Bypass: Pompa de circulatie sau vana de amestec

Ce bypass alegem pentru centrala pe lemne, bypass cu pompa de circulatie sau bypass cu vana de amestec ?Este o intrebare pe care nu multi o au in vizor la montara unei instalatii a centralei pe lemne. Marea majoritate nu stiu ce inseamna sistemul de bypass, asa ca lasa totul pe seama meseriasilor, dar stim cu totii ca multi stiu sa faca, putini cunosc ce fac.

Exista un amalgan de copy-paste a instalatiilor. Daca la x functioneaza, va functiona si la y si la z. Fiecare instalatie are propiile ei particularitati, de la cererea clientului, pana la cea mai buna fiabilitate in functionare.

Dar sa nu ne indepartam de subiect si sa clasificam sistemul numit bypass.

Ce este bypass-ul ?

Bypass-ul în contextul sistemelor de încălzire / răcire reprezintă o cale alternativă pentru circulația fluidului (de obicei apă sau un agent termic) în jurul unei componente sau a întregului sistem. Bypass-ul poate fi utilizat în diferite moduri pentru a controla, direcționa sau regla fluxul de fluid într-un sistem. Există mai multe tipuri de bypass-uri, iar alegerea unui anumit tip depinde de cerințele specifice ale sistemului respectiv.

La ce foloseste bypass-ul in instalatiile centralelor pe combustibil solid

Bypass-ul aduce multe avantaje unui sistem, dar daca vorbim doar pentru situatia in cauza, atunci bypass-ul ajuta la protectia centralei prin mentinerea unei temperaturi cat mai ridicate in centrala la pornirea focului, elimina stratificarea apei, prin circularea ei si inlatura fenomenul depunerii de gudroane prin condensare.

Bypass-ul reduce drastic timpul unei temperaturi scazute in centrala, acesta fiind si scopul principal al sistemului de bypass, fiind denumit si circuit primar.

Tipuri de bypass

Există mai multe tipuri de sisteme de by-pass, iar ele pot fi utilizate în diferite configurații pentru a îndeplini diverse scopuri în sistemele de încălzire, răcire sau ventilație. Iată câteva dintre ele:

1. By-pass cu Vana de Amestec (Trei Cai): Acest sistem utilizează o supapă de amestec (un termoventil) pentru a regla cantitatea de apă fierbinte din tur care se amestecă cu apa recirculată din instalație pe retur. Acest termoventil poate fi setat fix pe o temperatura ex. 60°C sau poate fi reglabil ex. 50-70°C. In aceasta categorie intra si Vana deviatoare cu 3 cai 
2. By-pass cu Pompa de Circulație: Acest sistem utilizează o pompă de circulație pentru a direcționa o parte a apei fierbinți de la centrala termică (tur) înapoi în circuitul primar (pe retur spre centrala) sau în instalație (depinde de caz: puffer) într-un mod controlat. Acest lucru poate ajuta la menținerea temperaturii optime în diferitele zone ale sistemului.
3. By-pass cu Ventil de Bypass: Un sistem de bypass poate include un ventil care permite sau restricționează fluxul de apă fierbinte către instalație. Acest ventil poate fi acționat manual sau automat, în funcție de necesități.
4. By-pass cu Control Electronic: Anumite sisteme de bypass utilizează tehnologii de control electronic pentru a regla automat fluxul de apă în funcție de parametrii precum temperatura, presiunea sau cererea de căldură.
5. By-pass cu Schimbător de Căldură: Unele instalații pot utiliza un bypass cu un schimbător de căldură pentru a transfera căldura între fluxurile de apă caldă și apă recirculată.

Acestea sunt doar câteva exemple, iar în practică, combinații diferite ale acestor elemente pot fi utilizate în funcție de necesitățile specifice ale sistemului de încălzire sau răcire, dar totusi uzual se foloseste primele 2 tipuri de bypass, adica bypass-ul cu pompa de circulatie (denumita si pompa de bypass) si bypass-ul cu vana de amestec cu 3 cai.

Vana de amestec cu 3 cai:

Eu personal folosesc Bypass cu Vana de Amestec (Trei Cai), pentru ca dupa logica principiului de functionare este cea mai plauzibila varianta in sistemul de incalzire cu centralele termice pe combustibil solid.

By-pass cu Pompa de Circulație personal il cred un sistem de bypass depasit, folosit inaintea termoventilelor auto-reglabile. In primul rand acest sistem este si costisitor ca pret, pentru ca pentru este compus din mai multe piese, pompa de circulatie, termostat pentru controlul pompei si o supapa de sens.

Pricipiul de functionare a bypass-urilor

O sa incerc sa detaliez principiul de functionare a celor 2 sisteme de bypass, cel cu pompa de circulatie si cu vana de amestec.

Bypass-ul cu pompa de circulare

Sistemul de bypass cu pompa de circulatie imi da mari batai de cap, personal, pentru al explica cum il vad eu in instalatie, sunt aproape sigur ca nu o sa fiti de acord, dar incerc sa atasez viziunea mea.

O sa fac un studiu de caz pe acest sistem de bypass cu pompa de circulatie. Ambele pompe sunt de aceiasi putere si marca, indentice si sa punem in studiu si piesele de baza.

Conditii by-pass cu pompa de circulatie

• Pompa de circulatie Clasa A 32/60 180mm BLAUTECH 45W, pe care o si detin
• Termostat contact teava WTC Watts.
• O centrala cu ardere normala cu un volum de 50 de litri in care apa se incalzeste de la 10°C la 70°C in 20 minute.
• Un volum de instalatie cu tot cu calorifere de 100 litri
• Termostatul pompei de by-pass opreste pompa la 60°C (contact pe retur)
• Pompa de circulatie porneste la 75°C (contact pe tur)
• Apa in instalatie 20°C, presupunand ca este apa din caloriferele din casa

Marea majoritatea a pompelor de 45W spun ca au un debit de 50-70 litri/minut, eu o sa aleg 45 litri, mai imbatranesc si ele, in 7 ani de cand o folosesc pe trapta 2, consuma acum 24-25W, desi la inceput consuma 18W, dar merge silentios si fara necazuri, asta este important.

Nu stiu debitul de circulatie al pompelor la viteza 2, dar daca pompa la maxim are un debit in jur de 45-50 L la un consum de 45W, rezulta 1 litru pe Watt. Deci la un consum de 25W ar fi un debit de 25 litri pe minut.

Sa spunem cu nu avem un controler care sa ne porneasca pompa de bypass, pornim focul si cat ne mai minunam de centrala noastra, pornim in 20 minute pompa de bypass.

Minutul 20 – 70°C

Stiind ca in 20 min incalzim cei 50 litri de la 10°C la 70°C. Avem un castig net de transfer de 60°C, adica 60°C : 20 min = 3°C/minut

Porneste pompa de by-pass, daca nu as avea supapa de sens montata ca in imaginea de sus, presiunea formata pe instalatie, va impinge apa si pe retur pe langa palele pomei de circulatie, nu numai spre centrala. Chiar daca intradevar cu un debit mai mic, dar va impinge si in loc sa fac recirculatia cu 70°C, o sa fac cu 50°C, aducand din tur dinspre calorifere apa de 20°C. Asa ca acea supapa de sens opreste acest circuit secundar, lasand doar circuitul primar in functiune prin by–pass spre centrala.

Minutul 22 – 73°C

Daca cei 50 L din centrala are 70°C, in minutul 22 vom avea 76°C (3°C/min x 2 min) si apa uniforma, nestratificata. Acum la 76°C pompa de circulatie porneste.

Minutul 23 – 76°C intra pe tur – 25%

Deci daca intr-un minut intra prin retur 25 de litri apa (50% din cantitatea apei din centrala), acesta fiind debitul pompei, cu 20 grade, automat vor iesi prin tur tot 25 litri de apa dar la 76. Bypass-ul nu il mai luam in evidenta, pentru ca el preia tot 25 L dar ii repune la loc, cu aproximativ aceiasi temperatura (pierde in mediu, dar nu-i bagam in seama).

Acum incepe calculul folosind aceasta formula:

Tfinal​ = ​m1​⋅T1​+m2​⋅T2​​ ​/fractie/ m1​+m2

unde:
Tfinal​ este temperatura finală a apei din centrala la sfarsitul minutului 23:
m1​ și m2​ sunt masele apei 1 și 2,
T1​ și T2​ sunt temperaturile apei 1 și 2.

Vom avea:

1. m1=25 L (apa la 70 de grade),
2. T1=70 °C
3. m2=25 L (apa la 20 de grade),
4. T2=20 °C

• Tfinal​=25 L⋅76°C+25 L⋅20°C /fractie/ 25 L+25 L
• Tfinal​=1900 + 500  /fractie/ 50 L
• Tfinal​=2400°C /fractie/ 50 L
• Tfinal​=48°C
• Tfinal​=48°C + 3°C/min= 51°C – adaus din captarea temp/min cele 3 grade

Total = 51°C in centrala, o scadere de 25°C intr-un minut.

Normal trebuie sa trecem de 4 ori prin aceasta formula avand in vedere ca toata instalatia are 100 L, iar la o aplicare a formulei evidentien doar 25 L adica 25% din cantitatea instalatiei. In loc de 76°C vom pune rezultatul formulei, adica temperatura apei din centrala la sfarsitul minutului 23, exact 51°C

Minutul 24 – 51°C intra pe tur – 50%

• Tfinal​=25 L⋅51°C+25 L⋅20°C /fractie/ 25 L+25 L
• Tfinal​=1275 + 500  /fractie/ 50 L
• Tfinal​=1775°C /fractie/ 50 L
• Tfinal​=35,5°C
• Tfinal​=35,5°C + 3°C/min= 38.5°C – adaus din captarea temp/min cele 3 grade

Total = 38.5°C in centrala, o scadere de 12.5°C intr-un minut.

Minutul 25 – 38.5°C intra pe tur – 75%

• Tfinal​=25 L⋅38.5°C+25 L⋅20°C /fractie/ 25 L+25 L
• Tfinal​=962.5 + 500  /fractie/ 50 L
• Tfinal​=1462.5°C /fractie/ 50 L
• Tfinal​=29.25°C
• Tfinal​=29.25°C + 3°C/min= 32.25°C – adaus din captarea temp/min cele 3 grade

Total = 32.25°C in centrala, o scadere de 6.25°C intr-un minut.

Minutul 26 – 32.25°C intra pe tur – 100%

• Tfinal​=25 L⋅32.25°C+25 L⋅20°C /fractie/ 25 L+25 L
• Tfinal​=806.25 + 500  /fractie/ 50 L
• Tfinal​=1306.25°C /fractie/ 50 L
• Tfinal​=26.125°C
• Tfinal​=26.12°C + 3°C/min= 29.12°C – adaus din captarea temp/min cele 3 grade

Total = 29.12°C in centrala, o scadere de 3°C intr-un minut.

Sfarsitul Minutului 26 – 29.12°C in centrala

Acum ar trebui sa ajunga apa pe retur, care a plecat la minutul 23, cu 76°C, dar daca folosim proportia pierderii de 20°C pe traseu prin cedare caldura, ar ajunge cu 56°C, dar trebuie sa tinem cont si de proportia de 25% cu 56°C.

Pentru ca urmatorul sfert va ajunge cu (56°C – 20°C = 36°C) 36°C, iar restul nu va mai ceda, decat partial, pentru ca ar ajunge inapoi cu sub 20°C, ceea ce este imposibil pentru ca avem in casa 20°C, chiar 21°C, din cedarea celor 2 sferturi de 76°C si 51°C.

Va exista o crestere de la primul sfert de 56°C cu 29.1°C existente in centrala, apoi iar o scadere, pentru ca vor intra iar 3 sferturi de 21°C. Dar nu uitati ca fiecare sfert recirculat la minut temperatura creste cu 3 °C, din captare

Asa ca din 4 in 4 minute, la o recirculare totala a cantitatii de apa, temperatura va creste cu 3 grade. Nu mai fac si crestere de temperatura pana la 70°C, deja intervin mai multe variabile.

Rezultatul: Avantaje – dezavantaje by-pass cu pompa de circulatie

Deci ma opresc din obtinerea timpului pana cand toata apa din centrala ar ajunge pana la 70°C, deja a rezultat ceea ce am vrut sa semnalez. Destul de mult timp la temperaturi scazute, chiar si cu by-pass functional cu pompa, dar observati: pana se incalzeste centrala, apoi pana se incalzeste toata instalatia in jur de 60 minute, dar cu ceva temperaturi mai ridicate decat daca nu ar fi fost nici un by-pass.

Folositea by-pass-ului cu pompa de circulatie nu este cea mai buna alegere, totusi, daca nu am folosi-o, in centrala, in 2 minute ar fi doar apa de 20°C, iar din 4 in 4 minute va creste temperatura cu 3°C, exceptand, revenirea primului sfert de 76°C, care este stratificat, nelasandu-ma sa mai tin cont de al-2-lea sfert, fiind irelevant iar pompa de circulatie va pleca mult mai devreme.

In multe cazuri dureaza in jur 40 minute pana ajunge cantitatea totala de apa peste 60°C limita minima de condensatie a gudroanelor iar sistemul de by-pass cu pompa de circulatie costa in jur de 500 lei, este consumator de energie, adica o alta pierdere de bani continua.

Verificarea temperaturii cu sau fara by-pass

Cu By-pass – Daca imi trebuie 20 min sa incalzesc 50 litri la 76°C, pentru in 100 L apa din instalatie imi mai trebuie 40 minute, rezulta 60 minute toata instalatia si centrala.

Fara By-pass – In 10-13 minute pleaca pompa de circulatie, pentru ca apa va fi stratificata (76°C sus – 50°C mixata), primul sfert intrat pe tur va fi in medie de 70°C. Pentru 60 minute am ( 60min : 4min (1 ciclul) = 15 cicluri de rotatie completa a apei in instalatie).

Cele 15 rotatii x 3°C captare = 45°C + 20°C existente in instalatie = 65°C + temperatura intrata pe tur , adica apa din centrala sa zicem 70°C, am pierdut undeva cele 6 grade diferenta. Am gasit eroarea, incepusem cu 70 °C nu cu 76°C, ceea ce modifica putin calculul pentru ca captarea este de 3.3°C, la calculul cu formula nu se simte 0.3°C, dar la verificare 15 x 3.3 = 49.5. Ei aici pierdusem 5 grade doar din aceasta eroare. E si normal, deja am obosit.

Nu am scris nici odata un articol asa de lung, nu stiu daca as avea eu personal putere sa-l citesc. Dar ma rog…

Bypass-ul cu vana de amestec sau vana de deviatie

Uzual se foloseste vama de amestec cu 3 cai, cu temperatura fixa sau reglabila. Alte persoane prefera sa folosesca vana de deviatie.

Diferente intre vana de amestec sau vana de deviatie:

Vana de amestec – Vana de amestec cu trei căi se concentrează pe amestecarea a două fluxuri de apa cu temperaturi diferite pentru a obține o temperatură specifică

Vana (valva) de deviatie – Vana de deviație cu trei căi este proiectată pentru a redirecționa fluxul între linii sau conducte, oferind astfel posibilități de amestec, de deviere și control.

Poate fi folosit impreuna cu un controler pentru a devia turul spre puffer sau spre calorifere, depinde de nevoi.

Noi facem studiul de caz la bypass cu o vana de amestec cu 3 cai, avand aceleasi conditii ca si la bypass-ul cu pompa de circulatie.

Conditii by-pass cu vana amestec cu 3 cai termostatic – 61°C

• O centrala cu ardere normala cu un volum de 50 de litri in care apa se incalzeste de la 10°C la 70°C in 20 minute.
• Un volum de instalatie cu tot cu calorifere de 100 litri
• Termostatul pompei de bypass opreste pompa la 60°C (contact pe retur)
• Pompa de circulatie porneste la 75°C (contact pe tur)
• Apa in instalatie 20°C, presupunand ca este apa din caloriferele din casa
• Vana de Amestec (Trei Cai), deschidere la 61°C
• Aceiasi pompa de circulatie

In testul anterior aveam:

Stiind ca in 20 min incalzim cei 50 litri de la 10°C la 70°C. Avem un castig net de transfer de 60°C, adica    60°C : 20 min = 3°C/minut
Si premiza ca porneam noi pompa de bypass la 20 minute. In 2 minute mai prelevam cate 3°C pe minut si rezulta cele 76°C plus mixarea apei in cazan.

In situatia data, avem termostatul pompei pe tur care pleaca la 75°C ca sa pastram aceiasi parametri, dar putem porni pompa de la 65°C, pe care ii vom obtine in 22 minute (+-). Porneste pompa de recirculare, in aces moment nu exista riscul circulatiei de apa pe circuitul secundar (calorifere) pentru ca vana de amestec A este inchis.

Legenda: Nota

Pentru ca am uitat sa notez pe imaginea de sus.

• A – conexiune din partea stanga, sptr calorifere
• B – conexiunea de sus din tur
• C – conexiunea din partea dreapta, spre centrala

Ok, asa cum am scris mai sus porneste pompa de circulatie la 75°C, in cateva secunde apa de pe tur va ajunge in B cu 75°C, vana de deschide conexiunea A din retur, mixand apa, iar in C apa (agentul termic) va iesi spre centala cu 61°C. In acest timp aceiasi cantitatea de apa care intra in A cu 20°C, va in intra si pe traseul tur spre calorifere cu 75°C din centrala, facand circulatia secundara.

Acest circuit va dura putin timp 2-3 minute pana cand apa din centrala se va raci la 61°C.

Din acest pas, revenim la normal ca si cand acum am facut focul.

Din momentul cand in centrala temperatura va fi de 61°C, aceasta va ramane la fel si constanta, pana cand toata instalatia de 100 L apa va ajunge la 61°C. De aici teperatura va creste cu 3 °C la fiecare 4 minute, adica la o circulatie completa.

Rezultatul: Avantaje – dezavantaje bypass cu vana de amestec

Cost redus (undeva la 300 lei), fara consum de energie, fara costuri pentru suplimentarea in Watt-aj al UPS-ului (Invertor cu unda sinusoidala).

De la atingerea temperaturii de 61°C, aceasta este mentinuta in permanenta. Temperatura creata in plus va fi impinsa pe tur spre calorifere, conditionata de cantitatea intrari in A pentru mixare in vana de amestec. In conexiunea C vana de amestec va elimina apa doar la 61°C.

Aceasta temperatura mentinuta constant, prin vana de amestec protezeaja mai bine centrala, dar totusi sa nu uitati de lemnele uscate.

Concluzia diferentelor de bypass-uri cu vana sau pompa

Concluzia este clara, oricare ar fi situatia in teren si in orice sistem, chiar daca chiar studiul de caz pe care l-am prezentat nu este super real, totusi asta este relevanta.

Castigator este bypass-ul cu vana de amestec, dar poate voi aveti alte impresii sau documentari „stintifice” pe care eu nu le-am gasit sau intalnit. Ori poate am gresit eu aplicarea sau functionarea sistemelor.

Voi ce parere aveti ???