Przeglądając dane techniczne płytowych wymienników ciepła Nordic Tec - ale także części innych producentów, można spotkać się z parametrem określanym jako „przepływ nominalny”, podawanym najczęściej w m³/h. Warto wiedzieć, co właściwie oznacza ta wartość, ponieważ bywa ona błędnie interpretowana jako przepływ maksymalny albo przepływ wymagany do prawidłowej pracy wymiennika. Czasem bywa interpretowany jako przepływ, który został użyty do wyliczenia nominalnej mocy wymiennika, co również nie jest prawdą.
W rzeczywistości przepływ nominalny nie oznacza żadnej z tych wartości. Jest przede wszystkim parametrem orientacyjnym, który pozwala ocenić, dla jakiego zakresu przepływów dany wymiennik został zaprojektowany i w jakich warunkach hydraulicznych powinien pracować najbardziej efektywnie.
Przepływ nominalny wymiennika ciepła to orientacyjna wartość przepływu medium, dla której dany model wymiennika jest konstrukcyjnie dostosowany, przy czym - co ważne - nie oznacza to, że każdy poziom przepływu mieszczący się poniżej przepływu nominalnego jest tak samo korzystny i dopuszczalny pod kątem projektowym.
✅ Należy pamiętać o zasadzie wzrostu oporów hydraulicznych wraz ze wzrostem poziomu przepływu - także gdy znajduje się on jeszcze w granicach tzw. przepływu nominalnego. W efekcie, w praktyce wartości powyżej 50%, a w szczególności powyżej 75% przepływu nominalnego mogą wiązać się ze znaczącymi oporami hydraulicznymi, których w zdrowej instalacji grzewczej raczej należy unikać.
Parametr ten pozwala przede wszystkim porównać możliwości hydrauliczne różnych wielkości wymienników płytowych. Jeżeli przykładowo jeden model wymiennika posiada przepływ nominalny 4 m³/h, a drugi 8 m³/h, oznacza to, że drugi model jest przystosowany do instalacji, w których występują znacznie większe przepływy oraz, że drugi wymiennik będzie generował automatycznie mniejsze opory hydrauliczne. To istotna wskazówka dla projektantów układów grzewczych czy chłodniczych.
Nie oznacza to jednak, że przez pierwszy wymiennik musi zawsze przepływać dokładnie 4 m³/h. Wymiennik może pracować zarówno przy mniejszym, jak i – w pewnych granicach – większym przepływie.
☑️✅ Ważną informacją jest również to, że przepływ nominalny odnosi się do samej konstrukcji pakietu płyt, do ich profilu, a więc możliwości przepływu jakie daje sama konstrukcja wymiennika. Czynnikiem dodatkowym - najczęściej stanowiącym ograniczenie - jest sama wielkość przyłączy.
Przepływ nominalny należy więc traktować przede wszystkim jako punkt odniesienia.
W pewnym uproszczeniu, ale na szybko, należy kierować się prostą zasadą:
Swoją drogą warto zauważyć, że zasada doboru urządzeń hydraulicznych z pewną rezerwą jest w zasadzie normą i nie dotyczy tylko wymienników płytowych. Podobnie dobiera się zawory, rozdzielacze podłogówki, sprzęgła hydrauliczne czy dowolne inne urządzenia.
Przykładem może być wykres prognozowanych oporów hydraulicznych dla wymiennika ciepła Nordic Tec Ba-12-50 z przyłączem 3/4", często stosowanym do mniejszych instalacji grzewczych, np. do kominków.
☑️✅ Na co należy tu zwrócić uwagę analizując wykres strat ciśnień wymiennika?
1. Przede wszystkim na to, że do poziomu przepływu 0,8 l/s (czyli około 2,88 m³/h - co stanowi 72% przepływu nominalnego tego wymiennika ciepła, określonego jako 2,88 m³/h) następuje nagły wzrost prognozowanych strat ciśnień, w zasadzie kompletnie nieproporcjonalny do wcześniejszych wzrostów. Jest to mniej więcej zbieżne z zasadą unikania projektowania systemów mających w założeniu pracować powyżej 75% wartości.
2. Do mniej więcej 50% przepływu nominalnego lub nieco powyżej, czyli do wartości ok. 0,6 l/s (co daje w przeliczeniu ok. 2,2 m³/h, czyli ok. 55% przepływu nominalnego) prognozy strat ciśnień są bardzo korzystne i rosną bardzo powoli. Toteż jest to najkorzystniejszy przedział pracy wymiennika z punktu widzenia jego wpływu na opory hydrauliczne w instalacji. Wartości powyżej 50-55% nadal są akceptowalne, jednak da się zauważyć przyspieszenie jeśli chodzi o ich wzrost.
Wykres potwierdza nam więc użyteczność wyznaczania progów 50% i 75% wartości przepływu nominalnego i pozwala nam zrozumieć dlaczego stosowanie tej prostej zasady jest bardzo praktyczne, choć warto zwrócić uwagę na drobne rozbieżności. Nie musi to być idealnie 50 czy 75%, ale te wartości wyznaczają w przybliżeniu orientacyjne przedziały.
Wykres pozwala także zrozumieć, jaka jest rola wartości przepływu nominalnego i że nie służy ona do wyznaczania ,,oczekiwanego" przepływu w instalacji.
Nie. Jest to jedno z najczęstszych nieporozumień.
Przepływ nominalny nie jest maksymalnym dopuszczalnym przepływem przez wymiennik ciepła.
W wielu przypadkach przez wymiennik można przepuścić więcej medium niż wynosi wartość nominalna. Przykładem jest choćby popularny wymiennik ciepła Nordic Tec Ba-23-30. Należy jednak pamiętać, że wraz ze wzrostem przepływu rosną również opory hydrauliczne, czyli prognozowany spadek ciśnienia na wymienniku.
✅ W teorii może więc dojść do sytuacji, w której dalsze zwiększanie przepływu jest wprawdzie fizycznie możliwe, ale staje się niekorzystne z punktu widzenia całej instalacji z powodu ogromnych oporów generowanych w takiej konfiguracji. Pompa musi wówczas pokonać większe opory, co może wymagać zastosowania mocniejszej pompy obiegowej i zwiększać zużycie energii. Projektowanie instalacji przy założeniu, że przepływ będzie wynosił więcej niż 75% przepływu nominalnego wymiennika ciepła (lub podobnych urządzeń) oznacza także potencjalnie większą awaryjność pomp, a przynajmniej ich szybsze zużywanie się - i w zasadzie powinno być uznawane za błąd projektowy.
☑️✅ Wskazówką dla projektanta używającego wymienników Nordic Tec jest to, że najmniejsze opory hydrauliczne występują do 50% wartości przepływu nominalnego. Powyżej tej wartości zaczynają rosnąć już szybciej, nie liniowo - ale nadal są wielu wypadkach jeszcze zupełnie akceptowalne. Zaś projektowanie układów, które miałyby pracować w charakterze długotrwałym powyżej 75% wartości przepływu nominalnego - uznaje się za błąd (chyba, że mówi o pracy epizodycznej).
Dlatego nie należy interpretować przepływu nominalnego jako granicy, po przekroczeniu której wymiennik przestanie działać. Ale też nie należy jego poziomu traktować jako dopuszczalnego poziomu przepływu, który nie ma żadnych niekorzystnych aspektów.
Również nie.
Jeżeli wymiennik ciepła posiada przepływ nominalny np. 4 m³/h, nie oznacza to, że instalacja musi zapewniać właśnie taki przepływ.
Wymienniki płytowe mogą pracować przy różnych wartościach przepływu. W rzeczywistych instalacjach przepływ wynika z wielu czynników, między innymi z:
Wartość nominalna nie jest więc instrukcją mówiącą, jaki przepływ należy bezwzględnie zapewnić.
Wobec powyższego akapitu to pytanie staje się nieco pozbawione sensu. Przepływ nie powinien być dobierany w oparciu o wymiennik - przepływ powinno się ustalać w oparciu o potrzeby instalacji czy danego systemu. Sam wymiennik można ewentualnie dobrać z uwzględnieniem tych przepływów i nawet powinno się to uwzględniać.
Praca poniżej przepływu nominalnego jest jak najbardziej możliwa i jest to norma.
Należy jednak pamiętać, że bardzo mała prędkość medium w kanałach wymiennika może oznaczać mniej intensywny przepływ turbulentny, a tym samym gorsze warunki wymiany ciepła. Dotyczy to jednak bardzo niskich przepływów. Większość wymienników Nordic Tec jest profilowana w taki sposób aby dość szybko osiągać przepływ turbulentny, także przy stosunkowo niskich przepływów.
Na pewno nie oznacza to, że wymiennik przestanie działać przy niskich przepływach. Nadal będzie przekazywał energię pomiędzy mediami, jednak jego rzeczywista wydajność cieplna będzie zależała od konkretnych warunków pracy.
Z tego powodu dobór wymiennika wyłącznie na podstawie deklarowanej mocy w kW bez uwzględnienia przepływów i temperatur może prowadzić do błędnych wniosków.
Zwiększenie przepływu przez płytowy wymiennik ciepła powoduje przede wszystkim wzrost prędkości przepływu medium w kanałach pomiędzy płytami.
Może to poprawiać warunki wymiany ciepła, ponieważ zwiększona turbulencja przepływu sprzyja przekazywaniu energii cieplnej. Jednocześnie jednak bardzo wyraźnie wzrastają opory hydrauliczne.
To właśnie spadek ciśnienia jest jednym z najważniejszych czynników ograniczających praktyczny przepływ przez wymiennik.
Dlatego przy instalacjach o dużych przepływach często korzystniejsze jest zastosowanie większego wymiennika – posiadającego większe przyłącza i większe kanały przepływowe – zamiast wymuszania dużego przepływu przez niewielki model.
Przepływ i moc wymiennika są ze sobą powiązane, ale nie można ich utożsamiać.
Ilość energii transportowanej przez medium zależy od jego przepływu oraz różnicy temperatur. W przypadku wody zależność tę można w uproszczeniu przedstawić wzorem:
gdzie:
Q – moc cieplna,
ṁ – strumień masowy medium,
c – ciepło właściwe medium,
ΔT – różnica temperatur.
Oznacza to, że ta sama moc może być transportowana przy różnych przepływach, jeżeli zmienia się różnica temperatur.
Przykładowo instalacja pracująca z dużą różnicą temperatur pomiędzy zasilaniem i powrotem może przenosić określoną moc przy mniejszym przepływie niż instalacja pracująca z niewielką różnicą temperatur.
Dlatego sam przepływ nominalny nigdy nie mówi, jaką moc wymiennik osiągnie w konkretnej instalacji.
Podawanie przepływu nominalnego ma przede wszystkim ułatwić użytkownikowi ocenę możliwości hydraulicznych danego modelu. Zdrowa zasada 50% i 75% (granic, które one oznaczają) jest bardzo skuteczna w szybkich doborach wymienników ciepła do pomp ciepła czy też innych urządzeń.
Jest to szczególnie przydatne podczas porównywania wymienników o różnych rozmiarach płyt i różnych średnicach przyłączy.
Jeżeli instalacja wymaga stosunkowo dużych przepływów, należy zwrócić uwagę nie tylko na powierzchnię wymiany ciepła i liczbę płyt, ale również na wielkość samej płyty, konstrukcję kanałów oraz średnicę przyłączy.
Duża liczba płyt nie zawsze oznacza bowiem, że wymiennik będzie odpowiedni do bardzo dużego przepływu - czego przykładem może być choćby model Ba-23-70.
Pewien zapas jest zazwyczaj korzystny, szczególnie jeśli chcemy ograniczyć spadki ciśnienia.
Nie oznacza to jednak, że zawsze należy wybierać największy możliwy wymiennik.
Przewymiarowanie wymiennika pod względem hydraulicznym może zwiększyć jego cenę i gabaryty, nie przynosząc proporcjonalnych korzyści. Najlepszym rozwiązaniem jest taki dobór, aby wymiennik zapewniał odpowiednią powierzchnię wymiany ciepła, a jednocześnie nie powodował nadmiernych oporów przy przepływie wymaganym przez instalację. Czyli w praktyce utrzymywał się poniżej 50, względnie 60% wartości nominalnej przepływu.
Przepływ nominalny to parametr pomocniczy, który pozwala zorientować się w możliwościach hydraulicznych wymiennika ciepła. Nie powinien być traktowany jako sztywna granica pracy urządzenia.
W praktyce:
Dlatego przepływ nominalny najlepiej traktować jako praktyczny punkt odniesienia pozwalający ocenić, czy dany model wymiennika Nordic Tec pasuje pod względem hydraulicznym do planowanej instalacji.
Sprawdź także inne kategorie produktowe:
BLOG:
Niedowymiarowanie wymiennika ciepła - co to oznacza w praktyce?
Przewymiarowanie wymiennika ciepła - czemu to służy?
Izolacja termiczna wymiennika ciepła płytowego - czy jest potrzebna? Czy coś realnie zmienia?
Jaki wymiennik ciepła do basenu?
Jak dobrać wymiennik ciepła do kotła gazowego?
Jak prawidłowo podłączyć wymiennik płytowy Nordic Tec? Czy można zamienić kierunki przepływów z tabliczki znamionowej?
Zostaw komentarz