Nominální průtok ve výměníku tepla Nordic Tec – co znamená?

Při prohlížení technických údajů deskových výměníků tepla Nordic Tec - ale i výrobků jiných výrobců, se lze setkat s parametrem označovaným jako „nominální průtok", uváděným nejčastěji v m³/h. Je dobré vědět, co tato hodnota vlastně znamená, protože bývá mylně interpretována jako maximální průtok nebo jako průtok vyžadovaný pro správnou funkci výměníku. Někdy bývá interpretována jako průtok, který byl použit k výpočtu nominálního výkonu výměníku, což rovněž není pravda.

Ve skutečnosti nominální průtok neznamená žádnou z těchto hodnot. Je to především orientační parametr, který umožňuje posoudit, pro jaký rozsah průtoků byl daný výměník navržen a za jakých hydraulických podmínek by měl pracovat nejefektivněji.

Co znamená nominální nebo jmenovitý průtok výměníku tepla?

Nominální průtok (jmenovitý průtok) výměníku tepla je orientační hodnota průtoku média, pro kterou je daný model výměníku konstrukčně přizpůsoben, přičemž - což je důležité - to neznamená, že každá úroveň průtoku nacházející se pod nominálním průtokem je stejně výhodná a přípustná z hlediska návrhu.

✅ Je třeba pamatovat na zásadu růstu hydraulických odporů se zvyšující se úrovní průtoku - i tehdy, když se ještě nachází v mezích tzv. nominálního průtoku. V důsledku toho se v praxi hodnoty nad 50 %, a zejména nad 75 % nominálního průtoku mohou pojit s výraznými hydraulickými odpory, kterým je ve zdravé topné instalaci spíše třeba se vyhýbat.

Tento parametr umožňuje především porovnat hydraulické možnosti různých velikostí deskových výměníků. Pokud má například jeden model výměníku nominální průtok 4 m³/h a druhý 8 m³/h, znamená to, že druhý model je přizpůsoben instalacím, ve kterých se vyskytují výrazně větší průtoky, a že druhý výměník bude automaticky generovat menší hydraulické odpory. To je důležitá informace pro projektanty topných či chladicích soustav.

To ale neznamená, že prvním výměníkem musí vždy protékat přesně 4 m³/h. Výměník může pracovat jak při menším, tak - v určitých mezích - i větším průtoku.

☑️✅ Důležitou informací je také to, že nominální průtok se vztahuje k samotné konstrukci balíku desek, k jejich profilu, tedy k možnostem průtoku, které dává samotná konstrukce výměníku. Dalším faktorem - nejčastěji představujícím omezení - je samotná velikost přípojek.

Nominální průtok je tedy třeba chápat především jako referenční bod.

Skladem

Sada pro montáž na stěnu s fitinky pro výměník deskový 1" (DN25)

WSP1"

2 350,00 Kč

Přidat do košíku

Skladem

Výměník tepla Ba-16-32 20-40kW 1"

NT Ba-16-32

2 799,00 Kč

Přidat do košíku

Skladem

Sada uzavíracích ventilů s teploměrem - DN25 1" (2 ks)

ZKT DN25

849,00 Kč

Přidat do košíku

✅ Co nám říká nominální průtok při navrhování instalace s deskovým výměníkem?

Ve zjednodušení, ale rychle řečeno, je třeba se řídit jednoduchým pravidlem:

• pod 50 % nominálního průtoku - na této úrovni jsou soustavy nejzdravější a hydraulické odpory budou téměř vždy na velmi nízké a přijatelné úrovni
• nad 50 % nominálního průtoku - na této úrovni prognózované tlakové ztráty začínají růst výrazně rychleji, a to už neproporcionálně a nelineárně. Tyto úrovně mohou být zcela přijatelné, je ale třeba mít na paměti, že jim možná bude potřeba věnovat zvýšenou pozornost, například při výběru čerpadel.
• nad 75 % nominálního průtoku - soustavy, které jsou navrženy tak, aby průtok dosahoval více než 3/4 hodnoty nominálního průtoku deskového výměníku, se zásadně považují za chybně navržené. Měl by zde být zvolen - řečeno přímo - větší výměník tepla, umožňující větší průtoky; jde o projekční chybu nebo chybu výběru výměníku.

Mimochodem stojí za povšimnutí, že zásada výběru hydraulických zařízení s určitou rezervou je v podstatě standardem a netýká se pouze deskových výměníků. Podobně se vybírají ventily, rozdělovače podlahového topení, hydraulické vyrovnávače či libovolná jiná zařízení.

Ukazují to grafy tlakových ztrát výměníků tepla

Příkladem může být graf prognózovaných hydraulických odporů pro výměník tepla Nordic Tec Ba-12-50 s přípojkou 3/4", často používaný pro menší topné instalace, např. pro krby.

☑️✅ Na co je třeba se zde zaměřit při analýze grafu tlakových ztrát výměníku?

1. Především na to, že do úrovně průtoku 0,8 l/s (tedy přibližně 2,88 m³/h - což představuje 72 % nominálního průtoku tohoto výměníku tepla, stanoveného jako 2,88 m³/h) dochází k náhlému nárůstu prognózovaných tlakových ztrát, v podstatě zcela neproporcionálnímu vůči předchozím nárůstům. To se zhruba shoduje se zásadou vyhýbat se navrhování systémů, které mají v úmyslu pracovat nad 75 % hodnoty.

2. Přibližně do 50 % nominálního průtoku nebo mírně nad touto hodnotou, tedy do hodnoty cca 0,6 l/s (což po přepočtu dává cca 2,2 m³/h, tedy cca 55 % nominálního průtoku) jsou prognózy tlakových ztrát velmi příznivé a rostou velmi pomalu. Proto je to nejvýhodnější pásmo provozu výměníku z hlediska jeho vlivu na hydraulické odpory v instalaci. Hodnoty nad 50-55 % jsou stále přijatelné, je však patrné zrychlení jejich nárůstu.

Graf nám tedy potvrzuje užitečnost stanovování prahů 50 % a 75 % hodnoty nominálního průtoku a umožňuje nám pochopit, proč je používání tohoto jednoduchého pravidla velmi praktické, i když stojí za to věnovat pozornost drobným odchylkám. Nemusí to být přesně 50 či 75 %.

Graf také umožňuje pochopit, jaká je role hodnoty nominálního průtoku a že neslouží k určování „očekávaného" průtoku v instalaci.

Je nominální průtok maximálním průtokem?

Ne. Jde o jedno z nejčastějších nedorozumění.

Nominální průtok není maximálním přípustným průtokem výměníkem tepla.

V mnoha případech lze výměníkem propustit více média, než činí nominální hodnota. Příkladem je třeba oblíbený výměník tepla Nordic Tec Ba-23-30. Je však třeba pamatovat, že s rostoucím průtokem rostou i hydraulické odpory, tedy tlaková ztráta na výměníku.

✅ V teorii tak může dojít k situaci, kdy další zvyšování průtoku je sice fyzicky možné, ale stává se nevýhodným z pohledu celé instalace kvůli obrovským odporům generovaným v takové konfiguraci. Čerpadlo pak musí překonávat větší odpory, což může vyžadovat použití silnějšího oběhového čerpadla a zvyšovat spotřebu energie. Navrhování instalace s předpokladem, že průtok bude činit více než 75 % nominálního průtoku výměníku tepla (nebo podobných zařízení), znamená rovněž potenciálně vyšší poruchovost čerpadel, nebo přinejmenším jejich rychlejší opotřebení - a v zásadě by to mělo být považováno za projekční chybu.

☑️✅ Vodítkem pro projektanta používajícího výměníky Nordic Tec je to, že nejmenší hydraulické odpory se vyskytují do 50 % hodnoty nominálního průtoku. Nad touto hodnotou začínají růst už rychleji, nelineárně - ale v mnoha případech jsou stále zcela přijatelné. Naproti tomu navrhování soustav, které by měly dlouhodobě pracovat nad 75 % hodnoty nominálního průtoku, se považuje za chybu (pokud nejde o epizodický provoz).

Proto by neměl být nominální průtok interpretován jako hranice, po jejímž překročení výměník přestane fungovat. Ale zároveň by jeho úroveň neměla být chápána jako přípustná úroveň průtoku, která nemá žádné nevýhodné aspekty.

Je nominální průtok požadovaným průtokem?

Také ne.

Pokud má výměník tepla nominální průtok například 4 m³/h, neznamená to, že instalace musí zajišťovat právě takový průtok.

Deskové výměníky mohou pracovat při různých hodnotách průtoku. Ve skutečných instalacích průtok vyplývá z mnoha faktorů, mimo jiné z:

• požadovaného výkonu výměny tepla,
• teplotního rozdílu,
• druhu média,
• parametrů oběhového čerpadla,
• průměrů potrubí,
• hydraulických odporů celé soustavy,
• konstrukce a počtu desek výměníku.

Nominální hodnota tedy není návodem, jaký průtok je nutné bezpodmínečně zajistit.

• -450,00 Kč

Skladem

Rozdělovač pro podlahové topení NORDIC - 5 okruhů

DE-RD-CO-5

2 349,00 Kč 2 799,00 Kč

Time left

Přidat do košíku

Skladem

Výměník tepla Ba-16-60 32-65kW 1"

NT Ba-16-60

3 929,00 Kč

Přidat do košíku

Skladem

Výměník tepla Ba-32-20 1" 20-45kW

NT Ba-32-20

3 359,00 Kč

Přidat do košíku

Mnoho lidí se ptá - jak zvolit průtok pro výměník tepla..

Vzhledem k výše uvedenému odstavci tato otázka poněkud ztrácí smysl. Průtok by neměl být volen na základě výměníku - průtok by se měl stanovovat na základě potřeb instalace či daného systému. Samotný výměník je pak případně možné vybrat s ohledem na tyto průtoky, a dokonce by se to mělo zohledňovat.

A co když je průtok výrazně nižší než nominální?

Provoz pod nominálním průtokem je naprosto možný a je to standard.

Je však třeba pamatovat, že velmi nízká rychlost média v kanálech výměníku může znamenat méně intenzivní turbulentní proudění, a tím i horší podmínky pro výměnu tepla. Týká se to však velmi nízkých průtoků. Většina výměníků Nordic Tec je profilována tak, aby poměrně rychle dosahovala turbulentního proudění, a to i při relativně nízkých průtocích.

Rozhodně to neznamená, že výměník při nízkých průtocích přestane fungovat. Bude i nadále předávat energii mezi médii, jeho skutečný tepelný výkon však bude záviset na konkrétních provozních podmínkách.

Z tohoto důvodu může výběr výměníku pouze na základě deklarovaného výkonu v kW, bez zohlednění průtoků a teplot, vést k chybným závěrům.

Co se stane, když je průtok výměníkem větší než nominální?

Zvýšení průtoku deskovým výměníkem tepla způsobuje především nárůst rychlosti proudění média v kanálech mezi deskami.

To může zlepšovat podmínky výměny tepla, protože zvýšená turbulence proudění napomáhá předávání tepelné energie. Zároveň však velmi výrazně rostou hydraulické odpory.

Právě pokles tlaku je jedním z nejdůležitějších faktorů omezujících praktický průtok výměníkem.

Proto je u instalací s velkými průtoky často výhodnější použít větší výměník - s většími přípojkami a většími průtočnými kanály - namísto vynucování velkého průtoku malým modelem.

Skladem

Výměník tepla Ba-32-30 1" 30-65kW

NT Ba-32-30

3 979,00 Kč

Přidat do košíku

• -520,00 Kč

Skladem

Rozdělovač pro podlahové topení NORDIC - 6 okruhů

RD-CO-6

2 679,00 Kč 3 199,00 Kč

Time left

Přidat do košíku

Skladem

Magnetický filtr topení 3/4" Nordic Tec DN20

CZ-magneticky-filtr-3/4-NT

1 249,00 Kč

Přidat do košíku

Nominální průtok a výkon výměníku tepla

Průtok a výkon výměníku spolu souvisí, nelze je ale ztotožňovat.

Množství energie přenášené médiem závisí na jeho průtoku a teplotním rozdílu. V případě vody lze tuto závislost zjednodušeně vyjádřit vzorcem:

• Q = ṁ × c × ΔT

kde:

Q – tepelný výkon,
ṁ – hmotnostní průtok média,
c – měrné teplo média,
ΔT – teplotní rozdíl.

To znamená, že stejný výkon může být přenášen při různých průtocích, pokud se mění teplotní rozdíl.

Například instalace pracující s velkým teplotním rozdílem mezi přívodem a vratem může přenášet stanovený výkon při menším průtoku než instalace pracující s malým teplotním rozdílem.

Proto samotný nominální průtok nikdy neříká, jakého výkonu výměník v konkrétní instalaci dosáhne.

Proč Nordic Tec uvádí nominální průtok?

Uvádění nominálního průtoku má především usnadnit uživateli posouzení hydraulických možností daného modelu. Osvědčené pravidlo 50 % a 75 % (a hranic, které představují) je velmi účinné při rychlém výběru výměníků tepla pro tepelná čerpadla či jiných zařízení.

Je to obzvlášť užitečné při porovnávání výměníků s různými velikostmi desek a různými průměry přípojek.

Pokud instalace vyžaduje poměrně velké průtoky, je třeba věnovat pozornost nejen ploše výměny tepla a počtu desek, ale i velikosti samotné desky, konstrukci kanálů a průměru přípojek.

Velký počet desek totiž ne vždy znamená, že bude výměník vhodný pro velmi velký průtok - příkladem může být třeba model Ba-23-70.

Vyplatí se volit výměník s velkou rezervou průtoku?

Určitá rezerva je zpravidla výhodná, zejména pokud chceme omezit poklesy tlaku.

To ale neznamená, že je vždy třeba volit největší možný výměník.

Předimenzování výměníku z hydraulického hlediska může zvýšit jeho cenu a rozměry, aniž by přineslo proporcionální přínosy. Nejlepším řešením je takový výběr, aby výměník zajišťoval dostatečnou plochu výměny tepla, a zároveň nezpůsoboval nadměrné odpory při průtoku vyžadovaném instalací. Tedy aby se v praxi udržoval pod 50, případně 60 % nominální hodnoty průtoku.

Skladem

Výměník tepla Ba-115-50 2" (DN50) 250-420kW

NT Ba-115-50

24 599,00 Kč

Přidat do košíku

Skladem

Výměník tepla Ba-115-150 2" (50) 700-1380 kW

NT Ba-115-150 CZ

61 999,00 Kč

Přidat do košíku

Skladem

Výměník tepla bazénový NORDIC Tec B1200 360kW

B1200

20 599,00 Kč

Přidat do košíku

Shrnutí – nominální průtok deskového výměníku

Nominální průtok je pomocný parametr, který umožňuje zorientovat se v hydraulických možnostech výměníku tepla. Neměl by být chápán jako pevná hranice provozu zařízení.

V praxi:

• nominální průtok není maximálním průtokem,
• není ani požadovaným průtokem,
• výměník může pracovat pod i nad touto hodnotou,
• větší průtok obvykle znamená větší pokles tlaku,
• příliš malý průtok může zhoršovat podmínky výměny tepla,
• při výběru je třeba zohlednit současně průtok, teploty, požadovaný výkon a přípustné hydraulické odpory.

Proto je nejlepší chápat nominální průtok jako praktický referenční bod umožňující posoudit, zda daný model výměníku Nordic Tec z hydraulického hlediska odpovídá plánované instalaci.

Podívejte se také na další kategorie produktů:

• Bazénové výměníky, tedy trubkové v plášti
• Konzoly, tedy montážní sady pro deskové výměníky

BLOG:

• Reynoldsovo číslo ve výměnících tepla
• Teplovzdušné ohřívače - jak fungují a kde se osvědčí?
• Připojení výměníku chladivo-voda – jak připojit plynovou stranu?