EU Regulatory Approaches to the Assessment of Energy Efficiency of Pumps and Their Applicability to Torque-flow Constructions

Abstract

EN: This paper investigates the applicability of the current European minimum energy efficiency criterion, the Minimum Efficiency Index (MEI), to torque-flow pumps, taking into account the physical limitations of their operating process. The research methodology is based on a regulatory and analytical assessment of ecodesign requirements for water pumps combined with analytical prediction of the achievable efficiency of torque-flow pumps. Using a formalized relationship for determining the minimum required hydraulic efficiency at the best efficiency point (BEP), the normative efficiency values were calculated for characteristic ranges of specific speed and flow rate. It is shown that even the minimum level of MEI = 0.4 imposes efficiency requirements in the range of 54–75%, while the predicted efficiency of torque-flow pumps is approximately 47–52%. A regulatory energy efficiency deficit of 3–28 percentage points is quantitatively established. The obtained results are consistent with analytical estimates of the physically achievable efficiency limit of the vortex working process, which does not exceed 66.6%. The study concludes that the existing energy efficiency assessment criteria require adaptation for pumps with vortex-dominated operating processes. /// UA: У роботі досліджено застосовність чинного європейського критерію мінімального індексу енергоефективності (Minimum Efficiency Index, MEI) до насосів вільновихрового типу з урахуванням фізичних обмежень їх робочого процесу. Методологія дослідження базується на нормативно-розрахунковому аналізі вимог екодизайну водяних насосів та аналітичному прогнозуванні досяжного коефіцієнта корисної дії вільновихрових насосів. На основі формалізованої залежності для визначення мінімально необхідної гідравлічної ефективності у точці найбільшої ефективності виконано розрахунок нормативних значень ККД для характерних діапазонів питомої швидкохідності та подачі. Показано, що навіть мінімальний рівень MEI = 0,4 формує вимоги до ефективності в межах 54–75 %, тоді як прогнозований ККД вільновихрових насосів становить приблизно 47–52 %. Кількісно встановлено нормативний дефіцит енергоефективності на рівні 3–28 відсоткових пунктів. Отримані результати узгоджуються з аналітичними оцінками фізично досяжної межі ефективності вихрового робочого процесу, що не перевищує 66,6 %. Зроблено висновок про необхідність адаптації критеріїв оцінювання енергоефективності для насосів з вихровим домінуванням робочого процесу.