Jak obliczyć średnicę rury w instalacji grzewczej z pompą ciepła?

Opublikowane: 20 czerwca 2024
Obraz
Jak obliczyć średnicę rury w instalacji grzewczej z pompą ciepła?

Projektowanie systemu grzewczego z pompą ciepła wymaga uwzględnienia wielu czynników. Jednym z kluczowych jest prawidłowy dobór średnicy rury. Niewłaściwie dobrany parametr znacząco obniży efektywność urządzenia i wpłynie negatywnie na jego wydajność.

Pompa ciepła pozwala efektywnie ogrzać pomieszczenia i wodę użytkową, a przy tym znacząco ogranicza emisję gazów cieplarnianych do atmosfery. Żeby urządzenie mogło spełniać swoje zadanie, instalacja musi być fachowo wykonana. Jednym z kluczowych parametrów, które należy uwzględnić w trakcie projektowania, jest średnica rur. Sprawdź, jak wyliczyć właściwy przekrój.

Dlaczego średnica rury jest kluczowa dla pompy ciepła?

Odpowiedź na to pytanie jest oczywista – ponieważ cała moc, którą generuje urządzenie, powinna być przekazana na instalację. Nic po wydajnej pompie, jeżeli nieodpowiednio dobrane rury zniweczą cały jej potencjał. To właśnie średnica decyduje o prędkości przepływu czynnika roboczego i występujących w instalacji oporach hydraulicznych.

Mniejsza średnica wewnętrzna rury stwarza większe opory. Może więc wydawać się, że im szerszy przewód, tym lepiej. Otóż, nie do końca. W tym miejscu musimy bowiem wspomnieć, że zbyt duża średnica niepotrzebnie zwiększa koszty inwestycyjne.

Kluczowa jest średnica wewnętrzna

Średnica rury jest wyrażana jako dwa parametry:

  • nominalny,
  • wewnętrzny.

Średnica nominalna wskazuje na zewnętrzne wymiary poszczególnych składowych rurociągu. Parametr ten jest wykorzystywany jako ogólne oznaczenie rozmiaru rury. Musisz jednak pamiętać, że nie wskazuje on na rzeczywisty wymiar światła rury, bo w zależności od grubości ścianki, dla tej samej średnicy nominalnej mogą występować różne średnice wewnętrzne. 

O oporach hydraulicznych decyduje przede wszystkim rzeczywiste światło rury. Właśnie dlatego dla uzyskania odpowiedniej wydajności kluczowe znaczenie ma prawidłowy dobór średnicy wewnętrznej.

Średnica rury a straty ciepła w instalacji

Duży wpływ średnicy rury na efektywność pompy ciepła wynika z niskich temperatur, w jakich pracują te urządzenia. W tym przypadku, różnica między zasilaniem a powrotem zamyka się w przedziale 5-7° C (około 5° C w przypadku systemów York), więc żeby pompa mogła osiągnąć właściwą moc grzewczą, przepływ cieczy musi być większy niż w instalacjach z tradycyjnymi systemami grzewczymi, nawet 3-,  4-krotnie w porównaniu z kotłem gazowym. Maksymalny przepływ czynnika roboczego jest tym większy, im większa jest średnica wewnętrzna rury. Wynika to z faktu, że parametr ten jest iloczynem szybkości cieczy i przekroju poprzecznego rury.

Zbyt szybki przepływ czynnika roboczego oznacza zwiększenie strat liniowych i punktowych, większe prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzeń mechanicznych i wyższe ciśnienie akustyczne. Musimy także wspomnieć, że pewne wartości szybkości przepływu po prostu nie mogą zostać przekroczone, ponieważ przy zbyt dużej prędkości przepływu, czynnik roboczy nie zdąży podgrzać się do odpowiedniej temperatury.

Obliczanie średnicy rury dla pompy ciepła

Mając na uwadze powyższe, należy uznać, że zastosowanie przyłącza o większej średnicy przynosi więcej korzyści niż zwiększenie prędkości przepływu. Należy jednak precyzyjnie obliczyć średnicę wewnętrzną do rzeczywistych potrzeb instalacji. Zastanawiasz się, jak to zrobić?

Obliczanie średnicy rury dla pompy ciepła wymaga obliczenia strumienia masy wody. W tym celu należy zastosować wzór:

m = Q / (cp * (Tz - Tp)) [kg/h];

gdzie:

  • m oznacza strumień masy wody [m3/h],
  • Q oznacza moc urządzenia [kW],
  • cp oznacza ciepło właściwe wody [kJ/(kg*K)],
  • delta T to różnica między zasilaniem i powrotem [K].

Większość pomp ciepła pracuje optymalnie przy delcie temperatur na poziomie 5° C i taką wartość należy przyjąć, o ile producent urządzenia nie wskazuje innej. Moc pompy należy podać zgodnie ze specyfikacją danego modelu.

Jak na podstawie uzyskanego wyniku obliczyć średnicę? Najprościej posłużyć się nomogramami lub innymi narzędziami, które udostępniają producenci. Podstawiając uzyskany wynik do tabeli, łatwo odnajdziesz optymalną wielkość rurociągu.

Alternatywnie możesz posłużyć się przekształconym wzorem na prędkość przepływu:

Obraz
prędkość przepływu wzór

gdzie:

  • oznacza średnicę przepływu [mm],
  • oznacza strumień masy wody [m3/h],
  • w oznacza prędkość przepływu [m/s].

Przykłady instalacji rur optymalnych dla pomp ciepła

Poniżej podajemy przykład instalacji rur optymalnych dla pompy ciepła. 

Skupiamy się na pompie York, której sterownik utrzymuje różnicę temperatur na poziomie 5° C. Prędkość przepływu cieczy powinna wynieść do 0,8 m/s. Znając te parametry, należy uznać, że rura o przekroju 28x1,5 mm może przenieść około 7,8 kW.

Zalecenia techniczne dla rur w pompach ciepła

Średnica wewnętrzna jest jednym z kluczowych parametrów, ale nie jedynym. Dobór rur do niskotemperaturowych pomp ciepła powinien uwzględniać szereg innych czynników, takich jak:

  • długość,
  • ilość załamań i kolan,
  • ewentualne plany rozbudowy instalacji,
  • materiał rur. 

Do produkcji rur dla pomp ciepła stosuje się:

  • polipropylen (PP),
  • polietylen (PE),
  • miedź,
  • stal.

Polipropylen wykazuje odporność na działanie substancji chemicznych, ma wysoką temperaturę topnienia i jest łatwy w obróbce.

Polietylen opiera się korozji, charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną  i podobnie jak polipropylen, jest materiałem łatwym w obróbce. Musimy także wspomnieć, że jest dość niedrogim rozwiązaniem

Miedź charakteryzuje się nie tylko odpornością na korozję, ale także wyśmienitymi właściwościami termicznymi. Nie możemy jednak przemilczeć faktu, że ten materiał generuje wysokie koszty inwestycyjne.

Z kolei stal nie rdzewieje, jest trwała i nie koroduje, ale może być bardziej podatna na uszkodzenia mechaniczne niż inne materiały.

Pompy ciepła charakteryzują się długim okresem eksploatacji, znacznie dłuższym niż tradycyjne systemy grzewcze. Właśnie dlatego ogromne znaczenie ma prawidłowy dobór materiałów, przekładający się na wytrzymałość, niezawodność i wydajność.

Hydrosolar oferuje najlepsze rozwiązania dla pomp ciepła, które znajdziesz w naszych punktach - hurtownia instalacyjna w Warszawie zaprasza! Sprawdź również nasze oferty dla innych miast na podstronie kontaktowej.

Zobacz inne artykuły branżowe

Obraz
miska bezkołnierzowa
Czy warto zdecydować się na bezkołnierzową miskę WC?

Bezkołnierzowe miski WC zyskują na popularności dzięki swojej praktyczności i higienicznej konstrukcji. Brak wewnętrznego rantu oznacza łatwiejsze czyszczenie, skuteczniejsze spłukiwanie i mniejsze zużycie wody. W artykule wyjaśniamy, czym różnią się od tradycyjnych modeli i dlaczego warto rozważyć je przy remoncie łazienki.

 

 

Czytaj dalej
Obraz
zawory bezpieczeństwa
Jak dobrać zawory bezpieczeństwa do C.O i C.U.W.?

Zawór bezpieczeństwa to kluczowy element każdej instalacji grzewczej i sanitarnej – chroni system przed nadmiernym ciśnieniem i poważnymi awariami. W naszym artykule podpowiadamy, jak dobrać odpowiedni model, na jakie parametry zwrócić uwagę i jak prawidłowo zamontować zawór w instalacjach C.O. i C.W.U.

Czytaj dalej
Obraz
nowoczesna łazienka
Panele MHC czy płytki do łazienki – co będzie lepszym wyborem?

Coraz więcej inwestorów i właścicieli domów rozważa panele MHC jako alternatywę dla tradycyjnych płytek w łazienkach. Kuszą szybkim montażem i nowoczesnym wyglądem — ale czy dorównują ceramice pod względem trwałości i odporności na wilgoć? Odpowiadamy!

Czytaj dalej
Obraz
płytki inwestycja
Jak obliczyć ilość płytek i dobrać je do wymagań technicznych inwestycji?

Wybór płytek to nie tylko kwestia wyglądu – liczy się również ich trwałość, parametry techniczne i dokładne oszacowanie zapotrzebowania. Przemyślany zakup pozwala uniknąć błędów, opóźnień i problemów podczas odbiorów. Sprawdź, jak dobrać odpowiednie płytki i precyzyjnie obliczyć ich ilość krok po kroku.

Czytaj dalej
Obraz
pompa obiegowa
Jaką pompę obiegową wybrać? Praktyczny poradnik

Dobrze dobrana pompa obiegowa to podstawa wydajnego i energooszczędnego systemu grzewczego. Jej wybór ma bezpośredni wpływ na sprawność i niezawodność instalacji. Sprawdź, na co zwrócić uwagę, by dobrać optymalne rozwiązanie — niezależnie od tego, czy jesteś instalatorem, serwisantem czy inwestorem.

Czytaj dalej
Obraz
ogrzewanie podłogowe
Ogrzewanie podłogowe – czy warto? Jakie systemy polecać klientom?

Coraz więcej inwestorów decyduje się na ogrzewanie podłogowe – zarówno w domach, jak i w przestrzeniach komercyjnych. To rozwiązanie cenione za komfort cieplny i energooszczędność. Czy jednak zawsze się opłaca? Sprawdź, jakie są zalety, ograniczenia i które systemy warto polecać klientom.

Czytaj dalej

Grupa Hydrosolar

Renomowany lider branży instalacyjnej. Od 30 lat rozwijamy branżę instalacyjną. Zapewniamy profesjonalne i techniczne wsparcie instalatora.

Plik Video