O oporach przepływu dolnego źródła i rozruchu pompy ciepła słów kilka

Ok rok temu pisałem o tym, jak dobrać wielkość dolnego źródła pompy ciepła. W podsumowaniu napisałem wówczas, że dla stabilnej pracy dolnego źródła, ważniejszy od samej jego wielkości,  jest jego właściwy dobór pod kątem hydraulicznym. A także takie jego wykonanie, które zapewnia kontrolę parametrów jego pracy. 
Opiszę więc przykład dolnego źródła, jakie trafiło nam się przy rozruchu pompy ciepła.

Niestety czy to klienci, czy firmy wykonawcze zwracają tylko uwagę na metry i ich koszt wykonania.
Czy to metry bieżące rury wymiennika poziomego, czy też metry łącznej ilości odwiertów.
Im mniejszy jest koszt jednostkowy całego DZ w stosunku do ilości tych metrów, tym bardziej konkurencyjne cenowo jest DZ.
A metry, jak to metry – muszą się zgadzać.
 
Ponieważ, nie wykonujemy odwiertów pod pompy ciepła, a rynek firm wiertniczych żyje własnym życiem, więc często zdarza nam się montować pompę ciepła, pod już wykonane dolne źródło.
 
I tak mamy pompę ciepła 12 kW. Dolne źródło już wykonane w postaci odwiertów.
Ile odwiertów? -pytam
5 odwiertów po ok. 50 mb każdy.
OK. – Mamy więc łącznie 250 mb odwiertów. Trochę płytkie te odwierty, bo pierwsze kilkanaście mb odwiertu ma dość niski uzysk ciepła.
Ale mamy i 12-ki na odwiertach 2x 100mb, więc 5 x 50mb też będzie ok.
Wchodzimy do kotłowni, a tutaj….. coś jest dla mnie nie jasne.
Do kotłowni wchodzą dwa zasilania i dwa powroty, zebrane na ręcznie zgrzewanym rozdzielaczu. Niestety bez rotametrów.
Czy aby na pewno mamy 5 odwiertów? – tak, oczywiście. 5 odwiertów, rura o śr. 40mm.
 
No cóż. Nie ma co szukać dziury w całym i martwić się na zapas. Skoro, ktoś zrobił DZ w postaci odwiertów, to pewnie wiedział co robi. I jakoś te odwierty skolektorował.
Przystępujemy więc do montażu pompy ciepła i napełnienia DZ roztworem glikolu.
Układ pomalutku zapełnia się glikolem i wypycha wodę. Ilościowo, glikolu weszło mniej więcej tyle, ile miało wejść. Czyli ilość rury/odwiertów się zgadza.
 
DZ napełnione, po obu stronach pojawił się glikol, więc przystępujemy do rozruchu i włączamy samą pompę obiegową dolnego źródła.
Niby chodzi, niby kręci, ale coś jest nie tak.
Na tych dwóch parach zasilań zostały zamontowane zawory regulacyjne.
Macamy, słuchamy, kręcimy i…. okazuje się, że na tej jednej nitce nie ma przepływu.
Zamykamy więc nitkę, na której przepływ jest i próbujemy dalej. Nic z tego.
Pompę ustawiamy więc na 100% i próbujemy dalej.
Jeden, drugi, dziesiąty start pompy – i nic. A pompa obiegowa dolnego źródła w pompach Nibe jest nie mała, bo jej ciśnienie dyspozycyjne dla wielkości 12 kW (o którym jeszcze kilka słów napiszę później) wynosi 69 kPa.
Bywa i tak. Coś się pewnie zablokowało w tej nitce.
 
Kompresor, naczynie, glikol i jedziemy dalej. Wpinamy się tylko do tej jednej nitki.
Przy niecałych 4 barach pojawia się glikol po drugiej stronie.
A więc przepływ jest i szczelność jest.
Dlaczego tylko przy tak dużym ciśnieniu?
Próbujemy to przepchać, ale dysponujemy tylko prostym układem ciśnieniowym do napełniania instalacji. Po dwóch dniach zabawy i kilkunastu próbach kapitulujemy.
Nadszedł czas, by dowiedzieć się co w trawie piszczy, a dokładniej, co w tej ziemi siedzi.
 
I tutaj trochę niezręczna sytuacja.
Okazało się, że firma, która wykonała DZ, liczyła również na dostawę i montaż pompy ciepła. Wyszło jak wyszło i nie bardzo chce się podzielić informacją, co w tej ziemi zostawiła.
W końcu jednak inwestor dochodzi z wykonawcą DZ do porozumienia, a my, po tygodniu otrzymujemy szkic hydrauliczny instalacji.
Wygląda on następująco:
 
 
Okazuje się, że otwory pod DZ połączono w układzie szeregowym, grupując je po 3 i po 2 otwory.
Przyznam, że dla mnie układ był zaskoczeniem, bo nie mogę zrozumieć czym się kierował wykonawca.
Widzę tylko same minusy takiego rozwiązania.
Jeśli mielibyśmy układ równoległy i studzienkę z rodzielaczem, czy chociażby sam rozdzielacz ścienny, to w przypadku awarii (korek lub nieszczelność) jesteśmy w stanie odciąć każdą jedną nitkę/odwiert, a następnie sprawdzić ją zarówno pod kątem przepływu jak i szczelności. I robimy to z poziomu studzienki lub kotłowni.
W tym układzie, awaria na dłuższej nitce z trzema odwiertami powoduje, że jesteśmy utopieni. Nie pozostaje nic innego, jak na chybił-trafił odkopywać każdy odwiert i sprawdzać go w błocie, glinie i ziemi.
 
Gdyby jeszcze dodatkowo ten potencjalny rozdzielacz (ze studzienki lub ścienny) był wyposażony w zawory i rotametry, to widzimy jaki mamy przepływ w danej pętli.
Możemy też przy rozruchu odciąć 4 pozostałe pętle, a cały wydatek pompy obiegowej dolnego źródła puścić w tą jedną nitkę, dla której mamy problem z przepływem.
Możemy wreszcie regulując rotametrami uzyskać żądany przepływ na każdej pętli, nawet jeśli z uwagi na długości i opory, przepływy te są różne przy stałym ciśnieniu pompy.
Niestety nie mamy takiej możliwości. Czyżby pozostało tylko kopać?
 
Rozwiązanie znaleźliśmy inne.
Od zaprzyjaźnionej firmy wypożyczyliśmy taki „instalatorskiej roboty” układ płukania składający się z beczki i pompy o mocy 2,2 kW i   ciśnieniu dyspozycyjnym 370 kPa, a więc ponad 5x większym od fabrycznej pompy obiegowej dolnego źródła, zamontowanej w PC.
Po "n" próbach, startach, zamykaniu i otwieraniu zaworów, układ powoli ruszył.
Powoli, ponieważ na początku różnica ciśnień wynosiła prawie tyle, co spręż pompy, pod 4 bary.
W miarę pracy i płukania, różnica ta zaczęła maleć i po kilkunastu godzinach spadła do 2,5-3 bar. Natomiast na dnie beczki znalazło się kilka kg piasku z gliną.
Na szczęście brak przepływu w tej jednej nitce, spowodowany był tylko korkiem, który ulokował się najprawdopodobniej na dnie sondy w połączeniu U. I udało się nam go przepchać, na co wskazywał stopniowy spadek ciśnienia.
Zdarza się jednak, że korek jest na tyle duży, że żadna pompa go nie ruszy.
Ponadto sondę może zacisnąć lub może zostać wykonany fatalny zgrzew, z tzw firanką, który skutecznie i na stałe zdławi nam przepływ.
Co wtedy? – rozkopujemy trzy dziury by to sprawdzić?
 
Jest jeszcze jeden bardzo istotny minus takiego układu szeregowego – to opory przepływu.
W przypadku układu równoległego, wydatek pompy obiegowej podzieliłby się na ilość otworów, czyli na 5.
Przy nominalnym wydatku pompy obiegowej nieco ponad 2 m3/h, na każdy otwór przypadło by nam ok. 0,4-0,5 m3/h
Tutaj wydatek podzielił się na 2, a ściślej na ⅖ i ⅗ , o ile chcemy rozprowadzić czynnik proporcjonalnie do ilości odwiertów.
Tak więc na dłuższą nitkę puszczamy prawie 1,5 m3/h, a więc ponad 3x więcej niż w układzie równoległym.
A przecież średnica ciągle jest ta sama. Czyli musi nam proporcjonalnie wzrosnąć prędkość przepływu.
 
A wzrost prędkości przepływu to gwałtowny wzrost oporów, które oczywiście możemy, a dokładniej powinniśmy policzyć.
Do tego, ta jedna nitka z trzema odwiertami ma prawie 400mb (3 otwory to 300mb + dobiegi i połączenia). CZTERYSTA.
 
Pomijam tutaj same obliczenia. Kurs z mechaniki płynów każdy wygoogla sobie w sieci sam.
Na opory instalacji składają się opory liniowe, wynikające z prędkości przepływu, czynnika  i długości instalacji oraz opory miejscowe wynikające z kolan, nawrotów, rozdzielacza, zaworów itd.
I opory te wyszły nam razem ok.  45-50 kPa.
 
Jeśli obliczone opory instalacji odniesiemy do możliwości pompy obiegowej dolnego źródła, w naszym wypadku 69 kPa, to dostaniemy pewien przepływ, który nie zawsze będzie nominalnym dla danej PC.
Czym to skutkuje?
Po pierwsze –  pompa obiegowa musi pokonać te opory, a więc ma większy pobór mocy.
Po drugie – optymalna różnica temperatury na dolnym źródle to 3-5 stopni (optymalna z punktu widzenia COP).
Glikol musi „szybko” przepływać przez DZ, by nie zdążył się zbyt wychłodzić, poza tą różnicę.
Jeśli różnica nam rośnie, to powinniśmy zwiększyć prędkość przepływu na pompie.
Ale może się okazać, że więcej się już nie da.
 
W naszym przypadku, po starcie, różnica wynosiła 6 stopni przy 100% pompy obiegowej.
Po 2 tygodniach spadła do ok. 5 stopni.
Oczywiście nie jest to jakąś tragedią, tym nie mniej zawsze warto trzymać się wartości nominalnych zalecanych przez producenta.
Co ciekawe – w pompach Nibe są naprawdę duże pompy obiegowe (69 kPa).
Gdyby trafiła się nam pompa np. Vaillanta, gdzie do dyspozycji mamy 35-45 kPa (dt 3K i 4K), czy Buderusa,  to w ogóle mielibyśmy problem z pracą takiego DZ, gdyż przepływy, spadły by nam grubo poniżej nominalnych.
 
Podsumowując, trafiają się różne DZ. I układy szeregowe, jak ten wyżej, czy poziome z pętlami 200-300mb z rury 25mm.
Nie patrzmy tylko na mb.
Nie podniecajmy się średnio mokrym, półsuchym piaskiem, czy mocno mokrą, półwilgotną gliną.
Nie porównujmy u 15-stu instalatorów czy dostaniemy 23,5 Wata z 1 m2 czy może 26,7 Wata i ile będzie kosztował 1 mb rury, bo w sąsiedniej hurtowni kosztuje tyle, a tyle.
Nie szukajmy najlepszego stosunku ceny do metrów, bo skutkuje on taką właśnie instalacją dolnego źródła.
Po prostu dobrze zróbmy dolne źródło.

11 thoughts on “O oporach przepływu dolnego źródła i rozruchu pompy ciepła słów kilka

  1. s@p

    Witam serdecznie,
    Jako "człowiek z branży" jestem pełen podziwu dla Pana wiedzy i doświadczenia, przekazywane informacje w poszczególnych tematach są przekazywane w sposób konkretny i bardzo czytelny.
    Pozdrawiam

    Odpowiedz
  2. Tomek

    Witam,

    Super blog, przejrzyście opisane i gratuluje wiedzy.

    Postaram się przedstawić swoją historię wykonawcy dolnego źródła, a mianowicie wykonawca dla pompy ciepła 14kW zaproponował że ułoży 800m kolektora na dnie przydomowego stawu. Kolektor jest wykonany w jednym kawałku z rury o przekroju 28mm. Jako że staw ma długość 80m tych pętli jest kilka a więc opory przepływu wzrastają jeszcze bardziej.

    Po uruchomieniu pompy wszystko było OK do czasu kiedy nie nastały mrozy i temperatura na wejściu spadła z 12 na 3 stopnie. Po stronie zimnej glikol zaczął zamarzać. Skontaktowałem się  z wykonawcą któy przyjechał i dolał 100litrów spirytusu oczywiście na mój koszt tłumacząc że to prawdopodobnie ja upuściłem glikol i dolałem wody a na wzmiankę o zbyt niskim przepływie napomknął coś o zagnieceniu rury doprowadzającej przez jakiś ciężki sprzęt który rzekomo wjechał na działkę.

    Postanowiłem zmierzyć przepływ który okazało sie że jest 0,5m3/h gdzie powinien być 2,4m3/h. Dt na dolnym źródle jest w granicach 15stopni. Pompa ciepła działa, jednakże jak łatwo się domyślić rachunki za prąd do tych najniższych nie należę. Nie chcę instalować jeszcze większej obiegówki która już teraz ma 350W więć prawdopodobnie będę zmuszony do naprawy tego kolektora, a dokładniej to planuje montaż studzienki rozdzielczej tak by każda pętla miała około 150m. NIestety nie mam możliwości wymiany całej instalacji, czyli podejścia na większą rurę i będzie musiała być ta co jest czyli 28mm. Mam nadzieję że to pozwoli mi na zamontowanie mniejszej obiegówki a zarazem na zwiększenie przepływu tak by osiągać DT w granicach 4stopni.

    Proszę o radę, czy moje rozumowanie i próba naprawy będzie miała sens?

    Pozdrawiam

    Tomek

    Odpowiedz
    1. Adrian Teliżyn Autor wpisu

      Dzięki za czas poświęcony na blogu. Miło mi będzie jak podzielisz się tym z innymi, polecając bloga znajomym, czy też klikając w którąś z ikon serwisów społecznościowych.
      A co do DZ – jest to taki typowy błąd w sztuce. Ktoś nie pomyślał, nie wiedział co robi, a może i wiedział, tylko odchudził instalację i wyszło jak wyszło, co potwierdza ten mały przepływ. Wstawienie studzienki powinno w jakimś stopniu rozwiązać problem. Teraz wąskim gardłem jest 800mb 28-ki. Opory są proporcjonalne do długości instalacji i prędkości przepływu. Studzienka rozdzieli przepływ, więc za studzienką spadną zdecydowanie opory, a tym samym opór całej instalacji. Pompa powinna uzyskać większy przepływ. Co prawda wąskie gardło w postaci dobiegówek 28 do pompy ciepła dalej pozostanie, ale będzie tego pewnie kilkanaście mb a nie 800 mb. Przy takiej mocy pompy zalecałbym dobiegówki 40 lub nawet 50mm, a pętle 32mm, a nie 28mm.

      Odpowiedz
  3. Andrzej Kupilas

    Witam,

    na wstępie pragnę podziękować za stworzenie genialnej stronki,na ktorą czesto zagladam-jak szukam rozwiazania dziwnych problemow,spotykanych w codziennej pracy instalatora/serwisanta.

    Tym razem jestem zmuszony prosic o pomoc,gdzyz znalazlem sie w "kozim rogu"…

    Ale od początku…

    Budujemy instalacje-cztery pompy ciepła Danfoss 16 KW,chłodzenie pasywne,chlodzenie aktywne,bufor wody lodowej na nagrzewnice/chlodnice central wentylacyjnych.

    Dolne zrodlo ok. 1800 m wymiennika pionowego…i tutaj wlasnie mam problem,wykonawca DZ skolektorował 18 odwiertow w 1 studni zbiorczej oraz 12 odwiertow w drugiej studni,do budynku doprowadził rury PEHD fi 75,roznica dlugosci dobiegow ok. 10 m.

    studnie z rotametrami.

    Mam w maszynowni wiec dwa zasilania i dwa powroty.

    Pierwszy problem to polaczenie tego w calosc-kolektor zbiorczy?

    druga kwestia to fakt iz mam uzasadnione obawy ze poprostu pompy DZ w urzadzeniach nie dadza rady ruszyc tej masy glikolu (obiegowki DZ 25/10)-wiec czy istnieje układ dodatkowej,wspomagajacej pompy DZ?jak go rozwiazac?

    Ponadto w dolne zrodlo wpiety ma byc wymiennik plytowy chlodzenia pasywnego.

    Zalozylem sobie iz wykonam kolektor laczacy rury dobiegowe ze studni z rury Fi 160,miedzy belka zasilajaca a powrotna zainstaluje pompe o wydajnosci pozwalajacej na "ruszenie" tym całym "balaganem",a dopiero w belki rozdzielacza zamierzam sie wpinac pompami ciepła-czy rozumuje slusznie?obiegowki pomp ciepla beda uruchamialy pompe glówna DZ.

    Pozostaje kwestia rozplywow w rozdzielaczu,oraz doboru pompy glównej.

    Oraz oczywiscie konstrukcja rozdzielacza…dodam iż pompy nie beda pracowały w kaskadzie,lecz w układzie:

    Pompa nr. 1 Ogrzewanie basenu

    Pompa nr.2 i nr.3 ogrzewanie budynku

    Pompa nr.4 cwu oraz nagrzewnice/chlodnice central wentylacyjnych.

    Prosze o fachowa rade.

    Pozdrawiam,Andrzej

     

    Odpowiedz
  4. Adrian Teliżyn Autor wpisu
    Wpis mnie mile łechce, ale nie da się odpowiedzieć, ot tak, bez głębszej analizy układu hydraulicznego. Karta i ołówek, dane układu + czas. A tego ostatniego mi ostatnio brakuje 🙁
    Ale przecież ktoś to planował i chyba czymś się kierował 🙂
    Skoro układ jest już wykonany tak jak opisałeś, a wysokość podnoszenia pomp obiegowych, które i tak pracują niezależnie jest za mała, to proponowane przez Ciebie rowiązanie stworzy  takie sprzęgło hydrauliczne i wydaje się jedynym sensownym w tym wypadku. Pozostaje dobrać wielkości pompy DZ i zwymiarować same sprzęgło, ale obawiam się, że 160-ka będzie za mała. Raczej 200, jak nie 250, a samo sprzęgło z 1m wysokości. 
    pzdr.
    Odpowiedz
  5. Piotr

    Witam. Tak się zastanawiam, czy jest możliwe wykonanie DZ z rury o średnicy 16mm ? Jakie max długość powinna mieć 1 pętla oraz ile w sumie musiałoby ich być zamiast 4x150m PE 32 ? Dlaczego o to pytam ?

    Pozdrawiam

    Piotr

    Odpowiedz
  6. Adrian Teliżyn Autor wpisu
    No właśnie; dlaczego pytasz?
    Dyskusja czysto akademicka:
    1. co to za rura 16mm będzie w ziemi? Bo chyba nie ta z podłogówki
    2. trzeba przeliczyć opory i przepływy by sprawdzić czy pompa DZ sobie poradzi
    3. a nawet jak już tak to sobie dobierzemy, że sobie poradzi od strony hydraulicznej, to nie spotkałem wytycznych, które by pokazały jak będzie wyglądała wymiana ciepła grunt/rura16mm, czyli jak zwymiarować DZ
    Bo przecież nie chodzi tylko o samą hydraulikę.
    Szkoda czasu na dywagacje 🙂
    Odpowiedz
  7. Zbyszek

    Witam.

    Mam pytanie, jakie powinno być ciśnienie w sądzie pionowej PE40 dł. 80m wypełnionej 35% roztworu glikolu z wodą?

    Pozdrawiam

    Zbyszek

    Odpowiedz
  8. Michał

    Witam,

    Aktualnie firma wykonuje mi odwierty do pompy ciepła. Stoję przed wyborem czy wstawiać rozdzielacz z rotamtrami czy bez ? Firma rekomenduje opcję bez rotametrów ze względu na to jak się wyrazili że rotametry stawrzają większe opory i dodatkowo w przypadku zabrudzeń środka grzewczego na rotametrach zawsze się to osadza i blokuje. Nie wiem jak mam zareagować na te argumenty. Poproszę o opinię.

     

    Druga sprawa to mam mieć 4 odwierty po 80 metrów i waham się czy nie zrobić rozdzielacza w budynku, dzięki temu miałbym pełną kontrolę nad szczelnością DZ. Wykonawca mówi że w tej samej cenie zrobi studzienkę kolektorową co rozdzielacz w środku. Proszę o opinię.

    Odpowiedz
    1. Adrian Teliżyn Autor wpisu

      Rzeczywiście rotametry dają większy opór przepływu i jeśli ten wzrost oporu ma spowodować, że nie będzie dostatecznego przepływu na DZ, to należałoby z nich zrezygnować. Ale oznaczałoby to, że pompa obiegowa DZ jest wydajnościowo na styk. Z drugiej strony dzięki rotametrom wiemy czy jest przepływ na każdej z sond i jaki on jest. Jeśli któraś sonda będzie od początku pracować nieprawidłowo (przydławiony przepływ lub jego brak) lub nastąpi to podczas późniejszej eksploatacji, to bez rotametrów nie da się tego stwierdzić.
      Co do zabrudzeń glikolu – wszystko zależy od tego co się do instalacji leje i jak została wykonana. Gdyby tak było, to nikt nie stosowałby rotametrów, a każdy producent instalacji do DZ ma je w swojej ofercie i z powodzeniem się sprzedają.
      Co się tyczy decyzji rozdzielacz-studnia, to nie ma to nic wspólnego ze szczelnością i kontrolą nad nią. Jeśli jest to fabryczna studzienka i zostanie zgrzana elektrooporowo z sondami, to szczelność jest pewna. Jeśli to jakaś skręcana samoróbka to co innego.
      Studzienka fabryczna jest zdecydowanie lepszym rozwiązaniem niż rozdzielacz wewnętrzny. Warto sobie zadać pytanie jak będzie wyglądało wprowadzenie do budynku 8 rur 40mm.
      Przy dobiegach 50mm są oryginalne izolowane przejścia przez ścianę. I wreszcie sam wygląd rozdzielacza wewnątrz budynku. Jak będzie wyizolowany.
      Jako firma stosujemy tylko oryginalne studnie z rotametrami.

      Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.