Bir Isı Kaynağı, İki Terminal: Yerden Isıtma Neden Isınmıyor?

Bölüm 5 – Yetersiz Sistem Su Akışı

Her ikisine de hizmet eden havadan suya ısı pompası sistemindeyerden ısıtma ve fancoilEn yaygın şikayetlerden biri:

"Isı pompası çalışıyor ve çıkış suyu sıcak, ancak yerden ısıtma hala odaları gerektiği gibi ısıtamıyor."

Bu sorunu giderirken birçok kişi hemen ısı pompası kapasitesinin yetersiz olduğundan şüpheleniyor.

Ancak ısı pompası yeterli ısı üretiyor olabilir.

Gerçek sorun çok daha basit olabilir:

Hidronik sistem yeterli miktarda su sirkülasyonu yapmıyor.

Yetersiz su akışı, havadan suya ısı pompası ve yerden ısıtma sistemlerinde en sık karşılaşılan hidrolik sorunlardan biridir. Bunun nedeni, boruların boyutlarının küçük olması, aşırı basınç düşüşü, çok fazla bağlantı parçası, kötü kurulum, yanlış pompa seçimi, uygun olmayan pompa konumu veya uygun olmayan sistem mimarisi olabilir.

İçinde“Tek Isı Kaynağı, İki Terminal” sorun giderme serimizin 5. Bölümüyetersiz sistem akışının UFH performansını nasıl etkilediğini ve mühendislerin sorunu nasıl teşhis etmesi gerektiğini açıklıyoruz.

1. Isı Pompalı Isıtma Sisteminde Su Akışı Neden Önemlidir?

Hidronik ısıtma sistemi, ısıyı dolaşan su yoluyla aktarır.

Temel ilişki şudur:

$$Q = dot{m} çarpı c_p çarpı Delta T$$

Nerede:

• Q= ısı transfer hızı

• M= su kütlesi akış hızı

• KP= suyun özgül ısı kapasitesi

• ΔT= besleme/dönüş suyu sıcaklık farkı

Su kullanarak pratik HVAC hesaplamaları için:

$$Q(kW) yaklaşık 1,163 çarpı Akış(m³/h) çarpı Delta T(K)$$

Öyleyse:

$$Akış(m³/sa)=frac{Q(kW)}{1,163timesDelta T(K)}$$

Bu denklem önemli bir prensibi açıklamaktadır:

Isıtma kapasitesi tek başına ısı dağıtımını garanti etmez. Sistem ayrıca bu ısıyı terminallere taşımak için yeterli su akışını sağlamalıdır.

2. Basit Bir Örnek: ΔT = 5°C'de 20 kW Isı Pompası

Havadan suya ısı pompasının aşağıdakileri sağladığını varsayalım:

20 kW ısıtma kapasitesi

tasarım besleme/dönüş sıcaklığı farkıyla:

5°C

Gerekli akış hızı yaklaşık olarak:

$$Akış=frac{20}{1.163times5}$$ $$Akışyaklaşık3,44m³/saat$$

Bu nedenle hidronik sistemin yaklaşık olarak sirkülasyon yapabilmesi gerekir:

3,4 m³/saat

gerçek sistem direncinin altında.

Eğer boru sistemi ve pompa yalnızca 2,0 m³/saat debi üretebiliyorsa, sorun şu şekilde basitçe çözülemez:

“Isı pompası 20 kW, yani yeterli olmalı.”

Isı kaynakta üretilebilir ancak etkili bir şekilde zemine taşınamaz.

3. Akış Hızı ve Pompa Yüksekliği Farklıdır

Bu önemli bir ayrımdır.

Bir sirkülasyon pompası seçerken mühendislerin her ikisini de dikkate alması gerekir:

Akış Hızı

Sistemde ne kadar su dolaşmalıdır.

Genellikle şu şekilde ifade edilir:

• m³/saat

• L/dak

• L/sn

Pompa Kafası

Pompanın bu akış hızında ne kadar hidrolik direnci aşması gerektiği.

Genellikle şu şekilde ifade edilir:

• metre su sütunu

• kPa

Bir pompa teorik olarak düşük direnç altında yeterli akışı sağlayabilir, ancak gerçek sisteme bağlandığında gerekli akışı sağlayamayabilir.

Bu nedenle sadece nominal debiye göre pompa seçilmesi yeterli değildir.

Gerekli çalışma noktasını şu şekilde bulmamız gerekiyor:

Pompa Eğrisi × Sistem Direnç Eğrisi

4. Boru Çapı Kontrol Edilecek İlk Şeylerden Biridir

Çok yaygın bir sorun, ana dağıtım borusunun çok küçük olmasıdır.

Kurulumcu aşağıdaki hesaplamaları yapmadan birkaç manifoldu bir ana boruya bağlayabilir:

• toplam tasarım akışı;

• su hızı;

• basınç kaybı;

• eşzamanlı çalışma talebi;

• eşdeğer boru uzunluğu

Küçük bir borudan akış arttıkça suyun hızı da artar.

Aynı zamanda basınç düşüşü hızla artar.

Bu şunlarla sonuçlanabilir:

Yüksek Direnç → Azaltılmış Akış → Yetersiz Isı Transferi → Soğuk UFH Bölgeleri

Bu özellikle büyük evlerde ve çok katlı binalarda önemlidir.

5. Ana Boru Boyutunu Sadece Tecrübeye Göre Seçmeyin

Bir kurulumcu şunları söyleyebilir:

“Normalde bu boru boyutunu yerden ısıtma için kullanıyoruz.”

Bu yeterli bir mühendislik temeli değil.

Ana borunun boyutlandırılması gerçek hidrolik gereksinime göre yapılmalıdır.

Profesyonel bir hesaplama şunları dikkate almalıdır:

Gerekli Isıtma Kapasitesi

↓

Tasarım ΔT

↓

Gerekli Su Akışı

↓

Boru Çapı

↓

Su Hızı

↓

Boru Sürtünme Kaybı

↓

Bağlantı Elemanları ve Vanalar

↓

Toplam Basınç Düşüşü

↓

Pompa Seçimi

Bu hesaplamaların atlanması, bazı sistemlerin küçük projelerde iyi çalışmasının, ancak aynı kurulum yöntemi daha büyük binalara kopyalandığında başarısız olmasının nedenlerinden biridir.

6. Boru Uzunluğu Direncin Sadece Bir Parçasıdır

Yaygın bir hata, yalnızca düz boru uzunluğunu hesaplamaktır.

Gerçek sistem direnci ayrıca aşağıdakilerden kaynaklanır:

• dirsekler;

• tişörtler;

• vanalar;

• süzgeçler;

• çek valfler;

• manifoldlar;

• ısı eşanjörleri;

• tampon tankları;

• kontrol vanaları;

• redüktörler;

• diğer bağlantı parçaları.

Bu bileşenler oluştururyerel basınç kayıpları.

Öyleyse:

$$Toplam Basınç Düşüşü = Boru Sürtünmesi + Yerel Kayıplar$$

Mühendisler genellikle bağlantı parçalarını bireşdeğer boru uzunluğubasitleştirilmiş hesaplamalar için.

Örneğin, 90°'lik keskin bir dirsek, hafif bir yön değişikliğinden çok daha fazla direnç yaratır.

Bu nedenle iyi bir hidronik tasarım, gereksiz bağlantılardan ve ani yön değişikliklerinden kaçınmalıdır.

7. Neden Çok Fazla 90° Dirsek Sorun Olabilir?

Gerçek kurulumlarda borular nadiren tamamen düz bir yol izler.

Ancak gereksiz her dirsek direnç katar.

Mümkün olduğunda boru düzeninde aşağıdakiler kullanılmalıdır:

• daha düzgün yönlendirme;

• uzun yarıçaplı virajlar;

• uygun 45° bağlantı parçaları;

• daha az gereksiz yön değişikliği.

Bu, şu durumlarda giderek daha önemli hale gelir:

• ana boru nispeten küçüktür;

• boru hattı uzundur;

• gerekli akış yüksektir;

• birden fazla kat tek bir fabrika odasından beslenmektedir.

Normalde tek başına bir dirsek düzgün tasarlanmış bir sistemi yok etmez.

Sorun şu kitüm hidrolik devre boyunca birikmiş basınç kaybı.

8. PPR Boru Kurulumu Gizli Kısıtlamalar Yaratabilir

Tasarım boru çapı kağıt üzerinde doğru görünse bile montaj kalitesi gerçek hidrolik performansı değiştirebilir.

Bu özellikle aşağıdakilerle ilgilidir:PPR boruları.

Isı füzyon kurulumu sırasında aşırı yerleştirme veya kötü işçilik, bir bağlantıdaki iç akış geçişini kısmen azaltabilir.

Dışarıdan boru tamamen normal görünebilir.

Ancak dahili olarak etkin çap çok daha küçük olabilir.

Bu gizli bir kısıtlama yaratır.

Belirtiler şunları içerebilir:

• düşük sistem akışı;

• büyük besleme/dönüş ΔT;

• uzak manifoldlarda zayıf akış;

• zayıf UFH performansı;

• Pompanın herhangi bir gelişme olmadan yüksek hızda çalışması.

Devreye alma ölçümlerinin önemli olmasının bir nedeni de budur.

Doğru çizim, doğru kurulumu garanti etmez.

9. Büyük Besleme/Dönüş ΔT Bir Uyarı İşareti Olabilir

Isı pompasının normal olarak sıcak su ürettiğini varsayalım.

Siz şunu ölçün:

Besleme suyu: 42°C

Dönüş suyu: 32°C

Daha sonra:

$$Delta T=10°C$$

Sistem yaklaşık 5°C için tasarlanmışsa beklenenden büyük olan bu ΔT yetersiz su akışını gösterebilir.

İlişki basittir:

Belirli bir ısı aktarım hızı için,

Daha Düşük Akış → Daha Büyük ΔT

Ve:

Daha Yüksek Akış → Daha Küçük ΔT

Bu, her büyük ΔT'nin otomatik olarak bir pompa sorunu olduğu anlamına gelmez.

Bu, ΔT'nin aşağıdakilerle birlikte araştırılması gerektiği anlamına gelir:

• gerçek akış;

• terminal talebi;

• ısı pompası çıkışı;

• valf konumları;

• Pompa çalışma noktası.

10. Uzun Dağıtım Mesafeleri Sorunu Artırıyor

Bir diğer yaygın durum ise büyük villalarda veya ticari binalarda ortaya çıkar.

Isı pompası ve tampon tankı, ısıtma terminallerinden uzağa monte edilebilir.

Daha uzun borular şu anlama gelir:

• daha fazla sürtünme kaybı;

• daha fazla bağlantı parçası;

• daha fazla ısı kaybı;

• daha yüksek pompa yüksekliği gereksinimi.

Boruların boyutu da küçükse etki çok daha kötü olur.

Boru izolasyonu da dikkate alınmalıdır.

Uzun yalıtılmamış veya kötü yalıtılmış bir ısıtma borusu, su yerden ısıtma manifolduna ulaşmadan önce önemli miktarda faydalı ısı kaybedebilir.

Bu nedenle, uzun mesafeli hidronik sistemler için mühendisler şunları değerlendirmelidir:

Hidrolik Kayıp + Isı Kaybı

11. Çok Katlı Binalara Özel Dikkat Gerekir

Üç katlı bir villa düşünün.

Ortak bir düzenleme şudur:

Isı Pompası → Yedek Tank → Ana Dağıtım Borusu → Zemin Manifoldları

Bir merkezi sirkülasyon pompasının aynı anda tüm katlara hizmet vermesi bekleniyorsa hidrolik dengeleme zorlaşabilir.

En yakın devre çok fazla akış alırken uzaktaki devreler çok az akış alabilir.

Belirtiler şunları içerir:

• birinci kat sıcak;

• üst katlar soğuk;

• bazı manifoldlar güçlü akış alıyor;

• diğerleri zayıf akış alıyor;

• odalar dengesiz ısınıyor.

Basitçe daha büyük bir pompa kurmak her zaman en iyi çözüm değildir.

12. Daha Büyük Pompa Otomatik Olarak Daha İyi Isıtma Anlamına Gelmez

Bu da başka bir yaygın yanlış anlamadır.

Zemin düzgün şekilde ısınmadığında, bazı tesisatçılar sirkülasyon pompasını hemen daha büyük bir pompayla değiştirir.

Bazen bu yardımcı olur.

Bazen yeni sorunlar yaratır.

Aşırı büyük bir pompa aşağıdakilere neden olabilir:

• aşırı su hızı;

• hidrolik gürültü;

• gereksiz elektrik tüketimi;

• valf gürültüsü;

• zayıf kontrol otoritesi;

• hidrolik dengesizlik.

Doğru amaç şu değildir:

“Mümkün olan en büyük pompayı kurun.”

Bu:

Hesaplanan sistem direncinde gerekli tasarım akışını sağlayan bir pompa seçin.

13. Sirkülasyon Pompası ve Takviye Pompası

Bu iki kavramı karıştırmamak gerekir.

Sirkülasyon Pompası

Ana amacı, suyu kapalı bir hidronik döngü etrafında sirküle etmektir.

Hidrofor Pompası

Birincil amacı, mevcut basınç gerekli dağıtım koşulu için yetersiz olduğunda mevcut basıncı arttırmaktır.

Isı pompası sistemlerinde pompa seçimi ve konumu gerçek hidrolik mimariye uygun olmalıdır.

Sistemi anlamadan pompa eklemek sorunu çözmek yerine basınç etkileşimi yaratabilir.

14. Pompa Konumu Önemlidir

Pompa kurulum konumu sistem davranışını önemli ölçüde etkileyebilir.

Örneğin, bir tampon tankı hidrolik ayırma sağlıyorsa, ısı pompası tarafı ve terminal tarafı ayrı hidrolik devreler olarak analiz edilmelidir.

Tipik bir düzenleme şu şekilde olabilir:

Birincil Devre

Isı Pompası → Akümülasyon Tankı → Isı Pompası

Ve:

İkincil Devre

Akümülasyon Tankı → Sirkülasyon Pompası → UFH/Fan Coiller → Akümülasyon Tankı

Bu, birden fazla pompanın rastgele seri halinde yerleştirilmesinden temel olarak farklıdır.

Her pompanın açıkça tanımlanmış bir hidrolik sorumluluğu olmalıdır.

15. Bir Tampon Tankı Neden Yardımcı Olabilir?

Doğru tasarlanmış bir tampon tankı çeşitli işlevler sağlayabilir:

• hidrolik ayırma;

• ilave sistem su hacmi;

• ısı pompasının daha kararlı çalışması;

• kısa bisiklet sürmenin azaltılması;

• çoklu terminal devrelerinin daha kolay entegrasyonu;

• geliştirilmiş imar esnekliği.

birbir ısı kaynağı, iki terminalısı pompası her ikisini de sağlayabilir:

Yerden Isıtma + Fan Coil

Bu iki terminal tipi çok farklı olabilir:

• akış gereksinimleri;

• su sıcaklığı gereksinimleri;

• kontrol mantığı;

• çalışma programları.

Hidrolik ayırma bu nedenle sistemin kontrolünü kolaylaştırabilir.

Fakat:

Tampon tankı, yanlış boru boyutunu veya yanlış seçilmiş sirkülasyon pompasını telafi etmez.

Her devrenin hala yeterli tasarım akışına ihtiyacı vardır.

16. Birincil-İkincil Sistemler Büyük Projeler İçin Daha İyi Olabilir

Daha büyük villalar veya çok bölgeli projeler için birincil-ikincil hidronik mimari daha pratik olabilir.

Örneğin:

Birincil Taraf

Isı Pompası → Akümülasyon Tankı

İkincil Taraf

Yedek Tank → Bölge Pompası 1 → Zemin Kat UFH
Yedek Tank → Bölge Pompası 2 → Birinci Kat UFH
Yedek Tank → Bölge Pompası 3 → İkinci Kat UFH
Tampon Tankı → Ayrı Devre → Fan Coilleri

Bu mimari talebe göre farklı bölgelerin çalışmasına olanak sağlar.

Yalnızca bir katın ısıtılması gerekiyorsa, her terminal devresinden tam tasarım akışının zorlanmasına gerek yoktur.

Bu şunları geliştirebilir:

• hidrolik stabilite;

• imar;

• konfor;

• kontrol;

• pompalama verimliliği.

17. İkincil UFH Devrelerinde Neden Dönüş Tarafı Pompalama Sıklıkla Kullanılır?

Bazı ikincil yerden ısıtma düzenlemelerinde sirkülasyon pompası, terminal devresinin dönüş tarafına monte edilir.

Tam pompa konumu her zaman hidrolik tasarıma, genleşme kabı bağlantı noktasına, basınç ilişkilerine ve üretici gereksinimlerine uygun olmalıdır.

Önemli prensip sadece “arz tarafı” ve “geri dönüş tarafı” değildir.

Bu:

Pompa, amaçlanan devrenin diğer devrelere müdahale etmeden sabit diferansiyel basınç ve tasarım akışını alacağı şekilde konumlandırılmalıdır.

Bu, birden fazla pompanın bir tampon tankını veya ortak başlığı paylaştığı durumlarda özellikle önemlidir.

18. Hidrolik Dengeleme Önemlidir

Doğru boru boyutları ve pompalarla bile dengesiz bir sistemde hala akış sorunları yaşanabilir.

Su doğal olarak en az dirençli yolu izler.

Bu nedenle kısa devreler çok fazla akış alırken, uzun devreler çok az akış alabilir.

Hidrolik dengeleme şunları içerebilir:

• manifold akış ölçerler;

• dengeleme vanaları;

• diferansiyel basınç kontrolü;

• değişken hızlı pompalar;

• bölge vanaları;

• devreye alma ayarlamaları.

Amaç her devrenin aynı akışı almasını sağlamak değildir.

Amaç her devrenin kendi değerini almasını sağlamaktır.tasarım akışı.

19. Pratik Bir Sorun Giderme Dizisi

Yerden ısıtma sistemi sıcaklığa ulaşmıyorsa, ısı pompası ayar noktasını hemen artırmayın.

Sistematik bir teşhis çok daha etkilidir.

Adım 1 — Isı Pompası Çıkışını Onaylayın

Kontrol etmek:

• çıkış suyu sıcaklığı;

• dönüş suyu sıcaklığı;

• çalışma frekansı/kapasitesi;

• alarmlar;

• Gerçek ısıtma talebi.

Adım 2 — ΔT'yi ölçün

Gerçek besleme/dönüş ΔT'sini tasarım koşuluyla karşılaştırın.

Alışılmadık derecede yüksek bir ΔT düşük akışı gösterebilir.

Adım 3 — Gerçek Akışı Kontrol Edin

Kullanmak:

• ısı pompası akış verileri;

• harici akış ölçer;

• manifold akış ölçerler;

• aletlerin devreye alınması.

Sadece borulara dokunmaya güvenmeyin.

Adım 4 – Boru Çapını Kontrol Edin

Ana dağıtım borusunun gerekli toplam akışı taşıyıp taşıyamayacağını doğrulayın.

Adım 5 – Basınç Düşüşünü Hesaplayın

Katmak:

• düz borular;

• dirsekler;

• vanalar;

• süzgeçler;

• manifoldlar;

• ısı eşanjörleri;

• bağlantı parçaları.

Adım 6 – Kurulum Kalitesini Kontrol Edin

Aramak:

• kısmen kapalı vanalar;

• tıkalı süzgeçler;

• PPR füzyon kısıtlamaları;

• bükülmüş borular;

• yanlış bağlantılar;

• hava kilitleri.

Adım 7 — Pompa Seçimini Kontrol Edin

Gerekli çalışma noktasını gerçek pompa eğrisiyle karşılaştırın.

Adım 8 — Pompa Konumunu Kontrol Edin

Pompanın amaçlanan hidrolik devreye hizmet verdiğini doğrulayın.

Adım 9 — Sistemi Dengeleyin

Her devreyi gerekli tasarım akışına göre ayarlayın.

Adım 10 – Oda Performansını Yeniden Kontrol Edin

Terminal ısıtma performansı ancak hidrolik sistem doğru şekilde çalıştıktan sonra değerlendirilmelidir.

20. Hızlı Teşhis Tablosu

21. Önemli Bir Mühendislik Prensibi: Sıcaklıktan Önce Akış

Bir oda soğuk olduğunda, ısı pompası çıkış suyu sıcaklığının arttırılması genellikle ilk tepkidir.

Ancak asıl sorun yetersiz akışsa bu yaklaşım temel nedeni ele almaz.

Daha iyi bir sorun giderme sırası şöyledir:

Isı Talebi

↓

Gerekli Isı Çıkışı

↓

Gerekli Su Akışı

↓

Boru Çapı

↓

Sistem Basıncı Düşüşü

↓

Pompa Çalışma Noktası

↓

Hidrolik Dengeleme

↓

Terminal Isı Çıkışı

Ancak bu parametreler doğrulandıktan sonra su sıcaklığını artırmayı düşünmeliyiz.

22. Doğru Akış Neden Isı Pompasının Verimliliğini Artırır?

Hidrolik tasarım konfordan daha fazlasını etkiler.

Aynı zamanda ısı pompası performansını da etkiler.

Yetersiz akış aşağıdakilere katkıda bulunabilir:

• dengesiz çıkış suyu sıcaklığı;

• aşırı ΔT;

• azaltılmış ısı transferi;

• sık bisiklete binme;

• bazı koşullar altında yüksek basınç koruması;

• zayıf buz çözme kurtarma;

• Sezonsal verimliliğin azalması.

Bu nedenle havadan suya ısı pompası hiçbir zaman izole bir makine olarak düşünülmemelidir.

Tam bir hidronik sistemin parçasıdır.

Kötü tasarlanmış bir su sistemine bağlanan yüksek verimli bir ısı pompası, yüksek verimli bir ısıtma sistemi sağlayamaz.

Nihai Mühendislik Paket Servisi

bir içinbir ısı kaynağı, iki terminalYerden ısıtma ve fancoillerin bir arada kullanıldığı sistemlerde, yetersiz su akışı teşhis edilmesi gereken en önemli sorunlardan biridir.

Temel neden şunlar olabilir:

Küçük Boy Boru

→Aşırı Basınç Düşüşü

→Yetersiz Pompa Kafası

→Kötü Hidrolik Dengeleme

→Yetersiz Terminal Akışı

→Yetersiz Isı Transferi

→Oda Ayarlanan Sıcaklığa Ulaşamıyor

Çözüm sadece daha büyük bir ısı pompası veya daha büyük bir sirkülasyon pompası değildir.

Doğru yaklaşım tüm sistemi bir hidrolik ağ gibi ele alıp şunları hesaplamaktır:

Kapasite + ΔT + Akış + Boru Boyutu + Basınç Düşüşü + Pompa Yüksekliği + Dengeleme

Tüm bu parametreler bir arada çalıştığında ısı pompasının ürettiği ısı aslında ihtiyaç duyulan odalara ulaşabilmektedir.

Bir Isı Kaynağı, İki Terminal — Sorun Giderme Serisi

Bu makaleBölüm 5mühendislik serimizin:

Bölüm 1 - İlk Hizmete Alma veya Uzun Süreli Kapatma
Bölüm 2 – Yerden Isıtma Borularında Sıkışan Hava
Bölüm 3 - Kötü Boru Tesisatı Tasarımı ve Düzeni
Bölüm 4 - Yetersiz Etkili Isı Dağıtım Alanı
Bölüm 5 – Yetersiz Sistem Su Akışı

Havadan suya ısı pompalarını, yerden ısıtmayı, fan bobinlerini ve hidronik sistem tasarımını gerçek mühendislik perspektifinden incelemeye daha pratik makaleler devam edecek.

www.ecoheat-pump.com