Расчёт оборудования для нагрева бассейна

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вот это да, посмотрел на характеристики этого теплообменника, а там:
Рабочее давление - контур бойлера kPa 6,1-6,8,
а это в переводе на бары всего 0,06-0,07! (1 bar = 100 kPa = 10 м. водяного столба)
В тоже время для работы циркуляционника обязательно требуют наличие какого-то избыточного давления в магистрали. Кстати у моего ТО со змеевиком, практически такие же требования по рабочему давлению в контуре, а у меня в магистрали тоже от 1 до 2 бар.

 

Падение давления, а не рабочее давление !
Да падение давления всего 0.06 бара.
Другими словами сопротивление теплообменника по первичному контуру .

 

Значит я просто не умею читать таблицы характеристик:

поясните по таблице, как понять, что речь идет про падение давления (напора), а не про рабочее давление в магистрали.

 

Да, еще раз убедился, что характеристики нужно смотреть у первоисточника, а не переведенные нашими корявыми переводчиками, не понимающими технического смысла в переводимом материале.
Итак, для этого пучкового ТО у производителя заявлены рабочие давления не выше 4 бар для обоих контуров, для моего спирального SST - до 30 бар в первичном контуре и до 4 бар во вторичном. Так что из-за рабочего давления даже в 2 бар в системе ТО не должен никак потечь, практически двойной запас по давлению есть.
А то от таких цифр (рабочее давление 0,06 бар) может и "кондратий хватить".

 

Ага .
Вот https://www.forumhouse.ru/posts/19821091/
таблица от вашего теплообменника. Ну там четко сказано падение рабочего давления .

 

эту табличку и использовали для расчетов падения напора (~ 0,7 метра), но в ней нет рабочего давления, а в приведенной мной таблице из инструкции на сайте одного известного поставщика бассейнового оборудования приведена та лажа по рабочему давлению в магистрали этого теплообменника, от которой меня в пот прошибло, я и начал смотреть, а что в первоисточнике (у производителя).
Вот и так бывает, все перепроверять нужно...

 

У меня в системе глицерин, он хоть и густоватый, но гигроскопичность у него просто через чур.
Перепробовал все варианты сбора и скрутки фитингов, год стоит нормально, а потом по немногу начинает капать. Самый лучший вариант оказался это нитка тангит-унелок но не чисто одна а вместе с анаэробным гелем. Их есть 3 вида, самый крепкий это красный, но его потом открутить без прогрева до 160 градусов не реально, считается не разборным, но зато держит лучше всех и сохнет 20 минут.
Если надо разборное соединение можно синий или желтый, у тангита желтый в баночках, но сохнет сутки, зато разборное. Это про сборку метал в метале. А где прокладки и резинки разные, и пластик, лучше всего высокотемпературный силиконовый герметик из магазина автозапчасти, он красный цветом.

 

Предлагаю в рамках темы обсудить общую стратегию выбора оборудования для обогрева, чтобы другим было легче разобраться в выборе.
1. Чаще всего изначально покупается бассейн с фильтром. Самые распространенные бассейны имеют объём от 10 до 20 м3.
2. Для обеспечения 3-х кратного объёма фильтрации народ приобретает насосы производительностью от 4 до 12 м3/час.
Это исходные данные в большенстве случаев поэтому предлагаю именно от них отталкиваться. Бассейны от 25 м3 с насосам от 15 м3/час редки.
Какова основная логика при выборе теплообменника и циркуляционного насоса? А иногда еще и источника тепла. Что и как необходимо считать чтобы другие не попали в ситуацию как я? Я сначала купил, соединил, запустил. Потом удивился и начал считать. А надо было наоборот.
Предлагаю для облегчения рассчетов использовать бассейн 20м3 и насос на 10 м3/час. Хочу греть бассейн.
И каков дальнейший алгоритм и ход мыслей?

 

В основном оборудование покупают по рекомендациям, и 3х кратный объем насчитывают от половины суток, день работает, ночь стоит, по этому на 20 кубовый бассейн берут 6 кубовый или в лучшем случае 8 кубовый насос. Но не как не 10 и выше.

 

Ок, давайте тогда отталкиваться от баса на 20 м3 и насоса на 6 м3/час. Это практически мой случай.

 

Чаще всего вопрос о выборе теплообменника встает тогда, когда бассейн и фильтровальный насос уже есть, первая эйфория от купания в редкие удачные по погоде дни прошла и пришло понимание, что нужно что-то делать с обогревом воды в бассейне, чтобы он (бассейн) не стоял бесполезной лужей на участке большую часть сезона.

Спойлер: Надеюсь, что написано хоть и многословно, но должно быть понятно, как нужно подбирать теплообменник под имеющуюся или планируемую тепловую мощность для обогрева воды бассейна под реальные насосы, имеющиеся в вашем распоряжении.

Как написали выше, подавляющее большинство бассейнов снабжаются фильтровальными установками с производительностью 4-8 м3/ч. Беглое изучение популярных теплообменников показывает, что они для своей номинальной производительности рассчитаны на гораздо большие объемы прокачки во вторичном контуре теплообменника и требуют примерно 10-18 м3/ч. Первичный контур теплообменника обычно запитывают от существующей системы отопления дома, сделав для бассейна отдельный контур (маловероятно, что если на участке есть магистральный газ, то бассейн будет первым кандидатом на обогрев, но у каждого свои приоритеты и планы).

Если рассматривать первичный контур теплообменника, то становится понятно, что нужно рассчитывать на скорость потока там в пределах 0,25-1,5 м3/ч, так как обычно малореально добиться больших скоростей прокачки с распространенными циркуляционными насосами для систем отопления, а бассейн расположен в нескольких (иногда и десятках) метров от котла. Кстати, эти же скорости рекомендуются и для систем отопления в доме и, вероятней всего, сами бытовые котлы рассчитаны именно на такие потоки.

Теперь остается определиться с мощностью нагревателя (котла), вернее, сколько тепла можно выделить на нагрев воды в бассейне. Понятно, что больше, чем мощность существующего или планируемого котла отобрать не получится, тем более в прохладное время придется теплом поделиться и с домом, так что на всю мощность котла лучше не закладываться. А выделенная для нагрева воды бассейна мощность однозначно ставит рамки на параметры нагрева воды, т. е. за какое время и на сколько градусов получится в среднем нагревать существующий бассейн. Для прикидочных расчетов есть простая формула, в которой с коэффициентом 1,16 (примерно) завязаны скорость прокачки воды в м3/ч, дельта нагрева в градусах, время нагрева в часах и мощность нагревателя в кВт, или иначе формулируют это так: чтобы нагреть 1 м3 воды на один градус за один час нужно затратить тепловой мощности (энергии) примерно 1,16 кВт*ч. Эта формула на практике неплохо подтверждается. Например, имеем бассейн 20 кубов, имеем котел 20 кВт и планируем подобрать такой теплообменник, который сможет передать всю мощность котла воде бассейна практически без потерь (идеал). За сколько же времени наш бассейн будет нагреваться на каждый 1 градус? Считаем, сколько требуется закачать в воду тепловой энергии, чтобы нагреть весь бассейн на этот 1 градус: 20 м3 * 1 градус * 1,16 = 23,2 кВт*ч. так как котел всего 20 кВт, то потребуется его работа 23,2/20= 1,16 часа (или 1 час 10 минут), чтобы нагреть бассейн (всего) на 1 градус. А если, к примеру потребуется нагреть этот бассейн на 5 градусов этим котлом, то нужно рассчитывать на 6 часов (не менее) непрерывной работы это котла. Если нужно нагревать быстрей, то другого пути, кроме как замена котла на более мощный, нет. С расчетами по мощности и времени нагрева вроде все понятно и просто рассчитывается. Так как же выбрать теплообменник из предлагаемых в продаже, когда мы уже окончательно определились, на какую итоговую мощность можно рассчитывать.

Для облегчения этого выбора тоже есть довольно простые зависимости. Производительность теплообменника зависит от разности температур контуров и от скоростей потоков в его контурах. Обычно номинальная мощность теплообменника указывается для конкретных скоростей в первичном контуре (1-4 м3/ч) и вторичном (10-18 м3/ч) и разности температур в контурах в 60 градусов. По вышеприведенным рассуждениям мы имеем возможность обеспечить не более 4-8 м3/ч во вторичном контуре и 0,25-1,5 м3/ч - в первичном. Производительность теплообменника указывает, что он может передать полностью любую мощность, равную и меньше расчетной. То есть через теплообменник, например, в 50 кВт можно передавать любую мощность, меньшую 50 кВт, т. е. 5,10, 25, 40 и 50 кВт. Но чтобы ее передать, необходимо обеспечить требуемые скорости потоков в контурах и перепад температур в контурах. Можно передать и большую, но нужно уже увеличивать скорости потоков выше паспортных (а запас обычно есть).

Теперь как выбирать (опустим вопрос цены, конструкцию и материалы, из которых изготовлен теплообменник, расчеты будут одинаковые). Самая большая проблема это "попасть" на реальные скорости потоков, которые будут в собранной системе обогрева, но примерно все-равно можно определиться. Проще всего обычно по вторичному контуру, следует посмотреть в характеристиках теплообменника, какое падение напора там прописано для нормальных условий. Так как маловероятно, что ваш насос сможет обеспечить этот поток, то можете смело брать эту цифру, смотреть по напорному графику на свой насос с учетом потери напора в теплообменнике и подводимых трубах и тогда будет понятна производительность вашего насоса-фильтра с этим теплообменником, или можно просто уменьшить на 5-10 % его производительность для расчетов (например по паспорту без теплообменника и дополнительных труб он обеспечивает 6м3/ч, значит считаем, что с теплообменником он обеспечит около 5,5 м3/ч). Аналогично смотрим и по первичному контуру. Я считаю, что нужно брать для расчетов цифру не более 0,5 м3/ч. Если удастся обеспечить такую скорость на максимальной мощности насоса (обычно это 3 скорость), это будет отлично, если насос сможет прокачивать больше, то будет запас по мощности или можно будет насос гонять на 2 или даже 1 скорости. Если есть сомнения, что и такую скорость обеспечить не получится (а выше были приведены реальные цифры в 0,1-0,4 м3/ч, то имеет смысл все считать при этих скоростях, тогда запас по мощности у выбранного теплообменника точно будет. Это самое трудное в выборе, а когда уже определились со скоростями потоков в контурах, то выбор теплообменника из предлагаемых это уже просто игра в арифметику. Конечная цифра по рассчитанной мощности выбранного теплообменника должна быть немного (на 10-20 %) выше требуемой для компенсации возможных ошибок в расчетах. Например, для котла мощностью в 20 кВт стоит подобрать теплообменник с производительностью на наших потоках и разности температур в контурах не менее 22-25 кВт. Если посмотреть на графики зависимости производительности от потоков, то для простоты можно считать так: мощность падает (или возрастает) с коэффициентом 1/2 от отношения реальной скорости потока относительно паспортной (скорость потока уменьшается в 5 раз, производительность по мощности падает в 2,5 раза). От разности температур зависимость практически линейная, если для теплообменника указана паспортная разница температур контуров в 60 градусов, то уменьшение (повышение) этой разницы на каждые 10 градусов дает снижение (повышение) производительности теплообменника на 16-17%. Т. е. при разнице контуров в 30 градусов любой теплообменник станет вдвое меньше «мощностью».

Ну, а теперь игра. Так как производительность теплообменника зависит от скоростей в обоих контурах, а они у нас явно будут отличаться от номинальных, то считаем итоговую мощность сначала по одному контуру, а потом от этой получившейся мощности считаем по второму контуру.

Например, берем теплообменник 40 кВт (Теплообменник Pahlen вертикальный пластиковый 40 кВт Hi-Temp), который при разнице температур в 60 градусов требует по первичному контуру 2 м3/ч, по вторичному 18 м3/ч и посмотрим, сможет ли он передать все тепло от нашего котла 20 кВт.

Пересчитываем, какой коэффициент нужно применить для изменения производительности теплообменника при скорости потока в первичном контуре 0,5 м3/ч вместо паспортных 2 м3/ч. 2 (коэффициент) *0,5 (м3/ч)/2 (м3/час)=0,5. То есть скорость потока уменьшилась в 4 раза, производительность по мощности у теплообменника упадет в два раза. То есть теперь его нужно рассматривать не как 40 кВт, а как 20 кВт. Теперь вторичный контур, считаем аналогично: 2 (коэфф.) * 5,5 (м3/ч)/18 (м3/ч) = 0,6. Значит производительность этого теплообменника при снижении скорости во вторичном контуре с паспортных 18 м3/ч до имеющихся 5,5 м3/ч станет уже 20*0,6 = 12 кВт (очень не похоже на паспортные 40 кВт).

И это еще не все. Ясно, что обеспечить требую разницу температур между контурами в 60 градусов очень непросто. Ведь считать нужно не граничные температуры теплообмена, а реальные, а они совсем другие. Например котел выдает по максимуму 90 градусов. Скорость потока в первичном контуре у нас 0,5 м3/ч, значит на выходе первичного контура теплообменника мы должны ожидать температуру 90- (12/(1,16*0,5)= 69 градусов (падение на 20,6 градуса при отборе мощности в 12 кВт).

Считаем, что оптимальная температура нагрева воды 28 градусов (хотя для меня это холодновато). Во вторичном контуре на выходе теплообменника в момент окончания нагрева, когда температура в бассейне приблизится к 28 градусам будет так: 28 + (12/(1,16*5,5) = 29,9 градусов (то есть на выходе теплообменника при таком насосе в 5,5 м3/ч при отборе 12 кВт мощности температура повысится примерно на 1,9 градуса). В теплообменнике потоки подаются навстречу друг другу, поэтому теплообмен будет осуществляться с одной стороны теплообменника при разности (90-29,9)=60,1 градуса, а с другой стороны теплообменника (69-28)=41 градус. Для простоты берем среднюю разницу по всему объему теплообменника и получим около 50 градусов. Производительность по мощности от номинала упадет еще на 16-17 %, т. е. реально ожидаемая мощность станет даже не 12, а всего 10 кВт. Эта мощность вдвое ниже ожидаемой при имеющемся котле 20 кВт и теплообменнике в 40 кВт. И на один градус бассейн будет нагреваться не за 1 час 10 минут (если бы было 20 кВт), а почти за 2,5 часа.

Это говорит о том, что придется тогда взять теплообменник не менее, чем на 80 кВт паспортной мощности с аналогичными потоками в контурах при разности температур по паспорту 60 градусов. Только тогда он сможет передать все 20 кВт от котла при имеющихся насосах.

Следует учитывать, что это только мои измышления на основе небольшого собственного опыта и знаний, почерпанных из интернета. К сожалению, никто из специалистов здесь не отмечается и не указывает на явные ошибки, если они есть в этих рассуждениях. Обязательно это учитывайте и посмотрите другие источники информации по этой теме, прежде чем начнете вкладываться в выбранное оборудование только по приведенной методике.

 

Блин, я так изначально и думал. Поэтому и собирался купить теплообменник мощностью 40-50 кВт. А кто-то меня отговорил и предложил разобраться с остальным оборудование. А реально получается разбирайся, не разбирайся, а результат один. И некоторые об этом писали и намекали. Нужен теплообменник от 40 до 75 кВт и тогда будет счастье с имеющимися насосами.

 

У меня очень большая надежда, что вам все-таки удастся дотянуть с этим теплообменником Elecro G2 30 кВт (уж очень у него неплохие требования по потокам в контурах и небольшие падения напоров по контурам) с нынешних 12 кВт до своего максимума в 19 кВт (забор всей мощности от котла) с помощью включения последовательно второго циркуляционного насоса и исключения сопротивления в обратном клапане для увеличения напора (ожидаемый расход теплоносителя должен увеличиться, что повысит производительность теплообменника), а во вторичном контуре для этой же цели на время нагрева насос-фильтр включать в режим рециркуляции. Если увидите, что по дельте температур и расходу теплоносителя (насос покажет) приблизитесь к 19 кВт, значит все, большего с этой колонкой на 19 кВт не добиться и никакой другой теплообменник уже не поможет.
А когда выйдете на режим поддержания температуры, можно будет насос-фильтр включить в режим фильтрации, тепловая мощность для нагрева воды чуть упадет, но ее будет достаточно для поддержания нужной температуры воды бассейна. Надеюсь, что через неделю будут какие-то практические результаты по планируемым вами работам в этом направлении.

 

Спасибо за поддержку, Конечно буду продолжать эксперимент с купленным оборудованием. Просто за деньги потраченные на Elecro G2 30, а то и меньше, можно было взять спиральник на 40-70 кВт. На авито бывают хорошие предложения. Результат был бы тот-же или даже лучше.
Возможно еще придется менять циркуляционник на UPS 25-100 с производительностью 11 м3/час и напором 10 м.
Теплообменник придется менять, он ведь течет. С конторой договорился на обмен по гарантии.
Вообщем 7 или 8 октября настанет момент истини для наших расчетов.
Надо будет все Ваши выкладки свести в один файл Эксел, чтобы введя несколько исходных данных можно было сразу получить результат.
Люблю когда все автоматом.

 

Менять циркуляционник пока считаю излишним, у вас же есть второй циркуляционник, вы ничего не выиграете при замене, ведь два последовательных должны дать напор явно больше 10 метров, места для установки двух насосов у вас предостаточно, судя по фото. Альфу поставите в режим поддержания максимального напора (вот и его автоматика пригодится), так что два последовательных насоса с разными характеристиками будут работать очень даже синхронно.
Но у 25-100 начальная производительность гораздо больше, это может сыграть в нужную сторону. Но это мое мнение.
Если договорились на замену теплообменника, то может у них за эту цену и возьмете более мощный спиральный (на будущее точно пригодится, тем более, если планируете более мощный котел потом поставить под нагрев бассейна), только обязательно нужно смотреть на паспортные потоки, а то окажется, что и 50 кВт относительно дешевый спиральный теплообменник не вытянет те же 12 кВт, как сейчас 30 кВт с меньшими требованиями по потокам. Ведь все равно все сводится исключительно к площади теплообмена. Вот посмотрите на продаваемые теплообменники, обычно в линейке есть соседние по нарастанию мощности (на 10-20 кВт увеличения передаваемой мощности), которые практически не отличаются размерами (иногда даже приводят одинаковые площади теплообмена!), а отличаются только скоростями потоков в контурах (естественно, в сторону увеличения), а иногда и разностью температур в контурах до 70 градусов. Я считаю, что это просто маркетинговый обман. Практически один и тот же теплообменник продают под видом разной передаваемой мощности. Теплообменник это же не котел, он сам не вырабатывает никакого тепла, только передает с одного контура на другой ту мощность, которую в него вкачают, главное выдержать все условия теплопередачи.