Чем нагреть воду в бассейне? - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Чем нагреть воду в бассейне

Дней 10 назад получил с Али термостат https://ru.aliexpress.com/item/2016-New-Arrival-220V-new-LCD-Thermostat-Temperature-Controller-Aquarium-Refrigerator-Incubator/32694942173.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.zf4xg3
Впечатления самые положительные.
Настроил на 37 градусах включение, выключает при этом на 35.
Настройки при отключении электричества не сбрасывает.
В процессе работы показывает текущую температуру со своего датчика (больше 39 не кажет).
Длинна провода датчика - 2-2.5 метра.
Не хватает индикации подачи напряжения. Зеленый огонек на нем горит все время.
Китайцам очередной зачет!

 

Можно вместо вилки нагрузки поставить электровилку с индикатором и выключателем.

 

Уважаемые форумчане!
Хочу вернуться к теме нагрева бассейна с помощью теплообменника.
Какой тип теплообменника на Ваш взгляд имеет наибольший КПД (теплосъем)?
Мне кажется что пластинчатый теплообменник (паянный или сборный) имеет максимальную площадь контакта сред, поэтому он наиболее перспективен в нашем случае.
Какие будут мнения?

 

@PSergey76, что Вы имеете в виду под термином "теплообменник" ?

 

Под теплообменником я понимаю изделие в которое подается горячий теплоноситель (вода) и холодная бассейновая вода, где и происходит передача тепла от теплоносителя к бассейновой воде.
Теплообменники бываю спиральные, трубчатые, пластинчатые и т. д.
У меня сейчас стоят два спиральных теплообменника в параллель по 13 кВт каждый, но их КПД меня сильно не устраивает. Вот и думаю либо поставить один спиральный на 70-120 кВт или купить пластинчатый?

 

@PSergey76, да, хотелось бы услышать, какую цель вы преследуете, ориентируясь на трубчатый теплообменник. Насколько мне известно, по сравнению с классическим теплообменником труба в трубе (первичный контур спиральный или пакет труб) этот теплообменник имеет только одно преимущество - более малые габариты конструкции при аналогичных параметрах теплообменника по мощности. В разных источниках эту разницу оценивают от 1,5 до 4 раз. Но у него есть и огромный недостаток (для наших нужд по нагреву воды бассейна от системы циркуляции и очистки) - примерно в такое же количество раз большее сопротивление потоку, что налагает повышенные требования по мощности насосов в первичном и вторичном контурах по сравнению с "классикой" для получения "паспортной" мощности. То есть реальный выигрыш получается (имеет смысл) только, если обычный теплообменник негде расположить по имеющимся размерам (в техническом помещении). По КПД (разница подводимой и снимаемой мощности) все типы теплообменников примерно одинаковые, можно сказать, что КПД примерно 80-85% (подводимая и снимая мощность), причем, чем большая мощность теплообменника, тем общий КПД обычно выше. Но я не специалист, возможно, что что-то не так понял, когда пытался понять разницу в разных типах (трубчатые и пластинчатые) теплообменников.
Я уже писал, что когда подбирал под себя теплообменник, то исходил из других принципов - задавался дельтой температур в контурах. Для бассейновой воды важно, чтобы за один цикл нагрева температура воды на выходе теплообменника не повышалась до более плюс 35 градусов при исходной температуре 32-33 градуса (в конце нагрева), чтобы не губить используемую химию, которая при 50 градусах практически полностью нейтрализуется. Тут расчет простой - у меня насос-фильтр 5-6 м3/ч, при таком потоке тепловая мощность не должна превышать (беру разницу в 2 градуса нагрева, как максимум) 5,5х2х1,16=12,76 (кВт). Учитывая КПД теплообменника (~0,8) получаем подводимую мощность в первичном контуре около 16 кВт. Далее я планировал (и сейчас так и использую) температуру в первичном контуре теплообменника (от газового котла) ~ 65 градусов (разница температур контуров всего ~ 30 градусов). При такой разнице температур (вместо паспортных 60 градусов разницы) требуется теплообменник примерно вдвое большей мощности, т. е. около 30-35 кВт при паспортном потоке в первичном контуре. В первичном контуре важно соблюдать тоже небольшую разницу в температурах теплоносителя на входе и выходе котла, обычно эту разницу (для чугунных котлов) рекомендуют не более 15 градусов, чтобы от тепловых ударов не испортить котел.
Это все, конечно, рассуждения лоха в теплотехнике на основе почерпанных сведений в основном из Интернета, но, как ни удивительно, расчеты оказались очень соответствующие к практике, значит они близки к правде или просто повезло... У меня сейчас теплообменник работает именно так, как я и рассчитывал.
Но вопрос в силе - в чем вы видите смысл использования именно пластинчатого теплообменника?

 

А что именно не устраивает?
Как вы понимаете КПД теплообменника?
У вас же вроде стоят термометры на каждом входе/выходе теплообменников, если еще примерно измерить скорости потоков в контурах, то тогда можно будет узнать и КПД вашей конструкции теплообменников.
То, что мой теплообменник с паспортной мощностью 36 кВт выдает при моих параметрах потоков и температур около 10-15 кВт, совсем не означает, что у него КПД упал в 2-3 раза!

 

У теплообменников (в нашем случае) как бы нет КПД. Эффективность есть.
Я бы тоже хотел услышать.

 

Ну теперь по порядку. Я так понимаю Вы представляете что у меня стоит и как обвязано, если нет, то в этих трех постах все изложено:
https://www.forumhouse.ru/posts/19177226/
https://www.forumhouse.ru/posts/19194226/
https://www.forumhouse.ru/posts/19457715/
При нагреве бассейновой воды с помощью проточного газового нагревателя и двух 13 кВт теплообменников мне удаётся повысить температуру воды бассейна всего на 1 градус. При этом колонка работает на максимум и выдает воду 90 С. По обратке идет вода 64 С, т. е. удается снять 26 С. И это максимум. При этом вода баса греется всего на 1 С. В контуре колонки стоит 3-х режимный циркуляционник:
1 режим - 2,1 м3/час или 35 л/мин (использую этот режим)
2 режим - 2,9 м3/час или 48 л/мин
3 режим - 3,6 м3/час или 60 л/мин
У фильтровального насоса бассейна тоже есть 5 режимов:
1 режим - 0,7 м3/час или 12 л/мин
2 режим - 1,3 м3/час или 22 л/мин
3 режим - 1,9 м3/час или 32 л/мин
4 режим - 2,9 м3/час или 48 л/мин
5 режим - 6 м3/час или 100 л/мин (использую этот режим)
Пробовал играться скоростями контура теплоносителя, результат такой: от скоростей меняется только температура теплоносителя и его обратка, а вода бассейна всегда греется только на 1 С. Теплосъем колеблится от 16 до 26 С.
При нагреве воды с помощью дровяного котла (без теплообменников, на прямую) разница бассейновой воды и воды после котла значительная. В бас идет вода градусов 40-45, при 20 С на входе.
Мне хотелось бы повысить теплосъем в теплообменнике при нагреве магистральным газом через проточный водонагреватель.
В идеале хотел бы чтобы в колонку поступала обратка с температурой 20 С, т. е. хочу снять 90 - 20 = 70 С, а вода бассейна нагревалась на 3-4 С за проход.

КПД теплообменника я понимаю так:
Я имею газовый проточный нагреватель, готов его гонять по максимуму, т. е. нагревать воду до 90 С. Хочу снять это все тепло и передать бассейновой воде. Пусть на обратке будет 20 С, т. е. хочу снять 70 С.
Мне нужен теплообменник, который это способен сделать. Какой он должен быть мощности и какого типа? В этом вот сейчас и хочу разобраться.
Теплообменник который это сможет сделать и будет для меня обладать максимальным КПД.
Затраты ведь одинаковый (расход газа).

 

Давайте начнем с этого, чтобы понять, к чему нужно стремиться при выборе теплообменника и возможно ли это выполнить при вашем газовом нагревателе

.

Спойлер: написано, наверно, бестолково, но я обычно так считаю...

Желаемое: 6м3/ч*4 (градуса)*1,16=27,84 (~ 28 кВт) - это требуемая тепловая мощность в контуре воды теплообменника. Погуглите немного и вы убедитесь, что применение теплообменника дает коэффициент использования тепла около 0,8-0,85 (это, собственно и есть КПД теплообменника и этот коэффициент просто говорит о том, сколько тепла максимально можно передать от одного контура теплообменника к другому и напрямую он никак не связан с мощностью теплообменника). То есть в первичном контуре теплообменника мы должны обеспечить 28/0,8=35 (кВт) тепловой мощности (от газовой колонки), чтобы при насосе 6м3/ч можно было теоретически за один проход нагревать воду на 4 градуса во вторичном контуре.
Реалии: имеем в первичном контуре не более 19 кВт, что практически в 2 раза ниже желаемого, соответственно и нагрев за один проход при прочих равных условиях будет примерно вдвое ниже.
И это все без учета дополнительных потерь, то есть практически максимум.
Теперь по работе теплообменника. Теоретически нужно стремиться к тому, чтобы разница температур в первичном контуре и вторичном была максимальной, при уменьшении этой разницы теплопередача падает и, соответственно, падает эффективность передачи тепла. Посмотрите графики и таблицы на свой теплообменник. Там номинальная мощность (считайте, что максимальная) приводится для конкретной разницы температур контуров и определенных протоков в контурах. Передаваемая мощность напрямую (близко к линейной зависимости) зависит от этих параметров. Это не КПД теплообменника (КПД это конструкция теплообменника и эта величина практически постоянна для всех типов теплообменников и всегда равна примерно 80-85%). Идеально для максимального съема тепла от первичного контура в нем нужно поддерживать максимальную температуру, т. е. температура на входе и выходе этого контура практически не должна изменяться (чем меньше эта разница, тем эффективнее будет передаваться тепло от первичного контура во вторичный). Это можно достичь только с увеличением скорости протока в контуре (а значит и увеличением давления), но это ограничено конструкцией теплообменника), поэтому реально температура на выходе всегда будет ниже температуры на входе. А оставленная тепловая мощность в первичном контуре теплообменника также легко считается по известной формуле (проток умножаем на разницу температур и умножаем на 1,16).
Допустим, что вы решили нагревать воду до 26 градусов, тогда в конце нагрева при вашем желании иметь температуру на выходе теплообменника на 4 градуса выше втекаемой, получаем 30 градусов.
Как вы себе представляете работу теплообменника на передачу тепла от первичного контура во вторичный, если на выходе первичного контура вы решили иметь температуру 20 градусов? Ведь должно быть ясно, что ни при каких условиях температура теплоносителя на выходе первичного контура не должна быть ниже выходящей температуры вторичного контура, иначе теплопередача пойдет в другую сторону (вода станет нагревать теплоноситель в той части теплообменника, где это будет иметь место).
Приведите характеристики своих теплообменников, при каких протоках дается эта мощность в 13 кВт. И теперь смотрите: допустим, что вы выполните требования по протокам в этом теплообменнике и при 6м3/ч вы снимете мощность 13 кВт (в первичном контуре идет паспортный проток). Теперь в параллель включаете второй такой же теплообменник, при этом скорость протока через насос (для простоты) не меняем, те же 6м3/ч. Поток раздваивается и через каждый теплообменник во вторичном контуре скорость падает вдвое, так и передаваемая мощность тоже упадет вдвое (примерно, смотрите свои графики), т. е. реально съем мощности от первичного контура не изменится при том же насосе, вы никакого выигрыша не получите по мощности на выходе теплообменников, используя два теплообменника вместо одного !

И так много написал, все же расписано и разжевано в этой теме, нужно просто спокойно еще раз пробежаться, прикинуть, что хочется и что имеем, и реально оценить свои возможности. Этих простейших расчетов и имеющихся характеристик по нагревателям, насосам и теплообменникам обычно достаточно, чтобы на практике получить то, на что рассчитывали на бумажке.
Вы посчитайте сами и поймете, что на первой скорости насоса в теплообменнике реальная скорость потока теплоносителя не превышает 0,6 м3/ч при разнице температур 26 градусов, а никак не 2,1 м3/ч (это вытекание из насоса без напора), как вы ожидаете. Поставьте в этих местах манометры и вам станет все понятно, когда посмотрите на соответствующие таблицы по этим насосам.

 

С вашим газовым котлом (19 кВт) этого сделать невозможно даже теоретически (на насосе 6м3/ч получить за один проход через теплообменник нагрев воды на выходе теплообменника до 4 градусов выше входящей), надеюсь, что выше (почему это так) изложил все понятно...

 

Вы не так считаете. и смотрите.
Мощность Вашей колонки 19,2 кВт. больше Вы с нее НЕ снимете. И без разницы какой теплообменник ВЫ поставите. хоть на 120 кВт.
Вы даже косвенно на это сами ответили:

При бОльшем теплообменнике лишь уменьшится температура в контуре газового котла и поднимется в контуре бассейна. что тоже не есть хорошо.

Что бы нагревать Ваш бассейн со скоростью 3-4 градуса в час. Нужна колонка мощностью. 20*4*1,1=88 кВт. Ну и уже тогда теплообменник на мощность 90-100 кВт.

P. S. У теплообменника в НАШЕМ случае НЕТ кпд... Есть эффективность. т. е. кол-во тепла в одном контуре/кол-во тепла во втором контуре. Я думаю в вашем случае и так эффективность 100%..

 

Т. е. Вы считаете что с моим бассейном 20 м3 и имеющейся колонкой и насосом на 6 м3 все танцы с теплообменниками безполезны? Лучшего просто не достичь?
Меня беспокоит обратка с температурой 60 С.
Почему нельзя попытаться снять или снять больше тепла? Что мешает?

 

максимальная мощность вашего котла 19 кВт, это потолок, больше вы его не разгоните без опасности разрушения. Вы же понимаете, что из 19 кВт никак не "отнять" 30-35 кВт. Поставьте два таких проточных нагревателя в параллель и подберите соответствующий теплообменник (не менее 40 кВт паспортной мощности) и тогда решите свою задачу.
А по обратке нужно, наоборот, стараться получить максимальную скорость потока в первичном контуре и минимальное падение температуры на выходе первичного контура, так вы получите максимально возможный съем тепла с теплообменника. То же относится и к вторичному контуру теплообменника. Большое падение температуры теплоносителя на выходе первичного контура - это "беда", которая снижает отдаваемую мощность теплообменника.
Что же вы так упорно не желаете посмотреть на таблицы и графики по любому теплообменнику, там же все становится понятно по снимаемой мощности при имеющихся у вас насосах и сопротивлениях потокам в контурах.
Посмотрите на любой теплообменник: на графиках четко показывается, что стоит увеличить скорость протока в любом контуре, например, вдвое, оставив в другом контуре неизменную скорость потока и снимаемая мощность тут же удваивается, стоит уменьшить - мощность тоже примерно пропорционально уменьшается. При изменениях сразу в двух контурах обычно считают по каждому контуру независимо и затем суммируют результаты (вернее, эти коэффициенты перемножаются). Например, можно вдвое увеличить скорость в одном контуре и втрое уменьшить в другом, тогда в итоге получим 2*1/3 = снимаемая мощность упадет в полтора раза. Но так как увеличение скоростей выше паспортных - это работа теплообменника на запредельных (возможно) режимах и его надежность явно может снизиться, то обычно для теплообменников для бассейна выбирают теплообменник большей паспортной мощности и снимают с него ту (меньшую) мощность, которую позволит снять имеющееся оборудование по прокачке первичного и вторичного контуров. Но нужно точно знать сопротивления потокам в контурах, чтобы прикинуть, что в итоге получится.

 

ДА.

Законы физики. Вам @vagorzel и я, как бы уже попытались объяснить почему.

Значит надо увеличить проток в контуре басика. НО кардинально ЭТО ни чего не изменит.
ИБО сам принцип теплообменника в РАЗНОСТИ температур обратка первичный контур-подача вторичный контур. И чем больше эта разница тем большая мощность передается.