Чем нагреть воду в бассейне? - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

По этим цифрам получается, что реальная мощность нагревателя для вашего бассейна 20 кубов при нагреве с 20 до 28 градусов за 24-:-30 часов находится в пределах (20*8*1,16 /(24-:-30) 7,7 -:- 6,2 кВт, что уже гораздо ближе к приведенным выкладкам (~ 4 кВт, но я считал упрощенно-линейно, по графикам было бы точнее, они более пологие, чем просто по диагонали). Но у вас есть выход по увеличению снимаемой мощности на имеющемся оборудовании - нужно ваши теплообменники включить последовательно по каждому контуру, друг за другом. Тогда протоки по контурам не очень сильно упадут по сравнению с одним теплообменником, мощности сложатся и уже более реально будет подобраться к максимально возможной мощности от колонки с учетом КПД теплообменника (19,2*0,8=15,36), т. е. можно ожидать уже близко к 7,8*2 ~15 кВт в сумме по теплообменникам. Расчеты очень грубые, особенно по линейному снижению/увеличению мощности в пропорции к скорости протока, нужно смотреть именно графики по конкретному теплообменнику, но принцип все равно останется именно такой, снижаем скорость потока - снижается снимаемая мощность. Ну и разность температур между контурами точно так влияет на передаваемую мощность. Просто внимательно посмотрите на графики и осмыслите, что там они обозначают. Если со скоростями протока ничего нельзя поделать, то придется подбирать теплообменник, смотреть по его графикам и, возможно, что при таких протоках нужно будет взять теплообменник на 50-75 кВт (т.е. с большой площадью теплообмена) и на имеющихся насосах в контурах как раз получим на таком теплообменнике около желаемых 15 кВт снимаемой мощности от имеющегося котла.
То есть на вашем котле 19 кВт с применением оптимального теплообменника (всю максимальную мощность ~ 15 кВт) будем снимать, можно ожидать, что ваш бассейн 20 кубов будет нагреваться с 20 до 28 градусов ориентировочно (без учета других факторов по нагреву и охлаждению) примерно за (20*8*1,16 /15) ~12-13 часов. Это практически предел по минимуму часов, быстрее на этом котле никак не нагреть!

 

Я именно так и делал. У меня файл Excel, в котором все считается по реальным графикам из паспорта на мой теплообменник. Там два графика: зависимость теплопроизводительности от разницы температур подводящих потоков и зависимость теплопроизводительности от реальных потоков в первичном и вторичном контурах. И там далеко не линейная зависимость и берется разница температур именно теплоносителя на входе в ТО и воды бассейна на входе в ТО (у меня это 90С - 20С = 70С).

То есть от схемы соединения (параллельно или последовательно) будет зависеть итоговый теплосъём?

Так я изначально именно с этого и начал. Все началось с того что хотел поставить другой ТО и более мощный. Как вариант был пластинчатый теплообменник, т. к. у него наибольшая площадь теплообмена, ну и конечно помощнее, где-то 40-50 кВт.

Файл расчёта приложил.

 

Вы же насосы не меняете, при последовательном соединении объемы прокачиваемой жидкости в каждом контуре практически не изменятся (чуть упадут из-за увеличения сопротивления потоку в магистрали), поэтому мощности двух теплообменников при имеющихся скоростях протоков просто суммируем. При параллельном соединении в каждом контуре объемы прокачиваемой жидкости упадут практически вдвое (чуть меньше, за счет снижения сопротивления, но это сожрется тройниками...), отсюда и снижение мощности в 4 (примерно) раза по сравнению с одним теплообменником. У меня уже не хватает фантазии, как это более понятно донести, чтобы мы разговаривали с одной позиции. Если есть такая возможность, то соедините свои теплообменники последовательно и я уверен, что ваш бассейн станет нагреваться побыстрее по сравнению с текущим соединением (параллельно).

 

Просто паспортная мощность теплобменника практически ничего не означает без привязки к котлу, насосам в контурах и температурам теплоносителя (средней, а не на входе!) и воды бассейна (которую греем), берем тоже среднюю температуру между входом и выходом теплообменника. Ожидаемую реальную мощность смотрим по графикам. Больше мощности котла (у вас 19 кВт) мощность для нагрева воды бассейна никаким теплообменником не снять, ставьте хоть на тысячу кВт., все равно больше 15-18 кВт не получится!

 

где-то вы, вероятно, попутали числители и знаменатели, где-то не то сложили/вычли, раз получили такую нереальную мощность на своих параллельных теплообменниках ~ 25 кВт на используемых насосах и параллельной схеме включения теплообменников. Она у вас значительно превышает используемый котел в 19 кВт, откуда эти 6 кВт разницы возьмутся? Прямо какой-то умножитель мощности у вас получается! В реальности КПД не может быть больше единицы в этой конструкции.
Проанализируйте еще раз свою формулу с учетом того, что я писал выше и вы точно выйдете на расчетную мощность около 5-8 кВт в используемой вами конструкции. Все остальное, это неучтенные потери (остывание) и дополнительный "паразитный" нагрев от окружающего воздуха и нагрева солнцем, что в итоге сказывается на конечное число часов нагрева до требуемой температуры.
Еще раз повторю: 12-13 часов это практически минимум времени, необходимый чтобы вашим котлом 19 кВт нагреть бассейн 20 кубов с 20 до 28 градусов через "идеальный" теплообменник (без учета естественного остывания и нагревания от других источников).
За 7,5 часов вы только этим котлом никак не нагреете 20 кубов с 20 до 28 градусов !

 

@PSergey76, дайте ссылку на ваш циркуляционник, желательно, где есть характеристики по напорам и производительности. Посмотрел более внимательно ваше сообщение https://www.forumhouse.ru/posts/19705489/, получаются интересные (но неприятные) цифры. Судя по отдаче воде тепла от котла посредством двух теплообменников получаем, что забираемая водой мощность около 7 кВт (6м3/ч*1 градус*1,16), да и по расчетам нагрева бассейна в 20 кубов на 8 градусов за 24-30 часов получается примерно такая же цифра. Значит в первичный контур при этом закачивается примерно (7*0,8) ~8,75 кВт от котла (берем КПД теплообменника около 80 %).
По вашим данным температура теплоносителя падает примерно на 26 градусов при самой низкой скорости насоса (что неправильно, нужно использовать максимальную скорость, чтобы уменьшить падение температуры теплоносителя и повысить эффективность теплопередачи, как будет видно дальше, но и ее будет недостаточно для отбора максимальной мощности используемыми теплообменниками с требуемой скоростью потока в первичном контуре 1,5 м3/ч). Тогда получаем примерную скорость потока в контуре теплоносителя от котла: (8,75/1,16) /26 ~ 0,3 м3/ч, что очень далеко (в 5 раз ниже !) от рекомендуемой для этих теплообменников 1,5 м3/ч. То есть при такой скорости потока практически нереально снять максимально возможную мощность (13 кВт) с этого теплообменника, нужно менять насос в первичном контуре на более производительный при существующем сопротивлении потоку в магистрали или проводить ревизию этой магистрали с целью уменьшения сопротивления (если это возможно). На самой большой скорости вы получали падение температуры около 16 градусов при практически неизменном съеме тепла для воды бассейна (примерно 1 градус разницы температур воды бассейна между входом и выходом теплообменников при насосе 6 м3/ч). В этом случае скорость потока примерно (8,75/1,16) /16 ~ 0,47 м3/ч, но никак не максимальные 3,5 м3/ч по паспорту или желаемые 1,5 м3/ч для требований по теплообменнику. Имейте это в виду, когда будете модернизировать свою систему подогрева воды, я сейчас очень сомневаюсь, что включив свои теплообменники последовательно, вы сильно выиграете в передаваемой воде мощности от котла из-за слабой производительности циркуляционника (не сможете закачать всю мощность котла в первичные контуры теплообменников.
Может более опытные пользователи или квалифицированные специалисты меня поправят и укажут на явные ошибки в моих расчетах, если они есть (думаю, что есть, я не специалист в этой области, любитель или просто лох).

 

@vagorzel, не надо себя называть лохом.
Судя по вашим сообщениям это далеко не так.
Если вы все стараетесь делать своими руками, то я скажу что это профи.
Так как советы даете на своем опыте.
Некоторые расчеты могут не совпадать, и даже ученые не всегда могут ответить на почему так.
И я по форуму именно стараюсь найти сообщения от таких как Вы.

 

Меня это слово абсолютно не оскорбляет.
Выражение «лох» про себя я применил, так как обычно на этом форуме я описываю не "как это должно быть", а "как это работает у меня", или, как бы я поступил в конкретном случае на основе своего опыта, если бы такая ситуация сложилась у меня. Но нет никакой гарантии, что повторение моего опыта обязательно приведет к такому же положительному результату в других условиях. Тем более, что я обычно всегда «торможу», когда мне предлагают поступить «как все» (так принято, так правильно и т. п.), чаще всего реализую все по своему, как я это понимаю, и не обязательно эффективно с экономической точки зрения, хотя с деньгами всегда «беда».
Поэтому свои опусы предлагаю не как инструкцию к действию, а просто как информацию для размышлений.

 

Выкладываю документацию на все оборудование.

 

@PSergey76, с документацией и имеющимися практическими результатами по вашей конструкции уже проще что-то рассчитывать.
Я исхожу из того, что вы используете во вторичном контуре теплообменника насос Magiс 6 (6 м3/ч при напоре 8 метров) и в первичном - СР 25-43 (при реальном (расчетном) напоре 0,3-0,5 м3/ч).

Спойлер: прикидочные расчеты

Приведите, какое давление на манометре фильтра в рабочем режиме фильтрации. Оно должно быть не выше 0,8 атм, будет ниже - производительность насоса будет выше 6 м3/ч, что только нам на пользу для нагрева, а будет выше 0,8 атм, то о 6 м3/ч можно и не мечтать с таким насосом.
Судя по вашим результатам и расчетам выше по суммарному потоку в первичном контуре ~ (0,3-0,5) м3/ч по Fig 2. (стр.14 описания) получаем, что напор в контуре теплоносителя соответствует подъему на 3-4 метра. Из Таблица 1 пункт. 1.3 описания теплообменника видно, что сопротивление одного теплообменника в первичном контуре дает падение напора в 1,4 метра. 2 параллельных таких теплообменника, значит, дадут (сейчас дают) где-то 0,7-0,8 м потери напора из общей суммы в 3-4 метра.
Идея такая: нужно по максимуму увеличить скорость потока в первичном и во вторичном контурах. Но если мы соединим первичные контуры теплообменника последовательно (вместо параллельного, как сейчас), то потеряем дополнительно (1,4+1,4)-0,8=2 метра напора, что значительно усложнит задачу увеличения скорости протока, так как нужно будет использовать циркуляционный насос, который обеспечит проток в 1,8-2,3 м3/ч при напоре более 5-6 метров. Но и сейчас, когда первичные контуры в теплообменниках соединены параллельно, нужно прокачивать не менее 4 м3/ч при напоре 3-4 метра (то есть примерно в 10 раз больше, чем сейчас), чтобы закачивать максимально возможную тепловую мощность в первичный контур имеющейся конструкции (по паспорту поток 1,8 м3/ч). Нужно смотреть насосы по характеристикам от, например, Grundfos UPS 25-80, а лучше от Grundfos UPS 25-100. Они должны обеспечить требуемую производительность по первичному контуру как при последовательном, так и при параллельном соединении первичных контуров теплообменников.
А вот вторичные контура теплообменников безусловно нужно соединить только последовательно (потеря напора всего 0,4 метра на вторичном контуре каждого теплообменника)! Мы тогда реально сможем практически вдвое увеличить съем со стороны вторичного контура (общий напор уменьшится примерно на 0,6 метра, но зато скорость протока в теплообменнике возрастет практически в два раза). Даже не меняя сейчас существующий циркуляционный насос, нужно только обязательно его включить на максимальную скорость, вы должны увидеть заметный результат увеличения съема мощности от котла, но и температура на выходе первичного контура тоже заметно упадет по сравнению с нынешними показателями, мощности-то будет отбираться больше, а производительность циркуляционника очень маленькая в имеющейся конструкции, полную мощность от котла все равно не снять без замены насосов.

Я бы так сделал для начала:
- переключил скорость имеющегося циркуляционника на максимальную и соединил вторичные контура теплообменников последовательно,
- а потом, когда будет возможность, заменил бы насос в первичном контуре, затем - во вторичном, чтобы наиболее эффективно использовать имеющиеся теплообменники.
А они позволяют (но только после замены насосов, особенно в первичном контуре) передать все возможное тепло от котла воде бассейна.

 

Оба на!
Ни как не думал что проблема в циркуляционнике первичного контура.
Он у меня всегда на з режиме (максимальном) работал и работает.
Значит сейчас две главные задачи:
1. покупка нового Грундфуса
2. смена схемы подключения ТО с параллельной на последовательную
Правильно?

 

@vagorzel,
Grundfos UPS 25-100 в два раза дороже чем Grundfos UPS 25-80.
Можно обойтись Grundfos UPS 25-80?
Его будет достаточно?

 

@vagorzel,
Я так понимаю что сердцем теплопередачи является ТО, поэтому надо плясать от него и обеспечить то, что ему нужно для его работы с максимальной отдачей.
Одному ТО Pahlen 13 кВт в первичном контуре требуется расход 1,8 м3/час (30 л/мин.). Во вторичном контуре требуется 15 м3/час (250 л/мин.)
Во вторичном контуре я пока ничего сделать не могу, очень дорого. Давайте думать по первичному.
Я готов купить новый циркуляционник чтобы обеспечить реальный расход 1,8 м3/час. Вы предлагаете Grundfos UPS 25-80 с 8 м3/час и напором 7,5 м.
Это не перебор? Неужели такие большие у меня потери?
Готов даже переделать схему подключения ТО на последовательную (уже все купил). Много-ли это дасть?

 

В вашем случае я бы взял 25-100 или даже 25-125 (с запасом по мощности, температуры в прямой и обратке будут меньше отличаться, что только лучше для котла. Правда, по котлу приводятся расходы всего по 5,5-11 л/мин (до 0,6 м3/час), не совсем понятно, как он сможет пропустить через себя поток в 10 раз больше. Может сечение медного теплобменника и не позволит это сделать. В общем, все эти устройства (насосы и теплообменники) оказались не очень согласованы по характеристикам друг с другом, значит придется что-то "химичить".
Посмотрите на характеристики насосов (25-80 и 25-100) и прикидочные расчеты по протокам в первичном контуре (в сумме по двум теплообменникам, в каждом скорость протока - половина суммы). Эти скорости протоков были рассчитаны с большими допусками, так как не очень точно известна реальная отбираемая мощность (ошибка при оценке нагрева воды в протоке всего на 1 градус (примерно) может быть довольно большой) и КПД теплообменника 0,8-0,85 я взял практически с потолка, такие цифры нашел только по некоторым похожим теплообменникам. А от этого конечный результат по реальной скорости прокачки теплоносителя через два параллельных теплообменника может отличаться в разы. Поэтому 25-80 по моим прикидкам совсем на пределе, а у 25-100, возможно, что будет какой-то запас и можно тогда будет насос гонять может и на средней скорости при достаточной скорости прокачки воды во вторичном контуре. Но если решаем не менять основной насос песочного фильтра и он будет перекачивать хотя бы 6 м3/ч, а это значит, что в отличии от номинала 2Х13 кВт при скорости 15м3/ч мы по второму контуру имеем (по диаграмме Б для теплообменника) коэффициент по мощности около ~ 0,47, т. е. около 12 кВт, а нам нужно с запасом чуть больше 15 -16 кВт (а может нужно брать полную мощность котла в 19 кВт). То есть всю прибавку по мощности придется брать, разгоняя первичный контур (запас по давлению там огромный). Получаем (например, 19/12 или 16/12), что мощность по первичному контуру нужно изменить на коэффициент от 1,3 до 1,6 раз. По той же диаграмме (путем аппроксимации) получаем, что увеличив объем перекачиваемой жидкости (теплоносителя) на 100 процентов (вдвое) мощность увеличится примерно на 50 процентов (в 1,5 раза), что нам как раз и хватит для наших теплообменников. А это означает (если предыдущие расчеты верны по скоростям и мощностям), что если первичные контура соединим последовательно (вторичные, естественно, всегда последовательно, это уже решили окончательно), то нужно обеспечить циркуляционником проток в 3,5-4 м3/ч (1,8*2) при напоре в 5-6 метров, а если первичные контура соединить параллельно, то 7-8 м3/ч при напоре 3-4 метра. (а это ближе к 25-100 или даже уже сдвоенные насосы UPSD). Можно рассмотреть и вариант - каждому теплообменнику - свой циркуляционник по подходящим параметрам (но придется брать два новых, текущий все равно и один теплообменник не тянет по необходимой производительности).
Чтобы более точно определиться, нужно и замеры по текущим параметрам разности температур, снимаемых мощностей и скоростей протоков сделать более точно, чтобы запас был не совсем огромным, так как это влияет на расходы по приобретению оборудования и текущие расходы.
Можно найти какой-то быстродействующий электронный измеритель температуры (можно попробовать и бесконтактный инфракрасный), чтобы более точно измерить дельты температур в контурах. Это позволит вычислить и реальный КПД теплообменника, сравнив результаты по контурам, но нужно точно померить расходы теплоносителей, а это реально можно сделать только счетчиками, что уже не так реально и не очень интересно в плане дополнительных затрат.
Вот такой вы выбрали теплообменник, видно, что не очень накладывали его характеристики на параметры используемого оборудования (насосов).

 

7,5 метров напора это когда проток практически ноль (не 8м3/ч !, если он (насос) будет непрерывно качать воду в вертикальную отрытую сверху трубу высотой более 7,5 метров, то из нее ничего не будет вытекать, просто в трубе будет стоять столб воды высотой 7,5 метров, а мотор будет "молоть воду в ступе"), смотрите по диаграммам.
UPS 25-80 при наибольшей мощности (3-я скорость) при напоре 5-6 метров (первичные контуры теплообменников последовательно) даст производительность не выше 3-4 м3/ч (что на пределе вроде подходит), а при напоре 3-4 метра (первичные контуры теплообменников параллельно) - не выше 5-6 м3/ч, что гораздо ниже желаемых 7-8 м3/ч. Вот и выбирайте...