013 a 32,65 % od roku 2015. Křivka účinnosti ventilátoru ovšem indikuje 40 %, což je značně výše nežli požadovaná minimální účinnost od roku 2015. Tento ventilátor tudíž bez problémů splňuje přísné normy na účinnosti ventilátorů v budoucnosti již nyní.

Budoucnost patří EC technologii

„Obláček“ teček s účinnostmi ventilátorů na grafu č. 1 ukázal, jaké požadavky na limity u ErP směrnice jsou, a ne všechny ventilátory prodávané nyní požadovanou účinnost splňují. EC (elektronická komutace) motor vyvinutý několik let dozadu, v porovnání s konvenčním s asynchronním motorem (V AC), dosahuje účinnosti přes 90 %. To znamená, že spotřeba je nižší než u klasického AC motoru. Navíc rychlost motoru (ventilátoru) může být kontrolována, což znamená, že požadovaný vzduchový průtok může být nastaven dle specifických parametrů. To má za následek další šetření energie.

Ucelená koncepce motor, řídící elektronika a aerodynamika nejsou EC ventilátory ebm-papst pouze energeticky účinné, ale také extrémně tiché díky optimalizaci komutační technologie a aerodynamickému tvaru lopatek. Při tom všem jsou ale navíc spolehlivé a odolné, což dále zvyšuje jejich přidanou hodnotu v zařízení.

Směrnice pro motory

Nařízení aplikované pro ventilátory je v principu aplikované obecně i na motory. V tomto kontextu zde často dochází k nejasnostem z nepochopení. Faktem je, že elektronické motory musí dosahovat účinnosti minimálně dle třídy IE2 od 1.6. 2011 dle nařízení EU ze směrnice č. 2009/640/EC (ErP směrnice). Pouze tehdy můžou být motory dodávány na evropský trh. Nicméně ne všechny standardní motory dneška jsou ovlivněny touto směrnicí.

Směrnice definuje „motor“ jako „elektrický jedno rychlostní, tří fázový 50 Hz nebo 50/60 Hz, motor s kotvou na krátko, který může být 2, 4 nebo 6ti pólový do jmenovitého napětí 1000 V a jmenovitým výkonem od 0,75 kW do 375 kW“. EC externí rotor motory jako jedny z používaných pohonů pro energeticky úsporné ventilátory nejsou objektem tohoto nařízení. Nicméně jejich účinnost může být porovnávána s hodnotami stanovanými ve směrnici. Zde je jednoznačné, že EC motory překračují stanovené limity pro požadavek účinnosti na motory. Viz otázek č. 2. To nám ukazuje, že technologie s EC motory je lepší alternativa, když plánujete energeticky úsporné zařízení nebo aplikaci.